KR20150063536A - 염화칼슘 추출을 이용한 콩류 단백질 제품의 제조 - Google Patents
염화칼슘 추출을 이용한 콩류 단백질 제품의 제조 Download PDFInfo
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Abstract
적어도 약 60wt%(N×6.25)d.b의 단백질 함량을 가지는 콩류 단백질 제품, 바람직하게는 적어도 약 90wt%(N×6.25)d.b의 콩류 단백질 함량을 가지는 콩류 분리단백은, 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용해를 야기하고 콩류 단백질 수용액을 형성하기 위하여, 칼슘염 수용액, 바람직하게는 염화칼슘 용액으로 콩류 단백질원을 추출하고, 잔여 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질 수용액을 분리하고, 막 기술의 사용에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 콩류 단백질 수용액을 선택적으로 농축하고, 선택적으로 농축된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 투석여과하고, 또한 선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계에 의하여 제조된다.
Description
본 발명은 콩류 단백질 제품의 제조에 관한 것이다.
본 출원인에게 양도되고, 그의 내용이 본 명세서에 참조되는 2011년 5월 9일자 출원된 미국특허출원 제13/103,528호(2011년 11월 10일자 공개된 미국특허공개 2011/0274797호), 2011년 11월 4일자 출원된 미국특허출원 제13/289,264호(2012년 5월 31일자 공개된 미국특허공개 2012/0135117호), 2012년 7월 24일자 출원된 13/556,357호(2013년 7월 25일에 공개된 미국특허공개 2013-0189408호) 및 2013년 1월 7일자 출원된 13/642,003호에는 적어도 약 60wt%(N×6.25)d.b., 바람직하게는 적어도 약 90wt%(N×6.25)d.b., 보다 바람직하게는 적어도 100wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지며, 낮은 pH 값에서도 완전하게 용해되어, 바람직하게는 투명한 내열성의 용액을 제조하여, 특히 소프트 드링크 및 스포츠 음료 및 기타 수성 시스템에 대하여 단백질 침전이 없이 단백질을 강화하는데 사용될 수 있는 콩류 단백질의 제조가 개시된다.
그 명세서에 기술된 콩류 단백질 제품은 약 4.4 미만의 산성 pH 값에서 수용액 내에 완전히 용해가능하고 그 pH 범위에서 열적으로 안정되어 그 제품의 사용액의 열적 처리를 사용한다. 제품의 완전한 용해성이 부여되면, 용액 또는 현탁액 내에서 그 단백질을 유지하기 위하여 안정제 또는 기타 첨가물이 불필요해진다.
콩류 단백질 제품은:
(a) 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용해를 야기하고 콩류 단백질 수용액을 형성하기 위하여, 칼슘염 수용액, 바람직하게는 염화칼슘 수용액으로 콩류 단백질원을 추출,
(b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질 수용액을 분리,
(c) 선택적으로 콩류 단백질 용액을 희석,
(d) 콩류 단백질 수용액의 pH를 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2 내지 약 4로 조정하여 산성화된 콩류 단백질 용액을 생산,
(e) 산성화된 콩류 단백질 용액이 여전히 정제되지 않은 경우에는 선택적으로 정제,
(f) 막 기술의 사용에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 산성화된 수용성 단백질 용액을 선택적으로 농축,
(g) 선택적으로 농축된 콩류 단백질 용액을 투석여과(diafilteration) 및,
(h) 선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 공정에 의하여 제조된다.
콩류 단백질 제품은 바람직하게는 적어도 약 90wt%, 보다 바람직하게는 적어도 약 100wt% 의 단백질 함량을 가지는 분리단백이다.
양자택일적인 공정들에 의하여 콩류 단백질원을 염화칼슘으로 추출하더라도 실질적으로 동일한 콩류 단백질 제품, 즉 적어도 약 60wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지며, 낮은 pH 값에서 용해되어, 낮은 pH 값에서도 바람직하게는 투명한 내열성의 용액을 제조하여, 특히 소프트 드링크 및 스포츠 음료 및 기타 수성 시스템에 대하여 단백질 침전이 없이 단백질을 강화하는데 사용될 수 있는 제품을 제조할 수 있는 것을 알게 되었다.
콩류 단백질 제품은 바람직하게는 적어도 약 90wt%(N×6.25)d.b., 보다 바람직하게는 적어도 약 100wt%(N×6.25)d.b. 의 단백질 함량을 가지는 분리단백이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 콩류 단백질원 물질은 중성 pH 에서 염화칼슘 수용액으로 추출되고 얻어진 콩류 단백질 수용액은 선택적인 한외여과 및 선택적인 투석여과에 처해져서 선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액이 제공되고, 이는 콩류 단백질 제품을 제공하도록 건조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 건조중량 기준으로 적어도 60wt%(N×6.25)d.b.의 콩류 단백질 함량을 가지며:
(a) 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용해를 야기하고 콩류 단백질 수용액을 형성하기 위하여, 칼슘염 수용액, 바람직하게는 염화칼슘 수용액으로 콩류 단백질원을 추출,
(b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질 수용액을 분리,
(c) 막 기술의 사용에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 콩류 단백질 수용액을 선택적으로 농축,
(d) 선택적으로 농축된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 투석여과 및,
(e) 선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 공정을 포함하는 콩류 단백질 제품의 제조방법이 제공된다.
콩류 단백질 제품은 바람직하게는 적어도 약 90wt%(N×6.25)d.b., 보다 바람직하게는 적어도 약 100wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지는 분리단백이다.
상술한 공정의 변형에 있어서, 단백질 용액은 선택적인 건조공정의 직전에 약 6 내지 약 8의 pH 로 pH 조정될 수 있다. 이 pH 조정은 거의 중성의 pH 를 가지는 음식물 분야의 제품에 사용되는 것을 용이하게 한다.
본 발명의 부가적인 실시예에 따르면, 건조중량 기준으로 적어도 약 60wt%(N×6.25)d.b.의 콩류 단백질 함량을 가지며:
(a) 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용해를 야기하고 콩류 단백질 수용액을 형성하기 위하여, 칼슘염 수용액, 바람직하게는 염화칼슘 수용액으로 콩류 단백질원을 추출,
(b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질 수용액을 분리,
(c) 막 기술의 사용에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 콩류 단백질 수용액을 선택적으로 농축,
(d) 선택적으로 농축된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 투석여과,
(e) 선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액의 pH 를 약 6 내지 약 8의 pH 로 조정, 및
(f) 얻어진 용액을 선택적으로 건조하는 공정을 포함하는 콩류 단백질 제품의 제조방법이 제공된다.
양자택일적으로, 부분적으로 농축 또는 전체적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액은 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2.0 내지 약 4.0 으로 pH 조정될 수 있다. 산성화된 콩류 단백질 용액은 트립신 억제인자와 같은 열에 약한 항영향 인자를 비활성화도록 열처리에 처해진다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 건조중량 기준으로 적어도 약 60wt%(N×6.25)의 콩류 단백질 함량을 가지며:
(a) 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용해를 야기하고 콩류 단백질 수용액을 형성하기 위하여, 칼슘염 수용액, 바람직하게는 염화칼슘 수용액으로 콩류 단백질원을 추출,
(b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질 수용액을 분리,
(c) 막 기술의 사용에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 콩류 단백질 수용액을 선택적으로 농축,
(d) 선택적으로 부분적 또는 전체적으로 농축된 콩류 단백질 용액의 pH 를 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2.0 내지 약 4.0 의 pH 로 조정, 및
(e) 얻어진 용액을 선택적으로 건조하는 공정을 포함하는 콩류 단백질 제품의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 공정들을 채택함으로써, 중성 pH 형태의 콩류 단백질 제품의 제조 상의 선택지를 허용한다. 그러한 pH 조정 단계없는 콩류 단백질 제품의 생성은, 산 또는 염기와 이들의 취급이필요하지 않기 때문에 더 용이하고 안전하며 보다 경제적인 처리를 가능하게 된다. 부가적으로 이러한 처리는 음료 제조자에게 있어서 선택에 따른 산성화제로 단백질 및 음료를 산성화할 수 있도록 하기 때문에 상이한 강도와 다양한 산도의 맛을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 콩류 분리 단백의 제조에 대하여 주로 언급하고 있으나, 낮은 순도의 콩류 단백질에도 제품콩류 분리 단백에 유사한 특성을 부여할 수 있다. 그러한 저순도 제품은 적어도 약 60%(N×6.25) 의 단백질 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 신규한 콩류 단백질 제품은 수용성 소프트 드링크 또는 스포츠 드링크의 형성을 위하여 물에 용해시킴으로써 강화된 드링크와 혼합될수 있다. 그러한 혼합물은 강화음료 일 수 있다.
본 명세서에 마련된 콩류 단백질 제품은 그의 수용액으로서 제공될 수 있다. 그러한 용액은 바람직하게는 약 4.4 미만의 pH 값에서 투명이며 이들 pH 값에서 열적 안정성이다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 낮은 pH 에서 열적 안정성을 가지는 본 명세서에 기재된 콩류 제품의 수용액이 마련될 수 있다. 수용액은 음료일 수 있어서, 콩류 단백질 제품이 완전히 용해되고 투명한 깨끗한 음료이거나, 또는 콩류 단백질 제품이 투명도를 증가시키거나 또는 증가시키지 않는 반투명 또는 불투명 음료와 같은 불투명 음료일 수 있다.
본 명세서의 방법에 따라 제조된 콩류 단백질 제품은, 산성 매체의 단백질 강화용으로서 뿐만 아니라 분리단백의 종래의 넓은 적용분야에 사용될 수 있는 것으로서, 한정되는 것은 아니지만 가공식품 또는 음료의 단백질 강화, 기름의 유화 및 기체를 포집하는 제품에 있어서의 부형제, 제빵 제품에 있어서의 부형제로서, 단백질 제품의 종래의 넓은 적용분야에서 사용하기에 적절하다. 부가적으로, 콩류 단백질 제품은 단백질 섬유로 형성됨으로써, 유사 육류제품으로 유용하고, 계란의 흰자가 결합제로서 사용되는 식료품에 있어서 계란 흰자의 대체품으로서 또는 확장제로서 사용될수 있을 것이다. 콩류 단백질 제품은 또한 영양보조 제품에 사용될 수 있다. 콩류 단백질 제품은, 낙농/식물성 혼합성분의 유사 낙농 또는 대체 낙농 제품에 사용될 수 있다. 기타 콩류 단백질 제품의 용도로서는, 가축사료, 동물 사료, 산업 및 화장분야와 개인 위생용품 등을 들 수 있다.
콩류 단백질 제품을 제공하기 위한 방법의 초기단계는 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질을 용해하는 것을 포함한다. 본 발명이 적용되는 콩류는 렌즈 콩(lentils), 병아리 콩(chickpeas), 건조 완두콩 및 건조 콩류를 포함한다. 이 콩류 단백질원은 콩류 또는 콩류 제품 또는, 콩류의 가공으로부터 유래된 부산물일 수 있다. 예를 들어, 콩류 단백질원은 선택적으로 껍질이 벗겨진 콩류를 빻음으로써 제조되는 가루일 수 있다. 다른 예로서, 콩류 단백질원은 콩류의 껍질을 벗기고 빻아 형성된 단백질이 풍부한 콩류의 파편 및, 그 껍질이 벗겨지고 빻은 재료를 공기로 분류하여 전분 및 단백질이 풍부한 공기로 분류한 파편일 수도 있다. 콩류 단백질원으로부터 회수된 콩류 단백질 제품은 콩류에서 자연적으로 발생하는 단백질일 수 있고 또는 단백질성 물질이 유전적 처리에 의해 변형되었지만 소수성(hydrophobic) 및 극성(polar)의 천연 단백질 특성을 소유하는 단백질이어도 좋다.
콩류 단백질원 물질로부터의 단백질 용해는, 비록 다른 칼슘염 용액이 사용되어도 좋지만, 가장 편리하게는 식품등급의 염화칼슘 용액을 이용하여 수행된다. 콩류 단백질 제품이 비식품용을 의도하는 것이라면, 비식품 등급의 화학제품이 사용될 수도 있다. 부가하여, 마그네슘 염과 같은 다른 알칼리 토금속 화합물이 사용되어도 좋다. 뿐만 아니라, 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 추출은 염화나트륨과 같은 칼슘염 용액을 다른 염 용액과 조합해서 사용하여 수행되어도 좋다. 부가적으로, 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 추출은 추출단계에서 생성된 콩류 단백질 수용액에 이후 첨가되는 칼슘염과 함께 물 또는 염화나트륨과 같은 다른 염용액을 사용하여 수행되어도 좋다. 칼슘염의 첨가에 의해 형성된 침전물은 후속하는 처리의 전 단계에서 제거된다.
칼슘염 용액의 농도가 증가함에 따라, 콩류 단백질원으로부터의 단백질 용해도는 최대값에 도달할 때까지 초기에 증가한다. 뒤이은 염농도의 증가는 용해되는 총 단백질을 증가시키지 않는다. 최대 단백질 용해를 일으키는 칼슘염 용액의 농도는 관련된 염에 따라서 변화한다. 통상적으로는, 약 1.0 M 이하의 농도값, 더욱 바람직하게는 약 0.10 M 내지 약 0.15 M의 값을 사용하는 것이 바람직하다.
배치(batch) 공정에 있어서, 단백질의 염 용해는, 용해시간을 감소하기 위하여 바람직하게는 교반을 수반하여, 약 1°내지 약 100℃, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 65℃, 더욱 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃의 온도에서, 통상적으로 약 1 내지 약 60분간 수행된다. 실질적으로 실행 가능한한 많은 단백질을 콩류 단백질원으로부터 추출하기 위하여 용해하는 것이 바람직하고, 그렇게 함으로써 전체적으로 높은 수율을 제공한다.
연속적인 공정으로, 콩류 단백질원으로부터 단백질의 추출은 콩류 단백질원으로부터 단백질의 계속적인 추출을 효과적으로 수행하기 위한 방식으로 수행된다. 일 실시예에 있어서, 콩류 단백질원은 칼슘염 용액과 계속하여 혼합되고 그 혼합물은 소정의 길이를 갖는 파이프 또는 도관을 통하여, 본 명세서에서 기술된 파라미터들에 따라 소망하는 추출을 효과적으로 수행하는데 충분한 체류시간을 가지는 유동률로 전송된다. 이러한 연속 공정에서, 염 용해단계는 실질적으로 실행 가능한 한 많은 단백질을 콩류 단백질원으로부터 추출하는 용해를 수행하도록 약 1분 내지 600분까지의 시간 내에서 수행된다. 계속되는 공정에서의 용해는 약 1°및 약 100℃ 사이, 바람직하게는 약 15℃ 와 약 65℃ 사이, 더욱 바람직하게는 약 20℃ 및 약 35℃ 사이의 온도에서 수행된다.
추출은 일반적으로 약 4.5 내지 약 11, 바람직하게는 약 5 내지 약 7의 pH에서 수행된다. 이 추출 시스템(콩류 단백질원 및 칼슘염 용액)의 pH는 통상적으로 염산 또는 인산과 같은 어떤 편리한 식품등급 산, 또는 통상 수산화나트륨과 같은 식품등급 알칼리의 사용에 의해 추출단계에서 약 4.5 내지 약 11의 범위 이내에서 필요에 따라 조정될 수 있다.
용해 단계시 칼슘염 용액에 있어서의 콩류 단백질원의 농도는 광범위하게 변할 수 있다. 전형적인 농도값은 약 5 내지 약 15% w/v 이다.
염 수용액에 의한 단백질 추출단계는 콩류 단백질원 내에 존재할 수 있는 지방을 효과적으로 용해하는 부가적인 효과를 가짐으로써, 그 지방이 수상(aqueous phase)으로 존재할 수 있도록 한다.
수용성 칼슘염 용액은 항산화제를 포함해도 좋다. 이 항산화제는 황산 나트륨 또는 아스코르빈산과 같은 어떤 편리한 항산화제라도 좋다. 채용되는 항산화제의 양은 용액의 약 0.01로부터 약 1 wt% 까지 다양할 수 있으며, 바람직하게는 약 0.05 wt% 일 수 있다. 이 항산화제는 단백질 용액에 있어서 페놀류의 산화를 방지하는 역할을 한다.
추출단계로부터 획득된 수상은, 디캔터 원심분리, 뒤이어 디스크 원심분리 및/또는 여과를 채용함과 같은 어떤 편리한 방법으로 잔여 콩류 단백질원으로부터 분리하여 잔여 콩류 단백질원 물질로부터 제거된다. 이 분리단계는 약 1℃ 내지 약100℃, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 65℃ 사이, 더욱 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 60℃ 사이의 온도의 범위내의 어떤 온도에서 수행되어도 좋다. 분리된 잔여 콩류 단백질원은 폐기하거나 또는 전분 및/또는 잔여 단백질의 회수와 같은 추후 처리를 위하여 건조되어도 좋다. 잔여 단백질은, 분리된 잔여 콩류 단백질원을 새로운 칼슘염 용액으로 재추출하여 회수하고, 그 단백질 용액을 정제하여 이하에서 기술되는 바와 같은 후속 공정용으로 초기 단백질 용액과 혼합될 수 있다. 양자택일적으로, 분리된 잔여 콩류 단백질원은, 종래의 등전위 침전(isoelectric precipitation) 또는 기타 다른 편리한 공정에 의해 처리되어, 잔여 단백질을 회수할 수 있다.
콩류 단백질 수용액은, 추후 처리에서 형성되는 포말의 양을 감소시키기 위하여, 적절한 식품등급의 비실리콘 기반 소포제와 같은 소포제를 사용하여 처리될 수 있다. 채택되는 소포제의 양은 일반적으로 약 0.0003% w/v 이상이다. 양자택일적으로, 언급된 양의 소포제가 추출단계에 첨가될 수도 있다.
분리된 수용성 단백질 용액은, 필요한 경우, 본 출원인에게 양도되고 그의 내용이 본 명세서에 참고되는 미국특허 제 5,844,086 호 및 제 6,005,076 호에서 기술된 바와 같은 탈지처리를 받을 수 있다. 양자택일적으로, 분리된 수용성 단백질 용액의 탈지처리는 기타 편리한 방법에 의하여 달성될 수 있다.
콩류 단백질 수용액은, 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하기 위하여, 분말 활성탄 또는 과립 활성탄과 같은 흡착제로 처리되어도 좋다. 이러한 흡착처리는 일반적으로 분리된 수용성 단백질 용액의 대기온도에서 어떤 편리한 조건 하에서 수행되어도 좋다. 분말화된 활성탄에 대해서는, 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 양이 채용된다. 흡착매질은 여과와 같은 어떤 편리한 수단에 의해 콩류 단백질 용액으로부터 제거되어도 좋다.
적절한 순도이면, 얻어진 콩류 단백질 수용액은 직접 건조되어 콩류 단백질 제품을 제공할 수 있다. 불순물의 농도를 감소시키기 위하여, 콩류 단백질 수용액은 건조전에 처리될 수 있다.
콩류 단백질 수용액은 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 단백질 농도를 증가시키기 위하여 농축되어도 좋다. 이러한 농축은 일반적으로 약 50 내지 약 400 g/L, 바람직하게는 약 100 내지 약 250 g/L의 단백질 농도를 갖는 농축된 콩류 단백질 용액을 제공하도록 수행된다.
농축단계는, 서로 다른 막 재질 및 구조를 가지며, 또한 연속 작업을 위하여, 수용성 단백질 용액이 그 막을 통과함에 따라 원하는 정도의 여과도를 허용하는 중공사막 또는 나권형(spiral-wound)막과 같은 막들을 사용하여, 한외여과 또는 투석여과와 같은 편리한 선택적 막 기술을 채용함에 의해 약 1,000 내지 약 1,000,000 달톤, 바람직하게는 약 1,000 내지 100,000 달톤과 같은 적절한 분자량 한계치를 두고 배치 또는 연속공정으로 어떤 편리한 방법에 의하여 지속적으로 수행된다.
잘 알려진 바와 같이, 한외여과 및 유사한 선택적 막기술은 저분자량 종들은 막의 통과를 허용하는 반면, 고분자량 종들은 통과를 허용하지 않는다. 저분자량 종은 염의 이온성 종뿐만 아니라 탄수화물, 색소, 저분자량 단백질들 및 트립신 억제인자와 같은 반-영양 인자 등과 같은, 원 물질로부터 추출된 저분자량종류를 포함하고, 이것들은 그 자체가 저 분자량 단백질들이다. 막의 분자량 한계치는 통상적으로, 상이한 막 재료 및 구조와 관련하여 오염물질의 통과를 허용하는 한편, 용액 내에 단백질의 현저한 비율이 유지될 수 있도록 선택된다.
농축된 콩류 단백질 용액은, 추출액과 동일한 칼슘염 농도 및 동일한 pH 에서 염화칼슘 용액과 같은 칼슘염 용액을 사용하는 투석여과 단계에 처해진다. 만약 농축물의 염함량의 감소가 필요하다면, 채택된 투석여과 용액은 추출액과 동일한 pH 이거나 더 낮은 염농도를 가지는 칼슘염 수용액일 수 있다. 그러나 투석여과 용액의 염농도는, 농축물 내의 염 농도가 원하는 단백질 용해도를 유지하기에 충분할 정도로 충분히 높게 유지되도록 선택되어야만 한다. 상술한 바와 같이, 투석여과 용액은 바람직하게는 투석여과되는 단백질 용액과 동일한 pH 로 되어야 한다. 투석여과액의 pH 는 염산 또는 황산과 같은 어떠한 편리한 산 또는 수산화나트륨과 같은 알칼리로 조정될 수 있다. 이러한 투석여과는 약 1 내지 약 40 용량의 투석여과 용액, 바람직하게는 약 2 내지 약 25 용량의 투석여과 용액을 사용하여 수행될 수 있다. 투석여과 작업에 있어서, 침투물과 함께 막을 통과시킴으로써 다량의 불순물들이 수용성 단백질 용액으로부터 제거된다. 투석여과 작업은 불순물 함량이 현저하지 않고 가시적인 색상이 침투물 내에 존재하지 않을 때까지, 또는 농축물이 충분히 정제되어, 건조되었을 때, 적어도 약 90 wt%의 단백질 함량을 갖는 콩류 분리단백을 제공할 때까지 수행되어도 좋다. 이러한 투석여과는 농축단계용의 것과 동일한 막을 사용하여 수행되어도 좋다. 그러나, 필요한 경우, 투석여과 단계는 상이한 막재료 및 구조와 관련하여 약 1,000 내지 약 1,000,000 달톤, 바람직하게는 약 1,000 내지 약 100,000 달톤의 범위내의 분자량 한계치를 가지는 막과 같은, 다른 분자량 한계치의 별도의 막을 사용하여 수행되어도 좋다.
양자택일적으로, 투석여과 단계는, 상술한 바와 같이, 농축 전 단백질 수용액 또는 부분적으로 농축된 단백질 수용액에 대하여 수행될 수 있다. 투석여과가 농축전 또는 부분적으로 농축된 용액에 가해진 때에는, 얻어진 투석여과된 용액은 그 후에 부가적으로 농축될 수 있다.
농축단계 및 투석여과 단계는 농축 및 투석여과된 단백질 용액을 건조함으로써 나중에 회수되는 콩류 단백질 제품이 적어도 약 60 wt% 단백질 (N x 6.25)d.b. 와 같이 약 90 wt% 단백질 (N x 6.25)d.b. 이하로 포함되는 방식으로 수행될 수 있다. 콩류 단백질 수용액을 부분적으로 농축 및/또는 부분적으로 투석여과 함으로써, 불순물을 부분적으로만 제거할 수도 있다. 이 단백질 용액은 후에 건조되어 낮은 순도 레벨을 가지는 콩류 단백질 제품을 제공하게 된다. 이러한 콩류 단백질 제품 또한 산성 조건하에서 용해될 수 있다.
항산화제가 투석여과 단계의 적어도 일부동안 투석여과 매체내에 존재할 수 있다. 이 항산화제는 황산 나트륨 또는 아스코르빈 산과 같은 어떤 편리한 항산화제이어도 좋다. 투석여과 매체에 채용되는 항산화제의 양은 채용된 물질에 따라 다르며, 약 0.01 내지 약 1 wt%, 바람직하게는 약 0.05 wt%로 가변적이다. 항산화제는 콩류 단백질 용액내에 존재하는 페놀 산화물을 억제하는데 기여한다.
선택적인 농축단계 및 선택적인 투석여과 단계는 어떠한 편리한 온도, 일반적으로 약 2°내지 약 65℃, 바람직하게는 약 50°내지 약 60℃의 온도 하에서, 소망하는 정도의 농축 및 투석여과를 달성하기 위한 시간 동안 수행된다. 사용된 온도 및 다른 조건들은, 어느 정도는 막 공정을 수행하는데 사용된 막 장비, 용액의 소망하는 단백질 농도 및 침투물에 대한 불순물 제거 효율에 의존한다.
콩류는 반-영양 트립신 억제인자들을 포함한다. 최종의 콩류 단백질 제품에 있어서 트립신 억제인자 활성레벨은 다양한 공정 변수의 조작에 의하여 제어될 수 있다.
예를 들어, 농축 및/또는 투석여과 단계는 다른 불순물과 함께 침투물내의 트립신 억제인자들의 제거를 위한 방식으로 수행될 수 있다. 트립신 억제인자들의 제거는, 30,000 내지 1,000,000 달톤 와 같은 큰 구멍 크기의 막을 사용하여 약 30° 내지 약 65℃, 바람직하게는 50° 내지 약 60℃ 와 같은 상승된 온도에서 수행함에 의해, 또한 10 내지 40 용량 정도의 더 많은 용량의 투석여과 매체를 채용함에 의해 촉진된다.
또한, 트립신 억제인자 활성의 감소는 억제인자의 2황화 결합을 방해하거나 또는 재배열하는 감소제에 콩류 물질을 노출함에 의해 달성될 수 있다. 적합한 감소제로는 황산나트륨, 시스테인 및 N-아세틸시스테인(N-acetylcysteine)을 포함한다.
이러한 감소제의 첨가는 전체 공정의 다양한 단계에서 수행되어도 좋다. 예를 들어, 감소제는 추출단계에서 콩류 단백질원 물질과 함께 첨가되어도 좋고, 잔여 콩류 단백질원 물질의 제거에 따른 정제된 콩류 단백질 수용액에 첨가되어도 좋으며, 투석 전후의 농축된 단백질 용액에 첨가되어도 좋고, 건조된 콩류 단백질 제품과 함께 건조 혼합되어도 좋다. 이러한 감소제의 첨가는 상술한 바와 같이, 막 처리 단계들과 함께 조합되어도 좋다.
만약 단백질 용액 내에 활성 트립신 억제인자를 유지하기를 원한다면, 감소제를 사용하지 않고 더 작은 양의 투석여과 매체를 채용하고 더 낮은 온도에서 막을 조작함에 의해, 더 작은 구멍크기의 농축 및/또는 투석여과 막을 사용하여 달성될 수 있다.
선택적으로 농축 및 선택적으로 투석여과된 단백질 용액은, 필요하다면 미국특허 제 5,844,086 호 및 6,005,076 호에서 기술된 바에 따라 탈지작업에 처해질 수 있다. 대안으로서, 선택적으로 농축 및 투석여과된 수용성 단백질 용액의 탈지는 기타의 편리한 방법에 의하여 달성될 수 있다.
선택적으로 농축 및 선택적으로 투석여과된 단백질 수용액은, 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하기 위하여, 분말화된 활성탄 또는 과립형 활성탄과 같은 흡착제로 처리되어도 좋다. 이러한 흡착제 처리는 어떠한 편리한 조건 하에서, 일반적으로 단백질 수용액의 실온에서 수행되어도 좋다. 분말 활성탄에 대해서 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 양이 채용된다. 흡착제는 여과와 같은 어떤 편리한 수단에 의해 콩류 단백질 용액으로부터 제거되어도 좋다.
선택적 탈지 및 선택적 흡착 처리단계에서 얻어진 선택적으로 농축 및 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액에 대하여 저온살균단계가 수행되어 미생물적 부하를 감소할 수 있다. 이러한 저온살균은 어떤 소망의 저온살균 조건 하에서도 수행될 수 있다. 일반적으로, 선택적으로 농축 및 투석여과된 콩류 단백질 용액은 약 55°내지 약 70℃, 바람직하게는 약 60°내지 약 65℃의 온도에서, 약 30초 내지 약 60분간, 바람직하게는 약 10분 내지 약 15분 동안 가열된다. 저온살균된 콩류 단백질 용액은 그 다음 처리를 위하여 바람직하게는 약 15°내지 약 35℃의 온도로 냉각되어도 좋다.
필요하다면, 선택적으로 농축 및 선택적 투석여과된 콩류 단백질 용액은, 어떠한 잔여입자를 제거하기 위하여 여과와 같은 어떠한 편리한 수단에 의하여 처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 선택적으로 농축 및 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 수용액은 분무건조 또는 냉동건조와 같은 어떠한 편리한 기술에 의하여 건조되어 콩류 단백질 제품을 생산할 수 있다. 콩류 단백질 제품은 피드산 농도가 낮아서, 중량 d.b. 에 대하여 약 1.5% 이하이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 수용액은 통상 염화나트륨인 어떠한 편리한 알칼리를 부가함으로써 pH 를 약 6.0 내지 약 8.0으로 조정될 수 있다. 얻어진 pH 조정된 단백질 용액은 건조될 수 있다. 대안으로서, 부분적으로 또는 완전히 농축 및 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액은 pH 가 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2.0 내지 약 4.0 으로 조정될 수 있다. pH 조정은, 염산 또는 인산을 부가함으로써 수행될 수 있다. 얻어진 산성화된 콩류 단백질 용액은 상술한 바와 같이 처리되고 그 후 건조될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 산성화된 콩류 단백질 용액은 열처리에 처해져서 상술한 트립신 억제제와 같은 열에 약한 반-영양적 인자를 비활성시키도록 할 수 있다. 그러한 열처리는 또한 미생물학적 부하를 감소한다는 부가적인 장점도 제공한다. 일반적으로 단백질 용액은 약 70°내지 약 160℃의 온도로 약 10 초 내지 약 60분간, 바람직하게는 약 80°내지 약 120℃의 온도로 약 10 초 내지 약 5분간, 가장 바람직하게는 약 85°내지 약 95℃의 온도로, 약 30초 내지 약 5분간 가열될 수 있다. 열처리되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 그 후에 약 2℃내지 약 65℃, 바람직하게는 약 20℃내지 약 35℃의 온도로 냉각될수 있다. 얻어진 산성화되고 열처리된 콩류 단백질 용액은 상술한 바와 같이 처리될 수 있고 건조될 수 있다.
본 명세서에 의하여 제조된 콩류 단백질 용액은 산성의 수성 환경 에서 용해가능한 것이어서, 탄산처리되거나 되지 않은 산성 음료내에 결합되기에 이상적인 제품을 만들어서, 그에 대한 단백질 강화를 제공하게 된다. 그러한 음료는 약 2.5 내지 약 5 범위의 다양한 산성 pH 값을 가지게 된다. 본 명세서에서 제공되는 콩류 단백질 제품은 어떠한 편리한 양으로 그러한 음료내에 첨가될 수 있어서 예를 들어 1회당 약 5g 의 콩류 단백질을 그러한 음료에 제공할 수 있다. 첨가된 콩류 단백질 제품은 음료내에 용해되고 열처리된 후에도 용해가능한 상태로 유지된다.
콩류 단백질 제품은 물에 용해됨으로써 음료의 재구성 전 건조 음료와 혼합될 수 있다.
어떤 경우에, 그 음료 내에 존재하는 성분이 그 음료 내에 용해된 채로 남아있는 조성의 작용에 악영향을 미칠 우려가 있는 경우에는, 본 발명의 조성을 감내하기 위하여 음료의 통상적인 형성에 변형이 필요할 수 있다.
거의 중성인 pH 값에서 제조된 콩류 단백질 수용액은, 두유 타입의 음료 또는 냉동 후식같은 콩류 아이스크림과 같은 식물 기반의 유사 낙농제품 또는 대체 낙농제품 및 낙농 및 식물성 성분의 혼합물을 포함하는 낙농 제품과 같이 식품 분야에서 사용가능하다.
상술한 식품 분야에 부가하여, 본 발명에 따른 콩류 단백질 제품은 뉴트리숀 바, 가공 식육 및 제빵 식품과 같은 기타의 다양한 식품 분야에도 이용될 수 있다.
실시예
실시예 1
본 실시예는 중성 pH에서 막처리된 완두콩 분리 단백의 제조를 예시한다.
쪼개서 말린 완두콩을 빻아서 만들어진 콩분말을 공기분류에 의하여 준비된 완두콩 단백질 농축물 30kg 이 약 60℃에서 300 L 의 0.15 M CaCl2 용액에 첨가되고 30분간 교반되어 단백질 수용액을 마련하였다. 잔여 완두콩 단백질 농축물은 제거되고 얻어진 단백질 용액은 원심분리 및 여과에 의하여 정제되고 3.14 중량%의 단백질 함량을 가지는 용액이 얻어졌다.
여과된 단백질 용액은 약 51℃의 온도에서 10,000 달톤의 분자량 한계치를 가지는 PES 막으로 농축에 의하여 225 L 로부터 60 L 로 용적이 감소되었다. 농축된 단백질 용액이, 약 59℃에서 수행된 투석여과 작업으로 600 L 의 0.075 M CaCl2 로 투석여과 되었다. 획득된 투석여과, 농축된 단백질 용액은 61.64 kg 의 중량과 9.08 중량% 의 단백질 함량을 가지며, 여과된 단백질 용액의 79.2%의 수율을 나타내었다. 투석여과되고 농축된 단백질 용액은 분무 여과되어 95.67wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지는 제품인 것이 확인되었다. 이 제품은 YP03-L08-11A YP702 로 명명되었다.
실시예 2
본 실시예는 실시예 1 및 8(하기)의 방법에 의하여 제조된 용액 내 및 건조분말 형태의 완두콩 분리단백의 색상을 예시한다.
충분한 단백질 분말을 용해시킴으로써 역삼투수 15ml 내에 단백질이 0.48 포함되는 YP03-L08-11A YP702 용액이 준비되었으며 색상 및 정화도가 투과모드로 운용되는 HunterLab ColorQuest XE 측정기를 사용하여 평가되었다. pH 또한 pH 미터로 측정되었다.
pH, 색상 및 정화도는 이하의 표 1에 나타내었다:
| 샘플 | pH | L* | a* | b* | 헤이즈(%) |
| YP03-L08-11A YP702 | 5.60 | 88.37 | 1.88 | 6.17 | 96.9 |
| YP08-F28-12A YP702 | 5.41 | 45.03 | 7.62 | 54.44 | 96.8 |
건조 분말의 색상을 반사도 모드에서 운용되는 HunterLab ColorQuest XE 측정기를 사용하여 평가되었다. 색상치는 이하의 표 2에 나타내었다:
| 샘플 | L* | a* | b* |
| YP03-L08-11A YP702 | 85.59 | 3.22 | 7.75 |
| YP08-F28-12A YP702 | 85.74 | 3.27 | 10.95 |
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, YP702 의 건조 색상은 매우 밝은 색이었다.
실시예 3
본 실시예는 pH 3의 물 내에서 실시예 1의 방법에 의하여 제조된 완두콩 분리단백의 열적 안정성의 평가를 포함한다.
물속에서 YP03-L08-11A YP702의 2% w/v 단백질 용액이 생산되었고 희석된 HCl 로 pH 가 3으로 조정되었다. 이 단백질 용액의 정화도가 HunterLab ColorQuest XE 측정기로 헤이즈 측정하여 평가되었다. 이 용액응 95℃로 가열되고 30초 동안 유지된 후 즉시 얼음물 내에서 실온으로 냉각되었다. 열처리된 용액의 정화도가 다시 측정되었다.
열처리 전후의 단백질 용액의 정화도는 이하의 표 3에 나타내었다.
| 샘플 | 헤이즈(%) |
| 열처리 전 | 81.6 |
| 열처리 후 | 36.0 |
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 열처리는 샘플의 정화도를 악화시키지 않았다. 사실상, 샘플의 헤이즈 레벨은 열처리에 의하여 감소되었다.
실시예 4
이 실시예는 실시예 1의 방법에 의하여 제조된 완두콩 분리단백의 물에 대한 용해도의 평가를 포함한다. 용해도는 단백질 용해도(단백질법이라고 칭해지는, Morr 등, J.Food Sci. 50:1715-1718의 수순의 수정판)과 전제품 용해도(팰릿법이라고 칭해짐)에 근거하여 시험되었다.
단백질 0.5g 을 공급하기에 충분한 단백질 분말을 비이커에 칭량하고, 다음으로 소량의 역삼투(RO) 정제수를 첨가하고, 그 혼합물을 부드러운 페이스트가 형성될 때까지 교반하였다. 다음으로, 그 용량이 약 45ml 로 되도록, 추가의 물을 가하였다. 다음으로, 비이커의 내용물을 천천히 마그네틱 교반기를 이용하여 60분간 교반하였다. pH 는, 단백질을 분산한 후 바로 측정하고, 희석 NaOH 또는 HCl로, 적절한 레벨(2,3,4,5,6 또는 7)로 조정하였다. 또한, 한 개의 샘플을, 천연의 pH로 조제하였다. pH 를 조정한 샘플에 대해서는, 60분간 교반시에 정기적으로, pH를 측정하고, 수정하였다. 60분의 교반 후, 샘플을, RO 수를 보충하여 총용적 50ml 로 하고, 1%w/v 단백질 분산액을 얻었다. 분산액의 단백질 함량은 Leco Truspec N Nitrogen Determinator 를 이용하여 연소분석하였다. 분산액의 알리코트(20ml) 를, 계속하여 100℃의 오븐중에서 한번 건조하고, 그 후 데시케이터 중에서 냉각한 미리 칭량한 원심분리관으로 옮기고, 관에 캡을 씌웠다. 샘플을, 10분간 7,800 g 로 원심분리하고, 그것에 의하여 불용성 재료를 침강시켜서, 청정한 상청액을 얻었다. 상청액의 단백질 함량을 연소분석에 의하여 측정하고, 계속하여 상청액 및 관의 뚜껑을 벗겨내고, 팰릿재료를 100℃로 측정한 오븐에서 한번 건조시켰다. 다음날 아침, 관을 데시케이터로 옮기고, 냉각하였다. 건조 팰릿재료의 중량을 기록하였다. 초기의 단백질 분말의 건조중량을, 사용한 분말의 중량으로 팩터((100-분말의 함수율(%))/100)을 곱함으로써 산출하였다. 다음에, 제품의 용해도를, 2 종류의 다른 방법으로 계산하였다.
1) 용해도(단백질법)(%) = (상청액 중의 단백질%/초기분산액 중의 단백질%)× 100
2) 용해도 (팰릿법)(%) = (1-(건조불용성 팰릿재료의 중량/((분산액 20ml의 중량/분산액 50ml의 중량) × 건조 단백질 분말의 초기중량))) × 100.
100% 보다 큰 것으로 계산된 값은 100% 로 표시하였다.
용해도의 결과는 이하의 표 3에 나타내었다.
실시예 1에서 제조된 분리단백의 천연 pH 는 5.79 였다.
얻어진 용해도 결과는 이하의 표 4 및 5에 나타내었다.
| 용해도(%) | |||||||
| 제품 | pH 2 | pH 3 | pH 4 | pH 5 | pH 6 | pH 7 | 천연pH |
| YP03-L08-11A YP702 | 94.8 | 100 | 100 | 71.7 | 18.5 | 16.4 | 22.6 |
| 용해도(%) | |||||||
| 제품 | pH 2 | pH 3 | pH 4 | pH 5 | pH 6 | pH 7 | 천연pH |
| YP03-L08-11A YP702 | 96.9 | 96.5 | 94.8 | 43.4 | 33.9 | 38.3 | 33.9 |
표 4 및 5로부터 알 수 있는 바와 같이, YP702 제품은 pH 2 내지 4 의 범위에서 매우 가용성이 있었다.
실시예 5
이 실시예는 실시예 1의 방법에 의하여 제조된 완두콩 분리단백의 물 내에서의 정화도의 평가를 포함한다.
실시예 4에 기재된 바와 같이 마련된 1%w/v 단백질 용액의 정화도를, 600nm 에서의 흡광도(물 블랭크)를 측정함으로써 평가하였다. 보다 낮은 흡광도 스코어는 보다 높은 정화도를 나타낸다. 투과모드에서의 HunterLab ColorQuest XE 측정기에 의한 샘플의 분석으로, 퍼센트의 헤이즈 측정치, 즉 정화도의 다른 척도를 얻었다.
정화도의 결과는 이하의 표 6 및 7에 기재되어 있다.
| A600 | |||||||
| 제품 | pH 2 | pH 3 | pH 4 | pH 5 | pH 6 | pH 7 | 천연pH |
| YP03-L08-11A YP702 | 0.112 | 0.299 | 0.475 | 1.789 | 0.673 | 0.441 | 0.545 |
| HunterLab 헤이즈 측정치(%) | |||||||
| 제품 | pH 2 | pH 3 | pH 4 | pH 5 | pH 6 | pH 7 | 천연pH |
| YP03-L08-11A YP702 | 32.4 | 63.2 | 79.2 | 98.7 | 96.2 | 78.9 | 76.9 |
표 6 및 7의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 용액은 깨끗하지는 않았지만, 가장 낮은 pH 값에서 가장 낮은 헤이즈 측정치가 관찰되었다.
실시예 6
이 실시예는 제 1 실시예의 방법에 의하여 제조된 완두콩 분리단백의 소프트 드링크 및 스포츠 음료 내에서의 단백질 용해도의 평가를 포함한다. 용해도는 이들 음료에 pH 교정없이 첨가한 단백질에 대하여 측정하고, 이들 단백질 강화음료의 pH를 원래의 음료의 pH 로 조절한 것에 대하여 다시 측정하였다.
pH 교정없이 용해도를 평가할 때에는, 단백질 1g 을 공급하기에 충분한 양의 단백질 분말을 비이커에 칭량하고, 음료를 소량 첨가하고, 부드러운 페이스트가 형성될 때까지 교반하였다. 그 용량을 50ml가 되도록 추가의 음료를 가하고, 계속하여, 그 용액을 60분간 마그네틱 교반기로 천천히 교반하여, 2% 단백질w/v 분산액을 얻었다. 샘플의 단백질 함량을 LECO TruSpec N Nitrogen Determinator 를 사용하여 연소분석하고 단백질을 포함하는 음료의 알리코트를 10분간 7,800g 으로 원심분리하여 상청액의 단백질 함량을 측정하였다.
용해도(%) = (상청액 중의 단백질%/초기 분산액 중의 단백질%) × 100
용해도가 pH 교정을 수반하는 경우를 평가함에 있어서는, 단백질을 포함하지 않은 소프트 드링크(스프라이트:Sprite)(3.37)와 스포츠 음료(오렌지 게토레이: Orange Gatorade)(3.07)의 pH 를 측정하였다. 단백질 1g 을 공급하기에 충분한 양의 단백질 분말을 비이커에 칭량하고, 소량의 음료를 가하고, 부드러운 페이스트가 형성될 때까지 교반하였다. 그 용량이 약 45ml 로 되도록 추가의 음료를 가하고, 계속하여, 그 용액을 60분간 마그네틱 교반기로 천천히 교반하였다. 그 단백질 함유 음료의 pH 를, 단백질을 분산시킨 후 바로 측정하고, 필요에 따라서 HCl 또는 NaOH 를 이용하여, 원래의 무 단백질의 경우의 pH 로 조절하였다. 60분의 교반 시, 정기적으로 pH를 측정하고, 수정하였다. 60분의 교반 후, 각 용액의 총용량을, 추가 음료로 50ml 로 하고, 2% 단백질w/v 분산액을 얻었다. 이들 샘플의 단백질 함유량을 Leco TruSpec N Nitrogen Determinator로 연소분석하고, 계속하여 단백질 함유 음료의 알리코트를, 10분간 7,800g 으로 원심분리하여, 상청액의 단백질 함량을 측정하였다.
용해도(%) = (상청액 내의 단백질%/초기분산액 중의 단백질%)× 100
얻어진 결과는 표 8에 나타내었다.
| pH 조절없음 | pH 교정 | |||
| 제품 | 스프라이트내의 용해도(%) |
오렌지 게토레이 내의 용해도(%) |
스프라이트내의 용해도(%) |
오렌지 게토레이 내의 용해도(%) |
| YP03-L08-11A YP702 |
95.3 | 95.1 | 95.9 | 98.0 |
표 8의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, YP702 단백질은 스프라이트 및 오렌지 게토레이 내에 높은 가용성을 가지고 있었다. YP03-L08-11A YP702 는 물 속에서 중성에 가까운 천연 pH 를 가지고 있었지만 교정되지 않은 음료 샘플의 약간 높은 pH 는 용해도에 적은 효과를 가짐에 유의한다.
실시예 7
본 실시예는, 실시예 1 의 방법에 의하여 제조된 완두콩 분리 단백의 소프트 드링크 및 스포츠 음료 내에서의 정화도의 평가를 포함한다.
실시예 6 에서의 소프트 드링크(스프라이트) 및 스포츠 음료 (오렌지 게토레이)에 마련된 2% w/v 단백질 분산액의 정화도를, 실시예 5에서 기재된 HunterLab 법을 사용하여 평가하였다.
얻어진 결과를 이하의 표 9에 기재하였다.
| pH 교정없음 | pH 교정 | |||
| 제품 |
스프라이트 내의
헤이즈(%) |
오렌지게토레이
내의 헤이즈(%) |
스프라이트 내의
헤이즈(%) |
오렌지게토레이
내의 헤이즈(%) |
| 단백질 없음 | 0.0 | 63.6 | ||
| YP03-L08-11A YP702 |
91.1 | 92.6 | 83.7 | 90.0 |
표 8 및 9로부터 알수 있는 바와 같이, 우수한 단백질 용해도에도 불구하고, YP03-L08-11A YP702는 스프라이트 및 오렌지 게토레이의 헤이즈에 영향을 준다. pH를 교정한 것은 헤이즈 레벨을 약간만 감소하였다.
실시예 8
본 실시예는 천연 pH 에서 막처리되었으나 90%d.b. 미만의 단백질 함량을 가지는 완두콩 단백질 제품의 제조를 예시한다.
노란콩(yellow pea)분 48kg 이 역삼투(RO)수 300 L에 첨가되고 30분간 교반되어 단백질 수용액을 마련하였다. 소비된 노란콩 분의 잔여물은 원심분리에 의하여 제거되어 부분적으로 정제된 단백질 용액이 얻어졌다. 부분적으로 정제된 단백질 용액에, 1kg 의 염화칼슘: 2 L 물의 비율로 건조 염화칼슘 및 역삼투(RO)수를 혼합함으로써 준비된 6.84kg 의 염화칼슘 용액이 첨가되었고, 이 샘플은 부가적으로 15분간 혼합되었다. 염화칼슘 용액을 첨가함으로써 상청액이 형성되었다. 염화칼슘 첨가 후의 단백질 용액의 전도도는 12.37mS 였다. 250L 의 용량 및 2.75wt% 의 단백질 함량을 가지는 용액은 온도가 약 50℃까지 상승되었고, 원심분리에 의하여 정제되어 1.53wt% 의 단백질 함량을 가지는 용액을 마련하였다.
정제된 단백질 용액은 약 52℃의 온도에서 3,000 달톤의 분자량 한계치를 가지는 PES 막으로 농축에 의하여 225 L 로부터 24.95kg 으로 감소되었다. 8.13 wt%의 단백질 함량을 가지는 농축된 단백질 용액은, 염화칼슘 첨가에 의하여 형성된 상청액을 제거하기 위하여 원심분리되고 29.5% 의 수율로 회수되었다. 농축된 단백질 용액은 분무 건조되어 78.88wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지는 제품인 것이 확인되었다. 이 제품은 YP08-F28-12A YP702 로 명명되었다.
실시예 9
본 실시예는 실시예 1 및 8의 방법에 의하여 제조된 단백질 제품에 있어서의 피틴산(phytic acid) 함량의 평가를 포함한다. 피틴산의 함량은 라타(Latta)와 데스킨(Eskin)의 방법(J. Agic. Food Chem., 28: 1313-1315)을 사용하여 결정되었다.
제품의 피틴산 함량을 이하의 표 10에 나타낸다.
| 제품 | % 피틴산 d.b. |
| YP03-L08-11A YP702 | 0.06 |
| YP08-F28-12A YP702 | 0.01 |
표 10으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 완두콩 단백질 제품은 피틴산 함량이 매우 낮았다.
개시의 요약
본 개시의 요약에 있어서는, 본 발명은 산성 매체 내에 가용성이며 그 안에서 열적으로 안정된 용액을 형성하는 콩류 단백질 제품을 얻기 위하여, 염화칼슘 수용액을 사용하는 단백질원 물질로부터의 콩류 단백질의 추출에 근거한 대안적인 방법을 제공한다. 본 발명의 범위 내에서 변형이 가능하다.
Claims (67)
- 건조중량 기준으로 적어도 60wt%(N×6.25)의 콩류 단백질 함량을 가지며:
(a) 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용해를 야기하고 콩류 단백질 수용액을 형성하기 위하여, 칼슘염 수용액으로 콩류 단백질원을 추출하고,
(b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질 수용액을 분리하고,
(c) 막 기술의 사용에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 콩류 단백질 수용액을 선택적으로 농축하고,
(d) 선택적으로 농축된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 투석여과하고, 또한
(e) 선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계
를 포함하는 콩류 단백질 제품의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 칼슘염은 염화칼슘인 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 염화칼슘 용액은 약 1.0 M 미만의 농도를 가지는 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 염화칼슘 용액은 약 0.10 내지 약 0.15 M 의 농도를 가지는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 추출단계는 약 15℃ 내지 약 65℃의 온도에서 실시되는 방법.
- 제 5 항에 있어서,
온도는 약 20℃ 내지 약 35℃ 인 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 추출단계는 약 4.5 내지 약 11의 pH 에서 수행되는 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 pH 가 약 5 내지 약 7인 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 콩류 단백질 수용액은 약 5 내지 약 50g/L 의 단백질 함량을 가지는 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 콩류 단백질 수용액은 약 10 내지 약 50g/L 의 단백질 함량을 가지는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 칼슘염 수용액은 항산화제를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 콩류 단백질 수용액은 흡착제로 처리되어 그 콩류 단백질 수용액으로부터 색상/및 또는 냄새 성분이 제거되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
잔여 콩류 단백질로부터의 콩류 단백질 수용액의 분리는 약 15°내지 약 65℃의 온도에서 실시되는 방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 온도는 약 50°내지 약 60℃인 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 콩류 단백질 수용액은 약 50 내지 약 400 g/L 의 단백질 함량으로 농축되는 방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 콩류 단백질 수용액은 약 100 내지 약 250 g/L 의 단백질 함량으로 농축되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 농축단계는 약 1,000 내지 약 1,000,000 달톤의 분자량 한계치를 가지는 막을 사용하는 한외여과에 의하여 실시되는 방법.
- 제 17 항에 있어서,
상기 농축단계는 약 1,000 내지 약 100,000 달톤의 분자량 한계치를 가지는 막을 사용하는 한외여과에 의하여 실시되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 투석여과 단계는 농축을 완료하기 전 또는 후의 콩류 단백질 용액에, 추출 염 용액과 동일한 pH 및 대략 동일 또는 낮은 몰 농도의 칼슘 염 수용액을 사용하여 실시되는 방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 투석여과 단계는 투석여과액 약 1 내지 40 용량을 사용하여 실시되는 방법.
- 제 20 항에 있어서,
상기 투석여과 단계는 투석여과액 약 2 내지 25 용량을 사용하여 실시되는 방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 투석여과는 약 1,000 내지 약 1,000,000 달톤의 분자량 한계치를 가지는 막을 사용하여 실시되는 방법.
- 제 22 항에 있어서,
상기 투석여과는 약 1,000 내지 약 100,000 달톤의 분자량 한계치를 가지는 막을 사용하여 실시되는 방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 투석여과는 불순물 함량이 현저하지 않거나 가시적인 색상이 침투물 내에 존재하지 않을 때까지 실시되는 방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 투석여과는, 건조시에, 적어도 약 90wt%(N×6.25)d.b. 의 단백질 함량을 가지는 콩류 분리단백을 제공할 수 있도록 농축물이 충분히 정제될 때까지 실시되는 방법.
- 제 19 항에 있어서,
적어도 투석여과중의 일부에 항산화제가 존재하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 선택적인 농축 단계 및 선택적인 투석여과 단계는 약 2°내지 약 65℃의 온도에서 실시되는 방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 온도는 약 50°내지 약 60℃인 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 농축 및 선택적인 투석여과 단계는, 트립신 억제인자의 제거에 바람직한 방식으로 수행되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액은 색상 및/또는 냄새 성분을 제거하도록 흡착제로 처리되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액은 선택적인 건조단계 전에 저온살균 단계가 실시되는 방법.
- 제 31 항에 있어서,
상기 저온살균 단계는 약 55°내지 약 70℃의 온도에서 약 30초 내지 약 60분간 실시되는 방법.
- 제 32 항에 있어서,
상기 저온살균 단계는 약 60°내지 약 65℃의 온도에서 약 10초 내지 약 15분간 실시되는 방법.
- 제 31 항에 있어서,
상기 저온살균되고, 선택적으로 농축되고, 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액은 건조 또는 후속 처리를 위하여 약 15℃ 내지 약 35℃의 온도로 냉각되는 방법. - 제 1 항에 있어서,
선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액은 잔여입자가 제거되도록 처리되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액은 선택적인 건조 단계 전에 약 6.0 내지 약 8.0 의 pH 로 조정되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
부분적으로 또는 완전히 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액은 선택적인 건조 단계 전에 약 1.5 내지 약 4.4 의 pH 로 조정되는 방법.
- 제 37 항에 있어서,
pH 는 약 2.0 내지 약 4.0 인 방법.
- 제 37 항에 있어서,
상기 산성화된 콩류 단백질 용액은 잔여 입자들을 제거하도록 처리되는 방법.
- 제 37 항에 있어서,
상기 산성화된 콩류 단백질 용액은 선택적인 건조 단계 전에 열적으로 불안정한 반-영양인자를 비활성화하는 열처리가 실시되는 방법.
- 제 40 항에 있어서,
상기 반-영양 인자는 열적으로 불안정한 트립신 억제인자인 방법.
- 제 40 항에 있어서,
열처리 단계는 또한 단백질 수용액을 저온살균하는 방법.
- 제 40 항에 있어서,
상기 열처리는 약 70°내지 약 160℃의 온도에서 약 10초 내지 약 60분간 실시되는 방법.
- 제 43 항에 있어서,
상기 열처리는 약 80°내지 약 120℃의 온도에서 약 10초 내지 약 5분간 실시되는 방법.
- 제 44 항에 있어서,
상기 열처리는 약 85°내지 약 95℃의 온도에서 약 30초 내지 약 5분간 실시되는 방법.
- 제 40 항에 있어서,
상기 열처리되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 선택적인 건조 단계를 위하여 약 2°내지 약 65℃의 온도로 냉각되는 방법.
- 제 46 항에 있어서,
상기 열처리되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 선택적인 건조 단계를 위하여 약 20°내지 약 35℃의 온도로 냉각되는 방법.
- 제 40 항에 있어서,
상기 산성화된 콩류 단백질 용액은 잔여입자를 제거하도록 처리되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
트립신 억제인자 활성의 감소를 위하여 트립신 억제인자의 2황화 결합을 방해하거나 또는 재배열하도록 추출단계에 감소제가 존재하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
트립신 억제인자 활성의 감소를 위하여 트립신 억제인자의 2황화 결합을 방해하거나 또는 재배열하도록 선택적 농축 및/또는 선택적 투석여과 단계에 감소제가 존재하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
트립신 억제인자 활동성의 감소를 위하여 트립신 억제인자의 2황화 결합을 방해하거나 또는 재배열하도록 건조 전에 선택적으로 농축되고 선택적으로 투석여과된 콩류 단백질 용액 및/또는 건조된 콩류 단백질 제품에 감소제가 첨가되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 콩류 단백질 제품은 약 60 내지 90wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지며 농축물인 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 콩류 단백질 제품은 적어도 약 90wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지며 분리단백인 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 콩류 단백질 제품은 적어도 약 100wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지는 방법.
- 청구항 1 항의 방법에 의하여 제조된 콩류 단백질 제품.
- 청구항 55에 청구된 콩류 단백질 제품을 포함하는 음식 조성물.
- 제 56 항에 있어서,
청구항 55의 콩류 단백질 제품이 용해된 산성 용액인 음식 조성물.
- 제 57 항에 있어서, 음료인 음식 조성물.
- 제 56 항에 있어서,
청구항 55의 콩류 단백질 제품 및, 상기 제품과의 혼합물의 수용액 제조를 위한, 물에 용해되는 분말물질의 혼합물인 음식 조성물.
- 제 59 항에 있어서, 분말화된 음료인 음식 조성물.
- 제 56 항에 있어서,
청구항 55 의 콩류 단백질 제품을 포함하며 약 6 내지 약 8의 거의 중성 pH를 가지는 용액인 음식 조성물.
- 제 61 항에 있어서, 음료인 음식 조성물.
- 제 56 항에 있어서,
유사낙농제품 또는 대체낙동제품인 음식 조성물.
- 제 56 항에 있어서,
낙농 성분 및 콩류 성분의 혼합물인 음식 조성물.
- 제 56 항에 있어서,
가공된 육류 제품인 음식 조성물.
- 제 56 항에 있어서,
제빵 제품인 음식 조성물.
- 제 56 항에 있어서,
뉴트리션 바 (nutrition bar)인 음식 조성물.
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