KR20150132173A - 오일씨로부터 단백질을 추출하는 방법 - Google Patents
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본 발명은 천연 단백질로 구성된 단백질 단리물의 제조를 목적으로 오일씨 분말, 바람직하게는 냉압착된 오일씨 분말로부터 단백질을 오일에 비해 선택적으로 추출하는 것에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 방법으로서, 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서 수성 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 천연 단백질로 구성된 단백질 단리물의 제조에 적합한 중간체 단백질 수용액의 제조를 목적으로 오일씨 분말, 바람직하게는 냉압착된 오일씨 분말로부터 단백질을 오일에 비해 선택적으로 추출하는 것에 관한 것이다.
오일씨(예를 들면, 해바라기씨, 평지씨/캐놀라, 머스타드씨, 옥수수씨, 아마씨) 및 대두는 일반적으로 식용 오일뿐만 아니라 단백질의 훌륭한 공급원이다. 예를 들면, 캐놀라는 전세계에서 가장 큰 오일씨 작물들 중 하나이고 식용 오일의 세 번째로 가장 풍부한 공급원인 것으로 간주된다.
전통적으로, 상대적으로 높은 오일 함량(건조 물질 기준으로 35% 초과, 평지씨 약 40%)을 갖는 물질의 경우, 기계 압착 및 용매 추출이 오일의 효율적인 추출을 위해 병용된다[Rosenthal et al, Enzyme and Microbial Technology 19 (1996) 402-420]. 오일이 추출된 후, 압착된 물질을 열 처리하여 용매를 제거함으로써 각각 건조 물질의 1% 내지 5% 및 40% 내지 50%의 오일 및 단백질 함량을 갖는 케이크를 생성한다. 비록 상기 케이크가 상대적으로 높은 단백질 함량을 갖지만, 존재하는 단백질의 질은 오일 추출 동안 이용된 가혹한 조건(즉, 고온, 용매)에 의해 상당히 감소된다. 이 가혹한 조건은 단백질 변성을 유발하여 결과적으로 정제된 단백질의 기능성에 부정적으로 영향을 미침으로써[Khattab et al, LWT - Food Science and Technology 42 (2009) 1119-1124], 그의 가치를 감소시킨다. 이 오일 추출 조건이 단백질의 질에 유해하다는 인식은 냉압착 기술의 개선을 북돋우는 요인들 중 하나이다. 냉압착 동안 용매가 사용되지 않고 오일이 약한 조건 하에서 압착되어 보다 더 우수한 질의 오일 및 보다 더 높은 질의 압착된 오일씨 분말을 생성한다.
이 분말은 상대적으로 높은 오일 함량(건조 물질 기준으로 전형적으로 8% 초과, 예를 들면, 10% 초과)을 갖고 보존된 기능성을 갖는 단백질의 훌륭한 공급원이다. 이들 단백질들은 예를 들면, 수성 추출에 의해 분말로부터 용이하게 추출될 수 있다[Rosenthal et al, Enzyme and Microbial Technology 19 (1996) 402-420, Rosenthal et al, Trans IChemE, Part C, 76 (1998) 224-230 and Lawhon et al, Journal of Food Science 46 (1981) 912-916]. 이러한 유형의 공정의 가장 큰 문제점들 중 하나는 추출 동안 단백질 및 오일이 동시에 추출된다는 점이다[Rosenthal et al, Trans IChemE, Part C, 76 (1998) 224-230]. 이로 인해 추출물은 대다수의 경우 오일의 제거를 꽤 어렵게 만드는 안정한 에멀젼으로서 부분적으로 존재하는 상당한 양의 오일을 함유한다.
본 발명은 약한 추출 방법을 이용하여 단백질을 선택적으로 추출함으로써 단백질이 풍부하고 사실상 지방을 함유하지 않는 추출물을 생성할 수 있다는 것을 보여줌으로써 이 문제점을 해결한다. 이하에서 보다 더 상세히 설명될 바와 같이, 약한 추출 방법은 추출 동안 최소 전단을 발생시키거나 전단을 발생시키지 않는(이것은 본질적으로 지방의 추출 없이 단백질을 선택적으로 추출하는 데에 중요함) 추출 방법이다.
본 발명의 방법은 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말로부터 단백질을 추출하는 데에 특히 유용하다.
미국 특허출원 공개 제2012/0252065호는 오일씨 분말로부터 단백질 단리물 및 가수분해된 단백질 농축물을 제조하는 수성 공정을 기술한다. 오일씨 분말은 수성 용매와 혼합되어 슬러리를 형성한다. 도 4A에 따르면, 이용된 혼합 시간은 1시간이므로, 중간체 단백질 단백질 수용액에서 원치않는 지방 대 단백질 비가 생성된다.
미국 특허 제6,005,076호는 다단계를 포함하는 단백질 단리물의 제조 방법을 기술한다. 오일씨 분말을 염 용액과 혼합하고 76 rpm에서 혼합/교반함으로써 단백질 추출을 수행한다. 명세서에 따르면, 단백질 추출은 캐놀라 분말에서 일부 지방을 가용화시켜 지방이 수성상에 존재하게 하는 부가적 효과를 갖는다. 다른 단계들 중 하나는 수성상으로부터의 지방의 제거이다.
문헌[Klockeman et al (1997, J. Agric. Food Chem, 45, 3867-3870, Isolation and characterization of defatted canola meal protein]은 60분 동안 180 rpm 내지 200 rpm에서 교반을 수행하여 시판되는 헥산 탈지된 캐놀라 분말로부터 단백질을 추출하는 것을 기술한다.
국제 특허출원 공개 제WO 95/27406호는 탈지된(지방 무함유) 콩 기제의 물질을 물에 현탁시키고 현탁액을 효소로 처리함으로써 식이성 콩 기제의 생성물을 제조하는 방법을 기술한다.
영국 특허 제2461093호는 비극성 용매(예컨대, 헥산)를 사용하고 에탄올을 사용하는 단계를 포함하는, 유성 식물성 물질로부터 식물성 단백질 농축물을 제조하는 공정을 기술한다.
영국 특허 제1502959호는 유기 용매를 사용하여 오일이 제거된 유성 종자 물질을 처리하여 단백질 농축물 및 추출 용액을 생성하는 공정을 기술한다.
문헌[Rosenthal et al, 1998, Trans iChemE, vol 76, part C, Simultaneous aqueous extraction of oil and protein from soybean: mechanisms for process design]의 저자들은 대두 분말로부터의 오일 및 단백질의 수성 추출을 연구하였다. 단백질 및 오일 추출 수율은 밀접하게 관련되어 있는 것으로 밝혀졌다. 도 10은 대두 분말로부터의 오일 및 단백질 추출에 대한 교반 속도의 효과를 보여준다.
본 발명은 그의 실시양태들 중 한 실시양태에서 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 중력 유도된 고체-액체 추출로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는, 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 방법을 제공한다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 오일씨 단백질 수용액을 제공한다. 이러한 중간체 오일씨 단백질 수용액은 예를 들면, 전술된 방법에 의해 수득된다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 오일씨 분말로부터 단백질을 오일에 비해 선택적으로 추출하기 위한 최소 전단 조건, 예를 들면, 중력 유도된 고체-액체 추출의 용도를 제공한다.
본 발명은 (표준 방법을 이용하여) 중간체 오일씨 단백질 수용액을 농축하고 침전시키는 단계를 포함하는, 오일씨 단백질 단리물을 제조하는 방법도 제공한다.
도 1은 지방 대 단백질 비를 단백질 및 오일 추출 수율의 함수로서 보여준다. (A) 건조 중량 기준(DWB)으로 1%의 오일 함량, DWB로 38%의 단백질 함량 및 92%의 건조 물질(DM)을 갖는 탈지된 평지씨 케이크;
(B) DWB로 2.6%의 오일 함량, DWB로 36.2%의 단백질 함량 및 89.2%의 DM을 갖는 탈지된 평지씨 케이크[Shahidi F, canola and rapeseed: Production, Chemistry, Nutrition and Processing Technology. 1990 Van Nostrand Reinhold, ISBN 0-442-00295-5];
(C) DWB로 5%의 오일 함량, DWB로 38%의 단백질 함량 및 92%의 DM을 갖는 탈지된 평지씨 케이크;
(D) DWB로 5%의 오일 함량, DWB로 38%의 단백질 함량 및 92%의 DM을 갖는 냉압착된 평지씨 케이크.
두꺼운 직선: 오일 추출 수율 5%;
쇄선: 오일 추출 수율 10%;
점선: 오일 추출 수율 20%;
얇은 직선: 오일 추출 수율 50%;
회색 선: 오일 추출 수율 80%.
삽입도: 지방 대 단백질 비 값이 낮은 영역이 확대되어 있다. 수학식 3(실험 부분 참조)을 이용하여 지방 대 단백질 비를 계산하였다.
도 2는 교반 용기에서 일정 시간 동안 지방 대 단백질 비를 보여준다(실시예 3 또한 참조).
도 3은 추출 컬럼을 도식적으로 보여준다.
(B) DWB로 2.6%의 오일 함량, DWB로 36.2%의 단백질 함량 및 89.2%의 DM을 갖는 탈지된 평지씨 케이크[Shahidi F, canola and rapeseed: Production, Chemistry, Nutrition and Processing Technology. 1990 Van Nostrand Reinhold, ISBN 0-442-00295-5];
(C) DWB로 5%의 오일 함량, DWB로 38%의 단백질 함량 및 92%의 DM을 갖는 탈지된 평지씨 케이크;
(D) DWB로 5%의 오일 함량, DWB로 38%의 단백질 함량 및 92%의 DM을 갖는 냉압착된 평지씨 케이크.
두꺼운 직선: 오일 추출 수율 5%;
쇄선: 오일 추출 수율 10%;
점선: 오일 추출 수율 20%;
얇은 직선: 오일 추출 수율 50%;
회색 선: 오일 추출 수율 80%.
삽입도: 지방 대 단백질 비 값이 낮은 영역이 확대되어 있다. 수학식 3(실험 부분 참조)을 이용하여 지방 대 단백질 비를 계산하였다.
도 2는 교반 용기에서 일정 시간 동안 지방 대 단백질 비를 보여준다(실시예 3 또한 참조).
도 3은 추출 컬럼을 도식적으로 보여준다.
본 발명은 약한 추출 방법을 이용하여 단백질을 선택적으로 추출함으로써 압착된 오일씨 분말로부터 단백질이 풍부하고 사실상 지방을 함유하지 않는 추출물을 생성할 수 있다는 것을 보여준다. 약한 추출 방법은 추출 동안 최소 전단을 발생시키거나 전단을 발생시키지 않는(이것은 본질적으로 지방의 추출 없이 단백질을 선택적으로 추출하는 데에 중요함) 추출 방법이다.
오일씨 단백질 단리물은 다단계 공정에 의해 생성된다. 일반적으로, 오일씨로부터 단백질 단리물을 생성하는 이러한 공정은
- 오일씨를 수득하는 단계;
- 오일씨를 스크리닝하고 세정하고 임의적으로 탈피시키는 단계;
- 탈피된 오일씨로부터 오일을 적어도 부분적으로 (용매 또는 냉각) 추출하여 오일 생성물 및 적어도 부분적으로 탈지된 오일씨 분말을 생성하는 단계;
- 상기 부분적으로 탈지된 오일씨 분말로부터 상기 오일 생성물을 분리하는 단계;
- 상기 부분적으로 탈지된 오일씨 분말을 추출하여 상기 부분적으로 탈지된 오일씨 분말에서 단백질의 가용화를 야기하고 전형적으로 상기 부분적으로 탈지된 오일씨 분말에서 잔류 지방(의 일부)도 가용화시키는 단계;
- 잔류 오일씨 분말로부터 단백질 수용액을 분리하여 중간체 단백질 수용액을 수득하는 단계로서, 상기 요약된 바와 같이 이러한 용액은 전형적으로 동시-추출된 지방을 포함하고, 그 결과 전체 제조 방법의 이 단계에서 지방 대 단백질 비가 전형적으로 0.5% 초과인, 단계;
- 수득된 중간체 단백질 수용액을 단계, 예컨대, 색소 제거 단계 및/또는 지방 제거 단계(이 단계들의 순서는 정반대일 수 있음)로 처리하는 단계;
- 수득된 단백질 용액을 농축하여 단백질 농도를 증가시키는 단계;
- 추가 지방 제거 단계; 및
- 농축된 단백질 용액을 건조하여 오일씨 단백질 단리물을 수득하거나; 대안적으로, 온도, pH, 이온 강도, 염 농도 및/또는 용매를 포함하는 인자들을 변경시켜 단백질 침전물을 침전시킴으로써 용액 중의 단백질을 침전시키고 잔류 수성상으로부터 침전된 단백질을 분리하고 단백질을 건조하여 오일씨 단백질 단리물을 수득하는 단계
를 포함한다.
평지씨의 경우, 전형적으로 희석을 이용하여 단백질을 침전시키는데, 예를 들면, 모든 성분들의 가용성을 감소시키기 위해 냉각수를 사용하는 희석, 또는 이온 강도를 최소 수준으로 감소시켜 상대적으로 높은 이온 강도에서 용해가능한 성분들의 가용성을 감소시키는 희석을 수행한다.
대안적으로, 농축된 단백질을 세척하고 직접적으로(즉, 침전 없이) 건조한다.
이용된 정확한 조건 및 사용된 공급원 물질(즉, 특히 오일씨 분말)에 따라 모든 단계들이 수행될 필요는 없고 상기 단계들 중 일부가 상이한 순서로 수행될 것이다. 뿐만 아니라, 모든 단계들이 동일한 시설에서 한번에 수행될 필요는 없다. 전형적으로, 한 시설(오일 제조기)에서 오일씨로부터 오일을 추출하고, 또 다른 시설에서 오일씨 분말/케이크로부터의 단백질 추출을 수행한다.
임의의 혼동을 피하기 위해, 본 발명은 중간체 단백질 수용액(대안적으로, 단백질 추출 스트림 또는 단백질 추출물; 이 용어들은 본원에서 상호교환적으로 사용됨), 즉 (부분적으로 탈지된) 오일씨 분말의 수성 추출 후 직접적으로 수득된 생성물인 단백질 용액을 제조하는 방법에 관한 것이다. 약한 추출의 유형 및 이 약한 추출이 회분식으로 수행되는지 아니면 연속식으로 수행되는지에 따라, 중간체 단백질 수용액이 수득되기 전에 고체/액체 추출을 수행할 필요가 있을 수 있다. 달리 말하면, 중간체 단백질 수용액은 (부분적으로 탈지된) 오일씨 분말로부터의 가용화된 단백질을 포함하고 추출의 직접적인 결과물인 단백질 용액이다. 중간체 단백질 수용액은 농축, 침전 및/또는 건조 단계를 아직 거치지 않은 단백질 분획이다. 달리 말하면, 중간체 단백질 수용액은 추출 단계의 말기에 고체/액체 혼합물에 존재하는 액체상이다. 임의의 오해를 피하기 위해, 중간체 단백질 수용액은 탈지, 탈유 또는 탈크림 단계의 결과물인 단백질 용액(예를 들면, 원심분리 후 수득된 추출물)이 아니다. 본원에 기재된 중간체 단백질 수용액은 종래기술의 단백질 추출 방법에서 생성된 슬러리와 상이하다. 용어 "슬러리"는 전형적으로 수성 용매와 광범위하게 혼합(또는 교반)되어 용해된 단백질을 함유하는 액체, 및 이 액체 중의 단백질, 오일 및 임의적으로 섬유 및 항-영양 화합물의 현탁액을 형성하는 오일씨 분말을 지칭한다.
단백질 중간체 용액 중의 지방의 존재는 이로 인해 부분적으로 안정한 에멀젼으로서 존재하는 단백질 추출물이 생성되기 때문에 바람직하지 않다. 더욱이, 지방의 존재는 단백질 및 지방/에멀젼의 추가 분리 동안 단백질 생성물 손실을 유발할 수 있다. 중간체 단백질 용액 중의 (고수준의) 지방의 존재는 마찬가지로 바람직하지 않은 최종 생성물(단백질 단리물) 중의 상대적으로 높은 지방 함량을 초래할 수 있다. 본 발명은 약한 단백질 추출 방법을 이용하여 단백질을 선택적으로 추출하여 단백질이 풍부하고 사실상 지방을 함유하지 않는 추출물을 생성할 수 있다는 것을 보여줌으로써 이 문제점들을 해결한다.
본 발명은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출, 바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공한다.
달리 말하면, 본 발명은 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말로부터 단백질을 (오일에 비해) 선택적으로 추출하는 방법으로서, 상기 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출, 바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출로 추출하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 바람직하게는, 본 발명은 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말로부터 단백질을 (오일에 비해) 선택적으로 추출하여 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 방법으로서, 상기 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출, 바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출로 추출하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 임의의 오일씨 또는 대두 분말에 대해 수행될 수 있다. 오일씨 분말의 예는 평지씨, 아마씨, 리놀라씨, 해바라기씨 또는 머스타드씨 분말이다. 본원에 기재된 본 발명은 보다 구체적으로 평지씨 분말에 관한 것이다. 평지씨는 유체, 오일씨 유체, 라파(rapa), 라피(rappi), 평지씨 및 캐놀라로서도 공지되어 있다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 오일 평지씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일 평지씨 분말을 최소 전단 조건(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출) 하에서의 수성 추출로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공한다.
사용된 오일씨 분말은 천연 단백질을 포함할 수 있거나 유전적으로 변경된 오일씨, 즉 하나 이상의 단백질이 유전적으로 변경된 오일씨를 포함할 수 있다.
오일씨 분말(또는 대안적으로 오일씨 케이크; 이 용어들은 본원에서 상호교환적으로 사용됨)은 씨로부터 오일을 제거함으로써 생성된 임의의 분말(또는 케이크)일 수 있다. 오일씨 분말은 다양한 수준의 잔류 오일을 포함할 수 있다. 예를 들면, 오일씨 분말은 헥산 추출의 결과물이고 전형적으로 건조 중량 기준(DWB)으로 1% 내지 5%의 오일을 포함한다. 대안적으로, 오일씨 분말은 냉압착 방법의 결과물이고 전형적으로 DWB로 10% 내지 25%의 오일을 포함하거나 전형적으로 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일을 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 오일씨 분말은 8% 이상 또는 10% 이상의 오일 함량을 가지므로, 본 발명은 8%(또는 10%) 이상(바람직하게는 8% 내지 25% 또는 10% 내지 25% DWB)의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 오일씨 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 오일씨 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공한다. 훨씬 더 바람직한 실시양태에서, 상기 오일씨 분말은 건조 물질 기준으로 8%(또는 10%) 이상의 오일 함량을 갖는 오일 평지씨 분말이므로, 본 발명은 건조 물질 기준으로 8%(또는 10%) 이상의 오일 함량을 갖는 오일 평지씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 제조하는 방법으로서, 상기 오일 평지씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 수집하는 단계를 포함하는 방법도 제공한다.
건조 물질 기준으로 8% 이상 또는 10% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말의 일례는 냉압착된 오일씨 분말이다. 본 발명은 냉압착된 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 상기 냉압착된 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법도 제공한다. 훨씬 더 바람직한 실시양태에서, 상기 냉압착된 오일씨 분말은 냉압착된 오일 평지씨 분말이므로, 본 발명은 냉압착된 오일 평지씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 상기 냉압착된 오일 평지씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법도 제공한다. 사용된 오일씨 분말의 제조에 사용된 씨는 탈피될 수 있거나 탈피 단계로 처리될 수 있다(즉, 껍질이 오일씨로부터 제거될 수 있다).
중간체 단백질 수용액에서 지방 대 단백질 비는 본원의 실험 부분에 기재된 바와 같이 용이하게 계산된다. 실험 부분은 종래기술에 기재된 중간체 단백질 수용액에서의 지방 대 단백질 비의 이론적 계산도 제공한다. 종래기술의 추출 방법은 그다지 선택적이지 않다. 즉, 종래기술의 추출 방법은 단백질 추출 동안 지방을 동시-추출하므로, 종래기술의 중간체 단백질 수용액에서의 지방 대 단백질 비는 1:12보다 훨씬 낮다고 생각된다(일반적으로, 종래기술의 중간체 단백질 수용액은 약 1:3의 지방 대 단백질 비를 갖는다(본원에 기재된 실험 부분 또한 참조)). 본 발명은 오일씨 분말로부터 단백질을 선택적으로 추출하는 수성 방법을 제공하므로, 중간체 단백질 수용액에서 보다 더 유리한 지방 대 단백질 비를 수득할 수 있다. 본 발명은 중간체 단백질 수용액을 수득하는 수성 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 본 발명은 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 수득하는 수성 방법에 관한 것이다. 어구 "지방 대 단백질 비가 1:12 이상인"은 단백질의 양이 12 이상인 비로서 판독되어야 한다. 보다 바람직하게는, 상기 지방 대 단백질 비는 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19 또는 1:20 이상이다. 단백질의 양이 20 초과의 보다 더 유리한 지방 대 단백질 비도 본원에 포함된다. 따라서, 본 발명은 (바람직하게는 냉압착된) 오일씨 분말(바람직하게는 평지씨 분말)로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상, 보다 바람직하게는 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19 또는 1:20 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출, 바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공한다.
본원에서 사용된 어구 "오일씨 분말을 수성 추출로 추출하는"은 전형적으로 수용액을 오일씨 분말과 접촉시키는 단계를 의미한다. 이것은 예를 들면, 오일씨 분말을 내부에 유지시키기 위해 사용된 천공된 지지체를 갖춘 용기(예를 들면, 컬럼) 내로 오일씨 분말을 적재하여 결과적으로 오일씨 분말의 고정된 층을 생성함으로써 수행된다. 그 후, 상기 고정된 층을 통해 수용액을 펌핑하여 고체상과 액체상을 접촉시키고 최소 전단 조건 하에서 추출 공정을 시작한다. 대안적으로, 오일씨 분말 및 수용액을 튜브 또는 컬럼에 동시에 첨가한다. 그 결과, 오일씨 분말은 수용액 내로 잠기고 상기 분말은 (다소 균일한) 입자로 나누어진다. 또 다른 대안적 실시양태에서, 수용액을 튜브 또는 컬럼 내에 넣고 오일씨 분말을 첨가한다. 마찬가지로, 오일씨 분말은 잠기고 상기 분말은 (다소 균일한) 입자로 나누어진다.
용어 "최소 전단 조건 하에서의 추출"은 본원에서 추출이 어떻게 수행되어야 하는지를 기술하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 오일씨 분말의 추출은 오일씨 분말에 가해지는 물리적 힘이 약하도록/경미하도록 수행된다. 문헌[Rosenthal et al., Trans IChemE, Part C, 76 (1998) 224-230 and Lawhon et al, Journal of Food Science 46 (1981) 912-916]에 기재된 바와 같이, 단백질 추출 동안 가장 큰 문제점들 중 하나는 단백질과 오일이 동시에 추출된다는 점이다. 이것은 대다수의 경우 그의 제거를 꽤 어렵게 만드는 안정한 에멀젼으로서 존재하는, 상당한 양의 오일을 함유하는 원치않는 추출물이 생성되게 한다. 더욱이, 지방의 존재는 감소된 전체 단백질 수율 또는 상대적으로 높은 지방 함량을 갖는 단백질 생성물을 초래할 수 있다. 이들은 모두 원치않는 결과이다. 본 발명은 최소 전단 조건을 이용하여 (지방에 비해) 단백질을 선택적으로 추출할 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 최소 전단 조건은 예를 들면, 낮은 rpm에서 작동하는 교반 용기에서 추출을 수행함으로써 수득될 수 있다. (큰 규모의) 교반 용기에서 30분 내지 120분 동안의 교반은 오일씨 분말로부터의 단백질 추출 분야에서 통상적으로 이용된다. 실험실 규모로 오일씨 분말로부터 단백질을 추출하는 것은 전형적으로 기계적 교반을 이용함으로써 수행된다. 규모 크기와 관계없이 종래기술의 오일씨 분말/케이크로부터의 단백질 추출은 상대적으로 높은 전단 조건 하에서 수행되고, 그 결과 지방이 오일씨 분말로부터 단백질과 함께 동시-추출된다.
(교반 용기에서) 상대적으로 낮은 rpm 값의 사용은 이미 오일씨 분말로부터의 단백질의 선택적 추출을 이끌어내었다. 오일씨 분말로부터의 단백질의 추출이 비-기계적 혼합 조건 하에서 수행될 때, 또는 달리 말하면 오일씨 분말의 고체가 기계적 응력에 노출되지 않을 때 보다 더 인상적이고(놀랍고) 보다 더 산업적으로 적절한 결과가 수득된다. 본 발명은 그의 실시양태들 중 한 실시양태에서 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 상기 최소 전단 조건 하에서의 추출은 비-기계적 혼합 조건 하에서의 추출을 포함한다. 오일씨 분말로부터의 단백질 추출과 관련하여, 기계적 혼합 조건은 오일씨 분말의 고체뿐만 아니라 수성 추출 용액도 일정하게 교반되는 조건이다. 결과적으로, 고체는 뒤섞임/교반의 힘에 의해 파괴된다. 본 발명은 오일씨 분말의 고체가 기계적 응력에 노출되지 않을 때 단백질이 오일씨 분말로부터 선택적으로 추출될 수 있다는 것을 보여준다. 따라서, 본 발명은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 오일씨 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 오일씨 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 상기 최소 전단 조건 하에서의 추출은 (오일씨 분말의) 고체가 기계적으로 교반되지 않거나 거의 교반되지 않는 추출을 포함한다. 용어 "기계적으로 거의 교반되지 않는"은 기계적 장치가 고체의 파괴를 유발하지 않거나 거의 유발하지 않는 한, 추출 동안 기계적 장치에 의한 고체의 어느 정도의 움직임이 허용된다는 것을 명확히 하기 위해 사용된다. 예를 들면, 저전단 펌프, 예컨대, 연동 펌프 또는 모노펌프, 또는 당업자에게 공지된 유사한 저전단 펌프의 이용은 고체의 파괴를 유발하지 않거나 거의 유발하지 않는 장치의 일례이다. 이론에 구속받지 않지만, 약한 추출 방법을 이용하여 오일씨 분말로부터 단백질을 추출함으로써 고체가 파괴되지 않고 이로써 오일이 파괴된 고체로부터 방출되지 않아 선택적 단백질 추출이 달성된다고 현재 생각된다.
바람직한 실시양태에서, 어구 "최소 전단 조건 하에서의 추출"은 중력 유도된 고체-액체 추출, 즉 고체(및 액체)가 본질적으로 오직 중력으로 인해 움직이는, 또는 달리 표현하면, 고체가 본질적으로 오직 수직 방향으로 움직이는 추출을 포함한다. 중력 유도된 고체-액체 추출은 추출 동안 뒤섞임 및/또는 교반을 이용하지 않는다. "중력 유도된 고체-액체 추출"의 바람직한 실시양태는 중력 유도된 질량 유동 고체-액체 추출, 동류(co-current) 중력 유도된 고체-액체 추출, 동류 중력 유도된 질량 유동 고체-액체 추출, 역류 중력 유도된 고체-액체 추출, 또는 역류 유도된 질량 유동 고체-액체 추출이다. 동류 고체-액체 추출 동안 고체와 액체는 동일한 방향으로 움직이고, 역류 고체-액체 추출 동안 고체와 액체는 반대 반향으로 움직이는데, 이 경우 고체는 오직 중력으로 인해 움직인다.
중력 유도된 고체-액체 추출은 "본질적으로 오직" 중력 유도된 고체-액체 추출을 의미하는 것으로, 즉 추출 공정의 매우 미미한 부분이 비-중력 유도된 단계를 포함하는 것을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
중력 유도된 고체-액체 추출은 당업자에 의해 용이하게 측정될 수 있는 적합한 직경을 갖는 컬럼 또는 튜브에서 수행될 수 있다. 컬럼 또는 튜브의 길이가 고체와 액체의 접촉을 허용할 정도로 충분히 길어(즉, 고체와 액체의 접촉 시간이 충분히 길어) 고체로부터 단백질을 선택적으로 추출하는 경우, 전체 추출 공정은 1 단계에서 수행될 수 있고, 이때 고체와 액체는 동시에 컬럼 또는 튜브에 첨가되거나, 액체가 먼저 첨가되고 고체가 다소 나중에 첨가된다. 대안적으로, 1 단계에서 충분한 단백질을 추출하기 너무 짧은(즉, 고체와 액체 사이의 불충분한 접촉 시간) 컬럼 또는 튜브가 사용되고, 접촉 시간은 동일한 또는 상이한 컬럼 또는 튜브에서의 재순환에 의해 증가된다. 이 경우, 고체와 액체는 동시에 컬럼 또는 튜브에 첨가되거나, 액체가 먼저 첨가되고 고체가 다소 나중에 첨가된다. 고체가 컬럼 또는 튜브의 바닥 상에 침전된 후, 컬럼 또는 튜브의 내용물은 저전단 펌프(예컨대, 연동 펌프 또는 모노펌프, 또는 당업자에게 공지된 유사한 저전단 펌프)의 도움으로 제거되고 동일한 또는 또 다른 컬럼 또는 튜브의 상부로 옮겨진다. 컬럼 또는 튜브의 길이 및 직경에 따라, 이 과정은 고체와 액체 사이의 충분한 접촉 시간을 수득하기 위해 반복된다. 고체가 컬럼 또는 튜브의 바닥 상에 침전되는 동안, 고체는 액체와 접촉하고 단백질은 삼출 및/또는 함침을 통해 추출된다. 또 다른 대안적 방법에서, 1 단계에서 충분한 단백질을 추출하기에 너무 짧은(즉, 고체와 액체 사이의 불충분한 접촉 시간) 컬럼 또는 튜브가 사용되고, 접촉 시간은 또 다른 컬럼 또는 튜브 상에서 개방되어 고체가 다시 액체와 접촉하여 침전되게 하는 바닥을 갖는 컬럼 또는 튜브의 제공에 의해 증가된다. 앞서 요약된 바와 같이, 중력 유도된 고체-액체 추출은 "본질적으로 오직" 중력 유도된 고체-액체 추출을 의미하는 것으로, 즉 추출 공정의 매우 미미한 부분이 비-중력 유도된 단계를 포함하는 것을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 비-중력 유도된 단계의 일례가 컬럼 또는 튜브의 상부에서 고체-액체를 도입하기 위한 저전단 펌프의 이용이라는 것은 전술된 과정으로부터 자명하다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 중력 유도된 고체-액체 추출로 추출하는 단계, 상기 오일씨 분말을 저전단 장치(바람직하게는 저전단 펌프)로 처리하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공한다.
오일씨 분말로부터 단백질을 추출하고 고체의 파괴를 피하기 위해, 삼출 및/또는 함침(그러나, 이들로 한정되지 않음)과 같은 기법을 이용하여 오일씨 분말을 수용액과 접촉시킨다. 따라서, 본 발명은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 상기 최소 전단 조건 하에서의 추출은 삼출 및/또는 함침을 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 상기 오일씨는 평지씨이다. 따라서, 본 발명은 오일 평지씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일 평지씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 상기 최소 전단 조건 하에서의 추출은 삼출 및/또는 함침을 포함한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 오일 평지씨 분말은 건조 물질 기준으로 10% 이상의 오일 함량을 갖고, 본 발명은 오일 평지씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 10% 이상의 오일 함량을 갖는 오일 평지씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 상기 최소 전단 조건 하에서의 추출은 삼출 및/또는 함침을 포함한다. 바람직하게는, 상기 오일 평지씨 분말은 냉압착된 오일씨 분말이다. 함침 및 삼출은 다양한 기술 분야, 특히 씨로부터의 오일의 추출 분야에서 이용되는 잘 공지된 기법이다. 삼출 추출에서, 용매는 예를 들면, 오일씨 플레이크 또는 케이크의 층 상에 분포되고, 이때 상기 용매는 상기 층을 통해 아래로 삼출하고 일부 유형의 지지된 여과 장치, 예컨대, 천공된 플레이트 또는 메쉬 스크린을 통해 바닥에서 상기 층을 빠져나온다. 연속 추출 공정으로서도 공지된 삼출 공정은 추출 물질의 단절되지 않은 습윤이라는 원리에 근거한다. 이때, 용매 스트림은 추출 물질을 통과하여 이것과 이를 추출하는 자유 유동 용매 사이의 단절된 교환을 가능하게 한다. 일정한 용매 유동의 유지는 국소적으로 포화된 용매가 유동하고 비-포화된 용매로 교체되는 것을 보장한다. 이 공정은 추출 물질 내에서의 자유로운 추출제 유동을 요구한다. 함침 유형의 추출에서, 오일씨 분말은 수성상으로 미리 충전된 용기 내로 분산된다. 오일씨 분말은 액체와 접촉할 때 팽윤하고 침전될 것이다. 침전 과정 동안 수소화된 오일씨는 새로운 다량의 액체와 접촉하여 가용성 성분의 추출을 유발한다. 단백질이 풍부한 액체가 예를 들면, 범람(overflow) 시스템에 의해 빠져나가는 동안, 용기의 바닥에서 컨베이어 시스템이 수소화된 오일씨 분말을 용기로부터 운반하는 데에 사용된다.
전술된 바와 같이, 삼출 및/또는 함침의 이용은 오일 추출 분야에서 잘 공지되어 있다. 본 발명은 이 기법들이 놀랍게도 (부분적으로 탈지된) 오일씨 분말로부터 단백질을 (지방에 비해) 선택적으로 추출하는 데에 매우 유용하다는 것을 보여준다. 바람직한 유형의 삼출 및/또는 함침은 분무 삼출, 함침 삼출, 고체 분산 또는 양압 삼출, 또는 이들의 조합이다. 또 다른 바람직한 유형의 삼출은 재순환 삼출 또는 다단계 삼출이다. 따라서, 본 발명은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 오일씨 분말은 분무 삼출, 함침 삼출, 고체 분산, 양압 삼출, 재순환 삼출 또는 다단계 삼출, 또는 이들의 조합에 의해 수용액으로 추출된다. 바람직한 실시양태에서, 상기 씨는 평지씨이고, 본 발명은 오일 평지씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일 평지씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 오일 평지씨 분말은 분무 삼출, 함침 삼출, 고체 분산, 양압 삼출, 재순환 삼출 또는 다단계 삼출, 또는 이들의 조합에 의해 수용액으로 추출된다. 보다 바람직하게는, 상기 오일씨 분말은 건조 물질 기준으로 10% 이상의 오일 함량을 갖고, 본 발명은 오일 평지씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 제조하는 수성 방법으로서, 10% 이상의 오일 함량을 갖는 오일 평지씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 수성 평지씨 단백질 용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 오일 평지씨 분말은 분무 삼출, 함침 삼출, 고체 분산, 양압 삼출, 재순환 삼출 또는 다단계 삼출, 또는 이들의 조합에 의해 수용액으로 추출된다. 훨씬 더 바람직하게는, 상기 오일씨 분말은 냉압착된 오일씨 분말이다. 오일씨 분말은 껍질이 벗겨진 또는 탈피된 오일씨로부터 유도될 수 있다.
적합한 장치는 예를 들면, 문헌[Perry's Chemical Engineer's Handbook](보다 구체적으로, "Leaching"이라는 표제의 장)에 기재되어 있고, 회분 삼출기, 압력 하의 회분 삼출기(확산기로서도 공지되어 있음), 이동 층 삼출기(예를 들면, 버킷 엘리베이터(bucket elevator) 삼출기, 수평-벨트 컨베이어 또는 케네디(Kennedy) 추출기), 파추아(Pachua) 탱크, 보노토(Bonotto) 추출기, 힐데브란트(Hildebrandt) 전체-함침 추출기 및 나사-컨베이어 추출기를 포함하나 이들로 한정되지 않는다.
단백질 가용화에 이용되는 수성 추출은 바람직하게는 염 용액의 존재 하에서 수행된다. 모든 종류의 다양한 염 용액들이 사용될 수 있지만, 바람직하게는 염은 염화나트륨이다. 또 다른 적합한 염은 염화칼륨이다. 바람직하게는, 염 용액은 약 0.10 이상, 보다 바람직하게는 약 0.15 이상의 이온 강도를 가져 상당한 양의 단백질의 가용화가 수행될 수 있게 한다. 염 용액의 이온 강도가 증가함에 따라, 공급원 물질 중의 단백질의 가용화 정도는 최대 값이 달성될 때까지 처음에 증가한다. 이온 강도에서의 임의의 후속 증가는 가용화되는 총 단백질을 증가시키지 않는다. 최대 단백질 가용화를 야기하는 식품 등급 염 용액의 이온 강도는 관련된 염 및 선택된 단백질 공급원에 따라 달라진다.
임의의 오해를 피하기 위해, 본원에서 사용된 용어 "수성 추출" 또는 "수용액"은 유기 용매, 예컨대, 메탄올, 프로판올, 이소-프로판올, 테트라하이드로푸란 또는 핵산이 결여된 추출 또는 용액을 의미하는데, 이는 이 용매들이 인간 소비를 위한 단백질 추출물에서 잔류물로서 바람하지 않기 때문이다. 결과적으로, 본원에 기재된 중간체 단백질 수용액은 변성된 단백질을 포함하지 않거나 거의 포함하지 않는다.
바람직한 실시양태들 중 한 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 상기 수성 추출은 염 수용액, 바람직하게는 0.10 이상의 이온 강도를 갖는 염 수용액, 보다 바람직하게는 0.15 이상의 이온 강도를 갖는 염 수용액을 포함한다. 바람직한 범위는 0.10 내지 0.8의 이온 강도를 갖는 염 수용액, 보다 바람직하게는 0.15 내지 0.8의 이온 강도를 갖는 염 수용액이다.
오일씨 분말 대 수용액의 적합한 비는 당업자에 의해 용이하게 결정되고 전형적으로 1:5 내지 1:12이다.
가용화는 바람직하게는 승온, 바람직하게는 5℃ 초과의 온도, 일반적으로 약 65℃ 이하에서 수행된다. 정확한 상한은 추출될 구체적인 단백질의 변성 온도에 의해 좌우될 것이고 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있고 조절될 수 있다. 평지씨의 경우, 상한은 약 65℃이다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 상기 수성 추출은 5℃ 초과의 온도, 일반적으로 65℃ 미만의 온도에서 수행된다. 적합한 온도 범위는 5℃ 내지 65℃이다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법을 제공하는데, 이때 상기 수성 추출은 염 수용액, 바람직하게는 0.10 내지 0.80(보다 바람직하게는 0.15 내지 0.80)의 이온 강도를 갖는 염 수용액을 포함하고, 상기 수성 추출은 5℃ 내지 65℃의 온도에서 수행된다.
최대 단백질 수율을 위한 최적 pH 값은 단백질 공급원 물질(예를 들면, 용매 처리된 또는 냉압착된 탈피된 단백질 공급원 물질 및 비-탈피된 단백질 공급원)에 따라 달라지고 전형적으로 pH 5.0 초과 내지 pH 8.0 미만의 값이다. 약 6.0 내지 7.0의 pH 값이 추출된 평지씨 단백질에 바람직하다. 염 용액의 pH는 추출 단계에서의 사용을 위해 임의의 편리한 산 또는 알칼리의 사용에 의해 약 5.0 내지 8.0의 범위 내의 임의의 원하는 값으로 조절될 수 있다.
최적 추출 시간은 이용된 실험 셋팅에 의해 좌우되고 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 적합한 추출 시간은 예를 들면, 약 5분 내지 10분 이상일 수 있다.
수성 추출은 바람직하게는 큰 규모 고속처리를 가능하게 하는 연속 과정으로서 수행된다. 그러나, 회분 또는 반연속 추출도 적합하다. 반연속 추출의 일례는 차례로 충전되고 추출되고 비워지는 다수의 컬럼들을 사용한 추출이다.
"임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는" 단계가 필요한지 아니면 필요하지 않은지는 이용된 약한/온화한 추출 방법에 의해 좌우된다. (낮은 rpm 값에서 작동하는) 교반 용기가 이용되는 경우, 중간체 단백질 수용액을 수득하기 위해 고체/액체 분리가 필요하다. 임의의 고체/액체 분리 기법, 예컨대, 진공 여과의 이용에 이어서 원심분리 및/또는 여과를 이용하여 잔류 분말을 제거할 수 있다.
(실시예 2에서와 같이) 고정 천공된 바닥을 갖는 컬럼에서 삼출 추출을 이용하는 경우, 오일씨 분말은 추출 용기 내에 보유되는 반면, 추출 액체는 전형적으로 오일씨 분말 층을 관류한다. 연속식에서 다수의 오일씨 분말 고정 층들이 사용된다. 이들 고정 층들은 한 방향으로 움직이는 반면, 액체 유동은 액체상과 고정상(오일씨 분말 고정 층)의 동류 또는 역류 접촉을 달성하도록 전환된다. 층은 주어진 시간 동안 액체에 노출되고, 소모된 층을 함유하는 용기는 추출 말기에 개방되고 세정되고 새로운 오일씨 분말로 충전된다. 한편, 현탁된 고체를 사실상 함유하지 않는 액체 유동은 추출 유닛(unit)을 꾸준히 떠난다. 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 이 액체는 전형적으로 수집되지는 않지만 수집 용기로 옮겨지기 전에 임의적으로 정화될 수 있다. 컬럼 또는 튜브가 사용되는 경우, 전술된 고체-액체 분리 기법들 중 임의의 고체-액체 분리 기법이 이용될 수 있다. 재순환 삼출의 경우, 액체가 컬럼 또는 튜브를 빠져나올 수 있는 통로인 일부 유형의 지지된 여과 장치(예를 들면, 천공된 플레이트 또는 메쉬 스크린)를 갖는 최종 컬럼 또는 튜브를 사용할 수도 있다.
본 발명의 방법은 바람직하게는 큰 규모 기준으로 수행된다(예컨대, 시간 당 1 kg 내지 10 kg 이상의 평지씨 분말을 사용하는 방법). 바람직하게는, 본 발명의 방법은 시간 당 10 kg 이상의 오일씨 분말을 사용한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 오일씨 단백질 수용액을 제공한다.
어구 "중간체 단백질 수용액"(또는 단백질 추출물 스트림; 이 용어들은 본원에서 상호교환적으로 사용됨)은 상기 정의된 바와 같다. 어구 "중간체 오일씨 단백질 수용액"은 오일씨(분말)로부터 유도된 중간체 단백질 수용액을 의미한다. 바람직하게는, 오일씨는 평지씨 오일이므로, 본 발명은 바람직하게는 지방 대 단백질 비가 0.5% 이하인 중간체 수성 평지씨 오일씨 단백질 용액을 제공한다. 어구 "지방 대 단백질 비가 1:12 이상인"은 상기 논의되어 있다. 어구 "지방 대 단백질 비가 1:12 이상인"은 단백질의 양이 12 이상인 비로서 판독되어야 한다. 보다 바람직하게는, 상기 지방 대 단백질 비는 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19 또는 1:20 이상이다. 단백질의 양이 20 초과의 보다 더 유리한 지방 대 단백질 비도 본원에 포함된다. 따라서, 본 발명은 지방 대 단백질 비가 1:13, 1:14, 1:15, 1:16, 1:17, 1:18, 1:19 또는 1:20 이상인 중간체 수성 (평지씨) 오일씨 단백질 용액도 제공한다.
바람직한 실시양태에서, 중간체 오일씨 단백질 수용액은 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법으로서, 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말을 최소 전단 조건 하에서의 수성 추출(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)로 추출하는 단계; 및 임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계를 포함하는 수성 방법에 의해 수득될 수 있다. 전술된 정의 및/또는 임의의 전술된 바람직한 실시양태는 본 발명의 이 부분(즉, 생성물 중간체 오일씨 단백질 수용액)에도 적용될 수 있다.
그 후, 본원에 기재된 중간체 오일씨 단백질 수용액은 오일씨 단백질 단리물을 제조하는 방법에서 사용될 수 있다. 즉, 본 발명은 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 오일씨 단백질 수용액을 농축하고 침전시키는 단계를 포함하는, 오일씨 단백질 단리물을 제조하는 방법을 제공한다.
용어 "오일씨 단백질 단리물"은 오일씨 분말로부터 단백질을 추출하고 생성된 중간체 오일씨 단백질 수용액을 농축하고 농축된 단백질 용액으로부터 단백질을 침전시키고, 임의적으로 침전되고 농축된 단백질을 건조함으로써 수득된 단백질 생성물을 의미하기 위해 본원에서 사용된다.
농축 단계는 중간체 오일씨 단백질 수용액에서 단백질 농도를 증가시키기 위해 수행된다. 농축 단계는 전형적으로 단백질 용액의 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 수행된다. 최종 단백질 용액은 예를 들면, 약 50 g/ℓ 이상, 보다 바람직하게는 약 200 g/ℓ 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 250 g/ℓ 이상이다.
농축 단계는 연속 작업과 일치하는 임의의 편리한 방식으로, 예컨대, 상이한 막 물질 및 구성을 고려하여 적합한 분자량 컷-오프, 예컨대, 약 3,000 달톤 내지 약 50,000 달톤을 갖고 단백질 수용액이 막을 통과할 때 단백질 수용액의 원하는 농축도를 허용할 정도의 치수를 갖는 막, 예컨대, 중공형 섬유 막 또는 나선형으로 감긴 막을 사용하는 임의의 편리한 선택적 막 기법, 예컨대, 한외여과를 이용함으로써 수행될 수 있다.
농축 단계는 임의의 편리한 온도, 일반적으로 약 20℃ 내지 약 60℃에서 원하는 농축도를 달성할 시간 동안 수행될 수 있다. 이용되는 온도 및 다른 조건은 농축을 수행하는 데에 이용된 막 장치 및 용액의 원하는 단백질 농도에 의해 어느 정도 좌우된다.
잘 공지되어 있는 바와 같이, 한외여과 및 유사한 선택적 막 기법은 고분자량 종이 통과하지 못하게 하면서 저분자량 종이 통과하는 것을 허용한다. 저분자량 종은 식품 등급 염의 이온성 종뿐만 아니라 공급원 물질, 예컨대, 탄수화물, 안료 및 항-영양 인자로부터 추출된 저분자량 물질도 포함하고 단백질의 임의의 저분자량 형태도 포함한다. 막의 분자량 컷-오프는 통상적으로 상이한 막 물질 및 구성을 고려하여 오염물질이 통과하는 것을 허용하면서 상당한 비율의 단백질이 용액에 보유되도록 선택된다.
약 200 g/ℓ 이상, 바람직하게는 약 250 g/ℓ 이상의 단백질 함량을 갖는 농축된 단백질 수용액을 제공하기 위해 농축이 수행되는 경우, 농축 단계에서 이용된 온도에 따라, 농축된 단백질 용액은 후속 희석 단계 및 단백질 침전물의 형성을 용이하게 하기 위해 농축된 단백질 용액의 점성을 감소시키도록 약 20℃ 내지 약 60℃, 바람직하게는 약 25℃ 내지 약 35℃의 온도까지 가온될 수 있다. 농축된 단백질 용액은 농축된 단백질 용액의 온도가 냉각수 내로의 희석 시 침전물 형성을 허용하지 않을 온도 이상까지 가열되어서는 안 된다.
대안적으로, 농축된 물질은 세척되고 침전 단계 없이 직접적으로 건조된다.
농축 단계로부터 생성된 농축된 단백질 용액의 침전은 농축된 단백질 용액을, 원하는 희석 정도를 달성하기 위해 요구된 부피를 갖는 냉각수와 혼합함으로써 희석에 의해 수득된다. 침전물 및 상응하는 상청액에서 수득하고자 하는 단백질의 비율에 따라, 희석 정도는 달라질 수 있다. 일반적으로, 희석 수준이 높을수록 수성층(상청액)에 잔류하는 캐놀라 단백질의 비율이 커진다. 침전물에서 가장 큰 비율의 단백질을 제공하고자 하는 경우, 농축된 단백질 용액은 약 15배 미만, 보다 바람직하게는 약 10배 이하까지 희석된다.
단백질 침전물은 침전 용기 내에서 침전되어 유착된 단백질 침전물 상을 형성하고, 절차는 원하는 양의 침전물이 침전 용기의 바닥에서 축적될 때까지 계속되고, 이때 축적된 침전물은 침전 용기로부터 제거된다. 침전 용기로부터 침전물을 제거하기 전에 단백질 침전물을 원심분리하여 물질의 액체 함량을 감소시킬 수 있다. 원심분리는 약 70 중량% 내지 약 95 중량%의 단백질 침전물의 수분 함량을 일반적으로 총 물질의 약 50 중량% 내지 약 80 중량%의 값까지 감소시킬 수 있다. 이 방식으로 단백질 침전물의 수분 함량을 감소시키는 것은 단백질 침전물의 내포된 염 함량 및 이에 따라 건조된 단리물 중의 염 함량도 감소시킨다. 대안적으로, 침전 단계는 연속 원심분리 하에서 수행될 수 있다. 회수된 단백질 침전물은 젖은 형태로 사용될 수 있거나, 임의의 편리한 기법, 예컨대, 분무 건조, 동결 건조 또는 진공 드럼 건조에 의해 건조된 형태로 건조될 수 있다. 따라서, 본 발명은 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 오일씨 단백질 수용액을 농축하고 침전시키는 단계를 포함하고 건조하는 단계를 추가로 포함하는, 오일씨 단백질 단리물을 제조하는 방법도 제공한다. 건조된 단백질 침전물은 약 90 중량% 이상, 종종 약 100 중량% 단백질(켈달(Kjeldahl) N x 6.25로서 계산됨) 초과의 높은 단백질 함량을 갖고, 실질적으로 변성되어 있지 않다. 단백질 침전 단계로부터의 상청액은 그로부터 추가 단백질을 회수하기 위해 프로세싱될 수 있다. 이러한 절차는 상청액의 초기 농축을 포함할 수 있다. 이러한 농축은 캐놀라 단백질이 용액에 보유되게 하면서 저분자량 종(단백질 공급원 물질로부터 추출된 염 및 다른 비-단백질성 저분자량 물질을 포함함)이 막을 통과하는 것을 허용하는 적합한 분자량 컷-오프를 갖는 막을 사용하는 임의의 편리한 선택적 막 기법, 예컨대, 한외여과를 이용함으로써 수행된다. 상이한 막 물질 및 구성을 고려하여 약 3,000 내지 약 10,000의 분자량 컷-오프를 갖는 한외여과 막이 사용될 수 있다. 원하는 경우 수집된 다량의 범람하는 상청액에 대한 회분 절차가 이용될 수 있지만, 농축은 바람직하게는 연속적으로 범람하는 상청액에 대해 연속적으로 수행된다. 이러한 연속 작업에서, 막은 상청액이 막을 통과할 때 상청액의 원하는 농축도를 허용할 정도의 치수를 갖는다.
이 방식의 상청액 농축은 단백질 단리물을 회수하기 위해 건조되는 데에 요구된 액체의 부피 및 이에 따라 건조를 위해 요구된 에너지도 감소시킨다. 상청액은 일반적으로 건조 전에 약 100 g/ℓ 내지 약 400 g/ℓ, 바람직하게는 약 200 g/ℓ 내지 약 300 g/ℓ의 단백질 농도까지 농축된다.
농축된 상청액은 임의의 편리한 방식, 예컨대, 분무 건조, 동결 건조 또는 진공 드럼 건조에 의해 건조된 형태로 건조되어, 약 90 중량% 이상, 바람직하게는 약 100 중량% 이상(N x 6.25)의 단백질 함량을 갖고 실질적으로 변성되어 있지 않은 추가 캐놀라 단백질 단리물을 제공할 수 있다. 대안적으로, 농축된 상청액은 젖은 단백질 침전물과 혼합될 수 있고 생성된 혼합물은 건조되어, 약 90 중량% 이상, 바람직하게는 약 100 중량% 이상(N x 6.25)의 단백질 함량을 갖고 실질적으로 변성되어 있지 않은 추가 캐놀라 단백질 단리물을 제공할 수 있다. 농축된 상청액의 단지 일부가 단백질 침전물의 단지 일부와 혼합되고 생성된 혼합물이 건조되는 또 다른 대안적 절차에서, 나머지 농축된 상청액은 임의의 나머지 단백질 침전물과 마찬가지로 건조될 수 있다. 추가로, 건조된 단백질 침전물 및 건조된 상청액도 상기 논의된 바와 같이 임의의 원하는 상대적 비율로 건식 혼합될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 오일씨 분말로부터 단백질을 (지방/오일에 비해) 선택적으로 추출하기 위한 최소 전단 조건(바람직하게는 중력 유도된 고체-액체 추출)의 용도를 제공한다. 바람직하게는, 상기 최소 전단 조건은 삼출 및/또는 함침을 포함한다. 전술된 정의 및/또는 임의의 전술된 바람직한 실시양태는 본 발명의 이 부분(즉, 단백질 추출에서 최소 전단 조건의 사용)에도 적용될 수 있다.
본 발명은 하기 비-한정적 실시예로 예시된다.
실험 부분
재료 및 방법
단백질 함량
6.25의 전환 계수를 사용하여 문헌[AOAC Official Method 991.20 Nitrogen (Total) in Milk]에 따른 켈달 방법을 이용하여 단백질의 양(%(중량/중량))을 측정함으로써 단백질 함량을 측정하였다.
수분 함량
수분 함량을 문헌[Food Chemical Codex, edition 7, General tests and assays, Appendix II, pages 1133 - 1134]에 따라 측정하였다.
지방 함량
지방 함량을 문헌[AOCS 6th edition, Ce 1-62]의 방법에 따라 측정하였다.
단백질 추출 수율
단백질 추출 수율은 다음과 같이 정의된다:
[수학식 1]
지방 추출 수율
지방 추출 수율은 다음과 같이 정의된다:
[수학식 2]
지방 대 단백질 비
지방 대 단백질 비는 다음과 같이 정의된다:
[수학식 3]
상기 식에서,
RC는 평지씨 케이크의 양을 나타내고, DM은 평지씨 케이크 건조 물질 함량이고, XPro,DWB는 건조 물질의 분율로서의 평지씨 케이크 단백질 함량이고, YPro,Extrac는 단백질 추출 수율이고, XFat,DWB는 건조 물질의 분율로서의 평지씨 케이크 지방 함량이고, YFat,Extrac는 지방 추출 수율이다.
대안적으로, 지방 대 단백질 비는 다음과 같이 정의된다:
지방: 단백질 -> 1부 지방 x 단백질의 부:
[수학식 4]
추출 후 지방 대 단백질 비: 압착 및 용매 처리에 의해 탈지된 평지씨 케이크 대 냉압착된 평지씨 케이크
도 1은 탈지되고 용매 처리된 평지씨 케이크(오일 함량(%DWB): 1%(도 1의 A), 2.6%(도 1의 B) 및 5%(도 1의 C)) 및 냉압착된 케이크(도 1의 D)에 대한 지방 대 단백질 비를 단백질 추출 수율의 함수로서 제시한다. 냉압착된 케이크를 사용하여 본 발명에서 제시된 실시예를 수행하였다. 탈지되고 용매 추출된 평지씨 케이크의 전형적인 오일 함량은 건조 중량 기준(DWB)으로 1% 내지 5%, 통상적으로 3% DWB이다[Shahidi F, Canola and Rapeseed: Production, Chemistry, Nutrition and Processing Technology. 1990 Van Nostrand Reinhold, ISBN 0-442-00295-5 and Rozenszain et al., 국제 특허출원 공개 제WO 2012/135955A1호]. 대조적으로, 냉압착된 평지씨 케이크는 DWB로 10% 내지 25%의 오일 함량을 갖는다[Rozenszain et al., 국제 특허출원 공개 제WO 2012/135955A1호].
본 연구에서 사용된, 탈피되고 냉압착된 평지씨 케이크는 각각 약 17% 및 38%의 오일 함량 및 단백질 함량을 갖는다.
도 1의 A
DWB로 1%의 오일 함량을 갖는, 탈지되고 용매 처리된 평지씨 케이크를 사용하여 0.3% 내지 0.5%(수학식 4에 의해 계산될 때 1:333 내지 1:200)의 이론상 지방 대 단백질 비를 달성할 수 있다는 것을 도 1의 A로부터 알 수 있다. 그러나, 이 상대적으로 낮은 값은 오일 추출 수율이 5% 내지 10%의 범위 내에 있고 단백질 추출 수율이 0.50 내지 0.70의 범위 내에 있는 경우에만 타당하다. 그러나, 탈지되고 용매 처리된 분말로부터의 단백질 수성 추출 수율이 비-변성 조건 하에서 0.30 내지 0.50의 범위 내에 있다고 보고되어 있고[Klockeman et al, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45 (1997) 3867-3870] 교반 용기 시스템에서의 오일 추출 수율이 10% 미만일 가능성이 없기 때문에 이 상황은 그다지 가능하지 않다. 따라서, DWB로 1%의 오일 함량을 갖는, 탈지되고 용매 처리된 분말을 사용하여 수득한 지방 대 단백질 비는 0.5% 초과, 가장 가능하게는 1% 초과일 가능성이 매우 높다(도 1의 A).
도 1의 B 및 도 1의 C
2.6% 및 5%를 사용하는 경우, 지방 대 단백질 비는 전술된 단백질 추출 및 오일 추출 수율 제한을 고려할 때 각각 3% 초과(도 1의 B) 및 4% 초과(도 1의 C)일 것으로 예상된다.
도 1의 D
냉압착된 분말의 경우, 지방 대 단백질 비는 5% 초과일 것으로 예상된다(도 1의 D). 삼출/약한 추출을 이용하는 경우, 데이터는 0.4% 미만의 지방 대 단백질 비가 실현가능하다는 것을 보여준다(표 2 참조).
실시예 1(종래기술)
본 실시예는 보편적인 종래기술의 수성 추출 공정의 결과를 기술한다.
600 g의 탈피되고 냉압착된 평지씨 케이크를, 염화나트륨을 함유하지 않거나 2%(중량/중량)의 농도로 염화나트륨을 함유하는 3,000 g의 수용액에 첨가하였다. 용액을 150 rpm에서 교반하여 현탁액을 생성하였다. 추출을 15℃ 또는 50℃에서 수행하였다. 혼합을 60분 동안 수행하였다. 그 후, 30분 동안 4℃에서 원심분리하여 현탁액을 분획화하였다. 원심분리는 수성 추출물 및 추출된 지방으로부터 소모된 케이크를 분리하였다. 수성 추출물 및 지방을, 150 ㎛ 내지 250 ㎛ 체(sieve)를 이용한 체질(sieving)로 분리하였다. 표 1은 지방 및 단백질 추출 수율뿐만 아니라 단백질 및 지방 함량의 면에서 추출물의 조성을 제시한다. 단백질 및 지방 추출 수율은 재료 및 방법 단락에 기재된 바와 같이 측정되었다.
당업자는 %로서 표현된 지방 대 단백질 비로부터 [1:X]로서 표현된 지방 대 단백질 비를 매우 잘 계산할 수 있다. 예를 들면, 지방/단백질(%)이 34.10인 경우, 이것은 0.341의 지방이 존재하고 1의 단백질이 존재한다는 것을 의미한다. 0.341로 나눔으로써 0.341의 지방 값을 1로 만들 필요가 있고, 단백질 값에 대해 동일한 계산을 수행할, 즉 1을 0.341로 나누어 2.93의 단백질 값을 생성할 필요가 있다.
이 실험으로부터 (a) 혼합 속도 및 교반기 유형이 고정된 경우 지방 추출 수율이 온도 및 염 농도에 사실상 민감하지 않고; (b) 추출 온도가 주어진 경우 추출 염 농도가 증가함에 따라 지방 대 단백질 비가 감소한다는 결론을 내릴 수 있다. 이 감소는 추출 온도가 주어진 경우 염 농도의 함수로서 증가하는 단백질 추출 수율의 증가에 의해 합리적으로 설명된다.
실시예 2(본 발명의 공정)
본 실시예는 본 발명의 공정을 예시한다.
12 g의 탈피되고 냉압착된 평지씨 케이크를, 56 cm 내부 직경의 재킷(jacket)을 갖는 스테인레스 강철 컬럼 내로 적재하였다. 상기 컬럼의 바닥 및 상부 어댑터에는 5 ㎛ 프릿(frit)이 장착되었다. 별도로 150 ℓ의 2%(중량/중량) 염화나트륨 용액을 제조하였다. 이 용액을 50℃의 온도로 설정한 후, 탈피되고 냉압착된 평지씨 케이크를 함유하는 컬럼을 통해 펌핑하였다. 염 수용액을 펌핑하기 전에 컬럼의 온도를 50℃의 온도까지 조절하였다. 액체를 2시간 동안 재순환시켰다. 그 후, 정화된 액체를 단백질 및 지방에 대해 분석하였다. 표 2는 염 수용액의 재순환을 이용한 경우 및 이용하지 않은 경우 상이한 양의 탈피되고 냉압착된 평지씨 케이크를 사용하여 수득한 결과를 제시한다. 5 cm 내부 직경의 재킷을 갖는 컬럼 상에서 20 g을 사용한 실험을 수행하였고, 재킷을 갖는 자이츠(seitz) 필터를 사용하여 1 kg을 사용한 실험을 수행하였다.
이 데이터들로부터, 기계적 혼합 하에서의 추출(실시예 1 참조)에 비해 최소 전단(기계적 혼합 없음)을 이용한 추출이 상대적으로 낮은 지방 추출 수율과 함께 필적할만한 또는 훨씬 더 높은 단백질 추출 수율을 이끌어낸다는 결론을 내릴 수 있다. 결과적으로, 약한 추출을 이용함으로써 지방/단백질 비가 0.5% 이하인 추출물을 생성한다. 달리 말하면(표 3), 실시예 3에서 사용된 유형의 약한 추출은 1:200 이상의 지방 대 단백질 비[1:X]를 야기한다.
실시예 3(종래기술)
본 실시예는 보편적인 종래기술의 (교반 용기) 수성 추출 공정의 결과를 기술한다.
셋업
교반 용기 셋업은 4 ℓ의 부피를 갖는 이중-벽 용기로 구성된다. 상기 용기의 내부 직경은 용기가 충전될 때 액체 높이와 동등한 14.5 cm이었다. 배플(baffle)은 설치되지 않았다. 실제 교반기 속도를 rpm으로 제공하는 디지털 스크린과 함께 엔진을 갖춘 상부 헤드 교반기를 이용하여 교반을 조절하였다. 임펠러(impeller)는 액체 높이의 절반 높이(바닥으로부터 7 cm)에 위치하였다. 이용된 속도는 100 rpm이었다. 수조를 이용하여 온도를 조절하였다. 적용된 용매는 주로 30 mM (칼륨) 포스페이트 완충제를 함유하는 탈염수이었다. pH를 수동으로 측정하고 설정하고 필요한 경우 4 M HCl 및 4 M NaOH로 조절하였다. 수성 용매를 용기에 첨가하고 정확한 온도 및 완충제 강도에서 컨디셔닝한 후, 평지씨 케이크 물질을 용기로 옮겼다.
분석
6.25의 곱셈 계수를 사용하여 단백질의 양(%(중량/중량))을 측정함으로써 켈달 방법에 근거하여 단백질 함량을 측정하였다. 적외선 저울을 이용하거나 105℃의 오븐에서 밤새 항온처리하여 일정한 중량까지 건조함으로써 건조 중량을 측정하였다. 지방산 메틸 에스터(FAME) 분석을 이용하여 샘플 중의 지방 함량을 측정하였다.
결과
표 4에서 단백질 대 지방 비는 시간에 따라 상이한 온도에서 관찰될 수 있다. 결과는 도 2에도 도시되어 있다. 모든 경우에서 지방 대 단백질 비는 11 미만이고 1시간 초과의 추출 후 상기 비는 모두 8.2 미만이고, 이때 평균은 5.7이라는 것이 확인된다.
실시예
4: 종래기술
실시예
실험 셋업
평지씨 케이크와 추출 용매(공정 물)의 혼합은 단백질 가용성을 증가시킨다. 추출 변수는 추출 온도, pH, 첨가제 및 혼합 기법이다. 파라미터는 표 5에 제시되어 있다.
분석
단백질 함량을 켈달 방법(유동 주입 분석)으로 측정하였다. 질소 함량을 단백질 함량으로 전환하는 데에 사용된 계산 계수는 6.25이었다.
메틀러 톨레도(Mettler Toledo) HG53 할로겐 수분 분석기(일회용 유리 섬유 필터 상의 2 g 샘플, 105℃)를 이용하여 건조 물질 분석을 수행하였다.
지방산 메틸 에스테르(FAME) 분석을 통해 지방을 측정하였다.
실시 1
실시 1에서, 작은 프로펠러 유형의 교반기 블레이드를 갖춘 오버헤드 교반기를 이용하여 (60 kg의) 평지씨 케이크를 수성상 내로 혼합하였다. 적용된 교반기 속도는 매우 높았다(950 rpm).
실시 2
보다 더 낮은 교반기 속도로 인한 보다 더 낮은 혼합 전단 및 추출에서의 미생물 생장을 방지하기 위한 높은 온도에서, 추출물 중의 지방 수준은 선행 실험에서의 지방 수준보다 더 낮았지만, 단백질 대 지방 비는 충분히 개선되지 않았다.
표 6은 실시예 4로부터의 모든 데이터를 요약한다.
실시예 5: 본 발명에 따른 실시예(약한 추출)
분석
샘플을 제조하고 샘플을 원심분리하고(10분, 4,000 g) 상청액에서 건조 물질, 지방 및 단백질을 분석하였다. 6.25의 곱셈 계수를 사용하여 단백질의 양(%(중량/중량))을 측정하는 켈달 방법에 근거하여 단백질 함량을 측정하였다. 적외선 저울을 이용하거나 105℃의 오븐에서 밤새 항온처리하여 일정한 중량까지 건조함으로써 건조 중량을 측정하였다. 지방산 메틸 에스터(FAME) 분석을 이용하여 샘플 중의 지방 함량을 측정하였다.
실험
셋업
지방 및 단백질 추출에 대한 운반의 효과를 시험하였다. 2 ℓ 부피의 실린더(내부 직경 10 cm, 높이 35 cm)를, 액체 및 평지씨 케이크를 위한 용기로서 이용하였다. 200 g의 체질된 평지씨 케이크를 실온에서 1800 g의 2% NaCl 용액과 함께 사용하였다. 2종의 셋업을 이용하였다:
본 실시예는 기계적 혼합 및/또는 교반을 포함하지 않는다.
실시예 6: 본 발명에 따른 실시예(약한 추출: 역류)
방법
케스케이드 또는 다단계 추출기의 원리는 평지씨 입자가 완전히 부서질 정도로 충분한 낙하 높이를 허용하고 평지씨 단백질의 최대 가용화를 허용하는 시스템에서의 약한(온도 범위 10℃ 내지 60℃, pH 6 내지 7) 역류 추출이다. 기본적으로, 이 추출은 평지씨 케이크를 높은 실린더형 용기의 상부에 투입하는 단계를 포함하고, 이때 추출 액체는 용기의 바닥으로부터 공급된다. 평지씨 케이크 입자는 수화될 것이고 실린더를 통과하여 침전될 때 부서질 것이다. 소모된 입자는 용기의 바닥으로 침전될 것이고, 이때 농축된 고체 분획은 연동 펌프에 의해 펌핑된다. 포화된 액체는 범람 기작으로 인해 용기의 상부로부터 수집될 것이다.
도 3의 도식적 추출 컬럼의 설명
튜브의 바닥으로 침전되는 고체는 좁은 어댑터에서 수집되고, 수화된 고체의 층은 축적될 수 있다. 상기 층의 높이는 고체 제거 펌프가 활성화되는 순간 및 고체 제거 유동에 의해 결정된다.
"고체 1"로서 지칭되는 고체 분획은 실리콘 튜빙 및 고체 제거 펌프 1(P1)을 통해 제2 튜브의 상부로 운반된다. 튜브 2(단계 2)에서, 고체는 마찬가지로 침전될 것이고 튜브 2의 바닥에서 농축될 것이다. "고체 2"로서 지칭되는 소모된 고체는 또 다른 연동 펌프(P2) 및 실리콘 튜빙을 통해 시스템으로부터 제거될 것이다.
추출 용매는 연동 펌프(P3)를 통해 제2 튜브의 바닥 근처에 있는 입구로 공급되는 2% NaCl 용액이었다. 이 펌프의 유속은 NaCl 용액의 유입 유동을 결정한다. 작동 전에 튜브를 2% NaCl 용액으로 충전시킨다. 튜브의 부피는 약 9 ℓ이다. 단계 2의 추출물("추출물 1"로서 지칭됨)은 튜브 1의 상부에서 범람 구조를 통해 튜브로부터 제거된다. 추출물 내로의 고체의 유동을 제한하기 위해 격막이 적용된다. 추출물 1은 (추출물 1의 제거가 튜브 2로부터의 추출물 유동보다 더 빠른 경우) 공기가 튜브 1 내로 도입되는 것을 방지하고 (저장용기가 충전된 후(부피는 약 1 ℓ임) 튜브 2로부터의 추출물 유동이 추출물 1의 제거보다 더 빠른 경우) 튜브 2의 범람을 방지하기 위해 완충제 저장용기로서 작용하는 보다 더 작은 튜브 내로 수집된다. 추출물 1은 제4 연동 펌프(P4)를 통해 튜브 2 내로 운반된다. 이 펌프의 유속은 저장용기의 부분적 충전을 준비하기 위해 실시 동안 조절된다.
추출물 1은 튜브 2의 바닥에서 입구 내로 공급된다. 튜브 2도 범람 시스템을 갖추고 있다. 튜브 2로부터의 추출물은 생성물 스트림으로서 수집되고 "추출물 2"로서 지칭된다.
재료
NaCl(GEF 염 회분 U-09143, 수프라셀(SupraSel) 미세 염)
평지씨 케이크: 테우토버거 올뮬(Teutoburger Ohlmuhle)(TO), 회분 P071410
DIVOS 117, 7509021, 로트(lot) 번호 RSA09014
그론파(Gronfa) 200 ℓ 용기(04198)
레코(Reko) 체 바우(sieve bow)(ZBM0304/001/W)
저울:
메틀러 톨레도 PR8002(F-BB-133)
오하우스(Ohaus) DA(F-BB-174)
사르토리우스(Sartorius) TE12000(F-BB-197 및 D-BL-080)
온도 조절:
줄라보(Julabo) F12(F-BW-145) 및 F25(D-BW-129) 수조
열혼합 BU(T-BW-08)
열 교환기
펌프:
왓슨 말로우(Watson Marlow) 펌프 520U(D-SP-045) 및 520S(D-SP-054)
왓슨 말로우 펌프 630U(I-SP-044) 및 603S(I-SP-002)
마스터플렉스(Masterflex) 펌프 7
왓슨 말로우 펌프 501U(I-AE-041)
메틀러 톨레도 할로겐 수분 분석기 HG63(F-BL-014)
체: 1.4 mm
원심분리 해리어(Harrier) 18/80(F-CF-064)
레취 비브라 호퍼(Retch Vibra hopper)(F-OA-023)
실시
시스템의 생산성을 시험하기 위해, NaCl 용액 유속을 약 30 ℓ/hr까지 증가시켰다. 추출물의 고체 함량을 유지하기 위해, 평지씨 투입 속도를 500 g/hr까지 증가시켰다. 고체 제거 펌프 P1 및 P2는 실험 시작 시점에서 활성화되었으나, 유속은 층의 구축을 허용하기 위해 조절되었다. 층의 크기는 튜브 부피의 약 50%이었다. 이 층 크기에서, 층 크기가 안정할 때까지 펌프 P1 및 P2의 유속을 증가시켰다(약 6 ℓ/hr).
평지씨 케이크를 남은 튜브의 상부에서 수동으로 공급하였다. 평지씨 케이크의 매우 넓은 입자 크기 분포(㎛ 범위부터 수 mm까지)로 인해 평지씨 케이크를 사용 전에 1.4 mm 체 상에서 체질하였다.
시간에 따른 점진적인 투입을 준비하기 위해 진동 호퍼를 이용하여 평지씨 케이크의 투입을 수동으로 수행하였다. 저장용기를 10분마다 고정된 양의 평지씨 케이크로 충전시키고, 이 양이 10분 간격으로 투입되도록 진동수를 조절하였다. 평지씨 케이크의 성질로 인해 투입은 5분 내지 10분보다 더 정확히 준비될 수 없었다.
분석
단백질 함량을 켈달 방법(유동 주입 분석)으로 측정하였다. 질소 함량을 단백질 함량으로 전환시키기 위해 사용된 계산 계수는 6.25이었다.
메틀러 톨레도 HG53 할로겐 수분 분석기(일회용 유리 섬유 필터 상의 2 g 샘플, 105℃)를 이용하여 건조 물질 분석을 수행하였다.
지방산 메틸 에스터(FAME) 분석을 통해 지방을 측정하였다.
결과
재순환 삼출의 이용은 지방 대 단백질 비[1:X]가 1:20 이상이 되게 하였다. 반복된 실험은 지방 대 단백질 비[1:X]가 1:20 내지 1:30이 되게 하였다.
Claims (14)
- 건조 물질 기준으로 8% 이상의 오일 함량을 갖는 오일씨 분말(oil seed meal)을 중력 유도된 고체-액체 추출로 추출하는 단계; 및
임의적으로, 생성된 중간체 단백질 수용액을 수집하는 단계
를 포함하는, 오일씨 분말로부터 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 단백질 수용액을 제조하는 수성 방법. - 제1항에 있어서,
오일씨 분말이 냉압착된 오일씨 분말인, 수성 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
중력 유도된 고체-액체 추출이, 고체가 기계적으로 교반되지 않거나 거의 교반되지 않는 추출을 포함하는, 수성 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
중력 유도된 고체-액체 추출이 삼출(percolation) 및/또는 함침(immersion)을 포함하는, 수성 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
오일씨 분말이 분무 삼출, 함침 삼출, 고체 분산, 양압 삼출, 재순환 삼출 또는 다단계 삼출, 또는 이들의 조합에 의해 수용액으로 추출되는, 수성 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
삼출이 재순환 삼출인, 수성 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
추출이 염 수용액, 바람직하게는 0.10 내지 0.8의 이온 강도를 포함하는 염 수용액을 포함하는, 수성 방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
추출이 5℃ 내지 65℃의 온도에서 수행되는, 수성 방법. - 지방 대 단백질 비가 1:12 이상인 중간체 오일씨 단백질 수용액.
- 제9항에 있어서,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 수성 방법에 의해 수득되는 중간체 오일씨 단백질 수용액. - 오일씨 분말로부터 단백질을 오일에 비해 선택적으로 추출하기 위한 중력 유도된 고체-액체 추출의 용도.
- 제11항에 있어서,
중력 유도된 고체-액체 추출이 삼출 및/또는 함침을 포함하는, 용도. - 제9항 또는 제10항에 따른 중간체 오일씨 단백질 수용액을 농축하고 침전시키는 단계를 포함하는, 오일씨 단백질 단리물을 제조하는 방법.
- 제13항에 있어서,
건조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (16)
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| EP3599880A1 (de) * | 2017-03-28 | 2020-02-05 | Dietz, Max | Verfahren zur prozessökonomischen ab-/auftrennung von konstituenten pflanzlicher ausgangsmaterialien sowie deren gewinnung und verwendung |
| US11523622B2 (en) | 2017-07-10 | 2022-12-13 | Napiferyn Biotech Sp. Z O.O | Method for isolation of protein from plant material |
| PL422158A1 (pl) * | 2017-07-10 | 2019-01-14 | Napiferyn Biotech Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia | Sposób izolacji białka z nasion roślin, izolat białkowy i zastosowanie izolatu białkowego |
| EP3720289A1 (en) * | 2017-12-05 | 2020-10-14 | DSM IP Assets B.V. | Sweet rapeseed protein isolate |
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| US20210084931A1 (en) | 2018-06-07 | 2021-03-25 | Dsm Ip Assets B.V. | Modified rapeseed protein isolate |
| ES2795574B2 (es) * | 2019-05-21 | 2021-06-03 | Univ Vigo | Proceso para la extracción acuosa de biosurfactantes a partir de los licores de lavado de maíz o "corn steep liquor" |
| CN113880909B (zh) * | 2021-10-22 | 2022-09-02 | 农业农村部规划设计研究院 | 基于低温超微粉碎耦合pH法提取菜籽饼粕高蛋白的方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5844086A (en) * | 1996-01-31 | 1998-12-01 | Stilts Corporation | Oil seed protein extraction |
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| ES2315413T3 (es) * | 2001-11-20 | 2009-04-01 | Burcon Nutrascience (Mb) Corp. | Procedimiento continuo para la produccion de un aislado de proteinas de semillas oleaginosas. |
| WO2005077201A1 (en) * | 2004-02-17 | 2005-08-25 | Burcon Nutrascience (Mb) Corp. | Preparation of canola protein isolate and use in aquaculture |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200142720A (ko) * | 2019-06-13 | 2020-12-23 | 이영기 | 햄프씨드 가루와 햄프오일이 포함된 김스낵 그리고 이의 제조방법 및 제조장치 |
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