KR20160023663A - 최적화 감각 품질을 갖는 미세조류 바이오매스의 제조방법 - Google Patents
최적화 감각 품질을 갖는 미세조류 바이오매스의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 최적화 감각 프로필을 갖는 분말을 제조하기 위해, 종속영양생물 상태 및 빛의 부재하에, 발효에 의해 제조된 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 바이오매스를 컨디셔닝하는 방법에 관한 것으로서, 본 방법은 발효가 끝날 때 바이오매스를 직접 수집하고, 컨디셔닝하기 전에 8시간 미만동안 저장하는 단계; 상기와 같이 회수하여 저장된 바이오매스를 70℃ 미만의 온도에서 30초 내지 1분 30초동안 HTST 처리하는 단계; 및 바이오매스 부피당 많아도 3부피의 물로 상기 바이오매스를 세척하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 최적화 감각 프로필을 갖는 분말을 제조하도록 하는 클로렐라 속(Chlorella genus)의 미세조류 바이오매스를 제조하는, 신규한 방법에 관한 것이다. 그러므로, 본 발명은 바람직하지 않은 풍미의 발생없이, 식품 배합물에 상기 미세조류 분말을 혼입시킨다.
성장하기 위해 “오직 물 및 태양광선”만을 역사적으로 요구하므로, 조류는 오랜 시간동안 식품 공급원으로 여겨져 왔다.
식품에 사용될 수 있는 조류에는 여러 종류들이 있는데, 대부분 “대형조류”, 예를 들면 켈프(kelp), 파래(갈파래(Ulva lactuca)) 및 포르피라(Porphyra)(일본에서 재배됨) 또는 “덜스(dulse)”(팔마리아 팔마타(Palmaria palmata)) 종류의 홍조류이다.
그러나, 상기 대형조류에 더해, 바이오연료 또는 식품에 적용하기 위해 재배된, 바다의 또는 비-바다의 기원을 갖는 “미세조류”, 즉 광합성 또는 비-광합성 단세포 미세한 조류로 대표되는 다른 조류 공급원들도 있다.
예를 들면, 스피룰리나(아트로스피라 플라텐시스(Arthrospira platensis))는 보조 식품으로서 사용하기 위해 열린 석호(광영양생물 조건하)에서 재배되거나, 제과용품 또는 음료수에 소량 혼입된다(일반적으로 0.5% 중량/중량 미만).
클로렐라(Chlorella)의 특정 종류를 포함하는, 다른 지질-풍부 미세조류는 또한, 보조 식품으로서 아시아 국가들에서 매우 인기있다(크립테코디늄(Crypthecodinium) 또는 쉬조키트리움(Schizochytrium) 속의 오메가-3-생성 미세조류에 관해 언급됨).
클로렐라(Chlorella) 종류의 미세조류 분말을 제조 및 사용하는 것은 예를 들면, 문헌 WO 2010/120923 및 WO 2010/045368에 기술되어 있다.
주로 단일불포화지방산 오일로 조성될 수 있는, 미세조류 분말의 오일 프랙션은 종래의 식료품에서 종종 발견되는 포화, 수소화 및 다중불포화 오일들과 비교하여, 영양 및 건강적 잇점들을 제공할 수 있다.
상기 미세조류의 바이오매스로부터 미세조류 가루분말(flour powder)을 산업적으로 제조하고자 할 때, 기술적인 측면뿐만 아니라, 제조된 분말의 감각 프로필의 측면에서 상당한 어려움이 남아있다.
실제로, 외부 연못 또는 광생물반응기에서 광합성에 의해 재배된 조류에 의해 제조된 조류 분말들이 상업용으로 사용가능한 반면, 이들은 암녹색(엽록소와 관련됨) 및 강한 불쾌한 맛을 가지고 있다.
식료품 또는 영양 보충제로서 배합되어도, 이들 조류 분말들은 항상 식료품 또는 영양 보충제에 시각적으로 보기 안 좋은 녹색을 부여하며, 해조류의 불쾌한 비린내 또는 음미를 가진다.
게다가, 특정 종류의 청조류는 흙냄새 또는 곰팡내를 생성하는, 지오스민 (트랜스-1,10-디메틸-트랜스-9-데칼올) 또는 MIB(2-메틸이소보르네올)과 같은 냄새가 나는 화학분자를 생성한다고 알려져 있다.
클로렐라에 있어서, 당 분야에서 통상적으로 허용되는 설명자는 분말 청예보리 또는 분말 녹색 밀과 같은 다른 녹색 채소 분말들과 약간 비슷한 “녹차” 맛이며, 그 맛은 높은 엽록소 함량으로 인한 것이다.
이들의 음미는 보통 강한 음미를 갖는 채소들 또는 감귤쥬스와 혼합될때만 차폐된다.
따라서, 보다 많은 및 여러가지의 식료품들에 상기 미세조류로 제조된 분말을 사용하도록 하는 적당한 관능적 품질의 클로렐라(Chlorella) 속 미세조류의 바이오매스를 제조하는 방법을 개발할 필요성이 여전히 남아있다. 게다가, 산업적인 최적화의 정신에서, 복제가능한 관능적 품질의 클로렐라 속의 미세조류를 복제가능하게 제공하는 방법이 매우 유리하다.
본 발명의 방법을 고안하기 위해, 본 출원인 회사는 클로렐라 프로토테코이드(Chlorella protothecoides) 바이오매스 분말의 다양한 배치(batch)들의 감각 특성들을 평가하기 위해 감각 패널을 형성하는 단계를 첫번째로 선택한다. 그 후, 제조 배치들의 감각 설명은 기대에 따라, 및 복제가능하게 관능적 품질의 미세조류 바이오매스 분말을 제조하도록 할 방법의 중요한 단계를 확인하도록 한다.
따라서, 이하에 설명될 바와 같이, 종속영양생물 상태 및 빛의 부재하에, 발효에 의해 미세조류 바이오매스의 제조를 실시하는데 있어서, 본 출원인 회사는 상기 다양한 배치(batch)들을 생성하기 위해, 다양한 바이오매스 발효 및 처리 파라미터들을 변화시켰다. 결국에는, 본 출원인 회사는 제조된 각 배치에 대한 감각 패널에 의해 제공된 감각 노트와, 상기 배치들의 제조방법을 실시하기 위한 조건들 중 일부 사이의 상관관계를 증명하는데 성공하였다.
그 후, 이러한 상관관계는 본 출원인 회사가 최적화 감각 프로필을 갖는 클로렐라 바이오매스를 제조하는 것을 단독으로 혹은 조합으로, 보장하는 처리 및 바이오매스 발효를 실시하기 위한 파라미터들을 선택할 수 있게 하였다.
그 후, 본 출원인 회사는 최적화 감각 프로필을 갖는 분말을 제조하기 위해, 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 바이오매스를 컨디셔닝하기 위한 제조방법을 제안하였다.
그러므로, 본 발명은 최적화 감각 프로필을 갖는 분말을 제조하기 위해, 종속영양생물 상태 및 빛의 부재하에 제조된 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 바이오매스를 컨디셔닝하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 컨디셔닝 방법은:
-
발효가 끝날 때 바이오매스를 직접 수집하고, 컨디셔닝하기 전에 8시간 미만동안 저장하는 단계,
-
상기와 같이 회수하여 저장된 바이오매스를 70℃ 이하의 온도에서 30초 내지 1분 30초동안 고온/단시간(HTST) 열처리하는 단계, 및
-
바이오매스 부피당 많아도 3부피의 물로 상기 바이오매스를 세척하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 컨디셔닝 및 밀링되기 전 바이오매스 저장시간은 3시간 미만, 바람직하게는 1시간 미만이다.
바람직하게는, HTST 열처리는 60 내지 68℃, 바람직하게는 65℃±2℃, 특히 65℃의 온도에서 1분간 실시된다.
바람직하게는, 바이오매스는 바이오매스 부피당 1부피의 물로 세척된다.
한 바람직한 구현예에서, HTST 처리는 바이오매스의 세척단계 전에 실시된다.
한 바람직한 구현예에서, 컨디셔닝된 바이오매스는 6.5 내지 7, 바람직하게는 6.8의 초기 pH에서, 6.5 내지 7의 값, 바람직하게는 6.8의 값으로 발효 pH를 조절하면서, 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 발효에 의해 얻어졌다.
본 발명은 또한, 최적화 감각 프로필을 갖는 분말을 제조하기 위해, 클로렐라 속 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 바이오매스를 제조하는 방법에 관한 것으로서,
-
발효의 초기 pH 및 발효동안 pH의 조절을 6.5 내지 7의 값, 바람직하게는 6.8의 값으로 고정하면서, 종속영양생물 상태 및 빛의 부재하에 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드를 발효함으로써 바이오매스를 제조하는 단계; 및
-
본 명세서에 설명된 방법에 의해 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계
를 포함한다.
마지막으로, 본 발명은 또한, 최적화 감각 프로필을 갖는, 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 분말을 제조하는 방법에 관한 것으로서,
-
본 명세서에 설명된 방법에 의해 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계;
-
컨디셔닝된 바이오매스를 밀링(milling)하는 단계; 및
-
밀링된 바이오매스를 건조하는 단계
를 포함한다.
선택적으로, 본 방법은 또한, 컨디셔닝하기 전에, 발효의 초기 pH 및 발효동안 pH의 조절을 6.5 내지 7의 값, 바람직하게는 6.8의 값으로 고정하면서, 종속영양생물 상태 및 빛의 부재하에 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드를 발효함으로써 바이오매스를 제조하는 단계를 포함한다.
도 1: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 발효 pH의 영향
도 2: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 발효 pH의 영향
도 3: 시험된 전-밀링 조합
도 4: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 밀링되기 전 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들의 영향
도 5: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 밀링되기 전 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들의 영향
도 6: 시험된 다른 전 - 밀링 조합
도 7: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 밀링되기 전 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들의 영향
도 8: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 밀링되기 전 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들의 영향
도 9: 열-처리 조건의 함수로서, 열처리 1분후 잔류 생존세포들의 비율
도 10: (HTST) 열처리 전 및 후에 바이오매스로부터 추출된 상층액 프랙션의 조성 비교
도 11: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 열처리의 영향
도 12: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 열처리의 영향
도 13: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 세척의 영향
도 14: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 세척의 영향
도 15: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 바이오매스를 수확하는 동안 산성화의 영향
도 16: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 바이오매스를 수확하는 동안 산성화의 영향
도 2: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 발효 pH의 영향
도 3: 시험된 전-밀링 조합
도 4: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 밀링되기 전 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들의 영향
도 5: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 밀링되기 전 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들의 영향
도 6: 시험된 다른 전 - 밀링 조합
도 7: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 밀링되기 전 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들의 영향
도 8: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 밀링되기 전 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들의 영향
도 9: 열-처리 조건의 함수로서, 열처리 1분후 잔류 생존세포들의 비율
도 10: (HTST) 열처리 전 및 후에 바이오매스로부터 추출된 상층액 프랙션의 조성 비교
도 11: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 열처리의 영향
도 12: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 열처리의 영향
도 13: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 세척의 영향
도 14: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 세척의 영향
도 15: PCA의 여러 배치들(점 클라우드)의 그래픽 도표 - 바이오매스를 수확하는 동안 산성화의 영향
도 16: 여러 배치들의 감각 프로필을 나타내는 PCA의 상관관계 원 - 바이오매스를 수확하는 동안 산성화의 영향
본 발명의 목적을 위해, 미세조류 분말이 식품 배합물 또는 시식 배합물(예를 들면, 아이스크림, 또는 본 명세서에 설명된 시식 레시피)에서 감각 패널에 의해 평가할 때 “최적화 감각 프로필”을 갖는다는 것은 상기 미세조류 분말을 함유하는 상기 식품 배합물의 관능적 품질을 손상시키는 오프-노트(off-note)가 부재한다는 것으로 결론지어진다.
이러한 오프-노트는 느낌을 일으키는데 필요한 감각 자극의 최소 값에 대응하는 인지력 임계값을 특징으로 하는, 바람직하지 않은 특정의 냄새나는 및/또는 방향 분자들의 존재와 관련될 수 있다.
그 후, “최적화 감각 프로필”은 4개의 감각 기준(외관, 질감, 음미 및 풍미)의 등급 평가에서 최고 점수를 얻음으로써 감각 패널에 의해 반영된다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 “미세조류 분말”은 예를 들면, 다수의 미세조류 바이오매스 입자들을 포함하는 조성물을 의미하는 것으로서, 가장 광범위하게 해석하여 이해되어야 한다. 미세조류 바이오매스는, 전체 세포 또는 분리된 세포, 또는 전체 세포와 분리된 세포들의 혼합물일 수 있는, 미세조류 세포들로부터 유도된다.
국제특허출원 WO 2010/120923과 같은, 일정 수의 종래 문헌들은 클로렐라 미세조류 바이오매스의 제조방법 및 식품에서의 용도를 설명하고 있다.
본 발명에서 고찰되고 있는 미세조류는 클로렐라 속 미세조류, 보다 특히 클로렐라 프로토테코이드, 더욱 특히, 당업자들에게 그 자체로 공지된 임의의 방법에 의해 엽록소 색소들을 잃은 클로렐라이다(당 분야에서 통상의 기술을 가진 자들에게 잘 공지된 특정 동작조건들 하에 암실에서 배양이 실시되거나, 상기 색소들을 더 이상 생성하지 않도록 균주가 변이되었기 때문임).
상기 특허출원 WO 2010/120923에 설명된 발효 방법은 제조된 바이오매스의 발효조건 및 처리가 변화된다면, 가변적인 감각 품질을 갖는 특정 수의 미세조류 분말을 제조하도록 한다.
따라서, 본 출원인 회사는 하기 파라미터들의 영향을 변화시키고, 분석하는 것을 선택하였다:
-
발효 배지의 초기 pH,
-
발효동안 pH,
-
발효 머스트의 수확동안 산성화,
-
바이오매스의 열처리(HTST라고 언급되는 처리),
-
바이오매스의 세척,
-
바이오매스의 밀링,
-
pH의 조정,
-
저온살균,
-
건조, 및
-
그에 따라 얻어진 분말의 저장.
이후에 예시되는 바와 같이, 미세조류 분말의 감각 프로필을 최적화하도록 바이오매스를 컨디셔닝하는 방법의 중요한 단계들은 하기 단계들이다:
- 발효가 끝날 때 바이오매스를 직접 수집하고, 이를 밀링하기에 앞서 컨디셔닝하기 전에 8시간 미만동안 저장하는 단계,
- 상기 회수되고 저장된 바이오매스를, 70℃ 이하의 온도에서 30초 내지 1분 30초동안 HTST 처리를 실시하는 단계,
- 바이오매스 1부피당 최대 3부피의 물에 의해 HTST-처리된 바이오매스를 세척하는 단계.
따라서, 바이오매스는 이후의 열처리 및/또는 세척단계들을 거치도록 가능한 신속하게 수집된다. 저장은 가능한한 짧아야 한다고 결정되었다. 바람직하게는, 저장은 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1시간(들) 미만 지속된다. 바람직하게는, 바이오매스가 컨디셔닝되고 밀링되기 전 저장시간은 3시간 미만, 바람직하게는 1시간 미만이다. 이상적으로는, 저장단계가 없이, 수집된 바이오매스가 바로 다음 열처리 및/또는 세척단계로 들어간다.
HTST 열처리가 또한 미세조류 분말의 감각 프로필 및 그에 따른 관능적 품질에도 영향을 미치는 것으로 결정되었다. 따라서, 온도는 바람직하게 70℃ 이하 및 50℃ 초과이다. 온도는 55 내지 70℃, 바람직하게 60 내지 68℃, 바람직하게 65℃일 수 있다. 처리시간은 바람직하게 1분이다.
또한, 미세조류 분말의 감각 프로필 및 그에 따른 관능적 품질을 개선함과 동시에, 세척이 최적화될 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 바람직하게, 바이오매스는 바이오매스 1부피당 3, 2.5, 2, 1.5 또는 1부피(들)의 물에 의해 세척된다. 한 구현예에서, 물 1부피는 바이오매스 1부피에 사용될 것이다.
마지막으로, 컨디셔닝 단계들의 순서는 미세조류 분말의 감각 프로필 및 그에 따른 관능적 품질에 영향을 미친 것으로 나타났다. 특히, 바이오매스의 세척단계 이전에 HTST 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.
컨디셔닝된 미세조류 바이오매스는 종속영양생물 상태 및 빛의 부재하에, 클로렐라 속 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드를 발효시킴으로써 제조된 바이오매스이다.
선택적으로, 사용된 미세조류는 클로렐라 프로토테코이드(Chlorella protothecoides), 클로렐라 케슬레리(Chlorella kessleri), 클로렐라 미누티시마(Chlorella minutissima), 클로렐라종(Chlorella sp.), 클로렐라 소로키니아마(Chlorella sorokiniama), 클로렐라 루테오비리디스(Chlorella luteoviridis), 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris), 클로렐라 레이시글리이(Chlorella reisiglii), 클로렐라 엘립소이데아(Chlorella ellipsoidea), 클로렐라 사카로필라(Chlorella saccharophila), 파라클로렐라 케슬레리(Parachlorella kessleri), 파라클로렐라 베이제린키이(Parachlorella beijerinckii), 프로토테카 스타그노 라(Prototheca stagnora) 및 프로토테카 모리포르미스(Prototheca moriformis)로부터 완전하지 않게 선택될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따라 사용되는 미세조류는 클로레라 프로토테코이드 종류에 속한다. 상기 바람직한 모드에 따라, 미세조류 분말을 제조하기 위한 조류는 GRAS 상태를 가진다. GRAS(보통 안전한 것으로 인식됨, Generally Recognized As Safe) 개념은 미국의 식품의약국(FDA)에 의해 1958년에 만들어졌으며, 식품에 첨가되고, 전문가 패널에 의해 무해하다고 여겨지는 물질 또는 추출물을 조절시킨다.
발효 조건은 당업자들에게 잘 알려져 있다. 사용되는 적당한 배양조건은 특히, 저자가 Ikuro Shihira-Ishikawa 및 Eiji Hase인 문헌, "Nutritional Control of Cell Pigmentation in Chlorella protothecoides with special reference to the degeneration of chloroplast induced by glucose", Plant and Cell Physiology, 5, 1964에 설명되어 있다.
상기 문헌은 특히, 모든 색상 등급들이 클로렐라 프로토테코이드(무색, 황색, 황녹색 및 녹색)에 의해, 질소 및 탄소 공급원 및 비율을 변화시킴으로써 제조될 수 있다고 설명하고 있다. 특히, 글루코스가 풍부하고, 질소가 적은 배양 배지를 사용하여, "색이 바랜" 및 "무색의" 세포들이 얻어진다.
무색 세포와 황색 세포 사이의 구별은 상기 문헌에서 이루어진다. 더욱이, 과량의 글루코스 및 제한된 질소에서 배양된 색이 바랜 세포들은 높은 성장속도를 가진다. 뿐만 아니라 상기 세포들은 다량의 지질을 함유한다.
Han Xu, Xiaoling Miao, Qingyu Wu의, "High quality biodiesel production from a microalga Chlorella protothecoides by heterotrophic growth in fermenters", Journal of Biotechnology, 126, (2006), 499-507과 같은 다른 문헌들에는 빛의 부재와 같은 종속영양생물 배양조건이 미세조류 세포내 높은 함량의 지질을 갖는 바이오매스를 증가시킬 수 있게 한다고 설명하고 있다.
고체 및 액체 성장배지가 문헌에서 일반적으로 사용가능하며, 매우 다양한 미생물 균주들에 적당한 특정 배지를 제조하기 위한 권장사항들은 예를 들면, 오스틴의 텍사스 대학교(UTEX)에서 관리하는 웹사이트 www.utex.org/의 조류 균주 컬렉션에서 온라인으로 찾아볼 수 있다.
이들의 일반적인 지식 및 상기 종래 기술의 관점에서, 미세조류 세포들을 배양할 책임이 있는 당업자들은 바람직하게 지질이 풍부한 적당한 바이오매스를 얻기 위해, 배양 조건 조정을 완전히 할 수 있을 것이다.
특히, 발효 프로토콜은 특허출원 WO 2010/120923에 전반적으로 모두 설명되어 있는 것을 기준으로 정의될 수 있다.
본 발명에 따라, 미세조류는 상기와 같은 바이오매스를 제조하기 위한 액체 배지에서 배양된다.
바이오매스의 제조는 발효조(또는 생물반응기)에서 실시된다. 생물반응기, 배양조건, 및 종속영양생물 성장 및 증식 방법의 특정 예들은 미생물 성장효율 및 지질 및/또는 단백질 제조의 효율을 개선하기 위해 임의의 적당한 방법으로 조합될 수 있다.
한 특정 구현예에서, 잔류 글루코스 농도를 3 내지 10 g/l으로 유지하도록 조정된 글루코스 유속으로 유가(fed-batch) 모드에서 발효를 실시한다.
글루코스 공급 단계동안, 배양 배지내 질소 함량은 30%, 40%, 50% 또는 60%의 양으로 지질을 축적할 수 있도록 바람직하게 제한된다. 발효 온도는 적당한 온도, 바람직하게는 25 내지 35℃, 특히 28℃에서 유지된다. 용해된 산소는 발효조의 에어레이션(aeration), 반대 압력 및 스터어링(stirring)을 조절함으로써 최소 30%에서 바람직하게 유지된다.
한 바람직한 구현예에서, 발효동안 pH는 최종 생성물의 관능적 품질에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서, 발효의 초기 pH는 6.5 내지 7, 바람직하게는 6.8의 값에서 고정되며, 그 후 발효동안 6.5 내지 7의 값, 바람직하게는 6.8의 값에서 조절된다. 제조발효시간은 3 내지 6일, 예를 들면 4 내지 5일이다.
바람직하게는, 얻어진 바이오매스는 130 g/l 내지 250 g/l의 농도, 건조중량 약 50%의 지질함량, 건조중량 약 10% 내지 50%의 섬유함량, 건조중량 2% 내지 15%의 단백질 함량, 및 10중량% 미만의 당 함량을 가진다.
다음, 발효가 끝날 때 얻은 바이오매스는 발효 배지로부터 수확되며, 위에 설명한 바와 같이 컨디셔닝 방법을 거치게 된다.
컨디셔닝후, 바이오매스는 미세조류 분말로 전환된다. 미세조류 분말을 제조하기 위한 주요 단계들은 특히, 밀링, 균질화 및 건조를 포함한다.
미세조류 분말은 기계적으로 분해 및 균질화된 농축된 미세조류 바이오매스로부터 제조될 수 있으며, 균질액은 분무-건조 또는 플래시-건조된다.
미세조류 분말을 제조하기 위해 사용된 바이오매스 세포들은 그들의 오일 또는 지질을 방출하기 위해, 바람직하게 분해된다. 세포벽 및 세포내 성분들은 예를 들면, 균질화기를 사용하여, 비-응집 세포입자들 또는 잔해들로 밀링 또는 감소된다. 바람직하게는, 결과적으로 얻어진 입자들은 500 ㎛ 미만, 100 ㎛ 또는 심지어 10 ㎛ 이하의 평균 크기를 가진다.
분해된 세포들은 또한 건조될 수 있다. 예를 들면, 세포들을 분해하기 위해, 제한된 오리피스를 통해 세포들을 함유하는 현탁액을 펌핑하기 위해, 압력 파쇄기(pressure disruptor)가 사용될 수 있다. 고압(1500 bar 이하)이 가해진 후, 노즐을 통해 순간적으로 팽창된다. 세포들은 3개의 다른 메커니즘에 의해 분해될 수 있다: 밸브에 들어가서, 오리피스내 액체의 고속 전단, 및 유출구에서 압력의 급강하에 의해 세포를 분해한다. 니로(Niro) 균질화기(GEA Niro Soavi)(또는 임의의 다른 고압 균질화기)가 세포들을 분해하기 위해 사용될 수 있다. 고압(대략 1500 bar)하에서 조류 바이오매스를 상기와 같이 처리하면, 보통 90% 초과의 세포들이 분해되며, 입자크기가 5 μ 미만까지 감소된다. 바람직하게는, 가해진 압력은 900 bar 내지 1200 bar, 특히 1100 bar이다.
게다가, 분해된 세포들의 비율을 증가시키기 위해, 미세조류 바이오매스는 고압 이중처리, 또는 그 이상의 처리(삼중 처리, 등)를 겪을 수 있다. 바람직하게는, 분해된 세포들의 비율을 50% 이상, 75% 이상, 또는 90% 이상 증가시키기 위해 이중 균질화가 사용된다. 이중 처리에 의해, 대략 95%의 분해된 세포 비율이 관찰된다.
미세조류 세포의 분해는 선택적이지만, 지질이 풍부한 분말(특히, 10% 이상)이 요망될 때 바람직하다. 따라서, 미세조류 분말은 선택적으로, 비-분해 세포들의 형태로 존재할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 부분적인 분해가 요망되며, 즉 미세조류 분말은 부분적으로 분해된 세포들의 형태로 있으며, 25% 내지 75%의 분해된 세포들을 함유한다. 바람직하게는, 최대의 또는 심지어 전체 분해가 요망되며, 즉 미세조류 분말은 강하게 또는 심지어 전체 분해된 세포들의 형태로 있으며, 85% 이상, 바람직하게는 90% 이상의 분해된 세포들을 함유한다. 따라서, 미세조류 분말은 밀링되지 않은 형태에서, 95% 이상의 밀링 정도로 심하게 밀링된 형태까지 있을 수 있다. 구체적인 실시예는 50%, 85% 또는 95%, 바람직하게는 85% 또는 95%의 세포분해의 밀링 정도를 갖는 미세조류 분말에 관한 것이다.
선택적으로, 볼밀(ball mill)이 사용될 수 있다. 이 종류의 밀에서, 세포들이 작은 연마입자들과 함께 현탁액내에서 교반된다. 전단력, 비드들 사이의 밀링, 및 비드들과의 충돌에 의해 세포들이 분해된다. 실제로, 상기 비드들은 세포들을 분해하여, 그것으로부터 세포함유물을 방출하도록 한다. 적당한 볼밀에 대한 설명은 예를 들어, 미국특허 US 5 330 913에 제공되어 있다.
따라서, 원래의 세포보다 작은 크기의 입자들의 현탁액은 “수중유” 에멀젼의 형태로 얻어진다.
그 후, 상기 에멀젼은 분무-건조될 수 있으며, 물이 제거되어, 세포 잔해 및 지질을 함유하는 건조 분말을 남긴다. 건조 후, 분말의 함수량 또는 수분 함량은 일반적으로, 10 중량% 미만, 우선적으로 5 중량% 미만, 및 보다 바람직하게 3 중량% 미만이다.
바람직하게, 미세조류 분말은 과립 형태로 제조된다. 미세조류 분말 과립은 특정의 분무-건조 과정에 의해 얻어질 수 있으며, 상기 과정은 평행-흐름 타워내 고압 분무 노즐을 사용하여, 입자들을 타워의 바닥에 위치된 이송벨트로 보낸다. 그 후, 후-건조 및 냉각 영역들을 통해 다공성 층으로서 상기 물질이 수송되며, 이것은 케이크의 구조와 같은 크런치 구조를 제공하며, 벨트 끝에서 분해된다. 그 후, 물질이 가공되어, 원하는 입자크기를 얻는다. 상기 분무-건조 원리에 따라, 조류 분말의 과립화를 실시하기 위해, 예를 들면, 회사 GEA Niro에 의해 시판되는 FiltermatTM 분무-건조기 또는 회사 Tetra Pak에 의해 시판되는 Tetra Magna Prolac DryerTM 건조 시스템이 사용될 수 있다.
한 바람직한 구현예에서, 컨디셔닝 방법 이후에, 미세조류 분말 과립들을 제조하는 방법이 하기 단계들을 포함할 수 있다:
1)
건조중량 15% 내지 40%의 고체 함량을 갖는 미세조류 분말의 에멀젼을 제조하는 단계,
2)
상기 에멀젼을 고압 균질화기로 도입하는 단계. 여기에서 에멀젼의 이 고압 균질화는 2-단계 장치, 예를 들면 제1 단계에서 100 내지 250 bar의 압력, 및 제2 단계에서 10 내지 60 bar의 압력을 갖는, 회사 APV에 의해 시판되는 Gaulin 균질화기에서 수행될 수 있음,
3)
하기를 동시에 조절하면서, 기저 부분에 이송 벨트, 및 상부 부분에 고압 노즐을 갖춘 수직 분무-건조기에서, 분무하는 단계:
a)
100 bar 이상, 바람직하게는 100 내지 200 bar, 및 보다 바람직하게는 160 내지 170 bar의 값의 분무 노즐의 레벨에서 인가된 압력,
b)
150℃ 내지 250℃, 바람직하게는 180℃ 내지 200℃의 입력 온도, 및
c)
60℃ 내지 120℃, 바람직하게는 60℃ 내지 110℃, 및 보다 바람직하게는 60℃ 내지 80℃의 분무-건조 영역에서의 출력 온도,
4)
이송 벨트 상의 건조 영역의 입력 온도를 40℃ 내지 90℃, 바람직하게는 60℃ 내지 90℃로, 출력 온도를 40℃ 내지 80℃로 조절하고, 냉각 영역의 입력 온도를 10℃ 내지 40℃, 바람직하게는 10℃ 내지 25℃로, 출력 온도를 20℃ 내지 80℃, 바람직하게는 20℃ 내지 60℃로 조절하는 단계,
5)
이와 같이 얻어진 미세조류 분말 과립들을 수집하는 단계.
본 발명에 따라, 당업자들에게 공지된 임의의 수단들에 의해 발효 배지로부터 추출된 바이오매스는 그 후:
-
(예를 들면 원심분리에 의해) 농축되고,
-
선택적으로, 표준 방부제들(예를 들면, 소듐 벤조에이트 및 포타슘 소르베이트)을 첨가하여 보존되고,
-
세포형으로 밀링된다.
본 발명은 설명하기 위한, 비제한적인 하기 실시예들로부터 더욱 분명하게 이해될 것이다.
실시예
실시예 1.
클로렐라 프로토테코이드
바이오매스 분말의 여러 배치들의 제조
A.
표준 프로토콜의 설명: 바이오매스 제조로부터 분말 제조까지
1.
발효
발효 프로토콜은 일반적으로 특허출원 WO 2010/120923에 전반적으로 설명된 것으로부터 적용된다.
제조 발효조에 클로렐라 프로토테코이드의 전-배양액을 접종한다. 접종후 용량은 9000 l에 도달한다.
사용된 탄소 공급원은 130℃에서 3분간 살균된 글루코스 시럽 중량당 55 중량%이다.
잔류 글루코스 농도를 3 내지 10 g/l로 유지하도록 글루코스 유속이 조정된 공급-배치 모드에서 발효를 실시한다.
제조 발효 시간은 4 내지 5일이다.
발효가 끝날 때, 세포 농도는 185 g/l에 도달한다.
글루코스 공급 단계동안, 배양 배지내 질소 함량은, 지질이 50%의 양으로 축적되도록 제한된다.
발효 온도는 28℃에서 유지된다.
접종전 발효 pH는 6.8로 조정되며, 그 후 발효동안 상기 같은 값에서 조정된다.
발효조의 에어레이션, 반대 압력 및 스터어링을 조절함으로써, 용해된 산소가 최소 30%에서 유지된다.
2.
바이오매스 컨디셔닝
발효 머스트는 75℃에서 1분간 고온/단시간("HTST") 영역에서 열-처리되고, 6℃로 냉각된다.
그 후, 바이오매스가 바이오매스 1부피에 대하여 6부피의 물의 희석비율로 희석한 탈탄산 음료수로 세척되고, Alfa Laval Feux 510을 사용하여 원심분리에 의해 농축된다.
그 후, 바이오매스는 75% 인산에 의해 pH 4로 산성화된 후, 방부제가 첨가된다(500 ppm 소듐 벤조에이트/1000 ppm 포타슘 소르베이트).
3.
바이오매스 밀링
그 후, 바이오매스는 직경 0.5 mm의 지르코늄 실리케이트 볼을 사용한 Netzsch LME500 볼 밀에 의해 밀링된다.
목표 밀링 정도는 85% 내지 95%이다.
저장단계동안 및 전용 교환기에 의해 온라인 냉각함으로써, 상기 생성물은 상기 공정 내내 차갑게 유지된다.
산화에 의해 분해가 방해되므로, 산화방지제(아스코르브산 150 ppm/건조, 및 토코페롤의 혼합물 500 ppm/건조)를 첨가한다.
배지가 수산화칼륨에 의해 pH 7로 조정된다.
4.
분말 건조
그 후, 생성물은 건조 작업에 의해 3분 온라인동안 77℃에서 저온살균된다.
후자는 사이클론을 갖춘 Filtermat FMD125 상에서 실시된다. 노즐 압력은 160 내지 170 bar이다.
B.
바이오매스로부터 얻어진 미세조류 분말의 관능적 품질 평가를 가능하게 하는 감각 패널 및 설명자(descriptor)의 정의
따라서, 14명의 집합이 하기 설명자들을 사용하여, 제조된 다양한 바이오매스 배치들을 함께 평가하였다:
그 후, 출원인 회사는 시식 매트릭스(tasting matrix)가 하기 배합물로부터 유리하게 구성됨을 발견하였다:
-
7% 미세조류 분말
-
1% 과립 당
-
0.25% 가정용 바닐라 향료
-
91.75% 탈지유.
균질한 혼합물이 얻어질 때까지(약 20초), 상기 혼합물을 이머젼 믹서(immersion mixer)에 의해 균질화한 후, 수조에서 5분간 75℃에서 가열한다.
각 시식 세션에서, 미세조류 분말 참조 배치 1과 비교하여, 각 설명자에 관해 4 내지 5개의 제품들을 평가한다.
모든 제품들을 1개씩 차례로 하기 방식으로 1 내지 9 범위의 등급으로 평가한다:
값 1: 평가된 설명자가 제품내에 존재하지 않음
값 5: 평가된 설명자가 참조 제품 1과 정확하게 동일한 방식으로 제품내에 존재함
값 9: 평가된 설명자가 제품내에 많이 존재함.
참조 배치 1은 상기 모든 설명자들을 “만족시키는” 감각 프로필을 갖는다는 점을 준수하는 미세조류 분말이다.
바람직하게, 참조 배치 1은 최적화 감각 프로필을 갖는 미세조류 분말로서 고려되지 않으며: 감각 프로필을 “만족”으로, 특히 테스트된 모든 설명자들에 있어서 5의 평가를 가진 미세조류 분말로 인지한다.
따라서, 미세조류 분말의 다른 배치들은 감각 패널에 의해 상기 참조 배치 1의 양쪽에 있는 것으로 분류될 것이다.
바람직하게, 방향성 평가, 특히 음미 및 풍미에 관한 설명자를 만족시키지 않기 때문에 “매우 부적격”이라고 간주된 참조 배치 2도 또한 포함된다. 따라서, 이 배치는 참조 배치 1와 가능한한 멀다.
설명자의 변별력을 평가하기 위해 변량분석(ANOVAs)이 실시된다(피셔 테스트와 관련된 p-값 - 타입-3 ANOVA - 이 모델 설명자~분말+판단에서 분말 효과에 대하여 0.20 미만인 설명자).
분말 효과(Flour effect)는 설명자의 변별력으로 해석되며: 효과가 없다면(임계확률 > 0.20), 상기 기준에 따라 분말이 변별되지 않았다. 상기 임계 확률이 작을수록, 식별자의 변별력은 커진다.
그 후, 분말의 감각 맵핑, 및 모든 식별자들과 관련된 모든 분말들의 동시 표현을 얻기 위해 주성분분석(PCA)이 실시된다.
데이터 프로세싱 소프트웨어
R 소프트웨어(무료 판매)를 사용하여 분석을 실시하였다:
R version 2.14.1 (2011-12-22)
Copyright (C) 2011 The R Foundation for Statistical Computing
ISBN 3-900051-07-0
플랫폼: i386-pc-mingw32/i386 (32-bit)
소프트웨어는 계산 기능을 포함하는 모듈의 로딩을 필요로 하는 작업 환경이다.
본 연구에서 사용된 모듈은 하기와 같다:
-
PCA를 위해: 패키지 FactoMineR 버전 1.19
-
ANOVA를 위해: 패키지 car 버전 2.0-12
C.
발효 pH의 영향
발효 pH 조건은, 연구 또는 정립되는 미세조류 분말의 관능적 품질에 대한 상기 pH 값의 영향없이, 발효 pH가 6.8(클로렐라 프로토테코이드 속의 미세조류에 대하여 당업자들에게 공지된 최적 성장 pH)의 값에서 고정되어야 한다는 전제로부터 출발하여 표준 프로토콜에서 관습적으로 정의된다.
따라서, 2개의 분말 배치 시리즈가 바이오매스로부터 생성되고, 2개의 중성(6.8) 및 산성(5.2) pH 조건에서 제조된다. 상기 5.2의 값은 세균학적 제약사항들(산성 pH는 오염 세균의 성장에 비교적 불리함)을 고려하도록 선택되었다.
하기 표 1은 상기 2개의 pH 값들에서 생성된 배치들의 참조를 나타낸다.
상기 각 배치들은 그 후, 상기 설명자들에 따른 감각 패널에 의해 평가된다.
8개의 다른 배치들(배치 21, 배치 23, 배치 24, 배치 31, 배치 53, 배치 61, 배치 111 및 배치 131)은 상기 방법에 따라 분석되었다.
“버터/유제품” 및 “채소 뒷맛” 설명자들과 관련된 두 실시예들은 여기에 설명된다.
연구된 2개의 설명자들에 대한 분말 효과와 관련된 임계 확률들은 0.2 미만인 것으로 나타나 있으며: 따라서 2개의 설명자들은 분별된다. 임계 확률은 “버터/유제품” 설명자에 관한 것보다 “채소 뒷맛” 설명자에 관한 것이 더 작으며, 이것은 두번째 기준보다 첫번째 기준과 관련된 분말들 사이에서 더 큰 차이가 발견됨을 의미한다.
하기 표 2는 모든 설명자들에 대한 분말 및 판단 효과를 위해 얻은 임계 확률을 요약한다.
모든 설명자들은 분별될 수 있으며; 이들은 모두 PCA를 정립하기 위해 유지된다.
방향성은 분말의 필수 기준이므로, PCA는 풍미에 관한 설명자들에 대해서만 실시하였다(버섯, 곡물, 채소 뒷맛, 유제품, 산패유). 이 PCA의 그래픽 도면은 도 1 및 도 2이다.
PCA의 제1 축은 정보의 75% 이상을 요약하기 때문에, “변수/분류”로서 사용하는 상기 축에서 제품들의 좌표이다. 따라서, 이 분류는 제품들 사이의 감각 거리들의 이유를 제공한다.
본 방법은 다양한 미세조류 분말의 관능적 품질의 분류를 정립할 수 있게 하며, 하기와 같이 나타낼 수 있다:
배치 111 > 배치 31 > 배치 21 > 배치 23 > 참조 배치 1 > 배치 131 > 배치 24 > 배치 53 > 배치 61 > 참조 배치 2, 한편, 배치 111, 31, 21, 23 및 131 및, 한편, 배치 24, 53 및 61 사이는 명확히 구분됨.
전체적인 관점에서, 패널은 배치들 111, 31, 21, 23 및 131이 합격(acceptable)이고, 배치들 24, 53 및 61이 불합격(unacceptable)이라고 판단했다.
따라서, 상기 결과들은 제품의 수용성에 대하여 전체적으로 불합격인 뒷맛의 존재에 발효 pH가 미치는 영향을 분명하게 설명하고 있다.
pH 5.2에서, 감각 프로필은 채소 뒷맛을 조직적으로 가지는 반면, pH 6.8에서, 감각 프로필은 상당한 채소 뒷맛 없이, 전반적으로 보다 중성적이다.
따라서, 처음 읽었을 때, 발효 pH를 6.8의 값으로 조절하는 것은 적당한, 또는 심지어 최적화된 감각 프로필을 갖는 미세조류 분말(배치 111)을 제조하기 위한 중요한 기준이 된다는 것을 알았다.
그러나, pH 6.8에서 생성된 배치들의 관능적 다양성을 감안하면, pH가 관찰된 효과들의 원인이 되는 유일한 파라미터가 아님을 주목해야 한다.
D.
제조된 분말의 관능적 품질에 대하여, 밀링하기 전 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들이 미치는 영향의 측정
밀링하기 전 바이오매스를 컨디셔닝(=전-밀링)하는 2개의 주요 단계들, HTST 열처리 및 세척단계들의 영향도 또한 연구된다.
상기 표준 방법의 단계 1에 따라 pH 6.8에서 제조된 동일한 바이오매스로부터 출발하여, 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계들은 4개의 다른 조합들에 따라 실시하였다(도 3).
상기 단계들은 4개의 배치들을 제조할 수 있게 하였다: 제1 내지 제4 배치:
-
제1 조합은 HTST 처리도 세척도 하지 않은 대조군이다.
-
제2 조합은: 세척만 실시
-
제3 조합은: HTST만 실시
-
제4 조합은: 세척 전에 HTST를 실시.
4개의 분말 배치들은 상기 4개의 조합들에 따라 제조한다. 나머지 단계들은 각 시리즈에 공통이며, 감각 분석을 위한 샘플을 컨디셔닝할 수 있게 한다. 하기 표 3은 상기 제품 셋트들에 대하여 식별되는 설명자 목록을 나타낸다(p-값은 분말 효과와 관련하여 0.2 미만임):
주요 성분 분석은 제조된 다양한 분말들 사이의 차이점들을 나타내기 위해 실시된다(참조 1로서 선택된 분말, 즉 상기 설명한 바와 같이, 특히 시험된 모든 설명자들에서 5의 노트를 갖는 감각 패널에 의해 “만족”으로 인지된 미세조류 분말과 대조됨).
결과는 도 4 및 5에 도시되어 있다.
하기와 같이 관찰되었다:
-
참조 분말 1은 제조된 4개의 배치들보다 덜 달고, 더 착색되고, 더 코팅되어 있다;
-
분말 1 및 3은 둘다 가장 달았으며; 따라서 세척이 제품의 중립을 확보하기 위한 중요한 단계이다;
-
분말 1 및 2는 뒷맛을 가지며, HTST 처리의 잇점을 나타낸다. 상기 2개의 분말들에서, 패널은 하기와 같이 기술되는, 과거에 절대로 직면한 적이 없는 상이한 풍미를 인지한다: 요거트의 산도, “허브맛”, 쓴맛, 케미컬, 톡 쏘는 맛, 이것은 분말 2에서보다 분말 1에서 보다 강력하고/특징적이었다.
HTST 열처리 조작 후 세척단계가 부가될 때, 샘플의 감각 중립성이 개선되고, 단 맛이 감소된다.
따라서, 밀링하기 전 바이오매스의 HTST 단계 및 그 후 세척단계를 통합하는 조합은 “조질의” 바이오매스의 노트 특징을 제거함으로써, 그의 중립성을 개선함으로써, 및 단 맛을 감소시킴으로써 최종 제품의 관능적 특성을 개선할 수 있게 한다.
“전-밀링” 방법의 감각 영향의 특징화를 개선하기 위해, 추가의 조합을 시험하였다. 도 6
여기에서는, HTST 및 세척 작업이 도치된다:
조합 4: HTST 후 세척(상기와 같은 조합)
조합 5: 세척 후 HTST.
하기 표 4는 상기 제품 셋트상에서 분별되는 설명자들 목록을 나타낸다(p-값은 분말 효과와 관련하여, 0.2 미만임):
(또한 대조군: 참조 배치 1과 관련하여) 제조된 2개의 다른 분말들 사이의 차이점을 나타내기 위해, 주성분 분석이 실시된다.
결과는 도 7 및 8에 도시되어 있다.
2개의 단계들이 도치될 때, HTST 전 세척(조합 5)에 대응하는 미세조류 분말은 버섯/곡물 및 단 맛의 측면에서 더 강한 방향성을 가진다.
게다가, 패널리스트들은 제품이 “맵다”고 코멘트했었다.
조합 4는 식품 용도에서 더욱 바람직한 보다 중성의 감각 프로필인 것이 이 경우 바람직하다.
E.
바이오매스의 품질에 미치는 열처리 자체의 영향
열처리 작업은 바이오매스의 특성에 영향을 미치는 세포 불활성화를 야기한다.
열-처리 조건의 함수로서 세포 불활성화 비율(1분 열처리후 남은 생존 세포들의 %로 표시됨)은 도 9에 도시된다.
1분 지속되는 열처리에 대하여, 90% 이상의 불활성화 비율이 50℃에서 시작해서 얻어진다.
세포 불활성화는 세포내 가용성 물질들이 세포외 매질로 방출하는 현상을 수반한다. 이러한 현상은 특히 체벽 투과화와 바람직하게 연계된다.
세포외 매질의 고체 함량 증가와 연관된, 세포 순도의 감소는 일반적으로, 바이오매스의 열처리후 관찰된다(도 10). 방출된 가용성 물질들은 주로 수크로스, 및 적은 정도로 염 및 단백질로 구성된다.
열-처리 조건이 다양한 실험 디자인이 제조되었다.
하기 표는 열-처리(HTST) 조건을 다양하게 하면서 제조된 배치들을 나타낸다.
하기 표 5는 상기 배치들 셋트에서 분별되는 설명자들 목록을 나타낸다(p-값은 생성된 효과와 관련하여 0.2 미만임):
다양한 배치들 사이의 차이점을 나타내기 위해 PCA가 실시된다(도 11 및 12).
오프-노트는 평가 설명자와 다른 설명자들에 관한 것으로 인지되므로, 제조된 본 공간에 관하여 분별되는 설명자들이 거의 없다.
실제로, 배치들 42 및 45는 더 어두운 색상을 갖는 것 외에, 특히 더 쓰고, 더 맵고, 발효되어서 입안에 금속 질감을 남긴다.
이러한 2개의 배치들은 적어도 열처리된다(42는 임의의 HTST 처리를 받지 않았으며, 45는 50℃에서 1분 받았다).
배치 46은 일부에 대하여 채소 뒷맛을 가지며; 따라서 95℃에서 3분간 열처리하는 것이 제품의 감각 품질에 바람직하지 않았다.
배치 23은 중간의 프로필을 가지며; 1분/65℃ 열처리(배치 43)는 중간의 감각 프로필을 얻기에 가장 바람직하다.
F.
세척의 영향
위에서와 같은 방법으로, 본 출원인 회사는 상기 새로운 최적화 열-처리 조건들을 최적화 세척단계와 결합하는 것을 탐구하여, 제조된 미세조류 분말의 개선된 관능적 품질을 얻기 위해, 상기 세포외 가용성 물질들을 비말동반(entrain)시킬 수 있게 한다.
다양한 세척 조건들이 시험되었다.
하기 표는 (물 부피/바이오매스 부피 비율에 따른) 세척 조건들을 변화시킴으로써 제조된 배치들을 나타낸다.
본 실험 디자인은 (“적어도 세척”으로부터 “많아도 세척”으로, 배치 47<배치 50<배치 51<배치 49) 세척을 “증가”시킴에 의한 영향을 분석할 수 있게 한다는 것이 주목될 것이다.
하기 표 6은 상기 배치들 셋트 상에서 분별되는 설명자들 목록을 나타낸다(p-값은 분말 효과와 관련하여 0.2 미만임):
여러 배치들 사이의 차이를 나타내기 위해 PCA가 실시된다. 그 결과는 도 13 및 14에 나타나 있다.
본 연구는 세척의 기본적인 성질을 명확하게 증명한다. 세척되지 않은 제품 47은 더 달고, 불합격으로 판단되었다. 비-세척 제품(47)은 더 달고, 다른, 이례적인 맛을 가지기 때문에 다른 것과 그 자체로 구별된다.
본 연구의 다른 제품들은 유사한 감각 프로필을 가진다.
그럼에도 불구하고, “간단한” 세척(바이오매스 1부피당 단지 1부피의 물)은 전체적으로 적당한 제품 품질을, 같은 토큰에 의해, 산업적 규모에서 주목할만한 경제적 절약(처리된 바이오매스 1부피당 6부피의 물 보다는 1부피의 물이 더 유용)으로 이끈다는 것이 주목될 것이다.
G.
바이오매스를 수확하는 동안 산성화의 영향
제조된 분말의 관능적 품질에 대한 원인이 되는 단계들의 조절에 전혀 고려되지 않는 파라미터들 중 하나는 발효를 정지시키기 위한 프로토콜의 효과이다.
관습적으로, 발효가 끝날 때, pO2 값은 다시 높아지며, 이것은 잔류 글루코스의 총 소비 표시이며, 발효-종반 프로토콜은 하기 단계들로 구성된다:
-
pH 조절 정지,
-
발효조를 Tp < 20℃로 냉각,
-
공기의 스터어링 및 유속 감소, 및
-
돔 상에서 기압 유지.
(게다가 5.2 또는 6.8에서 고정되어 있는지의 여부와 상관없이) 초기 발효 pH가 4에 가까운 pH로 점차적으로 떨어지는 것이 일반적으로 일어난다.
상기 산성화가, O2 공급의 측면에서 제한된 대사로부터 초래된 락트산 분비와 서로 관련이 있음을 본 출원인 회사가 증명하였다.
그러므로, 본 관찰은 바이오매스의 컨디셔닝 전에, 산성화를 초래하는 저장 단계를 지속하는 것의 영향을 측정하도록 감각 관점으로부터 평가되었다.
두 배치들은 8시간동안 저장(산성화에 유리)함으로써, 및 저장없이 제조된다.
하기 표 7은 본 제품 셋트들을 분별하는 설명자들 목록을 나타낸다(p-값은 분말 효과와 관련하여, 0.2 미만임).
분말들 사이의 차이점들을 나타내기 위해 PCA가 실시된다. 결과는 도 15 및 16에 나타나 있다.
3개의 제품들(참조 배치 1 포함)은 한 축 상에서 버터 / 유제품 / 단 맛으로부터 곡물 / 버섯 / 채소 뒷맛 / 코팅까지의 범위로 분류된다.
“저장/산성화 없는” 배치는 보다 확연한 버터/유제품과 함께, 단 맛이다. 참조 1은 방향성인 곡물/버섯/채소 뒷맛과 함께, 더욱 코팅이며; “저장/산성화 있음” 테스트는 둘 사이에 있다.
“저장/산성화 있음” 및 “저장/산성화 없음” 테스트가 서로 대조된다면, “저장/산성화 없음” 테스트는 보다 “중성”이며; “저장/산성화 있음” 테스트보다 적은 오프-노트를 가진다.
그러므로, 약한 세기의 곡물/버섯/채소 뒷맛이 나타나기 때문에, 감각 분석은, 상기 산성화 현상에 결합된 긴 저장기간이 최종 제품의 감각 프로필을 약간 저하시킨다는 것을 분명하게 증명한다.
Claims (9)
- 최적화 감각 프로필을 갖는 분말을 제조하기 위해, 종속영양생물 상태 및 빛의 부재하에 제조된 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 바이오매스를 컨디셔닝하는 방법으로서,
- 발효가 끝날 때 바이오매스를 직접 수집하고, 컨디셔닝하기 전에 8시간 미만동안 저장하는 단계,
- 상기와 같이 회수하여 저장된 바이오매스를 60 내지 68℃의 온도에서 30초 내지 1분 30초동안 고온/단시간(HTST) 열처리하는 단계, 및
- 바이오매스 부피당 많아도 3부피의 물로 상기 HTST-처리된 바이오매스를 세척하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
컨디셔닝 및 밀링되기 전 바이오매스 저장시간이 3시간 미만, 바람직하게는 1시간 미만인, 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
HTST 열처리가 65℃±2℃, 바람직하게는 65℃의 온도에서 1분간 실시되는, 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
바이오매스가 바이오매스 부피당 1부피의 물로 세척되는, 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
HTST 처리가 바이오매스의 세척단계 전에 실시되는, 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
바이오매스가 6.5 내지 7, 바람직하게는 6.8의 초기 pH에서, 6.5 내지 7의 값, 바람직하게는 6.8의 값으로 발효 pH를 조절하면서, 클로렐라 속의 미세조류의 발효에 의해 얻어지는, 방법. - 최적화 감각 프로필을 갖는 분말을 제조하기 위해, 클로렐라 속 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 바이오매스를 제조하는 방법으로서,
- 발효의 초기 pH 및 발효동안 pH의 조절을 6.5 내지 7의 값, 바람직하게는 6.8의 값으로 고정하면서, 종속영양생물 상태 및 빛의 부재하에 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드를 발효함으로써 바이오매스를 제조하는 단계; 및
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계를 포함하는, 방법. - 최적화 감각 프로필을 갖는, 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 분말을 제조하는 방법으로서,
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 바이오매스를 컨디셔닝하는 단계;
- 컨디셔닝된 바이오매스를 밀링하는 단계; 및
- 밀링된 바이오매스를 건조하는 단계를 포함하는, 방법. - 제8항에 있어서,
컨디셔닝하기 전에, 발효의 초기 pH 및 발효동안 pH의 조절을 6.5 내지 7의 값, 바람직하게는 6.8의 값으로 고정하면서, 종속영양생물 상태 및 빛의 부재하에 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드를 발효함으로써 바이오매스를 제조하는 단계를 추가로 포함하는, 최적화 감각 프로필을 갖는, 클로렐라 속의 미세조류, 바람직하게는 클로렐라 프로토테코이드의 분말을 제조하는 방법.
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