KR20180130530A - 콩류 또는 오일 시드로부터의 테크노 기능성 식물 단백질 분획 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식품류 또는 사료에 사용하기 위한 콩류 또는 오일 시드로부터의 식물 단백질 분획 및 상기 식물 단백질 분획의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법에서, 분쇄된 콩류 시드 또는 오일 시드로부터 용매를 사용하여 제 1 단백질 분획을 분리하고 제 2 단백질 분획을 남기며, 이 분획화 단계에서 직접 수득한 또는 물을 첨가한 후에 수득한 함수 단백질 분획을 효소로 1회 이상 처리하고, 70℃ 초과의 온도로 1회 이상 가열하며, 선택적으로 1회 이상 발효시키고, 1회 이상 압력 및/또는 전단 처리한다. 상기 방법에 의해 제조된 식물 단백질 분획은 감소된 면역 반응성을 나타내며 우수한 테크노 기능성 및 관능적 특성을 갖는다.
Description
본 발명은 식품류 또는 사료에 사용하기 위한 하나 이상의 종의 콩류 또는 하나 이상의 종의 오일 시드의 단백질의 하나 이상의 부분 분획을 함유하는 콩류 또는 오일 시드로부터의 식물 단백질 분획 및 상기 식물 단백질 분획의 제조 방법에 관한 것이다.
식물 단백질은 소비자들에게 점점 인기를 얻고 있다. 오늘날, 콩류, 오일 시드 또는 곡류에서 추출한 다양한 식물 단백질들이 질감을 주는 성분으로서 식품류에 이미 사용되고 있다. 이들은 에멀전 및 거품의 안정화 또는 겔의 형성을 위해 사용되거나 또는 일반적으로 양호하게 녹는 성분으로서 단백질을 농축시키기 위해 식품류 또는 음료에 첨가된다. 그러나 시장에서 입수할 수 있는 많은 단백질 제제는 테크노 기능성, 특히 유화력, 용해도 또는 겔화 특성의 면에서 상당한 결핍을 나타낸다. 식물 단백질의 다른 단점은 많은 소비자가 대두, 땅콩, 또는 루핀(lupine)으로부터의 식물 단백질을 섭취할 때, 심한 면역 반응 또는 심지어 알레르기 반응을 나타낸다는 사실이고, 이는 이 성분들의 광범위한 사용을 어렵게 한다. 또한, 많은 식물 단백질의 감각 특성은 소비자의 희망에 부합하지 않는다. 많은 식물 종자는 함유된 2차 식물 물질 또는 지질 산화 생성물로 인해 바람직하지 않은 맛 및 향 프로파일을 나타낸다. 따라서, 대두, 완두콩 또는 루핀으로 이루어진 많은 제제는 쓴맛이 나거나, 콩 맛이 나거나, 풀 맛이 나거나 생것의 맛이 나는 것으로 표현된다.
이러한 이유로, 새로운 방법에 의해 식물 단백질을 변화시켜, 그들의 감각 특성뿐만 아니라 그들의 테크노 기능성 및 면역 반응성이 소비자의 요구를 충족시키려는 연구 노력이 증가하고 있다. 그러나 지금까지는 상기 모든 특성을 동일한 수준으로 향상시킬 수 없었다. 오히려, 면역 반응의 감소는 대개 감각 특성의 저하 또는 유화성 또는 발포 특성의 감소와 관련된다. 다음에는, 단백질 개질의 종래 기술이 간략하게 설명되며, 어떤 약점이 여전히 존재하는지가 나타난다. 상기 기능적 특성을 결정하는 방법은 본 출원서의 뒷 부분에 기재되어 있다.
식물 단백질의 가수 분해는 제제의 테크노 기능성(예컨대 : 단백질 용해도, 유화 작용, 발포) 또는 알레르기성과 같은 단백질 특성을 변화시키는 공지된 방법이다. 식물 단백질 기반의 그리고 유청 단백질 기반의 단백질 가수 분해물이 설명되어 있다.
이를 위해, 예컨대 단백질 분산액은 개별 효소 또는 효소 조합의 사용에 의해 가수 분해되고, 효소는 열처리에 의해 불활성화된다. 이어서, 상이한 단백질 분획, 주로 투과물은 하류 프로세스에서 한외 여과에 의해 및/또는 가용성 및 불용성 단백질은 분리에 의해 얻어진다. 선택적으로, 생성물의 후속 건조 프로세스(예컨대, 동결 건조)와 같은 추가 처리 단계가 뒤따른다.
JP11178512, JP2001211851, KR20090119204 및 CN101974589는 개별 효소로 식물 단백질 및 유청 단백질을 처리하는 것을 기술하지만, 생성된 가수 분해물은 그의 감각 특성 또는 테크노 기능성에 있어서 단점을 갖는다. 또한, 프로테아제의 사용에 의한 알레르기성의 감소는 대개 알레르기 반응을 효과적으로 억제하기에 충분하지 않다. 또한, 프로테아제에 의한 가수 분해 후의 감각 특성, 특히 높은 쓴맛은 부정적으로 평가된다.
예를 들면, 대두, 쌀, 참깨, 유채, 누에콩(잠두) 또는 완두콩으로부터의 식물 단백질에 대한 유사한 방법들이 WO9215696 및 WO9215697에 기재되어 있다. 이 경우, 적어도 65%의 단백질 함량을 가진 식물 단백질, 단백질 농축물 또는 단백질 분리물은 물로 처리되어, 7-20%의 단백질 함량을 가진 슬러리를 형성한다. 가수 분해 전에, 상기 슬러리가 60 ℃보다 높은 온도로 가열된다. 효소 가수 분해는 최적의 pH 조건 및 온도 조건하에서 적어도 2개의 프로테아제를 사용하여 pH 조절 없이 15-35%의 가수 분해율까지 수행되며, 효소는 14시간 초과의 가수 분해 지속 시간 후에 열처리에 의해 불활성화된다. 예를 들면 Alcalase(Bacillus licheniformis) 및/또는 Neutrase(Bacillus subtilis)가 사용되며, 가수 분해는 2 단계 프로세스로 수행된다. 이어서, 가수 분해된 단백질은 5,000 Da(Da: Dalton) 초과의 컷-오프(cut-off)를 갖는 한외 여과에 의해 투과물로서 얻어진다. 선택적으로, 생성물의 농축 및 건조를 위해 분무 건조와 같은 추가의 처리 단계가 수행된다. 그러나 테크노 기능성과 면역 반응성은 설명되지 않는다. 높은 가수 분해율, Alcalase를 사용할 때 긴 처리 지속 시간 및 후속하는 한외 여과로 인해, 유화력, 거품 안정성 및 겔 형성과 같은 테크노 기능성이 미처리된 단백질에 비해 현저히 더 나빠지는 것이 가정된다. 따라서, 본 발명의 발명자들은 WO9215696 및 WO9215697의 방법을 반복하려고 시도하였고, 유화력이 미처리된 단백질에 비해 약 30-50% 감소한다는 것을 발견했다.
WO9324020은 우수한 관능적 특성(organoleptic property) 및 낮은 알레르기성을 갖는 유청 단백질 가수 분해물을 기술하고 있다. WO9215696 및 WO9215697에 언급된 단계에 추가하여, 유청 단백질은 카제인으로부터의 산 침전에 의해 미리 얻어진다. 또한, 멤브레인 선택에 의한 한외 여과에 의한 분리에서, 10,000 Da, 바람직하게는 50,000 Da 초과의 컷오프가 설정된다. 이 방법에 의해, 낮은 알레르기성을 갖는 유청 단백질이 얻어진다. 이 방법에 Alcalase와 Neutrase로 이루어진 효소 조합이 사용된다는 사실 때문에, 처리 후 유화성 및 발포 특성과 같은 테크노 기능성은 매우 낮다.
EP0421309에는 유청 단백질 가수 분해물 및 이것과 대두 단백질 또는 카제인의 조합물의 제조 방법이 기술되어 있다. 효소 가수 분해 전에, 큰 단백질(>50,000 Da)을 한외 여과에 의해 분리한다. 효소 조합을 사용하여 효소 가수 분해한 후에, 1,500 내지 15,000 Da의 컷-오프를 갖는 한외 여과를 사용하여 저분자 투과물을 얻는다. 그러나 전술한 효소 조합, 펩신에 의한 예비 가수 분해 및 트립신-키모트립신 엘라스타제 2에 의한 후속 가수 분해를 사용함으로써, 감각 특성 및 테크노 기능성이 현저히 나빠지는 것이 가정될 수 있다.
EP1236405는 항원성이 100배 감소한 항알레르기성, 대두 기반 생성물(억제 ELISA)의 제조 방법을 기술하고 있다. 이 경우, 25% 미만, 바람직하게는 10-20%의 적당한 가수 분해율이 요구된다. 미생물 기원 및 식물 기원의 단일 효소가 사용될 수 있거나 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 효소 대 기질 비(E/S)는 0.1-10%이며, 가수 분해는 0.5-10 시간 일어난다. 2 단계 프로세스로서 수행되는 효소 조합이 사용되는 경우, 효소 첨가 사이에 항상 각각의 효소의 불활성화 단계가 존재해야 한다. 최종 불활성화 단계 후에, 생성된 가수 분해물은 불용성 단백질의 한외 여과 또는 분리에 의해 선택적으로 분리될 수 있다. 생성물의 테크노 기능성 및 감각 특성은 보고되지 않는다. 그러나 높은 E/S 비율의 사용과 Alcalase의 사용이 생성물의 테크노 기능성을 악화시키는 것이 가정될 수 있다. 또한, Alcalase 처리가 높은 쓴맛을 유발하여 소비자의 입맛을 감소시키는 것으로 알려져있다.
높은 기능성 및 낮은 쓴맛을 가진 가용성 대두 단백질을 제조하는 방법이 EP1512328에 기술되어 있다. 10-20%의 대두 단백질을 가진 "대두 페이스트"의 가수 분해를 위해, 진균 프로테아제 또는 조합물이 엔도 및 엑소 단백질 분해 활성을 갖는 진균 프로테아제로부터의 1 단계 프로세스로서 사용된다. Corolase PN-L(Aspergillus sojae) 및 Flavourzyme 500L(Aspergillus oryzae)이 여기에 제시된다. 0.5-5 시간의 처리 지속 시간 후, 효소는 열 단계에 의해 불활성화되고 가용성 및 불용성 단백질 분획은 원심 분리에 의해 서로 분리된 다음 건조된다. 면역 반응 또는 알레르기성에 대해서는 보고되지 않는다. 또한, 높은 기능성을 가진 가용성 단백질 분획만 강조된다. 불용성(개질된) 단백질 또는 혼합된 단백질 분획은 더 이상 기술되지 않는다.
EP0406598A1은 효소 가수 분해된 단백질의 쓴맛을 감소시키는 방법을 기술한다. 이 경우 단백질 가수 분해물은 쓴맛을 줄이기 위해 일정한 pH 값에서 최대 30시간 동안 발효된다. 발효를 위한 출발 원료(단백질 가수 분해물)의 제조 프로세스 및 물리 화학적 특성은 기술되지 않는다. 65-80 ℃에서 효소의 불활성화 및 후속 냉각 후에, "쓴맛이 제거된" 시료는 식품류에서 직접 처리되거나 사전 건조될 수 있다. 그러나 효소 가수 분해 및 발효가 테크노 기능성에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것은 공지되어 있기 때문에, 테크노 기능성이 크게 저하되었다는 것이 가정될 수 있다. 구매할 수 있는 모든 가수 분해물은 지금까지 유화력과 겔화 특성의 면에서 매우 열악한 테크노 기능성을 갖기 때문에, 여기서도 식품류에 사용하기 위해 필수적인 이러한 특성이 현저하게 나빠졌다는 것이 가정될 수 있다.
대두 단백질의 예에서, P. Meinlschmidt 등의 (2017년), "High pressure processing assisted enzymatic hydrolysis - An innovative approach for the reduction of soy immunoreactivity", Innovative Food Science & Emerging Technologies: 40, 58-57 페이지에는, 대두 단백질 분리물의 고압 효소 가수 분해가 테크노 기능성 및 감각 특성을 개선하지 않음이 제시된다. 이러한 이유로, 당업자는 기능성 및 양호한 맛의 대두 단백질을 제조하기 위해 효소와 함께 가압 처리를 사용하지 않을 것이다.
상기 문헌에는 또한 발효가 콩류 단백질의 유화성에 부정적인 영향을 준다는 사실이 기술되어 있다. 루핀 단백질의 예에서, P. Eisner, "루핀의 예에서 기능성 식품 성분을 얻기 위한 콩류 시드의 추출 분획화"(Extraktive Fraktionierung von Leguminosensamen zur Gewinnung von funktionellen Lebensmittelzutaten am Beispiel der Lupine), Habilitation, 2014년, 뮌헨 기술 대학에는, 단백질이 Lb. perolens, Pc. pentosaceus, Lb. plantarum 또는 Lc. paracasei로 발효되면, 루핀 단백질 분리물의 유화력이 510 mL/g로부터 385 내지 230 mg/L의 값으로 감소한다.
또한, P. Meinlschmidt 등의 "Immuno-reactivity, sensory and physicochemical properties of fermented soy protein isolate", Food Chemistry 205: 229-238에는 대두 단백질의 예에서 일련의 실험 결과, 상이한 미생물(유산균, 사상균, 효모 세포)로 발효하는 것이 테크노 기능성, 특히 중성 pH 값에서 단백질 용해도 및 유화력을 감소시킨다는 것이 제시된다. 여기서, 유화력은 660 mL/g로부터 475-483 mL/g의 값으로 떨어졌으며, pH 7에서의 단백질 용해도는 단백질이 Lb. helveticus로 24시간 및 48시간 동안 발효된 경우 44.0%로부터 16.5-18.2%의 값으로 떨어졌다. 따라서, 우수한 유화성을 갖는 고-기능성 단백질 제제를 제공하고자 하는 당업자는 처리 단계로서의 발효를 무조건 피하려고 할 것이다.
따라서, 종래 기술에 따르면, 효소 조합이 단백질의 처리에 매우 자주 사용된다. 생성된 가수 분해물로부터 예컨대 한외 여과에 의해, 면역 반응성이 감소된 것으로 나타난 저분자 분획이 얻어진다. 그러나 분리된 작은 분자 단편은 거의 유화되지 않고, 안정한 거품을 형성하지 않으며 종종 매우 쓴 맛과 역겨운 맛을 갖기 때문에, 기능성이 크게 저하된다.
에멀전 및 거품의 안정화 그리고 겔의 형성과 관련해서 상응하게 처리되지 않은 단백질과 유사하게 우수한 테크노 기능성, 관능적 특성, 및 동시에 낮아진 알레르기성 또는 IgE 면역 반응성을 갖는 단백질 제제가 콩류 및 오일 시드로부터 제조될 수 있는지의 여부 및 어떻게 제조될 수 있는지는 아직 알려지지 않았다.
본 발명의 과제는 낮아진 면역 반응성을 가지며 동시에 우수한 테크노 기능성 및 관능적 특성을 갖는, 콩류(예컨대, 대두, 완두콩, 루핀, 콩, 병아리 콩, 렌즈 콩 또는 땅콩) 또는 오일 시드(예컨대, 해바라기, 유채, 카멜리나 또는 아마)의 단백질로부터 식물 단백질 분획 및 상기 식물 단백질 분획의 제조 방법에 관한 것이다. 제조된 단백질 분획은 특히 밝은 색상과 우수한 유화성을 가져야 하고, 거의 중립적인 맛을 가져야 하며, 특히 낮은 쓴맛과 거의 감지할 수 없는 콩 맛을 가져야 한다. 또한, 종래 기술에서 종종 원료로부터 단백질의 작은 분획만이 이용 가능하고, 이는 매우 높은 비용을 초래하기 때문에, 상기 식물 단백질 분획의 제조 방법은 비용 효율적이고 높은 수율을 나타내야 한다.
상기 과제는 청구항 제 1 항 및 제 16 항, 제 18 항 및 제 20 항에 따른 방법 및 식물 단백질 분획에 의해 해결된다. 상기 방법 및 식물 단백질 분획의 바람직한 실시예들은 종속 청구항의 대상이거나 다음 설명 및 실시예에 나타난다.
콩류 또는 오일 시드로부터의 단백질 분획은 이하에서 해당 식물 종자들의 단백질 조성(상이한 단백질의 양 비율)과 일치하지 않고 다른 단백질 조성을 갖는, 특히 종자에 함유된 단백질 중 하나 이상이 포함되지 않거나 또는 미량으로만 포함되어 있고 단백질로부터 분리된 펩타이드 가닥을 포함할 수 있는, 콩류 또는 오일 시드의 종자로부터의 상이한 단백질의 혼합물을 의미한다.
본 발명에 따른 방법은 분쇄된 콩류 시드 또는 오일 시드로부터 시작하는 다음 단계들을 특징으로 한다:
a) 제 1 분획화 단계(이하, 제 1 분획화 단계라 함)에서 분쇄된 식물 종자의 제 2 단백질 분획으로부터 제 1 단백질 분획을 기계적으로 분리하거나 또는 용매에 의해 또는 기계적 분리와 용매 기반 분리의 조합에 의해 제 1 단백질 분획을 분리하는 단계,
b) 선택적으로, 제 1 분획화 단계에서 용매로서 물을 사용하지 않는 경우: 제 1 또는 제 2 단백질 분획에 물을 첨가하여 함수 단백질 분획을 형성하는 단계,
c) 1 단계 또는 2 단계 프로세스로서 실시되는, 산, 알칼리 및/또는 열을 이용해서, 또는 효소로, 바람직하게는 프로테아제 또는 펩티다아제로, 특히 바람직하게는, 적어도 하나의 엔도펩티다아제 및 적어도 하나의 엑소펩티다아제로 이루어진 효소 조합으로 처리에 의해 함수 단백질 분획을 가수 분해하는 단계,
d) 70℃ 초과, 바람직하게는 80℃ 초과, 특히 바람직하게는 90℃ 초과의 온도에서 함수 단백질 분획을 한번 이상의 가열하는 단계,
e) 선택적으로: 바람직하게는 미생물(단백질 1g당 적어도 108 CFU, 바람직하게는 단백질 1g당 109 CFU 이상, 더 바람직하게는 단백질 1g당 1010 CFU 이상: CFU:Colony Forming Unit)의 첨가 후에 그리고 포도당 또는 발효시키기 쉬운 다른 탄수화물의 존재하에, 효소, 화학 또는 열 가수 분해된 단백질 분획을 발효시키는 단계,
f) 특히 바람직하게는 (선택적인) 발효 후 및 가열 후 함수 단백질 분획을 가압 처리 및/또는 전단 처리하는 단계,
g) 선택적으로: 건조 물질 함량을 12 질량% 미만, 바람직하게는 15 질량% 미만의 건조 물질 값으로 증가시키기 위한 멤브레인 방법 또는 증류 방법에 의해 함수 단백질 분획의 수분 함량을 감소시키는 단계.
상기 단계 a) 내지 g) 후에 수득된, 본 발명에 따른 단백질 분획은 탁월한 테크노 기능성 및 감각 특성을 특징으로 한다. 놀랍게도, (선택적인) 발효(단계 e)) 후에 또는 - 발효 없이 - 가수 분해(단계 c)) 후에 실시되는,
h) 예컨대 적당한 컷-오프(cut-off)를 갖는 막 여과 또는 원심 분리에 의해, 크기 또는 침강성에 따라 (개질된) 함수 단백질 분획을 분리하는
추가 단계가 상기 분리 단계에 의해 얻어진 새로운 분획(침전물 분획 또는 잔류물 분획 및 된 상등액 분획 또는 투과물 분획)의 알레르기 가능성에 대한 중요한 효과를 갖는다. 크기에 따른 분리는 예컨대, 다양한 여과 방법, 예를 들면, 막 여과(예컨대, 필터, 미세 여과, 한외 여과)에 의해 수행될 수 있고, 침강성에 따른 분리는 관성을 이용하는 방법, 예컨대, 원심 분리기, 디캔터, 분리기에 의해 수행될 수 있다. 상기 분리는 바람직하게는 이 분리로 인해 생성된 분획들 중 하나에서, 분자 크기(상등액 분획 또는 투과물 분획)의 50% 이상이, 바람직하게는 70% 이상이, 특히 바람직하게는 90% 이상이 25 kDa보다 작거나, 또는 분자 크기(침전물 분획 또는 잔류물 분획)의 60% 미만이, 바람직하게는 50% 미만이, 특히 바람직하게는 20% 미만이 25 kDa보다 작은, 분자량 분포가 얻어지도록 실시된다.
특히 양호한 단백질 특성은 단계 h)에서의 분리가 30 kDa 미만, 바람직하게는 6 kDa 미만, 특히 바람직하게는 3 kDa 미만인 컷-오프(cut-off)를 갖는 막 여과에 의해 수행되는 경우에 얻어진다. 크기 또는 침강성에 따른 단백질 분획의 분리가 전단 응력 전후에 전단 응력과 조합하여 수행되면 특히 바람직하다.
a)에 설명된 단백질 분획의 기계적 및/또는 용매 기반 분리는 본 발명에 따른 방법에서 매우 중요하다. 기계적 분리는 예컨대 다음과 같이 실시될 수 있다: 식물 종자는 분쇄된 다음, 체질(sieving) 및/또는 분류에 의해 더 큰 입자와 더 작은 입자로 또는 더 가벼운 입자 또는 더 무거운 입자로 분리된다. b)-h)에 설명된 프로세스는 하나 또는 2 개의 입자 분획으로 실시된다. 대안으로서 또는 기계적 분리와 조합하여, 용매 기반 분리가 수행될 수 있다. 종자 또는 기계적으로 전처리된 종자(이하, 원료라 함)가 극성 또는 비극성 용매와 접촉함으로써, 하나의 단백질 분획은 용매 내로 들어가고 다른 단백질 분획은 원료에 남는다. 용매로는 예컨대 물, 산성화된 물, 초임계 CO2, 에탄올, 물-에탄올 혼합물 및 헥산이 사용될 수 있다. 단백질 분획들(제 1 또는 제 2 단백질 분획) 중 적어도 하나는 b)-h)에 설명된 프로세스를 거친다.
상기 방법으로 수득된, 본 발명에 따른 함수(식물) 단백질 분획은 상기 방법 단계들의 실시 후에 습한 상태로 직접 식품류 또는 사료에 단백질 성분으로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 단백질 분획들은 - 이하에서도 - 단계 a)-g) 후에 수득된 단백질 분획 및 단계 a)-h) 후에 수득된 단백질 분획들(침전물 분획 또는 잔류물 분획 및 상등액 분획 또는 투과물 분획)을 의미한다.
그러나 본 발명에 따른 단백질 분획을 사용 전에 건조하는 것이 바람직하다. 이를 위해 분무 건조, 유동층 건조 또는 드럼 건조가 바람직하게 사용되며, 진공 건조도 가능하다. 실험 결과, 동결 건조된 단백질 분획은 분무 건조된 단백질 분획보다 나쁜 특성을 갖는 것으로 나타났기 때문에, 동결 건조는 가능한 한 피해져야 한다.
본 발명에 따르면, 가수 분해, 발효, 가압 처리, 가열, 압력 응력 및/또는 전단 응력 및 여과/원심 분리의 방법 단계가 감각 특성 및 기능성을 더욱 개선하기 위해 상이한 순서로 2회 이상 사용될 수 있다. 바람직하게, 발효는 효소 처리 후에 수행되고 가압 처리 및/또는 전단 처리는 발효 후에 수행되고, 가열 단계는 상기 순서의 임의의 위치에서, 즉 발효와 효소 처리 사이에 및/또는 가압 처리 및/또는 전단 처리 및 발효 사이에 수행될 수 있다. 실험 결과, 80℃ 초과의 온도로 세 번의 가열 단계들에서 특히 우수한 결과가 나타났다. 이 방법 조합에서, 테크노 기능성 및 감각 특성의 향상뿐만 아니라 면역 반응성이 크게 낮아질 수 있다.
f)에 제시된 가압 처리 및/또는 전단 처리는 본 발명에 따른 방법에서 2*105 Pa(2 bar)를 초과하는 압력, 바람직하게는 5*105 Pa(5 bar)를 초과하는 압력, 특히 바람직하게는 150*105 Pa(150 bar)를 초과하는 압력에서 실시된다. 실험 결과, 단백질의 기능성을 유지하기 위해 초과해서는 안 되는 1000*105 Pa(1000 bar)의 최대 압력까지 증가하는 압력에서 그리고 동시의 전단(예컨대, 균질화기(homogenizer)에 의해)에서, 함수 단백질 분획물의 용해도 및 유화 특성도 향상될 수 있는 것으로 나타났다.
단계 h)에서 여과/원심 분리의 효과를 검사하기 위해, 방법에서 발효가 실시된 경우, 분리된 미생물의 비율이 사용될 수 있다. 분리 방법이 성공적이면, 바람직하게는 발효를 위해 원래 도입된 미생물 DNA의 50 질량% 이상이 잔류물에서 발견되고, 20 질량% 미만이 상등액에서 발견된다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 분쇄된 콩류 종자 또는 오일 시드는 처리 후 그 자연적인 형태를 갖지 않도록 기계적 방법(예컨대, 밀, 롤 밀 등)에 의해 변형된 종자들의 입자들 또는 조각들을 의미한다.
본 발명에 따른 방법에서, 대부분의 방법 단계는 수성 환경에서 실시된다. 사용되는 물의 취급은 방법의 성공을 위해 중요하다. 예컨대, 제 1 분획화 단계에서 물이 용매로서 사용되면, 발효 전에 이 물이 건조 방법에 의해 단백질 분획으로부터 다시 분리되어야 한다. 실험 결과, 이전에 건조된 단백질 분획의 발효는, 물속에 있는 단백질 분획이 건조 없이 직접 발효 처리되고 단백질이 전체 과정 동안 물에 의해 둘러싸인 경우보다 더 낮은 유화력 및 수용성을 야기한다는 것이 밝혀졌다. 발효는 본 발명에 따라 호기성 또는 혐기성 환경에서 미생물에 의해 수행된다. 바람직하게는 유산균(Lb. perolens), 효모(예컨대, Saccharomyces cerevisiae) 또는 진균 배양물(예컨대, Rhizopus oryzae, Actinomucor elegans)의 그룹으로부터의 미생물이 사용된다.
놀랍게도, 단백질 분획을 사전 건조하지 않으면, 동일한 미생물들이 사용됨에도, 발효 과정에서 면역 반응성의 변화가 달라진다. 그러므로, 발효가 종료될 때까지 물을 첨가한 후에, 물 대 단백질의 질량비는 1:1 이상, 바람직하게는 8:1 이상, 특히 바람직하게는 16:1 이상이어야 한다. 건조 단계는 본 발명에 따른 가압/전단 처리 후에 이루어져야 한다.
효소 및/또는 발효 방법에 의해 처리된, 상기 원료 물질로부터의 단백질은 물에 용해될 수 있거나 적어도 물에 잘 분산될 수 있어서, 효소 처리가 제어된 방식으로 수행될 수 있어야 한다. 이 방법은 단백질 성분의 적어도 35%가 pH 7에서 용해되거나 안정적으로 분산되어 존재하는 경우 특히 바람직하게 실시된다. 이를 위해 원료는 물과 혼합되거나 물로 용해 또는 분산되며, 효소가 적절한 농도로 첨가된다. 안정적으로 분산된다는 것은 10분의 침전 지속 시간 후에도 여전히 분리된 침전물 위의 상등액에 있는, 분산물의 분산된 입자들의 비율을 의미한다.
제 1 단백질 분획을 분리하기 위한 용매는 물 또는 수용액, 또는 에탄올, 헥산, 초임계 CO2 등과 같은 유기 용매, 또는 유기 용매와 물의 혼합물로 이루어질 수 있다.
놀랍게도, 상기 제 1 분획화 단계에 의해, 제 1 및 제 2 단백질 분획의 감각 특성 및 테크노 기능성이 영향을 받을 수 있는 것으로 나타났다. 예컨대, 대두에서, 쿠니츠(Kunitz) 트립신 억제제에 대한 환자의 면역 반응이 특히 심각한 경우, 쿠니츠 트립신 억제제의 많은 부분을 함유하는 제 1 분획의 수성 분리에 의해, 제 2 단백질 분획의 면역 반응 가능성이 감소할 수 있는 한편, 이러한 분리 단계에 의해, 제 2 단백질 분획의 유화성이 증가할 수 있다.
루핀으로 작업하는 경우, 용매로 쉽게 용해되는 단백질 분획을 분리할 때, 예컨대, 쓴맛 느낌 또는 떫은맛을 일으키는 다른 성분들이 감소될 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 상기 분획화 단계에 의해, 제 2 분획의 떫은맛 및 쓴맛이 감소될 수 있고 동시에 특정 면역 반응성이 변화될 수 있다. 제 1 추출 후 라피네이트에 남아있는 루핀 단백질의 제 2 분획은 출발 종자보다 비례적으로 더 많은 알파 콘글루틴 및 베타 콘글루틴을 함유하고, 제 1 분획보다 개선된 유화성을 나타낸다.
대두 단백질에서 본 발명에 따른 방법의 연구 결과, 대두에 고농도로 존재하는, 글리시닌 및 콘글리시닌 분획과 같은 저장 단백질이 제안된 방법에 특히 적합한 것으로 나타났다. 이들 분획들은 종래의 기술에서 다른 대두 단백질 분획으로부터 종종 분리되는데, 그 이유는 이들이 특히 높은 면역 반응성을 나타내기 때문이다. 이들 분획이 대두에서 단백질의 최대 비율을 차지하기 때문에, 저장 단백질의 매우 큰 비율이 사용될 수 있어서 특정 원료 사용량이 적으므로, 본 발명에 따른 프로세스가 매우 경제적으로 실시될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 사용함으로써, 추출 및 등전 침전(等電沈澱) 후 천연 대두 단백질에서 2보다 큰 쓴맛(1 내지 10의 등급으로 숙련된 패널에 의해 평가됨)을 1 미만의 값으로 감소시키고 동시에 단백질 분획에서 매력적인 아로마 노트를 생성하는 것이 가능하다.
상기 방법은 발효 후에 단백질 응집체의 기계적 압력 응력 및 전단 응력, 그에 따라 분쇄가 일어나는 경우 특히 바람직하다. 이 처리 단계에 의해, 발효 후 거칠고 깔깔하다고 종종 표현되는 단백질 분획의 구강 감각이 더 부드럽고 더 유쾌한 것으로 표현된다.
함수 단백질 분획으로 제 1 분획화 단계 후에, 엔도펩티다아제 및 엑소펩티다아제에 의한 2 단계 효소 가수 분해가 수행되고, 후속해서 바람직하게는 유산균으로 발효가 수행되며, 그 다음에 2*105 Pa(2 bar) 초과의 압력으로 단백질 분획물이 처리되고, 후속해서 바람직하게는 분무 건조기에서 건조되며, 상기 프로세스의 진행 중에 85℃ 이상으로 2회 이상의 가열 단계가 실시되면, 바람직한 테크노 기능성과 동시에 면역 반응성의 현저한 감소가 달성된다. 이러한 방법 조합에 의해, pH 7에서의 단백질 용해도가 부분적으로 50%를 초과하는 값으로 증가하는 동시에, 면역 반응성이 최소화되고 쓴맛이 감소한다. 무엇보다도, 지금까지는 효소 가수 분해에 의한 단백질 제제의 용해도의 증가가 항상 쓴맛의 증가와 함께 기술되었기 때문에(Seo 등의 "Evaluation of bitterness in enzymatic hydrolysates of soy protein isolate by taste dilution analysis", Journal of Food Science, 73(1), 2008, p.41-46 참조), 쓴맛의 감소는 놀랍다.
많은 경우에 경제적 또는 에너지 고려 측면에서 고압 부하가 바람직하지 않기 때문에, 더 간단한 방법도 본 발명에 따른 양호한 생성물로 이어질 수 있다. 집중 전단 응력이 보장되면, 주위 압력에 가까운 낮은 압력에서도 만족할만한 결과가 달성되는 것으로 나타났다. 이는 예컨대 신속하게 관류되는 칼럼들, 움직이는 모서리, 고출력 펌프 또는 액체에서 교반기의 접촉점들에서 발생할 수 있다. 실험 결과, 발명에 따른 전단 응력은 10s-1보다 큰, 바람직하게는 100s-1보다 큰, 특히 바람직하게는 500s-1보다 큰 전단 속도가 발생하는 경우 달성되는 것으로 나타났다.
일부 응용들에서, 상응하는 단백질 분획을 90℃ 초과, 바람직하게는 100℃ 초과의 온도로 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 단백질 분획에서 바이오버든(bioburden)의 실질적인 감소와 더불어, 소비자 수용에 긍정적인 영향을 미치는, 열 유도 반응에 의한 추가 감각 효과도 달성될 수 있다. 다수의 가열 단계를 통해 비슷한 긍정적인 효과가 달성될 수 있다. 바람직하게는, 단백질 분획이 처리 과정에서 80℃ 초과의 값으로 2회 이상, 특히 바람직하게는 4회 이상 가열된다.
가수 분해 및 (선택적인) 발효 후 크기 또는 용해도 또는 침강성에 따른 분리 단계, 예컨대 원심 분리 또는 여과가 수행되는 경우, 선택된 테크노 기능성, 예컨대, 용해도 또는 유화력에 관련한 특별한 장점들이 얻어진다. 침전물 내의 단백질 분획은 원심 분리 후 상등액 내의 단백질 분획에 비해 유사한 감각 특성에도 기능성 및 면역 반응성에서 큰 차이를 갖는 것으로 나타났다. 침전물 내의 단백질 분획은 상등액 내의 단백질 분획보다 유화제로서의 훨씬 우수한 특성을 갖는 한편, 상응하는 알레르기 환자의 프릭 테스트(prick test)에서 상등액의 단백질 분획보다 강한 알레르기 반응을 일으킨다. 이는 한외 여과 후 잔류물 분획 및 투과물 단백질 분획에도 유사하게 적용된다. 여기서도, 잔류물 분획은 유화제로서 더 적합하지만, 인간의 피부에서 프릭 테스트 동안 더 강한 알레르기 반응을 일으킨다.
분리 단계 h)를 방법에 포함시킬 때 수득되는 본 발명에 따른 단백질 분획은 잔류물 분획 또는 침전물 분획 및 투과물 분획 또는 상등액 분획이다.
본 발명에 따른 단백질 분획은 25 질량% 초과, 바람직하게는 60 질량% 초과, 특히 바람직하게는 90 질량% 초과의 단백질을 함유한다. 상기 단백질 분획은 하나 이상의 종의 콩류 또는 하나 이상의 종의 오일 시드의 단백질의 하나 이상의 부분 분획이 함유되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 콩류라는 표현은 대두, 완두콩, 루핀, 병아리 콩, 렌즈 콩, 콩, 필드 콩 및 땅콩의 종자를 의미하며, 오일 시드라는 표현은 해바라기, 유채, 카멜리나 및 아마의 종자를 의미한다. 본 발명에 따른 단백질 분획은 상기 원료로부터 각각의 전체 단백질의 하나의 부분 분획 또는 다수의 부분 분획들의 혼합물로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 발효 후 단백질 분획은 바람직하게는 불활성화된 상태로 존재하는 미생물로부터의 일정 비율의 바이오매스를 포함한다. 상기 비율은 건조 물질 함량 중에서 단백질 분획의 건조 물질 함량에 대해 0.05 질량%보다 크고, 바람직하게는 0.5 질량%보다 크며, 특히 바람직하게는 1 질량%보다 크다. 유산균으로부터의 바이오매스를 미생물 건조 물질의 1 질량%의 비율까지 농축하는 것은 단백질 분획을 감각적인 면에서 점차 매력적으로 느끼게 하는 것으로 나타났다. 농도가 더 높아지면, 매력적인 감각은 다시 줄어든다.
본 발명에 따른 단백질 분획은 바람직하게는 pH 7에서 가용성인, 일정 비율의 단백질 및 pH 7에서 불용성인, 일정 비율의 단백질로 이루어진다. 놀랍게도 단백질 분획의 가용성 비율은 좁은 분자량 분포를 갖는다. 분자 크기의 30% 이상이, 바람직하게는 50% 이상이, 특히 바람직하게는 90% 이상이 25 kDa보다 작다. 따라서, 가용성 비율의 단백질의 특성은 매우 균일하다. 따라서, pH 7에서 가용성 분획을 불용성 분획으로부터 분리하여 두 단백질 분획을 따로 사용하는 것이 가능할 것이다. 특히 가용성 분획의 경우, 음료 또는 젤에 사용과 같이, 식품류에서 다양한 용도가 있다.
분리 단계 h)를 제조에 포함시키는 경우, 본 발명에 따른 단백질 분획은 투과물 분획 또는 상등액 분획에 의해서만 또는 잔류물 분획 또는 침전물 분획에 의해서만 형성되고, 분자 크기의 50% 이상이, 바람직하게는 70% 이상이, 특히 바람직하게는 90% 이상이 25 kDa보다 작거나 또는 분자 크기의 60% 미만이, 바람직하게는 50% 미만이, 특히 바람직하게는 20% 미만이 25 kDa보다 작은, 분자량 분포를 갖는다.
본 발명에 따른 단백질 분획은 바람직하게 1000% 초과, 바람직하게는 1500% 초과, 특히 바람직하게는 2000% 초과의 거품 활성(출발 용액 기준)을 갖는다. 유화력은 바람직하게는 > 200ml 오일/g 단백질, 특히 바람직하게는 > 500 ml 오일/g 단백질이고, 용해도는 바람직하게는 충분한 가압 처리 및 전단 처리 후 pH 7에서 25%를 초과한다.
소비자의 수용성을 높이기 위해, 향과 맛의 면에서 매력적인 특성에 더하여, 식품류에 적용을 위해 사용되는 단백질 분획은 탁월한 선명도를 갖는다. 이것은 색상 특성화를 위해 사용되는 L * a * b 결정에서 L 값으로 표시된다. 본 발명에 따른 단백질 분획의 경우, 이 값은 70 이상, 바람직하게는 80 이상, 특히 바람직하게는 90 이상이다.
본 발명에 따라 단백질 분획의 색은 매우 밝으며, 주성분인 원료에 따라 백색으로부터 크림색, 밝은 회색, 밝은 노랑 또는 밝은 오렌지에 이른다. 다음은 L*, a* 및 b*에 대한 일반적인 값이다.
L* >= 80, -5 < a* < +5, -5 < b* < +20; 바람직하게는
L* >= 85, -3 < a* < +3, -2 < b* < +15; 특히 바람직하게는
L* >= 90, -1 < a* < +1, 0 < b* < +10.
또한, 단백질 분획은 바람직하게는 발효로부터 일정 비율의 향 성분, 예컨대 발효 처리의 디아세틸 또는 다른 대사 산물을 함유한다.
본 발명에 따른 생성물의 면역 반응성은 동일 식물로부터의 천연 단백질에 비해 적어도 50%, 바람직하게는 80% 이상 감소된다. 이 값은 특수 단백질 검출 검사(Western Blot)의 평가에 의해 결정된다.
본 발명에 따른 제조 방법에 의해, 단백질 분획은 하기 추가 특성을 갖는 식물 단백질로부터 제조될 수 있다:
테크노 기능성:
본 발명에 따른 방법 단계에 의해 단백질 분획의 테크노 기능성이 현저하게 개선된 것을 알 수 있었다. 다음 값들이 단백질 분획에서 전형적으로 발견되었다:
ㆍpH 4에서의 단백질 용해도:
Morr 등(Morr 등, 1985, "A Collaborative Study to Develop a Standardized Food Protein Solubility Procedure", Journal of Food Science 50: 1715-1718)에 따라 결정된 단백질 용해도는 5%보다 크고, 바람직하게는 20%보다 크다. 일반적으로 단백질 용해도는 > 5-90%이다.
ㆍpH 7에서의 단백질 용해도:
Morr 등, 1985에 따라 결정된 단백질 용해도는 25%보다 크고, 바람직하게는 50%보다 크다. 일반적으로 단백질 용해도는 > 35-90%이다.
ㆍ유화성:
전도도 측정 방법에 따라 결정된 유화력은 적어도 200 ml 오일/g, 바람직하게는 적어도 500 ml 오일/g이다.
ㆍ물 및 오일 결합력 :
AACC 결정 방법에 따라 결정된 물 결합은 적어도 2 ml/g, 바람직하게는 적어도 3 ml/g이다.
지방 결합 결정 방법에 따라 결정된 오일 결합은 적어도 1 ml/g, 바람직하게는 적어도 2 ml/g이다.
ㆍ발포 특성:
거품 활성은 적어도 1000 %이다. 호바트(Hobart) 5ON 표준 식품 가공기에서 단계 3으로 3분 동안 충격을 가한 경우 신선한 달걀 흰자위와 비교 측정한 결과, 단백질 분획의 거품 활성은 달걀 흰자위의 거품 활성의 적어도 60%에 해당하는 것으로 나타났다. 거품 밀도는 30 내지 220 g/l이다. 거품 안정성은 적어도 2%, 바람직하게는 적어도 50%이다.
감각 특성:
밝은 색 외에도, 단백질 분획은 실질적으로 무취이며 무맛이다. 특히, 식물 향 또는 종자 본연의 향이 거의 없다. 따라서, 실질적으로 "콩의" 및 "생것의/풀의" 향 및 맛이 감지될 수 없고 실질적으로 쓴맛이 감지될 수 없다.
숙련된 감각 패널을 이용한 감각 테스트 결과, 상기 단백질 분획에는 2 이하의 값(일반적으로 0 내지 1의 값)이 할당되는 것으로 나타났다. 단백질 분획의 색, 맛 및 냄새는 식품류 및 사료에 혼입될 때, 통상적인 통계 방법에 의해 결정되는, 최종 제제 특유의 외관, 냄새 및 맛의 부정적으로 평가될 큰 변화가 실질적으로 발생하지 않는 정도이다.
단백질 분획의 색, 맛 및 냄새는 식품류 및 사료에 혼입될 때, 통상적인 통계 방법에 의해 결정되는, 최종 제제 특유의 외관, 냄새 및 맛의 부정적으로 평가될 큰 변화가 실질적으로 발생하지 않는 정도이다.
감각 테스트 결과, 단백질 분획의 사용에 의해 식품 제제에서 야기되는 맛 변화 및 향 변화는 상기 단백질 분획이 없는 식품 제제에 비해, 숙련된 심사관이 1-10의 스케일에서 최대 3 단계, 더 바람직하게는 최대 1 단계의 상기 맛 또는 향 특성들 중 하나의 편차(거의 감지할 수 없는 편차)를 감지할 수 있는 정도로 제한되는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따른 단백질 분획은 상기 테크노 기능성들 및 감각 특성들 중 하나 이상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 단백질 분획은 바람직하게는 식품 성분으로서 사용된다. 개선된 기능성 및 감각 특성 외에, 본 발명에 따른 단백질 분획의 면역 반응성이 현저하게 낮아지기 때문에, 하나의 원료(예컨대, 대두 또는 해바라기) 또는 상이한 원료들의 혼합물로부터의 단백질 분획은 바람직하게는 저 알레르기 유발성(hypoallergenic) 또는 알레르기를 줄인 단백질 성분으로서 식품류에 사용될 수 있다.
단백질 분획의 높은 기능성으로 인해, 원하는 질감 효과(예컨대, 에멀전의 안정화)를 달성하기 위한 사용량이 시판중인 단백질 성분에 비해 더욱 감소될 수 있으므로, 상기 성분의 더 적은 사용량과 함께 단백질 분획의 더 낮은 면역 반응성에 의해 잠재적으로 알레르기가 있는 사람들에게서 더 낮은 면역 반응성이 나타난다. 에멀전(예컨대, 우유, 크림, 요구르트, 치즈, 소세지, 마요네즈 등의 식물 대체품), 계란 첨가가 생략된 야채 베이커리 제품, 고급 베이커리 제품 및 파스타 또는 압출된 젖은 또는 건조한 단백질 제품(예컨대, 요리 압출로부터의 식물성 육류 대체품 또는 식물의 건식 압출물)과 같은 응용들이 가능하다.
실시 예
분쇄되어 물로 예비 추출된 대두로부터 pH 8에서 수성 추출에 의해 추출하고, 등전점에서 침전에 의해 농축된 대두 단백질 분획물을 수득하였다. 이렇게 수득한 현탁액을 중화시켰고 1:20의 단백질:물 비율로 조정하였다. 이후, 다음 공정 단계가 수행되었다:
- 30℃에서 효소 가수 분해(엔도펩티다아제 및 엑소펩티다아제로 이루어진 2단계 효소조합), 이어서
- 85℃로 가열, 이어서
- 2% 포도당을 미리 첨가하면서 유산균(Lb. perolens)에 의해 호기성 발효, 이어서
- 200*105 Pa(200 bar)의 압력 및 30℃의 온도에서 각각의 분획의 균질화 및
- 후속하는 분무 건조.
수득된 단백질 분획은 거의 백색이며, 매우 중립적인 맛을 지니고, 특정 마우스 모노클론 항체와 대두 알레르기에서의 사람 혈청에 의한 샌드위치 효소면역측정법(ELISA) 및 특수 단백질 검출 검사(Western Blot)에서 면역 반응성을 나타내지 않거나 천연 단백질에 비해 매우 낮은 면역 반응성만을 나타내고 동시에 700 mL oil/g의 유화력과 관련한 기능성 및 pH 7에서 50% 용해도를 나타낸다.
결정 방법 :
제조된 단백질 분획의 정량적 특성 분석을 위해, 다음 결정 방법이 사용된다:
- 단백질 함량:
단백질 함량은 질소(N)의 결정 및 질소와 팩터 6.25의 곱셈으로부터 계산된 함량으로 정의된다. 단백질 함량은 예컨대 건조 질량(TS)에 대한 백분율로 표시된다.
- 색: 감지 가능한 색은 CIE-L*a*b*-색상 측정에 의해 정의된다(DIN 6417 참조). L* 축은 명도를 나타내며, 검정색은 값 0을 그리고 흰색은 값 100을 갖는다. a* 축은 녹색 또는 적색 성분을 그리고 b* 축은 파란색 또는 노란색 성분을 나타낸다.
- 단백질 용해도(pH 7 또는 pH 4에서):
단백질 용해도는 Morr의 결정 방법에 의해 결정된다(Morr 등, "A Collaborative Study to Develop a Standardized Food Protein Solubility Procedure", Journal of Food Science 50:1715-1718). 단백질 분획을 실온에서 0.1 M NaCl 용액 중에 1:25 내지 1:50(w/v) (즉, 용액 50ml에 대한 단백질 분획 1-2 g)의 질량 체적 비율로 현탁시키고, 0.1 M HCl 용액 또는 NaOH 용액을 사용해서 약 60분 동안 pH 7(또는 pH 4)의 pH 값으로 유지하고 약 200 회전/mm으로 교반한 다음, 불용성 침전물을 15분 동안 20,000 x g에서 원심분리한다. 단백질 용해도는 예컨대 백분율로 표시되며, 여기서 x%의 단백질 용해도는 상기 방법이 적용될 때 단백질 분획에 존재하는 단백질의 x%가 깨끗해진 상등액에서 회수된다는 것을 의미한다.
- 물 결합:
물 결합력은 American Association of Cereal Chemists, "Approved methods of the AACC", 10th ed., AACC. St. Paul, MN, 2000; Method 56-20, Hydration capacity of pregelatinized cereal products"에 제시된 바와 같은 결정 방법(여기서는 AACC 결정 방법이라 함)에 의해 정의된다. 물 결합력은 예컨대 ml/g, 즉 단백질 분획 1 그램당 결합된 물의 밀리리터로 표시될 수 있고, AACC 결정 방법에 따라, 물로 포화된 침전물의 중량에서 단백질 분획 약 2g을 물 약 40ml와 10분간 혼합하고 20℃에서 15분 동안 1000g에서 원심 분리한 후 건조한 단백질 분획의 중량을 빼는 것을 통해 결정된다.
- 오일 결합:
오일 결합력은 Ludwig I. 등, "지방 결합력을 결정하기 위한 마이크로 방법(Eine Mikromethode zur Bestimmung der Fettbindkapazitaet)", Nahrung/Food, 33(1), 99에 제시된 바와 같은 결정 방법(여기서는 지방 결합 결정 방법이라 함)에 의해 정의된다. 오일 결합력은 예컨대 ml/g, 즉 단백질 분획 1 그램당 결합된 오일의 밀리리터로 표시되며, 상기 결정 방법에 따라, 1.5g의 단백질 분획을 15ml의 옥수수 기름과 1분 동안 혼합하고 200℃에서 15분 동안 700g에서 원심 분리한 후 오일 결합성 침전물의 부피로 측정된다.
- 유화력:
유화력은 수중유형 에멀전의 상 반전까지, 옥수수 기름을 pH 7, 100ml의 단백질 분획의 1% 현탁액에 첨가하는 결정 방법(여기서는 전도도 측정 방법이라 함)에 의해 결정된다. 유화력은 상 반전 동안 전도도의 자발적 감소에 의해 결정되는, 상기 현탁액의 최대 오일 흡수력으로서 정의되고(Waesche A. 등, "New processing of lupin protein isolates and functional properties", Nahrung/Food 45:393-395), 예컨대 ml/g, 즉 단백질 분획 1 그램당 유화유 밀리리터로 표시된다.
- 거품 활성:
발포 활성은 호바트(Hobart) 5ON 표준 식품 가공기(5 리터 스틸 주전자)에서 거품기(와이어 거품기)로 단계 3(591 rpm)으로 8분 충격시, 5% 단백질 용액(pH 7)의 체적 증가로서 측정된 백분율로 표시된다.
- 거품 밀도:
거품 밀도는 g/l, 즉 단위 부피당 거품의 질량으로 표시되며, 호바트(Hobart) 5ON 표준 식품 가공기(5리터 스틸 주전자)에서 거품기(와이어 거품기)로 5% 단백질 용액(pH 7)을 8분 동안 단계 3(591 rpm)으로 충격한 후 측정된다.
- 거품 안정성:
거품 안정성은 호바트(Hobart) 5ON 표준 식품 가공기(5리터 스틸 주전자)에서 거품기(와이어 거품기)로 5% 단백질 용액(pH 7)을 8분 동안 단계 3(591 rpm)으로 충격한 후 1시간 이내에 거품 100ml의 잔량으로서 측정된 백분율로 표시된다.
- 겔화 농도:
겔화 농도는 Sathe SK 등, "Functional-properties of Winged Bean 620 [Psophocarpus-Tetragonolobus (L) Dc] Proteins", Journal of Food Science 47(2):503-621 509에 제시된 바와 같은 결정 방법에 의해 정의된다.
- 분자량 분포:
분자량 분포는 Laemmli, "Cleavage of structural proteins during assembly of head of bacteriophage-T4", Nature 227, 680에 제시된 바와 같은 결정 방법(여기서는 SDS-PAGE 분석이라 함)에 의해 정의된다. 단백질의 분리는 CriterionTM Cell(Bio-Rad Laboratories, 뮌헨, 독일)에서 4-20% CriterionTM TGX Stain-FreeTM precast Fertiggele(Bio-Rad Laboratories, 뮌헨, 독일)에 의해 실시되며, 시각화 및 평가는 Gel DocTM EZ Imager(Bio-Rad Laboratories, 뮌헨, 독일)에 의해 수행된다.
- 가수 분해율:
가수 분해율은 Nielsen P. M, "Improved method for determining food protein degree of hydrolysis", Journal of Food Science 66:642-646에 제시된 바와 같은 결정 방법(여기서는 DH 값 분석이라 함)에 의해 정의된다.
- 면역 반응성:
면역 반응성은 Meinlschmidt P. 등, "Immunoreactivity, sonsory and physicochemical properties of fermented soy protein isolate", Food Chemistry 205: 229-238에 제시된 바와 같은 결정 방법(Sandwich ELISA 및 Western Blot)에 의해 정의된다.
- 감각 특성:
감각 테스트에서는 숙련된 시험관이 상기 단백질 분획과 적절한 기준 물질의 특정 맛이나 향을 비교하여 1 내지 10(1 = 감지 불가, 10 = 심하게 감지 가능)의 스케일로 평가한다. 2개의 기준 물질은 이들 기준 물질의 테스트할 맛 또는 향이 5 및 10으로 평가되도록 선택된다.
- 미생물의 정량화는 현미경법에 의해 수행될 수 있거나 단백질 분획에 포함된 미생물의 DNA 가닥의 정량화에 의해 수행될 수 있다. DNA 가닥의 정량화는 "정량적 PCR"이라는 표현으로 알려진 분자 생물학적 방법에 의해 수행된다. 잔류물에서 DNA의 양은 정량적 PCR에 의해 결정되므로 원래 사용된 세포 수와 상관될 수 있으며, 이 경우 세포 수는 CFU와 동일시된다.
테스트할 맛이나 향의 예는 다음과 같다:
- 대두에 비한 콩 맛;
- 녹색 파프리카 또는 녹색 완두콩에 비한 생것의 맛 내지 풀 맛;
- 1.0 및 2.5% 수성 알칼라아제(alcalase) 가수분해물 용액에 비한 쓴맛
(제조 조건: E/S = 0.5%, 180분, pH 8.0, 60℃, pH 값 조절 없음).
패널은 카페인 용액을 이용하여 "쓴맛과 쓴맛 없음"을 감지하기 위한 감각 역치 테스트에 의해 사전에 선택되었다.
Claims (29)
- 콩류 또는 오일 시드로부터 식물 단백질 분획의 제조 방법으로서,
분획화 단계에서 분쇄된 콩류 시드 또는 오일 시드로부터 기계적 방법에 의해 및/또는 용매에 의해 제 1 단백질 분획을 분리하고, 제 2 단백질 분획을 남기며, 상기 분획화 단계에 의해 직접 또는 물을 첨가한 후에 수득한 함수 단백질 분획을
- 1회 이상의 가수 분해,
- 70℃보다 높은 온도로 1회 이상 가열,
- 선택적으로 1회 이상 발효,
- 1회 이상 압력 처리 및/또는 전단 처리하여,
식물 단백질 분획을 얻는, 식물 단백질 분획의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 가수 분해 후 상기 방법의 추가 과정에서, 식물 단백질 분획을 얻기 위해, 크기에 따른 또는 잔류물 분획 또는 침전물 분획 및 투과물 분획 또는 상등액 분획으로의 침강성에 따른 함수 단백질 분획의 분리가 수행되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분획화 단계에서 물 또는 수성 용매가 용매로서 사용되며, 이로써 제 1 단백질 분획으로서 함수 단백질 분획이 직접 수득되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분획화 단계에서 물 또는 수성 용매가 용매로서 사용되지 않고, 상기 함수 단백질 분획은 상기 제 1 또는 제 2 단백질 분획물에 물의 첨가에 의해 수득되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함수 단백질 분획의 수분 함량은 건조 물질 함량을 최대 12 질량%, 바람직하게는 최대 15 질량%의 건조 물질 값으로 증가시키기 위한 멤브레인 방법 또는 증류 방법에 의해 감소하는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함수 단백질 분획의 상기 가수 분해는 프로테아제 또는 펩티다아제로 수행되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 함수 단백질 분획의 상기 가수 분해는 적어도 하나의 엔도펩티다아제 및 적어도 하나의 엑소펩티다아제로 이루어진 효소 조합으로 수행되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 함수 단백질 분획의 상기 가수 분해는 엔도펩티다아제 및 엑소펩티다아제에 의한 2단계 효소 가수 분해에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발효는 단백질 1 그램당 1010 CFU 이상의 양으로 발효를 위한 미생물의 첨가 후에 그리고 포도당 또는 발효시키기 쉬운 다른 탄수화물의 존재하에 수행되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 처리 및/또는 전단 처리는 상기 발효 후 및 상기 가열 후에 실시되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함수 단백질 분획 또는 이것으로부터 수득된 잔류물 분획 또는 침전물 분획 또는 투과물 분획 또는 상등액 분획은 효소 처리, 가열, 발효 및 압력 처리 및/또는 전단 처리의 단계를 실시한 후에 건조되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 처리 및/또는 전단 처리는 5*105 Pa를 초과하는 압력, 바람직하게는 150*105 Pa를 초과하는 압력에서 실시되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전단 처리는 10s-1보다 큰, 바람직하게는 100s-1보다 큰, 특히 바람직하게는 500s-1보다 큰 전단 속도가 나타나도록 실시되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함수 단백질 분획의 수분 함량은 상기 발효의 종료까지 상기 함수 단백질 분획 중의 물 대 단백질의 질량비가 1:21보다 크도록, 바람직하게는 8:1보다 크도록, 특히 바람직하게는 16:1보다 크도록, 선택되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 함수 단백질 분획은 80℃보다 높은 온도로 3회 이상 가열되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획의 제조 방법.
- 콩류 또는 오일 시드로부터의 식물 단백질 분획으로서, 상기 식물 단백질 분획은
- 하나 이상의 종의 콩류 또는 하나 이상의 종의 오일 시드의 단백질의 하나 이상의 부분 분획을 포함하고,
- 25 질량% 단백질보다 큰, 바람직하게는 60 질량% 단백질보다 큰, 특히 바람직하게는 90 질량% 단백질보다 큰 단백질 함량을 갖고,
- 분자 크기의 30% 이상, 바람직하게는 50% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상이 25 kDa보다 작은 분자량 분포를 갖고,
- pH 7에서 25% 이상, 바람직하게는 50% 이상, 특히 바람직하게는 60% 이상이 가용성인 단백질의 성분으로 이루어지며,
- 1000%보다 큰, 바람직하게는 1500%보다 큰, 특히 바람직하게는 2000%보다 큰 거품 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획. - 제 16 항에 있어서, 상기 식물 단백질 분획은 단백질 1g당 108 CFU보다 큰, 바람직하게는 단백질 1g당 109 CFU보다 큰, 특히 바람직하게는 단백질 1g당 1010 CFU보다 큰 미생물 농도에 상응하는 미생물의 DNA 가닥을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 콩류 또는 오일 시드로부터의 식물 단백질 분획으로서, 상기 식물 단백질 분획은
- 하나 이상의 종의 콩류 또는 하나 이상의 종의 오일 시드의 단백질의 하나 이상의 부분 분획을 포함하고,
- 50 질량% 단백질보다 큰, 바람직하게는 60 질량% 단백질보다 큰 단백질 함량을 갖고,
- 분자 크기의 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상이 25 kDa보다 작은 분자량 분포를 갖고,
- pH 7에서 60%보다 큰, 바람직하게는 70%보다 큰, 특히 바람직하게는 80%보다 큰 가용성을 갖고,
- 1000%보다 큰, 바람직하게는 1500%보다 큰, 특히 바람직하게는 2000%보다 큰 거품 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획. - 제 18 항에 있어서, 상기 식물 단백질 분획은 단백질 1g당 106 CFU보다 큰, 바람직하게는 단백질 1g당 107 CFU보다 큰 미생물 농도에 상응하는 미생물의 DNA 가닥을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 콩류 또는 오일 시드로부터의 식물 단백질 분획으로서, 상기 식물 단백질 분획은
- 하나 이상의 종의 콩류 또는 하나 이상의 종의 오일 시드의 단백질의 하나 이상의 부분 분획을 포함하고,
- 50 질량% 단백질보다 큰, 바람직하게는 60 질량% 단백질보다 큰, 특히 바람직하게는 90 질량% 단백질보다 큰 단백질 함량을 갖고,
- 분자 크기의 60% 미만, 바람직하게는 50% 미만, 특히 바람직하게는 20% 미만이 25 kDa보다 작은 분자량 분포를 갖고,
- pH 7에서 60%보다 작은, 바람직하게는 50%보다 작은, 특히 바람직하게는 40%보다 작은 가용성을 갖고,
- 1000%보다 큰, 바람직하게는 1500%보다 큰, 특히 바람직하게는 2000%보다 큰 거품 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획. - 제 20 항에 있어서, 상기 식물 단백질 분획은 단백질 1g당 108 CFU보다 큰, 바람직하게는 단백질 1g당 109 CFU보다 큰, 특히 바람직하게는 단백질 1g당 1010 CFU보다 큰 미생물 농도에 상응하는 미생물의 DNA 가닥을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 제 17 항, 제 19 항 및 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 미생물로부터의 바이오매스의 비율이 불활성화된 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 제 17 항, 제 19 항, 제 21 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 미생물로부터의 바이오 매스의 비율이 식물 단백질 분획의 건조 물질 함량에 대해 0.5 질량%보다 큰 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 제 17 항, 제 19 항 및 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 미생물로부터의 상기 바이오매스는 상기 식물 단백질 분획의 건조 물질 함량에 대해 1 질량%의 비율까지 유산균 또는 효모 또는 곰팡이 균으로 농축되는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 제 16 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식물 단백질 분획은 200ml 오일/g 단백질보다 큰 유화력을 갖는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 제 16 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식물 단백질 분획은 CIE-L*a*b-색상 측정에 의해 결정된, 70보다 큰 L-값을 가진 명도를 갖는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 제 16 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식물 단백질 분획은 발효로부터 일정 비율의 향 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 제 16 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 특수 단백질 검출 검사(Western blot)의 평가에 의해 결정된 식물 단백질 분획의 면역 반응성이 동일한 식물로부터의 천연 단백질에 비해 적어도 50% 감소하는 것을 특징으로 하는 식물 단백질 분획.
- 식품류 또는 사료의 성분으로서 제 16 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 따른 식물 단백질 분획 또는 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 수득된 식물 단백질 분획의 용도.
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