KR20190141665A - 개선된 완두 알부민, 이를 수득하기 위한 방법 및 이의 용도 - Google Patents

개선된 완두 알부민, 이를 수득하기 위한 방법 및 이의 용도 Download PDF

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KR20190141665A
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알린 르코크
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로께뜨프레르
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Abstract

본 발명은 1 그램의 알부민 당 600 ml 초과의 옥수수유를 에멀션화시킬 수 있으므로 에멀션화 활성이 개선된 것을 특징으로 하는 완두 알부민에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 완두 알부민을 수득하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 마지막으로 산업적 적용, 특히, 식품 및 약제 적용에서 본 발명에 따른 완두 알부민의 용도에 관한 것이다.

Description

개선된 완두 알부민, 이를 수득하기 위한 방법 및 이의 용도
본 발명은 1 그램의 알부민 당 600 ml 초과의 옥수수유를 에멀션화시킬 수 있으므로 에멀션화 활성이 개선된 것을 특징으로 하는 완두 알부민에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 상기 완두 알부민을 수득하기 위한 공정에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 산업적 적용, 특히, 식품, 화장품 및 약제 적용에서 본 발명에 따른 상기 완두 알부민의 용도에 관한 것이다.
1970년대 이래로, 완두는 특히 동물 사료뿐만 아니라 인간 소비용 식품을 위한 단백질 자원으로서 유럽에서 및 주로 프랑스에서 가장 널리 개발된 콩과 종자 식물이다. 완두는 약 27 중량%의 단백질 물질을 함유한다. 용어 "완두"는 본원에서 이의 가장 넓은 의미로 여겨지며, 특히, "둥근 완두(smooth pea)"의 모든 야생형 품종, 및 "둥근 완두" 및 "주름진 완두(wrinkled pea)"의 모든 변이형 품종을, 상기 품종들이 일반적으로 의도되는 용도인 인간 소비용 식품, 동물 사료 및/또는 기타 용도와는 상관없이 포함한다.
완두의 성분 중에서, 현재 가장 많이 채취되는 것들은 전분, 섬유 및 단백질(노블 성분(noble constituent)으로도 지칭됨)이다. 대응하는 채취 공정은 처음에 완두 가루와 물을 니더(kneader)에서 혼합함으로써 가루의 현탁액을 생성시키는 것으로 구성된다. 원심분리에 의해 이러한 혼합물로부터 전분 및 섬유를 추출한 후, 단백질-풍부 분획 또는 경질 분획(light fraction)이 이용 가능하다. 이러한 분획으로부터, 단리물은 이들의 등전 pH에서 단백질의 선택적 침전에 의해 수득되고; 목적은 글로불린이 풍부한 관심의 대상이 되는 단백질을 불용화시키는 것이다. 이후, 분리 작업이 이러한 가루 현탁액, 또는 "밀크(milk)"에 대하여 특히 열-응고에 의해 수행되고, 이의 목적은 글로불린으로 구성된 관심의 대상이 되는 단백질을 불용화시키는 것이다. 공정의 이러한 스테이지에서, 소위 "플록(floc)"이라고도 불리는 글로불린이 매우 풍부한 조성을 단리시키기 위해 특히 원심분리 디캔팅에 의해 분리를 수행하는 것이 필요하다. 상청액은 당업자가 일반적으로 "가용성 분획"으로 지칭하는 것이 된다.
우선, 용어 "가용성 분획"은 상기 분획이 특정 수의 불용성 입자, 예컨대, 여러 가지 다양한 콜로이드뿐만 아니라 특히 단백질을 함유한다는 점에서 언어가 오용이 된다는 것이 명시되어야 한다. 이러한 가용성 분획은 우선, 이들이 함유하는 불용성 화합물 및 특히 단백질이 회수될 수 있도록 증발에 의해 농축되어야 한다. 현재 시점에서, 가용성 분획은 매우 적게 사용되고; 이들은 일단 상기 분획에 섬유가 풍부해지면 거의 발효에서 질소원으로 그리고 가축용 영양 사료로만 사용된다.
공교롭게도, 처음 완두에서 글로불린이 풍부한 조성인 플록으로 이어지는 전체 공정의 수율은 결코 100%에 도달하지 않는다는 점이 주지되어야 한다. 산업 수준에서, 가용성 분획 중에는 출발 완두에 처음 함유된 단백질의 5 중량% 내지 25 중량%, 그러나 보다 일반적으로 대략 20 중량%가 확인되는 것으로 추정된다.
이러한 가용성 분획에 존재하는 주로 알부민 타입의 이러한 단백질 분획을 회수하기 위해 여러 작업이 수행되었다. 문헌["Pilot scale recovery of proteins from a pea whey discharge by ultrafiltration" (Lei (Leigh) Gao, Lebensm.-Wiss. u.-Technol., Vol 34, pp. 149-158, 2001)]은 원심분리, 그리고 이어서 한외여과, 이후 pH 7에서 중화 및 분무-건조에 의한 완두 알부민의 회수에 관한 것이다.
이어서, 특허 출원 WO 2006/052003호는 액체 완두 개량 유출물로부터 유래된 가용성 폴리펩티드를 막 여과, 그리고 이어서 탄산칼슘의 첨가에 의한 중화 및 건조에 의해 제조하기 위한 공정에 관한 것이다.
본 출원인은 또한 알부민-풍부 분획을 회수하기 위해 일련의 a) 원심 분리 또는 미세여과, b) 이후 한외여과, 및, 마지막으로 c) 선택적으로 역삼투를 기초로 한 특허 출원 WO 2014/118449호에 기재된 공정을 개발하였다.
에멀션화 성질은 통상적으로 두 가지 지수에 의해 평가된다: 에멀션화 활성(emulsifying activity: EA) 및 에멀션 안정성(emulsion stability: ES). (Boye et al. 2010a). 에멀션화 활성(EA)은 에멀션의 파괴 또는 상 전환 전에 소정량의 에멀션화제를 함유하는 수용액에서 분산될 수 있는 오일의 최대량으로 정의된다(Sherman, 1995).
밀크 알부민은 이들의 높은 에멀션화 활성으로 알려져 있다. 지금까지 이루어진 진전에도 불구하고, 완두 알부민의 에멀션화 활성은 유리하지만, 여전히 기준이 되고 있는 밀크 알부민 분획의 에멀션화 활성보다 여전히 낮다.
문헌["Pilot scale recovery of proteins from a pea whey discharge by ultrafiltration" (Lei (Leigh) Gao, Lebensm.-Wiss. u.-Technol., vol 34, pp. 149-158, 2001)]에는 문헌의 표 3에서 완두 알부민의 에멀션화 활성, 또는 에멀션화 능력이 대두 또는 밀크보다 훨씬 더 낮다는 것이 교시되어 있다: 이중 에멀션화 활성은 난 알부민의 에멀션화 활성의 절반 미만이다. 또한, 이 논문에서, 발포 능력, 즉, 제품이 거품을 형성시키는 경향이 이와 관련하여 탁월한데, 특정 적용에 유리할 수 있는 이러한 성질은 본 발명의 맥락에서 추구되는 성질에 반대된다는 점이 주지된다. 실제로, 거품의 형성은 이러한 화합물들이 막 여과 단계를 거쳐야 하는 경우에 추후 화학적 소포제의 첨가가 수행되어야 한다는 점에서 문제가 될 수 있다. 완두 알부민은, 이러한 더 낮은 에멀션화 활성으로 인해, 여러 식품 적용, 예컨대, 콜드 컷(cold cut) 또는 커피 화이트너(coffee whitener) 또는 심지어 특정 약제 또는 화장품 적용에서 유단백질, 및 특히 밀크 알부민을 완전히 대체할 수 없다. 이러한 에멀션화 활성을 개선하기 위해 여러 접근법이 제안되었다. 문헌["Foaming and emulsifying properties of pea albumin fractions and partial characterisation of surface-active components" (Lu et al., J.Sci.Food.Agric., 80: 1964-1972, 2000)]에는 완두 알부민의 에멀션화 성질이 산성 pH에서 최대이고, 완두 알부민의 에멀션화 성질을 개선하기 위해 Pa2라고 불리는 서브-분획에 접근하는 데에는 복잡한 분별 공정을 수행하는 것이 필요할 것이라고 교시되어 있다. 다른 복잡하고 비용이 많이 드는 전략에는, 예를 들어, 효소 가수분해 또는 화학적 개질이 수반된다. 그럼에도 불구하고 이러한 접근법들은 여전히 복잡하고 비용이 많이 든다.
놀랍게도, 본 출원인은 개선된 에멀션화 활성을 갖는 완두 알부민을 어떻게 단리시키는 지를 알게 되었고, 이를 수득하기 위한 간단한 공정을 고안하였으며, 지금까지 종래에 공지된 식물 알부민으로 구현하기 불가능했던 상기 개선된 완두 알부민으로 되어 있는 식품, 화장품 및 약제 적용을 개발하였다.
따라서, 본 발명의 첫 번째 주제는 이의 에멀션화 활성이 1 그램의 알부민 당 600 ml 초과의 옥수수유인 것을 특징으로 하는 완두 알부민으로 구성된다. 우선적으로, 에멀션화 활성은 1 그램의 알부민 당 800 ml 초과의 옥수수유일 것이다. 보다 우선적으로, 에멀션화 활성은 1 그램의 알부민 당 1000 ml 초과의 옥수수유일 것이다.
본 출원에서, 용어 "완두 알부민"은 완두의 다양한 성분의 수성 분별 공정 중에 추출된 수용성 단백질 분획을 의미하는 것으로 의도된다(예를 들어, 본 출원인의 특허 EP 1 400 537호 참조).
에멀션화 활성은 에멀션의 파괴 또는 상 전환 전에 소정량의 에멀션화제를 함유하는 수용액에서 분산될 수 있는 오일의 최대량으로 정의된다(Sherman, 1995). 이를 정량화하기 위해, 본 출원인은 이를 용이하게, 신속하게, 그리고 재현 가능하게 정량화하는 것을 가능하게 하는 시험을 개발하였다. 이러한 공정은 하기 단계들을 수행하는 것으로 구성된다:
1. 0.2 g의 제품 샘플을 20 ml의 물에 분산시키는 단계.
2. 용액을 9500의 분당 회전수(revolutions per minute: rpm)의 속도로 30초 동안 Ultraturax IKA T25 디바이스에 의해 균질화시키는 단계.
3. 전 단계 2와 동일한 조건하에서 균질화하에 업체 Cargill에 의해 명칭 Amphora하에 시판되는 20 ml의 옥수수유를 첨가하는 단계.
4. 3100 g에서 5분 동안 원심분리하는 단계.
a. 우수한 에멀션이 수득되는 경우, 즉, 에멀션의 파괴 또는 상 전환이 없는 경우, 물 및 옥수수유의 양을 50%로 증가시켜 시험을 단계 1에서부터 다시 시작한다.
b. 좋지 않은 에멀션이 수득되는 경우, 예를 들어, 에멀션의 상 분리, 파괴 또는 상 전환의 경우, 물 및 옥수수유의 양을 50%로 감소시켜 시험을 단계 1에서부터 다시 시작한다.
에멀션화될 수 있는 오일의 최대량(Qmax(ml))을 이에 따라 반복하여 결정한다.
따라서, 에멀션화 활성은 1 그램의 제품 당 에멀션화될 수 있는 옥수수유의 최대량이다.
에멀션화 활성 = (Qmax / 0.2)×100
본 발명의 두 번째 주제는 완두 알부민을 수득하는 것을 가능하게 하는 완두 가용성 분획을 처리하기 위한 공정으로서,
a. 완두 가용성 분획의 제공,
b. 이어서, 완두 가용성 분획의 진공 탈기의 단계,
c. 이어서, 탈기된 가용성 분획의 미세여과 또는 원심분리로 미세여과 투과물 또는 원심분리 상청액 생성의 단계,
d. 이어서, 상기 미세여과 투과물 또는 상기 원심분리 상청액의 한외여과로 한외여과 잔류물 생성의 단계,
e. 이어서, 한외여과 투과물의 역삼투에 의해 역삼투로부터 얻어지는 투과물 및 잔류물 생성의 선택적 단계,
f. 이어서, 단계 d) 또는 e) 동안 수득된 잔류물의 pH 중화,
g. 이어서, 단계 f)의 중화된 잔류물의 UHT 열 처리,
h. 이어서, 단계 g)의 열-처리된 잔류물의 건조를 포함하는 공정으로 구성된다.
첫 번째 단계는 이에 따라 완두 가용성 분획의 제공으로 구성된다. 용어 "완두 가용성 분획"은 완두 가루의 수성 밀크로부터 전분, 내부 섬유 및 글로불린의 추출 후에 수득된 잔류 용액을 의미하는 것으로 의도된다(예를 들어, 본 출원인의 특허 EP 1 400 537호 참조).
두 번째 단계는 이에 따라 진공 탈기 단계로 구성된다. 여기서 목적은 진공 처리에 의해 이의 용존 가스의 완두 가용성 분획을 제거하는 것이다. 적합한 디바이스는, 예를 들어, SPX Derox 스키드일 수 있다. 가용성 분획은, 예를 들어, 45℃ 내지 55℃, 바람직하게는 대략 50℃인 입구 온도에, 및 저압 조건에 주어진다. 가해지는 "진공"은, 예를 들어, 0.05 bar 내지 0.15 bar, 우선적으로 대략 0.1 bar의 압력에 대응한다. 이러한 단계는 통상적으로 수행되는 소포제의 첨가로 분산되는 것을 가능하게 하는데, 이는 알부민의 기능적 성질을 저하시킨다.
본 발명에 따른 공정의 세 번째 단계는, 전 단계로부터 유도되는 바와 같은, 탈기된 완두 가용성 분획에 대하여 직접적으로 수행되는 미세여과 또는 원심분리 단계이다. 이러한 단계는 특히 알부민-풍부 단백질 분획을 단리시키는 목적을 갖는다.
세 번째 단계가 원심분리인 경우, 당업자는 원심분리기, 수평 디캔터, 플레이트 원심분리기 또는 디슬러저 디스크 원심분리기(desludger disk centrifuge)와 같이 원심력을 이용하는 분리를 위한 어떠한 장비든 사용할 수 있다.
세 번째 단계가 미세여과인 경우, 이는 바람직하게는 접선 막 미세여과이다. 보다 구체적으로, 접선 미세여과는 바람직하게는 0.01 μm 내지 1 μm, 바람직하게는 0.05 μm 내지 0.5 μm의 공극을 갖는 세라믹 막으로 수행된다.
선택적으로, 이러한 미세여과 또는 원심분리 단계 전에는, 그 밖에 당업자에게 공지된 임의의 기술에 의해, 전분 식물의 가용성 분획에 함유된 불용성 입자의 응집 단계가 선행될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 네 번째 단계는 미세여과 투과물에 대하여 또는 원심분리 상청액에 대하여 수행되는 한외여과의 단계 d)로 구성된다. 이는, 한편으로 알부민이 풍부한 한외여과 잔류물을 수득하는 것을 가능하게 하고, 다른 한편으로 당 및 염이 풍부한 한외여과 투과물을 수득하는 것을 가능하게 한다. 선택적으로, 이러한 한외여과 단계의 상류에 물의 양을 감소시키고 한외여과 단계를 용이하게 할 수 있는 선택적인 농축 단계를 부가하는 것이 가능하다. 이러한 목적으로, 당업자는, 예를 들어, 증발기나 그 외에 역삼투를 이용할 수 있다.
보다 구체적으로, 막관통 압력을 4 bar 미만으로 유지하면서, 5 킬로달톤(kiloDalton: KDa) 내지 20 킬로달톤(KDa), 바람직하게는 5 KDa 또는 10 KDa의 차단 역치를 갖는 막으로 한외여과를 수행하는 것이 권장된다.
본 발명에 따른 공정은 이후 선택적인 다섯 번째 단계를 포함할 수 있다: 이는 한외여과 투과물에 대하여 수행되는 역삼투이다. 본 출원인은 97% 내지 99.9%의 염화나트륨 저지율의 염화나트륨 저지율을 갖는 막으로 이러한 삼투를 수행하는 것을 권장한다.
여섯 번째 단계는 염기를 교반하면서 첨가함으로써 전 단계의 잔류물의 중화로 구성된다. 우선적으로, 잔류물은 6 내지 8로 조절된다. 더욱 우선적으로, 잔류물의 pH는 6.5 내지 7.5로 조절된다. 우선적으로, 사용되는 염기는 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드 또는 수성 암모니아로부터 선택된다. 더욱 우선적으로, 사용되는 염기는 소듐 하이드록사이드이다. 카보네이트의 사용은 수득되는 알부민 분획의 맛에 유해한 작용을 가지므로 방지되어야 하는 것이 주지되어야 한다.
일곱 번째 단계는 이전의 중화된 잔류물의 UHT 열 처리로 구성된다. 처리 온도는 130℃ 내지 150℃, 우선적으로 140℃이다. 처리 시간은 5초 내지 15초, 우선적으로 10초이다.
여덟 번째 단계는 당업자에게 공지된 임의의 기술에 의한 잔류물의 최종 건조이다. 우선적으로, 1단 분무-건조기(single-stage spray-dryer)가 사용될 것이다.
본 발명의 세 번째 및 마지막 주제는 특히 유단백질이 완전히 대체된 비-유제품 커피-화이트너 타입 식품 적용에서, 특히 유단백질이 완전 또는 일부 대체된 임상 영양용으로 의도된 단백질 및 지질이 풍부한 UHT 음료, 또는 특히 유단백질이 완전 또는 일부 대체된 아이스크림에서 다량의 오일을 에멀션화시키기 위한 상기 완두 알부민의 용도로 구성된다. 본 발명에 따른 알부민은 또한 약제 및 화장품 분야에서의 적용을 구상하는 것을 가능하게 한다.
이어지는 실시예는, 본 출원의 범위를 제한하지 않으면서, 본 출원을 더 잘 예시할 수 있게 하는 것이다.
실시예
실시예 1
이 실시예는 종래 기술 WO 2014/118449호에 따른 완두 알부민의 생산을 예시하는 것이고, 이는 PA라고 불릴 것이다.
첫 번째 단계는 완두 가용성 분획을 수득하는 것이다. 처음에, 100 pm의 그리드가 장착된 Alpine 해머 밀에서 껍질을 깐 사료용 완두를 그라인딩(grinding)함으로써 완두 가루를 제조하였다. 87%의 고형물 함량을 갖는 300 kg의 가루를 이후 6.5의 pH에서 건조 기준으로 25%의 최종 농도로 물에 침지시켰다. 25%의 고형물 함량, 즉, 이에 따라 261 kg의 건조 가루를 갖는 1044 kg의 가루 현탁액을 이후 500 kg의 물과 함께 14-스테이지 하이드로사이클론 배터리에 도입하였다. 스테이지 No. 5에는 가루 현탁액을 공급하였다. 이러한 분리에 의해서 스테이지 No. 1의 결과물에 대응하는 경질상(light phase)의 수득이 야기되었다. 이는 단백질, 내부 섬유 및 가용성 물질의 혼합물로 구성되었다.
하이드로사이클론의 출구에서 이러한 경질상은 약 14.8 중량%, 즉, 건조 기준으로 21 kg의 섬유; 약 42.8 중량%, 즉, 건조 기준으로 60.8 kg의 단백질; 및 약 42.4 중량%, 즉, 건조 기준으로 60.2 kg의 가용성 물질의 혼합물로서 건조 기준으로 총 142 kg을 함유하였다. 이러한 분획은 11.4%의 고형물 함량을 가졌다. 섬유를 산업용 감자 전분 가공 장치에서 사용되는 Westfalia 타입의 원심분리 디캔터에서 분리하였다. 원심분리 디캔터의 출구에서 경질상은 단백질과 가용성 물질의 혼합물을 함유한 반면, 중질상(heavy phase)은 완두 섬유를 함유하였다. 중질상은 20%의 고형물 함량을 갖는 105 kg의 섬유를 함유하였다. 거의 모든 섬유가 실제로 이러한 분획에서 확인된다는 점이 주지된다.
단백질 및 가용성 물질의 분획과 관련하여, 이는 가용성 물질 및 단백질의 가용성 혼합물을 1142 kg 함유하였다(6%의 고형물 함량을 갖는 분획). 경질상을 원심분리 디캔터의 출구에서 4.5의 pH로 조절하고 50℃에서 가열함으로써 단백질을 이들의 등점점에서 응집시켰다.
이에 따라 응집된 단백질을 성숙 탱크(maturation tank)에서 10분 동안 정치시켰다. 단백질의 침전 후에, 원심분리 디캔팅을 수행하였고, 이에 의해서, 건조 후, 93%의 고형물 함량을 갖는 56 kg의 글로불린-타입 단백질(건조 기준으로 86%의 Nx6.25)을 함유하는 침전물; 및 고형물에 대해 100 g 당 2.5 g을 함유하고 이중 27%가 단백질인, 알부민, 당 및 염을 함유하는 가용성 분획을 회수할 수 있었다.
이후, 이러한 완두 가용성 분획을 0.14 μm의 공극을 갖는 Inside Ceram® 타입의 세라믹 막이 장착된 미세여과 장치(4.5 mm의 19개 채널)를 통해 펌핑하였다. 여과 전반에 걸쳐, 온도를 60℃로 조절하고, 막관통 압력을 0.4 bar 내지 0.6 bar의 값으로 유지하였다. 2.5 g/100 g(고형물)을 함유하는 707 리터의 미세여과 투과물 및 2.5 g/100 g(고형물)을 함유하는 1768 리터의 미세여과 잔류물을 이에 따라 회수하였다.
550 리터의 미세여과 투과물을 한외여과 장치를 통해 펌핑하였다. 업체 Novasep에 의해 시판되고 15 KDa의 차단 역치를 갖는 Kerasep® BX 타입의 세라믹 막을 한외여과 장치에 장착시켰다(6 mm의 7개 채널). 여과 전반에 걸쳐, 온도를 60℃로 조절하고, 막관통 압력을 1 bar 내지 3 bar의 값으로 유지하였다.
2.2 g/100 g(고형물)을 함유하는 467 리터의 한외여과 투과물, 및 33 리터의 잔류물을 이에 따라 회수하였다. PA 한외여과 잔류물을 1단 분무-건조기 타입의 분무-건조 타워에서 분무-건조시켰다. 입구 온도 설정값은 190℃이고, 출구 온도는 85℃ 내지 90℃였다.
최종 알부민 분획(분무-건조된 PA 한외여과 잔류물)의 조성은 하기 표에 주어져 있다:
Figure pct00001
실시예 2
이 실시예는 본 발명에 따른 완두 알부민의 생산을 예시하는 것이며, 이는 PA_INV라고 불릴 것이다.
공정은 실시예 1의 첫 번째 문단에 기재된 단계에 따른 완두 가용성 분획의 수득까지 유사하다.
이에 따라 수득된 완두 가용성 분획을 먼저 SPX Derox 스키드 위에 통과시킴으로써 탈기시켰다. 상기 SPX Derox 스키드의 제어 파라미터는 하기와 같았다:
Figure pct00002
입구 및 출구에서 용존 산소를 측정함으로써 정확한 탈기를 확인하였다.
이후, 이러한 탈기된 완두 가용성 분획을, 0.14 μm의 공극을 갖는 Inside Ceram® 타입의 세라믹 막이 장착된 미세여과 장치(4.5 mm의 19개 채널)를 통해 펌핑하였다. 여과 전반에 걸쳐, 온도를 60℃로 조절하고, 막관통 압력을 0.4 bar 내지 0.6 bar의 값으로 유지하였다.
투과물을 한외여과 장치를 통해 펌핑하였다. 업체 Novasep에 의해 시판되고 15 KDa의 차단 역치를 갖는 Kerasep® BX 타입의 세라믹 막을 한외여과 장치에 장착시켰다(6 mm의 7개 채널). 여과 전반에 걸쳐, 온도를 60℃로 조절하고, 막관통 압력을 1 bar 내지 3 bar의 값으로 유지하였다.
0.5% 미만의 SC의 투과물의 고형물 함량이 얻어질 때까지, 다량의 잔류물에 다량의 음용 탈탄산수의 첨가, 및 이어서 한외여과의 3회 반복으로 구성되는 연속 세 번의 정용여과를 수행하였다.
이후, 수득된 한외여과 잔류물을, 교반하면서, 50%로 농축된 소듐 하이드록사이드를 첨가함으로써 6.8의 pH로 보정하였다.
그 후, 중화된 한외여과 잔류물에, 140℃의 온도에서 약 10초의 접촉 시간 동안 Vomatec 스키드 위에 통과시킨 후 대략 90℃에서 진공하에 발화시키는 것으로 구성되는 UHT 열 처리를 적용하였다.
마지막으로, UHT 열 처리의 출구에서 수득된 용액을 1단 분무-건조기 타입의 분무-건조 타워에서 분무-건조시켰다. 입구 온도 설정값은 190℃이고, 출구 온도는 85℃ 내지 90℃였다.
수득된 완두 알부민 분말을 PA_INV라고 불렀다. 이의 조성은 하기 표에 주어져 있다:
Figure pct00003
실시예 3
이 실시예는 실시예 1(종래 기술에 따름) 및 2(본 발명에 따름)에서 앞서 수득된 완두 알부민의 에멀션화 활성(EA)을 측정하는 데 이용된 프로토콜을 기술하는 것을 목적으로 한다:
1. 0.2 g의 제품 샘플을 20 ml의 물에 분산시킨다.
2. 용액을 9500의 분당 회전수(rpm)의 속도로 30초 동안 Ultraturax IKA T25 디바이스에 의해 균질화시킨다.
3. 전 단계 2와 동일한 조건하에서 균질화하에 업체 Cargill에 의해 명칭 Amphora하에 시판되는 20 ml의 옥수수유를 첨가한다.
4. 3100 g에서 5분 동안 원심분리한다.
a. 우수한 에멀션이 수득되는 경우, 즉, 에멀션의 파괴 또는 상 전환이 없는 경우, 물 및 옥수수유의 양을 50%로 증가시켜 시험을 단계 1에서부터 다시 시작한다.
b. 좋지 않은 에멀션이 수득되는 경우, 예를 들어 에멀션의 상 분리, 파괴 또는 상 전환의 경우, 물 및 옥수수유의 양을 50%로 감소시켜 시험을 단계 1에서부터 다시 시작한다.
에멀션화될 수 있는 오일의 최대량(Qmax(ml))을 이에 따라 반복하여 결정한다.
에멀션화 활성은 이에 따라 1 그램의 제품 당 에멀션화될 수 있는 옥수수유의 최대량이다.
에멀션화 활성 = (Qmax / 0.2)×100
실시예 4
이 실시예는 두 개의 완두 알부민 PA(실시예 1, 종래 기술에 따름) 및 PA_INV(실시예 2, 본 발명에 따름) 및 또한 여러 알부민, 식물 및 유제품, 및 참조 상업적 글로불린의 비교를 제시하는 것을 목적으로 한다.
Figure pct00004
본 발명에 따른 알부민으로, 종래 기술의 완두 알부민의 에멀션화 활성 값의 두 배가 넘는 에멀션화 활성 값이 성공적으로 달성된다는 것을 분명히 알 수 있다. 새로운 값으로, 난 또는 밀크에서 유래된 알부민과 같은 동물 단백질로 가능한 것들과 유사한 적용을 구상할 수 있었다.
실시예 5: 커피- 화이트너 타입의 식품 적용에서 본 발명에 따라 수득된 알부민의 용도:
이 실시예는 통상적으로 사용되는 소듐 카제네이트를 완전히 대체하는 것이 목표인 "커피-화이트너"(커피에 대한 밀크 대체물)의 생산에 대한 결과를 제시함으로써 본 발명에 따른 완두 알부민에 의해 제공되는 식품 적용의 가능성을 예시하는 것이다.
다양한 혼합물의 조성이 최종 조성의 조생성물 중량 기준 백분율로 하기 표에 주어져 있다. 이를 제조하기 위해, 하기 절차를 따랐다:
● 코코넛 오일을 80℃까지 교반하면서 가열하고, Dimodan HP를 첨가하여 모노글리세라이드를 가용화시킨다.
● 90%의 물을 50℃까지 가열하고, 단백질을 교반하면서 첨가한다.
● 남은 10%의 물에 포스페이트 염을 가용화시킨다.
● 단백질 수용액을 함유하는 용기에 포스페이트 염 및 글루코스 시럽의 용액을 첨가한다.
● Dimodan HP/오일 용액을 균질화기로 10000 rpm에서 5분 동안 예비-에멀션화시킨다.
● 두 용액을 에멀션화된 용액이 수득될 때까지 160 bar에서 75℃로 균질화기에서 혼합한다.
● 80℃에서 5초 동안 저온살균한다.
에멀션 품질을 정량화하기 위해, 업체 Malvern으로부터의 입도 분석기 3000을 이용하여 입도를 측정하였다. Dmode는 에멀션화된 입자의 평균 크기를 나타낸다.
Figure pct00005
오로지 본 발명에 따른 완두 알부민 PA_INV만이 1 마이크론 미만의 평균 크기를 갖는 에멀션화된 입자를 수득하는 것을 가능하게 한다는 것을 분명히 알 수 있다.
실시예 6: 식이 영양, 스포츠 영양 또는 임상 영양을 위한 UHT 즉석 음료(또는 RTD ) 베버리지 타입의 식품 적용에서 본 발명에 따라 수득된 알부민의 용도
이 실시예는 통상적으로 사용되는 소듐 카제네이트를 일부(약 50%) 대체하는 것이 목표인 주류 영양, 식이 영양, 스포츠 영양 또는 임상 영양을 위한 UHT 즉석 음료 베버리지의 생산에 대한 결과를 제시함으로써 본 발명에 따른 완두 알부민에 의해 제공된 식품 적용 가능성을 예시하는 것이다. 실시예는 약 10 중량%의 단백질을 함유하는 조성을 나타냈지만, 본 발명에 따른 완두 알부민은 또한 단백질 함량이 5 중량% 내지 15 중량%, 또는 심지어 20 중량%의 범위인 조성에 적합했다. 마찬가지로, 더 높은 오일 함량이 가능했는데; 이는 당업자가 본 발명에 따른 완두 알부민으로 레시피를 조절하기에 충분할 것이다. 본 발명에 따른 알부민의 에멀션화 성질을 고려해 볼 때, 유단백질의 완전 대체가 또한 구상될 수 있다.
다양한 혼합물의 조성이 최종 조성의 중량 백분율로 하기 표에 주어져 있다. 이를 제조하기 위해, 하기 절차를 따랐다:
● 분말 제품(단백질, 말토덱스트린 및 수크로스)의 건식 혼합.
● 50℃까지 물 가열, 앞서 제조된 분말 혼합물 첨가, Silverson 고전단 혼합기에 의해 3500 rpm로 50℃에서 30분 동안 분산, 바닐라 향료 첨가.
● 별개 용기에 레시틴 및 오일 투입; 교반 및 50℃까지 가열.
● 30분의 수화 후, 5분(10000 rpm) 동안 고전단 혼합기를 이용하여 제1 혼합물(단백질, 말토덱스트린 및 수크로스)에 이러한 레시틴/오일 용액 첨가.
● 두 단계(두 번째 단계 동안 30%)로 200 bar 및 75℃에서 균질화.
● 142℃에서 5초 동안 UHT 처리 수행.
● 냉각 및 4℃에서 저장.
에멀션 품질을 정량화하기 위해, 업체 Malvern으로부터의 입도 분석기 3000을 이용하여 입도를 측정하였다. Dmode는 에멀션화된 입자의 평균 크기를 나타낸다.
Figure pct00006
오로지 본 발명에 따른 완두 알부민 PA_INV만이 유제품 기원의 카제인으로 수득된 참조만큼 우수한 Dmode(1 마이크론 미만)를 얻는 것을 가능하게 한다는 것을 분명히 알 수 있다.
실시예 7: 유제품 소비용으로 의도된 "완두 밀크 " 또는 "식물성 밀크 " 타입의 식품 적용에서 본 발명에 따라 수득된 알부민의 용도
이 실시예는 유제품 소비용으로 의도된 "완두 밀크" 또는 "식물성 밀크" 타입의 베버리지의 생산에 대한 결과를 제시함으로써 본 발명에 따른 완두 알부민에 의해 제공되는 식품 적용 가능성을 예시하는 것이다.
다양한 혼합물의 조성은 하기 표에 주어져 있다. 이를 제조하기 위해, 하기 절차를 따랐다:
● 물에서 젤란검 및 물을 90℃에서 완전히 용해될 때까지 필요에 따라 교반하면서 혼합한다.
● 70℃까지 냉각시킨다.
● 오일, 해바라기 레시틴 및 바닐라 향료를 제외한 다른 성분들을 완전히 용해될 때까지 필요에 따라 교반하면서 첨가한다.
● 해바라기유를 가열하고, 레시틴을 첨가한다.
● 오일/레시틴 혼합물 및 바닐라 향료를 고전단 혼합기로 교반하면서 첨가한다.
● 270 bar(첫 번째 단계) 및 30 bar(두 번째 단계)에서 고압 균질화기를 사용하여 75℃에서 용액을 균질화시킨다.
● 142℃에서 5초 동안 UHT 처리에 의해 살균한다.
● 포장하고, 4℃에서 저장한다.
에멀션 품질을 정량화하기 위해, 업체 Malvern으로부터의 입도 분석기 3000을 이용하여 입도를 측정하였다. Dmode는 에멀션화된 입자의 평균 크기를 나타낸다.
Figure pct00007
오로지 본 발명에 따른 완두 알부민 PA_INV만이 완두 글루불린으로 수득된 참조만큼 우수한 Dmode(1 마이크론 미만)를 얻는 것을 가능하게 한다는 것을 분명히 알 수 있다. 종래 기술의 완두 알부민은 글로불린 참조와 유사한 1 마이크론 미만의 에멀션화된 글루불린의 Dmode를 얻는 것을 가능하게 하지 않았고, 오로지 본 발명에 따른 완두 알부민만이 이를 가능하게 하였다.

Claims (12)

  1. 에멀션화 활성은 1 그램의 알부민 당 600 ml 초과의 옥수수유인 것을 특징으로 하는, 완두 알부민.
  2. 제1항에 있어서, 에멀션화 활성은 1 그램의 알부민 당 800 ml 초과의 옥수수유인, 완두 알부민.
  3. 제2항에 있어서, 에멀션화 활성은 1 그램의 알부민 당 1000 ml 초과의 옥수수유인, 완두 알부민.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 완두 알부민을 수득하기 위해 완두 가용성 분획을 처리하는 방법으로서,
    a. 완두 가용성 분획의 제공,
    b. 이어서, 완두 가용성 분획의 진공 탈기의 단계,
    c. 이어서, 탈기된 가용성 분획의 미세여과 또는 원심분리로 미세여과 투과물 또는 원심분리 상청액 생성의 단계,
    d. 이어서, 미세여과 투과물 또는 원심분리 상청액의 한외여과로 한외여과 잔류물 생성의 단계,
    e. 이어서, 한외여과 투과물의 역삼투에 의해 역삼투로부터 얻어지는 투과물 및 잔류물 생성의 선택적 단계,
    f. 이어서, 단계 d) 또는 e) 동안 수득된 잔류물의 pH 중화,
    g. 이어서, 단계 f)의 중화된 잔류물의 UHT 열 처리,
    h. 이어서, 단계 g)의 열-처리된 잔류물의 건조를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 단계 f)의 중화 pH는 6.5 내지 7.5인 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 단계 f)는 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드 또는 수성 암모니아, 우선적으로 소듐 하이드록사이드로부터 선택된 염기를 첨가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 g)의 열 처리는 130℃ 내지 150℃, 우선적으로 140℃의 온도에서 5초 내지 15초, 우선적으로 대략 10초의 처리 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 h)의 건조는 1단 분무-건조(single-stage spray-drying)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 식품 제형을 생산하기 위한, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 청구된 완두 알부민의 용도.
  10. 제9항에 있어서, 커피 화이트너를 생산하기 위한, 완두 알부민의 용도.
  11. 제9항에 있어서, "즉석 음료" 타입의 베버리지를 생산하기 위한, 완두 알부민의 용도.
  12. 화장품 또는 약제 제형을 생산하기 위한, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 청구된 완두 알부민의 용도.
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