KR20210013364A - Ph 조정된 콩류 단백질 제품 - Google Patents
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Abstract
약 4.4 미만의 pH 에서 수성 매질에 용융되고 그 pH 범위에서 내열성을 가지는 적어도 약 60wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지는 콩류 단백질 제품의 수용액이 약 6 내지 8 의 pH 로 조정된다. 획득된 제품은 그 제품을 건조하고, 침전된 콩류 단백질 물질을 회수 및 건조하거나, 그 제품을 열처리 및 건조하거나 또는 그 제품을 열처리 및 회수하고 침전된 콩류 단백질 물질을 건조함으로써 처리된다.
Description
본 출원인은 2012년 7월 10일자 출원된 미국 임시 특허출원 61/669,845 호에 의한 35 USC 119(e) 하의 우선권을 주장한다.
본 발명은 pH-조정된 콩류 단백질 제품, 바람직하게는 분리 단백질에 관한 것이다.
본 출원인에게 양도되고, 그의 내용이 본 명세서에참조되는 2011년 5월 9일자 출원된 미국특허출원 제13/103,528호(2011년 11월 10일자 공개된 미국특허공개 2011/0274797호), 2011년 11월 4일자 출원된 미국특허출원 제13/289,264호(2012년 5월 31일자 공개된 미국특허공개 2012/013117호), 2012년 7월 24일자 출원된 13/556,357호 및 2013년 1월 7일자 출원된 13/642,003호에는 적어도 약 60 wt%, 바람직하게는 적어도 약 90 wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질제품의 제공이 개시된다.
콩류 단백질 제품은 다음의 공정:
(a) 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용융을 야기하고 수용성 콩류 단백질 용액을 형성하기 위하여, 수용성 칼슘염 용액, 바람직하게는 수용성 염화칼슘용액으로 콩류 단백질원을 추출,
(b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 수용성 콩류 단백질용액을 분리,
(c) 선택적으로 콩류 단백질 용액을 희석,
(d) 산성화된 콩류 단백질 용액을 생산하기 위하여, 수용성 콩류 단백질 용액의 pH를 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2 내지 약 4로 조정,
(e) 산성화된 콩류 단백질 용액이 여전히 정제되지 않은 경우에는 선택적으로 정제,
(f) 상기 공정 (b) 내지 (e) 중에서 교대로, 선택적으로, 수용성 콩류 단백질 용액 및 잔여 콩류 단백질원의 혼합용액의 pH 를 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2 내지 약 4로 조정하고, 그 산성화된, 바람직하게는 정제된 콩류 단백질 용액을 잔여 콩류 단백질원으로부터 분리,
(g) 막 기술의 사용에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 산성화된 수용성 단백질 용액을 선택적으로 농축,
(h) 선택적으로 농축된 콩류 단백질 용액을 정용여과(diafilteration)하고, 또한
(i) 농축되고 선택적으로 정용여과된 콩류 단백질 용액을 선택적으로 건조하여 형성된다.
상기 미국 특허출원으로 생산된 콩류 단백질 제품의 중요한 특성 중의 한가지는 특징적인 녹색 및/또는 콩 및/또는 채소의 맛을 소유하는 종래의 콩류 단백질 제품과 비교할 때, 제품의 깔끔한 맛을 들 수 있다.
상기한 미국 특허출원으로 생산된 콩류 단백질 제품은, 물에 용융되었을 때 낮은 pH 값의 용액으로 생성된다. 산성 음료의 제조와 같은 산성 음식 적용분야에 대해서는 바람직한 반면, 콩류 단백질 제품의 낮은 pH는 예를 들어 중성 혹은 중성 pH에 가까운 음식과 같은 기타 음식 적용분야에 대해서는 이상적이지 못할 수 있다. 산성 단백질 성분과 기타 성분을 추가함으로써 pH를 원하는 수준으로 증가시키기 보다는, 중성 또는 중성에 가까운 형태로 되어 있는 단백질 제품을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 상업용 콩류 단백질 제품들은 흔히 중성 또는 중성에 가까운 pH로 조정되어 제공된다.
본 발명과 관련하여, 상기한 미국특허출원 13/103,528, 13/289,264, 13/556,357 및 13/642,003 으로 만들어진 선택적으로 농축되고 선택적으로 정용여과된 수용성 단백질 용액 또는 미국특허출원 13/103,528, 13/289,264, 13/556,357 및 13/642,003 의 공정으로부터의 재가수 건조된 콩류 단백질 제품에 의하여 마련되는 용액은 약 6 내지 8, 바람직하게는 약 6.5 내지 7.5 범위 내의 pH 로 조정되며, 또는 그로 인한 제품은 건조되거나 또는 침전물이 분리되고 건조된다.
선택적으로, 약 6 내지 8 pH 로의 pH 조정 후, pH 조정된 용액은 가열될 수 있고, 건조된 제품 또는 형성된 어떠한 침전물이 분리 및 건조된다. 열처리 공정은 단백질 제품의 기능적인 특성을 변형하도록, 즉 단백질의 용융성을 저하시키고 물질의 수결합 성능을 증가시키는데 기여한다. 본 명세서에서 마련된 콩류 단백질 제품은 깔끔한 풍미를 가지며 중성 또는 중성에 가까운 조건 하에서 식품적용에 유용하다.
비록 상용 콩류 단백질 제품의 범위는 다양한 기능적 특성을 가진 식품의 용도 및 다양한 의도된 적용분야에서 사용가능한 것이지만, 상용 콩류 단백질 제품에 대한 더 많은 공통분야 중의 몇몇은 가공 육류 제품, 빵식품 및 뉴트리션 바(nutrition bar) 등이다. 본 발명의 pH 조정된 콩류 단백질 제품은 종래의 콩류 단백질 제품과 비교할 때 더 깔끔한 풍미를 가지며, 상술한 방식을 포함하여 다양한 식료품에서 종래의 콩류 단백질 제품을 대체함으로써 개선된 풍미를 가지는 식료품을 제공한다.
본 발명의 pH 조정된 콩류 단백질 제품은 또한 유사 낙농제품, 대체 낙농제품 및 낙농/식물성 성분이 혼합된 제품과 같은 약 6과 약 8 사이의 pH 를 가지는 식품 및 음료 분야에서 사용가능하다. 본 발명의 pH 조정된 콩류 단백질 제품은 특히 우유와 유사한 관능적 및/또는 영양학적 특성을 가지도록 형성되고 제조되는 유사 낙농 또는 대체 낙농 음료용으로 유용하다. 그와 같은 음료는 전형적으로는 약 7 내지 약 7.5 의 pH 로 제조되며, 전형적으로는 단백질을 포함하고, 선택적으로는 균질화 공정에 의한 분리에 대해서 안정되어 있는 지방을 포함하고 선택적으로는 비타민과 미네랄이 첨가된다. 상술한 미국특허 출원 제 13/103,528, 13/289,264, 13/556,357 및 13/642,003의 공정에 의하여 마련된 산성 콩류 단백질 제품들도 그러한 유사 낙농 및 대체 낙농 음료에 사용될 수 있지만, 본 발명의 제품 용도는 음료 제조에서 pH 조정 공정을 필요로 하지 않거나 또는 pH 조정 정도가 최소화된다는 장점을 제공한다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따르면:
(a) 약 4.4 미만의 pH 에서 수성 매질내에 완전히 용융되고 그 pH 범위에서 내열성을 가지는 적어도 약 60wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 가지는 콩류 단백질 제품의 수용액을 마련하는 단계와;
(b) 상기 수용액의 pH 를 약 6 내지 8, 바람직하게는 약 6.5 내지 약 7.5 pH 로 조정하는 단계와, 또한
(c) 선택적으로 전체 pH 조정된 용액을 건조하는 단계, 또는
(d) 선택적으로 침전된 콩류 단백질 물질을 회수 및 건조하는 단계, 또는
(e) 선택적으로 pH 조정된 용액을 가열하고, 또한 전체 가열된 용액을 건조하는 단계, 또는
(f) 선택적으로 pH 조정된 용액을 열처리하고, 침전된 콩류 단백질 물질을 회수 및 건조하는 단계
를 포함하는 콩류 단백질 물질의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기한 미국 특허출원들의 방법에 따라 제조된 콩류 단백질 용액이 본 명세서에 마련된 pH 조정된 콩류 단백질 제품을 제조하도록 처리될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서는:
(a) 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용융을 야기하고 수용성 콩류 단백질 용액을 형성하기 위하여, 수용성 칼슘염 용액, 바람직하게는 수용성 염화칼슘용액으로 콩류 단백질원을 추출하는 단계,
(b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 수용성 콩류 단백질용액을 분리하는 단계,
(c) 선택적으로 수용성 콩류 단백질 용액을 희석하는 단계,
(d) 산성화된 콩류 단백질 용액을 생산하기 위하여, 수용성 콩류 단백질 용액의 pH를 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2 내지 약 4로 조정하는 단계,
(e) 선택적으로 산성화된 콩류 단백질 용액을 열처리하여 반-영양 트립신 억제인자의 활성 및 미생물 오염도를 감소하는 단계,
(f) 선택적인 막 기술의 사용에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 산성화된 수용성 단백질 용액을 선택적으로 농축하는 단계,
(g) 선택적으로 농축 콩류 단백질 용액을 정용여과하는 단계,
(h) 선택적으로 농축 콩류 단백질 용액을 저온살균하여 미생물 오염도를 감소하는 단계,
(i) 수용성 콩류 단백질 용액의 pH 를 약 6 내지 8, 바람직하게는 약 6.5 내지 약 7.5 pH 로 조정하고,
선택적으로 전체 pH 조정된 용액을 건조하거나, 또는
선택적으로 침전된 콩류 단백질 물질을 회수 및 건조하거나, 또는
선택적으로 pH 조정된 용액을 열처리하고, 또한 전체 가열된 용액을 건조하거나, 또는
선택적으로 pH 조정된 용액을 열처리하고, 침전된 콩류 단백질 물질을 회수 및 건조하는 단계
를 포함하는 콩류 단백질 물질의 제조방법이 제공된다.
pH 조정된 용액의 열처리는 약 70°내지 160℃의 온도에서 약 2초 내지 약 60분간, 바람직하게는 약 80°내지 120℃의 온도에서 약 15초 내지 약 15분간, 보다 바람직하게는 약 85°내지 95℃의 온도에서 약 1 내지 약 5분간 수행된다.
약 6 내지 8의 중성 pH 를 가지는 콩류 단백질 제품을 제공함으로써, 중성 또는 중성에 가까운 pH 를 가지는 적용분야에서의 제품의 사용을 용이하게 하고, 적용되는 제품의 성상 내에 포함시킬 필요가 없어지고, pH 가 상승된 성분들이 콩류 단백질 제품의 낮은 pH 에 대응하게 된다. 본 명세서에서 개시된 콩류 단백질 제품은 깔끔한 풍미를 가지며 중성 또는 중성에 가까운 상태 하에서 식품 적용분야에 사용된다.
본 출원에 개시된 방법은 콩류 단백질 제품에 대한 기능적 특성들의 넓은 적용범위를 허용함으로써 좋은 식품성분으로서의 pH 조정된 콩류 단백질 제품의 이용도뿐 아니라 종래의 콩류 단백질 성분에 대한 대체품으로서의 용도로 사용할 수 있다.
본 발명은 건조중량 기준(d.b)으로 적어도 약 90 wt%(N×6.25), 바람직하게는 적어도 약 100 wt%의 단백질 함량을 갖는 콩류 분리단백 제품 및 용도에 관한 것으로서, 콩류 분리단백과 유사한 특성을 가지는 더 적은 순도의 콩류 단백질 제품이 제공 및 사용될 수 있다. 그러한 낮은 순도의 제품은 약 60wt%(N×6.25)d.b. 의 단백질 농도를 가질 수 있다.
본 명세서에서 마련된 콩류 단백질 제품은 신규한 것이다. 따라서, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서는, 수용액 내에서 약 6 내지 8, 바람직하게는 약 6.5 내지 7.5의 자연 pH 를 가지며 현재의 상용 콩류 단백질 제품의 특징적인 향기를 가지지 않는 건조중량 기준(d.b)으로 적어도 약 60 wt%, 바람직하게는 적어도 약 90wt%, 보다 바람직하게는 적어도 약 100 wt%,(N×6.25)의 단백질 함량을 갖는 콩류 분리단백 제품이 제공된다. 본 발명은 본 명세서에 마련된 콩류 단백질 제품을 포함하는 식료품의 조성을 포함한다.
본 명세서의 방법에 따라 제조된 콩류 단백질 제품은 현재의 상용 콩류 단백질 제품에 있어서의 특징적인 녹색 및/또는 콩 및/또는 채소의 향이 없으며, 한정되는 것은 아니지만 가공식품 또는 음료의 단배질 강화, 기름의 유화 및 기체를 포집하는 제품에 있어서의 부형제, 제빵 제품에 있어서의 부형제로서, 단백질 제품의 종래의 넓은 적용분야에서 사용하기에 적절하다. 부가적으로, 콩류 단백질 제품은 단백질 섬유로 형성됨으로써, 유사 육류제품으로 유용하고, 계란의 흰자가 결합제로서 사용되는 식료품에 있어서 계란 흰자의 대체품으로서 또는 확장제로서 사용될수 있을 것이다. 콩류 단백질 제품은 또한 영양보조 제품에 사용될 수 있다. 콩류 단백질 제품은, 낙농/식물성 혼합성분의 유사 낙농 또는 대체 낙농 제품에 사용될 수 있다. 기타 콩류 단백질 제품의 용도로서는, 가축사료, 동물 사료, 산업 및 화장분야와 개인 위생용품 등을 들 수 있다.
콩류 단백질 제품을 제공하기 위한 방법의 초기단계는 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질을 용융하는 것을 포함한다. 본 발명이 적용되는 콩류는 렌즈 콩(lentils), 병아리 콩(chickpeas), 건조 완두콩 및 건조 콩류를 포함한다. 이 콩류 단백질원은 콩류 또는 콩류 제품 또는, 콩류의 가공으로부터 유래된 부산물일 수 있다. 예를 들어, 콩류 단백질원은 선택적으로 껍질이 벗겨진 콩류를 빻음으로써 제조되는 가루일 수 있다. 다른 예로서, 콩류 단백질원은 콩류의 껍질을 벗기고 빻아 형성된 단백질이 풍부한 콩류의 파편 및, 그 껍질이 벗겨지고 빻은 재료를 공기로 분류하여 전분 및 단백질이 풍부한 공기로 분류한 파편일 수도 있다.
콩류 단백질원으로부터 회수된 콩류 단백질 제품은 콩류에서 자연적으로 발생하는 단백질일 수 있고 또는 단백질성 물질이 유전적 처리에 의해 변형되었지만 소수성(hydrophobic) 및 극성(polar)의 천연 단백질 특성을 소유하는 단백질이어도 좋다.
콩류 단백질원 물질로부터의 단백질 용융은, 비록 다른 칼슘염 용액이 사용되어도 좋지만, 가장 편리하게는 염화칼슘 용액을 이용하여 수행된다. 부가하여, 마그네슘 염과 같은 다른 알칼리 토금속 화합물이 사용되어도 좋다. 뿐만 아니라, 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 추출은 염화나트륨과 같은 칼슘염 용액을 다른 염 용액과 조합해서 사용하여 수행되어도 좋다. 부가적으로, 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 추출은 추출단계에서 생성된 수용성 콩류 단백질 용액에 이후 첨가되는 칼슘염과 함께 물 또는 염화나트륨과 같은 다른 염용액을 사용하여 수행되어도 좋다. 칼슘염의 첨가에 의해 형성된 침전물은 후속하는 처리의 전 단계에서 제거된다.
칼슘염 용액의 농도가 증가함에 따라, 콩류 단백질원으로부터의 단백질 용융도는 최대값에 도달할 때까지 초기에 증가한다. 뒤이은 염농도의 증가는 용융되는 총 단백질을 증가시키지 않는다. 최대 단백질 용융을 일으키는 칼슘염 용액의 농도는 관련된 염에 따라서 변화한다. 통상적으로는, 약 1.0 M 이하의 농도값, 더욱 바람직하게는 약 0.10 M 내지 약 0.15 M의 값을 사용하는 것이 바람직하다.
배치(batch) 공정에 있어서, 단백질의 염 용융은, 용융시간을 감소하기 위하여 바람직하게는 교반을 수반하여, 약 1°내지 약 100℃, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 65℃, 더욱 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 35℃의 온도에서, 통상적으로 약 1 내지 약 60분간 수행된다. 실질적으로 실행 가능한한 많은 단백질을 콩류 단백질원으로부터 추출하기 위하여 용융하는 것이 바람직하고, 그렇게 함으로써 전체적으로 높은 수확률을 제공한다.
연속적인 공정으로, 콩류 단백질원으로부터 단백질의 추출은 콩류 단백질원으로부터 단백질의 계속적인 추출을 효과적으로 수행하기 위한 방식으로 수행된다. 일 실시예에 있어서, 콩류 단백질원은 칼슘염 용액과 계속하여 혼합되고 그 혼합물은 소정의 길이를 갖는 파이프 또는 도관을 통하여, 본 명세서에서 기술된 파라미터들에 따라 소망하는 추출을 효과적으로 수행하는데 충분한 체류시간을 가지는 유동률로 전송된다. 이러한 연속 공정에서, 염 용융단계는 실질적으로 실행 가능한 한 많은 단백질을 콩류 단백질원으로부터 추출하는 용융을 수행하도록 약 1분 내지 60분 까지의 시간 내에서 수행된다. 계속되는 공정에서의 용융은 약 1°및 약 100℃ 사이, 바람직하게는 약 15℃ 와 약 65℃ 사이, 더욱 바람직하게는 약 20℃ 및 약 35℃ 사이의 온도에서 수행된다.
추출은 일반적으로 약 4.5 내지 약 11, 바람직하게는 약 5 내지 약 7의 pH에서 수행된다. 이 추출 시스템(콩류 단백질원 및 칼슘염 용액)의 pH는 통상적으로 염산 또는 인산과 같은 어떤 편리한 식품등급 산, 또는 통상 수산화나트륨과 같은 식품등급 알칼리의 사용에 의해 추출단계에서 약 4.5 내지 약 11의 범위 이내에서 필요에 따라 조정될 수 있다.
용융 단계시 칼슘염 용액에 있어서의 콩류 단백질원의 농도는 광범위하게 변할 수 있다. 전형적인 농도값은 약 5 내지 약 15% w/v 이다.
수용성 염용액에 의한 단백질 추출단계는 콩류 단백질원 내에 존재할 수 있는 지방을 효과적으로 용융하는 부가적인 효과를 가짐으로써, 그 지방이 수상(aqueous phase)으로 존재할 수 있도록 한다.
추출단계에서 획득된 단백질 용액은 일반적으로 약 5 내지 약 50 g/L, 바람직하게는 약 10 내지 약 50 g/L의 단백질 농도를 갖는다.
수용성 칼슘염 용액은 산화방지제를 포함해도 좋다. 이 산화방지제는 황산 나트륨 또는 아스코르빈산과 같은 어떤 편리한 산화방지제라도 좋다. 채용되는 산화방지제의 양은 용액의 약 0.01로부터 약 1 wt% 까지 다양할 수 있으며, 바람직하게는 약 0.05 wt% 일 수 있다. 이 산화방지제는 단백질 용액에 있어서 페놀류의 산화를 방지하는 역할을 한다.
추출단계로부터 획득된 수상은, 디캔터 원심분리, 뒤이어 디스크 원심분리 및/또는 여과를 채용함과 같은 어떤 편리한 방법으로 잔여 콩류 단백질원으로부터 분리하여 잔여 콩류 단백질원 물질로부터 제거된다. 이 분리단계는 약 1℃ 내지 약100℃, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 65℃ 사이, 더욱 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 60℃ 사이의 온도의 범위내의 어떤 온도에서 수행되어도 좋다. 선택적으로, 이하에서 언급될 선택적 희석 및 산성화 단계들이, 앞서 언급한 분리단계에 의한 잔여 콩류 단백질원 물질의 후속 제거단계와 함께, 수용성 콩류 단백질 용액 및 잔여 콩류 단백질원의 혼합물에 적용되어도 좋다. 분리된 잔여 콩류 단백질원은 폐기하거나 또는 전분 및/또는 잔여 단백질의 회수와 같은 추후 처리를 위하여 건조되어도 좋다. 잔여 단백질은, 분리된 잔여 콩류 단백질원을 새로운 칼슘염 용액으로 재추출하여 회수하고, 그 단백질 용액을 정제하여 이하에서 기술되는 바와 같은 후속 공정용으로 초기 단백질 용액과 혼합될 수 있다. 선택적으로 분리된 잔여 콩류 단백질원은, 종래의 등전위 침전(isoelectric precipitation) 또는 기타 다른 편리한 공정에 의해 처리되어, 잔여 단백질을 회수할 수 있다.
수용성 콩류 단백질 용액은, 추후 처리에서 형성되는 포말의 양을 감소시키기 위하여, 적절한 식품등급의 비실리콘 기반 소포제와 같은 소포제를 사용하여 처리될 수 있다. 채택되는 소포제의 양은 일반적으로 약 0.0003% w/v 이상이다. 선택적으로, 언급된 양의 소포제가 추출단계에 첨가될 수도 있다.
분리된 수용성 단백질 용액은, 필요한 경우, 본 출원인에게 양도되고 그의 내용이 본 명세서에 참고되는 미국특허 제 5,844,086 호 및 제 6,005,076 호에서 기술된 바와 같은 탈지처리를 받을 수 있다. 선택적으로 분리된 수용성 단백질 용액의 탈지처리는 기타 편리한 방법에 의하여 달성될 수 있다.
수용성 콩류 단백질 용액은, 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하기 위하여, 분말 활성탄 또는 과립 활성탄과 같은 흡착제로 처리되어도 좋다. 이러한 흡착처리는 일반적으로 분리된 수용성 단백질 용액의 대기온도에서 어떤 편리한 조건 하에서 수행되어도 좋다. 분말화된 활성탄에 대해서는, 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 양이 채용된다. 흡착매질은 여과와 같은 어떤 편리한 수단에 의해 콩류 단백질 용액으로부터 제거되어도 좋다.
획득된 수용성 콩류 단백질 용액은, 수용성 콩류 단백질 용액의 전도성을 일반적으로는 약 105 mS 이하, 바람직하게는 약 4 내지 약 21 mS의 값으로 감소하기 위하여, 일반적으로 약 0.1 내지 약 10 배, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2 배의 물론 희석될 수 있다. 이러한 희석은, 약 3 mS까지의 전도성을 갖는 염화나트륨 또는 염화칼슘과 같은 희석 염 용액이 사용되어도 좋지만, 통상적으로는 물을 사용하여 수행된다.
콩류 단백질 용액이 혼합되는 물은 일반적으로 콩류 단백질 용액과 동일한 온도를 갖지만, 이 물은 약 1°내지 약 100℃, 바람직하게는 약 15°내지 약 65℃, 더욱 바람직하게는 약 50°내지 약 60℃의 온도를 가져도 좋다.
선택적으로 희석된 콩류 단백질 용액은 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액, 바람직하게는 깨끗하고 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액을 얻기 위하여, 염산 또는 인산과 같은 어떤 적절한 식품등급 산의 첨가에 의해, pH 값을 약 1.5 내지 약 4.4, 바람직하게는 약 2 내지 약 4의 pH 값으로 조정된다. 이 산성화된 콩류 단백질 용액은, 일반적으로 희석된 콩류 단백질 용액에 대하여는 약 110 mS 이하 또는 일반적으로 희석되지 않은 콩류 단백질 용액에 대하여는 약 115 mS 이하의 전도성을 가지며, 바람직하게는 양쪽 경우 모두 약 4 내지 약 26 mS의 전도성을 갖는다.
상술한 바와 같이, 잔여 콩류 단백질원의 조기 분리에 대한 대안으로서, 수용성 콩류 단백질 용액 및 잔여 콩류 단백질원 물질은 선택적으로 함께 희석되고 산성화될 수도 있고, 그 후 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 앞서 언급한 어떤 편리한 기술에 의해 잔여 콩류 단백질원 물질로부터 정화 및 분리된다. 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 상술한 바와 같이 선택적으로 탈지화될 수 있고, 선택적으로는 흡착제로 처리되고 선택적으로 소포제로 처리될 수 있다.
산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은, 추출단계에서의 콩류 단백질원 물질로부터의 추출의 결과로서의 용액내에 존재하는 트립신 억제인자와 같은 열-불안정성 반-영양인자들을 불활성화시키도록 열처리에 처해질 수 있다. 이러한 열처리 단계는 또한 미생물 오염도를 감소시키는 부가적 이득도 제공한다. 일반적으로, 단백질 용액은 약 70°내지 약 160℃, 바람직하게는 약 80°내지 약 120℃, 더욱 바람직하게는 약 85°내지 약 95℃의 온도에서, 약 10초 내지 약 60분, 바람직하게는 약 10초 내지 약 5분, 더욱 바람직하게는 약 30초 내지 약 5분 동안 가열된다. 이 열처리 되고 산성화된 콩류 단백질 용액은 그 다음 약 2°내지 약 65℃, 바람직하게는 약 50°내지 약 60℃의 온도로 이하에서 기술될 추가처리를 위하여 냉각되어도 좋다.
만약 선택적으로 희석, 산성화, 및 선택적으로 열 처리된 콩류 단백질 용액이 투명하지 않은 경우, 여과 또는 원심분리와 같은 어떤 편리한 공정에 의해 정제되어도 좋다.
획득된 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은, 후술하는 바와 같이, 약 6 내지 약 8, 바람직하게는 약 6.5 내지 약 7.5 의 pH로 조정되고, 선택적으로는 후술하는 바와 같이 처리된 후 콩류 단백질 제품을 제조하도록 건조된다. 불순물 함량이 감소되고 염분 함량이 감소된 콩류 단백질 제품을 제공하기 위하여, 콩류 분리단백, 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액이 pH 조정단계 전에 처리될 수 있다.
산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 단백질 농도를 증가시키기 위하여 농축되어도 좋다. 이러한 농축은 일반적으로 약 50 내지 약 300 g/L, 바람직하게는 약 100 내지 약 200 g/L의 단백질 농도를 갖는 농축된 콩류 단백질 용액을 제공하도록 수행된다.
농축단계는, 서로 다른 막 재질 및 구조를 가지며, 또한 연속 작업을 위하여, 수용성 단백질 용액이 그 막을 통과함에 따라 원하는 정도의 여과도를 허용하는 중공 섬유막 또는 나권형(spiral-wound)막과 같은 막들을 사용하여, 한외여과 또는 정용여과와 같은 편리한 선택적 막 기술을 채용함에 의해 약 1,000 내지 약 1,000,000 Daltons, 바람직하게는 약 1,000 내지 100,000 Daltons과 같은 적절한 분자량 차단치를 두고 배치 또는 연속공정으로 어떤 편리한 방법에 의하여 지속적으로 수행된다.
잘 알려진 바와 같이, 한외여과 및 유사한 선택적 막기술은 저분자량 종들은 막의 통과를 허용하는 반면, 고분자량 종들은 통과를 허용하지 않는다. 저분자량 종은 염의 이온성 종뿐만 아니라 탄수화물, 색소, 저분자량 단백질들 및 트립신 억제인자와 같은 반-영양 인자 등과 같은, 원 물질로부터 추출된 저분자량종류를 포함하고, 이것들은 그 자체가 저 분자량 단백질들이다. 막의 분자량 차단치는 통상적으로, 상이한 막 재료 및 구조와 관련하여 오염물질의 통과를 허용하는 한편, 용액 내에 단백질의 현저한 비율이 유지될 수 있도록 선택된다.
농축된 콩류 단백질 용액은 물 또는 희석 식염수 용액을 사용하여 정용여과 단계에 처해진다. 정용여과 용액은 천연 pH 또는 정용여과되는 단백질 용액과 동일한 pH 또는 그 사이에 있는 어떤 pH 값에 있어도 좋다. 이러한 정용여과는 약 1 내지 약 40 배의 정용여과 용액, 바람직하게는 약 2 내지 약 25 배의 정용여과 용액을 사용하여 수행될 수 있다. 정용여과 작업에 있어서, 침투물과 함께 막을 통과시킴으로써 다량의 불순물들이 수용성 단백질 용액으로부터 제거된다. 이는 수용성 단백질 용액을 정제하고 또한 그의 점성을 감소시킬 수 있다. 이 정용여과 작업은 불순물 함량이 현저하지 않고 가시적인 색상이 침투물 내에 존재하지 않을 때까지, 또는 농축물이 충분히 정제되어, pH 조정되고, 선택적으로는 더 처리된후 건조되었을 때, 적어도 약 90 wt%(N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩류 분리단백을 제공할 때까지 수행되어도 좋다. 이러한 정용여과는 농축단계용의 것과 동일한 막을 사용하여 수행되어도 좋다. 그러나, 필요한 경우, 정용여과 단계는 상이한 막재료 및 구조와 관련하여 약 1,000 내지 약 1,000,000 Daltons, 바람직하게는 약 1,000 내지 약 100,000 Daltons의 범위내의 분자량 차단치를 가지는 막과 같은, 다른 분자량 차단치의 별도의 막을 사용하여 수행되어도 좋다.
선택적으로, 정용여과 단계는 농축전 산성화된 수용성 단백질 용액, 또는 부분적으로 농축되고 산성화된 수용성 단백질 용액에 적용될 수도 있다. 또한 정용여과는 농축과정시 다수의 포인트에서 적용되어도 좋다. 정용여과가 농축전 또는 부분적으로 농축된 용액에 적용될 때, 획득되는 정용여과된 용액은 그 후 부가적으로 농축될 수 있다. 단백질 용액이 농축됨에 따라 복수회의 정용여과에 의해 달성되는 점성감소는 더 고도의 최종적인, 완전 농축된 단백질 농도가 달성될 수 있도록 한다.
농축단계 및 정용여과 단계는 나중에 회수되는 콩류 단백질 제품이 적어도 약 60 wt% 단백질 (N×6.25)d.b. 와 같이 약 90 wt% 단백질 (N×6.25)d.b. 이하로 포함되는 방식으로 수행될 수 있다. 수용성 콩류 단백질 용액을 부분적으로 농축 및/또는 부분적으로 정용여과 함으로써, 불순물을 부분적으로만 제거할 수도 있다. 이 단백질 용액은 후에 pH 조정되고, 선택적으로 이하에서 기술되는 바와 같이 더 처리되어 낮은 순도를 갖는 콩류 단백질 제품을 제공하도록 건조된다.
산화방지제가 정용여과 단계의 적어도 일부동안 정용여과 매체내에 존재할 수 있다. 이 산화방지제는 황산 나트륨 또는 아스코르빈 산과 같은 어떤 편리한 산화방지제이어도 좋다. 정용여과 매체에 채용되는 산화방지제의 양은 채용된 물질에 따라 다르며, 약 0.01 내지 약 1 wt%, 바람직하게는 약 0.05 wt%로 가변적이다. 산화방지제는 콩류 단백질 용액내에 존재하는 페놀 산화물을 억제하는데 기여한다.
선택적인 농축단계 및 선택적인 정용여과 단계는 어떠한 편리한 온도, 일반적으로 약 2°내지 약 65℃, 바람직하게는 약 50°내지 약 60℃의 온도 하에서, 소망하는 정도의 농축 및 정용여과를 달성하기 위한 시간 동안 수행된다. 사용된 온도 및 다른 조건들은, 어느 정도는 막 공정을 수행하는데 사용된 막 장비, 용액의 소망하는 단백질 농도 및 침투물에 대한 불순물 제거 효율에 의존한다.
앞서 시사한 바와 같이, 콩류는 반-영양 트립신 억제인자들을 포함한다. 최종의 콩류 단백질 제품에 있어서 트립신 억제인자 활성레벨은 다양한 공정 변수의 조작에 의하여 제어될 수 있다.
상술한 바와 같이, 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액의 열처리가 열-불안정 트립신 억제인자들을 불활성화하기 위하여 사용될 수 있다. 부분적 농축 또는 완전 농축의 산성화된 콩류 단백질 용액은 또한 열불안정 트립신 억제인자들을 불활성화도록 열처리될 수 있다. 열처리가 부분농축된 산성화된 콩류 단백질 용액에 가해질 때, 획득되는 열처리된 용액이 후에 부가적으로 농축될 수 있다.
부가적으로, 농축 및/또는 정용여과 단계는 다른 불순물과 함께 침투물내의 트립신 억제인자들의 제거를 위한 방식으로 수행될 수 있다. 트립신 억제인자들의 제거는, 30,000 내지 1,000,000 Da 와 같은 큰 구멍 크기의 막을 사용하여 약 30° 내지 약 65℃, 바람직하게는 약 50°내지 약 60℃ 와 같은 상승된 온도에서 수행함에 의해, 또한 10 내지 40 배 정도의 더 큰 배수의 정용여과 매체를 채용함에 의해 촉진된다.
1.5 내지 3과 같은 더 낮은 pH에서의 콩류 단백질 용액의 산성화 및 막처리는 3 내지 4.4의 더 높은 pH에서 용액을 처리하는 것에 비해 트립신 억제인자 활동성을 감소시킬 수 있다. 또한, 트립신 억제인자 활동성의 감소는 억제인자의 2황화 결합을 방해하거나 또는 재배열하는 감소제에 콩류 물질을 노출함에 의해 달성될 수 있다. 적합한 감소제로는 황산나트륨, 시스테인 및 N-아세틸시스테인을 포함한다.
이러한 감소제의 첨가는 전체공정의 다양한 단계에서 수행되어도 좋다. 감소제는 추출단계에서 콩류 단백질원 물질과 함께 첨가되어도 좋고, 잔여 콩류 단백질원 물질의 제거에 뒤따른 정제 수용성 콩류 단백질 용액에 첨가되어도 좋으며, 건조 전 정용여과된 농축물에 첨가되어도 좋고, pH 조정 전후 정용여과된 농축물에 첨가될 수도 있고, 또는 건조된 콩류 단백질 제품과 함께 건조 혼합되어도 좋다. 이러한 감소제의 첨가는 상술한 바와 같이, 열처리단계 및 막 처리 단계들과 함께 조합되어도 좋다.
만약 농축된 단백질 용액 내에 활동적 트립신 억제인자를 유지하기를 원한다면, 감소제를 사용하지 않고 열처리단계의 강도를 감소 또는 제거함에 의하여, 더 작은 구멍크기의 농축 및 정용여과 막을 사용하여, pH 3 내지 약 4.4 정도의 높은 pH 범위의 더 높은 단계에서, 더 낮은 온도에서 막을 조작함에 의해, 그리고 더 작은 양의 정용여과 매체를 채용함에 의해 농축 및 정용여과 단계들을 수행함으로써 달성될 수 있다.
선택적으로 농축 및 선택적으로 정용여과된 단백질 용액은, 필요하다면 미국특허 제 5,844,086 호 및 6,005,076 호에서 기술된 바에 따라 탈지작업에 처해질 수 있다. 대안으로서, 선택적으로 농축 및 정용여과된 수용성 단백질 용액의 탈지는 기타의 편리한 방법에 의하여 달성될 수 있다.
선택적으로 농축 및 선택적으로 정용여과된 단백질 용액은, 색상 및/또는 냄새 화합물을 제거하기 위하여, 분말화된 활성탄 또는 과립형 활성탄과 같은 흡착제로 처리되어도 좋다. 이러한 흡착제 처리는 어떠한 편리한 조건 하에서, 일반적으로 단백질 용액의 대기온도에서 수행되어도 좋다. 분말 활성탄에 대해서 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 량이 채용된다. 흡착제는 여과와 같은 어떤 편리한 수단에 의해 콩류 단백질 용액으로부터 제거되어도 좋다.
pH 조정 전에 콩 단백질 용액에 대하여 저온살균단계가 수행되어도 좋다. 이러한 저온살균은 어떤 소망의 저온살균 조건 하에서도 수행될 수 있다. 일반적으로, 선택적으로 농축 및 정용여과된 콩류 단백질 용액은 약 55°내지 약 70℃, 바람직하게는 약 60°내지 약 65℃의 온도에서, 약 30초 내지 약 60분간, 바람직하게는 약 10분 내지 약 15분 동안 가열된다. 저온살균된 콩류 단백질 용액은 그 다음 처리를 위하여 바람직하게는 약 25°내지 약 40℃의 온도로 냉각되어도 좋다.
산(酸)가용성 콩류 단백질 제품으로부터 본 발명에 따른 pH 조정된 콩류 단백질 제품을 제공하고, 그의 기능적 특성을 조작하기 위하여 다양한 방법들이 사용될 수 있다.
그러한 방법의 하나에 있어서는, 상술한 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액, 부분적으로 농축된 콩류 단백질 용액 또는 농축된 콩류 단백질 용액은, 물 약 0.1 내지 6배, 바람직하게는 약 1 내지 약 4배로 희석된 후, 약 6 내지 약 8, 바람직하게는 약 6.5 내지 약 7.5 로 pH 가 조정될 수 있다. 그리고 전체 샘플은 건조되거나 또는 침전된 고형물이 원심분리에 의하여 수집될 수 있고 건조된 것만이 제품을 형성한다. 대안으로서, 전체 샘플의 건조 또는 침전된 고형물을 원심분리에 의하여 수집하기 전에 pH 6 내지 8 용액이 약 70°내지 약 160℃의 온도로 약 2 초 내지 약 60분간, 바람직하게는 약 80°내지 약 120℃의 온도로 약 15 초 내지 약 15분간, 가장 바람직하게는 약 85°내지 약 95℃의 온도로, 약 1 내지 약 5분간 가열될 수 있다.
다른 대안으로서, 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액이 상기의 선택적인 농축 및 선택적인 정용여과 단계 전에 약 6 내지 약 8, 바람직하게는 약 6.5 내지 약 7.5로 pH가 조정될 수 있다. 선택적인 농축 및 선택적인 정용여과 단계로부터 획득된 pH 조정된 단백질 용액은 불가용성 콩류 단백질 물질을 수집하기 위하여 건조되거나 원심분리되고, 그 불가용성 콩류 단백질 물질이 건조될 수 있다. 선택적으로, 선택적인 농축 및 선택적인 정용여과 단계로부터 획득된 pH 조정된 단백질 용액은 불가용성 콩류 단백질 물질을 수집하기 위하여 열처리되고 건조되거나 원심분리되고, 그 불가용성 콩류 단백질 물질이 건조될 수 있다.
선택적으로, 상술한 바와 같이 선택적으로 처리된, 산성화된 수용성 콩류 단백질 용액은 pH 조정없이 건조된다. 건조된 콩류 단백질 제품은 그 후 물에 재용융되고 건조 전에 어떠한 편리한 방식, 예를 들면 수산화나트륨 용액을 사용함에 의하여 획득한 산성 수용성 용액의 pH 를 약 6 내지 8, 바람직하게는 약 6.5 내지 약 7.5로 조정할 수 있다. 선택적으로, 약 6 내지 8로의 pH 조정에의하여 형성된 침전물은 원심분리에 의하여 회복되고 이들 고형물이 건조되어 콩류 단백질 제품을 만들어내게 된다.
다른 선택으로서, 전체샘플을 건조하거나 또는 다른 선택적인 공정에 있기 전에 건조되고, 원심분리에 의하여 회수되고 열처리된 샘플 내에 잔존하는 불용성 고형물만을 건조하기 전에, pH 6 내지 8 용액이 약 70°내지 약 160℃의 온도로 약 2 초 내지 약 60분간, 바람직하게는 약 80°내지 약 120℃의 온도로 약 15 초 내지 약 15분간, 가장 바람직하게는 약 85°내지 약 95℃의 온도로, 약 1 내지 약 5분간 가열될 수 있다.
건조 콩류 단백질 제품은 적어도 약 60wt% (N×6.25)d.b. 의 단백질 함량을 가진다. 바람직하게는, 건조 콩류 단백질 제품은, 약 90wt% 을 초과하는 단백질, 바람직하게는 적어도 약 100wt% 단백질 (N×6.25)d.b. 의 높은 함량을 가지는 분리단백이다.
침전된 고형물들이 수집 및 건조되는 공정에서, 남은 가용성 단백질 부분이 콩류 단백질 제품을 형성하도록 처리될 수도 있다. 가용성 부분은 직접적으로 건조되거나 또는 건조 전에 막에 의하여 농축 및/또는 정용여과 및/또는 열처리될 수 있다.
실시예
실시예 1
본 실시예는 pH 조절된 완두콩의 분리 단백을 준비하는 것을 예시한다.
쪼개서 말린 완두콩을 빻아서 만들어진 콩분말을 공기분류에 의하여 준비된 완두콩 단백질 농축액 30kg 이 대기온도에서 300 L 의 0.15 M CaCl2 에 첨가되고 30분간 교반되어 수용성 단백질 용액을 마련하였다. 잔여 고형물은 원심분리에 의해 제거되어 3.47 중량% 의 단백질 함량을 가지는 262 L 의 탈수여액(centrate)이 생성되었다. 이 탈수여액에 317 L 의 물이 첨가되었고 동량의 물로 희석된 HCl 에 의하여 샘플의 pH 가 3.27 로 낮추어졌다. 희석 및 산성화된 탈수여액은 여과에 의하여 정제되고 1.23 중량% 의 단백질 함량을 가지는 단백질 용액이 마련되었다.
여과된 단백질 용액은 약 56℃의 온도에서 10,000 Daltons의 분자량 차단치를 가지는 PES 막으로 농축에 의하여 583 L 로부터 60 L 로 용적이 감소되었다. 이 시점에서 10.14 중량% 의 단백질 함량을 가지는 산성화된 단백질 용액이, 약 59℃에서 수행된 정용여과 작업으로 600 L 의 역삼투수(RO water)로 정용여과 되었다. 획득된 정용여과 용액은 58.35 kg 의 중량과 9.16 중량% 의 단백질 함량을 가진다.
여과된 단백질 용액의 24.1%의 수율을 나타내는 농축 단백질 용액 18.86 kg 샘플이 18.92 kg 의 물로 희석되고 수산화나트륨 용액으로 처리되어 그 샘플의 pH 를 7.00 으로 상승시켰고 침전물이 형성되었다. pH 조정된 샘플의 1kg 부분표본이 6,500 g 로 원심분리되고 침전물이 수집 및 동결건조되어 건조중량 기준으로 106.33 wt%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 YP03-L07-11A YP701N 으로 명명된 제품이 형성되었다. pH 조정된 샘플의 잔여물은 분무건조되고 동결건조되어 수분함량이 더욱 감소됨으로써 건조중량 기준으로 102.02 wt%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 YP03-L07-11A YP701N2 로 명명된 제품이 형성되었다.
실시예 2
본 실시예는 pH 조절된 완두콩의 분리 단백을 준비하는 또 다른 예시이다.
46.3 kg 의 쪼개서 말린 완두콩이 역삼투(RO) 정제수 300 L 와 30℃에서 혼합되고 30분간 교반되었다. 4.53 kg 의 염화칼슘 팰릿(95.5%)이 첨가되고 그 혼합물이 부가적인 15분 동안 교반되었다. 잔여 고형물이 원심분리에 의하여 제거됨으으로서 1.94 중량%의 단백질 함량을 가지는 탈수여액 264 L 가 생성되었다. 탈수여액 264 L 를 역삼투수 185 L에 넣고 동량의 물로 희석된 HCl로 그 샘플의 pH를 2.99로 낮추었다. 희석 및 산성화된 탈수여액은 여과에 의하여 더 정제되어 0.95 중량% 의 단백질 함량을 가지는 단백질 용액을 제공하였다.
여과된 단백질 용액은 10,000 Daltons의 분자량 차단치를 가지는 폴리에테르술폰(PES) 막으로 대략 58℃의 온도에서 수행된 농축에 의하여 470 L 로부터 66 L 로 용적이 감소되었다. 이 시점에서 4.75 중량% 의 단백질 함량을 가지는 단백질 용액이, 약 59℃에서 수행된 정용여과 작업으로 132 L 의 역삼투수로 정용여과 되었다. 정용여과된 단백질 용액은 28 L 로 농축되고 부가적인 140 L 의 역삼투수로 대략 60℃에서 수행된 정용여과 작업에 의하여 정용여과 되었다. 여과된 단백질 용액의 28.9%의 수율을 나타내는 용액 28.1 kg 이 NaOH 용액으로 pH 가 6.93 으로 조정되었다. pH 조정된 단백질 용액은 분무건조되어 98.72 wt%(N×6.25) d.b. 의 단백질 함량을 가지는 제품이 생산되었다. 이 제품은 YP07-C20-12A YP701N2 로 명명되었다.
실시예 3
본 실시예는, 실시예 1 및 2의 방법에 의하여 제조된 완두콩 분리단백의 물에서의 용융도의 평가를 포함한다. 단백질 용융도는 모르(Morr) 등, J.Food Sci. 50:1715-1718 의 공정의 변형된 버전을 사용하여 평가되었다.
단백질 0.5 g 을 공급하기에 충분한 단백질 분말이 비이커내에 계량되었으며, 소량의 역삼투압 정제수가 첨가되었으며 부드러운 반죽이 형성될 때까지 혼합물이 교반되었다. 부가적인 물이 더해져서 용적이 대략 45 ml 로 되었다. 비이커의 내용물은 자기식 교반기를 사용하여 60분 동안 천천히 교반되었다. 단백질을 분산시킨 후 pH 가 즉시 결정되고 희석된 NaOH 또는 HCl 로 적절한 수준(6, 6.5, 7, 7.5 또는 8)으로 조정되었다. pH는 60분간의 교반시에 주기적으로 측정 및 교정되었다. 60분간의 교반 후, 샘플들은 역삼투수로 전체 중량이 50 ml 로 만들어져서 1% 단백질 w/v 분산액을 산출하였다. 분산액의 단백질 농도는 Leco Nitrogen Determinator 를 사용한 연소 분석에 의하여 측정되었다. 분산액의 부분표본은 10분간 7,800 g 로 원심분리되어 불용성 물질을 침전시키고 상청액(supernatant)을 생성하였다. 상청액의 단백질 농도는 연소분석에 의하여 측정되었고, 제품의 단백질 용융도가 다음과 같이 계산되었다.
용융도(%)=(상청액 내의 % 단백질/초기 분산액 내의 % 단백질)×100.
용융도의 결과는 이하의 표 1에서 개시된다.
용융도(%) | |||||
제품 | pH 6 | pH 6.5 | pH 7 | pH 7.5 | pH 8 |
YP03-L07-11A YP701N | 1.2 | 16.1 | 8.3 | 8.3 | 2.6 |
YP03-L07-11A YP701N2 | 17.1 | 16.9 | 22.5 | 26 | 25.9 |
YP07-C20-12A YP701N2 | 8.6 | 19.9 | 11.4 | 20.9 | 21.4 |
표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 분리단백은 6 내지 8 의 pH 범위에서는 용융성이 좋지 않았다.
실시예 4
본 실시예는 실시예 1 및 2의 방법에 의하여 제조된 완두콩 분리단백의 수결합 능력의 평가를 포함한다.
중량이 공지인 원심분리관(50 ml)내로 단백질 분말(1 g)을 투여하였다. 이 분말에 자연 pH 인 역삼투 정제수 약 20 ml를 투여하였다. 1분 동안 완만한 속도로 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 사용하여 관내의 내용물이 혼합되었다. 이 샘플은 실온에서 5분간 배양되고 30초간 볼텍스 믹서로 혼합되었다. 이 후, 실온에서 5분간 더 배양되고 30초간 추가로 볼텍스 혼합되었다. 이 샘플은 20℃에서 15분간 1,000 g 로 원심분리되었다. 원심분리 후, 모든 고형물이 관내에 잔류하도록 상청액을 조심스럽게 따라내었다. 원심분리관을 재계량하였고 수포화 샘플의 중량이 결정되었다.
수결합 능력(Water Binding Capacity:WBC)은 다음과 같이 계산되었다:
WBC (ml/g) = (수포화 샘플의 질량 - 샘플의 초기질량)/(샘플의 초기질량×샘플의 총 고형분 함량)
얻어진 수결합 능력은 이하의 표 2에 개시하였다.
제품 | WBC (ml/g) |
YP03-L07-11A YP701N | 4.10 |
YP03-L07-11A YP701N2 | 2.72 |
YP07-C20-12A YP701N2 | 2.74 |
표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 불용성 단백질 부분의 포획은 높은 수결합 능력을 가지는 제품에서 발생된다.
실시예 5
본 실시예는 실시예 1 및 2의 방법에 의하여 제조된 단백질 제품에 있어서의 피틴산(phytic acid) 함량의 평가를 포함한다. 피틴산의 함량은 라타(Latta)와 에스킨(Eskin)의 방법(J. Agric. Food Chem., 28: 1313-1315)을 사용하여 결정되었다. YP03-L07-11A YP701N2는 동결건조 전 분무건조 후에 시험되었다.
얻어진 결과를 이하의 표 3에 나타낸다.
제품 | % 피틴산 d.b. |
YP03-L07-11A YP701N | 0.03 |
YP03-L07-11A YP701N2 | 0.07 |
YP07-C20-12A YP701N2 | 0.00 |
표 3으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 시험된 제품 모두는 피틴산의 함량이 매우 낮았다.
실시예 6
본 실시예는 종래의 등전위 침전에 의한 콩류 분리단백의 제조를 예시한다.
쪼개서 말린 완두콩 단백질 20kg 이 대기온도에서 200 L 의 역삼투수에 첨가되고 수산화 나트륨 용액을 첨가하여 pH 를 약 8.5로 조정하였다. 샘플이 30분간 교반되어 수용성 단백질 용액을 마련하였다. 추출물의 pH 가 관찰되고 30분간 약 8.5 로 유지되었다. 잔여 완두콩 단백질 농축액이 제거되고, 원심분리 및 여과에 의하여 획득된 단백질 용액은 3.52 중량%의 단백질 함량을 가지는 240 L 의 여과된 단백질 용액을 생성하였다. 단백질 용액의 pH 는 동량의 물로 희석된 HCl 을 첨가하여 약 4.5 로 조정되고 침전물이 형성되었다. 침전물은 원심분리에 의하여 수집되고 2배의 역삼투수로 재현탁함으로써 세척되었다. 세척된 침전물은 원심분리에 의하여 수집되었다. 세척된 침전물의 총량 30.68 kg 이 22.55 wt% 의 단백질 함량을 가지고 획득되었다. 이는 정제된 추출용액내에서 단백질의 81.9%의 수율을 나타내는 것이다. 세척된 침전물 15.34 kg 의 부분표본이 15.4 kg 의 역삼투수와 혼합되었고 수산화나트륨 용액으로 샘플의 pH 가 약 7로 조정되었다. pH 조정된 샘플은 분무건조되어 90.22 wt%(N×6.25) d.b. 의 단백질 함량을 가지는 분리단백이 생산되었다. 이 제품은 YP12-K13-12A 종래품 IEP pH 7 로 명명되었다.
실시예 7
본 실시예는 실시예 1에 기술된 바와 같이 준비된 YP03-L07-12A YP701N 제품을 실시예 6에 기술된 바에 따라 준비된 종래의 완두콩 분리단백과의 관능평가이다.
관능평가를 위한 샘플은 정제 음용수내에 2% 단백질 w/v 분산액으로서 마련되었다. 샘플을 준비할 때 소량의 식품등급 수산화 나트륨 용액과 결합되어 각각의 pH 는 7이 되도록 하였다. 샘플들은 눈을 가린 7명의 비공식적 시음자에게 제공되었고 어떤 샘플이 깔끔한 풍미를 가졌는지와 어떤 샘플의 풍미를 선호하는 지에 대하여 설문을 조사하였다.
7명의 시음자 모두가 YP12-K13-12A 종래품 IEP pH 7보다는 YP03-L07-12A YP701N 제품이 더 깔끔한 풍미를 가짐을 발견하였으며, 모든 시음자 7명이 YP03-L07-12A YP701N의 풍미를 선호하였다.
실시예 8
본 실시예는 실시예 1에 기술된 바와 같이 준비된 YP03-L07-12A YP701N2 제품을 실시예 6에 기술된 바에 따라 준비된 종래품의 완두콩 분리단백과의 관능평가이다.
관능평가를 위한 샘플은 정제 음용수내에 2% 단백질 w/v 분산액으로서 마련되었다. 샘플을 준비할 때 소량의 식품등급 수산화 나트륨 용액과 결합되어 각각의 pH 는 7이 되도록 하였다. 샘플들은 눈을 가린 7명의 비공식적인 시음자에게 제공되었고 어떤 샘플이 깔끔한 풍미를 가졌는지와 어떤 샘플의 풍미를 선호하는 지에 대하여 설문을 조사하였다.
7명중 5명의 시음자가 YP12-K13-12A 종래품 IEP pH 7보다 YP03-L07-12A YP701N2 제품이 더 깔끔한 풍미를 가짐을 발견하였으며, 시음자 7명중 5명은 YP03-L07-12A YP701N2의 풍미를 선호하였다.
실시예 9
본 실시예는 실시예 2에 기술된 바와 같이 준비된 YP07-C20-12A YP701N2 제품을 실시예 6에 기술된 바에 따라 준비된 종래의 완두콩 분리단백과의 관능평가이다.
관능평가를 위한 샘플은 정제 음용수내에 2% 단백질 w/v 분산액으로서 마련되었다. 샘플을 준비할 때 소량의 식품등급 수산화나트륨 용액과 결합되어 각각의 pH 는 7이 되도록 하였다. 샘플들은 눈을 가린 6명의 비공식적 시음자에게 제공되었고 어떤 샘플이 깔끔한 풍미를 가졌는지와 어떤 샘플의 풍미를 선호하는 지에 대하여 설문을 조사하였다.
6명의 시음자 모두가 YP12-K13-12A 종래품 IEP pH 7보다는 YP07-C20-12A YP701N2 제품이 더 깔끔한 풍미를 가짐을 발견하였으며, 모든 시음자 6명이 YP03-L07-12A YP701N2 의 풍미를 선호하였다.
실시예 10
본 실시예는, 실시예 2의 제품 또는 낙농방식 제품을 포함하는 적용분야에서 사용하도록 추천된 상용의 완두콩 분리단백인 Nutralys S85F (Roquette America Inc., Keokuk, IA)를 사용한 대체낙농 음료의 제조를 기술한다.
제품의 조성을 표 4에 나타내었다. 각 제품이 2% 단백질을 포함하도록 형성되지는 않았다. 있는 그대로의 상태에서의 YP07-C20-12A YP701N2 의 단백질 함량은 90.90% 였고 Nutralys S85F의 단백질 함량은 78.52% 였다.
YP07-C20-12A YP701N2의 조성 | Nutralys S85F의 조성 | |||
성분 | 중량(g) | % | 중량(g) | % |
YP07-C20-12A YP701N2 | 8.80 | 2.2 | 0 | 0 |
Nutralys S85F | 0 | 0 | 10.19 | 2.55 |
카라기닌(carrageenan) | 0.04 | 0.01 | 0.04 | 0.01 |
젤란검(Gellan gum) | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 0.05 |
설탕 | 18 | 4.5 | 18 | 4.5 |
자연산 낙농향료 | 1 | 0.25 | 1 | 0.25 |
자연산 바닐라 WONF | 1.2 | 0.3 | 1.2 | 0.3 |
사전혼합 비타민 및 미네랄 | 3.08 | 0.77 | 3.08 | 0.77 |
물 | 359.68 | 89.92 | 358.29 | 89.57 |
카놀라유 | 8 | 2 | 8 | 2 |
합 계 | 400 | 100 | 400 | 100 |
단백질 분말, 설탕(Rogers Fine Granulated, Lantic Inc., Montreal, QC), 카라기닌(Genuvisco J-DS, C.P. Kelco, Lille Skensved, Denmark) 및 젤란검(Kelcogel HS-B, CP Kelco, Atlanta GA)는 건조 혼합되었다. 건조 성분들은 물과 혼합되었고, 자연산 낙농향료(33726, Comax Flavors, Melville, NY) 및 바닐라(19667, Comax Flavors, Melville, NY)들은 완전히 용융될 때까지 혼합되었다. 카놀라유(Canada Safeway, Calgary, AB) 및 사전혼합 비타민과 미네랄(FT132894, Fortitech, Schenectady, NY)이 첨가되고 필요에 따라 식품등급의 NaOH 또는 HCl 용액으로 전체 계의 pH 가 7.25로 조정되었다. 샘플은 80℃에서 30초간 저온살균되고 1단계에서 400 bar, 그리고 2단계에서 40 bar의 압력으로 균질화되었다. 제품은 냉각되고 관능시험에 사용될 때까지 냉장하에 저장되었다.
실시예 11
본 실시예는 실시예 10에서 제조된 대체낙농 음료의 관능평가이다.
샘플들은 눈을 가린 8명의 비공식적 시음자에게 제공되었고 어떤 샘플이 깔끔한 풍미를 가졌는지 가려내고 어떤 샘플의 풍미를 선호하는 지에 대하여 설문을 조사하였다.
8명 중의 6명의 시음자는 YP07-C20-12A YP701N2 로 준비된 대체낙농 음료가 Nutralys S85F로 준비된 음료보다 더 깔끔한 풍미를 가지는 것으로 표시하였다. 8명중 5명의 시음자는 YP07-C20-12A YP701N2로 준비된 음료를 선호하였다.
본 개시 내용을 요약하면, 본 발명은 다양한 식료분야에서 종래의 콩류 단백질 제품을 대체할 수 있는 중성 또는 거의 중성 pH 값을 가지는 콩류 단백질 제품을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 범위 내에서는 변형예들이 가능하다.
Claims (19)
- 수용액 내에서 6.5 내지 8의 자연 pH 값을 가지며, 건조중량 기준(d.b.)으로 적어도 60 wt% (N×6.25)의 단백질 함량을 가지며 깔끔한 풍미를 가지는 것을 특징으로 하는, 가수분해되지 않은 콩류 단백질 제품.
- 제 1 항에 있어서,
녹색식물, 콩류, 및 채소 중의 적어도 하나의 향미를 포함하지 않는, 가수분해되지 않은 콩류 단백질 제품.
- 제 1 항에 있어서,
pH 가 6.5 내지 7.5 인 것을 특징으로 하는, 가수분해되지 않은 콩류 단백질 제품.
- 제 1 항에 있어서,
적어도 90 wt% (N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는, 가수분해되지 않은 콩류 단백질 제품.
- 제 4 항에 있어서,
적어도 100 wt% (N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는, 가수분해되지 않은 콩류 단백질 제품.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에서 청구된 가수분해되지 않은 콩류 단백질 제품을 포함하는 음식 조성물.
- 제 6 항에 있어서,
가공육류 제품인 음식 조성물.
- 제 6 항에 있어서,
빵제품인 음식 조성물.
- 제 6 항에 있어서,
뉴트리션 바(nutrition bar)인 음식 조성물.
- 제 6 항에 있어서,
유사낙농 (dairy analogue) 또는 대체낙농 (dairy alternative) 제품인 음식 조성물.
- 제 10 항에 있어서,
상기 유사낙농 또는 대체낙농 제품은 음료 또는 동결 디저트식품인 것을 특징으로 하는 음식 조성물.
- 4.4 미만의 pH 에서 수성 매질에 용융되고 그 pH 범위에서 내열성을 가지는 적어도 60wt% (N×6.25)d.b.의 단백질 함량을 갖는 콩류 단백질 제품의 수용액을 마련하는 단계,
상기 수용액의 pH 를 6.5 내지 8로 조정하는 단계, 및
전체 pH 조정된 용액을 건조하는 단계, 또는
침전된 콩류 단백질 물질을 회수 및 건조하는 단계, 또는
pH 조정된 용액을 가열하고, 또한 전체 가열된 용액을 건조하는 단계, 또는
pH 조정된 용액을 열처리하고, 침전된 물질을 회수 및 건조하는 단계
를 특징으로 하는,
콩류 단백질 제품의 제조방법.
- (a) 콩류 단백질원으로부터 콩류 단백질의 용융을 야기하고 수용성 콩류 단백질 용액을 형성하기 위하여, 수용성 칼슘염 용액으로 콩류 단백질원을 추출하는 단계,
(b) 잔여 콩류 단백질원으로부터 수용성 콩류 단백질 용액을 분리하는 단계,
(c) 선택적으로, 수용성 콩류 단백질 용액을 희석하는 단계,
(d) 산성화된 청정 콩류 단백질 용액을 제조하기 위하여, 수용성 콩류 단백질 용액의 pH를 1.5 내지 4.4로 조정하는 단계,
(e) 선택적으로, 산성화된 콩류 단백질 용액을 열처리하여 반영양 (anti-nutrition) 트립신 억제인자의 활성 및 미생물 오염도를 감소하는 단계,
(f) 선택적인 막 기술의 사용에 의해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 산성화된 수용성 단백질 용액을 선택적으로 농축하는 단계,
(g) 선택적으로, 농축 콩류 단백질 용액을 정용여과하는 단계,
(h) 선택적으로, 농축 콩류 단백질 용액을 저온살균하여 미생물 오염도를 감소하는 단계,
(i) 수용성 콩류 단백질 용액의 pH 를 6.5 내지 8로 조정하는 단계, 및
전체 pH 조정된 용액을 건조하거나, 또는
침전된 콩류 단백질 물질을 회수 및 건조하거나, 또는
pH 조정된 용액을 열처리하고, 또한 전체 가열된 용액을 건조하거나, 또는
pH 조정된 용액을 열처리하고, 침전된 콩류 단백질 물질을 회수 및 건조하는 단계
를 특징으로 하는,
콩류 단백질 제품의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 pH 가 2 내지 4로 조정되는 것을 특징으로 하는 콩류 단백질 제품의 제조방법.
- 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 (i) 단계에서 pH 가 6.5 내지 7.5 로 조정되는 것을 특징으로 하는 콩류 단백질 제품의 제조방법.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 열처리는 70°내지 160℃의 온도에서 2초 내지 60분간 수행되는 것을 특징으로 하는 콩류 단백질 제품의 제조방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 열처리는 80°내지 120℃의 온도에서 15초 내지 15분간 수행되는 것을 특징으로 하는 콩류 단백질 제품의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,
상기 열처리는 85°내지 95℃의 온도에서 1분 내지 5분간 수행되는 것을 특징으로 하는 콩류 단백질 제품의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 수용성 칼슘염 용액은 염화칼슘 용액인 것을 특징으로 하는 콩류 단백질 제품의 제조방법.
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