KR20210052438A - 단백질을 포함하는 식용 미세압출 제품의 제조방법, 그에 의해 수득된 조성물 및 그의 용도 - Google Patents

단백질을 포함하는 식용 미세압출 제품의 제조방법, 그에 의해 수득된 조성물 및 그의 용도 Download PDF

Info

Publication number
KR20210052438A
KR20210052438A KR1020217003403A KR20217003403A KR20210052438A KR 20210052438 A KR20210052438 A KR 20210052438A KR 1020217003403 A KR1020217003403 A KR 1020217003403A KR 20217003403 A KR20217003403 A KR 20217003403A KR 20210052438 A KR20210052438 A KR 20210052438A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
edible
protein
microextruded
composition
viscoelastic
Prior art date
Application number
KR1020217003403A
Other languages
English (en)
Inventor
주세페 시온티
Original Assignee
노바미트 테크, 에스.엘.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노바미트 테크, 에스.엘. filed Critical 노바미트 테크, 에스.엘.
Publication of KR20210052438A publication Critical patent/KR20210052438A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/22—Working-up of proteins for foodstuffs by texturising
    • A23J3/26—Working-up of proteins for foodstuffs by texturising using extrusion or expansion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23D—EDIBLE OILS OR FATS, e.g. MARGARINES, SHORTENINGS, COOKING OILS
    • A23D9/00—Other edible oils or fats, e.g. shortenings, cooking oils
    • A23D9/007—Other edible oils or fats, e.g. shortenings, cooking oils characterised by ingredients other than fatty acid triglycerides
    • A23D9/013—Other fatty acid esters, e.g. phosphatides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/04—Animal proteins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/14—Vegetable proteins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/20—Proteins from microorganisms or unicellular algae
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/22—Working-up of proteins for foodstuffs by texturising
    • A23J3/225—Texturised simulated foods with high protein content
    • A23J3/227—Meat-like textured foods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J7/00—Phosphatide compositions for foodstuffs, e.g. lecithin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/206—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/206—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin
    • A23L29/256—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin from seaweeds, e.g. alginates, agar or carrageenan
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/269—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of microbial origin, e.g. xanthan or dextran
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/269—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of microbial origin, e.g. xanthan or dextran
    • A23L29/272—Gellan
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/275—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of animal origin, e.g. chitin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
    • A23P20/00—Coating of foodstuffs; Coatings therefor; Making laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs
    • A23P20/20—Making of laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs, e.g. by wrapping in preformed edible dough sheets or in edible food containers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
    • A23P30/00—Shaping or working of foodstuffs characterised by the process or apparatus
    • A23P30/20—Extruding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
    • A23P20/00—Coating of foodstuffs; Coatings therefor; Making laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs
    • A23P20/20—Making of laminated, multi-layered, stuffed or hollow foodstuffs, e.g. by wrapping in preformed edible dough sheets or in edible food containers
    • A23P20/25—Filling or stuffing cored food pieces, e.g. combined with coring or making cavities
    • A23P2020/253—Coating food items by printing onto them; Printing layers of food products
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2250/00—Food ingredients
    • A23V2250/20—Natural extracts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2250/00—Food ingredients
    • A23V2250/50—Polysaccharides, gums
    • A23V2250/502—Gums
    • A23V2250/5026—Alginate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2250/00—Food ingredients
    • A23V2250/50—Polysaccharides, gums
    • A23V2250/502—Gums
    • A23V2250/5036—Carrageenan
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2250/00—Food ingredients
    • A23V2250/50—Polysaccharides, gums
    • A23V2250/502—Gums
    • A23V2250/5072—Pectine, pectinate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2250/00—Food ingredients
    • A23V2250/50—Polysaccharides, gums
    • A23V2250/502—Gums
    • A23V2250/5086—Xanthan
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2250/00—Food ingredients
    • A23V2250/50—Polysaccharides, gums
    • A23V2250/51—Polysaccharide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
  • Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
  • Jellies, Jams, And Syrups (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Meat, Egg Or Seafood Products (AREA)

Abstract

본 발명은 육류의 기계적 특성과 유사한 압축 및 인장 탄성률을 갖는 식용 미세압출 제품에 관한 것으로, 상기 식용 제품은 점탄성 조성물로 제조된 여러 층의 미세압출 요소를 포함하고, 상기 점탄성 조성물은 적절한 식용 용매 내에 다량의 단백질 및 식용 유사가소성 폴리머를 포함한다. 본 발명은 또한 그러한 식용 미세압출 제품을 얻기 위한 특정된 공정, 특히 3D 프린팅 방법을 또한 개시한다. 육류 대체물로 사용하는 것을 포함하여 식용 제품의 특정 용도도 또한 나열되어 있다. 본 발명은 또한 단백질 및 유사가소성 폴리머를 포함하는 새로운 식용 점탄성 조성물을 개시한다.

Description

단백질을 포함하는 식용 미세압출 제품의 제조방법, 그에 의해 수득된 조성물 및 그의 용도
본 출원은 2018 년 8 월 7 일에 출원된 유럽 특허 출원 18382598.3의 우선권을 주장한다.
본 발명은 식품 산업 분야에 관한 것이다. 특히 육류 대체품 및 맞춤형 식품과 같은 단백질 기반 제품 분야에 관한 것이다.
단백질은 모든 살아있는 유기체의 기본 성분이며, 건강한 식단을 위한 단백질 영양소는 동물 및 식물 기원 모두로부터의 식품에서 얻을 수 있다. 유럽위원회의 과학 및 지식 서비스 (2017)의 "건강 증진 및 질병 예방 지식 게이트웨이" 보고서에 따르면, 상이한 단백질 영양소를 포함하는 혼합식이는 인체의 올바른 기능을위한 기초이며, 신체의 효소 활동, 면역, 세포 신호 전달, 및 근육 활동을 위한 상태를 제공한다. 단백질 빌딩 블록인 아미노산 가운데 한 군을 불가결 아미노산 (IAA) 또는 필수 아미노산 (EAA)이라고 한다: 인체는 그것을 스스로 합성할 수 없으므로 신체가 생리적 기능을 수행하기 위해 식단으로 제공되어야 한다. 전 세계 일부 농촌 지역의 식물성 식단에서 흔히 보이는, 식품의 낮은 다양성은 식이 단백질 부족을 유발할 수 있다. 반면, 대부분의 서양식 (유럽 포함) 식단은 단백질 섭취 양상에서 고품질이다, 왜냐하면 이러한 식단은 다양한 식물 기원 단백질과 동물기반 식품의 조합을 기반으로 하기 때문인데 그 둘은 IAA의 양호한 섭취를 제공할 수 있다. 단백질 결핍의 결과는 특히 영양 실조 또는 기근에 영향을 받는 국가에서 콰시오커(kwashiorkor)와 같은 정신 능력 저하 및 질병을 포함한다. 신체 활동이 정상인 성인 남성과 여성의 일일 권장 단백질 섭취량은 체중 1kg 당 약 0.80-0.83g이며, 어린이와 임산부에게 권장되는 양은 각각 신체의 성장과 모유 생산을 지원하기 위해 더 높다. 노인의 특별한 경우, 그들의 일일 식단은 젊은 성인의 경우보다 단백질 섭취의 양상에서 동일하거나 더 많이 권장되지만, 이는 단백질 결핍 경향에 따라 다르다.
세계 인구의 증가 (FAO에 따르면 2050 년에는 96억에 이를 것으로 예상됨)와 그에 따른 식물 및 동물 기원의 단백질 수요 증가를 기후 변화에 대한 그것들의 영향과 관련하여 고려해야 하는데, 가축으로부터 동물 기원 단백질의 대부분을 얻는 현재의 전략은 기후 변화에 중요한 역할을 하기 때문이다. 축산업은 운송보다 지구 온난화에 더 많이 기여한다(자동차, 트럭, 비행기, 기차 및 선박을 포함한 모든 운송 수단을 합친 것보다 40 % 더 많음). 보다 최근에는 축산업이 지구의 모든 인간 유발 온실 가스 (GHG) 배출량의 14.5 %에 책임이 있는 것으로 추정되었다. 여기에는 인위적 메탄의 37 %와 아산화 질소의 65 %가 포함되며, 이는 CO2의 GWP (지구 온난화 잠재력)의 각각 23 배와 296 배를 증가시킨다. 육우, 소 우유 생산, 돼지 고기 및 가금류와 관련된 가축 활동은 그 부문에서 각각 발생하는 총 GHG 배출량의 각각 41, 20, 9 및 8 %에 기여하고 나머지는 분뇨 저장, 가공, 및 가축 유래 제품의 운송으로 나타난다. 또한 가축은 담수 오염 및 가용성, 생물 다양성, 토지 황폐화, 사막화, 및 삼림 벌채에 상당한 영향을 미치고 있으며, 마지막은 대부분의 온실 가스(GHG) 배출을 생성하는 토지 관련 변화 활동이다. 상이한 식이 패턴의 환경에 미치는 영향을 연구한 결과 비건 채식이 가장 낮은 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 또한, 식물 기반 농업은 육류 생산을 위한 농업보다 담수 사용, 필요한 토지의 양 및 발생하는 폐기물과 관련하여 환경 영향이 훨씬 낮은 것으로 알려져 있다.
전 세계 공중 보건 개선을 위한 다양한 단백질 영양소를 포함하는 식단의 기여와, 보다 지속 가능한 농업 및 축산 시스템을 향한 운동의 중요성에 대해 상기한 논의를 감안할 때 동물에서 생산되는 육류에 대해 건강한 대안적 전략을 찾는 일이 근본적이고 시급해 보이다.
최근에 가축 유래의 육류에 대한 몇 가지 대안이 등장했다: 그 중 일부는 고기를 모방하기 위해 콩과 같은 식물성 원료를 사용하는 것에 기반을 두고 있는 반면, 다른 것들은 세포가 스캐폴드(scaffold) 및 성장인자와 결합하여 소위 깨끗한 육류 제품을 생성시키는 조직 공학 기술에 기반을 두고 있다.
미국 특허 제9808029-B2호 (2017)에서 Fraser 등은 조리시 육류의 풍미를 닮은, 쇠고기 관련 향기를 가진 화합물을 생성하는 헴 함유 단백질을 포함하는 식물 기반 식품을 개시했다. 그러나 육류의 풍미를 모방하기 위해 식물 기반 단백질을 사용하는 것에 기반한 현재의 기술은 동물 기원의 섬유질 육류의 밀도, 섬유질 질감 및 탄력성을 모방할 수 없다. 사실, 육류의 기계적 특성과 질감의 주된 이유 중 하나는 전형적인 이방성(anisotropic)의 성질 때문이다.
식물 기반 식품의 성형과 같은 전통적인 기술은 살아있는 생동물의 육류에서의 전형적인 섬유 이방성 분포 및 배향을 모방할 수 없기 때문에 동물의 원래의 조직을 모방할 수 없다. 식물 기반 재료를 성형할 때, 얻어진 성형의 네트워크 미세 구조는 육류의 전형적인 이방성 미세 구조와 매우 다를 것이다.
전통적인 동물 고기 질감을 더 잘 모방하려는 시도로, 식물 단백질 (대두 단백질 분리물과 글루텐)의 입상 혼합물(granular mixture)이 있는 섬유질 구조 패턴이 개발되어 Krintiras et al. "On the use of Couette Cell technology for large scale production of textured soy-based meat replacers", Journal of Food Engineering-2016, vol. no. 169, pp.: 205-213에 개시되었다. Krintiras et al.은 동축 실린더를 갖춘 장치에서 간단한 전단 흐름 및 열을 적용함으로써, 이방성 섬유 및 육류와 유사한 섬유 구조를 얻을 수 있다는 것을 보여주었다. 섬유는 두 실린더를 통해 재료의 흐름 방향을 따라 정렬된다. 이 재료는 우수한 육류 대용품으로 여겨지지만 여전히 높은 질감 및 섬유질의 육류와 유사해지는 것에는 실패하였다. 또한 특별한 장치가 필요하다.
미국 특허 US8703216-B2 (2014)에서는 Forgacs 등은 생체잉크(bioink)라고 하는 생체 적합성 잉크에 살아있는 세포가 내장되는 3D 프린팅 공정인, 바이오프린팅 기반 전략을 포함하여, 층의 형태로 서로 응집된 비인간 세포 (특히 근세포)를 포함하는 복수의 다세포체로 형성된 조직-공학적 식용 육류 제품을 형성하는 방법을 공개했다. 그러나 조직 공학에 기초한 기술에서는 살아있는 동물의 고기와 유사한 세포 구조를 생성하도록 하기 위해 실험실에서 동물 세포를 배양할 필요가 있다. 또한, 현재의 조직 공학 기술은 원래의 동물 조직과 비교하여 단순화된 인공 조직만 생산할 수 있다. 조직 공학 기술은 세포가 세포 수준에서 천연 조직 구조를 모방하도록 유도하려고 하지만, 이러한 전략은 실험실에서 대규모 세포 배양을 유지해야 하며, 이는 매우 비싸고 복잡하며, 통상적으로는 세포를 기르기 위해 배양되는 세포에 소위 소 태아 혈청 (FBS) 형태의 다량의 동물 기원 단백질을 제공할 필요가 있다.
미국 특허 출원 US2016135493-A1 (2016)에서 Kuo 등은 망원 압출 장치를 통해 3D 프린팅에 의해 식품을 제조 할 수 있는 복수의 캡슐 홀더를 포함하는 첨가 제조 프린터 시스템을 개시한다.
다른 저자들은 또한 단백질과 섬유질 식품 재료의 프린팅 가능성을 평가했다. 한 가지 예는 Lille et al.,"Applicability of protein and fibre-rich food materials in extrusion-based 3D printing", Journal of Food Engineering-2017, http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.201704.034에서 제조되고 개시된 스낵 제품이다. Lille 등은 전분, 탈지유, 반 탈지유, 이들 식용 조성물의 조합, 호밀 겨, 귀리 및 파바 콩과 같이, 상이한 농도의 단백질 및/또는 당을 포함하는 상이한 식용 조성물의 프린팅성을 평가하였다. 이러한 많은 조성물에 대해 저장 탄성률(storage modulus) (G') 및 손실 탄성률(loss modulus) (G") 및 위상 각 값을 포함하여, 측정된 점탄성 특성은 조성물이 마침내 프린팅에 사용할 수 있고 추가적으로 프린팅 후 자체-지지성을 가짐을 결론내리면서 1900 Pa보다 낮은 G'를 가져야 한다. 다른 경우에는 고점도 조성물로 압출기의 막힘 또는 구성분의 상 분리가 발생했다. 프린팅된 구조는 nScrypt 기술 (nScrypt, Inc, 플로리다 주 올랜도)에 기반한 VTT의 미크론 규모 디스펜싱 환경과, 층상 방식(layer-by-layer approach)으로 3D 구조를 증착하도록 노즐을 안내하는 CAD 제어 xyz-모션 제어 시스템으로 만들어졌다. Lille 등은 또한 프린팅 후 동결 건조 및 오븐에서의 가열 효과 뿐만 아니라 자체-지지 능력의 관점에서 프린팅 재료의 성능을 평가했다.
또한 쉽게 제조 및 가공할 수 있는 식용 섬유질 재료를 얻기 위해 많은 노력을 기울였다. 그러나 섬유질이 많은 재료 조성물의 유동학적 매개 변수는 부분적으로 섬유질 이방성 식품 (고기)과 유사한 질감을 얻기 위해 쿠에트 세포와 같은 특정 장치가 필요하다. 이러한 유동학적 특성은 또한 3D 프린팅 장치를 사용하는 경우 압출기의 막힘을 의미하므로 섬유질이 많은 식품을 프린팅하기가 매우 어려우며 3D 프린팅 전략을 부드러운 질감 (스낵, 초콜릿 패턴, 피자베이스, 등등)의 식용 조성물로 제한시킨다. 식물 기반 제품을 생산하는 종래의 기술은 살아있는 동물 고기의 풍미, 외관, 밀도, 섬유질 질감 및 탄력성을 동시에 모방할 수 없다. 조직 공학에 기반한 깨끗한 육류 기술에는 비용, 복잡성 및 시간 소모적인 공정 특성을 포함하여 일련의 단점이 있다.
따라서, 특히 동물 육류 생산을 감소시키고 상기 재료가 위에서 언급한 단점을 피하면서도 모든 필수 영양소를 제공할 수 있는 추가 공정 및 재료가 필요하다.
발명의 요약
놀랍게도, 미세압출되면 자기-지지 특성을 가지면서 미세압출될 수 있는 특정 점탄성 조성물 또는 물질 및 상기 점탄성 조성물로 제조된 미세압출된 요소를 포함하는 층의 특정 배치의 조합이 결과적으로 전통적인 육류와 유사한 최종 질감 및 기계적 특성을 가진 식용 제품 혹은 높은 섬유질 밀도를 갖는 식품 유형을 가져다 준다는 것을 발견하였다. 따라서 원하는 영양적 특성 (점탄성 재료의 조성으로 인해), 3 차원(3D) 모양, 거시적 및 미시적 형태, 밀도, 인장 및 압축 응력 하에서의 탄력성 및 상이한 동물 및 식물 원래의 조직의 기계적 및 영양적 특성을 모방하는 질감을 가진 제품이 얻어졌다.
따라서, 아래의 실시예에서 도시되고 예시되는 바와 같이, 식용 미세압출 제품(microextruded product)의 많은 기계적 특성은 유용한 육류 대체물, 육류 유사체를, 상기 점탄성 조성물에 의해 제공되는 원하는 영양소의 조성을 포함할 수 있는 조직 공학처리된 육류로서 만든다.
따라서, 본 발명의 제 1 양상은 점탄성 미세압출 요소의 2개 이상의 층을 포함하는 식용 미세압출 제품의 제조 방법으로서, 각각의 압출 요소는 단백질, 식용 유사가소성(pseudoplastic) 폴리머 및 적절한 식용 용매를 포함하며, 다음 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다:
(i) 적절한 식용 용매 내에 단백질 및 식용 유사가소성 폴리머를 포함하는 점탄성 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 점탄성 조성물은 19 중량% 내지 49 중량%의 단백질 및 적어도 45 중량%의 식용 용매를 포함하며, 두 백분율 모두 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 것이고 상기 식용 용매는 점탄성 조성물의 100 중량%까지 맞추는 것인 단계이고;
(ii) 하나 이상의 미세압출 요소를 얻기 위해 폭 또는 직경이 10㎛ 내지 1000㎛인 오리피스를 통해 점탄성 조성물을 미세압출하는 단계; 및
(iii) 식용 미세압출 제품의 수직 단면이 층 내에서 교차된 미세압출된 요소, 또는 서로 다른 층 사이에서 중첩되고 다르게 배향되는 미세압출된 요소를 보여주는 방식으로; 또는 대안적으로 2개 이상의 층은 층 사이의 미세압출된 요소가 평행하게 배향되는 방식으로, 미세압출된 요소를 포함하는 2개 이상의 층을 적층하는 단계.
이러한 방법을 수행하는 특정된 방식은 다음 섹션에서 상술한다.
본 발명은 점탄성 미세압출 요소의 2개 이상의 층을 포함하는 식용 미세압출 제품에 관한 것이며, 여기서 각각의 압출 요소는 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 적절한 식용 용매를 포함하며, 여기서 :
-미세압출된 요소의 총 중량에 대한 단백질의 중량 백분율은 19 % 내지 49 %이고, 미세압출된 요소의 총 중량에 대한 식용 용매의 중량 백분율은 적어도 45 %이고;
-미세압출된 요소는 10 μm 내지 1000 μm의 단면 폭을 갖고;
-식용 미세압출 제품의 압축 탄성률(compressive elastic modulus)이 1.0x103 Pa 내지 5.0x106 Pa이고, 식용 미세압출 제품의 인장 탄성률(tensile Young's modulus)이 5.0x103 Pa 내지 11.0x106 Pa이며, 상기 압축 탄성 및 인장 탄성률은 23 ℃에서 1 mm/min와 같은 클램프 변위 속도 및 식용 미세압출 제품 내에서 45 % 내지 90 % w/w의 용매의 양으로 서보 유압 시험 시스템에서 측정되고,
- 식용 미세압출 제품의 수직 단면이 층 내에서 교차된 미세압출된 요소, 또는 서로 다른 층 사이에 중첩되고 다르게 배향되는 미세압출된 요소를 보여주는 방식으로 미세압출된 요소를 포함하는 2개 이상의 층이 적층되고; 또는 대안적으로 층 사이의 미세압출된 요소가 평행하게 배향되는 방식으로 2개 이상의 층이 적층된다.
따라서 본 발명의 제 2 양상은 상기에서 정의된 방법에 의해 수득된 식용 미세압출 제품으로서, 상기 제품은 상기 정의된 바와 같이 점탄성 미세압출 요소의 2개 이상의 층을 포함하고, 식용 미세압출 제품의 압축 탄성률(compressive elastic modulus)이 1.0x103 Pa 내지 5.0x106 Pa이고, 식용 미세압출 제품의 인장 탄성률(tensile Young's modulus)이 5.0x103 Pa 내지 11.0x106 Pa이며, 상기 압축 탄성 및 인장 탄성률은 23 ℃에서 1 mm/min와 같은 클램프 변위 속도, 및 식용 미세압출 제품 내에서 45 % 내지 90 % w/w의 용매의 양으로 서보 유압 시험 시스템에서 측정된 것인 식용 미세압출 제품이다.
이러한 압축 탄성 및 영률(Young's moduli)은 식용 미세압출 제품의 다른 특징, 즉 요소의 단면 및 미세압출 요소 층의 적층과 조합되어 점탄성 미세압출 요소가 만들어지는 점탄성 조성물의 정성적 및 정량적 특징에서 비롯된다.
이러한 식용 미세압출 제품은 그 식용성 및 영양 특성에 영향을 미치지 않는 상이한 기계적 및 선택적으로 화학적인 단계를 통해 얻어진다. 또한, 미세압출 요소가 만들어지는 3D 프린팅용 주사 잉크로서 점탄성 조성물을 사용하여 3D 프린팅에 의해 미세압출을 수행할 수 있다. 이것은 적절한 용매, 특히 물에서 단백질 및 유사가소성 폴리머를 포함하는 상기 점탄성 조성물의 유동학적 특성 때문이다.
본 발명의 또 다른 양상은 육류 대체물로서 상기 정의된 바와 같은 식용 미세압출 제품의 사용이다. 이 양상은 또한 본 발명의 제 1 양상의 식용 미세압출 제품을 포함하거나 또는 이로 구성된 육류 대체물로서 제형화될 수 있다. 본 발명에 따른 "육류 대체물"은 동물의 육류 (스테이크, 소시지 등)와 육류 대체물 둘다의 혼합물을 얻기 위해 동물에서 나오는 실제 고기를 줄이거나 "대체"하기 위해 사용되는 제품이다.
본 발명의 또 다른 양상은 육류 유사물로서 상기 정의된 식용 미세압출 제품의 사용이다. 이 양상은 또한 본 발명의 제 1 양상의 식용 미세압출 제품을 포함하거나 또는 이로 구성된 육류 유사물로서 제형화될 수 있다. "육류 유사물"은 일반적으로 육류 대안품, 육류 대체품, 모의 육류, 가짜 육류, 모조 육류, 채식 육류, 식물 기반 육류 또는 비건 육류로 이해되며 특정 유형의 육류의 특정 심미적 특성 (예 : 질감, 풍미, 외관) 또는 화학 특성에 가깝다. 때로는 그것들을 "고기 대체물"이라고도 한다 (Krintiras et al. supra 참조).
본 발명의 한 가지 히트는 상기 노출된 바와 같이 자체지지형 미세압출된 요소를 얻기 위해 미세압출될 수 있는 특정 정성적 점탄성 조성물의 효과적인 조합, 및 2개 이상의 층 내에 상기 미세압출된 요소의 배치이다. 이 점탄성 조성물은 유사가소성 폴리머의 존재로 인해 미세압출이 가능하도록 하는 적절한 점탄성 매개 변수를 갖는다. 유사가소성 폴리머는 전단 유동화(shear thinning)가 있거나, 전단 변형(shear strain) 하에서 점도가 감소하는 동일한 폴리머 화합물이다.
놀랍게도, 특정 점탄성 매개 변수를 갖는 용매 (즉, 물)에서 단백질 및 유사가소성 폴리머의 새로운 혼합물이 제 1 양상의 식용 미세압출 제품의 제조에 사용하기에 특별히 좋다는 것이 발견되었다. 따라서, 단백질 함량이 높고 (조성물의 19 %에서 49 %까지) 식용 용매에 식용 유사가소성 폴리머를 포함하는 특별한 새로운 점탄성 조성물도 또한 개발되었다. 매개변수로서 정의된 이 새로운 점탄성 조성물은 손실 탄성률 G"보다 높은 저장 탄성률 G'를 가지며, 상기 G'및 G"는 한쌍의 평행 톱니모양 플레이트에서 0.16Hz의 주파수와 23 ℃의 온도에서 또한 조성물의 용매 양이 45 % 내지 90 % w/w에서 측정되었고, 저장 탄성률 G'가 1700 Pa 보다 높고 손실 탄성률 G"가 350 Pa보다 높고, 점탄성 조성물에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88이다. 이 비율은 손실 탄젠트 (tan (δ))라고도 알려져 있다.
따라서 본 발명의 또 다른 양상은 적절한 식용 용매 내에서 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 중량 백분율로 단백질 19 % 내지 49 %을 포함하는 식용 점탄성 미세압출성((microextrudable)) 조성물이며, 상기 단백질은 식물-기원 단백질, 곤충 단백질, 조류(algae)-기원 단백질, 박테리아 기원 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택되고; 식용 유사가소성 다당류는 알지네이트, 잔탄 검, 글리코사미노글리칸, 아가로스, 젤란 검, 펙틴, 카라기난 및 이들의 조합들로부터 선택되어 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 0.2 중량% 내지 40 중량% 포함하고; 상기 점탄성 조성물은 조성물의 총 중량에 대해 적어도 45 중량%의 식용 용매를 포함한다. 상기 중량의 밸런스는 점탄성 조성물의 100 중량%까지의 용매이다.
이 점탄성 조성물은 미세압출이 가능하며, 따라서 그것을 통해 미세압출되는 오리피스의 폭 또는 직경의 60 % 미만인 성분 혼합물 (즉, 단백질, 식용 용매 및 유사가소성 폴리머)의 입자 크기의 균일한 분포를 갖는다. 균일한 분포는 입자의 90 중량 % 이상이, 그것을 통해 미세압출되는 오리피스의 폭 또는 직경의 60 % 미만인 입자 크기를 갖는다는 것을 의미하다.
따라서, 점탄성 조성물이 10 μm 내지 1000 μm 범위인 특정된 폭 또는 직경의 오리피스를 통해 미세압출된다면 점탄성 조성물은 6 μm 미만 내지 600 μm 미만의 입자 크기의 균일한 분포를 갖는다. 따라서, 그것을 통해 미세압출될 오리피스의 폭 또는 직경이 10㎛이면 입자의 90 중량 % 보다 많은 것이 입자 크기가 6㎛ 미만이고; 또는 그것을 통해 미세압출될 오리피스의 폭 또는 직경이 1000 ㎛이면 입자의 90 중량 % 보다 많은 것이 600 ㎛ 미만의 입자 크기를 갖는다.
오리피스의 폭 또는 직경의 이러한 60 %으로, 본 발명의 방법의 단계 (ii)에서 사용되는 압출기의 폐쇄가 방지된다.
단백질 함량이 높은(19 % - 49 %) 점탄성 조성물과 입자 크기의 균일한 분포를 가진 유사 유사가소성 폴리머를 얻는 것은 사소한 일이 아닌데, 이는 높은 중량 비율의 단백질과 유사가소성의 혼합물은 상 분리되는 경향이 있으므로 압출기의 막힘 및/또는 미세압출할 재료의 분해로 인해 압출을 불가능하게 하기 때문이다. 다른 한편으로, 혼합물은 일단 압출되면 동물-기반(또는 육류와 유사한) 섬유 물질의 기호성 (입맛) 및 질감을 보장하기 위해 단백질 구조를 보존해야 한다.
발명가는 놀랍게도 중량 백분율로 혼합물내 19 중량% 내지 49 %의 단백질, 유사가소성 폴리머 및 혼합물의 100 %를 맞춰주는 식용 용매 적어도 45 %의 균일한 혼합물을 다음에 의해 수득할 수 있다는 것을 알아냈다:
(a) 용기 내에서 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 식용 용매를 혼합하는 단계; 및
(b) 온도를 실온(즉 20℃)에서 95℃보다 낮은 온도로 높이고 1 분(min) 내지 30 분(min)의 일정 시간 동안 교반과 온도를 유지하는 동안, 높은 원심력으로 교반을 적용하는 단계.
높은 교반에도 불구하고 단백질 구조는 구조적 및 관능적(organoleptic) 특성을 잃을 정도로 손상되지 않았으면서도 혼합물은 미세압출기의 막힘없이 미세압출기를 통과하기에 적합한 크기의 입자로 구성되었다.
이러한 높은 중력은 일반적으로 세라믹 분야에서 사용되어 시멘트 또는 세라믹 재료의 균일한 혼합물을 얻는다. 그러나, 섬유질 물질로서 단백질을 포함하는 조성물에서의 이들의 사용은 상기 단백질에 대한 변성 효과(denaturation effect)로 인해 권장되지 않는다.
따라서, 본 발명의 또 다른 양상은 식용 유사가소성 폴리머, 19 중량% 내지 49 중량% w/w의 단백질, 및 적어도 45 중량% w/w의 식용 용매를 포함하며, 상기 용매는 점탄성 조성물의 100 중량%까지 맞추는 것이고, 두 백분율 모두 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 것이고 상기 점탄성 조성물은 6μm 미만 내지 600μm 미만의 입자 크기의 균일한 분포를 가지며, 다음에 의해 수득가능한 것인, 신규한 식용 점탄성의 미세압출가능한 조성물에 관한 것이다:
(a) 용기 내에서 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 식용 용매를 혼합하는 단계; 및
(b) 온도를 20℃ 내지 95℃미만의 온도로 높이고 1 분 내지 30 분의 시간 동안 교반과 온도를 유지하면서, 선택적으로 하나 이상의 방향으로 10g 내지 4000g의 원심력 또는 상대원심력(rcf)으로 하나 이상의 교반 주기를 적용하는 단계.
약 10g의 상대 원심력은 반경이 10cm인 로터에서 분당 300 회전 (rpm)에 해당한다. 4000g은 약 6000rpm, 즉 5976rpm에 해당한다. 약 60g의 상대 원심력은 반경이 10cm인 로터에서 분당 730 회전 (rpm)에 해당한다.
도 1a는 쌀 단백질 25 w/w %, 알긴산 나트륨 5 w/w % 및 물 70 w/w %로 구성된 미세압출성 제형 (점탄성 조성물)을 도시한다. 도 1b는 쌀 단백질 55 w/w % 및 물 45 w/w %로 구성된 미세압출이 불가능한 제형을 나타낸다.
도 2는 쌀 단백질 25w/w %, 알긴산 나트륨 5w/w % 및 물 70w/w %로 이루어진 자체-지지형 미세압출 필라멘트를 생성하는 제형의 예를 도시한다(도 2의 A). 도 2의 B는 5 w/w %의 알긴산 나트륨 및 95 w/w %의 물로 구성된 비자체-지지형 미세압출 필라멘트를 생성하는 제형을 도시한다.
도 3의 A 및 도 3의 B는 상이한 조성 및 점탄성률를 갖는 2 개의 다층 미세압출 제품의 3D 미세압출 프린팅 공정을 도시한다. 도 3의 A 및 도 3의 B에 도시된 제품은 쌀 단백질 25w/w %, 알긴산 나트륨 5 %, 및 물 70w/w % (도 3의 A)과, 쌀 단백질 20w/w %, 알긴산 나트륨 5 %, 및 물 75w/w % (도 3의 B)의 조성물을 생성되었다.
도 4는 XY 분포를 도시하는데, 여기서 X 및 Y 축은 각각 알긴산 나트륨과 쌀 단백질 농도를 나타내고, 3D 프린팅 가능한 제형은 곡선 1, 2, 3 및 4로 정의된 영역에 포함된다.
도 5의 A는 본 발명에 따른 식용 미세압출 제품을 제조하기 위해 사용된 제형의 점탄성 특성 측정의 예시되는 표현을 도시한다. 도 5의 B는 Pa로 응력(stress) 진폭 (σ)의 함수로 측정된 저장 (G') 및 손실 (G') 점탄성률 (Pa로서)의 대표적인 측정을 나타낸다. 도 5의 B는 본 발명에 따른 쌀 단백질 20w/w %, 알긴산 나트륨 5w/w % 및 물 75w/w %의 조성물에 대해 수행된 진폭 스윕 시험의 대표적인 측정을 도시한다.
도 6은 XY 분포를 나타내는데, 여기서 X 및 Y 축은 각각 알긴산 나트륨과 쌀 단백질 농도를 나타내고, 도 4에서 상기한 바와 같이 3D 프린팅 가능한 제형 (A-H)은 곡선 1, 2, 3, 및 4로 정의된 영역에 포함된다. 각 조성물 [G', G", |η*|, tan (δ)]과 관련된 값은 점탄성 매개 변수를 요약한다.
도 7의 A는 식용 미세압출 제품의 인장 응력 하에서 기계적 특성 측정을 예시적으로 나타낸 것을 도시한다 도 7의 B는 제품이 인장 응력을 받았을 때 공칭 응력-변형(strain) 곡선의 대표적인 측정을 도시한다. 도 7의 B의 공칭 응력-변형 곡선은 쌀 단백질 25w/w %, 알긴산 나트륨 25w/w % 및 물 50w/w %의 조성물을 사용하여 생성된 제품에 대해 수행된 대표적인 인장 시험을 도시한다. 응력은 MPa로 표시되고 변형은 mm/mm로 표시된다.
도 8의 A는 식용 마이크로-압출된 제품의 압축 응력 하에서 기계적 특성의 측정을 예시적으로 나타낸 것을 도시한다. 도 8의 B는 제품이 압축 응력을 받았을 때 공칭 응력-변형 곡선의 대표적인 측정을 도시한다. 도 8의 B에서 공칭 응력-변형 곡선은 쌀 단백질 25w/w %, 알긴산 나트륨 25w/w % 및 물 50w/w %의 조성물을 사용하여 생성된 제품에 대해 수행된 대표적인 압축 시험을 도시한다.응력은 MPa로 표시되고, 변형은 mm/mm로 표시된다.
도 9는 본 발명에 따른 식용 미세압출 제품의 압축 탄성률 및 인장 탄성률의 범위를 나타내는 그래프를 도시한다. 음영있는 사각형은 제품이 다루는 범위를 나타낸다.
도 10 (A 및 B)은 각각 위에서 본, 및 횡단에서 본 각도에서 200X 배율로 선택된 제품의 미세 구조의 대표적인 주사 전자 현미경 이미지를 도시한다. 이 이미지에 도시된 제품은 쌀 단백질 25w/w %, 알긴산 나트륨 25 %, 및 물 50w/w %로 구성되어 있다.
도 11 (A 및 B)은 각각 200X 및 15000X 배율에서, 선택된 제품의 미세 구조를 나타내는 주사 전자 현미경 이미지를 도시한다. 도 11의 B는 도 11의 A에 도시된 동일한 이미지를 확대한 것을 나타낸다; 높은 배율에서 단일 미세압출 필라멘트 내부에 포함된 나노 섬유 방향의 방향에서 정렬된 것을 관찰할 수 있었다.
도 12는 각각 별도의 압출기에서 두 개의 상이한 조성을 이용하여, 그리고 각 층에서 두 개의 압출기를 교대로 하여 생성된 육류-유사체 제품의 3D 미세압출 프린팅 공정을 예시적으로 나타낸 것을 도시한다: 특히, 본 실시예에서 압출기 중 하나는 RP 25 w/w %, SA 5 w/w %, 및 물 70 w/w %의 조성을 가진 층들을 생성한 반면, 다른 압출기는 RP 25 w/w %, SA 25 w/w %, 및 물 50 w/w %의 조성을 가진 층들을 생성했다.
도 13은 12.5 w/w %의 쌀 단백질, 12.5 w/w %의 완두콩 단백질, 5 w/w %의 SA 및 70 w/w %의 물의 조성을 사용하여 생성된, 완성된 식용 다층 미세압출 육류 유사체 제품의 예를 도시한다.
도 14의 A 및 B는 닭 가슴살 고기 조각에 대비하여, 본 실시예에서 설명된 제품의 팬에서 조리 과정 동안 얻은 대표 이미지를 도시한다.
도 15는 75w/w %의 물, 20w/w %의 완두콩 단백질 (PP) 및 5w/w %의 카라기난 (CG)으로 이루어진 미세압출성 점탄성 제형의 예를 도시하는데, 아눈 자가지지형 미세압출된 필라멘트를 생성한다.
도 16은 73 w/w %의 물, 25 w/w %의 완두콩 단백질 (PP), 2 %의 젤란 검 (GG)의 점탄성 조성물을 사용하여 생성된 다층 미세압출 제품의 3D 미세압출 프린팅 공정을 도시한다.
본원에서 명세서에서 사용된 모든 용어는 달리 명시되지 않는 한 당업계에 알려진 일반적인 의미로 이해되어야 한다. 본원에서 사용되는 특정 용어에 대한 다른 보다 구체적인 정의는 아래에 설명된 바와 같으며 달리 명시적으로 설정된 정의가 더 넓은 정의를 제공하지 않는 한 명세서 및 청구 범위 전체에 균일하게 적용되도록 의도된 것이다.
설명에 따르면, "점탄성 조성물" 또는 "점탄성 물질"(동의어로 상호교환적으로 사용됨)은 점탄성 거동을 갖는 조성물이다. 점탄성은 변형을 겪을 때 점성과 탄성을 모두 나타내는 물질의 속성이다. 물과 같은 점성 물질은 응력이 가해질 때 전단 흐름에 저항하고 시간에 따라 선형적으로 변형된다. 탄성 재료는 늘어나면 변형되고 응력이 제거되면 즉시 원래 상태로 돌아간다. 점탄성 재료는 이러한 두 가지 특성의 요소를 가지고 있으므로 시간-의존적 변형을 나타낸다. 탄성은 일반적으로 정돈된 고체에서 결정학 평면을 따라 늘어나는 결합의 결과인 반면, 점도는 비정질 물질 내부의 원자 또는 분자 확산의 결과이다. 점탄성은 전단 유동 측정법(shear rheometry)을 사용하여 작은 진동 응력을 적용하고 결과적인 변형을 측정하여 연구된다. 점탄성 재료의 저장 및 손실 탄성률은 탄성 부분을 나타내는 저장된 에너지와, 점성 부분을 나타내는, 열로 소산되는 에너지를 측정한다. 유사하게, 그것이 또한 "전단 저장(G')"및 "전단 손실(G")" 계수의 동의어로서 본원에서 정의되고 사용된다. 유변학에서 전단 희석은 전단 변형 또는 시간 하에서 그 점도가 감소하는 유체의 비-뉴턴적 거동이다. 그것은 때때로 유사가소성 거동 (본 설명에서와 같이)의 동의어로 간주되며, 일반적으로 요변성(thixotropy)과 같은 시간-의존적 효과를 제외하는 것으로 정의된다. 전단-희석 거동은 일반적으로 저 분자량의 순수한 액체 나 수크로스 또는 염화나트륨과 같은 작은 분자의 이상적인 용액에서는 나타나지 않지만 폴리머 용액과 용융된 폴리머, 및 복합 유체 및 케첩, 휘핑 크림, 피, 페인트, 매니큐어 같은 현탁액에서 종종 나타난다.
점탄성 특성은 전단 응력 하에서 유동학적 측정을 통해 결정된다. 이 분석은 다층 제품의 형태로 적절하게 미세압출될 수 있는 조성물의 최적 점탄성 특성을 평가하는 데에 도움이 될 수 있다. 이 목적에 사용되는 특정 장치는 일반적으로 23 ℃에서 작동하는 Haake Mars III 레오미터 (미국, Thermo Fisher Scientific)와 같은 레오미터이다. 측정 시스템은 한 쌍의 평행 톱니모양판으로 구성되어 벽이 미끄러지는 것을 방지하고 측정되는 조성물의 그립을 향상시킨다. 단백질 및 유사가소성 폴리머를 포함하는 본 명세서에 개시된 조성물의 점탄성 특성의 측정을 위해 5N의 수직항력을 갖는 압축 응력이 적용되었다 (아래의 실시예 참조). 점탄성률 (저장 탄성률 G' 및 손실 탄성률 G"), 복합 점도 계수 (|η*|), 및 tan (δ) = G"/G' (이하 G"/G' 비로 칭함)로서 측정되는 것으로서 점탄성률 간의 관계를 결정하는 손실 탄젠트(tan (δ))를 측정하기 위해 진동 시험이 수행되었다. 이를 위해 진폭 스윕 및 주파수 스윕 시험의 두 가지 다른 종류의 진동 시험이 수행된다. 진폭 스위프 시험에서 주파수는 f = 1Hz로 고정되고 적용된 응력 (σ)의 진폭은 0.005Pa에서 2Pa로 증가하여 점탄성 선형 영역 (VLR)을 구분하는데 이는 점탄성률이 응력 진폭과 무관하며 계수(moduli)의 상수 값이 일반적으로 관찰되는 영역이다. 그런 다음 주파수 스윕 시험이 수행되는데 여기서는 적용된 응력이 그 VLR 내의 값으로 고정되고 주파수가 변하는 것이다. 주파수 스윕 시험은 가변적인 주파수 하에서 점탄성률의 거동을 평가할 수 있도록 해준다. 손실 탄젠트 tan (δ)는 0.15Hz에서 측정된다.
물질의 압축 탄성률은 물질에 적용되는 압축 응력과 해당 압축 변형 사이의 관계를 특성화하며 기본적으로 두 클램프 사이에서 물질을 압착하거나 압축하는 것이 얼마나 쉬운 지를 필수적으로 규정하는 것이다. 하이드로 겔과 같이 네트워크 내에 다량의 액체를 함유하는 폴리머-기반 물질의 경우, 압축 응력 하에서 점탄성 기계적 거동 분석은 통상적으로 물질을 제한되지 않은 압축 시험을 하도록 하여 분석한다. 이러한 액체 팽창 물질에 대해 제한 없는 압축 시험을 수행할 때 압축 탄성률은 연구에서 구체화된 정의된 변형 값에 해당하는 공칭 응력-변형 곡선의 기울기로서 고정된 느린 변위 속도로 물질을 압축하여 계산된다 (예: 변형률의 15 %).
인장 영률 (또는 단순히 영률)은 장력하의 고체 물질의 강성을 측정하는 물질의 기계적 매개 변수이다. 이 매개 변수는 단축(uniaxial) 인장 응력을 받을 때 식용 제품의 거동에 대한 정보를 제공한다. 단축 변형의 선형 탄성 영역(linear elasticity regime)에서 물질의 응력 (단위 면적당 힘)과 변형 (비례 변형) 간의 관계를 정의한다. 영률 E는 공칭 응력-변형 곡선의 탄성 (초기, 선형) 부분에서 공칭 인장 응력 σ를 공칭 확장 변형률 ε으로 나누어 계산할 수 있다.
본 발명의 설명에서 식용 미세압출 제품의 기계적 매개 변수의 결정은 공지된 표준 방법을 사용하여 수행되었다. 식용 미세압출 제품의 기계적 저항을 평가하기 위해, 인장 및 압축 응력 하의 기계적 거동을 23 ℃에서 500N 로드 센서 (MTS Bionix 358, USA)가 있는 서보-유압 시험 시스템을 사용하여 식용 제품 중 45 % ~ 90 w/w % 범위의 용매 함량(물 또는 수화 등급)으로 평가했다. 인장 영률 (Eγ), 파단시 공칭 응력 (σB) 및 파단시 공칭 변형 (εB) 값은 단축 인장 응력 하에서 계산되었으며, 탄성 압축 계수(elastic compressive modulus)(EC) 값은 제한되지 않은 단축 압축 응력하에서 계산되었다. 클램프 변위 속도는 실험 중에 일정하게 유지되었으며 인장 및 압축 시험 모두에서 1mm/min과 동일하였다. 영률은 공칭 응력-변형 곡선의 초기 선형 부분의 기울기로 계산되었으며, 파단시 공칭 응력 (σB) 및 파단시 공칭 변형 (εB)은 파단 지점에서 결정되었는데 이어서 응력 값이 빠르게 감소한다. 압축 시험의 경우, 15 % 변형에서 응력-변형 곡선의 기울기로부터 탄성 압축 계수를 결정했다. 동등한 측정 모드는 10 % 내지 60 % 응력에서 응력-변형 곡선을 포함한다.
"비등방성(Anisotropy)"은 방향적으로 의존적인 성질로서 다른 방향에서 다른 속성을 의미하며, "등방성(isotropy)"과는 반대되는 것이다. 다른 축을 따라 측정했을 때 재료의 물리적 또는 기계적 특성 (흡광도, 굴절률, 전도도, 인장 강도 등)의 차이로 정의할 수 있다. 이방성의 예는 목재나 육류에서 볼 수 있는데, 이는 그것을 가로지르는 것 보다 세로를 따라(along its grain) 부수는 것이 더 쉬운 것이다. 식용 제품의 층을 형성하는 미세압출된 요소의 몇 가지 특정 배치로 인해, 제품은 전통적인 동물 생산의 육류에서도 발생하는 것처럼 한 방향을 따라 쪼개는 것이 다른 방향에서 보다 더 쉽다는 점에서 이방성을 갖는다. 이는 식용 제품의 두개 이상의 층이 층 사이의 미세압출 요소가 평행하게 배향되는 방식으로 적층되는 경우이다.
표현 "식용" 및 "이의 식용 염"은 섭취(식품 등급)될 수 있고 식용 제품의 다른 성분과 양립가능한 물질, 조성물 또는 비히클 (용매)을 지칭한다. 과도한 독성, 자극, 알레르기 반응, 면역원성 또는 합리적인 이익/위험 비율에 상응하는 기타 문제 또는 합병증 없이 인간과 동물이 사용하기 위한 것이어야 한다.
본 발명의 설명에서 "2개 이상의 층이 미세압출된 요소로 이루어진다"고 할 때, 상기 층은 점탄성 조성물로 제조된 미세압출된 요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 상기 표현은 층이 이들 미세압출된 요소로만 구성되거나 일치하는 것을 포함하거나, 또는 상기 미세압출된 요소 외에 다른 식용 재료도 층에 포함된다는 것을 포함한다. 마찬가지로, "점탄성 조성물로 제조된 미세압출된 요소"라는 표현은 상기 점탄성 조성물로 제조된 미세압출된 요소에 관한 것이다.
"수직 단면"은 본 발명의 설명에 따라 쌓인 층을 수직으로 절단하여 상이한 쌓인 층을 시각화할 수 있는 단면 평면으로서 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 점탄성 조성물과 관련된 용어 "입자 크기"는 특징적인 물리적 치수를 지칭한다. 예를 들어, 실질적으로 구형인 입자의 경우, 입자의 크기는 입자의 직경에 해당한다. 일반적으로 섬유질 단백질이 사용되는 경우인 불완전 구형의 경우, 크기는 일반적으로 타원체의 짧은 축에 해당하는데, 이는 압출 중에 타원체 입자가 자기의 긴 축을 압출 방향에 평행하게 배향시키기 때문이다. 특정 크기의 입자 세트를 언급할 때, 세트는 특정된 크기 주변의 크기 분포를 가질 수 있다고 생각된다. 따라서, 본원에서 사용된 바와 같이, 입자들의 크기 또는 입자 크기들은 크기 분포의 피크 크기와 같은 크기 분포의 모드를 지칭할 수 있다. 또한 섬유질 단백질을 사용할 때의 통상적인 경우로서, 완전 구형이 아닌 때에는 직경은 물체를 포함하는 구형 또는 몸체의 등가 직경이다. 이 직경은 일반적으로 "유체역학적 직경"이라고 지징하는데, 측정은 Atlas 셀 가압 시스템 또는 Malvernor 기타 레이저 회절 입도 분석기 시스템과 결합된 Wyatt Mobius를 사용하여 수행할 수 있다. 투과 전자 현미경 (TEM) 또는 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지는 직경에 대한 정보도 제공한다.
대안적으로, 입자 크기는 체 보유 방법을 사용하여 측정할 수 있으며, 여기서 입자 크기는 체질(sieving) 방법으로 측정된다. 이 체질 방법에 따르면, 입자 크기 및/또는 입자 크기의 분포를 측정할 재료는 원형 체 단위를 포함하는 체에 도입된다. 각 체질 단위는 특정 기공 직경을 가지며 가장 큰 것부터 가장 작은 것까지로 구성되어 재료 손실을 방지하기 위해 각 체질 단위가 서로 밀폐되어 있는 방식으로 가깝다. 체질 단위는 재료가 모든 체질 단위를 달성하는 방식으로 미리 결정된 시간 (즉 5 분) 동안 진동을 받게 되며, 재료는 시험 끝에서는 모든 체질 단위를 따라 서로 다른 분획으로 분포된다. 체질 단위는 최종적으로 각 분획의 중량 백분율을 계산하기 위해 계량된다.
입자 크기의 균일한 분포는 상이한 입자 크기의 세트와 관련되지만 특정 크기 또는 특정 크기의 군(즉, 고정된 값보다 낮음)의 높은 퍼센트(최소 90 %)을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 성분의 "% w/w", "wt%" 또는 "중량 %"라는 용어는 조성물의 총 중량에 대한 단일 성분의 양 또는 구체적으로 언급된 경우 다른 성분의 양을 지칭한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 제 1 양상으로서 점탄성 미세압출 요소의 2개 이상의 층을 포함하는 식용 미세압출 제품의 제조 방법을 포함하는 바, 여기서 각각의 압출 요소는 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 적절한 식용 용매를 포함하며, 다음 단계를 포함하는 방법이다:
(i) 적절한 식용 용매 내에 단백질 및 식용 유사가소성 폴리머를 포함하는 점탄성 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 점탄성 조성물은 19 중량% 내지 49 중량%의 단백질 및 적어도 45 중량%의 식용 용매를 포함하며, 두 백분율 모두 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 것이고 상기 식용 용매는 점탄성 조성물의 100 중량%까지 맞추는 것인 단계이고;
(ii) 하나 이상의 미세압출 요소를 얻기 위해 폭 또는 직경이 10㎛ 내지 1000㎛인 오리피스를 통해 점탄성 조성물을 미세압출하는 단계; 및
(iii) 식용 미세압출 제품의 단면이 층 내에서 교차된 미세압출된 요소, 또는 서로 다른 층 사이에서 중첩되고 다르게 배향되는 미세압출된 요소를 보여주는 방식으로; 또는 대안적으로 2개 이상의 층은 층 사이의 미세압출된 요소가 평행하게 배향되는 방식으로, 미세압출된 요소를 포함하는 2개 이상의 층을 적층하는 단계.
따라서, 점탄성 미세압출 요소의 2개 이상의 층을 포함하는 식용 미세압출 제품이 제공되며, 여기서 각 압출 요소는 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 적절한 식용 용매를 포함하고, 여기서:
-미세압출된 요소의 총 중량에 대한 단백질의 중량 백분율은 19 % 내지 49 %이고, 미세압출된 요소의 총 중량에 대한 식용 용매의 중량 백분율은 적어도 45 %이며, 상기 식용 용매는 점탄성 조성물의 100 중량 %까지 맞추고;
-미세압출된 요소의 단면 폭은 10 μm 내지 1000 μm이고;
-식용 미세압출 제품의 압축 탄성률(compressive elastic modulus)이 1.0x103 Pa 내지 5.0x106 Pa이고, 식용 미세압출 제품의 영률(Young's modulus)이 5.0x103 Pa 내지 11.0x106 Pa이며, 상기 압축 탄성 및 영률은 23 ℃에서 클램프 변위 속도 1 mm/min과 동일하고, 및 식용 미세압출 제품 내에서 45 % 내지 90 % w/w의 용매의 양으로 서보 유압 시험 시스템에서 측정된 것이고;
-식용 미세압출 제품의 단면이 층 내에서 교차된 미세압출된 요소, 또는 서로 다른 층 사이에서 중첩되고 다르게 배향되는 미세압출된 요소를 보여주는 방식으로 미세압출된 요소의 2개 이상의 층을 적층하거나; 또는 대안적으로 2개 이상의 층은 층 사이의 미세압출된 요소가 평행하게 배향되는 방식으로 적층된다.
그 다음, 전술한 바와 같은 또 다른 양상은 상기 정의된 방법에 의해 수득 가능한 식용 미세압출 제품이며, 상기 제품은 상기에서 규정한 바와 같이 점탄성 미세압출 요소의 2개 이상의 층을 포함하고, 식용 미세압출 제품의 압축 탄성률(compressive elastic modulus)이 1.0x103 Pa 내지 5.0x106 Pa이고, 식용 미세압출 제품의 인장 탄성률(tensile Young's modulus)이 5.0x103 Pa 내지 11.0x106 Pa이며, 상기 압축 탄성 및 인장 탄성률은 23 ℃에서 클램프 변위 속도가 1 mm/min와 같고 식용 미세압출 제품 내에서 45 % 내지 90 % w/w의 용매의 양으로 서보 유압 시험 시스템에서 측정된 것이다.
다시 말해서, 이는 또한 다음과 같은 방법으로 얻을 수 있는 식용 미세압출 제품인 본 발명의 일부를 형성한다:
(i) 적절한 식용 용매 내에 단백질 및 식용 유사가소성 폴리머를 포함하는 점탄성 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 점탄성 조성물은 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 19 중량% 내지 49 중량%의 단백질, 및 적어도 45 중량%의 식용 용매를 포함하며, 상기 식용 용매는 점탄성 조성물의 100 중량%까지 맞추는 것인 단계이고;
(ii) 하나 이상의 미세압출 요소를 얻기 위해 폭 또는 직경이 10㎛ 내지 1000㎛인 오리피스를 통해 점탄성 조성물을 미세압출하는 단계; 및
(iii) 식용 미세압출 제품의 단면이 층 내에서 교차된 미세압출된 요소, 또는 서로 다른 층 사이에서 중첩되고 다르게 배향되는 미세압출된 요소를 보여주는 방식으로; 또는 대안적으로 2개 이상의 층은 층 사이의 미세압출된 요소가 평행하게 배향되는 방식으로 미세압출된 요소를 포함하는 2개 이상의 층을 적층하는 단계.
이러한 식용 미세압출 제품은 상기 적시된 값 내의 압축 탄성률 및 인장 탄성률을 갖는다.
"교차된 미세압출된 요소"에 대해서는, 그 요소들 중 적어도 2 개가 동일한 평면에서 교차하는 것으로 이해되어야 한다. 반대로, "중첩되고 다르게 배향된 미세압출된 요소"는 다른 평면에 있는 요소와 상이한 평면에서 접촉하고 교차하는 요소와 관련된다.
식용 미세압출 제품의 압축 탄성률과 영률을 식용 미세압출 제품 내에서 45 % 내지 90 % w/w의 용매량으로 측정한다고 하면, 용매가 물로 구성되어 있는 경우 상기 식용 제품은 수화된 형태일 때 상기 제품의 이 두 가지의 기계적 특성을 측정하는 것을 의미하는데, 상기 용매는 미네랄 염, 비타민 및 기타 식용 첨가제와 같은 추가 성분을 포함 할 수 있다. 그러므로 두 기계적 특성의 값은 건조, 조리, 냉동 또는 동결 건조의 다른 프로세스가 수행되기 전의 값이다.
다음 섹션은 제 1 및 제 2 양상의 특정 구체예에 관한 것이다.
특정 구체예에서, 제 2 양상에 따른 식용 미세압출 제품은 단백질, 식용 유사가소성 폴리머, 및 적절한 식용 용매를 포함하는 점탄성 조성물로 제조되며, 여기서 점탄성 조성물에 대한 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 식용 용매의 중량 백분율은 미세압출된 요소에서 보다는 동일한 비율이다.
또 다른 특정 구체예에서, 제 2 양상의 식용 미세압출 제품은 2 내지 500 개의 층, 더욱 특별하게는 2 내지 100 개의 층의 미세압출된 요소를 포함한다. 보다 특정된 구체예에서, 10 내지 50 개의 층의 미세압출된 요소를 포함한다. 더더욱 특별하게는 이것은 10 내지 20 개의 층의 미세압출된 요소를 포함한다.
미세압출된 요소를 포함하는 식용 미세압출 제품의 층은 실제로 평면에서 이러한 미세압출된 요소의 특정 배치에 의해 구성된다. 따라서, 그 층들은 10㎛ 내지 1000㎛의 단면 폭을 갖는 상기 미세압출된 요소로 특별히 형성되어 있다. 하기 지시하는 바와 같이 미세압출용 오리피스의 모양에 의존적으로, 요소는 직사각형 또는 정사각형 단면 또는 원형 단면을 갖는다. 이러한 나중의 경우, 층들의 10 μm내지 1000 μm의 너비는 원형 단면을 가진 요소의 직경으로 정의된다. 직사각형, 정사각형 또는 원형 횡단면 외에 대안으로서 타원 횡단면, 별 모양 횡단면, 마름모꼴 횡단면 및 기타 다면체 모양 횡단면이 포함된다. 실제로, 이러한 설명에 따르면 "단면 폭"이라는 표현은, 직사각형 또는 정사각형 단면 또는 원형 단면과 다를 때 그 폭이 직사각형/정사각형의 높이 또는 직접적으로 원의 직경이며, 상기 폭은 단면이 다면체 형상을 가질 때 미세압출된 요소의 단면이 외접되는 원주의 직경에 관련된다. 예를 들어, 단면이 별 모양일 때 너비는 해당 별을 둘러싼 원주의 직경으로 정의된다. 반면에, 미세압출된 요소의 타원 단면의 경우, 너비는 미세압출 요소의 층을 구성 (또는 형성)하기 위해 미세압출 요소가 배치되는 방식에 따라 부축(minor axis) 또는 주축(major axis)의 길이 중 하나가 될 것이다.
다른 특정 구체예에서, 미세압출된 요소의 폭은 100 ㎛ 내지 900 ㎛, 더욱 특별하게는 200 ㎛ 내지 800 ㎛, 더더욱 특별하게는 400 ㎛ 내지 600 ㎛이다. 또 다른 보다 특정한 구체예에서, 미세압출된 요소의 폭은 400, 450, 500, 550 및 600 ㎛로부터 선택된다. 이 폭은 미세압출 필라멘트인 미세압출 요소의 직경 (또는 단면)에 해당한다.
본 발명에 따른 식용 미세압출 제품의 특정 구체예에서, 미세압출된 요소는 미세압출된 시트, 미세압출된 필라멘트, 평행하게 배치되고 층을 형성하는 시트 및 필라멘트 둘다, 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 이들의 이러한 조합으로, 층 내에서 이를 형성하는 미세압출된 요소는 동등하거나 상이할 수 있으며, 따라서 미세압출된 시트 및 미세압출된 필라멘트의 조합의 옵션을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 조합은 섬유질 고기 질감을 닮은 식용 미세압출 제품을 질감화하여 이방성 섬유 분포를 만드는 것을 목표로 한다.
또 다른 특정 구체예에서, 미세압출된 요소는 층 사이의 미세압출된 요소가 동물의 많은 골격근 섬유의 배향과 유사하게 평행하게 배향되는 방식으로 적층된다. 사실상, 다양한 동물의 골격 (또는 줄무늬라고도 함) 근육의 근육 섬유는 길쭉한 모양을 나타내는 세포이며, 이러한 요소의 묶음은 종종 선호되고 평행한 방향으로 배열되어 다발(fascicle)(근주막으로 칭하는 피동적 구조로 둘러싸여 있음)로 불리는 구조를 형성한다. 그러한 다발은 차례대로 군으로 배치되어 근육 근막(muscular fascia)을 형성하는데 바람직하게는 근육의 장축과 같은 방향으로 배향되어 소위 평행근육(parallel muscles)을 형성한다.
또 다른 특정 구체예에서, 미세압출 제품은 다수의 미세압출기 또는 마이크로노즐로 구성된 압출기 또는 노즐을 통한 압출로부터 생성되는 층의 요소를 포함하며, 이러한 방식으로써 압출된 요소는 폭이 10㎛ 내지 1000㎛인 다중 다각형으로 구성되어 다중 교차 다각형을 보여주는 압출된 요소의 단면을 규정한다.　 이 구체예에서, 한 층의 압출된 요소는 폭이 10 ㎛ 내지 1000 ㎛ 인 다중 미세 요소로 구성될 수 있다.
다시 말하여, 압출기 또는 노즐이 복수의 미세압출기 또는 마이크로노즐로 구성된 경우, 미세압출된 요소는 지시된 크기 (폭 10 μm 내지 1000 μm) 이내이다. 예를 들어, 압출된 요소는 직사각형 모양의 복수의 미세압출기로부터 제조되며, 그러한 미세압출기는 다르게 배향되고, 최종적으로는 나선의 최종 단면적을 규정한다.
제 1 및 제 2 양상 각각에 따른 공정 또는 식용 미세압출 제품의 또 다른 특정 구체예에서, 미세압출된 요소의 총 중량에 대한 단백질의 중량 백분율, 또는 점탄성 조성물에서 동일한 것은 25 % 내지 49 %이고, 식용 용매의 중량 백분율은 적어도 45 %이다. 또 다른 특정 구체예에서 단백질의 중량 백분율은 29 % 내지 49 %이고, 식용 용매의 중량 백분율은 적어도 45 %이다. 점탄성 조성물의 단백질 및 식용 용매의 중량 백분율은 미세압출에 사용되는 점탄성 조성물의 단백질 또는 용매의 양으로 정의된다.
본 발명의 제 1 양상에 따른 방법 또는 제 2 양상에 따른 식용 미세압출 제품의 또 다른 특정 구체예에서, 단백질은 동물 기원 단백질; 식물 기원 단백질; 조류(algae) 기원 단백질; 효모 기원 단백질; 박테리아 기원 단백질; 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 실제로, 점탄성 조성물이 단백질을 포함한다고 말할 때, 동일한 기원 또는 상이한 기원으로부터의 하나 이상의 단백질 유형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 박테리아 기원 단백질과 효모 기원 단백질의 경우 생명 공학 과정에 의해 이러한 유기체 및 세포에서 생산될 수 있는 단백질뿐만 아니라 이러한 유기체 및 세포의 고유의 단백질이 포함된다.
본 발명의 제 1 양상에 따른 방법 또는 제 2 양상에 따른 식용 미세압출 제품의 또 다른 특정 구체예에서, 단백질은 비-인간 동물 기원 단백질; 식물 기원 단백질; 조류(algae) 기원 단백질; 효모 기원 단백질; 박테리아 기원 단백질; 및 이들의 조합들로부터 선택된다.
특정 비-인간 동물 기원 단백질은 소, 돼지, 양, 염소 및 말과 같은 비인간 포유류; 닭 및 칠면조와 같은 가금류; 곤충 단백질; 어류 단백질; 및 이들의 조합 으로부터 선택된다. 비-인간 동물 유래 단백질은 근육 조직에서 직접 파생된 단백질뿐만 아니라 우유에서 파생된 유제품과 같이 이러한 동물에서 얻을 수 있는 화합물로부터의 것에도 관련된다. 특별히 관심을 끄는 것은 일반적으로 소 기원의 헴(heme)군 (또는 헴-함유 단백질)을 함유하는 단백질이다. 특정 식물 기원 단백질은 과일 단백질, 옥수수, 쌀, 밀, 대두, 보리, 귀리, 수수, 호밀, 라이밀(triticale), 폴리오, 및 이들의 조합과 같은 곡물 단백질에서 선택된다. 또한 특별히 관심을 끄는 것은 식물, 효모, 조류 또는 박테리아 기원의 헴-함유 단백질이다.
제 1 양상의 방법, 또는 제 2 양상의 식용 미세압출 제품의 또 다른 특정 구체예에서, 단백질은 비-인간 동물 단백질이다. 더욱 특별한 구체예에는 곤충 단백질이 있다.
본 발명에 따른 방법 또는 식용 미세압출 제품의 특정 구체예에서, 단백질은 식물 기원 단백질, 조류 기원 단백질, 효모 기원 단백질, 박테리아 기원 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 이러한 특정 구체예로써, 비건 제품 (즉, 동물성 단백질을 포함하지 않음)이 얻어진다.
제 1 양상 및 제 2 양상에 따른 방법 또는 식용 미세압출 제품의 또 다른 특정 구체예에서, 미세압출된 요소의 총 중량에 대해 식용 유사가소물의 중량 백분율, 또는 상기 미세압출된 요소를 따르는 점탄성 조성물에서 동일한 것은 0.2 % 내지 40 %이고, 식용 용매의 중량 백분율은 적어도 45 %이다.
더 특정한 구체예에서, 식용 유사가소성 폴리머는 다음으로부터 선택된다:
- 다당류, 더욱 특별하게는 옥수수 전분, 카우피 전분, 쌀 전분, 칡 전분 및 기타 전분을 포함하는 전부, 로커스트 빈 검, 타라 검, 구아 검, 잔탄 검, 카라기난 및 카파 카라기난, 푸르셀라라토(furcelarato) 및 요타 카라기난과 같은 그 유도체, 카라야 검, 젤란 검, 탈아세틸화 젤란 검, 고아크릴(탄성) 젤란 검, 경질 (저아크릴) 젤란 검, 아라비아 검, 알긴산 또는 알긴산 나트륨과 같은 알긴산의 식용 염 및 알지네이트 디-알데히드 및 산화된 알지네이트와 같은 유도체, 커들란, 곤약 또는 곤약 글루코만난, 호로파 검, 셀룰로오스 및 그 유도체 예컨대 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 또는 메틸 셀룰로오스, 나노피브릴화 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 나노섬유, 박테리아 셀룰로오스, 키틴, 키토산, 펙틴, 고메톡실 펙틴, 저메톡실 펙틴, 글리코사미노글리칸 예컨대 히알루로난, 한천, 아가로스, 덱스트란, 풀루란, 커들란, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터의 것;
- 유사가소성 단백질, 더욱 특별하게는 우유 단백질 농축물, 버터 밀크, 베타-락토글로불린, 난백 분말, 유청 단백질, 콜라겐, 젤라틴, 메타크릴와 젤라틴, 당단백질, 윤활액(synovial fluid)에 함유된 단백질, 예컨대 알부민 및 글로불린, 소 혈청의 단백질, 및 이들의 조합; 및 다당류 및 유사가소성 단백질의 조합으로 이루어진 군으로부터의 것.
보다 특정한 구체예에서, 유사가소성 폴리머는 옥수수 전분, 칡 전분, 로커스트 빈 검, 알긴산 또는 알긴산의 식용 염 예컨대 알긴산 나트륨, 타라 검, 카파 카라기난, 푸르셀라라토, 요타 카라기난, 커들란, 곤약, 셀룰로오스 및 그 유도체 예를 들어 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸셀룰로오스, 카르복시 메틸셀룰로오스, 또는 메틸셀룰로오스, 펙틴, 박테리아 셀룰로오스, 카라야 검, 구아 검, 젤란 검, 고아크릴 (탄성) 젤란 검, 경질 (저아크릴) 젤란 검, 아라비아 검, 키틴, 키토산, 및 잔탄 검, 한천, 아가로스, 및 이들의 조합으로 구성된 군에서 선택되는 다당류이다.
또 다른 특정 구체예에서, 선택적으로 상기 또는 하기 임의의 구체예와 조합하여, 유사가소성 폴리머는 유사가소성 단백질, 더욱 특별하게는 쌀 단백질, 대마 단백질, 콜라겐, 젤라틴, 엘라스틴, 피브로넥틴, 오스테오폰틴, 캐롭 단백질, 완두콩 단백질, 밀 단백질, 스피루리나 단백질, 귀리 단백질, 대두 단백질, 렌틸 콩 단백질, 유청 단백질, 땅콩 단백질, 녹두, 및 이들의 조합으로 구성된 군에서 유래된 것이다.
실제로, 유사가소성 폴리머는 유사가소성 거동을 가진 다른 화합물과 동반될 수 있다. 유사가소성 거동을 갖는 이러한 화합물은 미세압출된 요소 (또는 공정에서 제공되는 점탄성 조성물)에서 유일한 유사가소성 화합물로서 사용될 수 있다. 중합성 유사가소성 화합물이 아닌 유사가소성 화합물은 유사가소성 지질, 특히 레시틴, 버터, 오메가 -3 지방산, 수크로스 에스테르, 식품 등급 동물성 오일 및 식물성 오일 (팜, 코코넛, 카놀라, 호호바, 옥수수 및 해바라기 오일 포함); 유사가소성 유체, 특히 윤활액, 소 혈청, 입자 현탁액, 미세입자 및 나노입자, 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 다른 유사가소성 화합물 또는 조성물은 수크로스 에스테르, 치즈, 잼, 케첩, 마요네즈, 수프, 태피 및 요구르트에서 선택된다.
제 1 및 제 2 양상의 더욱 특별한 구체예에서, 유사가소성 폴리머는 알긴산 또는 알긴산의 식용 염, 잔탄 검, 글리코사미노글리칸, 아가로스, 젤란 검, 펙틴, 카라기난 및 이들의 조합들로부터 선택된 다당류이다. 모든 다당류는 식용 등급이다. 제 1 및 제 2 양상의 더욱 특별한 구체예에서, 유사가소성 폴리머는 알긴산 또는 알긴산의 식용 염, 잔탄 검, 글리코사미노글리칸, 아가로스, 젤란 검, 펙틴 및 이들의 조합들로부터 선택된 다당류이다. 모든 다당류는 식용 등급이다.
더 특정된 구체예에서는 유사가소성 폴리머는 알긴산 또는 알긴산의 식용 염이고 상이한 길이의 알긴 다당류 사슬을 포함한다. 따라서 유사가소성 폴리머는 분자량이 다른 알긴산 (또는 염) 사슬의 혼합물이다.
이 특정 알긴산 나트륨은 길이가 다르고 따라서 분자량이 다른 다당류 사슬의 혼합물이기 때문에 점탄성 조성물 또는 미세압출된 요소의 점도는 높은 전단 속도에서 특히 낮고, 상기 점도는 낮은 전단 속도에서 증가한다. 미세압출 공정 중에 높은 전단 속도가 존재한다. 미세압출된 요소가 지지체에 침착되면 낮은 전단 속도 또는 무효(null) 전단 속도가 존재하며, 점탄성 조성물의 조성으로 인해 자체-지지(self-supporting)된다.
"자체-지지"의 경우, 임의의 원하는 모양 (원형 단면의 시트 또는 필라멘트)으로 미세압출되면 미세압출된 요소가 그 모양이 퍼지거나 손실되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 자체-지지 능력은 액체로서의 그 거동으로 인해 미세압출될 수 있는 점탄성 조성물의 결과이며, 일단 지지체 상에 증착되면 고체로서 거동한다.
보다 특정된 구체예에서, 알긴산 또는 알긴산의 식용 염은 점도가 4Pa.s 내지 5000 Pa.s이다. 보다 특별하게는 알긴산 또는 알긴산의 식용 염은 점도가 100 Pa.s 내지 1200 Pa.s이고, 더욱 특별하게는 점도는 200 Pa.s 내지 800 Pa.s이다. 또 다른 특정 구체예에서, 알긴산 또는 알긴산의 식용 염은 300 PasS, 350 Pa. s, 400 Pa.s, 450 Pa.s, 500 Pa.s, 550 Pa.s, 600 Pa.s, 650 Pa.s, 700 Pa.s, 750 Pa, s 및 800 Pa.s로 구성된 군으로부터 선택된 점도를 갖는다. 이 점도는 동적 점도계에서 25℃에서 수중 알긴산의 1 %에서 측정된 동적 점도로서 정의된다.
알긴산의 특정 식용 염은 알긴산의 알칼리 또는 알칼리토염 및 이들의 조합을 포함한다. 더욱 특별하게는 알긴산의 나트륨 염 (알긴산 나트륨)이다.
본 발명의 제 1 및 제 2 양상의 또 다른 특정 구체예에서, 식용 용매는 식수, 과일 주스, 육즙, 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 실제로, 그것은 단백질 및 유사가소성 폴리머와 혼합되어 균질화된 페이스트를 얻을 수 있는 임의의 식용 액체일 수 있다. 더욱 특별하게는, 연화제, 향미 화합물, 방향 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고원소, 비타민, 미네랄 염 및 이들의 조합으로 구성된 목록에서 선택된 부가적인 식용 화합물을 선택적으로 포함하는 식수이다.
다른 특정 구체예에서, 상기 또는 하기의 임의의 구체예와 선택적으로 조합하여, 상기 점탄성 조성물은 조성물 내의 용매의 양 45 중량% 내지 90 중량% w/w로 0.16Hz 및 23 ℃의 온도로 한쌍의 평행 톱니모양 플레이트로 구성된 레오미터에서 측정시 손실 탄성률 G"보다 더 높은 저장 탄성률 G'를 가지고, 저장 탄성률 G'가 1700 Pa 보다 높고 손실 탄성률 G'가 350 Pa 보다 높고, 점탄성 조성물에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88이다. 더욱 특정된 구체예에서, 저장 탄성률 G'는 2000 Pa보다 높고 손실 탄성률 G"는 1000 Pa보다 높다.
제 1 양상에 따른 식용 미세압출 제품의 보다 특정된 구체예에서, 점탄성 조성물의 저장 탄성률 G'는 2000 Pa 내지 140000 Pa의 값을 갖고, 점탄성 조성물의 손실 탄성률 G"는 1000 Pa 내지 40000 Pa의 값을 가지며; 여기서 점탄성 조성물에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88이다.
본 발명의 식용 미세압출 제품은 단백질 함량 및 유사가소성 폴리머 외에 추가로 관심있는 식용 화합물을 포함하는 맞춤형 식용 재료로 특별히 생각된다. 따라서, 또 다른 특정 구체예에서, 식용 미세압출 제품은 연화제(emollient), 향미 화합물, 방향제 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고원소, 비타민, 미네랄 염, 세포 및 상기 세포의 추출물, 및 이들 모든 화합물 및/또는 세포 및/또는 세포 추출물의 조합으로 구성된 목록에서 선택된 식용 첨가제를 추가로 포함하는 점탄성 조성물에 일치(conform)하는 미세압출 요소로부터 제조된다. .
따라서, 상기 방법은 단계 (i)에서 연화제, 향미 화합물, 방향제 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고원소, 비타민, 미네랄 염, 세포 및 상기 세포의 추출물, 및 이들 모든 화합물 및/또는 세포 및/또는 세포 추출물의 조합으로 구성된 목록에서 선택된 식용 첨가제를 추가로 포함하는 점탄성 조성물을 제공하는 단계를 포함한다.
보다 특별한 구체예에서, 세포는 동물 세포, 식물 세포, 조류 세포, 효모 세포, 박테리아 세포, 및 상기 세포의 추출물, 및 이들 모든 세포 및/또는 세포 추출물의 조합으로부터 선택된다. 또 다른 특정 구체예에서, 세포는 비-인간 동물 세포, 식물 세포, 조류 세포, 효모 세포, 박테리아 세포, 및 상기 세포의 추출물, 및 이들 모든 세포 및/또는 세포 추출물의 조합으로부터 선택된다. 또 다른 특정 구체예에서, 세포는 식물 세포, 조류 세포, 효모 세포, 박테리아 세포, 및 상기 세포의 추출물, 및 이들 모든 세포 및/또는 세포 추출물의 조합으로부터 선택된다.
"세포 추출물"은 관심있는 세포를 용해하고 세포벽, DNA 게놈, 및 기타 파편을 원심 분리하여 얻은 세포 화합물의 혼합물이다. 나머지는 리보솜, 아미노아실 -tRNA 합성 효소, 번역 개시 및 신장 인자, 뉴클레아제 등을 포함하는 필수 세포 기계이다. 오늘날 사용되는 일반적인 세포 추출물은 E.Coli (ECE), 토끼 망상 적혈구 (RRL), 밀 배아 (WGE) 및 곤충 세포 (ICE)로부터 제조된다. 이들 모든 추출물은 상업적으로 이용 가능하다. 효모 추출물은 세포 내용물을 추출하고 (세포벽을 제거하여) 만든 효모 제품의 일반적인 이름이다: 그들은 식품 첨가물이나 향료, 또는 세균 배양 배지의 영양소로서 사용된다. 대안적으로, 농축 및 캡슐화된 형태의 오메가-3 지방산 (예: Cubiq Smart Omega-3)을 포함하는 성분, 또는 동물 세포, 식물 세포, 조류 세포, 효모 세포, 박테리아 세포, 상기 세포의 추출물, 및 상기 세포의 조합 및/또는 상기 세포의 조합으로부터의 단백질 또는 저지방 단백질을 담지하는 성분이며 이에는 세포 배양 및 세포 기반 육류 대체물 및 대체 성분 (예: Cubiq Smart Fat)을 포함한다.
추가로 압출될 점탄성 조성물에 세포 또는 세포 추출물을 첨가하면 상기 조성물로 제조된 미세압출된 요소를 더욱 수득하기 위한, 조성물의 압출 특성을 유지할 수 있다.
본 발명의 설명에서 동물 단백질 또는 동물 세포가 공개될 때, 이들은 단리된 인간 세포 또는 단리된 인간 단백질도 포함한다. 이들 인간 세포 및/또는 단백질의 공급원은 특히 확립된 세포 배양물로부터 및/또는 재조합 기술로부터 유래한다. 인간 단백질 및/또는 세포의 사용은 예를 들어 인간에 의해 더 잘 동화되는 인간 재조합 헤모글로빈 또는 에리트로포이에틴을 사용할 수 있게 한다. 단백질을 포함하는 본 발명의 방법 또는 식용 미세압출 제품의 특정 구체예는 치료 효과가 있으면서도 관심있는 세포, 세포 추출물 및 단백질을 함유할 수 있는 맞춤형 식용 제품으로 생각된다.
향료 화합물 중에서, 쇠고기-닭고기 또는 기타 육류 유사품, 관련 향, 또는 마킹 풍미(marking flavours)와 같은 육류 관련 향이 선호된다. 이러한 향의 대부분은 특히 식용 제품을 조리할 때 나타나는 휘발성 화합물이다. 이러한 휘발성 화합물의 예에는 2-메틸-푸란, 비스(2-메틸-3-푸릴)디설파이드, 2-펜틸-푸란, 3,3'-디티오비스-2-메틸-푸란, 2,5-디메틸-피라진, 2-메틸-3-푸란티올, 디히드로-3-(2H)-티오페논, 5-메틸-2-티오펜카르복스알데히드, 3-메틸-2-티오펜카르복스알데히드, 2-메틸-티아졸, 디메틸 설파이드, 데카날, 5-에틸디히드로-2(3H)-푸라논, 디히드로-5-펜틸-2(3H)-푸라논, 2-옥타논, 3,5-옥타디엔-2-온, p-크레졸, 헥산산(hexanoic acid), 수소 이초산 나트륨(sodium hydrogen diacetate), 숙신산, 2-히드록시프로파노이드산(젖산), 히드록실-2,5-디메틸-3(2H)-푸라논 (푸라놀), 타르타르산, 4-히드록시-2,5-디메틸-3(2H)-푸라논, 3-페닐-프로페날 (계피알데히드), 또는 이들의 조합을 포함한다.
상기 언급된 카테고리 중 특정 다른 식용 첨가제에는 글루코스, 리보스, 프룩토스, 락토오스, 자일로스, 아라비노스, 글루코스-6-포스페이트, 말토오스 및 갈락토오스, 및 이들의 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 부가적 당 뿐만 아니라, 시스테인, 시스틴, 티아민, 메티오닌, 및 이들의 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 부가적인 단리된 아미노산을 포함한다. 다른 첨가제는 아세트산, 젖산, 글리콜산, 구연산, 숙신산, 타르타르산, 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 팔미톨레산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 알파 리놀렌산, 감마 리놀렌산, 아라 키드산, 아라키돈산, 베헨산, 및 에루크산 중 하나 이상으로부터 선택된다.
이러한 모든 첨가제는 특정 구체예에서 미세압출된 요소가 형성되는 점탄성 조성물의 일부를 형성하거나 그에 포함된다. 또 다른 특정 구체예에서, 첨가제는 점탄성 조성물이 미세압출되면 첨가된다.
따라서, 제 1 양상에 따른 방법의 특정 구체예에서, 단계 (ii) 및 (iii) 중 어느 하나 후에, 연화제, 향미 화합물, 방향제 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고 요소, 비타민, 미네랄 염, 세포 및 상기 세포의 추출물, 및 이러한 모든 화합물 및/또는 세포 및/또는 세포 추출물의 조합, 더 특별하게는 세포 시딩 과정을 통한 세포 및 세포 추출물로 구성된 목록에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 첨가하는 단계 (iv)를 추가로 포함한다.
이들 하나 이상의 첨가제는 미세압출된 요소에 붓기, 잉크 분사, 적하, 레이저-보조 분출 또는 분무에 의해, 또는 이미 미세압출된 요소에 상기 첨가제를 포함하는 조성물을 미세압출함으로써 첨가된다.
또 다른 특정 구체예에서, 식용 미세압출 제품은 치료학적 유효량으로 치료 화합물 (약물)을 포함하는데, 이는 투여될 때 해결할 질병의 하나 이상의 증상의 발병을 예방하거나, 어느 정도 완화하기에 충분한 양임을 의미한다. 본 발명에 따라 투여되는 화합물의 특정 용량은 물론 투여되는 화합물, 투여 경로, 치료되는 특정 상태, 및 유사한 고려 사항을 포함하여 사안을 둘러싼 특정 상황에 의해 결정될 것이다. 치료 화합물의 예는 특히 항생제 화합물을 포함한다.
점탄성 조성물이 미세압출되면 첨가되는 첨가제를 포함하는 식용 미세압출 제품의 특정 구체예에서, 상기 첨가제는 특히 동물 세포, 식물 세포, 조류 세포, 효모 세포, 박테리아 세포, 상기 세포의 추출물, 및 상기 세포 및/또는 상기 세포의 추출물의 조합으로부터 선택된 세포이다. 더욱 특별하게는 비-인간 동물 세포, 식물 세포, 조류 세포, 효모 세포, 박테리아 세포, 상기 세포의 추출물, 및 상기 세포 및/또는 상기 세포의 추출물의 조합으로부터 선택된 세포이다.
또 다른 특정 구체예에서, 식용 미세압출 제품은 효모 세포, 조류 세포, 곤충 세포, 포유류 세포 (인간 및 비-인간 포유류 세포 포함), 가금 세포 또는 이들의 조합들로부터 선택된 진핵 세포; 및 프로바이오틱 용도의 원핵 식용 박테리아인, 진핵 세포 또는 원핵 세포를 포함한다. 포유 동물 세포 중 식용 미세압출 제품은 특히 소 세포, 토끼 세포, 돼지 세포, 양 세포, 염소 세포, 및 말 세포에서 선택된 세포를 포함한다. 다른 비-인간 동물 세포는 닭 및 칠면조 세포와 같은 가금류 세포; 곤충 세포; 및 물고기 세포, 및 이들의 조합에서 선택된다.
제 1 및 제 2 양상의 또 다른 특정 구체예에서, 이를 따르는 미세압출된 요소 또는 점탄성 조성물은 25 %의 중량 백분율로 하나 이상의 단백질, 하나 이상의 유사가소성 폴리머, 특히 유사가소성 다당류를 5 %의 중량 백분율로, 그리고 식용 용매로서 식수를 포함하는데, 상기 물은 연화제, 향미 화합물, 방향제 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고원소, 비타민, 미네랄 염 및 이들의 조합으로 구성된 목록에서 선택된 부가적인 식용 화합물을 선택적으로 포함하며, 첨가제를 갖는 음용수 또는 음용수의 중량 백분율은 점탄성 조성물 또는 상기 점탄성 조성물로부터 일치하는 미세압출된 요소의 총 중량에 대해 70 %이다.
본 발명에 따른 방법 및 수득된 제품의 또 다른 특정 구체예에서, 그에 일치하고 공정의 단계 (i)에서 제공되는 미세압출된 요소 또는 점탄성 조성물은 25 %의 중량 백분율로 하나 이상의 단백질, 하나 이상의 유사가소성 폴리머, 특히 유사가소성 다당류 (중량 백분율로 25 %) 및 식용 용매로서 식수를 포함하는데, 상기 물은 연화제, 향미 화합물, 방향제 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고원소, 비타민, 미네랄 염 및 이들의 조합으로 구성된 목록에서 선택된 부가적인 식용 화합물을 선택적으로 포함하며, 첨가제를 갖는 음용수 또는 음용수의 중량 백분율은 점탄성 조성물 또는 상기 점탄성 조성물로부터 일치하는 미세압출된 요소의 총 중량에 대해 50 %이다.
제 1 양상의 식용 제품의 더욱 특별한 구체예에서, 점탄성 조성물 또는 미세압출 요소는 쌀 단백질 25 % 및 알긴산 나트륨 25 % 및 밸런스로서 나머지 용매 (특히 물)를 포함하여 100 중량 %의 점탄성 조성물을 산출하며, 여기서 제품은 7.15x103 Pa 내지 4.5x106 Pa 및 0.12x106 Pa 내지 9.5x106 Pa의 적층된 층의 압축 탄성률 및 영률를 가지며, 상기 압축 탄성 및 영률은 23 ℃에서 1 mm/min와 같은 클램프 변위 속도 및 식용 미세압출 제품 내에서 45 % 내지 90 % w/w의 최종 용매의 양으로 서보 유압 시험 시스템에서 측정되었다. 즉, 압축 탄성률 및 영률은 수화 (또는 용매화) 형태의 식용 미세압출 제품으로 측정되며, 물 (또는 용매)의 양은 45 % 내지 90 %이고, 점탄성 조성물 내에서 상기 물 (또는 용매)은 두개 이상의 층의 미세압출 요소를 형성한다.
제 2 양태의 식용 미세압출 제품의 또 다른 특정 구체예에서, 선택적으로 상기 또는 하기의 구체예 중 어느 하나와 조합하여, 층을 형성하는 미세압출 요소는 이온 가교제(ionic crosslinkers), 특히 다음으로부터 선택된 가교제 화합물을 포함한다:
- 칼륨 이온, 칼슘 이온, 특히 CaCl2, CaCO3, CaSO4 및 2가 양이온 이온 가교-링커, 예컨대 칼슘 락테이트 글루코네이트, 글루코노 델타-락톤 및 이들의 조합 유래의 것; 및/또는
- 라디칼 중합용 가교 화합물, 특히 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 메타크릴산 또는 N-이소프로필아크릴아미드, 글리시딜아크릴레이트, 및 이들의 조합들로부터 선택되는 것; 및/또는
- 공유 가교 결합제, 특히 글리세롤, 트랜스글루타미나제, 티로시나제, 락카제, 퍼옥시다제, 설프히드릴 옥시다제, 제니핀, 가수분해성 폴리로탁산, 아디프산 디히드라지드, 파라포름알데히드, 또는 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드/N-히드록시숙신이미드으로 1차 아민에 가교결합하는 카르복실산 및 이들의 조합으로 부터 선택되는 것; 및/또는
- 거대 분자 가교제, 특히 폴리(에틸렌글리콜)-프로피온디알데히드; 및/또는
- 특히 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 디비닐술폰, 1,6-헥산디브로마이드 및 이들의 조합들로부터 선택된 부가 반응에 의한 가교제; 및/또는
- 광 가교 전략을 위한 가교제, 특히 광개시제의 첨가에 의해 가교된 메타크릴화 폴리머로부터 선택된 것, 더욱 특별하게는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 이르가큐어 D2959, 및 리튬 페닐-2,4,6-트리메틸벤조일포스피네이트, 및 이들의 조합들로부터 선택된 것.
미세압출된 요소에 가교제 화합물을 포함하는 제 2 양상의 이 특정 구체예는 공정의 특정 구체예에 의해 수득될 수 있으며, 여기서는 단계 (ii) 또는 (iii) 중 어느 단계 후에 상기 미세압출된 요소에 가교제를 포함하는 조성물이 첨가, 특히, 적가된다.
가교제가 칼슘 이온과 같은 2가 양이온을 포함하는 특정된 경우에, 이들은 특히 알지네이트 폴리머 (또는 카르복실기와 같은 음이온 기를 포함하는 다른 폴리머)를 가교 할 수 있는데, 이는 하나의 결합만 형성할 수 있는 나트륨과 같은 1가 이온과는 대조적으로 이들이 2 개의 결합을 형성할 수 있기 때문이다. 알지네이트가 염화칼슘 용액과 더 오래 접촉할수록 더 많은 가교가 형성됨에 따라 겔이 더 단단해지다. 또한 칼슘 이온의 농도에 따라 겔은 열가역적(저농도)이거나 그렇지 않다(고농도). 특정 구체예에서, 가교제는 CaCl2이고, 이는 염화칼슘 농도가 50 내지 300mM, 더욱 특별하게는 100mM 내지 150mM인 용액을 사용하여 미세압출 제품에 적가된다.
제 1 및 제 2 양상의 보다 특정한 구체예에서, 2개 이상의 층 중 일부는 층의 표면에서 25 % 내지 100 %의 미세압출된 필라멘트의 백분율 (충전 밀도 백분율)과 평행하고 인접하게 배치된 점탄성 조성물의 미세압출된 필라멘트로 제조된다. 다른 특정 구체예에서, 층의 표면에서 미세압출된 필라멘트의 백분율은 35 % 내지 100 %이다. 더 특별하게는 40 % 내지 100 %이다. 더 특정한 구체예는 60 % 내지 100 %이다. 이 특정 구체예에서는 점탄성 조성물로 층이 제조되거나 점탄성 조성물의 미세압출된 필라멘트를 포함하는데 이들 필라멘트는 단위 표면 당 여러 밀도의 미세압출된 요소로 배치될 수 있다. 따라서 층 표면 단위당 미세압출 필라멘트의 백분율이 100 % 미만이면 필라멘트가 평행하게 배치되어 있지만 서로 접촉하지 않아 필라멘트 사이에 빈 공간이 생긴다. 반면에, 층 표면 단위당 미세압출 필라멘트의 매개 변수가 100 %과 동등하다면, 이는 층이 평행하게 배치된 필라멘트로 구성되고 각각이 다은 인접한 것과 접촉하는 것을 의미한다.
미세압출된 요소가 필라멘트인 이 특정 구체예에서는, 그것이 단면 층보다 세로 단면이 더 높은 실의 형태임을 의미하는 것이며, 직경이 10 μm 내지 1000 μm, 특히 100㎛ 내지 900㎛, 더욱 특히 200㎛ 내지 800㎛, 또는 더더욱 특히 400㎛ 내지 600㎛ 인 직경의 원형 단면을 가지고 있다. 보다 특정한 구체예에서, 이들은 400, 450, 500, 550, 및 600 ㎛로부터 선택된 직경을 갖는 원형 단면을 갖는다.
미세압출 공정 동안 폴리머 화합물은 단백질 및 유사 플라스틱 폴리머가 있는 현재의 경우와 같이 압출 방향을 따라 평행하게 배치된다. 이것은 이방성 거동을 갖는 기계적 특성과 고기의 질감 및 밀도를 그 모두가 제공하는 배향된 나노 요소를 포함하는 미세압출 요소를 낳게 한다. 따라서, 보다 특정한 구체예에서, 식용 미세압출 제품은 특히 육류 나노 섬유와 유사한 모드에서 배향된 나노 요소를 포함하는 미세압출된 필라멘트를 포함한다.
제 1 및 제 2 양상의 또 다른 특정 구체예에서, 2개 이상의 층은 미세압출된 필라멘트를 포함하고, 상기 층은 다중 섬유층을 갖는 식용 재료의 수직 단면이 다른 적층 층(들)의 미세압출 필라멘트에 대해 다르게 배향된 한 층의 미세압출된 필라멘트를 보여주는 방식으로 적층된다. 특히, 하나의 층을 형성하는 미세압출된 필라멘트들은 중첩되어 다른 층들 사이에서 다르게 배향되거나, 또는 한 층 내에서 교차하는 것처럼 나타난다. 교차된 미세압출 필라멘트가 있는 이 나중의 경우에는 그것들이 미세압출되어 평행하게 배치되고, 횡단하는 미세압출 필라멘트는 이후 두개 이상의 평행 필라멘트를 결합하여 배치된다.
공정의 특정 구체예에서, 단계 (i) 이전에 점탄성 조성물을 균질화하는 단계가 있는데, 이는 상-분리하지 않는 균질한 조성물을 얻기 위해 식용 용매 중에서 단백질 및 상기 유사가소성 폴리머를 혼합함으로써 점탄성 조성물이 제조됨을 의미하는 것이다.
더 특별하게는, 이러한 균질한 조성은 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 식용 용매를 용기 내에서 혼합하고; 온도를 20℃ 내지 95℃미만의 온도로 서서히 높이고 1 분 내지 30 분의 시간 동안 교반과 온도를 유지하면서, 선택적으로 하나 이상의 방향으로 10g 내지 4000g의 원심력 또는 상대 원심력으로 하나 이상의 교반 주기를 적용함으로써 달성된다.
더욱 특별하게는 혼합물과 교반은 이중 비대칭 원심 시스템에서 수행된다. 놀랍게도 고속 교반 (또는 중력이 가해짐)에도 불구하고 단백질을 손상시키지 않으며, 일단 미세압출되면 단백질은 섬유질 물질로서의 특성을 유지한다.
제 1 양상의 공정의 또 다른 특정 구체예에서, 단계 (ii)는 20℃ 내지 90℃, 더욱 특히 25℃ 내지 50℃, 더욱 특히 실온에서 25℃ 내지 30℃의 온도에서 수행된다. 또 다른 특정 구체예에서, 선택적으로 상기 또는 하기의 임의의 공정 구체예와 조합하여, 단계 (ii)는 피스톤의 수단으로 점탄성 조성물에 압력을 가함으로써 수행된다. 또 다른 특정 구체예에서, 단계 (ii)는 일단 미세압출된 요소가 5 ℃ 내지 15 ℃의 온도에서 냉각되는 방식으로 수행된다.
공정의 보다 특정한 구체예에서, 그것은 3D 프린팅에 의해 수행되고 층은 직경이 10 ㎛ 내지 1000 ㎛인 노즐로부터 얻은 미세압출된 필라멘트로서 형태화(conform)된다. 더 특별하게는 직경은 10 μm 내지 900 μm이다. 더더욱 특별하게는 200 μm 내지 800 μm이고, 더욱 특별하게는 400 μm 내지 600 μm, 더더욱 특별하게는 400, 450, 500, 550 및 600 μm에서 선택된다.
공정의 또 다른 특정 구체예에서, 임의로 상기 또는 하기의 임의의 구체예와 조합하여, 단계 (ii) 및 (iii) 중 어느 하나 후에, 층내에 및/또는 미세압출된 요소의 층 상에서의 미세압출된 요소 사이에, 하나 이상의 트리글리세라이드, 콜레스테롤, 하나 이상의 인지질, 하나 이상의 지방산 및 이들의 조합들로부터 선택된 지방을 포함하는 조성물; 및/또는 연골 물질 및/또는 뼈 물질을 포함하는 조성물을 첨가하는 단계 (v)를 더 포함한다.
용어 "연골 물질"은 동물 연골을 구성하는 특정 세포, 연골 세포, 및 단백질과 관련된다. 단백질 중에는 콜라겐 단백질, 엘라스틴 및 프로테오글리칸, 당단백질 및 글리코사미노글리칸과 같은 연골 세포외기질 화합물이 있다.
용어 "뼈 물질"은 파골 세포, 뼈 세포, 뼈모 세포, 콜라겐 단백질과 같은 뼈 세포외기질 화합물 및 침전된 무기 물질 및 무기 염, 특히 히드록실아파타이트를 포함하는 뼈 조직에 관한 것이다.
이 공정의 특정 구체예는 각 층의 2개 이상의 미세압출된 요소 사이 및/또는 하나 이상의 미세압출된 요소의 층 사이에 하나 이상의 트리글리세라이드, 콜레스테롤, 하나 이상의 인지질, 하나 이상의 지방산 및 이들의 조합로부터 선택된 지방을 포함하는 조성물; 및 또는 연골 성 물질을 포함하는 조성물을 포함하는 식용 미세압출 제품을 제공한다.
이 식용 미세압출 제품은 일반적으로 육류의 단백질 섬유 사이에 배치된 지방과, 육류에서 상기 단백질 섬유에 수반되는 연골 조직을 또한 모방한다. 따라서, 제 1 양상의 식용 미세압출 제품을 포함하는 제품으로서는 특정 조성 및 매개변수적 특징, 및 추가적으로 지방 및/또는 연골 조직 및/또는 뼈 물질의 일부를 갖는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 또한 본 발명의 제 2 양상에 따른 식용 미세압출 제품의 일부 및 하나 이상의 트리글리세라이드, 콜레스테롤, 하나 이상의 인지질, 하나 이상의 지방산 및 이들의 조합; 및/또는 연골 물질을 포함하는 응고된 조성물의 일부; 및/또는 뼈 물질을 포함하는 부분을 포함하는 식용 복합 제품에 관한 것인데, 지방 및/또는 연골 재료 및/또는 뼈 물질을 포함하는 조성물의 상기 일부는 식용 미세압출 제품의 일부와 인접하게 접촉하고 있다.
이 복합 식용 제품은 먼저 두 번째 양상에 따라 식용 미세압출 제품을 제조한 다음, 일단 첨가되면 고형화되는 일반적으로 액체 형태의 하나 이상의 지방 또는 연골 또는 뼈 부분을 첨가하여 제조할 수 있는데, 이들은 재료의 고유한 접착력으로 인해 이전에 정의된 미세압출 식용 제품의 그 부분에 인접하여 부착된다. .
다른 구체예에서, 본 발명에 따른 복합 식용 제품은 바이오프린팅 신선 방법 (또는 압출 신선 방법)을 사용하여 제조될 수 있는데 여기서는 점탄성 조성물의 압출이 액체, 하이드로겔 또는 겔 매질 예컨대 앞에서 규정한 지방 및/또는 연골 물질을 포함하거나 이들로 구성된 액체, 히이드로겔 또는 겔 내에서 수행되며, 상기 액체나 겔은 선택적으로 식용 염을 포함한다. 이러한 특정된 방법에서, 미세압출된 요소 및 미세압출된 요소의 층 및/또는 식용 미세압출 제품은 상기 액체, 하이드로겔 또는 겔에 포매되어 미세압출 제품의 자체-지지 특성을 향상시킨다.
본 발명에 따른 복합 식용 제품의 또 다른 특정 구체예에서, 뼈 물질을 포함하는 조성물의 일부를 추가로 포함한다. 이 특정 구체예는 수의학적 목적을 위한 식용 제품으로서 적합하다. 예로는 가정의 동물(예: 개, 고양이)을 위한 식용 제품이 있다.
정의된 복합 제품은 고기의 단백질 섬유 또는 단백질 영역 사이의 지방 및/또는 연골 물질을 포함하여 동물 기원의 실제 육류 제품과 유사하다.
본 발명은 또한 제 1 양상의 식용 제품을 얻기 위해 미세압출되는 특정 신규 점탄성 조성물을 포함한다. 이러한 새로운 식용 점탄성 미세압출성 조성물은 적절한 식용 용매 내에 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 중량 백분율로 19 % 내지 49 %의 단백질을 포함하며, 상기 단백질은 식물 기원 단백질, 특히 곡물 단백질, 과일 단백질, 종자 단백질 및 콩과 식물 단백질, 곤충 단백질, 조류 유래 단백질, 박테리아 유래 단백질, 및 이들의 조합; 및 알긴산 또는 이의 식용 염, 잔탄 검, 글리코사미노글리칸, 아가로스, 젤란 검, 펙틴, 카라기난 및 이들의 조합들로부터 선택되는 식용 유사가소성 다당류를 전체 점탄성 조성물에 대해 중량 백분율로 0.2 % 내지 40 %포함하고; 점탄성 조성물은 조성물의 총 중량에 대해 적어도 45 중량 %의 식용 용매를 포함한다. 중량의 밸런스는 점탄성 조성물의 100 %까지의 용매이다.
점탄성 미세압출성 조성물의 특정 구체예에서, 선택적으로 상기 또는 하기의 임의의 구체예와 조합하여, 단백질은 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 중량 백분율로 20 % 내지 40 %이다. 더 특정한 구체예에서, 단백질의 중량 백분율은 20 % 내지 30 %이다. 더 특정한 구체예에서 25 %이다. 또 다른 보다 특정한 구체예에서, 단백질은 곡류에서 유래하고, 더욱 특별하게는 이것은 쌀 단백질이며, 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 25 %의 중량 백분율이다.
점탄성 미세압출성 조성물의 또 다른 특정 구체예에서, 선택적으로 상기 또는 하기의 임의의 구체예와 조합하여, 식용 유사가소성 폴리머는 조성물의 총 중량에 대해 중량 백분율로 20 % 내지 40 %, 더욱 특별하게는 20 % 내지 30 %이다. 보다 특정한 구체예에서, 식용 유사가소성 폴리머의 중량 백분율은 25 %이다. 또 다른 보다 특정한 구체예에서, 점탄성 미세압출성 조성물에 이전에 나열된 모든 백분율로 포함된 식용 유사가소성 폴리머는 알긴산 나트륨이다.
또 다른 특정 구체예에서, 점탄성 미세압출성 조성물은 25 %의 쌀 단백질; 25 %의 알긴산 나트륨; 및 조성물의 100 %까지 맞추는 식용 용매를 첨가제와 함께 포함한다.
특정 구체예에서, 선택적으로 상기 또는 하기의 점탄성 조성물의 임의의 구체예와 조합하여, 용매는 음용수이고 또 다른 특정 구체예에서 점탄성 조성물은 연화제, 향미 화합물, 방향제 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고원소, 비타민, 무기 염, 세포 또는 이들의 추출물, 및 이들 화합물 및/또는 세포 및/또는 세포 추출물의 조합으로 구성된 목록에서 선택된 식용 첨가제를 포함한다. 또 다른 특정 구체예에서, 점탄성 조성물은 연화제, 향미 화합물, 방향제 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고원소, 비타민, 미네랄 염, 동물 세포 또는 이의 추출물, 식물 세포 또는 이의 추출물, 효모 세포 또는 이의 추출물, 박테리아 세포 또는 이의 추출물, 및 이들의 조합으로 구성된 목록으로부터 선택된 식용 첨가제를 포함한다.
특정 구체예에서, 용매는 음용수이고 또 다른 특정 구체예에서 점탄성 조성물은 연화제, 향미 화합물, 방향제 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고원소, 비타민, 미네랄 염, 및 이들의 조합으로 구성된 목록으로부터 선택된 식용 첨가제를 포함한다.
상기 언급된 카테고리 중 특정 식용 첨가제는 글루코스, 리보스, 프룩토스, 락토오스, 자일로스, 아라비노스, 글루코스-6-포스페이트, 말토오스 및 갈락토오스로부터 선택된 추가 당류 및 이들의 둘 이상의 혼합물을 포함할 뿐 아니라 시스테인, 시스틴, 티아민, 메티오닌, 및 이들의 둘 이상의 혼합물로부터 선택된, 추가적인 단리된 아미노산을 포함한다.
본 발명의 점탄성 조성물의 보다 특정한 구체예에서, 그것은 식용 미세압출 조성물의 용매의 양 45 중량% 내지 90 중량% w/w에서 0.16Hz의 주파수 및 23 ℃의 온도로 한쌍의 평행 톱니모양 플레이트로 구성된 레오미터로 측정시 손실 탄성률 G"보다 더 높은 저장 탄성률 G'를 가지고, 저장 탄성률 G'가 1700 Pa보다 높고 손실 탄성률 G'가 350 Pa보다 높고, 점탄성 조성물의에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88이다. 보다 특정한 구체예에서, 점탄성 조성물의 저장 탄성률 G'는 2000 Pa 내지 140000 Pa의 값을 갖고, 점탄성 조성물의 손실 탄성률 G"는 1000 Pa 내지 40000 Pa의 값을 가지며; 여기서 점탄성 조성물에서 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88이다.
또 다른 특정 구체예에서, 점탄성 조성물의 입자 크기는 100 ㎛ 내지 300 ㎛, 더욱 특별하게는 200 ㎛ 내지 240 ㎛이다. 또 다른 보다 특정한 구체예에서, 입자 크기는 200 ㎛ 내지 240 ㎛ 미만이다. 200 μm 내지 240 μm 미만의 입자 크기가 균일하게 분포된 점탄성 조성물은 폭 또는 직경 400 μm의 오리피스를 통해 미세압출하기에 적합하다.
점탄성 조성물의 특징과 관련된 본 발명의 제 1 및 제 2 양상의 다른 특정 구체예는 본 발명의 이러한 다른 양상에도 또한 적용된다.
본 발명의 또 다른 양상은 점탄성 미세압출 조성물로서, 식용 유사가소성 폴리머, 19 중량% 내지 49 중량% w/w의 단백질, 및 45 중량% w/w이상의 식용 용매를 포함하며, 상기 용매는 점탄성 조성물의 100 중량%까지 맞추는 것이고, 두 백분율 모두 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 것이고, 상기 점탄성 조성물은 6μm 미만 내지 600μm 미만의 입자 크기의 균일한 분포를 가지며, 다음에 의해 수득가능한 것이다:
(a) 용기 내에서 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 식용 용매를 혼합하는 단계; 및
(b) 온도를 20℃ 내지 95℃미만의 온도로 높이고, 1 분 내지 30 분의 일정 시간 동안 교반과 온도를 유지하면서, 선택적으로 하나 이상의 방향으로 10g 내지 4000g의 원심력 또는 상대 원심력으로 하나 이상의 교반 주기를 적용하는 단계.
앞서 설명한 바와 같이, 단백질 중량 백분율이 높은 이 점탄성 미세압출성 조성물은 적용 공정으로 인해 균질한 조성이며 상-분리되지 않는데, 이는 단백질 분획과 유사 플라스틱 폴리머가 식용 용매 내에 균질하게 분배되거나 용해되어 있음을 의미한다.
단계 (a) 및 (b)를 포함하는 이전 공정으로 얻을 수 있는 이 조성물의 특정 구체예에서, 원심력 또는 상대 원심력은 300g 내지 4000g, 더욱 특별하게는 400g (반경 10cm의 로터에서 2500rpm) 내지 4000g이다. 더 특정한 구체예에서는 400g 내지 1000g이다. 사용되는 특정 상대 원심력은 900g인데 이는 반경 10cm의 로터에서 3500rpm에 해당한다. 다른 특정 값은 60g, 100g, 150g, 200g, 250g, 300g, 350g, 400g, 450g, 500g, 550g, 600g, 650g, 700g, 750g, 800g, 850g, 900g, 950g, 1000g, 1500g, 2000g, 2500g, 3000g, 3500g 및 4000g으로부터 선택된다.
또 다른 특정 구체예에서, 상기 개시한 바와 같이 수득할 수 있는 점탄성 조성물의 상기 또는 하기 임의의 구체예와 선택적으로 조합하여, 온도는 60 ℃으루부터 90 ℃까지의 값으로 상승시킨다. 더 특별하게는 온도는 60℃, 65℃, 70℃, 72℃, 75℃, 80℃ 및 90℃에서 선택한 값이다.
특정 온도를 사용하여 조성물의 저온 살균이 수행되는 동안 단백질의 보존 (비 변성)이 이루어지며 된다. 이러한 온도 범위는 유사가소성 폴리머의 비-분해도 보장한다.
단계 (a) 및 (b)를 포함하는 앞에서의 공정으로 얻을 수 있는 이 조성물의 특정 구체예에서, 단백질의 중량 백분율은 25 % 내지 49 %이고, 식용 용매의 중량 백분율은 적어도 45 %이며, 조성물의 100 %로 맞춘다. 더욱 더 특정한 구체예에서, 단백질의 중량 백분율은 29 % 내지 49 %이고, 식용 용매의 중량 백분율은 적어도 45 %이며, 조성물의 100 %로 맞춘다.
또 다른 특정 구체예에서, 앞서서 개시된 방법에 의해 얻을 수 있는 점탄성 조성물의 입자 크기는 100 ㎛ 내지 300 ㎛, 더욱 특별하게는 200 ㎛ 내지 240 ㎛이다. 또 다른 보다 특정한 구체예에서, 입자 크기는 200 ㎛ 내지 240 ㎛ 미만이다. 200 μm에서 240 μm 미만의 입자 크기가 균일하게 분포된 점탄성 조성물은 폭 또는 직경 400 μm의 오리피스를 통해 미세압출하기에 적합하다.
점탄성 조성물의 특징과 관련된 본 발명의 제 1 및 제 2 양상의 다른 특정 구체예는 또한 앞서서 개시된 바와 같이 수득가능한 점탄성 조성물에 또한 적용된다.
따라서, 특정 구체예에서 단백질은 동물 기원 단백질, 식물 기원 단백질, 조류 기원 단백질, 효모 기원 단백질, 박테리아 기원 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 보다 특정한 구체예에서, 단백질은 동물 단백질, 더욱 특별하게는 비-인간 동물 단백질이다. 더욱 특별한 구체예에서는 곤충 단백질이다.
점탄성 미세압출성 조성물의 또 다른 특정 구체예에서, 단백질은 식물 기원 단백질, 조류 기원 단백질, 효모 기원 단백질, 박테리아 기원 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택된다.
또 다른 특정 구체예에서, 점탄성 미세압출성 조성물은 앞서 개시된 방법으로 수득가능하며, 10g 내지 4000g의 특정 중력에서의 교반을 포함하고, 0.16Hz 및 23 ℃의 온도로 한쌍의 평행 톱니모양 플레이트에서 식용 미세압출성 조성물의 용매의 양 45 중량% 내지 90 중량% w/w로써 측정시 손실 탄성률 G"보다 더 높은 저장 탄성률 G'를 가지고, 저장 탄성률 G'가 1700 Pa보다 높고 손실 탄성률 G'가 350 Pa보다 높고, 점탄성 조성물의에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88이다.
제 1 및 제 2 양상에서 점탄성 조성물을 위해 언급된 특정 첨가제는 특정 중력에서 교반하는 것을 포함하고 앞서 개시된 방법에 의해 얻을 수 있는 이러한 신규 점탄성 조성물에도 또한 적용된다.
본 발명의 여러 양상의 점탄성 미세압출성 조성물은 3D 프린터 및/또는 맞춤형 식용 제품의 국내 (가정) 또는 산업 생산을 위한 산업용 압출기에 "잉크"로서 적용될 수 있는 상품 또는 대체 가능한 제품이다.
발명의 설명 및 청구범위를 통틀어 "포함한다"라는 단어 및 단어의 변형은 다른 기술적 특징, 첨가제, 성분 또는 단계를 배제하려는 의도가 아니다. 또한, "포함한다"라는 단어는 "이루어진"의 경우를 포함한다. 본 발명의 추가적인 목적, 이점 및 특징은 발명의 설명을 검토할 때 관련분야의 기술자에게 명백할 것이며 본 발명의 실시에 의해 알 수 있다. 다음의 실시예 및 도면은 예시로서 제공되며, 그것이 본 발명을 제한하려는 의도는 아니다. 또한, 본 발명은 여기에 설명된 특정 및 바람직한 구체예의 모든 가능한 조합을 포함한다.
실시예
하기 본 발명의 식용 미세압출 제품의 몇가지 실시예를 개시한다.
실시예 1. 쌀 단백질 및 알긴산 나트륨을 포함하는 점탄성 조성물. 점탄성 조성물로 프린트된 식용 미세압출 제품.
재료
이들 실시예에 기술된 식용 조성물의 생산을 위해 사용된 재료는 물, 쌀 단백질, 완두콩 단백질, 및 알긴산 나트륨이었다. 쌀 단백질 (독일 PURYA GmbH), 완두콩 단백질 (독일 Raab Vital Food GmbH), 및 알긴산 나트륨 (Special Ingredients Ltd, 영국)은 수용성 분말 형태로 구입했으며, 각 제조사에게서 식용 가능하다는 인증을 받았다. 알긴산 나트륨은 요리법에 널리 사용되는 해조류에서 추출한 천연 다당류이며, 강력한 유사가소성 거동을 가진 하이드로겔을 형성하기 위해 사용할 수 있다. 성분들의 구체적인 사양은 다음과 같다:
제조사에 따른 쌀 단백질 분말 100g 당 영양 성분:
에너지: (1,529.30 kJ/361,30 kcal), 지방: (3.5g 이 중에서 포화 지방 1.9g), 탄수화물 (0.5g 이 중에서 설탕 0.5g), 섬유질 (3.9g), 단백질 (83g), 소금 (0.5g)
제조사에 따른 완두콩 단백질 분말 100g 당 영양 성분:
에너지: (1774kJ/420kcal), 지방 (8.0g, 이 중에서 포화 지방 2.0g), 탄수화물 (4.9g, 이 중에서 당 <0.5g), 섬유질 (4.2g), 단백질 (80g), 소금 (1.1g) ), 인 (910mg), 철 (27mg).
제조사에 따른 이 실시예에 사용된 SA는 1 % 농도 w/v 및 20 ℃ 온도에서 측정시 200-600 cPs (점도계)의 점도를 가졌음.
조성물 제조
하나의 실시예에서, 쌀 단백질 (RP)을 알긴산 나트륨 (SA) 및 식용 용매로서의 식수와 혼합했다. 탈이온수, 증류수, 오일 및/또는 과일 주스와 같은 다른 식용 용매가 사용될 수 있으며, 모두 필요하다면 미네랄 염 및 기타 첨가제를 선택적으로 포함한다. 이러한 성분으로 상이한 하이드로 겔 조성물 (RP-SA)이 생성되었다. 이를 위해 일정량의 RP와 SA를 물과 혼합하여 별도의 폴리프로필렌 용기에 넣었다. 시험된 제형은 RP 및 SA 양의 여러 다른 조합을 보유했으며, 여기서 두 성분 각각은 0 w/w % 내지 60 w/w % 범위의 농도 범위였다. 폴리프로필렌 용기를 Parafilm® (Sigma-Aldrich, 독일)으로 밀봉하고 믹서 (SpeedMixer DAC 150.1 FVZ; FlackTek, 독일)를 통해 3500 RPM에서 10 분 동안 혼합하되 생성된 하이드로 겔이 균질화될 때까지 혼합했다.
미세압출 평가
얇은 단면적을 통해 미세압출되는 조성물의 능력은 미세압출 시험을 통해 평가되었다. 본 실시예에서 이러한 능력은 3cc 주사기, 플런저, 내부 노즐 직경이 0.41mm인 정밀 팁 (Nordson EFD Optimum; Nordson, 영국) 및 맞춤형 피스톤 (Fundacio CIM, 스페인)으로 구성된 시스템을 사용하여 분석했는데, 이는 고점도 페이스트 (조성물)를 압출하기 위해 기계적으로 강화되었다. 주사기에 주걱을 사용하여 RP-SA 조성물을 로딩하고, 이들을 플레이트상에 필라멘트 형태로 수동으로 미세압출하여 내경이 0.41 mm인 노즐을 통해 어떤 조성물이 적절히 미세압출될 수 있는지 평가했다.
본 발명에 기재된 기술을 사용하여, 유사가소성 단백질 (또는 단백질 혼합물)과 물로 구성되거나, 또는 대안적으로 단백질 혼합물 (또는 단백질 혼합물)과 유사가소성 폴리머 (또는 유사가소성 폴리머의 혼합물)와 물로 구성된 가변 점도의 미세압출성 균질 페이스트를 생성할 수 있다. 도 1a는 25 w/w %의 RP, 5 w/w %의 SA 및 70 w/w %의 물로 구성된 점탄성 조성물 (또는 미세압출가능한 제형)의 실시예를 도시한다. 도 1b는 45 w/w %의 RP 및 55 w/w %의 물로 구성된 비-미세압출성 제형의 예를 도시한다(비교예).
3D 프린팅에 의한 다층 구조의 생성 가능성을 평가하기 위해 자체-지지형 연속 요소의 형태로 미세압출될 수 있는 조성물을 선택할 수 있다. 본 실시예에서, 다층형 자체-지지 구조를 형성하는 RP-SA 조성물의 능력은 위에서 설명한 것과 동일한 압출 시스템을 사용하여 평가되었다. 이 시험을 위해 선택된 미세압출성의 RP-SA 점탄성 조성물은 이전 단락에서 설명한 미세압출 시험을 통과한 것이며, 생성된 필라멘트는 자체-지지 능력을 분석하기 위해 플레이트에 수동으로 침착(deposit)시켰다. 도 2의 A는 25 w/w %의 RP, 5 w/w %의 SA 및 70 w/w %의 물로 구성된 자체-지지형 미세압출 필라멘트를 생성하는 점탄성 조성물 또는 제형의 실시예를 도시한다. 도 2의 B는 5 w/w % SA 및 95 w/w %의 물로 구성된 비 자체-지지형 미세압출 필라멘트를 생성하는 점탄성 조성물 또는 제형을 도시한다(비교예).
다층 미세압출 제품 제조
다층 구조를 형성할 수 있는 미세압출성 식용 점탄성 조성물은 자동 생산 공정을 통해 본 발명의 식용 미세압출된 구조체 또는 제품을 제조하는 데에 사용되었다. 이 실시예에서는 직접 잉크 미세압출 기술을 통해 다층 식용 3D 프린팅 제품을 생성하기 위해 미세압출된 자체-지지 구조를 형성하는 것으로 나타난 RP-SA 조성물을 선택했다. 직경 12mm 및 높이 10mm의 원통형 구조의 CAD 모델은 SolidWorks 소프트웨어 (SolidWorks Corp., 미국)를 사용하여 설계되었다. 그런 다음 Slic3r g-코드 생성기 무료 소프트웨어를 사용하여 프린팅 매개 변수를 정의하고 원하는 g- 코드를 생성했는데, 이는 이 작업에 사용된 맞춤형 3D 프린터 (BCN3D + Dual Paste Caster, Fundacio CIM, 스페인)가 지원하는 프로그래밍 언어이다. 이 실시예에서 원통형 제품의 제조에 사용된 g-코드는 직교 충전 패턴, 40 % 충전 밀도 (이는 미세압출 필라멘트가 프린팅된 미세압출 필라멘트 사이의 빈 공간을 규정하여 배치ㄷ된 것을 의미함), 0.41mm 층 높이 (이는 미세압출 필라멘트가 410 μm의 직경 또는 단면적을 가졌음을 의미함), 및 10 mm/s의 프린팅 속도를 제공하도록 디자인된 것이다. 다른 미세압출 매개 변수 (3cc 용량의 주사기, 0.41mm 노즐 직경의 정밀 팁, 플런저 및 피스톤 포함)는 이 장의 이전 섹션에서 설명한 미세압출 시험에 사용된 것과 동일하다. 도 3 (A 및 B)은 상이한 조성 및 점탄성률을 갖는 2 개의 다층 식용 미세압출 제품의 3D 미세압출 프린팅 공정을 도시한다. 도 3의 A 및 도 3의 B에 도시된 제품은 25w/w %의 RP, 5 %의 SA, 및 70w/w %의 물 (도 3의 A) 및 25w/w %의 RP, 25w/w %의 SA, 및 50 w/w %의 물 (도 3B)을 가진 점탄성 조성물을 사용하여 생성되었다.
본 실시예에서는, 위에서 설명한 시험를 통해 3D 프린팅에 의해 다층 미세 구조 식용 제품을 생성하는 RP-SA 조성물의 능력을 평가할 수 있었다. 도 4는 XY 분포를 나타내며, 여기서 X 및 Y 축은 각각 알긴산 나트륨 (0-40 %의 범위) 및 쌀 단백질 (0-49 %의 범위)의 농도를 나타내며, 3D 프린팅 가능한 제형은 본 실시예에서 얻은 데이터 포인트를 피팅하여 생성된 곡선 1, 2, 3 및 4로 정의된 영역에 포함된다. 이들은 OriginPro 8 소프트웨어 (OriginLab, 미국)의 곡선 맞춤 도구를 사용하여 얻은 본 실시예의 곡선 방정식이다.
· 곡선 1 (정사각형): y = [38.01 * exp (-x/3.51)-2.77]
· 곡선 2 (원): y = [14x + 34.33]
· 곡선 3 (삼각형): y = 0
· 곡선 4 (역삼각형): y = [-28.47 * exp (-x/-39.96) + 77.61]　
본 실시예에서는 프린팅 공정 후 3D 프린팅된 제품의 선택이 실온에서 가교 공정을 거쳤다. 본 실시예에서, SA의 이온 가교를 시작하기 위해 약 1 분 동안 23 ℃에서 CaCl2 용액 (수중에서 150mM) 방울들로 제품을 덮었다. 그런 다음 제품을 웰 플레이트로 옮기고 150mM CaCl2 용액에 추가 4 분 동안 담가 가교 공정을 완료하고 마지막으로 제품을 물로 세척했다. CaCl2에 의한 가교는 SA의 구형화를 위한 요리법에서 널리 사용되는 기술이며, SA-함유 하이드로 겔 구조를 포함한 여러 하이드로 겔에 향상된 기계적 저항성을 제공할 수 있다. 가교 결합에 적합한 농도는 50 내지 300mM이다.
유사가소성 폴리머로서 SA와 함께 완두콩 단백질 (PP)을 사용할 때 위와 아래에 표시된 동일한 결과가 얻어졌다(데이터는 미표시).
선택된 점탄성 조성물의 유동학 적 평가
전단 응력 하에서 유동학적 측정을 통해 선택된 미세압출가능한 점탄성 조성물의 점탄성 특성을 분석할 수 있다. 이 분석은 다층 제품의 형태로 적절하게 미세압출될 수 있는 조성물의 최적 점탄성 특성을 평가하는 데에 도움이 될 수 있다. 본 실시예에서, 3D 프린팅가능한 조성물의 점탄성 특성은 23 ℃에서 Haake Mars III 레오미터 (Thermo Fisher Scientific, 미국)를 사용하여 평가하였다. 측정 시스템은 벽 미끄러짐을 방지하고 하이드로 겔 조성물 (단백질 (RP) 및 유사가소성 폴리머 (SA)을 포함하는 점탄성 조성물)의 향상된 그립을 제공하기 위해 한 쌍의 평행 톱니 모양 판으로 구성되었다.
측정을 시작하기 전에 하이드로 겔이 5N의 수직항력으로 압축 응력에 반응할 때까지 상판을 낮췄다: 이 방법을 사용하면 본 실시예의 모든 경우에 판 사이의 간격이 약 300μm였다. 점탄성률 (저장 탄성률 G' 및 손실 탄성률 G"), 복합 점도 계수(|η*|) 및 손실 탄젠트(tan (δ))를 측정하기 위해 진동 시험을 수행하였으며, tan (δ) = G"/G'로서 측정하였는데, 이는 점탄성률 간의 관계를 결정한다. 이를 위해 진폭 스윕 및 주파수 스윕 시험의 두 가지 다른 종류의 진동 시험을 수행하였다. 진폭 스위프 시험에서는 주파수가 f = 1Hz로 고정되고 적용된 응력 (σ)의 진폭은 0.005Pa에서 2Pa로 증가시켜서 점탄성 선형 영역 (VLR)의 한계를 정하는데(delimitate), 이 영역에서는 점탄성률이 응력 진폭과는 독립적이며, 그 점탄성률의 상수 값이 일반적으로 관찰된다. 그런 다음 주파수 스윕 시험을 수행하였는데 여기서는 적용된 응력을 VLR 내의 값으로 고정하고, 주파수를 변경했다. 주파수 스윕 시험은 주파수 변화 하에서 점탄성률의 거동을 평가할 수 있게 한다. 손실 탄젠트 tan (δ)는 0.16Hz (1rad/sec)에서 측정하였다. 모든 시험에서 측정 램프의 각 단계에서 사인파 응력(sinusoidal stress)을 8주기의 진동에 해당하는 시간 동안 유지하였으며, 점탄성률은 과도 값을 삭제하기 위해 마지막 5 주기 동안 기록하였다.
조성물의 기계적 특성은 수분 함량이 모든 경우에 45 % 내지 90w/w %의 범위에 있는, 조성물의 수화된 형태(즉, 조성물은 공기-건조, 오븐-건조, 임계점-건조 또는 동결-건조와 같은 탈수 공정 후에 측정되지 않음)로 측정하였다. 도 5의 A는 제형의 점탄성 특성 측정을 예시적으로 보여주는 것을 도시한다. 도 5의 B는 응력 진폭(σ)의 함수로서 측정된, 저장 (G') 및 손실 (G') 점탄성률의 대표적인 측정을 도시한다. 도 5의 B에서의 그래프는 20 w/w %의 RP, 5 w/w %의 SA 및 75 w/w %의 조성물에 대해 수행된 진폭 스윕 시험의 대표적인 측정을 도시한다.
또한 도 6의 A는 XY 분포를 나타내며, 여기서 X 및 Y 축은 각각 알긴산 나트륨과 쌀 단백질 농도를 나타내고, 분석된 3D 프린팅 가능한 제형 (AH)은 도 4에서 앞서 설명한 바와 같이 곡선 1, 2, 3 및 4에 의해 정의된 영역에 포함된다. 각각의 조성과 관련된 값들, 특히 G', G", |η*| 및 tan (δ)는 조성물의 유동학적 특성을 평가하기 위해 계산하였고, 위에서 상세히 설명된 바와 같이 측정하였다.
다층 미세압출 제품의 기계적 특성
식용 미세압출 제품의 기계적 저항을 평가하기 위해 인장 및 압축 응력 하에서 기계적 거동을 측정할 수 있다. 본 실시예에서는 500N 부하 센서 (MTS Bionix 358, 미국)가 있는 서보 유압 시험 시스템을 사용하여 23 ℃에서 인장 및 압축 응력 하에서 제품의 기계적 특성을 평가했다. 제품의 기계적 특성은 수화된 형태의 제품(즉, 조성물은 공기-건조, 오븐-건조, 임계점-건조 또는 동결-건조와 같은 탈수 공정 후에 측정되지 않음)에 대해 측정되었는데, 제품의 수분 함량은 모든 경우에 45 % 내지 90w/w %의 범위였다. 인장 탄성률(tensile Young's modulus, EY), 파단시 공칭 응력 (σB) 및 파단 변형 (εB) 값은 단축 인장 하중에서 계산되었으며, 탄성 압축 계수 (EC) 값은 제한되지 않은 단축 압축 응력에서 계산되었다. 클램프 변위 속도는 실험 중에 일정하게 유지되었으며 인장 및 압축 시험 모두에서 1mm/min과 동등하였다.
인장 시험을 위해 폭 10mm, 길이 80mm 및 높이 1.2mm로 직육면체 형태의 3D 프린팅 제품을 설계했다. 제품은 인장 응력의 방향을 따라 길이로 고정되었다. 시험기의 클램프 사이의 거리는 20mm로 설정되었다. 따라서 인장 응력을 받은 샘플의 부피는 10mm (폭) X 20mm (길이) X 1.2mm (두께)의 크기를 가졌다. 나머지 조각은 클램프로 잡고 샘플은 23 ℃에서 1mm/min의 일정한 크로스 헤드 속도로 인장 응력을 받았다. 영률은 응력-변형 곡선의 초기 선형 부분의 기울기로서 계산되었으며, 파단시 공칭 응력 (σB) 및 파단시 공칭 변형 (εB)은 파단 지점에서 결정되었는데, 이후 응력 값의 빠른 감소가 이어졌다. 도 7의 A는 본 발명의 식용 미세압출 제품의 인장 응력 하에서 기계적 특성의 측정을 예시적으로 나타내는 것을 도시한다. 도 7의 B는 제품이 인장 응력을 받았을 때 공칭 응력-변형 곡선의 대표적인 측정을 도시한다. 도 7의 B에서 공칭 응력 변형 곡선은 25 w/w %의 RP, 25 w/w %의 SA 및 50 w/w %의 물을 갖는 조성물을 사용하여 생성된 제품에 대해 수행된 대표적인 인장 시험을 도시한다.
압축 시험를 위해 실린더 모양의 3D 프린팅 제품은 직경 12mm 및 높이 15mm를 갖도록 디자인하였다. 실린더의 둥근 기반이, 윤활되지 않고 불투과성인 압축판과 접촉하도록 샘플을 배치했다. 그런 다음 샘플을 23 ℃에서 1mm/min의 일정한 크로스 헤드 속도로 제한되지 않은 압축 응력에 적용했다. 탄성 압축 계수는 15 % 변형에서 공칭 응력-변형 곡선의 기울기로부터 결정되었다. 동등한 측정 모드에는 10 % 내지 60 %의 변형률에서 공칭 응력-변형 곡선의 기울기 측정을 포함한다. 도 8의 A는 식용 미세압출 제품의 압축 응력 하에서 기계적 특성의 측정을 예시적으로 나타내는 것을 도시한다. 도 8의 B는 제품이 압축 응력을 받았을 때 공칭 응력-변형 곡선의 대표적인 측정을 도시한다. 도 8B에서 공칭 응력-변형 곡선은 25 w/w %의 RP, 25 w/w %의 SA 및 50 w/w %의 물을 갖는 조성물을 사용하여 생성된 제품에 대해 수행된 대표적인 압축 시험를 도시한다.
식품 공학을 위한 다층 미세압출 제품의 잠재적 응용
인장 및 압축 응력에 대한 제품의 저항성 평가는 식품 공학 응용을 위해 본 실시예에서 생성된 미세압출 다층 제품의 잠재력을 입증한다. 구체적으로, 본 실시예에서 생성된 제품은 여러 종류의 육류를 포함한 다양한 천연 식용 재료에 있어서 동일한 범위에서 인장 및 압축 응력 하의 탄성률을 나타냈다. 도 9는 본 실시예의 식용 제품(도 4 및 6에서 곡선 1, 2, 3 및 4에 의해 정의된 영역으로 점탄성 조성물을 갖는 본 발명의 제품)의 압축 탄성률 및 영률의 범위를 나타내는 그래프를 도시한다. 음영이 있는 사각형은 제품에 의해 커버되는 범위를 나타낸다. 작은 투명 직사각형은 문헌에 따르면 일부 특정 식용 재료의 압축 및 인장 탄성률를 나타낸다:
인장 탄성률(Tensile Young's modulus)
- 참치 생선 - Ey=50 kPa -Ogawa et al., "Measurement of Young's Modulus and Poisson's Ratio of Tuna Fish". Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Volume 9, Issue 3, pp. 283-290 (2011);
- 성체 소 근육 - Ey longissimus　muscle (LM)=15 kPa , Ey semimebranous muscle (SM) =10 kPa; Young bull muscles - Ey longissimus　muscle=8 kPa , Ey semimebranous muscle=7.5 kPa from M-R. Lapin et al. "Substrate elasticity affects bovine satellite cell activation kinetics in vitro", J Anim Sci.-2013, vol. no. 91(5), pp. 2083-2090, doi: 10.2527/jas.2012-5732.
- 소 간(Bovine liver) - Ey=0.94 kPa, Chen et al., "Young's modulus measurements of soft tissues with application to elasticity imaging", IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control,　Volume 43,　Issue: 1 (1996). doi: 10.1109/58.484478.
- New Zealand White Rabbit extensor digitorum longus (EDL) 근육 - Ey longitudinal test=447 kPa - Ey transversal test=22.4 kPa, Morrow et al., "Transversely isotropic tensile material properties of skeletal muscle tissue" J Mech Behav Biomed Mater.　2010 Jan;3(1):124-9. doi: 10.1016/j.jmbbm.2009.03.004.
압축 탄성률
- 조리된 닭 가슴살 - 119 - 150 kPa, U-Chupaj et al., " Differences in textural properties of cooked caponized and broiler chicken breast meat", Science-　2017, vol . no. 1;96(7), pp.: 2491-2500. doi: 10.3382/ps/pex006.
- 치킨 너겟 크럼브 - 3 MPa, Jahanbakhshian N et al., "Measurement and prediction of the mechanical properties of a two-component food during freezing.", nternational Journal of Food Properties-2017, vol. no.20(3), pp.: S3088-S3095. doi: 10.1080/10942912.2016.1247856.
- 소고기 배측최장근(longissumus dorsi) (LD) 근육 - 3 kPa, Chen E et al., "Ultrasound elasticity measurements of beef muscle" of IEEE Ultrasonics Symposium ULTSYM-94, Vol. 3, (1994), 1459-1462. doi: 10.1109/ULTSYM.1994.401867.
- 소고기 근육, Segars R et al., "Textural characteristics of beef muscles , Journal of Texture Studies 5 (1974) 283-297. doi: 10.1111/j.1745-4603.1974.tb01436.x으로부터
Ec 대퇴 이두근(biceps femoris)(BF): 날것 = 6-34 kPa 조리 = 20-122 kPa
Ec 중둔근(gluteus medius)(GM): 날것 = 7-28 kPa 조리 = 140-230 kPa
Ec 배측 최장근(longissimus dorsi)(LD): 날것 = 19-62 kPa 조리 = 105-144 kPa
Ec 요근(psoas major)(PM): 날것 = 30-130 kPa 조리 = 190-266 kPa
Ec 대퇴 직근(rectus femoris) (RF): 날것 = 12-27 kPa 조리 = 156-215 kPa
식용 재료의 인장 탄성률 및 압축 탄성률의 값에 따르면, 본 실시예에서 생성된 제품은 소 근육 및 참치 생선을 포함한 다수의 육류 유형의 특성과 일치하는데, 이는 미세압출 다층 제품의 육류 유사품으로서의 잠재적 유용성을 지지하는 것이다. 도 9로부터 추론할 수 있는 바와 같이, 본 제품의 기계적 특성은 상이한 소 근육과 간, 토끼 근육, 닭 가슴살과 치킨 너겟 및 참치 생선으로부터의 육류를 포함하여 다양한 고기 유형 (그래프의 투명 영역)과 크기의 정도가 동일하다. 미세압출 제품의 이러한 특성은 육류 또는 생선 유사체로서 생성된 제품의 잠재적 유용성을 지지한다. 컬러 사각형은 본 실시예에서 설명하는 제품에 의해 커버되는 탄성률의 범위를 나타낸다. 투명한 직사각형은 다양한 고기와 생선에 대해 문헌에서 측정된 탄성률 값을 나타낸다.
다층 미세압출 제품의 현미경 평가
식용 미세압출 다층 제품의 분석은 최적의 점탄성 조성물 및 미세압출 매개 변수를 선택하여 거시 구조 수준에서 CAD 모델의 초기 치수를 더 잘 닮은 3 차원 구조를 생성하고 미시 구조 수준에서 미세압출된 요소의 고품질을 제공할 수 있게 한다. 본 실시예에서 3D 프린팅 제품의 구조는 주사 전자 현미경 (SEM)의 수단으로 현미경적 관점에서 특성을 모색하였다. 이를 위해 제품은 액체 질소에서 동결, 동결 건조 (Cryodos; Telstar, 스페인), 세로 및 가로 평면에서 단면화, 알루미늄 스터브에 배치, 및 탄소로 스퍼터 코팅(Sputter Coater SCD005; BAL-TEC, 리히텐슈타인)의 과정을 통해 SEM 시각화를 위해 준비되었다. 그 후 주사 전자 현미경 (Neon 40; Zeiss, 독일)으로 제품을 관찰하였다.
도 10의 A 및 B는 각각 위에서 보는 각도 및 횡단해서 보는 각도로부터 10kV 및 200X 배율로 촬영한, 선택된 제품의 미세 구조의 대표적인 주사 전자 현미경 이미지를 도시한다. 이 이미지에 묘사된 제품은 25 w/w %의 RP, 25 w/w %의 SA 및 50 w/w %의 물을 가진, n 고점도 조성물을 선택하여 생성되었다. 본 실시예에서 제품의 SEM 이미지는 gcode 파일에서 미세 구조가 설계된 방식과 비교하여 제품 내의 미세 필라멘트가, 설계된 적절한 패턴과 순서 방향, 그리고 필라멘트 직경 및 필라멘트 내의 다공성의 충분한 치수를 유지하였다. 또한 디지털 캘리퍼로 측정한, 이 실시예에 설명된 원통 모양 제품의 거시적 기하학적 평가는 제품이 CAD 파일에서 설계된 동일한 거시 구조를 유지하는 것을 보여주어 제품의 형상에 큰 축소나 팽창 효과가 없다는 것을 보여주었다.
각 미세압출 필라멘트 내부에서 나노미터 섬유의 선호되고 이방성인 분포의 존재를 관찰하기 위해, 고배율 (15000X)에서 SEM 이미지를 사용하여 선택한 조성물에서의 나노섬유의 배향을 평가했다. 도 11의 A 및 B는 각각 200X 및 15000X 배율에서 선택된 제품의 미세 구조의 5kV에서 촬영한 대표적인 주사 전자 현미경 이미지를 도시한다. 도 11의 B는 도 11의 A에 도시된 동일한 이미지의 확대한 것을 나타낸다; 고배율에서는 단일 미세압출 필라멘트 내부에 함유된 나노 섬유의 방향상의 정렬을 관찰할 수 있었다. 나노섬유의 방향은 미세필라멘트의 동일한 방향으로 향했다. 이들 이미지에서 도시된 제품은 RP 25 w/w %, SA 5 w/w %, 및 물 70 w/w %로 구성되었다.
다층 미세압출 육류 유사체 제품의 제조
본 발명에 기재된 기술을 사용하여, 비프스테이크와 유사한 3 차원 형상 및 고기의 전형적인 밀도, 완전성, 변형성, 탄성, 및 섬유질감의 관점에서 육류-모방의 기계적 특성을 갖는 복잡한 형상의 다층 미세압출 제품을 제조할 수 있다. 본 실시예에서 비프스테이크 모양 구조의 CAD 모델은 SolidWorks 소프트웨어 (SolidWorks Corp., 미국)를 사용하여 설계되었다. 다음으로 본 문서의 이전 실시예에서 설명한 바와 같이 Slic3r g-코드 생성기 무료 소프트웨어를 사용하여 프린팅 매개 변수를 규정하고 원하는 g-코드를 생성했다. 맞춤 제작된 3D 프린터 (BCN3D + Dual Paste Caster, Fundacio CIM, 스페인)를 사용하여 본 실시예에서 10-100g 범위의 가변 중량을 가진 상이한 제품을 생성했다. 이와 관련하여, 이 기술을 사용하여 다양한 범위의 무게와 치수를 갖는 제품을 생성할 수 있다. 원통형 제품의 제조에 사용된 g-코드는 35 % 충전 밀도 (35 % 층 표면의 미세압출 필라멘트 백분율) 및 0.41 층 높이를 제공하도록 설계되었다. 다른 주요 프린팅 매개 변수의 대부분은 이 장의 이전 섹션의 실시예에서 자세히 설명한 것과 유사했다.
그러나 일부 매개 변수를 이전의 실시예와 다르게 설계 할 수 있었는데, 특히 다른 채우기 패턴 (층, 힐버트 곡선 패턴, 벌집 구조 등을 변경할 때 각도 방향이 다른 직선), 외부 경계의 유무, 더 빠른 프린팅 속도 (5-60mm/s), 용량이 5cc 또는 10cc인 더 큰 주사기 2개 (Nordson EFD Optimum, Nordson, 영국) 및, 두개의 개별 조정 미세압출기 압출기로서 교대로 또는 연속적으로 사용될 수 있는 것이며 상이한 압출기 및 조성물로 상이한 층을 생성하기 위하거나 또는 상이한 압출기 및 조성물로 동일한 층의 상이한 부분을 생성하기 위한 것들이다. 다른 생성을 위해 대안으로 또는 후속 적으로 사용할 수 있는 두 개의 및 구성이 다른 레이어 또는 다른 압출기 및 구성으로 동일한 레이어의 다른 부분을 생성한다. 도 12는 육류-유사체 제품의 3D 미세압출 프린팅 공정을 예시적으로 나타내는 것을 도시하는데, 이는 두 개의 상이한 조성물을 각각 별도의 압출기 내에서 사용하는 것으로서, 각 층에서 두 개의 압출기를 교대로 사용하여 생성하되: 특히, 본 실시예에서 사용된 압출기 중 하나는 RP 25 w/w %, SA 5 w/w %, 및 물 70 w/w %의 조성을 가진 층을 생성한 반면, 다른 압출기는 RP 25 w/w %, SA 25 w/w %, 및 물 50 w/w %의 조성을 가진 층을 생성하였다.
모든 필수 아미노산을 함유하는 고기 유사체 제품의 제조.
본 발명에 기재된 기술은 영양적 특성의 관점에서도 동물의 육류와 유사한 육류 유사체 제품의 생성을 가능하게 하는데, 즉, 다른 영양소 가운데에서도 그 영양적 가치 내에서 비타민, 미네랄 및 지질을 모두 그리고 선택적으로 포함할 수 있는 제품을 제조하는 것이다. 본 실시예에서, 본 발명은 모든 필수 아미노산으로 제품을 생성하는 데에 사용될 수 있지만 비-동물 기원의 단백질만 사용하는 것이다. 본 실시예에서, 본 발명에 기재된 기술은 쌀 단백질과 완두콩 단백질을 모두 포함하는 조성물을 사용하여 비-동물 기반의 기원에서 유래한 모든 필수 아미노산을 함유하는 다층 미세압출 육류 유사체 제품을 생성하는 데에 사용되었다. 도 13은 12.5 w/w %의 쌀 단백질, 12.5 w/w %의 완두콩 단백질, 5 w/w %의 SA 및 70 w/w %의 물의 조성물을 사용하여 생성된 완성된 다층 미세압출 육류 유사체 제품의 실시예를 도시한다. 또 다른 실시예에서는, 식물 기반 기원의 모든 필수 아미노산을 함유하는 육류 유사체 제품과, 탄수화물, 지방, 비타민, 미네랄, 식이 섬유 및 식용 가능한 적색 염료를 선택한 것이 본 발명에 설명된 방법을 사용하여 제작되었다.
실시예 2. 본 발명의 식용 미세압출 제품의 저온 살균(Pasteurization) 및 조리
육류-유사체 제품의 저온 살균
본 발명에 설명된 방법론을 통해 얻은 제품을 저장하고 포장할 수 있는 가능성을 보여주기 위해 본 실시예에서 선택한 제품들을 1 시간 동안 72 ℃-80 ℃의 온도에 노출시키거나, 대안적으로 각 주기 마다 30분간 72 ℃에 노출하는 3회 주기에 노출시켰다. 그 후 제품은 거시적 형태에 큰 변화를 보이지 않았다. 이 시험은 본 문서에 설명된 기술로 얻은 제품에 저온 살균 공정을 적용할 수 있음을 보여주기 위한 것이었으며, 이는 저장, 포장 및 운송 목적을 위해 제품의 저장 수명(shelf-life)을 늘리는 것이 중요한 구체적인 응용을 위해 본 발명에 설명된 기술을 흥미진진하게 만드는 대목이다.
육류 유사체 제품의 조리 평가
본 발명의 실시예에서 생성된 다층 미세압출 제품의 거동을 평가하기 위해, 육류 유사 제품을 팬, 오븐, 전자 레인지 및 스팀쿠킹에서 조리했다. 한 실시예에서, 쌀 단백질 12.5w/w %, 완두콩 단백질 12.5w/w %, SA 5w/w % 및 물 70w/w %의 조성물을 사용하여 생성된 다층 미세압출 제품을 동일한 조리 방법을 사용하여 닭 가슴살 조각과 나란히 팬에서 조리하고 조리되었을 때 두 음식의 거동을 비교하였다. 조리 시간은 5 분 내지 10 분으로 가변적이었으며, 엑스트라 버진 올리브 오일의 한 티스푼이 있고 없는 상태 둘다에서 요리를 수행했다. 선택된 미세압출 제품과 닭 가슴살을 조리한 후 두 가지 음식을 조작하고 먹은 결과 그것들이 밀도, 완전성, 변형성, 탄력성 및 섬유질 질감, 다양한 육류 음식의 전형적인 모든 특성의 관점에서 유사한 특성을 가지고 있음을 보여주었다. 도 14의 A 및 B는 닭 가슴살 고기 조각과 비교하여 본 실시예에서 설명된 제품의 팬에서 조리 과정 동안 얻은 대표적인 이미지를 도시한다. 도 14의 A에서 본 발명에 따라 생성된 제품은 이미지의 오른쪽에 위치하고 닭 가슴살은 이미지의 오른쪽에 위치한다. 도 14의 B에서, 본 발명에 따라 생성된 다른 제품은 이미지의 하단 부분에 위치하고 닭 가슴살은 이미지의 상단 부분에 위치한다.
이들로 만든 모든 조성과 식용 제품은 자체-지지 능력을 보여주었다. 점탄성 조성물은 회전 유변학 시험에서 유사가소성 특성을 보여주었는데, 이는 우수한 프린팅성에 기여한 것이었다. 프린팅 공정 속도는 10mm/sec와 50mm/sec 사이에서 가변적이었다. 프린팅된 식용 제품은 특정한 전단 유동화(shear-thinning) 특성으로 인해 그 3D 모양을 유지했다.
예시된 바와 같이, CaCl2와 같은 가교제를 첨가하면 식용 미세압출 제품의 기계적 특성이 향상되었다.
따라서 프린팅 기술에 의해 완전히 새로운 생체모방 제품이 개발되었다. 육류-모방 3D 프린팅 식품은 육류처럼 보이고 맛이 나지만 천연 비-동물 기반 성분만을 사용하였다.
프린팅된 식품의 질감과 맛에 대해 원하는 변경 뿐만 아니라 영양학적 사양에 따라 식물 및 조류 둘다에 기반한 재료를 포함한 광범위한 비-동물성 성분을 선택하는 것이 가능하다. 사실, 특정 성분을 액체 또는 고체 형태로 프린팅 가능한 혼합물에 추가함으로써 점탄성 조성물 및/또는 식용 미세압출 제품에 함유된 비-동물성 단백질, 탄수화물 및 지방의 유형과 양을 제어하는 것이 가능하다.
또한 위에 정의된 방법을 사용하면 단지 원하는 거시적 모양(macro-shape)을 규정하고 그 정보를 3D 프린터 또는 미세압출 장치의 요소로 보내어, 다른 기술로는 달성할 수 없는 복잡한 3 차원 구조로 식품을 빠르고 재현가능한 프린팅(또는 다른 유형의 미세압출)으로 달성할 수 있다. 심지어 비프스테이크와 같이 매우 복잡한 구조를 프린팅하도록 선택하는 것도 가능하다.
실시예로부터의 결론으로, 본 발명은 정의된 식용 점탄성 조성물 및 특정 미세압출 공정의 사용을 통해 특히 다양한 유형의 육류를 포함하여 상이한 식품의 동일한 정도로 기계적 특성을 갖는 다층 미세압출 식품을 생산할 수 있도록 한다는 것이 제시되었다. 또한, 본 발명은 3 차원 거시 형태, 제품 내 미세-요소의 정의된 패턴 및 분포, 그리고 미세-요소와 제품 모두내에서 나노섬유의 이방성 배향의 관점에서 원하는 특성과 맞춤형 특성을 나타내는 다층 (적어도 2 개의 층) 식용 미세압출 제품을 만들도록 해준다. 또한, 점탄성 조성물과 다층 미세압출 제품의 영양가를 맞춤화하여 단백질 함량이 높고 가변적이며 수분 함량 및 기타 영양소를 명확하고 조정가능한 양으로 보유하도록 할 수 있다. 특히 다양한 유형의 육류의 영양학적 특성의 범위에서 영양학적 특성을 지닌 점탄성 조성물 및 다층 미세압출 제품을 생산하는 것이 가능하다. 하나의 실시예에서, 식물 유래 천연 성분의 식용 재료만을 함유하는 조성물을 사용할 수 있는 추가적인 가능성과 함께 개인화된 영양가와 모든 필수 아미노산을 가진 식용 육류 유사체의 생산을 설명한다. 육류의 특징적인 질감, 밀도, 및 영양가를 모방한 미세압출 식용 3 차원 제품을 생성하는 능력과, 비-동물 기원의 성분만을 사용할 가능성은 세 가지 주요 이유에서 본 발명을 흥미진진하게 만든다.
첫째, 다양한 단백질과 특정 영양소의 함량을 포함하는 식단에 적합한 제품을 생산함으로써 글로벌 공중 보건 향상에 기여한다. 둘째, 이 기술은 균형 잡힌 식단에 필요한 필수 아미노산, 미네랄 및 비타민과 같은 특정 영양소가 부족하다는 일반적인 문제를 해결하기 위해 지구의 농촌 지역에서 소비되는 음식의 영양 함량을 개선하는 것을 목표로 한다. 이 기술을 통해 생산된 식품은 저온 살균 및 포장이 가능하며, 보관되고 및 접근이 불가능한 지역으로 운송될 수 있으므로 식품을 올바르게 보존할 수 있다. 셋째, 동물에서 생산된 육류에 대한 건전한 대체 전략을 찾는 것이 근본적이고 시급해 보이므로 보다 지속 가능한 농업 및 축산 시스템을 향한 사회 경제적 운동을 촉진한다.
실시예 3. 완두콩 단백질과 카라기난 , 또는 완두콩 단백질과 젤란 검을 포함하는 점탄성 조성물. 점탄성 조성물로 프린팅된 식용 미세압출 제품.
재료
이들 실시예에 기재된 식용 조성물의 제조를 위해, 사용된 재료는 물, 완두콩 단백질, 카라기난 및 젤란 검이었다. 완두콩 단백질 (Raab Vital Food GmbH, 독일), 카라기난 (Sigma-Aldrich) 및 젤란 검 (Sigma-Aldrich)은 가용성 분말 형태로 구입했으며 각 제조사에게서 식용 가능하다는 인증을 받았다. 카라기난은 해조류에서 추출한 천연 다당류로 요리법에 널리 사용되며 겔화, 증점, 및 안정화 특성에 사용할 수 있다. 젤란 검은 음식의 젤리화, 질감화 및 안정화제로서 요리법에서 여러 용도로 사용되는 박테리아 발효로부터 생산된 다당류이다. 카라기난 및 젤란 검은 모두 유사가소성 거동이 강한 하이드로 겔을 형성하는 데에 사용할 수 있다.
조성물 준비
실시예 1에 기술된 공정을 사용하여 완두콩 단백질 (PP)을 카라기난 (CG), 젤란 검 (GG), 또는 알긴산 나트륨 (SA), 및 식용 용매로서의 식수 (또는 음료수)과 혼합하였다. 탈이온수, 증류수, 오일 및/또는 과일 주스와 같은 다른 식용 용매가 사용될 수 있으며, 모두 필요하다면 미네랄 염 및 기타 첨가제를 선택적으로 포함한다. 이러한 성분으로 상이한 하이드로 겔 조성물(PP-CG 및 PP-GG)이 생성되었다. 이를 위해, 일정한 양의 PP와 CG (또는 GG)를 물과 혼합하여 별도의 폴리프로필렌 용기에 넣었다. 시험된 제형은 다음으로 구성되었다:
a) 73 w/w %의 물, 25 w/w % PP 및 2 w/w % CG
b) 75 w/w %의 물, 20 w/w % PP 및 5 w/w % CG
c) 73 w/w %의 물, 25 w/w % PP 및 2 w/w % GG
d) 75 w/w %의 물, 20 w/w % PP 및 5 w/w % CG
e) 73 w/w %의 물, 25 w/w % PP 및 2 w/w % SA
f) 75 w/w %의 물, 20 w/w % PP 및 5 w/w % SA
폴리 프로필렌 용기를 Parafilm® (Sigma-Aldrich, 독일)으로 밀봉하고 믹서 (SpeedMixer DAC 150.1 FVZ; FlackTek, 독일)를 통해 3500 RPM에서 10분 동안 혼합하여 생성된 하이드로 겔이 균질화될 때까지 혼합했다.
미세압출 평가 및 다층 미세압출 제품의 제조
본 문서의 실시예 1의 "미세압출 평가" 섹션에서 설명한 것과 동일한 공정을 사용하여, 조성물이 필라멘트 형태로 성공적으로 미세압출되었는데, 이는 조성물이 0.41mm, 또는 대안적으로 0.84 mm의 내경을 갖는 노즐을 통해 적절하게 미세압출될 수 있음을 보여주는 것이었다. 본 발명에 기재된 기술을 사용하여, 다양한 점도의 단백질, 유사가소성 폴리머 및 물의 혼합물로 이루어진 균질한 페이스트를 생성하고 조성물을 적절히 미세압출하는 것이 가능하다. 도 15는 75 w/w %의 물, 20 w/w % PP 및 5 w/w % CG로 구성된 미세압출성의 점탄성 제형의 실시예를 도시한다.
또한, 이 문서의 실시예 1의 "다층 미세압출 제품 제조" 섹션에 설명된 것과 동일한 공정을 사용하여 PP-CG 및 대안으로서 위에 설명된 PP-GG 조성물이 3D 미세압출 프린팅 공정과 같은 미세압출 공정을 통해 다층 자체-지지 구조를 형성할 수 있는 가능성을 보여주었다. 예를 들자면, 도 16에 도시된 제품은 73w/w %의 물, 25w/w %의 PP, 2 %의 GG를 갖는 점탄성 조성물을 사용하여 생성되었다. 이 실시예에서는, 위에서 설명된 시험으로 미세압출 자동화 공정에 의해 다층 미세 구조의 식용 제품을 생성하는 조성물의 능력을 평가할 수 있었다.
동일한 제제에서 PP가 RP로 대체되었을 때 유사한 결과가 얻어졌다.
실시예 4. 세포를 포함하는 식용 미세압출 제품의 생성
세포를 포함하는 미세압출성 조성물의 생성
이들 실시예에 기재된 식용 조성물의 제조를 위해, 사용된 재료는 물, 인산염 완충 식염수, 젤라틴 및 알긴산 나트륨이었다. 젤라틴 (Type B Rousselot)과 알긴산 나트륨 (Special Ingredients Ltd, 또는 BioChemica Panreac A3249)는 가용성 분말 형태로 구입했다. 알긴산 나트륨은 해조류에서 추출한 생체적합성 천연 다당류이며, 젤라틴은 콜라겐 단백질의 변성에서 파생된 생체적합성 천연 성분이다. 이들은 식용 재료로 요리법에서 널리 사용되며, 둘 다 유사가소성 거동으로 하이드로 겔을 형성하는 데에 사용할 수 있다.
알긴산 나트륨 (SA), 젤라틴 (GEL) 및 인산염 완충 식염수 (PBS, Sigma-Aldrich)를 사용하여 미세압출성 조성물을 생성했다. 저온 살균 공정을 사용하여 병원균을 감소시켰다. 이러한 이유로 알지네이트와 젤라틴 분말을 별도로 무게를 달고 약간 열린 두 개의 유리 용기에 넣고, 30 분 동안 72 ℃의 3 주기에 노출했다. 대안적으로 알지네이트와 젤라틴을 저압에서 산소 가스를 사용하여 플라즈마 노출 공정을 거쳐 물질을 살균했다. 미세압출성 조성물 (각 샘플 2g)을 제조하기 위해, 이 문서의 실시예 1의 "조성물 제조" 섹션에서 설명된 바와 같이 제제를 10 분 동안 3500rpm으로 혼합했다. 한 실시예에서, 78 w/w %의 PBS (Sigma-Aldrich), 20 w/w %의 젤라틴 및 2 w/w %의 알지네이트로 이루어진 제제가 사용되었다. 다른 예에서, PBS는 물로 대체되었다.
세포-포매(embedding) 미세압출성의 제제 (또한 바이오잉크로 규정 가능)를 생성하기 위해, 5*106 포유 동물 세포/mL를 조성물에 첨가하고 소량의 250μL 세포 배양 배지 (DMEM 고 포도당, Thermo Fisher Scientific)에 현탁했다. 그런 다음 세포를 수동으로 바이오 잉크에 포매하여 세포 현탁액과 바이오 잉크를 주걱으로 부드럽게 혼합하거나, 또는 두 개의 연결된 주사기 시스템을 통해 혼합했다. 대안으로서, 미리 혼합된 조성물은 10g 또는 60g (rcf) 내지 100g의 속도로 자동 원심 분리 시스템을 사용하여 세포와 혼합하여 세포의 손상 없이 균질한 조성물을 얻을 수 있다.
또 다른 실시예에서, 동일한 미세압출가능한 제제를 생성시켰으나, 그 조성물(물론 세포 시딩을 위한 잉크로 규정 가능)에 세포를 포매시키지 않았다.
미세압출 공정 및 식용 미세압출 세포-포매 제품의 제조, 및 세포로 시딩된 제품
이 문서의 실시예 1에서의 "다층 미세압출 육류 유사체 제품의 제조" 섹션에서 설명된 바와 같이, 3D 미세압출 프린팅 공정을 사용하여 식용 미세압출 세포 기반 육류 대체물을 생산하기 위해 세포-포매 제제를 사용하였다.
다른 일 실시예에서, 세포 (세포-시딩용 잉크)를 포함하지 않는 식용 미세압출 조성물은 바이오 잉크에 대해 설명된 것과 동일한 3D 미세압출 프린팅 공정을 통해 처리되었다. 그 다음, 5*106 개의 포유류 세포/mL를 소량의 250μL의 세포 배양 배지 (DMEM 고 포도당, Thermo Fisher Scientific)에 현탁하고 미세압출 제품에 시딩했다.
나중에 미세압출 제품을 100mM CaCl2가 함유된 DMEM 고 포도당 세포 배양 배지와 실온에서 10 분 동안 가교 결합시켰다. 그런 다음, 샘플을 실온(room T)에서 비보충의 DMEM(non-supplemented DMEM) 고 포도당 세포 배양 배지로 3 회 세척하여 샘플에서 과량의 CaCl2를 배출하고, 식용 세포-기반 육류 대체 제품을 세포 배양을 위해 인큐베이터에 보관하고, 6-웰 플레이트에서, 보충된 DMEM 고 포도당 세포 배양 배지에 담그고 상이한 시간 동안 배양하되 48 시간마다 세포 배양 배지를 바꾸었다.
다층 세포 기반 미세압출 제품의 현미경 평가
식용 다층 세포-기반 제품의 분석을 수행하여 미세압출된 샘플 내에 포매되거나 시딩된 포유 동물 세포의 세포 생존력을 평가했다. 하나의 실시예에서, 제품의 세포 존재성과 생존력을 평가하기 위해 배양 시간으로부터 48 시간에 Live-Dead 방법 (Live-Dead 세포 이미징 키트, Invitrogen)을 사용했다.
이미징 방법을 수행하기 위해 샘플을 실온(room T)에서 DMEM 세포 배양 배지 용액으로 세척했다. 음성 대조군 샘플을 준비하기 위해 일부 제품을 0.1 % Triton (10mL 세포 배양 배지 + 10μL Triton)에 37도에서 침지했다. 그런 다음 샘플을 Live-Dead 용액 (10mL PBS + 5μL Calcein-AM + 20μL Propidium Iodide)에 담그고 37도에서 20 분 동안 배양했다. PBS로 세척한 후 공초점 현미경 (Leica)을 사용하여 평가했다. 현미경 이미지 (미도시)는 세포가 바이오잉크에 포매되어 있는 샘플, 및 세포가 미세압출 제품에 시드된 샘플이 생존 세포를 함유하였음을 도시한다. 죽은 세포 (빨간색 점)의 백분율에 비하여 살아있는 세포 (녹색 점)의 백분율의 측면에서 샘플 내에서 높은 세포 생존력을 관찰하는 것이 가능하였다.
미세압출 제품에서 살아있는 세포의 백분율을 분석한 결과 세포-시드 샘플과 세포-포매 샘플 둘다의 경우에서 모두 높은 세포 생존도를 보여주었다. 결과는 표 1에 나타난 바와 같이 세포-시딩 샘플에서 평균 79 %의 세포가 살아 있고, 세포 포매-샘플에서 평균 75 %의 세포가 살아 있음을 보여주었다.
<세포 생존도>
샘플: 총 수에서 살아있는 세포의 백분율:
세포-시드 미세압출 샘플 79 % 살아있는 세포
세포-포매 미세압출 샘플 75 % 살아있는 세포
본 발명의 추가적인 양상/실시예는 다음 조항에서 찾을 수 있다:
항목 1.- 점탄성 미세압출 요소의 2개 이상의 층을 포함하는 식용 미세압출 제품으로서, 여기서 각각의 압출 요소는 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 적절한 식용 용매를 포함하며, 여기서 :
- 미세압출된 요소의 총 중량에 대한 단백질의 중량 백분율은 19 % 내지 49 %이고, 미세압출된 요소의 총 중량에 대한 식용 용매의 중량 백분율은 적어도 45 %이고;
- 미세압출된 요소는 10 μm 내지 1000 μm의 단면 폭을 갖고;
- 식용 미세압출 제품의 압축 탄성률이 1.0x103 Pa 내지 5.0x106 Pa이고, 식용 미세압출 제품의 인장 탄성률이 5.0x103 Pa 내지 11.0x106 Pa이며, 상기 압축 탄성 및 인장 탄성률은 23 ℃에서 1 mm/min와 같은 클램프 변위 속도 및 식용 미세압출 제품 내에서 45 % 내지 90 % w/w의 용매의 양으로 서보 유압 시험 시스템에서 측정되고,
- 식용 미세압출 제품의 수직 단면이 층 내에서 교차된 미세압출된 요소, 또는 서로 다른 층 사이에 중첩되고 다르게 배향되는 미세압출된 요소를 보여주는 방식으로 미세압출된 요소를 포함하는 2개 이상의 층이 적층되고; 또는 대안적으로 층 사이의 미세압출된 요소가 평행하게 배향되는 방식으로 2개 이상의 층이 적층된다.
항목 2. - 항목 1에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 단백질, 식용 유사가소성 폴리머, 및 적절한 식용 용매를 포함하는 점탄성 조성물로 제조된 것이며, 여기서 점탄성 조성물에 대한 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 식용 용매의 중량 백분율은 미세압출 요소에서와 동일한 백분율이다.
항목 3. - 항목 1-2 중 어느 하나에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 미세압출 요소는 미세압출 시트, 미세압출 필라멘트 및 이들의 조합들로부터 선택된다.
항목 4. - 항목 1-3 중 어느 하나에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 단백질의 중량 백분율이 25 % 내지 49 %이고, 식용 용매의 중량 백분율이 적어도 45 %이다.
항목 5.- 항목 1-3 중 어느 하나에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 단백질의 중량 백분율이 29 % 내지 49 %이고, 식용 용매의 중량 백분율이 적어도 45 %이다.
항목 6. - 항목 1-5 중 어느 하나에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 단백질이 비-인간 동물 기원 단백질, 식물 기원 단백질, 조류 기원 단백질, 효모 기원 단백질, 박테리아 기원 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택된다.
항목 7. - 항목 1-6 중 어느 하나에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 미세압출 요소의 총 중량에 대한 식용 유사가소성 폴리머의 중량 백분율이 0.2 % 내지 40 %이고, 식용 용매의 중량 백분율은 적어도 45 %이다.
항목 8. - 항목 1-7 중 어느 하나에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 식용 유사가소성 폴리머는 다당류, 유사가소성 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택된다.
항목 9. - 항목 8에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 유사가소성 폴리머가 알긴산, 및 알긴산의 식용 염, 잔탄 검, 글리코사미노글리칸, 아가로스, 젤란 검, 펙틴, 및 이들의 조합들로부터 선택된다.
항목 10. - 항목 2-9 중 어느 하나에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 상기 점탄성 조성물은 조성물 내의 용매의 양 45 중량% 내지 90 중량% w/w에서 0.16Hz 및 23 ℃의 온도로 한쌍의 평행 톱니모양 플레이트로 측정될 때 손실 탄성률 G"보다 더 높은 저장 탄성률 G'를 가지고; 저장 탄성률 G'가 1700 Pa과 동일하거나 보다 높고 손실 탄성률 G'가 350 Pa과 동일하거나 보다 높고, 점탄성 조성물에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88이다.
항목 11. - 항목 10에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 점탄성 조성물의 저장 탄성률 G'가 1700 Pa 내지 140000 Pa이고, 점탄성 조성물의 손실 탄성률 G"가 350 Pa 내지 40000 Pa이며; 점탄성 조성물에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88이다.
항목 12. - 항목 1-11 중 어느 하나에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 점탄성 미세압출 요소 또는 점탄성 조성물이 연화제, 향미 화합물, 방향 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고원소, 비타민, 미네랄, 및 이들의 조합으로 구성된 목록에서 선택된 식용 첨가제를 더 포함한다.
항목 13. - 항목 1-12 중 어느 하나에 따른 식용 미세압출 제품으로서, 층들이 층의 표면에서 25 % 내지 100 %의 미세압출된 필라멘트의 백분율로 평행하고 인접하게 배치된 미세압출된 필라멘트로 제조된다.
항목 14. - 항목 1-13 항 중 어느 하나에 정의된 식용 미세압출 제품의 제조 방법으로서, 다음 단계들을 포함한다:
(i) 적절한 식용 용매 내에 단백질 및 식용 유사가소성 폴리머를 포함하는 점탄성 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 점탄성 조성물은 19 중량% 내지 49 중량%의 단백질 및 적어도 45 중량%의 식용 용매를 포함하며, 두 백분율 모두 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 것인 단계;
(ii) 하나 이상의 미세압출 요소를 얻기 위해 폭 또는 직경이 10㎛ 내지 1000㎛인 오리피스를 통해 점탄성 조성물을 미세압출하는 단계; 및
(iii) 식용 미세압출 제품의 수직 단면이 한 층 내에서 교차된 미세압출된 요소, 또는 서로 다른 층들 사이에서 중첩되고 다르게 배향된 미세압출된 요소를 보여주는 방식으로; 또는 대안적으로 2개 이상의 층이 층들 사이의 미세압출된 요소가 평행하게 배향되는 방식으로, 미세압출된 요소를 포함하는 2개 이상의 층을 적층하는 단계.
항목 15. - 항목 1-13 항 중 어느 하나에 정의된 식용 미세압출 제품의 육류 대체품로서의 사용.
항목 16. - 적절한 식용 용매 내에서 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 중량 백분율로 단백질 19 % 내지 49 %을 포함하는 식용 점탄성 미세압출성 조성물로서, 상기 단백질은 식물-기원 단백질, 곤충 단백질, 조류-기원 단백질, 박테리아 기원 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택되고; 식용 유사가소성 다당류는 알지네이트, 잔탄 검, 글리코사미노글리칸, 아가로스, 젤란 검, 및 이들의 조합들로부터 선택되어 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 중량 백분율로 0.5 % 내지 40 % 포함하고; 상기 점탄성 조성물은 조성물의 총 중량에 대해 적어도 45 중량%의 식용 용매를 포함한다.
항목 17. - 항목 16에 따른 식용 점탄성 미세압출성 조성물로서, 식용 미세압출성 조성물 내 용매의 양 45 중량% 내지 90 중량% w/w에서 0.16Hz 및 23 ℃의 온도로 한쌍의 평행 톱니모양 플레이트에서 측정시 손실 탄성률 G"보다 더 높은 저장 탄성률 G'를 가지고, 저장 탄성률 G'가 1700 Pa 보다 높고 손실 탄성률 G"가 350 Pa 보다 높고, 점탄성 조성물에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88이다.
인용 목록
특허 문헌
- 미국 특허 9808029-B2 (2017)
- 미국 특허 US8703216-B2 (2014)
- 미국 특허 출원 US2016135493-A1 (2016)
비특허 문헌
- Krintiras et al. "On the use of Couette Cell technology for large scale production of textured soy-based meat replacers", Journal of Food Engineering-2016, vol. no. 169, pp.: 205-213.
- Lille et al., "Applicability of protein and fibre-rich food materials in extrusion-based 3D printing", Journal of Food Engineering-2017, http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.201704.034.
- Ogawa et al., "Measurement of Young's Modulus and Poisson's Ratio of Tuna Fish". Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Volume 9, Issue 3, pp. 283-290 (2011).
- M-R. Lapin et al. "Substrate elasticity affects bovine satellite cell activation kinetics in vitro", J Anim Sci.-2013, vol. no. 91(5), pp. 2083-2090, doi: 10.2527/jas.2012-5732.
- Chen et al., "Young's modulus measurements of soft tissues with application to elasticity imaging", IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control,　Volume 43,　Issue: 1 (1996). doi: 10.1109/58.484478.
- U-Chupaj et al., " Differences in textural properties of cooked caponized and broiler chicken breast meat", Science-　2017, vol . no. 1;96(7), pp.: 2491-2500. doi: 10.3382/ps/pex006.
- Jahanbakhshian N et al., "Measurement and prediction of the mechanical properties of a two-component food during freezing.", nternational Journal of Food Properties-2017, vol. no.20(3), pp.: S3088-S3095. doi: 10.1080/10942912.2016.1247856.
- Chen E et al., "Ultrasound elasticity measurements of beef muscle" of IEEE Ultrasonics Symposium ULTSYM-94, Vol. 3, (1994), 1459-1462. doi: 10.1109/ULTSYM.1994.401867.
Segars R et al., "Textural characteristics of beef muscles , Journal of Texture Studies 5 (1974) 283-297. doi: 10.1111/j.1745-4603.1974.tb01436.x

Claims (24)

  1. 점탄성 미세압출 요소의 2개 이상의 층을 포함하는 식용 미세압출 제품의 제조 방법으로서, 상기 각각의 압출 요소는 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 적절한 식용 용매를 포함하며, 하기 단계를 포함하는 방법:
    (i) 적절한 식용 용매 내에 단백질 및 식용 유사가소성 폴리머를 포함하는 점탄성 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 점탄성 조성물은 19 중량% 내지 49 중량%의 단백질, 및 적어도 45 중량%의 식용 용매를 포함하며, 두 백분율 모두 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 것이고, 상기 식용 용매는 점탄성 조성물의 100 중량%까지 맞추는 것인 단계;
    (ii) 하나 이상의 미세압출 요소를 얻기 위해 폭 또는 직경이 10㎛ 내지 1000㎛인 오리피스를 통해 점탄성 조성물을 미세압출하는 단계; 및
    (iii) 식용 미세압출 제품의 수직 단면이 한 층 내에서 교차된 미세압출된 요소, 또는 서로 다른 층들 사이에서 중첩되고 다르게 배향되는 미세압출된 요소를 보여주는 방식으로; 또는 대안적으로 2개 이상의 층이 층들 사이의 미세압출된 요소가 평행하게 배향되는 방식으로, 미세압출된 요소를 포함하는 2개 이상의 층을 적층하는 단계.
  2. 청구항 1에 있어서, 단계 (ii) 및 (iii) 중 어느 하나 후에, 연화제, 향미 화합물, 방향제 화합물, 지질, 착색제, 금속 킬레이트제, 올리고 요소, 비타민, 미네랄 염, 세포 및 상기 세포의 추출물, 및 이들 모든 화합물 및/또는 세포 및/또는 세포 추출물의 조합들로 구성된 목록에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 첨가하는 단계 (iv)를 더 포함하는 것인 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 단계 (ii) 및 (iii) 중 어느 하나 후에, 층 내의 미세압출된 요소 사이에 및/또는 미세압출된 요소의 층 상에, 하나 이상의 트리글리세라이드, 콜레스테롤, 하나 이상의 인지질, 하나 이상의 지방산 및 이들의 조합들로부터 선택된 지방을 포함하는 조성물; 및/또는 연골 물질을 포함하는 조성물; 및/또는 뼈 물질을 포함하는 조성물을 첨가하는 단계 (v)를 더 포함하는 것인 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 점탄성 조성물이 식용 유사가소성 폴리머, 19 중량% 내지 49 중량% w/w의 단백질, 및 적어도 45 중량% w/w의 식용 용매를 포함하며, 두 백분율 모두 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 것이고 상기 용매는 점탄성 조성물의 100 중량%까지 맞추는 것이고, 상기 점탄성 조성물은 6μm 미만 내지 600μm 미만의 입자 크기의 균일한 분포를 가지며, 다음에 의해 수득가능한 것인 방법:
    (a) 용기 내에서 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 식용 용매를 혼합하는 단계; 및
    (b) 온도를 20℃ 내지 95℃미만의 온도로 높이고 1 분 내지 30 분의 시간 동안 교반과 온도를 유지하면서, 선택적으로 하나 이상의 방향으로 10g 내지 4000g의 원심력으로 하나 이상의 교반 주기를 적용하는 단계.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점탄성 조성물은 식용 미세압출 조성물의 용매의 양 45 중량% 내지 90 중량% w/w에서 0.16Hz의 주파수 및 23 ℃의 온도로 한쌍의 평행 톱니모양 플레이트에서 측정시 손실 탄성률 G"보다 더 높은 저장 탄성률 G'를 가지고; 저장 탄성률 G'가 1700 Pa 이상이고 손실 탄성률 G"가 350 Pa 이상이고, 점탄성 조성물에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88인 것인 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 점탄성 조성물의 저장 탄성률 G'는 1700 Pa 내지 140000 Pa이고, 점탄성 조성물의 손실 탄성률 G"는 350 Pa 내지 40000 Pa이고; 점탄성 조성물에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88인 것인 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 단백질의 중량 백분율이 25 % 내지 49 %이고, 식용 용매의 중량 백분율이 적어도 45 %인 것인 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 단백질이 동물 기원 단백질, 식물 기원 단백질, 조류(algae) 기원 단백질, 효모 기원 단백질, 박테리아 기원 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택되는 것인 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 단백질이 동물성 단백질인 것인 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 동물성 단백질이 곤충 단백질인 것인 방법.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 단백질이 식물 기원 단백질, 조류 기원 단백질, 효모 기원 단백질, 박테리아 기원 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택되는 것인 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 식용 유사가소성 폴리머의 중량 백분율이 0.2 % 내지 40 %이고, 식용 용매의 중량 백분율이 적어도 45 %인 것인 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 식용 유사가소성 폴리머가 다당류, 유사가소성 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택되는 것인 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 유사가소성 폴리머가 알긴산, 및 알긴산의 식용 염, 잔탄 검, 글리코 사미노글리칸, 아가로스, 젤란 검, 펙틴, 카라기난 및 이들의 조합들로부터 선택된 다당류인 것인 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 점탄성 조성물이 세포 및/또는 상기 세포의 추출물을 더 포함하는 것인 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에서 정의된 방법에 의해 수득된 식용 미세압출 제품으로서, 점탄성 미세압출 요소의 2개 이상의 층을 포함하고, 식용 미세압출 제품의 압축 탄성률(compressive elastic modulus)이 1.0x103 Pa 내지 5.0x106 Pa이고, 식용 미세압출 제품의 인장 탄성률(tensile Young's modulus)이 5.0x103 Pa 내지 11.0x106 Pa이며, 상기 압축 탄성 및 인장 탄성률은 클램프 변위 속도 1 mm/min, 23 ℃ 및 식용 미세압출 제품 내에서 45 % 내지 90 % w/w의 용매의 양으로 서보 유압 시험 시스템(servo-hydraulic test system)에서 측정된 것인 식용 미세압출 제품.
  17. 청구항 16에 있어서, 미세압출 요소가 미세압출 시트, 미세압출 필라멘트 및 이들의 조합들로부터 선택되는 것인 식용 미세압출 제품.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 각 층의 미세압출된 요소의 둘 이상의 층 사이 및/또는 미세압출된 요소의 하나 이상의 층 사이에, 하나 이상의 트리글리세라이드, 콜레스테롤, 하나 이상의 인지질, 하나 이상의 지방산 및 이들의 조합들로부터 선택된 지방을 포함하는 조성물; 및/또는 연골 물질을 포함하는 조성물; 및/또는 뼈 물질을 포함하는 조성물을 포함하는 것인 식용 미세압출 제품.
  19. 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 정의된 식용 미세압출 제품의, 육류 대체물로서의 용도.
  20. 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 정의된 식용 미세압출 제품의, 육류 유사체로서의 용도.
  21. 적절한 식용 용매 내에 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 19 중량% 내지 49 중량%의 단백질로서 상기 단백질은 식물 기원 단백질, 곤충 기원 단백질, 조류 기원 단백질, 박테리아 기원 단백질, 및 이들의 조합들로부터 선택되는 단백질; 및 알지네이트, 잔탄 검, 글리코사미노글리칸, 아가로스, 젤란 검, 펙틴, 카라기난 및 이들의 조합들로부터 선택된 식용 유사가소성 다당류를 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 0.5 중량% 내지 40 중량%;포함하는 식용 점탄성 미세압출 조성물로서, 상기 점탄성 조성물은 점탄성 조성물의 총 중량에 대해 적어도 45 중량%의 식용 용매를 포함하는 식용 점탄성 미세압출 조성물.
  22. 청구항 16에 있어서, 상기 점탄성 조성물은 0.16Hz의 주파수 및 식용 미세압출 조성물의 용매의 양 45 중량% 내지 90 중량% w/w로써 23 ℃의 온도로 한쌍의 평행 톱니모양 플레이트에서 측정시 손실 탄성률 G"보다 더 높은 저장 탄성률 G'를 가지고; 저장 탄성률 G'가 1700 Pa 보다 높고 손실 탄성률 G"가 350 Pa 보다 높으며, 점탄성 조성물에서의 비 G"/G'는 0.24 내지 0.88인 것인 식용 점탄성 미세압출 조성물.
  23. 점탄성 조성물이 식용 유사가소성 폴리머, 중량 백분율로 19 % 내지 49 % w/w의 단백질, 및 적어도 45 % w/w의 식용 용매를 포함하며, 상기 용매는 점탄성 조성물의 100 %까지 맞추는 것이고, 두 백분율 모두 점탄성 조성물의 총 중량에 대한 것이고, 상기 점탄성 조성물은 6μm 미만 내지 600μm 미만의 입자 크기의 균일한 분포를 가지며, 다음에 의해 수득가능한 것인 점탄성 미세압출 조성물:
    (a) 용기 내에서 단백질, 식용 유사가소성 폴리머 및 식용 용매를 혼합하는 단계; 및
    (b) 온도를 20℃ 내지 95℃미만의 온도로 높이고, 1 분 내지 30 분의 시간 동안 교반과 온도를 유지하면서, 선택적으로 하나 이상의 방향으로 10g 내지 4000g의 원심력으로 하나 이상의 교반 주기를 적용하는 단계.
  24. 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 따른 식용 미세압출 제품의 부분, 및 하나 이상의 트리글리세라이드, 콜레스테롤, 하나 이상의 인지질, 하나 이상의 지방산 및 이들의 조합에서 선택된 지방을 포함하는 고형화된 조성물의 부분; 및/또는 연골성 물질을 포함하는 고형화된 조성물의 일부; 및/또는 뼈 물질을 포함하는 부분을 포함하는 식용 복합 제품으로서, 상기 조성물의 부분은 지방 및/또는 연골성 물질 및/또는 뼈 물질을 포함하고 식용 미세압출 제품의 부분과 인접 및 접촉하고 있는 식용 복합 제품.
KR1020217003403A 2018-08-07 2019-08-06 단백질을 포함하는 식용 미세압출 제품의 제조방법, 그에 의해 수득된 조성물 및 그의 용도 KR20210052438A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18382598 2018-08-07
EP18382598.3 2018-08-07
PCT/EP2019/071093 WO2020030628A1 (en) 2018-08-07 2019-08-06 Process of manufacturing edible microextruded product comprising protein,composition thereby obtained and the use thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210052438A true KR20210052438A (ko) 2021-05-10

Family

ID=63350485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217003403A KR20210052438A (ko) 2018-08-07 2019-08-06 단백질을 포함하는 식용 미세압출 제품의 제조방법, 그에 의해 수득된 조성물 및 그의 용도

Country Status (14)

Country Link
US (2) US11779033B2 (ko)
EP (1) EP3833194A1 (ko)
JP (1) JP7457389B2 (ko)
KR (1) KR20210052438A (ko)
CN (1) CN112839522B (ko)
AR (1) AR115915A1 (ko)
AU (1) AU2019316690A1 (ko)
BR (1) BR112021002252A2 (ko)
CA (1) CA3107569A1 (ko)
CL (1) CL2021000275A1 (ko)
CO (1) CO2021002711A2 (ko)
IL (1) IL280604A (ko)
MX (1) MX2021001422A (ko)
WO (1) WO2020030628A1 (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3088831B1 (fr) * 2018-11-27 2020-12-04 Tech Avancees Et Membranes Industrielles Procédé de fabrication par addition de matière de supports inorganiques de filtration à partir d’un filament thermofusible et membrane obtenue
GB201901092D0 (en) * 2019-01-26 2019-03-13 Jet Eat Printed Food Ltd Multi-layered meat substitute and methods of production thereof
IL278052B (en) * 2020-10-14 2022-06-01 Redefine Meat Ltd Meat substitute and method for its preparation
EP4011217A1 (en) 2020-12-10 2022-06-15 Scienion GmbH Food manufacturing apparatus method for manufacturing a food product in a 3d printing process
JP2022118655A (ja) * 2021-02-02 2022-08-15 日清食品ホールディングス株式会社 乾燥肉様蛋白加工食品及びその製造方法
US20240148024A1 (en) 2021-03-09 2024-05-09 Ants Innovate Pte. Ltd. Scalable Methods for Manufacturing Alternative Meat Cuts
WO2022258644A1 (en) * 2021-06-09 2022-12-15 Givaudan Sa Extruded snack product and methods of making
US20220403309A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-22 Upside Foods, Inc. Plant fat-based scaffolds for the growth of cell-based meats and methods of making such products
AU2022341634A1 (en) * 2021-09-13 2024-03-28 Redefine Meat Ltd. Whole-muscle meat analogues with fluid accommodating spaces and method of producing the same
DE102021133966A1 (de) 2021-12-21 2023-06-22 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Lebensmittelzubereitungsvorrichtung sowie Lebensmittelzubereitungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
CN114711326B (zh) * 2021-12-31 2023-09-22 上海食未生物科技有限公司 一种基于悬浮3d打印的食品打印材料、其制备方法和在人造肉中的应用
WO2023147288A1 (en) * 2022-01-25 2023-08-03 Orbillion Bio, Inc. Methods for cell culturing
SE2250117A1 (en) * 2022-02-07 2023-08-08 Mycorena Ab Fungal biomass food product
CN114514952B (zh) * 2022-02-16 2022-11-11 东北农业大学 一种高蛋白营养棒及其制备方法
CN114794450B (zh) * 2022-03-15 2024-03-29 浙江大学 基于遥爪dna分子的乳液凝胶及其制备方法和应用
EP4252549A1 (en) 2022-03-28 2023-10-04 Mirai Foods AG Methods and compositions for the preparation of fibrous muscle bundles for cultivated meat production
WO2024041974A1 (en) * 2022-08-22 2024-02-29 Firmenich Sa Gel compositions and their use in seafood analogue products
EP4328296A1 (en) * 2022-08-24 2024-02-28 Mirai Foods AG Method for operating a bioreactor for cultivated meat and corresponding bioreactor
CN115708539B (zh) * 2022-10-27 2024-01-16 浙江大学 一种适用于高精度打印的复合食品墨水及3d打印方法
EP4368029A1 (en) * 2022-11-09 2024-05-15 Suprême An edible protein thread, an edible food product and a manufacturing method thereof

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1577994A (en) * 1977-02-10 1980-10-29 Rhone Poulenc Ind Spun proteins and process for the production of the said proteins
US4423083A (en) * 1980-04-04 1983-12-27 General Foods Corp. Fabricated protein fiber bundles
US5213829A (en) 1990-02-23 1993-05-25 Lipidyne Corporation Meat products containing artificial edible adipose and methods of making
US20070269571A1 (en) 2005-07-27 2007-11-22 Stc System Japan Co., Ltd. Composition for Soybean Protein-Processed Food, Paste for Meat-Containing or Meat-Not-Containing Processed Food, Dried Meat-Like Food
US20080260913A1 (en) * 2007-04-05 2008-10-23 Solae, Llc Meat Compositions Comprising Colored Structured Protein Products
CN101808534A (zh) 2007-04-05 2010-08-18 索莱有限责任公司 包含有色结构化蛋白质产品的肉组合物
CA2841473C (en) 2011-07-12 2020-08-11 Maraxi, Inc. Methods and compositions for consumables
EP2736357B9 (en) 2011-07-26 2019-01-09 The Curators Of The University Of Missouri Engineered comestible meat
JP5702693B2 (ja) 2011-09-20 2015-04-15 株式会社キーエンス ３次元造形装置
WO2014190217A1 (en) 2013-05-22 2014-11-27 Systems And Materials Research Corporation Additive Manufacturing for Producing Edible Compositions
KR20160009067A (ko) 2013-05-24 2016-01-25 내츄럴 머신즈 인코포레이티드 적층가공 3차원 인쇄기술을 사용하여 식품을 가공하기 위한 장치, 방법 및 시스템
WO2015115897A1 (en) 2014-02-03 2015-08-06 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Method for the production of an edible object by powder bed (3d) printing and food products obtainable therewith
CN105454446A (zh) 2014-09-04 2016-04-06 研能科技股份有限公司 三维成型替代肉品装置
BE1024092B1 (nl) 2014-09-05 2017-11-13 Syral Belgium Nv Een eiwitachtige vleesvervanger met een verbeterde structuur en verlengde houdbaarheid.
DE102015003740A1 (de) * 2015-03-23 2016-09-29 Print2Taste Gmbh Lebensmittelzusammensetzung
WO2017006330A1 (en) * 2015-07-09 2017-01-12 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd 3-dimensional printing of food
US11019836B2 (en) * 2015-08-03 2021-06-01 Savage River, Inc. Food products comprising cell wall material
US11849741B2 (en) * 2015-10-20 2023-12-26 Savage River, Inc. Meat-like food products
CN105394801A (zh) * 2015-10-26 2016-03-16 暨南大学 一种食品3d打印的快速成型方法
US20170251713A1 (en) * 2016-03-07 2017-09-07 Telamens, Inc. 3d printer and method for printing an object using a curable liquid
CN106798263A (zh) * 2017-01-16 2017-06-06 江南大学 一种改善解冻鱼糜体系成型及3d精确打印性能的调控方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021533749A (ja) 2021-12-09
MX2021001422A (es) 2021-06-18
CA3107569A1 (en) 2020-02-13
WO2020030628A1 (en) 2020-02-13
JP7457389B2 (ja) 2024-03-28
US11779033B2 (en) 2023-10-10
CN112839522B (zh) 2024-04-23
IL280604A (en) 2021-03-25
CN112839522A (zh) 2021-05-25
CO2021002711A2 (es) 2021-05-20
EP3833194A1 (en) 2021-06-16
US20240041067A1 (en) 2024-02-08
AU2019316690A1 (en) 2021-02-04
US20210345643A1 (en) 2021-11-11
BR112021002252A2 (pt) 2021-05-04
CL2021000275A1 (es) 2021-07-19
AR115915A1 (es) 2021-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7457389B2 (ja) タンパク質を含む食用微小押し出し製品の製造方法、それにより得られる組成物およびその使用
Khalesi et al. New insights into food hydrogels with reinforced mechanical properties: A review on innovative strategies
Portanguen et al. Toward the design of functional foods and biobased products by 3D printing: A review
Lille et al. Applicability of protein and fiber-rich food materials in extrusion-based 3D printing
Cheng et al. Rheology of edible food inks from 2D/3D/4D printing, and its role in future 5D/6D printing
Weiss et al. Use of molecular interactions and mesoscopic scale transitions to modulate protein-polysaccharide structures
Grabowska et al. Shear structuring as a new method to make anisotropic structures from soy–gluten blends
NL2026242B9 (en) Oleogel
Bhat et al. 3D printing: Development of animal products and special foods
Goksen et al. Mucilage polysaccharide as a plant secretion: Potential trends in food and biomedical applications
Yang et al. Optimizing 3D printing of chicken meat by response surface methodology and genetic algorithm: Feasibility study of 3D printed chicken product
Ross et al. Potential applications of dairy products, ingredients and formulations in 3D printing
KR20090094237A (ko) 섬유성 식재료
Wang et al. Construction of 3D printable Pickering emulsion gels using complexes of fiber polysaccharide-protein extracted from Haematococcus pluvialis residues and gelatin for fat replacer
Kavya et al. Edible oleogels based on high molecular weight oleogelators and its prospects in food applications
Kan et al. High internal phase emulsion stabilized by whey protein isolate-gum Arabic Maillard conjugate: Characterization and application in 3D printing
He et al. Material perspective on the structural design of artificial meat
Cardona et al. Applications of confocal laser scanning microscopy (CLSM) in foods
Dzyuba et al. IMPROVING THE TECHNOLOGY OF AERATION OF THE FOOD SYSTEM OF MOUSSE AT HORECA ENTERPRISES.
ES2621987T3 (es) Procedimiento para la producción de emulsiones de aceite en agua bajas en grasa
Yiu et al. Food Emulsion Gels from Plant-Based Ingredients: Formulation, Processing, and Potential Applications. Gels 2023, 9, 366
US20200205441A1 (en) Pet food product
Rafe Improving Texture of Foods using Emerging Hydrocolloids
Gravelle et al. Oleogels Produced by Indirect Methods
Liang et al. Developing of easy-to-swallow and lipid-enhanced 3D printing surimi based on high internal phase emulsions