KR20230070306A

KR20230070306A - 유청 단백질 조성물과 이의 제조 방법 및 이의 용도

Info

Publication number: KR20230070306A
Application number: KR1020237013737A
Authority: KR
Inventors: 필립 앤드루 웨스컴; 토도르 바실예비치; 싱창 장; 카이윤 왕; 이그나티우스 만-야우 세토; 펭 쿠; 슈보 뤄; 좐유 윤; ?樗? 윤; 하오티엔 펑
Original assignee: 이너 몽고리아 이리 인더스트리얼 그룹 컴퍼니, 리미티드; 이너 몽골리아 데어리 테크놀로지 리서치 인스티튜트 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2023-05-22
Also published as: JP2023543617A; CN114304369A; WO2022068137A1; AU2021354395A1; EP4223137A1; CA3194330A1

Abstract

본 발명은 단백질 가공 기술 분야에 관한 것으로, 유청 단백질 조성물, 이의 제조 방법 및 이의 용도가 개시되어 있다. 본 발명의 유청 단백질 조성물은 유청 단백질 및 β-카세인을 포함하고, 여기서 β-카세인 대 유청 단백질의 질량비는 4.5:95.5 이상이다. 본 발명에 의하여 제공하는 유청 단백질 조성물은 현재 시판되고 있는 다른 유청 단백질에 보다 소화가 느린 특성을 갖는, 신규한 유청 단백질 성분으로 주로 구성된다. 유청 단백질 조성물은, 미분화되고 복합적인 천연 다당류가 첨가될 수 있는, β-카세인이 풍부한 유청 단백질 농축물이고, 근육 합성을 촉진하고 충분한 영양을 공급하기 위하여 소화를 지연시키는 기능을 획득할 수 있다.

Description

유청 단백질 조성물과 이의 제조 방법 및 이의 용도

관련 출원에 대한 상호 참조

[0001] 본 출원은 2020년 9월 29일에 중국 특허청에 제출된 "유청 단백질 조성물, 이의 제조방법 및 이의 용도(WHEY PROTEIN COMPOSITION, AND PREPARATION METHOD THEREFOR AND USE THEREOF)"라는 제목의 중국 특허 출원 번호 202011068591.8의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조에 의해 본원에 포함된다.

기술분야

[0002] 본 개시내용은 단백질 가공 기술 분야에 관한 것으로, 특히 유청 단백질 조성물 및 이의 제조 방법 및 이의 용도에 관한 것이다.

[0003] 단백질의 왕이라 불리는 유청 단백질은 우유에서 추출한 단백질이다. 영양가가 높고 소화 흡수가 용이하며 다양한 활성 성분을 함유하고 있는 것이 특징이다. 그것은 인체에 대한 고품질 단백질 보충제 중 하나로 인식된다.

[0004] 다양한 단백질 중에서 유청 단백질은 가장 높은 영양적 가치를 갖는다. 유청 단백질은 고-품질의 완전 단백질이며 또한 이는 동물성 단백질이기도 한다. 이것은 인체에 필요한 8종의 아미노산을 인체가 필요로 하는 비율에 가까운 합리적인 비율로 함유하고 있다. 이는 성장, 발육, 항-노화와 같은 인간의 생명활동에 없어서는 안될 필수 물질이다. 또한 유청단백은 소화 흡수가 용이하며 유청 단백질 농축물을 섭취하면 체액 면역과 세포 면역을 촉진하고, 인간의 면역체계를 자극하며, 화학적으로 유발되는 암의 발생을 예방할 수 있다는 것이 많은 실험적 연구를 통해 입증되었다. 또한 유청 단백질은 지방과 유당이 적지만 β-락토글로불린, α-락트알부민, 면역글로불린 및 기타 여러 활성 성분을 함유하고 있다. 유청 단백질이 인체에 유익한 많은 건강 관리 기능을 갖도록 하는 것은 이러한 활성 성분이다. 따라서 인체에 필요한 고-품질 단백질 공급원 중 하나로 간주된다.

[0005] 영양학적으로 볼 때, 동물성 단백질 유래 식품은 과도한 포화지방산 및 콜레스테롤과 같은 인체에 유해한 성분을 함유하고 있어, 과다 섭취 시 체지방 및 콜레스테롤이 증가하기 쉬우며, 이에 의하여 심혈관 질환의 발생을 일으킬 수 있다. 이러한 문제는 단백질을 보충하기 위해 단백질 분말을 섭취하는 것에 의하여 회피할 수 있다. 또한 단백질 파우더는 섭취가 간편하고 흡수율이 높으며 위장의 부담을 줄일 수 있다. 따라서 단백질 파우더를 섭취하는 것이 단백질 보충을 위한 최선의 선택이다. 유청 단백질은 사람들이 단백질 파우더를 선택할 때 가장 먼저 고려하는 사항이다.

[0006] 유청 단백질은 경구섭취에서 소화 및 흡수까지의 시간이 짧고 발린, 류신, 이소류신과 같은 분지된 사슬 아미노산이 다량 함유되어 있어, 일반적으로 근육피로를 예방할 수 있고 근육 강화에 매우 효과적일 수 있는 것으로 여겨진다. 그러나, 이 방출 특성을 늦출 수 있다면, 긍정적인 근육 합성을 더 잘 촉진 할 수 있으므로 노인의 근육 위축 예방, 인간 운동 후 근육 회복 및 체중 감량, 및 아이들의 성장과 발달과 같은 많은 분야에서 널리 사용된다.

[0007] 서방성 유청의 현재 상태는 "미셀 유청(micelle whey)"의 개발과 비공개된 중합 공정에 달려 있다. 글랜비아(Glanbia)에서 판매하는 원료 웨이엑스알(WheyXR; WXR)은 지속-방출 특성을 갖는 중합된 유청이라고 주장된다. 형성된 큰 유청 응집체는 펩신이 단백질에 도달하는 능력을 제한하고 위에서 소화를 늦출 수 있는 능력이 있다고 믿어진다. 유청 단백질은 위장을 통해 소장으로 빠르게 이동하는 경향이 있으므로 느린 소화를 위해서는 더 많은 기술적 수단이 필요하다.

[0008] 이에 본 발명의 목적은 위장관을 통과할 때 더 느린 소화 특성을 갖는 유청(whey) 단백질 조성물을 제공하는 것이다.

[0009] 본 발명의 다른 목적은 류신을 천천히 방출할 수 있는 유청 단백질 조성물을 제공하는 것이다.

[0010] 본 발명의 또 다른 목적은 위에서 점도를 현저히 증가시켜 장관으로 들어가는 시간을 지연시킬 수 있는 유청 단백질 조성물을 제공하는 것이다.

[0011] 본 발명의 또 다른 목적은 β-락토글로불린의 소화율을 감소시킬 수 있는 유청 단백질 조성물을 제공하는 것이다.

[0012] 본 발명의 또 다른 목적은 영양 보충제, 근육 합성 촉진제 및 유제품의 제조에 있어서 상기 유청 단백질 조성물의 용도 및 상기 유청 단백질 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.

[0013] 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다음과 같은 기술적 방안을 제공한다.

[0014] 유청 단백질 조성물은 유청 단백질 및 β-카세인을 포함하며, β-카세인 대 유청 단백질의 질량비가 4.5:95.5 이상이다. 본 발명의 구체적인 구현예에서 사용되는 유청 단백질과 β-카세인은 주로 우유에서 유래한 것이지만, 다른 공급원에서 추출한 원유도 배제하지 않는다. 본 발명의 유청 단백질 조성물은 원유를 직접 가공하여 제조한 적격 혼합물일 수도 있고, β-카세인과 유청 단백질을 비율에 맞게 배합하여 첨가한 혼합물일 수도 있다.

[0015] 바람직하게는, β-카세인 대 유청 단백질의 질량비는 (4.5:95.5)-(50:50)이고; 추가로 바람직하게는 β-카세인 대 유청 단백질의 질량비가 (9:91)-(20:80)이고, 더 바람직하게는 β-카세인 대 유청 단백질의 질량비가 (9:90)-(17:83)이다. 본 발명의 구체적인 일 구현예에서, 상기 β-카세인 대 유청 단백질의 질량비는 4.6:95.4, 5:95, 9.4:90.6, 10:90, 15:85, 16.6:83.4 또는 17:83일 수 있다.

[0016] β-카세인과 유청 단백질을 직접적으로 혼합하는 것에 추가하여, 본 발명은 β-카세인을 카세인 미셀(micelle)로부터 용출시켜 유청에 투입하기 위한 특정 처리(일정 기간 동안 저온 유지 포함)를 추가로 사용할 수 있다. β-카세인의 고유한 분자 샤페론 효과로 인해, 그것은 유청 단백질 내에서 α-락트알부민 및 β-락토글로불린과 고유한 조합을 형성하고, 이에 의하여 유청 단백질이 빠르게 소화되지 않도록 보호한다. 본 발명의 조성물은, 원유를 가공하여 제조하였든, 원료를 비율에 따라 배합 및 첨가하였든, 같은 상업적으로 이용가능한 제품들과 비교하여, 류신의 방출율을 감소시키는 특징이 있다.

[0017] 또한, β-카세인과 유청단백의 비율을 달리한 조성물에서, β-락토글로불린 잔기를 분석한 결과, 비율이 4:96 이상인 조성물만이 표준 유청 단백질 농축물과 비교하여 β-락토글로불린 소화율이 더 느린 것으로 나타났다.

[0018] 상술한 유청 단백질을 기초로, 본 발명은 미분화(micronization) 공정이 β-카세인과 유청 단백질의 충분한 결합을 더욱 강화하고, 그에 의하여 추가로 류신을 서서히 방출시키는 효과를 달성하고, 시험관 내(in vitro) 소화 모델의 소화에서 위액의 점도를 증가시킴을 발견하였는데, 이는 단백질이 장속으로 방출되는 것을 방지하고 소화 과정을 지연시킬 수 있다. pH 6.5에서의 미분화 공정과 비교할 때, pH 7.5에서의 미분화 공정은 이러한 측면에서 보다 분명한 효과를 갖는다. 또한, 본 발명의 조성물은 원유를 가공하여 제조하였든, 원료를 비율에 맞게 배합하여 첨가하였든, 미분화에 의하여 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 미분화 공정은 입자 크기 분포, 용해도, 안정성, 점도 등을 포함하는 혼합물의 다른 물리적 특성을 개선할 수 있다. 놀랍게도, 본 발명은 표준 유청 단백질 농축물이 β-카세인과 배합함이 없이 오직 미분화 공정을 겪는 경우, 유청 단백질의 소화 속도가 빨라질 것임을 발견하였는데, 이는 β-카세인을 첨가하면 이러한 과도하게 빠른 소화 속도 현상을 변경할 수 있으며 소화 과정을 더 늦출 수 있음을 보여주는 것이다. 상기 실험 결과에 기초하여, 본 발명의 유청 단백질 조성물은 바람직하게는 미분화된 유청 단백질 조성물이다.

[0019] 바람직하게는, 미분화는 6.5-9.0의 pH 값에서 고온 및 고속 전단하에 수행되며; 여기서 상기 고온은 80-100℃이고, 고속 전단은 6000-20000 rpm으로 수행되며, 미분화 시간은 3-10분이다. 보다 바람직하게는 고온은 91-99℃, 고속 전단은 8000~15000 rpm에서 수행되고, 미분화 시간은 4-8분이다. 그 중에서 미분화 공정을 위한 바람직한 매개변수는 pH 7.5, 온도 95℃, 지속 시간 5분, 전단 속도 9600rpm이다. 미분화가 완료된 후 물질들은 15℃로 빠르게 냉각된다.

[0020] 추가적인 용액 최적화로서, 본 발명에서는 상기에 기초하여 다당류를 첨가한다. 다당류는 고유한 점도 이점과 폴리하이드록실 그룹의 존재로 인해 더 많은 결합 부위를 가지고 있고, 이에 의하여 β-카세인이 풍부한 유청 단백질과 추가로 결합할 수 있는 조건을 가지며, 이는 혼합물의 점도를 추가로 향상시키거나 류신의 방출 속도를 지연시킬 수 있다. 시험관 내 소화 모델의 위액에 있는 알지네이트와 κ-카라기난은 테스트한 다른 다당류보다 더 높은 점도를 가지며, 여기서 κ-카라기난의 점도는 다른 다당류의 30-50배이다. 또한, pH 7.5에서의 미분화에 다당류를 첨가하는 것이, pH 6.5에서의 미분화에 다당류를 첨가하는 것보다 좋은 효과를 갖는다.

[0021] 류신 방출 분석에 따르면, 칼륨 알지네이트는 시험관 내 소화 동안 β-카세인이 풍부한 미분화된 유청 단백질로부터 류신의 방출 속도를 감소시킬 수 있다. κ-카라기난의 첨가가 장관에서 β-카세인이 풍부한 미분화된 유청 단백질로부터 류신의 방출 속도를 크게 감소시키지는 않았지만, κ-카라기난이 위액의 점도를 현저하게 증가시킬 수 있다는 점을 고려할 때, κ-카라기난을 보충한 후 유청 단백질이 장관 속으로 더 천천히 들어갈 수 있을 것으로 기대되며, 이는 신체의 소장에서 유리 류신의 방출을 지연시키는 데 도움이 될 것이다.

[0022] 소화 실험에서, 표준 유청 단백질 농축물 및 상업적으로 이용가능한 제품 및 이의 다당류-첨가된 대조군과 비교하여, 동일한 다당류를 첨가한 본 발명의 미분화된 유청 단백질 조성물은 각각의 대조군보다 더 낮은 가수분해도를 가지는데, 이는 본 발명의 유청 단백질 조성물이 더 우수한 지속 방출 효과를 가짐을 나타낸다. 유사하게, pH 7.5에서의 미분화 실험군은 pH 6.5에서의 미분화 실험군보다 항상 더 나은 효과를 갖는다.

[0023] 바람직하게는, 본 발명의 다당류는 카라기난(carrageenan), 알지네이트(alginate), 키토산(chitosan), 카르복시 메틸셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 트라가칸트 검(tragacanth gum) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 다당류의 첨가량은 0.1~0.3%이다. 전술한 실험 결과에 따르면, 특정 구현예에서, 상이한 소화관들에서 우수한 효과를 달성하기 위해 κ-카라기난 및/또는 칼륨 알기네이트를 첨가할 수 있다.

[0024] 또한, 본 발명은 탈지원유를 0~10℃의 저온에서 가공하는 것(10~120시간, 바람직하게는 10-24시간 방치), 그 다음 20-200 nm 이상의 멤브레인을 사용하여 여과를 수행하는 것, 그리고 투과액을 한외여과로 농축하여 유당을 제거하여 유청 단백질과 β-카세인을 함유하는 유청 단백질 조성물을 얻는 것을 포함하는, 원유를 가공하는 것에 의하여 유청 단백질 조성물을 제조하는 방법을 추가로 제공한다.

[0025] β-카세인은 카세인 미셀로부터 방출되어 저온에서 탈지유의 상등액에 농축되는데, 이는 온도가 낮아짐에 따라 소수성 상호작용의 강도가 감소하여 β-카세인이 미셀로부터 자유롭게 용출되어 나오고 상등액 속으로 들어가는 것을 허용하기 때문이다. β-카세인은 직경이 20-30nm 이하인 자체 미셀을 형성할 수 있다. 따라서 20~200nm(바람직하게는 50nm) 세라믹 또는 폴리머 멤브레인은 유청 단백질과 β-카세인이 통과하여 투과물에 들어갈 수 있도록 하면서 카세인 미셀을 보유하기에 충분하다. 그런 다음 투과액(permeate)은 한외여과(ultrafiltration, 10 KDa)를 통해 농축되어 유당을 제거하고, 남겨진 상등액 단백질은 β-카세인과 유청 단백질이 (4.5:95.5)-(20:80)의 비율로 포함한다.

[0026] SDS-PAGE 겔 전기영동 결과는 평가를 위해 화학발광 영상장치를 사용함으로써, 10℃, 4℃ 및 2℃에서 우유를 처리한 후 얻은 β-카세인 및 유청 단백질이 다음 비율을 가짐을 보여준다: 10℃에서 4.6:95.4; 4℃에서 9.4:90.6 및 2℃에서 16.6:83.4. 따라서 본 발명의 제조방법은 β-카세인을 5~20%의 함량으로 함유하는 유청 단백질을 용이하게 얻을 수 있다. 더 높은 비율의 β-카세인칸을 포함하는 유청 단백질 조성물을 달성하고자 하는 경우, 컴파운딩 방식으로 얻을 수 있다.

[0027] 상기 미분화 공정에 의해 얻을 수 있는 유익한 효과에 대한 설명에 따르면, 본 발명의 제조방법은 미분화 공정을 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 미분화는 6.5~9.0의 pH 값에서 고온 및 고속 전단 하에서 수행되는데, 그 다음 고온에서 장기간 단백질의 변성을 방지하기 위해 급속 냉각한다. 바람직하게는 고온은 80~100℃이고, 고속 전단은 6000~20000 rpm에서 수행되며, 미분화 시간은 3~10분이다. 보다 바람직하게는 고온은 91~99℃, 고속 전단은 8000~15000 rpm에서 수행되고, 미분화 시간은 4~8분이다. 그 중에서 미분화 공정을 위한 바람직한 매개변수는 pH 7.5, 온도 95℃, 지속 시간 5분, 및 전단 속도 9600 rpm이다. 미분화가 완료된 후 물질들은 15℃로 빠르게 냉각된다.

[0028] 바람직하게는, 상기 미분화 공정은 농축(단백질의 농도가 4% 이상)을 수행하여 농축액을 얻은 다음, 미분화 처리를 수행하고, 그 다음 생성된 혼합물을 추가로 농축하여 전체 고형분 함량이 20% 이상에 도달하도록 하고, 그리고 얻어진 물질을 분말로 분무 건조하거나, 분무 건조하지 않고 얻어진 물질을 분말로 하거나, 또는 필요에 따라 얻어진 물질을 다른 형태의 조성물로 제조하는 것에 의하여 수행된다.

[0029] 본 발명의 특정 구현예에서, 미분화 공정은 단백질 농도가 5%-10%에 도달할 때까지 55℃에서 한외여과 후 보유물을 농축하는 것, 농축물을 pH 7.5로 조정하기 위해 HCl 또는 NaOH를 첨가하는 것, 9600 rpm에서 고속 전단을 수행하면서 농축액을 95℃에서 5분 동안 가공하는 것, 그 다음으로 미분화된 단백질 시스템을 15℃까지 급속 냉각시키는 것, 그 다음 총 고형분 함량이 20~25%에 도달하도록 얻어진 혼합물을 추가 농축하는것, 그리고 최종적으로 200℃의 입구 온도 및 90-100℃ 사이로 유지된 출구 온도에서 혼합물을 분무 건조하는 것에 의하여 수행된다.

[0030] 미분화 후 다당류를 더 첨가하여 혼합할 수 있으며, 상기 다당류는 카라기난, 알지네이트, 키토산, 카르복시메틸 셀룰로오스, 트라가칸트 검 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되며, 그것은 0.1-0.3%의 양으로 첨가된다.

[0031] 상기 제공된 제조 방법에 따라, 본 발명은 추가로 상기 방법에 의해 제조된 유청 단백질 조성물을 제공한다. 본 발명에 의해 제공되는 유청 단백질 조성물은 다양한 느린 소화 기술 효과를 가지며 시중의 유사한 제품보다 더 나은 느린 소화 효과를 갖기 때문에, 본 발명은 느린 소화 및/또는 아미노산의 느린 방출을 갖는 유청 단백질 제폼의 제조에 있어서, 유청 단백질 조성물의 용도를 추가로 제공한다. 제품은 영양 보충제, 근육 합성 촉진제 또는 유제품일 수 있다.

[0032] 따라서, 본 발명은 영양 보충제, 근육 합성 촉진제 또는 유제품의 제조에서 유청 단백질 조성물의 용도를 추가로 제공한다. 유청 단백질 조성물은 상기 언급된 제조 공정과 같이 원유를 가공하여 제조된 적격 혼합물일 수 있다; 또는 β-카세인과 유청 단백질을 비율에 맞게 혼합하여 첨가한 혼합물일 수 있다; 또는 추가로 미분화된 및/또는 다당류가 첨가된 혼합물일 수 있다.

[0033] 상기 출원에 따르면, 본 발명은 영양 보충제, 근육 합성 촉진제 또는 유제품을 제공한다. 제품의 명칭은 응용분야에 따라 구체적으로 정해지나 공통적인 특징으로 모두 본 발명에 기술된 유청 단백질 조성물을 함유하고 있으며, 제품의 필요에 따라 기타 성분을, 식품에 첨가될 수 있는 부형제 및/또는 영양소와 함께 첨가할 수 있다. 영양소에는 비타민, 미네랄 등이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다.

[0034] 본 발명의 구체적인 구현예에서, 본 발명은 영양 보충제를 제공하는데, 이는 영양 바의 형태로 제공되고, 그리고 본 발명의 유청 단백질 조성물에 추가하여, 포도당 시럽, 글리세린, 말토덱스트린, 코코넛 오일 및 레시틴을 추가로 포함한다.

[0035] 또한, 본 발명은 더욱 구체적으로 유제품을 제공하는데, 이는 분말의 형태로 제공되고, 본 발명의 유청 단백질 조성물과 유당, 과당, 포도당, 크림, 비타민, 미네랄 및 레시틴을 포함한다. 비타민은 비타민 A, C, D 및 E를 포함하나 이에 제한되지 않고, 미네랄은 칼슘염, 철염, 아연염 및 마그네슘염, 예를 들어 그의 인산염 또는 황산염을 포함하나 이에 제한되지 않는다.

[0036] 특정 조제식 제품의 소화 실험에서, 본 발명은 상이한 조제식이 아미노산의 방출 속도에 강한 영향을 미치며, 여기서 분말 제형의 류신의 소화 속도는 솔리드 바 제형의 그것보다 더 느리다는 결과를 얻었다. 동일한 식품 제형 하에서, 본 발명의 유청 단백질 조성물은 상업적으로 이용가능한 대조군 샘플의 류신 방출 효과에 근접한 류신 방출 효과를 갖는다.

[0037] 상기 기술적 해결책으로부터 본 발명에 의해 제공되는 유청 단백질 조성물은 시중의 다른 유청 단백질보다 소화율이 더 느린 신규한 우유 단백질 성분으로 주로 구성됨을 알 수 있다. 미분화되고 천연 다당류와 혼합될 수 있는 것은 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 농축물인데, 이는 소화를 지연시키고 근육 합성을 촉진하며 적절한 영양을 제공할 수 있다.

[0038] 도 1은 본 발명의 유청 단백질 조성물의 예시적인 제조 흐름도를 나타낸다;
[0039] 도 2는 상이한 온도에서 처리하여 얻은 본 발명의 유청 단백질 조성물의 단백질 전기영동 그래프를 나타낸다;
[0040] 도 3은 인공적으로 모의 소화액으로 소화된 후 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 조성물과 대조군의 류신 방출 곡선을 나타낸다;
[0041] 도 4는 인공적으로 모의 소화액으로 소화된 후 본 발명의 유청 단백질 조성물 및 대조군의 류신 방출 곡선을 나타낸다;
[0042] 도 5는 본 발명의 유청 단백질 조성물을 5% 단백질 농축 용액으로 제형화하여 미분화 공정을 수행할 때의 점도 곡선을 나타낸다;
[0043] 도 6은 인공적으로 모의 소화액에 의해 소화된 후 미분화되지 않은 유청 단백질 조성물 및 대조군 샘플의 점도 곡선을 나타낸다;
[0044] 도 7은 인공적으로 모의 소화액에 의해 소화된 후 본 발명의 유청 단백질 조성물과 대조군 샘플의 점도 곡선을 나타낸다;
[0045] 도 8은 본 발명의 유청 단백질 조성물을 각각 알기네이트 및 카라기난과 배합하고 인공적으로 모의 소화액으로 소화시킨 후의 점도 곡선을 나타낸다;
[0046] 도 9는 본 발명의 유청 단백질 조성물의 칼륨 알지네이트와 배합하고 인공적으로 모의 소화액으로 소화시킨 후의 류신 방출 곡선을 나타낸다;
[0047] 도 10은 본 발명의 유청 단백질 조성물의 카라기난과 배합하고 인공적으로 모의 소화액으로 소화시킨 후의 류신 방출 곡선을 나타낸다;
[0048] 도 11은 상이한 온도에서 처리하고 인공적으로 모의 소화액에 의해 소화시켜 얻은 본 발명의 유청 단백질 조성물에서 유청 단백질의 잔류량 곡선을 나타낸다;
[0049] 도 12는 각각 인공 위액 및 장액에 의해 소화된 후 본 발명의 유청 단백질 조성물의 상대적인 단백질 분해 정도를 보여주는 히스토그램이다.
[0050] 도 13은 인공 소화액으로 소화되기 전과 후의 본 발명의 유청 단백질 조성물의 단백질 분해 정도를 보여주는 히스토그램이다.
[0051] 도 14는 본 발명의 유청 단백질 조성물을 제형에 적용하고 인공적으로 모의 소화액에 의해 소화시킨 후의 류신 방출 곡선을 나타낸다.
[0052] 도 15는 본 발명의 유청 단백질 조성물의 비-환원(NR) 및 환원(R) 겔 전기영동 이미지를 나타낸다.
[0053] 도 16은 인공적으로 모의 소화액에서 상이한 복합 다당류에 의해 영향을 받는 유청 단백질의 점도 곡선을 보여준다.
[0054] 도 17은 인공적으로 모의 소화액에서 상이한 농도의 카라기난을 배합함으로써 영향을 받는 유청 단백질의 점도 곡선을 보여준다.

[0055] 본 발명은 유청 단백질 조성물, 이의 제조방법 및 용도를 개시한다. 당업자는 본원의 내용으로부터 배울 수 있고 본 발명을 실현하기 위해 프로세스 매개변수를 적절하게 개선할 수 있다. 특히, 유사한 모든 대체 및 수정은 당업자에게 자명하며, 이들은 모두 본 발명에 포함되는 것으로 간주됨을 유의해야 한다. 본 발명의 유청 단백질 조성물 및 이의 제조방법 및 용도를 바람직한 구현예를 통하여 설명하였으며, 당업자라면 명백히 본 발명의 기술을 구현하고 적용하기 위해 본 발명의 내용, 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 기술된 유청 단백질 조성물 및 이의 제조방법 및 용도에 수정 또는 적절한 변경 및 조합을 가할 수 있을 것이다.

[0056] 일반 유청 단백질 농축물 및 상업적으로 이용가능한 제품들과 비교할 때, 본 발명의 유청 단백질 조성물의 주요 내용물은 세 가지 개선 사항 또는 이들의 임의 조합을 포함하는데, 즉 다음과 같다: 1) 저온(0-10℃)에서 멤브레인 여과 공정에 의하여 β-카세인을 농축함; 2) 미분화 처리에 의한 입도 분포, 용해도, 안정성, 점도, 및 류신 방출과 같은 특성을 개선함; 3) 겔화 현상을 일으키지 않지만 점도를 더욱 증가시키고 류신의 방출을 지연시키는 특정 다당류(κ-카라기난 및/또는 칼륨 알지네이트).

[0057] 본 발명에서 수행된 비교 실험에 있어서, 별도의 언급이 없는 한, 추가적인 실험 조건은 각 그룹 간의 현저한 차이를 제외하고는 동일하게 유지된다.

[0058] 본 발명에 의해 제공되는 유청 단백질 조성물, 이의 제조방법 및 이의 용도에 대하여 하기에 상세히 설명한다.

실시예 1: 탈지원유를 이용한 유청 단백질 조성물의 제조

[0059] 1.β-카세인이 풍부한 유청 단백질 원료의 제조

[0060] 생우유를 탈지하고 살균한 다음 4℃와 같은 저온에서 24시간 동안 방치하여, 카세인 미셀로부터 β-카세인이 방출되어 탈지유의 상등액에 농축되도록 하였다. 50 nm 세라믹 멤브레인 또는 폴리머 멤브레인을 사용하여 유청 단백질과 β-카세인이 통과하여 투과액(permeate)에 들어갈 수 있도록 하면서 카세인 미셀을 유지했다. 그런 다음 투과액을 10 KDa에서 한외여과로 농축하여 락토오스를 제거했다. 남은 상등액 단백질은 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 물질이었다. 예시적인 흐름도는 도 1을 참조한다.

[0061] 2. 미분화

[0062] 단계 1에서 얻은 잔류물을 55℃에서 농축하여 5%의 단백질 농도를 달성하였다. 농축물을 1M HCl 또는 40% NaOH를 사용하여 pH 7.5로 조정하고, 9600 rpm의 고속 전단 하에 95℃에서 5분 동안 가공하였다. 이 단계 후, 미분화된 단백질 시스템을 15℃로 빠르게 냉각시켰다. 그런 다음 혼합물을 추가로 농축하여 총 고형분 함량이 20-25%에 도달하도록 하고, 최종적으로 200℃의 입구 온도 및 90-100℃ 사이에서 유지되는 출구 온도에서 분무-건조했다.

[0063] 3. 다당류의 첨가

[0064] 위장의 소화 단계에서 상기 원료의 점도를 증가시키기 위한 최적의 다당류 종류 및 첨가 비율을 실험을 통해 결정하였다. 0.3% κ-카라기난은 위장에서 최대 점도를 보였고, 0.3% 알지네이트(alginate)도 점도가 증가했으며 소화관에서 소화 과정 내내 점도가 유지되었다. 최종적으로 pH 7.5에서 미분화되어 다당류와 배합된 유청 단백질이 유청 단백질 농축물과는 상이한 우수한 서방성 효과를 나타냄을 확인하였다.

실시예 2: 상이한 온도에서 얻은 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 원료

[0065] 실시예 1의 단계 1의 방법에 따라, 우유를 10℃, 4℃ 및 2℃의 온도에서 가공하여 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 원료를 얻었다. β-카세인과 유청 단백질의 비율은 화학발광 영상장치를 사용하여 추정되었다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.

[0066] 비율은 10℃에서 4.6:95.4이고; 4℃에서 9.4:91.6이고; 그리고 2℃에서 16.6:83.4인 것을 도 2에서 명확히 알 수 있다. 따라서 본 발명은 2-10℃의 저온에서 4.5:94.5 내지 17:83 범위의 비율을 갖는 유청 단백질 조성물을 쉽게 얻을 수 있으며, 0-10℃에서는 4.5:94.5 내지 20:80 범위의 비율을 갖는 유청 단백질 조성물을 얻을 것으로 기대할 수 있다.

실시예 3: β-카세인이 풍부한 유청 단백질의 인 비트로 소화

[0067] 실험 목적: 소화 전과 후의 β-카세인 단백질과 유청 단백질의 변화를 연구하고, 류신 방출률이 낮은 단백질 원료를 선별하기 위한 것이다.

[0068] 실험방법: 표적 단백질을 표준화된 정적 인 비트로 분해법에 따라 관련 소화 효소를 이용하여 효소 분해하였고, 분해된 용액 내의 류신 함량은 시마즈( Shimadzu) LCMS 2010 EV 시스템을 사용하여 검출되었다.

[0069] 실험 그룹화:

[0070] 대조군: WPC는 유청 단백질 농축물(WPC392, Fonterra)을 나타내고; WXR은 상업적으로 이용 가능한 웨이엑스알(WheyXR)을 나타낸다.

[0071] 실험군 1: BCNWP6.5는 pH를 6.5로 조절했을 때 β-카세인을 함유하는 멤브레인 여과에 의해 생산된 유청 샘플을 나타낸다(실시예 1의 단계 1에 따라 제조된 것임);

[0072] 실험군 2: BCNWP7.5는 pH를 7.5로 조절했을 때 β-카세인을 함유하는 멤브레인 여과에 의해 생산된 유청 샘플을 나타낸다(실시예 1의 단계 1에 따라 제조된 것임);

[0073] 실험군 3: ComBCNWP7.5는 pH를 7.5로 조절했을 때 β-카세인 및 유청 단백질 WPC392 (10:90)를 혼합하여 생산된 유청 샘플을 나타낸다;

[0074] 그 결과를 도 3에 나타내었다. 2개의 대조군 샘플 내의 류신은 장액에 의한 소화 120-240분 후에 1.4-1.6mM에 도달한 반면, 3개의 실험군 내에서 방출된 류신은 장액 소화 단계에서 효소적 가수분해 후 0.2-0.4mM에 불과했는데, 이는 3개의 실험군에서의 소화율이 더 낮았다는 것을 나타낸다.

실시예 4: β-카세인이 풍부한 유청 단백질의 인 비트로 소화

[0075] 실험 목적: 미분화된 유청 단백질과 미분화되지 않은 유청 단백질의 소화율에 대한 β-카세인 단백질의 효과를 비교하기 위한 것이다.

[0076] 실험 방법: 표준화된 정적 인 비트로 분해법에 따라, 관련 소화 효소를 이용하여 표적 단백질을 효소 분해하고, 시마즈(Shimadzu) LCMS 2010 EV 시스템을 이용하여 소화된 용액 중의 류신 함량을 검출하였다.

[0077] 실험 그룹화:

[0078] 대조군: WPC: 유청 단백질 농축물(WPC392, Fonterra);

[0079] 실험군 1: MWP6.5는 pH 6.5에서 미분화된 유청 단백질 농축물을 나타낸다;

[0080] 실험군 2: MWP7.5는 pH 7.5에서 미분화된 유청 단백질 농축물을 나타낸다;

[0081] 실험군 3: MBCNWP6.5는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 원료를 나타낸다(실시예 1의 단계 1-2의 방법에 따라 제조된 것임);

[0082] 실험군 4: MBCNWP7.5는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 원료를 나타낸다(실시예 1의 단계 1-2의 방법에 따라 제조된 것임);

[0083] 실험군 5: ComBCNWP7.5는 β-카세인 및 유청 단백질 WPC392 (10:90)를 혼합하여 생성되고 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 샘플을 나타낸다;

[0084] 그 결과를 도 4에 나타내었다. 실험군 1과 2에서 류신 방출 속도는 대조군보다 빨랐으며, 이는 미분화가 유청 단백질의 소화를 촉진할 수 있음을 나타낸다; 실험군 3과 4에서 소화율은 실험군 1과 2보다 느렸으며, 이는 β-카세인이 미분화된 유청 단백질의 소화율을 감소시킬 수 있음을 나타낸다; 실험군 5의 아미노산 방출률은 실험군 3 및 4와 비슷하며, 이는 류신을 천천히 방출시키는 효과가 실험군 3 및 4에서의 비율로 β-카세인 및 유청 단백질을 혼합하는 것에 의해서도 또한 얻어질 수 있음을 시사한다.

실시예 5: 카세인 함량이 상이한 유청 단백질 샘플들의 점도 실험

[0085] 실험 목적: 위액에서 "농축된" 식품은 위장 배출을 지연시키는 경향이 있고, 가능하게는 소화를 상당히 지연시킨다. 이 실험의 목적은 샘플의 점도를 대조군과 비교하여 소화를 지연시키는 샘플 유형을 결정하는 것이다.

[0086] 실험 방법: 총 단백질 함량이 5%인 용액을 준비하였다. MCR301 레오미터와 콘 플레이트를 이용하여 180초 이내에 동일한 조건에서 총 단백질 농도 5%에서의 점도를 측정한 후, 모의 인공 위액에 대한 2-시간 소화 실험을 수행하였다.

[0087] 실험 그룹화:

[0088] 대조군: WPI6.5/7.5(분리된 유청 단백질, Fonterra WPI895, 본 실험에서 동일한 WPI)는 pH 6.5/7.5에서 미분화된 분리 유청 단백질을 나타낸다.

[0089] 실험군 1: 15/6.5 및 15/7.5는 각각 pH 6.5/7.5에서 샘플 용액을 미분화하여 제조한 유청 단백질 샘플을 나타내고, 이는 탈지유를 15℃에서 24시간 동안 유지하여 제조된 것이고, 여기서β-카세인 및 유청 단백질의 비율은 약 4:96이었다.

[0090] 실험군 2: 10/6.5 및 10/7.5는 각각 pH 6.5/7.5에서 샘플 용액을 미분화하여 제조한 유청 단백질 샘플을 나타내고, 이는 탈지유를 10℃에서 24시간 동안 유지하여 제조된 것이고, 여기서 β-카세인 및 유청 단백질의 비율은 약 5:95이었다.

[0091] 실험군 3: 4/6.5 및 4/7.5는 각각 샘플 용액을 pH 6.5/7.5에서 미분화하여 제조한 유청 단백질 샘플을 나타내고, 이는 탈지유를 4℃에서 24시간 동안 유지하여 제조된 것이고, 여기서 β-카세인 및 유청 단백질의 비율은 약 10:90이었다.

[0092] 실험 결과를 도 5에 나타내었다. 대조군 샘플 WPI와 비교할 때, 실험군의 샘플들은 모두 더 높은 점도를 가졌다. 탈지유를 보관한 온도가 낮을수록 제조된 5% 단백질 용액의 점도는 높아졌다. 두 pH 수준을 비교하면 pH 7.5에서 단백질 용액의 점도가 더 높았다.

실시예 6: β-카세인이 풍부한 유청 단백질 샘플의 점도 실험

[0093] 실험 목적: 점도에 대한 미분화 효과를 결정하기 위한 것이다.

[0094] 실험 방법: MCR301 레오미터와 콘-플레이트를 이용하여 인공적으로 모의한 위액과 장액의 점도를 측정하였다.

[0095] 실험 그룹화:

[0096] 대조군 1: WPC(유청 단백질 농축액, Fonterra WPC392); WXR은 경쟁 제품인 웨이알엑스(WheyRX)를 나타낸다.

[0097] 대조군 2: MW는 유청 미셀을 나타낸다;

[0098] 대조군 3: MWP6.5 및 MWP7.5A는 각각 pH 6.5 또는 7.5에서 미분화된 유청 단백질 WPC392를 나타낸다;

[0099] 실험군 1: BCNWP6.5 및 BCNWP7.5는 pH를 각각 6.5 및 7.5로 조절했을 때 멤브레인 여과에 의해 생산된 β-카세인을 함유하는 유청 샘플을 나타낸다(실시예 1의 단계 1의 방법에 따라 제조된 것임);

[00100] 실험군 2: MBCNWP6.5 및 MBCNWP7.5는 각각 pH 6.5 또는 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질을 나타낸다(실시예 1의 단계 1-2의 방법에 따라 제조된 것임);

[00101] 실험 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다. 미분화된 실험군 2의 위액 내 점도는 미분화되지 않은 실험군 1보다 현저하게 높았다. 실험군 2에서는 위액 내 pH 7.5에서 미분화된 물질의 점도가, pH 6.5에서 미분화된 물질의 것보다 현저하게 높았다.

실시예 7: 다당류 원료를 첨가한 인 비트로 소화 실험 - 점도 시험

[00102] 실험 목적: 점도 증가에 대한 다당류의 효과를 결정하기 위한 것이다.

[00103] 실험 방법: 다당류를 0.3% w/w의 비율로 첨가하고, 얻어진 혼합물을 균일하게 혼합하였다. 인공적으로 모의한 위액과 장액의 점도는 MCR301 레오미터와 콘-플레이트를 사용하여 검출했다.

[00104] 실험 그룹화:

[00105] 대조군 1: WXR+ALG는 상업적 제품 WXR+ 칼륨 알지네이트를 나타낸다;

[00106] 대조군 2: WXR+KCG는 상업적 제품 WXR+κ-카라기난을 나타낸다;

[00107] 실험군 1: MBCNWP6.5+ALG는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 + 칼륨 알지네이트를 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임);

[00108] 실험군 2: MBCNWP7.5+ALG는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 + 칼륨 알지네이트를 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임);

[00109] 실험군 3: MBCNWP6.5+KCG는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 + κ-카라기난을 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3에 따라 제조된 것임);

[00110] 실험군 4: MBCNWP7.5+KCG는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 + κ-카라기난을 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3에 따라 제조된 것임);

[00111] 실험 결과를 도 8에 나타내었다. 실험군 2와 실험군 4는 pH 7.5에서 다당류와 복합체를 형성하였으며, 이는 pH 6.5에서 다당류와의 것과 대조군의 것보다 더 높은 점도를 갖는 것이었다.

실시예 8: 다당류 원료를 첨가한 인 비트로 소화 실험 - 아미노산 방출

[00112] 실험 목적: 류신의 방출 속도에 대한 스크리닝된 두 가지의 효과를 결정하기 위한 것이다.

[00113] 실험 방법: 다당류를 0.3% w/w의 비율로 첨가하고, 얻어진 혼합물을 균일하게 혼합하였다. 표적 단백질을 표준화된 정적 인 비트로 분해법에 따라 관련 소화 효소를 사용하여 효소 분해하고, 분해된 용액 내의 류신 함량을 시마즈(Shimadzu) LCMS 2010 EV 시스템으로 검출했다.

[00114] 실험 그룹화:

[00115] 대조군 1: WPC(유청 단백질 농축액, Fonterra WPC392);

[00116] 실험군 1: MBCNWP6.5는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청을 나타낸다(실시예 1의 단계 1-2에 따라 제조된 것임);

[00117] 실험군 2: MBCNWP7.5는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청을 나타낸다(실시예 1의 단계 1-2에 따라 제조된 것임);

[00118] 실험군 3: MBCNWP6.5+ALG는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 + 칼륨 알지네이트를 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임);

[00119] 실험군 4: MBCNWP7.5+ALG는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 + 칼륨 알지네이트를 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임);

[00120] 실험군 5: MBCNWP6.5+KCG는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 + κ-카라기난을 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3에 따라 제조된 것임);

[00121] 실험군 6: MBCNWP7.5+KCG는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 +κ-카라기난을 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3에 따라 제조된 것임);

[00122] 실험 결과는 칼륨 알지네이트가, 시험관내 소화 동안 β-카세인이 풍부한 미분화된 유청 단백질로부터의 아미노산 방출 속도를 감소시킬 수 있음을 보여준다(도 9).

[00123] 비록 κ-카라기난의 첨가가 장관에서 β-카세인이 풍부한 미분화된 유청 단백질로부터 류신의 방출 속도를 현저하게 감소시킬 수는 없지만(도 10), κ-카라기난이 위액의 점도에서 현저한 증가를 야기할 수 있음을 고려할 때, κ-카라기난을 보충한 후 유청 단백질이 장에 더 천천히 들어갈 수 있음을 기대할 수 있고, 이는 생체 내 소장에서 유리 류신의 방출을 지연시키는 데 도움이 될 수 있다.

실시예 9: 소화 실험 - 유청 단백질 중 β-락토글로불린 잔류량 분석

[00124] 실험 목적: 소화 정도를 비교하고 느린 소화 능력을 결정하기 위한 것이다.

[00125] 실험 방법: 총 단백질 함량이 10%인 용액을 준비한 후 인 비트로 소화를 수행하였다. 소화 전, 위액 소화 후, 그리고 장액 소화 후 β-락토글로불린의 잔류량은 크기 배제 고-성능 액체 크로마토그래피(SCE-HPLC) 및 역-상 고-성능 액체 크로마토그래피(RP-HPLC)를 이용하여 측정하였다.

[00126] 실험 그룹화:

[00127] 대조군: WPI6.5/7.5(분리 유청 단백질, Fonterra WPI895, 이 테스트에서 동일한 WPI)는 pH 6.5/7.5에서 미분화된 분리 유청 단백질을 나타낸다.

[00128] 실험군 1: 15/6.5 및 15/7.5는 각각 샘플 용액을 pH 6.5/7.5에서 미분화하여 제조한 유청 단백질 샘플을 나타내며, 이는 탈지유를 15℃에서 10시간 동안 유지하여 제조되었으며, 여기서 β-카세인 및 유청 단백질의 비율은 약 4:96이었다(실시예 1의 단계 1-2의 방법에 따라 제조하였으며, 그에 따라 온도, 저온 처리 시간 및 pH 매개변수를 변경함).

[00129] 실험군 2: 10/6.5 및 10/7.5는 각각 샘플 용액을 pH 6.5/7.5에서 미분화하여 제조한 유청 단백질 샘플을 나타내며, 이는 탈지유를 10℃에서 10시간 동안 유지하여 제조되었으며, 여기서 β-카세인 및 유청 단백질의 비율은 약 5:95였다(실시예 1의 단계 1-2의 방법에 따라 제조하였으며, 그에 따라 온도, 저온 처리 시간 및 pH 매개변수를 변경함).

[00130] 실험군 3: 4/6.5 및 4/7.5는 각각 샘플 용액을 pH 6.5/7.5에서 미분화하여 제조한 유청 단백질 샘플로서, 탈지유를 4℃에서 10시간 동안 유지하여 제조되었으며, 여기서 β-카세인 및 유청 단백질의 비율은 약 10:90이었다(실시예 1의 단계 1-2의 방법에 따라 제조하였으며, 그에 따라 온도, 저온 처리 시간 및 pH 매개변수를 변경함).

[00131] 실험 결과를 도 11에 나타내었다. 온도가 낮아질수록 β-카세인:유청 단백질의 비율이 증가하였고, 인 비트로 소화 후 유청 단백질에서 소화되지 않은 β-락토글로불린의 비율이 점차 증가하였다. 이는 β-카세인의 비율이 더 높은 실험군이 표준 유청 단백질 대조군보다 더 느린 소화율을 나태내었음을 의미한다.

[00132] 표준 유청 단백질 대조군(WPI/6.5 및 WPI/7.5)의 잔류량과 비교하여, β-카세인 대 유청 단백질의 비율이 약 5:95(엄격히 4.6:95.4)인 유청 단백질 조성물 또는 β-카세인 대 유청 단백질의 비율이 더 높은 조성물은, 대조군보다 소화 종료 시 잔류 β-락토글로불린이 더 많을 수 있다. 따라서, 4.6:95.4 이상의 β-카세인 대 유청 단백질의 질량비를 갖는 본 발명의 유청 단백질 조성물은 더 느린 소화 속도를 나타낼 수 있다.

실시예 10: 소화 실험 - 가수분해도 1의 분석

[00133] 실험 목적: 가수분해 정도를 비교하고 느린 소화 능력을 결정하기 위한 것이다.

[00134] 실험 방법: 제이 아들러-니센(J. Adler-Nissen, 1979)의 방법을 사용하여 위액 및 장액으로 소화된 단백질의 가수분해도를 시험하였다.

[00135] 실험 그룹화:

[00136] 대조군 1: WXR + ALG-G/I는 상업적인 WXR + 0.3% 칼륨 알지네이트를 나타내며, 각각 인공 모의 위액/장액에 의해 소화되었다.

[00137] 대조군 2: WXR+KCG-G/I는 상업적인 WXR + 0.3% κ-카라기난을 나타내며, 각각 인공 모의 위액/장액에 의해 소화되었다.

[00138] 실험군 1: MBCNWP6.5+ALG-G/I는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 + 0.3% 칼륨 알지네이트를 나타내며(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임), 이는 인공 모의 위액과 장액으로 소화되었다.

[00139] 실험군 2: MBCNWP7.5+ALG-G/I는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 + 0.3% 칼륨 알지네이트를 나타내며(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임), 이는 인공 모의 위액과 장액으로 소화되었다.

[00140] 실험군 3: MBCNWP6.5+KCG-G/I는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 + 0.3% κ-카라기난을 나타내며(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임), 이는 인공 모의 위액과 장액으로 소화되었다.

[00141] 실험군 4: MBCNWP7.5+KCG-G/I는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 + 0.3% κ-카라기난을 나타내며(실시예 1의 단계 1-3에 따라 제조된 것임), 이는 인공 모의 위액과 장액으로 소화되었다.

[00142] 실험 결과를 도 12에 나타내었다. 실험군 1 및 2의 위액 내 가수분해도는 약 30%였으며, ALG를 첨가한 대조군의 위액 내 가수분해도는 35%를 초과하였다. 또한 실험군 1 및 2의 장액 내 가수분해도는 약 40%였으며, ALG를 첨가한 대조군의 장액 내 가수분해도는 55%에 가까웠다. 실험군 3 및 4 샘플의 위액 내 가수분해도도 약 30%였으며, KCG를 첨가한 대조군의 위액 내 가수분해도는 35%를 초과하였다. 또한, 실험군 3 및 4의 장액 내 가수분해도는 약 40%였으며, KCG를 첨가한 대조군의 장액 내 가수분해도는 50%에 가까웠다. 이는 실험군 1, 2, 3 및 4의 서방성 효과가 더 두드러졌음을 나타낸다. 실험군 1, 2, 3 및 4의 pH 7.5에서 미분화된 샘플의 가수분해 정도는 pH 6.5에서의 것보다 더 낮았으며, 이는 pH 7.5에서 미분화된 샘플의 서방성 효과가 더 우수함을 의미한다.

실시예 11: 소화 실험 - 가수분해도 2 분석

[00143] 실험 목적: 가수분해 정도를 비교하고 느린 소화 능력을 결정하기 위한 것이다.

[00144] 실험 방법: 제이 아들러-니센(J. Adler-Nissen, 1979)이 도입한 TNBS(trinitrobenzenesulfonic acid) 방법을 이용하여 위액 및 장액으로 소화된 단백질의 가수분해 정도를 실험하였다.

[00145] 실험 그룹화:

[00146] 대조군 1: WPC(유청 단백질 농축액, Fonterra WPC392);

[00147] 대조군 2: WXR(WheyRX, 경쟁 제품);

[00148] 실험군 1: MBCNWP6.5+ALG는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 + 0.3% 칼륨 알지네이트를 나타내는데(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임), 이를 인공적인 모의 소화액으로 분해한 것이다.

[00149] 실험군 2: MBCNWP7.5+ALG는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 + 0.3% 칼륨 알지네이트를 나타내는데(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임), 이를 인공적인 모의 소화액으로 분해한 것이다.

[00150] 실험군 3: MBCNWP6.5+KCG는 pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 + 0.3% κ-카라기난을 나타내는데(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임), 이를 인공적인 모의 소화액으로 분해한 것이다.

[00151] 실험군 4: MBCNWP7.5+KCG는 pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질 + 0.3% κ-카라기난을 나타내는데(실시예 1의 단계 1-3의 방법에 따라 제조된 것임), 이를 인공적인 모의 소화액으로 분해한 것이다.

[00152] 실험 결과를 도 13에 나타내었다. 실험군 1, 2, 3 및 4의 샘플의 가수분해도는 41%를 넘지 않았고, 대조군 1의 가수분해도는 44%를 초과했으며, 대조군 2의 가수분해도는 42%를 초과하였는데, 이는 실험군 1, 2, 3 및 4가 상대적으로 두드러지는 서방성 효과를 가졌음을 나타내는 것이다. 실험군 1, 2, 3 및 4의 pH 7.5에서 미분화된 샘플의 가수분해 정도가 pH 6.5에서의 것보다 더 낮았으며, 이는 pH 7.5에서 미분화된 샘플의 서방성 효과가 더 우수함을 의미한다.

실시예 12: 제형에 샘플을 첨가한 후 소화 실험 - 아미노산 방출

[00153] 실험 목적: 소화 속도에 대한 상이한 제형의 효과를 결정하기 위한 것이다.

[00154] 실험 방법: 하기 표 1의 공식에 따라 최종 제품을 제조하고, 표준화된 정적 인 비트로 분해법에 따라 목적 단백질을 관련 소화 효소를 사용하여 효소 분해하고, 소화된 용액 중 류신의 함량은 시마즈(Shimadzu) LCMS 2010 EV 시스템을 사용하여 측정하였다.

분말(100g당) P1		솔리드 바(60g당) P2
성분	함량 (％)	성분	함량 (％)
단백질 (MBCNWP7.5 /WXR)	28.1	단백질 (MBCNWP7.5/ WXR)	46
κ-카라기난	0.3	포도당 시럽	27
락토오스	26.3	글리세린	17
사카라이드 (과당 42%+ 포도당)	26.6	말토덱스트린, DE ~ 17	3.5
지방(크림)	10	코코넛 오일	5
비타민 비타민 C 비타민 E (토코페롤) 비타민 A 비타민 D	1	κ-카라기난	0.3
미네랄: 인산칼슘 황산제일철 황산아연 황산마그네슘	3	레시틴	0.5
레시틴	0.5	물	0.7
물(분말에 함유)	4-5

[00155] 실험 그룹화:

[00156] 대조군 1: P1+WXR은 분말 제형 P1 + 유청 원료를 서서히 방출하는 상업 제품 WXR을 나타낸다;

[00157] 대조군 2: P2+WXR은 고형 바 제형 P2 + 유청 원료를 서서히 방출하는 상업 제품 WXR을 나타낸다;

[00158] 실험군 1: P1+MBCNWP7.5는 분말 제형 P1 + pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 원료 + 0.3% κ-카라기난을 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3에 따라 제조된 것임);

[00159] 실험군 2: P2+MBCNWP7.5는 고형 바 제형 + pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 원료 + 0.3% κ-카라기난을 나타낸다(실시예 1의 단계 1-3에 따라 제조된 것임).

[00160] 실험 결과는 도 14에 도시되어 있다. 상이한 식품 제형은 아미노산의 방출 속도에 큰 영향을 미치며, 분말 제형의 소화 속도는 고체 바 제형의 그것보다 더 느리다; 동일한 식품 제형 하에서, 본 발명의 유청 단백질 조성물은 WXR 대조군 샘플과 유사한 류신 방출 효과를 나타냈다.

실시예 13: 상이한 단백질 샘플의 비-환원(NR) 및 환원(R) SDS-PAGE 겔 전기영동 실험

[00161] 실험 그룹화:

[00162] 1. 우유;

[00163] 2. 그룹 1의 우유로부터 분리된 유청 단백질;

[00164] 3. 그룹 2의 유청 단백질로부터 제조된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질(한외여과(ultrafiltration)/정용여과(diafiltration) 후 잔류물, 총 고형물 농도 0.2%);

[00165] 4. pH 6.5에서 미분화된 유청 단백질(그룹 2의 유청 단백질과 동일);

[00166] 5. pH 7.5에서 미분화된 유청 단백질(그룹 2의 유청 단백질과 동일);

[00167] 6. pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질(그룹 3의 유청 단백질과 동일함, 총 고형물 농도가 10%임);

[00168] 7. pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질(그룹 3의 유청 단백질과 동일함, 총 고형물 농도가 10%임);

[00169] 8. pH 6.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질(그룹 6과 동일함, 분말);

[00170] 9. pH 7.5에서 미분화된 β-카세인이 풍부한 유청 단백질(그룹 7과 동일함, 분말).

[00171] 결과는 도 15에 도시되어 있다. 비-환원(NR) 겔 전기영동은 다른 단백질과 함께 응집되지 않은 단백질만을 나타내고, 환원(R) 겔 전기영동은 단백질 간의 응집 반응이 파괴되므로 모든 단백질을 나타낸다. 레인 4, 6 및 8은 pH 6.5에서 미분화된 단백질을 나타내며, 비-환원 겔에서 하단 밴드(α-락트알부민을 나타냄)는 비-미분화된 대조군 샘플의 레인 3과 거의 동일했다. 또한, 아래에서 두 번째 밴드(β-락토글로불린을 나타냄)는 거의 사라졌으며, 이는 미분화 후 β-락토글로불린이 거의 완전히 응집되었음을 나타낸다.

[00172] 레인 5, 7 및 9는 하단 밴드가 불분명해진 pH 7.5에서 미분화된 단백질을 나타내고, 두 번째 밴드는 레인 4, 6 및 8의 밴드보다 약간 더 강하였는데, 이는 더 많은 α-락트알부민 및 더 적은 β-락토글로불린이 응집되었음을 나타낸다. 따라서 두개의 pH에서 유청 단백질의 상이한 미분화 메커니즘이 이 도면에서 관찰될 수 있다.

실시예 14: 인공적으로 모의 소화액에 상이한 다당류가 첨가된 유청 단백질의 점도 시험

[00173] 인공 위액(효소 불포함)에서, 단백질 농도가 8%이고 0.2중량% 또는 0.3중량%의 선택된 다당류가 첨가된 WPC392(WP) 단백질 용액의 점도가 검출되었다. ALG는 칼륨 알지네이트를 나타내고; CMC는 카르복시메틸 셀룰로오스를 나타내고; TGH는 트라가칸트 검(tragacanth gum)을 나타내고; XTH는 크산탄 검(xanthan gum), Temp는 온도, GJ는 인공 위액을 나타낸다. 그 결과를 도 16에 나타내었다.

[00174] 또한, 인공 위액(효소 없음)에서 단백질 농도가 8%이고 카라기난이 0.1-0.3중량% 첨가된 WPC392 단백질 용액의 점도가 검출되었다. Pure는 카라기난 0.1 중량%를 나타낸다. 그 결과를 도 17에 나타내었다.

[00175] 도 16 및 도 17로부터, 인 비트로 소화 모델의 위액에서 κ-카라기난의 점도가 다른 시험된 다당류의 것과 비교하여 현저하게 더 높았음을 명확히 볼 수 있는데, 이는 다른 다당류에 비해 약 30-50배이었다. 인 비트로 소화 모델의 위액에서 칼륨 알지네이트의 점도도 또한 다른 테스트된 다당류들의 것보다 현저하게 더 높았다.

[00176] 상기 내용은 본 발명의 바람직한 구현예일 뿐이며, 당업자라면 본 발명의 원리를 벗어나지 않고 몇 가지 개선 및 수정이 이루어질 수 있음을 주목해야 하고, 이러한 개선 및 수정은 본 발명의 보호 범위 내에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.

Claims

유청 단백질 및 β-카세인을 포함하는 유청 단백질 조성물로서,
β-카세인 대 유청 단백질의 질량비가 적어도 4.5:95.5인 것인 유청 단백질 조성물.
제1항에 있어서, β-카세인 대 유청 단백질의 질량비가 4.5:95.5 내지 50:50인 것인 유청 단백질 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유청 단백질 조성물이 미분화된 유청 단백질 조성물인 것인 유청 단백질 조성물.
제3항에 있어서, 미분화는 고온 및 고속 전단 하 pH 6.5~9.0에서 수행되는 것인 유청 단백질 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 다당류를 추가로 포함하는 것인 유청 단백질 조성물.
제5항에 있어서, 다당류는 카라기난, 알지네이트, 키토산, 카르복시메틸 셀룰로오스, 트라가칸트 검 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 유청 단백질 조성물.
탈지원유를 0~10℃의 저온에서 가공하는 것,
그 다음 적어도 20~200nm의 멤브레인을 사용하여 여과를 수행하는 것, 그리고
투과액(permeate)을 한외여과로 농축하여 유당을 제거하여 유청 단백질 및 β-카세인을 함유하는 유청 단백질 조성물을 수득하는 것
을 포함하는 유청 단백질 조성물의 제조 방법.
제7항에 있어서, 유청 단백질 조성물을 미분화하는 것을 추가로 포함하는 것인 방법.
제8항에 있어서, 미분화는 고온 및 고속 전단 하 pH 6.5~9.0에서 수행되는 것인 방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 다당류를 첨가하는 것을 추가로 포함하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 다당류는 카라기난, 알지네이트, 키토산, 카르복시메틸 셀룰로오스, 트라가칸트 검 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 유청 단백질 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유청 단백질 조성물 또는 제12항에 따른 유청 단백질 조성물의, 영양 보충제, 근육 합성 촉진제 또는 유제품의 제조에 사용하기 위한 용도.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유청 단백질 조성물 또는 제12항에 따른 유청 단백질 조성물의, 느린 소화 및/또는 아미노산의 느린 방출을 갖는 유청 단백질 제품의 제조에 사용하기 위한 용도.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유청 단백질 조성물 또는 제12항에 따른 유청 단백질 조성물, 및 식품에 첨가될 수 있는 부형제 및/또는 영양소를 포함하는 영양 보충제, 근육 합성 촉진제 또는 유제품.
제15항에 있어서, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유청 단백질 조성물 또는 제12항에 따른 유청 단백질 조성물, 및 포도당 시럽, 글리세린, 말토덱스트린, 코코넛 오일 및 레시틴을 포함하는 영양 바(bar)인 것인, 영양 보충제, 근육 합성 촉진제 또는 유제품.
제15항에 있어서, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유청 단백질 조성물 또는 제12항에 따른 유청 단백질 조성물, 및 유당, 과당, 포도당, 크림, 비타민, 미네랄 및 레시틴을 포함하는 분말 유제품인 것인, 영양 보충제, 근육 합성 촉진제 또는 유제품.