KR100323282B1 - 이소플라본화합물함량이높은단백질분리물및이것의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이소플라본 함량이 높은 식물성 단백질 추출물의 제법에 관한 것으로서, 이때 단백질 물질 대 추출액의 중량비를 제어하고, 산 침전된 단백질 응유의 세척을 피하거나 최소화하므로써 단백질 추출물중의 이소플라본 함량을 증가시킨다.
Description
본 발명은 이소플라본 함량이 높은 식물성 단백질 분리물과 이것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이소플라본은 식물성 단백질 재료(예, 대두)를 비롯한 각종 콩과 식물에 존재한다. 본 발명의 목적을 위한 이들 이소플라본 화합물로는 통상 다이진, 6OAC-다이진, 다이제인, 게니스틴, 6OAC 게니스틴, 게니스테인, 글리시틴, 비오차닌-A, 포르모노네트린 및 쿠메스트롤이 있다. 이들 화합물은 통상 대두(大豆) 고유의 쓴맛과 관련이 있으며, 분리물 및 농축물과 같은 시판 제품의 제조 시에는 이들 화합물을 제거하는 데 초점이 맞춰졌다. 예를 들어, 대두 박편을 수성 알칼리 매질로 추출하는 종래의 대두 단백질 분리물의 제조 방법에서는 다량의 이소플라본이 추출제에 용해되어 유장 중에 용해된 상태로 남아있게 되며, 이 유장은 대개 분리물을 형성하기 위한 단백질의 산 침전화 과정 이후에 폐기된다. 산 침전화된 단백질 분리물 중에 남겨진 잔류 이소플라본은 대개 분리물을 철저히 세정하여 제거한다.
대두 등의 식물성 단백질 중에 함유된 이소플라본은, 문헌 [Biochemical and Biophysical Research Communications,Vol, 179, No.1, p.661~667, 1991.8.30]에게재된 피터슨과 반즈의 논문 "Genistein Inhibition of the Growth of Human Breast Cancer Cells: Independence from Estrogen Receptors and the Multi-Drug Resistance Gene",문헌 [The Prostate 22:335∼345(1993)]에 게재된 피터슨 및 반즈의 논문 "Genistein and Biochanin A Inhibit the Growth of Human Prostate Cancer Cells but not Epidermal Growth Factor Receptor Tyrosine Autophosphorylation", 및 문헌 [Mutagens and Carcinogens in the Diet,p. 239∼253 (1990)]에 게재된 반즈 외 다수의 논문 "Soybeans Inhibit Mammory Tumors in Models of Breast Cancer"에 기재된 바와 같이 인체 암 세포(예, 유방암 세포 및 전립선암세포)의 성장을 억제할 수 있는 것으로 최근 밝혀졌다.
이러한 이소플라본의 효과는, 종전의 시판되는 단백질 재료의 제조 방법에서는 제거에 노력을 기울였던 이소플라본 화합물의 함량이 높고, 식사 형태로 섭취하기에 적합한 단백질 재료의 필요성을 인식시켰다.
따라서, 본 발명의 목적은 이소플라본 함량이 높은 단백질 분리물 및 이것의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이 목적과 기타 목적은 구체적으로 후술되어 있는 본 발명의 상세한 설명에 의해 달성된다.
본 발명은 이소플라본 함량이 높은 식물성 단백질 분리물, 그리고 상기 단백질 재료의 등전점 부근보다 높은 pH를 가진 수성 추출제로 상기 식물성 단백질 재료를 추출하여 단백질과 이소플라본으로 구성된 수성 추출물을 형성시키는 것이 특징인 이소플라본 함량이 높은 식물성 단백질 분리물의 제조 방법에 관한 것이다. 이후, 수성 추출물의 pH를, 단백질 재료의 등전점 부근으로 조절하여 단백질 재료를 침전화시킨다. 이후, 침전화된 단백질 재료를 분리한 다음, 잔류 이소플라본의 제거를 방지하여 이소플라본 함량이 높은 추출물이 생성되도록 침전물의 추가 세정과정을 실시하지 않거나 또는 최소한으로 실시한다. 또한, 이소플라본은 단백질을 용해시키는 데 사용되는 수성 추출제에 쉽게 용해되기 때문에, 수성 추출제(예, 물)에 대한 단백질 재료의 중량비는 추출 과정동안 이소플라본이 최대로 용해될 수 있는 특정 수준으로 정한다.
본 발명의 목적상 해당 이소플라본과 이들 화합물의 글루코시드는 하기 일반식을 갖는다:
상기 식 중,
R1, R2, R3및 R4는 H, OH 및 OCH3로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다. 구체적으로, 식물성 단백질 재료로부터 분리된 이들 화합물과 이것의 글루코시드로는 다이진, 6OAC-다이진, 다이제인, 게니스틴, 6OAC-게니스틴 게니스테인, 글리시틴, 비오차닌 A, 포르모노네트린 및 쿠메스트롤이 있다. 분리물 농축의 목적에 적합한 본 발명의 바람직한 이소플라본에는 다이진, 6OAC-다이진, 다이제인, 게니스틴, 6OAC-게니스틴 및 게니스테인이 있다.
본 발명이 대두 제품에 대해 설명하고 있고, 본 발명의 제조 방법이 대두 재료로부터 이소플라본 함량이 높은 분리물을 제조하는 데 특히 적합하긴 하나, 본 발명의 제조 방법은 이소플라본을 함유하는 많은 식물성 단백질원으로 부터 단백질 분리물을 제조하는 데에도 통상 적용될 수 있다.
본 발명의 출발 재료는 용매 추출시켜 오일을 제거한 대두 박편이다. 이 대두 박편은, 단백질 재료의 등전점 부근보다 높은 pH, 바람직하게는 약 6.0∼10.0 의 pH, 가장 바람직하게는 약 6.7∼9.7의 pH를 가진 수성 추출제로 추출한다. 필요하다면 통상적인 알칼리성 시약을 사용하여 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 수산화칼슘을 비롯한 수성 추출제의 pH를 상승시킬 수도 있다. 원하는 이소플라본 화합물은 통상 수성 추출제 중에 용해되므로, 수성 추출물 중에서 이들 이소플라본 화합물의 회수율을 최대로 얻기 위해서는, 수성 추출제에 대한 박편의 중량비를, 단백질 재료 중에 존재하는 자체의 이소플라본이 가능한 많이 용해되는 특정 수준으로 조절한다.
단백질과 이소플라본의 추출은, 박편 대 수성 추출제의 중량비가 약 5:1 내지 12.1인 상태에서 역류 추출 방식을 비롯한 각종 방식으로 수행할 수 있는데, 여기서 최초 추출물은 대두 박편을 재추출하여 단백질과 이소플라본으로 구성된 수성추출물을 얻는 데 사용한다. 대안적으로 2단계 추출법을 이용할 수도 있는데, 제1단계에서의 박편 대 추출제의 중량비는 약 8:1이고, 이후 새로운 추출제에 의한 박편의 제2 추출 단계는 박편 대 추출제의 중량비가 약 3:1 내지 약 6:1인 상태에서 수행하여, 이들 2 단계에서의 박편 대 추출제의 합계 중량비가 총 약 11:1 내지 14:1을 초과하지 않는다.
추출 과정은 약 120℉ 이하에서 약 5 분 내지 60 분, 바람직하게는 15 분 동안 수행할 수 있으나, 이는 중요한 것은 아니다. 이어서, 식용산(예, 아세트산, 황산, 인산, 염산, 또는 임의의 다른 적당한 산성 시약)을 첨가하여, 상기 이소플라본을 함유한 수성 단백질 추출물의 pH를 단백질의 등전점 부근으로 조절한다. 대두 단백질의 등전점은 통상 약 4.0 내지 5.0, 바람직하게는 약 4.4 내지 4.6이다. pH를 등전점으로 조절하면 단백질이 응유(curd) 형태로 침전화된다. 통상적으로 종래 단백질 분리물의 제조 시에는, 산 침전화된 단백질을 잔존 수성 추출물(유장)로부터 분리한 후, 세정 또는 처리하여 잔존하는 향미를 제거한다. 이후, 세정된 분리물을 탈수시켜, 건중량을 기준으로 단백질 함량이 90%를 초과하는 건조된 분리물을 형성시킨다. 종래, 이소플라본과 같은 대두 중치 다양한 "페놀"화합물로 인한 바람직하지 않은 향미를 제거하는 데에는 종종 여러 차례의 세정 과정을 실시하였다.
본 발명에서는, 침전화된 단백질 재료의 세정 과정을 전혀 수행하지 않거나 또는 최소한으로 수행하여 단백질 침전물로부터 이소플라본의 제거를 실질적으로 감소시켜 이소플라본 함량이 높은 추출물을 제공한다. 예를 들어, 침전화된 단백질재료의 세정 과정을 수행하지 않거나 최소한으로 수행하면 건조된 단백질 분리물에서의 이소플라본 회수율이 2 배 이상으로 얻어질 수 있다. 따라서, 산 침전화된 단백질을 물로 세정하는 과정은 전혀 수행하지 않거나, 또는 물 대 처음 단백질 재료의 중량비가 약 2:1 내지 4:1인 상태에서 물로 1 회 세정하는 것으로 제한한다. 산 침전화된 응유의 세정 과정을 수행하지 않으면 원하는 이소플라빈의 함량이 높은 분리물이 제공된다.
이어서, 산 침전화된 단백질을, 원심 분리 또는 농축 과정을 함께 실시하여 탈수시킨 후 통상의 방식에 따라 건조시킨다. 본 발명을 특정의 탈수 수단에 국한시키고자 하는 것은 아니나, 건조된 분리물을 형성시키는 데에는 분사 건조법과 같은 통상의 건조 기술을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 제조된 단백질 분리물은, 하기 구체적 실시예에 설명된 바와 같이 종래의 분리물에 비해 이소플라본 함량이 높은 분리물로서 제공된다.
실시예 1
본 발명에 따라 제조된 단백질 분리물 중의 이소플라본 함량이 높다는 것을 설명하기 위해, 먼저 종래의 단백질 분리물 제조 방법을 수행하여 종래 방법에서의 원하는 이소플라본 회수율을 밝혔다. 100 lbs.의 탈지된 대두 박편을 추출 탱크에 넣고, 충분량의 수산화칼슘을 첨가하여 pH를 9.7로 조절한 1,000 lbs.의 물(90℉)로 추출하였다. 물 대 박편의 중량비는 10:1이었다. 이후, 박편을 추출물로부터 분리한 후 600 lbs.의 수성 추출물(온도 90℉, pH 9.7)로 재추출하였다. 제2 추출 단계에서의 물 대 대두 박편의 중량비는 6:1이었다. 원심 분리를 통해 대두 박편을 제거하고, 제1 추출물과 제2 추출물을 혼합한 후 염산을 사용하여 pH를 4.5로 조절하였다. 산 침전화된 응유를 원심 분리를 통해 유장으로부터 분리한 후 출발 재료 중량의 7배에 해당하는 중량의 물로 세정하여 단백질 분리물을 제공하였다. 이후, 응유, 유장, 소비된 대두 박편과 출발 재료를 게니스틴(예, 게니스틴, 게니스테인 및 6OAC-게니스틴) 및 다이진(예, 다이진, 다이제인 및 6OAC-다이진)함량면에서 분석하였다. 이들 이소플라본의 분석 방법은 다음과 같았다.
총 게니스틴 및 다이진의 함량 측정 방법
1. 0.25 g의 대두 제품을 측량한 후, 80 부의 매틸 알콜, 10 부의 물 및 10 부의 3N HCl로 이루어진 20 ml의 추출 용액에 첨가한다.
2. 4N의 HCl을 20 ml 더 첨가한 후 10 분 동안 교반한다.
3. 상기 용백을 1 시간 동안 응축기로 환류시킨다.
4. 용액을 냉각시킨 후, 와트만 #4 여과지를 통해 여과한다.
5. 10 ml의 분획을 채취하고, 여기에 10 ml의 밀리 기공수 및 0.4 ml의 아세트산을 첨가한 후 혼합한다.
6. 각 용액을 HPLC 컬럼내에 주입한 후 UV 흡수법을 통해 상기 이소플라본의 함량을 측정한다.
침전화된 응유, 대두 유장, 소비된 박편 및 출발 재료를 이소플라본 함량면에서 분석한 결과는 표 1에 제시하였다. 표 1에는 또한 출발 재료 중에 함유된 함량으로 계산한 이소플라본의 회수율도 제시하였다.
상기 실시예는, 종래 방법에서는 원하는 이소플라본이 대부분 유장 중에 농축되어 있어 대부각의 시판되는 단백질 분리물 중의 이소플라본 함량이 낮음을 명확히 설명해주고 있다.
실시예 2
100 lbs.의 탈지된 대두 박편을 추출 탱크에 넣고, 충분량의 수산화칼슘을 첨가하여 pH를 9.7로 조절한 800 lbs.의 물(90℉)을 사용하여 연속 2 단계의 역류 방식으로 추출하였다. 물 대 대두 박편의 중량비는 8:1이었다. 원심 분리를 통해 대두 박편을 제거하고, 수성 추출물의 pH를 4.5로 조절하여 단백질을 침전화 시킨 후, 원심 분리를 통해 유장으로부터 단백질을 분리하였다. 분리된 응유를 물로 세정하는 과정은 수행하지 않았다. 응유, 유장, 소비된 박편 및 출발 재료의 분석은 실시예 1에서와 유사한 방식으로 수행하였다. 이들 결과는 표 2에 제시하였다.
상기 회수율 결과는, 실시예 2에서 얻은 응유 증의 원하는 이소플라본 함량이 실시예 1에 비해 실질적으로 높으므로, 이소플라본 함량이 높은 대두 단백질 분리물이 제공된다는 것을 말해준다.
실시예 3
응유를 산으로 침전화시킨 후 박편 중량의 2 배 중량비에 해당하는 상온의 물로 세정하는 것을 제외하고는, 실시예 2에 기재된 바와 같이 산 침전화된 응유를 제조하였다. 분석은 실시예 1에 기재된 바와 같이 실시하였으며, 이소플라본의 회수율은 표 3에 제시하였다.
상기 회수율 결과는, 실시예 3에서 얻은 응유 중의 원하는 이소플라본 회수율이 실시예 1에 비해 실질적으로 높으므로, 이소플라본 함량이 높은 대두 단백질분리물이 제공된다는 것을 말해준다.
실시예 4
응유를 산으로 침전화시킨 후 박편 중량의 4 배 중량비에 해당하는 상온의 물로 세정한 것을 제외하고는, 실시예 2에 기재된 바와 같이 산 침전화된 응유를제조하였다. 이소플라본의 회수율은 표 4에 제시하였다.
상기 표 4의 회수율 결과는, 실시예 4에서 얻은 응유 중의 이소플라본 회수율이 실시예 1에 비해 실질적으로 높은 것으로 제시되어 있으나, 실시예 3에 기재된 수준보다는 낮다.
실시예 5
100 g의 탈지된 대두 분말을 90℉ 온도의 물 800 g으로 추출하였다. 슬러리의 pH는 6.7이었다. 이 슬러리는 5 분 동안 교반한 후 원심 분리하여 소비된 박편을 제거하였다. 추출물은 염산을 사용하여 pH 4.5로 조절한 후 10 분 동안 원심 분리하여 대두 유장으로부터 응유를 분리하였다. 응유의 세정 과정은 실시하지 않았다. 다양한 분획에서의 이소플라본 회수율을 실시예 1에 기재된 바와 같이 측정하여 그 결과를 표 5에 기재하였다.
상기 표 5를 통해, 실시예 5에서 얻은 응유 중의 이소플라본 함량이 통상적으로 실시예 1에 비해 높음을 알 수 있다.
실시예 6
100 g의 탈지된 대두 가루를 90℉ 온도의 물 800 g으로 추출하였다. 수산화칼슘을 첨가하여 pH를 9.7로 조절하고 15 분 동안 슬러리를 교반한 후 5 분 동안 원심 분리하여 추출물을 분리하였다. 이어서, 300 g의 물과 상기 소비된 대두가루를 5 분 동안 혼합하여 상기 소비된 대두 가루를 다시 추출하였다. 이 제2 추출물은 5 분 동안 원심 분리하여 소비된 박편으로부터 분리하였다. 제1 수성 추출물과 제2 수성 추출물을 혼합한 후 pH를 단백질의 등전점인 4.5로 조절하였다. 이어서, 원심 분리를 통해 산 침전화된 응유를 회수하고 실시예 1에 기재된 바와 같이 응유, 유장 및 소비된 박편 분획 중의 이소플라본 회수율을 측정하였다. 이소플라본회수율은 하기 표 6에 제시하였다.
본 명세서에 기재된 본 발명은 다양하게 변경 및 수정할 수 있음을 당업자는 명백히 이해할 것이다.
Claims (9)
- (a) 이소플라본을 함유한 식물성 단백질 재료를, 상기 단백질 재료의 등전점부근보다 높은 pH를 가진 수성 추출제로 추출하여 단백질과 이소플라본으로 구성된 수성 추출물을 형성시키는 단계,(b) 수성 추출물의 pH를 상기 단백질 재료의 등전점 부근으로 조절하여 단백질 재료를 침전화시키는 단계, 및(c) 상기 침전화된 단백질 재료를 분리시킨 후, 상기 분리된 단백질 재료를, 처음 단백질 재료 중량의 4 배 미만에 해당하는 양의 물로 세정하여 이소플라본 함량이 높은 단백질 분리물을 제공하는 단계를 포함하는 것이 특징인 이소플라본 함량이 높은 식물성 단백질 분리물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,추출 단계는 6.0∼10.0의 pH 하에서 순행하는 것이 특징인 방법.
- 제2항에 있어서,추출 단계는 6.7∼9.7의 pH 하에서 수행하는 것이 특징인 방법.
- 제1항에 있어서,추출물의 pH는 4.4∼4.6으로 조절하는 것이 특징인 방법.
- 제1항에 있어서,식물성 단백질 재료는 추출제 대 단백질 재료의 중량비가 5:1∼12:1인 상태에서 상기 추출제로 추출하는 것이 특징인 방법.
- 제1항에 있어서,식물성 단백질 재료의 추출 단계는 2 단계 추출 과정을 포함하고, 이들 2 단계에 걸친 추출제 대 단백질 재료의 합계 중랑비는 총 11:1 내지 14:1을 초과하지 않는 것이 특징인 방법.
- 제1항에 있어서,침전화된 단백질 재료는 단백질 재료 중량의 2 배 미만에 해당하는 중량의 물로 세정하는 것이 특징인 방법.
- 제1항에 있어서,이소플라본 함량이 높은 분리물을 탈수시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
- 제8항의 방법에 의해 제조된 이소플라본 함량이 높은 분리물.
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