KR100683438B1 - 단백질 가수분해물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라, 열교환기의 고온 매질로서 액체를 사용하는 플레이트식 열교환기에 의해, 산성 조건하에 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액을 가열, 보온함으로써 실질적으로 무균 상태로 한 다음, 수득된 분산액에 단백질 가수분해효소를 작용시킴으로써 조미료 등에 사용할 수 있는 단백질 가수분해물을 제조한다.

본 방법에 따르면, 특수한 설비를 도입하지 않고도 효소에 의한 단백질 가수분해물의 공업적 규모의 제조에서 원료인 단백질의 수성 분산액, 특히 고농도 단백질 분산액을 용이하면서도 실질적으로 무균 상태로 할 수 있으므로, 설비 생산성 및 제품 품질을 향상시키고 제품 용도 범위의 확대를 도모할 수 있다.

단백질 가수분해물, 단백질 가수분해효소, 고농도 단백질 분산액, 무균 상태, 공업적 규모의 생산

Description

단백질 가수분해물의 제조방법{Method for producing protein hydrolysate}

본 발명은 단백질 가수분해물의 신규한 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 단백질 원료를 효소 작용으로 가수분해하여 조미료 등에 유용한 고품질, 고안정성 가수분해물을 간편하게 제조하는 방법에 관한 것이다.

단백질 원료로부터 효소에 의해 가수분해물을 공업적 생산규모로 제조하는 방법에 관해서는 이미 각종 방법이 공지되어 있다.

예를 들면, 변성 탈지 대두에 알칼리 프로테아제와 펩티다제를 작용시키는 조미액의 제조법[참조: 일본 공개특허공보 제(소)51-35461호]과 누룩균의 배양물에 포함되어 있는 프로테아제 및 펩티다제로 각종 단백질을 가수분해시키는 조미료의 제조법[참조: 일본 공개특허공보 제(평)6-125734호, 일본 공개특허공보 제(평)9-75032호 및 일본 공개특허공보 제(평)9-121807호]이 보고되어 있다.

또한, 특이적인 배양방법에 따라 수득되는 미생물 배양물이나 단백질 원료의 특이적인 가수분해 반응조건을 사용함으로써, 글루탐산 함량이 높은 조미료[참조: 일본 공개특허공보 제2000-88호]나 갈변화를 방지한 아미노산의 취득방법[참조: 일 본 공개특허공보 제2000-14394호] 등에 관해서도 보고되어 있다.

이러한 종래 기술에서, 고체 단백질을 함유하는 단백질 원료를 효소로 분해하여 가수분해물을 제조할 경우, 가수분해 공정에서 효소원으로 되는 미생물 이외의 미생물, 소위 잡균의 증식이 발생되며, 목적하는 단백질 가수분해물의 품질 및 수율이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 종래 방법에서는 가수분해 공정에 알콜, 식염, 에틸 아세테이트 등의 정균(靜菌) 물질을 공존시키는 방법이 사용되고 있다[참조: 일본 공개특허공보 제(평)6-125734호 및 일본 공개특허공보 제(평)9-75032호]. 이러한 방법에서는 가수분해 공정 종료시 정균 물질을 분리, 제거하는 부가 공정이 필수적으로 된다. 특히, 식염의 공존을 정균 수단으로 사용하는 경우, 취득되는 단백질 가수분해물의 품질을 저하시키지 않으면서 식염을 적당한 농도 이하로 제거하기란 매우 곤란하다. 또한, 정균 물질의 공존에 따른 가수분해 공정에서 취득되는 단백질 가수분해물에서, 소위, 양조 냄새, 간장 냄새의 발생, 수반을 회피하는 것은 불가능에 가까우며, 취득되는 단백질 가수분해물의 이용 범위를 현저하게 제한하는 결과로 된다.

또한, 당연하지만, 종래 방법에서도, 사용되는 고체 단백질을 함유하는 단백질 원료 또는 효소원으로 되는 미생물 배양물에 혼입되어 있는 잡균을 제거, 살균한 후에 가수분해 공정에서 처리하는 시도가 실시되고 있다. 단백질 원료를 살균 후에 가수분해 반응으로 처리하는 방법은 실험실적 규모에서의 실시는 비교적 용이하다고 할 수 있지만, 공업적인 대규모 생산의 경우에서는 살균처리 공정, 가수분해 공정에서의 잡균 억지 대책 등의 당해 실시에 있어서 매우 곤란한 문제를 포함 하고 있다.

단백질 효소 분해 조미액의 상업적 생산 공정에서, 품질관리상, 잡균 제어는 중요한 컨트롤 포인트이다. 잡균 오염원으로서는, 단백질 원료, 효소제 또는 효소 함유 발효 육즙(broth), 또한 제조설비를 주된 오염원으로 들 수 있다. 상기한 바와 같이, 단백질 원료를 효소 분해처리하는 전(前) 공정으로서의 단백질 원료를 살균하는 공정에서는 알콜이나 소금, 에틸 아세테이트 등의 정균제를 첨가하는 수단이 사용되고 있지만, 제품에 대한 이들 정균제의 혼입은 제품의 용도를 제한하는 것이며, 또한 제거 공정을 부여하는 경우, 제조원가의 상승이 문제시 된다. 효소제나 효소 함유 발효 육즙에 관해서는 미생물 완전 여과막에 의한 효소액 여과나 효소 생산 발효 공정에서 무균성을 유지하고 분해 공정에 제공하는 방법이 있다. 제조설비의 살균에서는 각 설비의 특징에 따른 처리방법이 있으며, 알칼리성 세정액, 산성 세정액에 의한 세정과 증기에 의한 가열이 효과적이며 원가도 감소시킬 수 있다.

따라서, 이들 중에서 가장 곤란한 것은 소금이나 알콜을 사용하지 않고 단백질 원료를 완전히 살균하는 것이다. 특히, 고형물을 함유하는 단백질 원료의 살균에는 곤란한 점이 많다. 단백질 원료의 살균시 어려움은 다음에 있다. 대표적인 방법으로서 단백질 분쇄물을 수중에 분산시켜 이러한 분산액을 가열 살균하는 방법에 관해서 조사, 검토해 보면, 우선, 분산액은 고형물을 함유하고 있으며 통상적으로 사용되고 있는 가열방법으로 확실하게 이의 내부까지 가열하는 것이 곤란하다. 또한, 분산액 중의 단백질 농도를 증가시키면, 분산액의 점도가 매우 높아지며 분 산액의 송액(送液)에 과대한 능력을 가지는 설비가 필요해지며 제조 원가가 높아진다. 특히, 소맥 글루텐과 같은 단백질 원료에는, 이의 분쇄물을 물에 분산시킬 때, 결착되는 성질을 가지는 활성 글루텐이 있으며 분산조차 되지 않는다. 또한, 분산액을 순조롭게 송액할 수 있다고 해도, 살균 공정의 기기, 예를 들면, 플레이트형 열교환기나 노즐식 가열기 등의 내부에서 단백질 성분이 변성되어 고형화하며 폐색된다.

이러한 과제를 일부 해결한 기술의 하나로서, 단백질 원료를 300μm 이하로 미분쇄하고 80℃ 이상의 열수에 분산시킴으로써 단백질 원료의 분산성을 향상시키고, 동시에 기포가 분산액 중에 들어가는 것을 방지하는 방법이 제안되어 있다[참조: 일본 공개특허공보 제(평)11-313693호]. 이러한 방법에 따라, 비교적 저농도의 단백질 분산액에 있어서는 종래부터 곤란하던 단백질 원료의 분산이 가능해졌으며, 또한 분산액의 점도를 저하시켜 분산액 중에 기포가 말려들지 않게 함으로써 다음 살균 공정에서 완전 살균할 수 있게 되었다.

그러나, 상업적 생산에서는 제조원가를 감소시키기 위해 단백질 분산액을 고농도화하고, 다음 공정의 효소 분해 공정에서 설비 생산성을 향상시킬 필요가 있으며, 이러한 고농도 단백질 분산액을 사용하여 살균처리하는 경우, 상기된 어떠한 종래 기술에 의해서도 충분하지 않다.

즉, 단백질 분산액의 농도가 높아짐에 따라 단백질 원료를 균일하게 분산시키는 것이 곤란하다. 단백질 원료가 수성 매체 속에서 응집하는 경우, 그 속에 공기를 함유하고 있으며 가열이 균일하게 실시되지 않고 이러한 상태에서 완전 살균 은 곤란해진다. 또한, 가령 단백질 원료를 분산시킬 수 있다고 해도 이러한 분산액의 점도가 높으며, 다음 공정으로의 송액이 곤란해진다. 이론적으로는 고성능 분산기를 사용하여 단백질 원료를 분산시키고, 고점성액 대응의 펌프를 사용하여 분산액을 송액할 수 있지만, 제조설비가 비싸져서 문제시 된다.

살균 공정에 관해서는 직접 가열방식과 간접 가열방식의 두 가지 방식이 있다. 직접 가열방식은 고온 매질(熱媒)과 처리 대상물을 직접 접촉시켜 대상물을 가열하는 방식으로서, 고점성용 직접 가열식 초고온 순간 멸균장치가 효과적이다. 이러한 방법에 따르면, 수십만 c.p.(mPa·s)의 고점성 식품에서도 가열 매체인 증기를 효율적으로 혼합하는 것으로 단시간에 승온할 수 있으며, 당해 온도를 소정 시간 동안 유지함으로써 완전하게 멸균시킬 수 있다. 또한, 가열 처리물을 감압상태 시점에서 분무함으로써, 승온시에 투입한 증기를 증발시켜 거의 원래 온도로 순간적으로 냉각시킬 수 있다. 그러나, 가열 매체인 증기가 식품에 직접 혼합되므로, 보일러의 급수에 청관제(淸罐劑) 등의 약품의 사용을 제한하며, 식품에 사용할 수 있는 증기의 제조 공정을 별도 부가하는 것이 필요하다. 또한, 수 밀리 정도의 고형물이 혼합된 것에는 적용할 수 없다는 난점도 있다.

한편, 간접 가열방식은 고온 매질로부터 전열재를 경유하여 간접적으로 처리 대상물을 가열하는 방식이다. 간접 가열방식은 기계적으로 구조가 간단하여 운전성이 양호한 장치이면서 염가라는 점에서 종래부터 식품공업에서 고점성 식품의 살균에 많이 사용되고 있다. 이 중에서도, 고점성 식품의 간접 가열식 살균장치로서 대표적인 것은 튜뷸러식 살균장치 또는 소취(搔取)식 살균장치이다. 튜뷸러식은 튜브 속에 고점성 식품을 통과시켜 외부에서 온수 등으로 가열하는 시스템이다. 파이프의 압력 손실에 따른 공급 압력의 상승이 커서 길이에 한계가 있지만, 여러 개의 파이프를 병렬로 하여 다관식으로 하는 경우도 있다. 구조가 간단하며 조립·해체하기 쉬우며 세정도 하기 쉽다는 점 등이 이점이지만, 한편으로는 전열면이 눌어붙기 쉬우며, 또한 내부를 흐르는 유체가 혼합되기 어려워서 온도가 불균일해지기 쉬우며 엄밀한 온도 제어가 필요한 경우에는 적당하지 않다. 소취식 열교환기는 튜뷸러식의 결점을 보충하려고 전열면 부근의 식품을 날개에 의해 소취하여 눌어붙는 것을 없애도록 개선한 것이며, 동시에 튜브내의 식품을 교반할 수 있도록 하며 열적으로 균일해지도록 하고 있다. 그러나, 여전히 대부분의 고점성 식품에서 전열면이 눌어붙는 것은 전무하다고는 할 수 없는 것이 현재 상황이다. 일정한 운전 시간후, 조립된 상태 그대로 세정하는 것이 통상적이지만 눌어붙는 것이 심한 경우에는 해체 세정이 필요해진다. 이들 간접 가열식 살균장치는 열전도적으로 문제가 남아 있으며, 장시간의 가열 시간에 따른 품질의 열적인 악화(영양분, 맛, 색깔 등의 악화), 또한 교반에 따른 기계적인 변화(점성 등의 물리적인 변화)가 일어나는 경우도 있다.

또한, 배지의 완전 살균 공정을 필수적으로 하는 발효공업에서 배지 살균에는 일반적으로 증기를 고온 매질로 하는 간접 가열형 플레이트식 열교환기가 사용되고 있다. 그러나, 단순히 고농도 단백질 분산액을 이러한 열교환기에 통과시켜 가열 살균하는 경우, 단백질 분산액이 열변성을 일으키고 가열기나 냉각기에서 스케일링에 의한 전열 효율의 저하, 압력 손실의 증대가 일어나며, 최악의 경우, 용액 통과가 불가능해진다.

상기된 점으로부터 고점도의 고농도 단백질 분산액의 완전 살균을 공업적 규모로 실시하는 경우, 특수한 기술이나 설비에 의존하지 않는 신규한 기술을 확립하는 것이 필요하다.

발명의 목적, 과제

따라서, 본 발명의 목적은 특수한 설비를 도입하지 않고 효소에 의한 단백질 가수분해물의 공업적 규모의 제조에서 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액, 특히 고농도 분산액을 용이하면서도 실질적으로 무균 상태로 할 수 있는 방법을 개발하고, 설비 생산성 및 제품 품질을 향상시키고, 제품 용도 범위의 확대를 도모하는 것이다.

발명의 개시

상기된 과제를 해결하기 위해 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 열교환기의 고온 매질로서 액체를 사용하는 플레이트식 열교환기에 의해, 산성 조건하에서, 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액을 가열, 보온함으로써 실질적으로 무균 상태로 할 수 있음을 밝혀내고, 이러한 발견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명에 따른 단백질 가수분해물의 제조방법은, 열교환기의 고온 매질로서 액체를 사용하는 플레이트식 열교환기에 의해, 산성 조건하에서, 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액을 가열, 보온함으로써 실질적으로 무균 상태로 한 다음, 수득된 분산액에 단백질 가수분해효소를 작용시킴을 특징으로 하며, 공업적 규모로 대량이면서도 간편하게 단백질 가수분해물을 생산할 수 있게 한다.

단백질 원료를 포함하는 수성 분산액으로서는 바람직하게는 10g/dL 이상, 보다 바람직하게는 10 내지 50g/dL 정도의 고농도 분산액을 사용하여 가열, 보온시 산성하에 있으면 양호하지만, 이때 뿐만 아니라 당해 분산액을 조제하는 단계에서 산성인 것이 바람직하다. 또한, 가열, 보온 공정에서 산성 조건으로서는 pH값 3 내지 6이 바람직하다. 또한, 플레이트식 열교환기에 사용되는 고온 매질의 액체로서는 바람직하게는 120 내지 150℃의 열수가 사용된다. 이러한 조건하에 단백질 원료를 가열하여 120 내지 140℃(제품 온도)에서 1 내지 20분 정도, 바람직하게는 5 내지 15분 정도 유지하면 양호하다. 본 발명의 이러한 구성에 따라, 단백질의 변성이 억제되며, 고농도의 단백질 원료 분산액의 완전한 무균화 처리가 가능해진다.

본 발명의 최대 특징은 상기된 특정한 조건하에 균일하게 분산된 단백질 원료의 수성 분산액을 가열, 보온하는 것이며, 이에 따라 고농도의 단백질 원료 분산액을 사용하는 경우에도 단백질의 변성이 억제되며 실질적으로 무균 상태로 할 수 있으며, 또한 생산성 향상과 품질의 안정화로 연결된다.

또한, 본 발명에 따른 단백질 가수분해물의 제조방법에서는 원료로서 사용되는 단백질 원료에 부분적으로 가수분해된 단백질을 사용할 수 있다. 미리 단백질 원료를 저분자화함으로써 당해 단백질의 고농도 분산액의 조제가 용이해진다.

실시 형태

다음에, 본 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다.

본 발명의 제조방법에 사용되는 단백질 원료로서는 식물성 단백질 또는 동물성 단백질을 이용할 수 있다. 식물성 단백질에는 소맥, 옥수수 및 콩류 유래의 단백질이 포함되며, 동물성 단백질에는 가축, 가금 및 어패류 유래의 단백질이 포함된다. 구체적인 예로서는, 소맥 글루텐, 옥수수 글루텐, 탈지 대두, 분리 대두 단백질, 감자 분리 단백질, 피쉬 밀, 젤라틴, 콜라겐, 유청(乳淸) 단백질, 카제인, 탈지 분유, 식육 추출물, 어패류 추출물을 들 수 있다. 또한, 본 발명에서는 이들 단백질의 처리물도 당해 각 단백질 중에 포함된다. 특히, 이들 단백질을 산 또는 프로테아제 등으로 부분적으로 단백질 분해처리하고, 가용화된 분획을 건조시킨 분말이 바람직하다. 이러한 경우의 분해 정도로서 전체 질소로부터 암모니아형 질소를 뺀 유효형 질소당 포르몰(formol)형 질소의 비율이 0.05 내지 10중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1중량%인 단백질 부분 가수분해물이 사용된다. 이것은 다음 분산 공정에서 고농도 분산액의 조제를 용이하게 하기 때문이다.

이어서, 단백질 원료의 분산은 수성 용매(물, 물을 주체로 하는 용매 등) 속에 고형분으로서 10g/dL 이상의 농도로 균일하게 분산시킴으로써 수행된다. 이때, 수성 용매의 온도는 단백질의 변성을 일으키지 않는 온도 범위, 바람직하게는 80℃ 이하, 보다 바람직하게는 70℃ 이하로 할 수 있다. 단백질 변성을 일으키면 분산액의 점도가 상승하여 송액이 곤란해지므로 바람직하지 않다. 한편, 다음의 무균화 공정에서 가열, 보온 설비의 사양(플레이트 전열 면적)을 올리지 않고 설비 비용을 억제하기 위해서는 이러한 분산액의 온도가 높은 편이 바람직하다. 또한, 저온의 경우, 변성은 되지 않지만 점성이 높다. 따라서, 분산시 온도 범위는 바람직 하게는 40 내지 80℃ 정도, 보다 바람직하게는 50 내지 70℃ 정도로 분산을 실시할 수 있다. 또한, 분산에 있어 고동력, 바람직하게는 교반 동력이 처리액량 1kL당 0.2kwh 이상인 교반 혼합장치를 사용하여 분산시키는 것이 분산 공정의 효율화 측면에서 유리하다.

본 발명에서 적어도 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액을 가열, 보온하는 단계에서는 산성 pH값 영역으로 조정되지만, 당해 분산액 조제 단계에서 산성하에 조정하는 것이 분산성을 향상시키거나 분산 중의 점도 상승을 일으키기 어렵게 하는 점에서 바람직하다. 또한, 이에 따라 가열 살균시 단백질이 변성하여 점성이 상승하는 것을 억제할 수 있다. 최적의 pH값 범위는 단백질 원료의 종류에 따라 상이하며, 가열 처리후의 용액의 점성 상승이 적은 범위, 바람직하게는 pH값 6 이하, 보다 바람직하게는 설비의 부식 방지 관점에서 pH값을 3 내지 6으로 선택한다. pH 조정제로서는 시트르산, 락트산, 염산, 인산 및 황산 등이 사용된다. 최종 제품의 성질에 따라 pH 조정제를 선택할 수 있다. 또한, 단백질 원료 자체에 산성 물질이 함유되어 있으며, 이의 분산액이 이미 바람직한 pH값 영역에 있는 경우, pH 조정제를 첨가할 필요가 없다.

이어서, 이렇게 조제된 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액을 플레이트식 열교환기로 가열처리(가열 공정)한다. 플레이트는 고점성 액체에 적합한 것이 바람직하다. 예를 들면, 식품 전용으로 개발된 콜게이트형 플레이트나 자유 유동 플레이트라고 호칭되는 유형의 플레이트가 바람직하게 사용된다. 이들 플레이트를 사용하여 플레이트 사이의 접촉점을 매우 적게 하거나 플레이트 사이의 접촉점을 접촉선으로 변경함으로써, 또한 플레이트 사이의 간격을 조절함으로써, 고형물을 함유하는 제품에서부터 점성이 높은 음료, 조미료까지 처리할 수 있다. 또한, 가열 공정에서의 온도는 120 내지 140℃ 정도(제품 온도)가 바람직하다. 보온 공정은 플레이트식 열교환기 뒤에 설치한 체류관 또는 배관에 가열된 단백질 분산액을 통과시킴으로써 실시된다. 보온 공정의 보온 시간은 체류관 또는 배관의 직경 및 길이를 조절함으로써 원료 특성이나 원료 중의 잡균수에 따라 변화시킨다. 예를 들면, 단백질 원료가 변성되기 쉬운 경우에는 온도를 낮게 하거나 보온 시간을 짧게 하고, 또한 잡균수가 많은 경우에는 온도를 높게 하거나 보온 시간을 길게 하면 양호하다. 가열 시간은 바람직하게는 1 내지 20분 정도, 보다 바람직하게는 5 내지 15분 정도이다. 또한, 가열 공정에서 사용되는 고온 매질은 고온의 열수인 것이 바람직하다. 열수 온도로서는 바람직하게는 120 내지 150℃가 사용된다. 열수 대신에 수증기를 고온 매질로서 사용하는 경우, 단백질 변성이 일어나기 쉬우며 처리액 측의 플레이트 표면에 스케일이 부착되거나 막히거나 하여 용액 통과가 곤란해진다. 가열, 보온 공정을 경유한 단백질 분산액을 냉각시키기 위한 냉각 공정에서도 가열 공정과 동일하게 고점성 유체용 플레이트를 사용하는 것이 바람직하다.

상기된 종래 기술에서도 본 발명과 동일한 플레이트식 열교환기를 사용한 소맥 글루텐 유화 분산액의 살균이 실시되고 있다[참조: 일본 공개특허공보 제(평)11-313693호, 실시예 2 참조]. 그러나, 이러한 방법에서는 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액의 농도가 비교적 낮은 경우에는 문제없지만, 본 발명과 같이 고농도 단백질 원료 수성 분산액을 사용하는 경우에는 단백질의 변성이나 처리액 측의 플레이트가 막히며 살균 공정이 곤란해지는 문제가 남는다. 또한, 이러한 종래 기술[참조: 일본 공개특허공보 제(평)11-313693호, 실시예 2 참조]에는 (글루텐 농도 50g/dL)라고 기재되어 있지만, (글루텐 농도 50g/L)의 오기임은 당업자에 있어서 당해 명세서 전문으로부터 명백하다.

이렇게 가열, 보온하여 조제한 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액은 실질적으로 무균 상태이다. 「실질적으로 무균 상태」란, 적어도 통상적으로 사용되는 검출법으로는 살균 후의 처리액으로부터 잡균을 검출할 수 없는 상태를 말한다. 이러한 단백질 원료 수성 분산액에, 무균적으로 관리되고 있는 분해조(槽) 내에서 실질적으로 미생물에 오염되지 않은 단백질 분해 효소제 또는 단백질 가수분해효소를 함유하는 미생물 배양물을 혼합하여 가수분해를 실시한다. 여기서, 「실질적으로 미생물에 오염되어 있지 않다」란, 단백질 가수분해효소를 생산하는 미생물 이외의 다른 미생물(잡균)을 실질적으로 함유하지 않는 것을 말한다. 그 결과, 가수분해 중에 잡균에 의해 오염되지 않고 단백질 가수분해물을 목적하는 품질로 안정적으로 제조할 수 있게 된다.

단백질 가수분해효소 생산능이 높은 미생물로서는, 이의 분류학상 위치를 묻지 않으며 각종 미생물을 이용할 수 있지만, 목적하는 제품이 식품 용도인 것을 고려하여 종래부터 식품분야 또는 양조분야에서 이용되고 있는 미생물이 적당하다. 바람직하게는 사상균, 보다 바람직하게는 누룩균 또는 식품제조용 바실러스 서브틸리스균이 사용된다. 누룩균으로서는 아스퍼질러스 오리제, 아스퍼질러스 소야로 대표되는 노랑 누룩균이 바람직하다.

이들 미생물로서는 시판되는 쌀 누룩 또는 간장 양조용 누룩 또는 발효 메주콩(納豆) 또는 발효 메주콩 제조용 종균으로부터 새롭게 분리하여 균주 특성을 고정한 균주를 사용할 수 있다. 또한, 이들 미생물의 기탁 보존주를 사용할 수 있다. 또한, 어떤 경우에도 사용에 앞서 사용 균주에는 잡균이 혼재되지 않음을 확인하는 것이 필요하다. 잡균이 혼재되어 있는 경우, 단일 콜로니 분리에 의해 균주를 순수 분리하고 실질적으로 미생물 오염이 없는 상태로 하여 사용한다.

가수분해 반응에 사용되는 단백질 가수분해효소로서 미생물 배양물을 사용하는 경우, 통상적으로 액체 누룩의 형태로 실질적으로 무균 상태의 단백질 원료 분산액에 첨가, 혼합된다. 액체 누룩을 조제하기 위한 원료는 가수분해해야 할 단백질 원료와 동일하거나 상이할 수 있지만, 조제된 액체 누룩 속에 잡균이 혼재하지 않도록 한다. 이를 위해 액체 누룩용 단백질 원료의 살균에는 잡균이 존재하지 않도록 특히 주의하는 것이 필요하다.

액체 누룩의 조제용으로 사용되는 배지는 미생물이 생육할 수 있는 것이면 양호하며, 일반적으로 탄소원, 질소원, 보조인자 등을 함유한다. 탄소원으로서는 글루코스, 말토스, 프룩토스, 슈크로스, 전분 가수분해물, 락토스, 만니톨, 소르보스 등을 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용한다. 질소원의 적절한 예로서는 질산나트륨, 아질산나트륨, 염화암모늄, 황산암모늄 등의 무기 질소원, 카자미노산, 폴리펩톤, 박토펩톤, 대두 단백질, 분리 대두 단백질, 탈지 대두, 카제인 등의 유기 질소원, L-글루탐산나트륨, L-아스파라긴산나트륨, L-프롤린, L-알라닌, 글리신, L-글루타민 등의 아미노산류를 들 수 있으며, 단독으로 또는 둘 이상을 조합하 여 사용한다. 또한, 보조 인자로서 황산마그네슘 7수화물, 인산수소2나트륨, 인산수소1나트륨, 인산수소1칼륨, 인산수소2칼륨, 고기 추출물, 염화칼륨, 옥수수 침지액 등을 적절하게 선택하여 사용한다. 배지 성분은 배양 초기부터 가할 수 있으며, 배양 도중에 적절하게 첨가될 수 있다.

배양 조건은 통상적인 호기적 배양 조건일 수 있으며, pH 4.5 내지 9.0, 바람직하게는 pH 5.5 내지 8.5, 온도 15 내지 40℃, 바람직하게는 25 내지 35℃가 적당하다. 또한, 교반수나 통기량에 관해서는 배양 환경을 호기적으로 유지할 수 있는 조건이면 어떠한 조건에서도 지장이 없다.

또한, 시판 중인 단백질 분해 효소제를 사용하여 가수분해 반응을 실시할 수 있으며, 이러한 경우, 효소제를 여과, 균 제거 등의 공정으로 처리하여 반응계에 잡균이 혼입되지 않도록 한다.

가수분해 반응에는 어떠한 반응장치를 사용해도 양호하지만, 단백질 가수분해효소를 함유하는 미생물 배양액을 사용하는 경우, 반응계 내의 온도, 통기, 교반 등의 제반 요건을 충분하게 제어할 수 있는 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 심부(深部) 배양 발효조형 반응장치가 적당한 반응장치로서 선택된다. 또한, 바람직한 예로서 단백질 농도 범위가 5 내지 30g/dL로 되도록 단백질 분해 효소를 단백질 분산액에 대하여 액량비로서 1/20 내지 2/1의 범위로 혼합하고, 20 내지 60℃의 온도 범위, 10 내지 100시간의 반응 시간으로 분해처리할 수 있다.

본 발명에서 가수분해 반응에 의해 취득되는 단백질 가수분해물은 그대로 조미료 소재 등으로 널리 이용될 수 있지만, 대부분의 경우, 추가로 균 제거, 탈색, 탈취처리, 예를 들면, 활성탄 처리 등을 실시하여 제품으로 한다. 또한, 이용 목적에 따라, 농축 페이스트, 미세 플레이크상 분말, 분무 건조 분말, 과립, 큐브상 블록으로 가공하여 제품으로 한다. 또한, 단백질 가수분해물 용액 중에 알콜이나 소금, 식초, 에틸 아세테이트 등의 정균제를 실질적으로 함유하지 않은 것은 제품의 범용성을 확대시키며, 또한 정제처리 및 가공처리를 용이하면서도 효과적으로 실시하는 데 매우 효과적인 특성이다.

또한, 본 발명의 단백질 가수분해물을 각종 식품(소맥분 사용 식품, 즉석 식품류, 농산, 축산, 수산가공품, 유제품, 유지류, 냉동식품, 기초 및 복합 조미료, 과자류, 기호 음료류, 기타 식품)에 첨가함으로써 맛의 강화, 감미의 강화, 농후감·끄는 맛의 부여, 순한 맛의 부여, 풍미의 증강, 짠맛·신맛의 완화, 특이한 맛의 차단 등의 효과가 있다. 특히, 간장 존재하에서의 감미, 순한 맛, 농후감의 부여, 고기 제품의 특이한 맛의 차단 및 고기 맛의 증강, 돈육, 계육, 우육, 어패류, 야채 추출물 병용시의 풍미 증강, 향신료 존재하에서의 향신료 풍미의 증강 및 매운 맛을 높이는 효과가 강하다.

적합한 실시 형태

다음에, 실시예 및 비교예로 본 발명을 상세하게 설명한다.

실시예 1

소맥 글루텐 가수분해물 및 조미액의 제조

(1) 소맥 글루텐 분산액의 조제와 살균

교반 동력이 높은 교반기 부착 분산조 속에 60℃의 식수를 도입한다. 그 속에 단백질 분해 효소에 의해 부분적으로 분해된 소맥 글루텐(유효형 질소당 포르몰형 질소의 비율은 약 0.6중량%)의 건조 분말을 약 30g/dL의 농도로 되도록 투입한다. 당해 글루텐은 성분 중에 시트르산을 함유하고 있으며, 투입후, 1시간 정도 교반, 혼합하면 pH 범위가 4 내지 5로 된다. 또한, 분산액의 점도도 0.1Pa·s 정도이며, 거의 변하지 않는다.

이러한 분산액을 플레이트식 열교환기(사용 플레이트: 자유 유동 플레이트 N40, 제조원: 가부시키가이샤 이즈미푸드머시너리) 및 체류관을 사용하고 플레이트 내의 선속 0.3 내지 0.5m/s, 가열 온도 130℃의 조건하에 130 내지 150℃의 열수를 고온 매질로 하는 간접 가열 및 6분 동안의 보온에 의한 연속 살균처리를 실시한다. 이러한 연속 살균처리 공정에서는 플레이트내의 폐색, 압력 손실의 대폭적인 상승 등의 지장은 전혀 발생하지 않으며, 원활히 당해 공정을 진행, 완료할 수 있다. 6분 동안 살균처리한 후의 분산액을 0.2g/dL의 글루코스 및 질소 환산으로 0.01g/dL의 탈지 대두 염산 가수분해물로 이루어진 살균 완료의 배지(pH 7.0)에 무균적으로 등량 첨가하고, 34℃에서 48시간 동안 진탕 배양하여 배양액을 현미경으로 관찰했지만, 미생물의 존재는 확인되지 않으며, 완전하게 살균이 실시되고 있음을 확인하였다. 또한, 살균처리후, 사용되는 플레이트의 표면에서 약간량의 스케일의 침착을 확인했지만, 당해 스케일은 통상적인 스케일 제거제를 사용하여 매우 용이하게 제거될 수 있다.

(2) 액체 누룩의 조제

탈지 대두 분말 에스선프로테인 F[제조원: 아지노모토세이유 가부시키가이샤]를 1.5g/dL로 되도록 조제한 다음, 글루탐산을 약 0.5g/dL 첨가한 배지를 120 내지 140℃의 범위에서 가열 살균처리한다. 이어서, 미리 1.5% 농도로 탈지 대두 분말을 분산시킨 살균 배지에 분리 포자로부터 생육시킨 누룩균 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae ATCC 11494)의 종균 배양액을, 가열 살균한 상기 배지에 15%의 양으로 식균(植菌)한다. 식균후, 통기 및 교반하에 30℃에서 48시간 동안 배양하여 잡균 오염이 없는 누룩균을 취득한다. 취득한 액체 누룩의 프로테아제 활성은 약 300단위/mL이다.

(3) 소맥 글루텐 분산액의 가수분해

플레이트식 열교환기를 사용하여 무균화 처리한 글루텐 분산액(슬러리)을 완전히 살균 완료한 발효조에 도입하고, 상기 (2)항에서 조제한 누룩균 이외의 미생물은 존재하지 않는 단백질 분해 효소를 함유하는 누룩균 배양액을 소맥 글루텐 분산액의 1/2 용량으로 첨가하고, 통기 및 교반하에 용액 온도 36℃로 제어하여 72시간 동안 효소반응에 의한 가수분해처리를 실시한다.

(4) 소맥 글루텐 가수분해물의 후처리

취득한 소맥 글루텐 가수분해물 균체를 여과하고 활성탄을 첨가하여 탈색, 탈취처리를 실시한다. 또한, 감압 건조하에 농축시킨 다음, 분무 건조시킨다.

(5) 소맥 글루텐 가수분해물의 분무 건조물의 평가

취득한 소맥 글루텐 가수분해물의 분무 건조물은 거의 무취의 담황색, 균일한 분말이며, 농후하며 맛에 있어 바람직하다. 분석한 결과, 식염은 10% 이하이다. 또한, 표준 한천 배지[제조원: 에이켄가가쿠 가부시키가이샤, 효모 추출물 2.5g/L, 트립톤 5g/L, 글루코스 1g/L, 한천 15g/L]를 사용하여 일반 생균수를 측정한 결과, 혼입균은 실질적으로 검출되지 않는다. 종합 평가로서, 본 소맥 글루텐 가수분해물의 분무 건조물은 각종 용도에 적용될 수 있는 맛 조미료 소재, 맛 식품 소재로서 바람직한 특성을 갖는다. 따라서, 이와 같이 수득된 가수분해물 또는 이의 성분을 각종 조미료의 형태로 사용할 수 있다.

비교예 1

소맥 글루텐 분산액의 대조 살균

실시예 1의 (1)과 동일한 방법으로 약 20g/dL의 농도로 조제한 소맥 글루텐 분산액을 플레이트식 열교환기(사용 플레이트: 자유 유동 플레이트 N40, 제조원: 가부시키가이샤 이즈미푸드머시너리) 및 체류관을 사용하고 플레이트 내의 선속 0.3 내지 0.5m/s, 가열 온도 130℃의 조건하에 130 내지 150℃의 수증기를 고온 매질로 하는 간접 가열 및 약 1분 동안의 보온에 의한 연속 살균처리를 실시한다. 이러한 연속 살균처리 공정에서는 용액 통과 개시후 15분 정도로 플레이트 내의 폐색, 압력 손실의 대폭적인 상승이 발생하며 당해 공정을 완료할 수 없다.

상기한 결과로부터, 고온 매질에 수증기가 아닌 열수를 사용함으로써 단백질의 급속한 변성을 방지할 수 있는 것으로 이해된다.

실시예 2

탈지 대두 분말 분산액의 조제와 살균

교반 동력이 높은 교반기 부착 분산조 속에 60℃의 식수를 도입한다. 그 속에 탈지 대두 분말 에스선프로테인 F[제조원: 아지노모토세이유 가부시키가이샤]를 약 20g/dL의 농도로 되도록 투입한다. 투입후, 1시간 정도 교반, 혼합하면 pH값의 범위가 6 내지 7로 된다. 또한, 분산액의 점도도 0.1Pa·s 정도이며, 거의 변하지 않는다. 이러한 분산액에 염산을 첨가하고, pH를 4.5로 한다.

이러한 분산액을 플레이트식 열교환기(사용 플레이트: 자유 유동 플레이트 N40, 제조원: 가부시키가이샤 이즈미푸드머시너리) 및 체류관을 사용하고 플레이트 내의 선속 0.3 내지 0.5m/s, 가열 온도 130℃의 조건하에 130 내지 150℃의 열수를 고온 매질로 하는 간접 가열 및 약 1분 동안의 보온에 의한 연속 살균처리를 실시한다. 이러한 연속 살균처리 공정에서는 플레이트 내의 폐색, 압력 손실의 대폭적인 상승 등의 지장은 전혀 발생하지 않으며, 원활하게 당해 공정을 진행, 완료할 수 있다. 또한, 살균처리후, 사용되는 플레이트의 표면에서 약간량의 스케일의 침착을 확인했지만, 당해 스케일은 통상적인 스케일 제거제를 사용하여 매우 용이하게 제거될 수 있다.

비교예 2

탈지 대두 분말 분산액의 대조 살균

실시예 2와 동일하게 하여 탈지 대두 분말 분산액을 조제한다. 단, 염산의 첨가에 의한 pH 조정은 실시하지 않는다.

이러한 분산액을 플레이트식 열교환기(사용 플레이트: 자유 유동 플레이트 N40, 제조원: 가부시키가이샤 이즈미푸드머시너리) 및 체류관을 사용하고 플레이트 내의 선속 0.3 내지 0.5m/s, 가열 온도 130℃의 조건하에 130 내지 150℃의 열수를 고온 매질로 하는 간접 가열 및 약 1분 동안의 보온에 의한 연속 살균처리를 실시한다. 이러한 연속 살균처리 공정에서는 용액 통과 개시후, 시간의 경과에 따라 플레이트 내의 폐색, 압력 손실의 대폭적인 상승이 발생하며 당해 공정을 완료할 수 없다.

상기한 결과로부터, 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액의 pH값이 6 내지 7인 경우에 비해 pH값을 6 이하로 함으로써 단백질의 변성을 제어할 수 있는 것으로 이해된다.

발명의 효과

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법에서는 고농도의 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액을 사용하는 경우에도 단백질의 열변성을 일으키지 않으며 이러한 분산액을 실질적으로 무균 상태로 할 수 있으며 이것을 실질적으로 미생물에 오염되지 않은 단백질 가수분해효소를 작용시킴으로써 식염 등의 정균제를 함유하지 않는 단백질 가수분해물을 간편하면서도 효율적으로 수득할 수 있다. 그 결과, 특수한 설비를 도입하지 않고도 설비 생산성, 제품 품질이 높은 단백질 가수분해물을 공업적 규모로 생산할 수 있으며, 아울러 제품의 용도도 확대할 수 있다.

Claims (15)

1. 열교환기의 고온 매질로서 액체를 사용하는 플레이트식 열교환기에 의해, 산성 조건하에, 단백질 원료을 포함하는 수성 분산액을 가열, 보온함으로써 실질적으로 무균 상태로 하는 공정 및

   당해 수성 분산액에 단백질 가수분해효소를 작용시키는 공정을 포함하는, 단백질 가수분해물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액의 농도가 10g/dL 이상인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산성 조건이 pH 3 내지 6인 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액체가 120 내지 150℃의 열수인 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가열 및 보온 조건이 120 내지 140℃에서 1 내지 20분 동안인 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단백질 가수분해효소가 실질적으로 미생물에 오염되지 않은 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단백질 원료가 부분적으로 가수분해된 단백질을 포함하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 부분적으로 가수분해된 단백질에서, 유효형 질소당 포르몰형 질소의 비율이 0.05 내지 10중량%인 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단백질 원료가 식물성 단백질을 포함하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 식물성 단백질이 소맥, 옥수수 또는 콩류 유래의 단백질인 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단백질 원료가 동물성 단백질을 포함하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 동물성 단백질이 가축, 가금 또는 어패류 유래의 단백질인 방법.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단백질 가수분해효소가 미생물에 유래하는 효소인 방법.
14. 제13항에 있어서, 미생물이 누룩균인 방법.
15. 제1항에 있어서,

    (1) 단백질 원료를 수성 용매에 10g/dL 이상의 농도로 분산시켜 단백질 원료를 포함하는 수성 분산액을 수득하는 공정,

    (2) 당해 수성 분산액의 pH값이 3 내지 6을 나타내지 않을 때에는 당해 수성 분산액의 pH값을 3 내지 6 사이로 조정하는 공정,

    (3) 열교환기의 고온 매질로서 열수를 사용하는 플레이트식 열교환기에 의해, 당해 수성 분산액을 가열, 보온 공정으로 처리하여 실질적으로 무균 상태로 하는 공정,

    (4) 당해 수성 분산액에 실질적으로 미생물 오염이 없는 단백질 가수분해효소를 첨가하는 공정 및

    (5) 당해 단백질 가수분해효소로 단백질 원료의 가수분해를 실시하는 공정을 포함하는 방법.