KR20100123898A

KR20100123898A - 유청 단백질의 개질 방법

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Publication number: KR20100123898A
Application number: KR1020107022199A
Authority: KR
Inventors: 히로시 아라세; 마나부 스즈키; 유조 아사노
Original assignee: 모리나가 뉴교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: DK2250906T3; CA2712978C; KR101223190B1; EP2250906B1; AU2009220682B2; EP2250906A4; RU2010140359A; CA2712978A1; CN101959423A; CN101959423B; NZ587167A; US20110003975A1; WO2009110218A1; JP4431181B2; EP2250906A1; JP2009207419A; RU2453128C2; AU2009220682A1

Abstract

본 발명은, 유기용매 등의 첨가물을 사용하는 일 없이, 열 안정성이 향상된 개질 유청 단백질을 제조하는 방법, 및 상기 방법에 따라 제조된 개질 유청 단백질을 제공한다.
본 발명은, 유청 단백질 용액을, 박막 난류유동 형태로 흐르는 유청 단백질 용액에, 접촉 혼합하여, 76 내지 120℃의 범위의 온도에서, 전단 속도 5,000s^-1 내지 25,000s^-1로 8분 내지 0.1초간 전단하는, 개질 유청 단백질의 제조 방법, 및 상기 방법에 의해 얻을 수 있는 개질 유청 단백질에 관한 것이다.

Description

유청 단백질의 개질 방법{METHOD OF DENATURING WHEY PROTEIN}

본 발명은, 열 안정성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 유청 단백질의 개질 방법, 및 상기 방법에 따라 개질된 유청 단백질에 관한 것이다.

유청 단백질은 우유 중에 존재하는 단백질이며, 주로 치즈나 카세인을 제조할 때의 부산물로서 잘 알려져 있다. 유청 단백질은 양질의 단백질 성분이며, 미네랄 성분도 풍부하기 때문에, 여러가지 식품에 사용되고 있다. 또한, 식품 이외에도 샴푸, 린스 및 크림 등의 화장품에도 이용되고 있다.

폭넓은 용도에 이용되는 한편으로, 유청 단백질은 열 안정성이 낮고, 70 내지 90℃에서 가열함에 의해 쉽게 변성되는 것으로 알려져 있다(비특허 문헌 1). 예를 들어, 식품의 제조의 공정에서는, 열살균을 실시하는 경우가 많지만, 이 열살균을 위한 온도 범위는, 유청 단백질의 변성 온도 범위를 넘는 것이 일반적이다. 이 때문에, 변성 온도 범위로의 가열에 의해 유청 단백질이 변성하여 점도 상승, 겔화, 응집 등이 발생함으로써 제품의 풍미나 외관에 악영향을 미치기 때문에, 제품중의 유청 단백질 배합량을 제한하거나 다른 단백질 원료로 대체하거나 할 필요가 있었다.

열살균에 의한 제품에 대한 악영향을 감소시키기 위해서, 종래부터, 유청 단백질을 물리적 처리, 혹은 화학적 처리 등에 의해서 미리 변성시키고 나서 사용하는 방법이 알려져 있다. 즉, 미리 변성시킨 유청 단백질을 사용함으로써, 살균시의 가열에 의한 유청 단백질의 새로운 열변성의 비율을 감소시키고, 가열 변성에 의한 점도 상승, 겔화, 응집 등의 영향을 줄이는 방법이 알려져 있다.

특허 문헌 1에서는, 유청 단백질을 함유하는 수용액을 pH조정이나 예열 처리 등의 처리를 실시하고, 상기 수용액이 가열되는 동안 유청 단백질을 효소인 트랜스글루타미네이즈(transglutaminase)과 함께 반응시키는 것을 포함하는 유청 단백질의 변성 방법이 개시되어 있다. 특허 문헌 2에서는, 금속 원소를 포함한 유청 단백질 용액에 대해, 불용물을 제거한 후에, 유기용매와 혼합해 얻을 수 있는 단백질성 미소 입자의 제조 방법이 개시되어 있다.

그 외, 가열에 의한 유청 단백질의 변성 처리와 전단에 의한 유청 단백질 입자의 미립화 처리를 조합한 방법이 알려져 있다.여기서 단백질의 미립화는, 유청 단백질의 응집이나 침전, 농후감의 발생을 방지하는 것을 목적으로 하는 것이다.

예를 들면, 특허 문헌 3에서는, 고전단 조건 하에서 유청 단백질의 변성 온도보다 높은 온도로 유청 단백질 농축물을 가열함으로써 얻어진, 실질적으로 비응집성인 변성 단백 구상 입자 또는 그 응집체를 함유 하는 고형 요구르트가 개시되어 있다.

그러나, 특허 문헌 1은 효소나 금속 원소를 포함한 원료를 사용하는 점, 특허 문헌 2는 유기용매를 사용하는 점 등, 유청 단백질 단독에 의한 변성 유청 단백질의 제조 방법을 제공하는 것은 아니었다. 또, 효소나 유기용매를 사용하는 경우에는, 제품으로부터의 충분한 제거를 위해서, 이것을 안전, 확실히 실시하는 작업 설비의 확보, 및 엄격한 관리가 필요하고, 간편한 방법은 아니었다.

특허 문헌 3에서는, 「특표평6509475호 공보」에서 개시된 방법이 변성 단백 구상 입자의 제조 방법으로 제안되어 있고, 심플레스 100(Simplesse 100, CP케르코 사제)이 이것에 해당하는 변성 단백 구상 입자로서 제안되어 있지만, 이것은, 식품 제조시에 다른 원료와 혼합해, 고온 살균하고, 아이스크림이나 스프 등을 제조했을 경우, 제품에 대해 먹을 때의 느낌(껄끄러움, 가루 같음, 농후감 등)이나 외관(겔, 응집등)을 지표로 한 풍미 시험(관능 평가)에 있어서, 식품의 종류에 따라 과도의 농후감이나, 껄끄러움 감이 남는다는 이유로 좋지 않은 평가를 받는 문제점이 생기고 있었다.

[특허문헌１] 특개２０００－４７８６호 공보

[특허문헌２]특개평７－１８４５５６호 공보

[특허문헌３] 특허제３７９８２４９호 공보

[비특허문헌]야마우치, 요코야마 편집,「밀크 종합 사전」, 제3판, 아사쿠라 서점, 1998년, 제61 페이지

위에서 설명한 바와 같이, 유청 단백질은 식품의 제조 공정에 있어서 필요로 하는 열살균을 실시했을 경우에, 변성 온도범위로 가열되기 때문에 열변성되고, 점도 상승, 겔화, 응집 등을 일으킨다. 이러한 현상은 제품의 풍미나 외관에 바람직하지 않고, 게다가 유청 단백질을 다량으로 배합한 제품을 플레이트식 살균기에 통액하는 경우, 플레이트 내에 변성한 유청 단백질이 부착, 퇴적하기 쉽고, 이것을 제거하는 손질이 번잡한 문제가 발생하고 있다.

이와 같이, 유청 단백질이 바람직하지 않은 변성을 일으키는 것이 없게 하기 위해서는, 유청 단백질에 대해서 미리 처리(개질 처리)를 실시해 개질 유청 단백질로 만드는 것이 필요하다.

그러나, 종래의 기술에 따르면, 유청 단백질에 개질을 실시하여 개질 유청 단백질을 제조하는 방법, 및 얻을 수 있던 개질 유청 단백질은, 위에서 설명한 바와 같이, 모두 충분한 것은 아니었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 효소나 유기용매 등의 첨가물을 사용하는 일 없이, 유청 단백질을 개질하여, 열 안정성 향상이 가능한 개질 방법, 즉, 개질 후의 가열 처리에 의해서 풍미나 외관에 악영향을 일으키지 않는 것을 가능하게 하는, 유청 단백질의 개질 방법(개질 유청 단백질의 제조 방법), 및 상기 방법에 따라 얻을 수 있는 개질 유청 단백질을 제공하는 것에 있다.

이에, 본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 열심히 검토한 결과, 박막 난류유동(thin turbulent flow)의 형태로 흐르는 유청 단백질 용액과 이것에 대해 원심 방향에서 방사상으로 흐르는 유청 단백질 용액을 접촉 혼합함에 의해서 혼합한 유청 단백질 용액을, 원통형의 고정 교반조 내에서 박막 난류유동의 형태로 선회시키고, 고속 전단하면서 가열하는 것에 의해서, 유청 단백질을 개질하는 방법을 개발하였다. 이 개질 방법에 의하면, 유청 단백질의 적절한 변성과 미립화를 달성할 수 있어 이 개질 유청 단백질은, 식품 등의 제조시에 필요하게 되는 고온으로의 가열이나 살균을 실시해도, 점도 상승, 겔화, 단백 응집 등이 생기지 않고, 제품의 풍미나 외관에 악영향을 주지 않는다. 즉, 이 방법에 의하면, 유청 단백질의 열 안정성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

상기 과제를 해결하는 본원 제1의 발명은, 열 안정성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 유청 단백질의 개질 방법이며, 이하의 1) 내지 4)의 공정을 포함한 개질 방법이다.

1) 유청 단백질을 유청 단백질 용액에 조제하는 공정,

2) 원통의 외주를, 소정의 전단 속도에서 얇은 막 상태로 선회하면서 흐르는(박막 난류유동의 형태로 흐르는) 상기 유청 단백질 용액과, 선회하면서 흐르는 유청 단백질 용액과는 별도로, 원통의 원심으로부터 방사상으로 흐르는 유청 단백질 용액을 접촉 혼합하는 공정,

3) 혼합한 유청 단백질 용액을 전단 속도 5, 000 s^-1 내지 25, 000 s^-1로 전단하면서 76 내지 120℃로 승온시키는 공정,

4) 승온시킨 유청 단백질 용액을 해당 온도로 유지하면서, 전단 속도 5, 000 s^-1 내지 25, 000 s^- ¹ 로 8분 내지 0.1초 전단하는 공정.

유청 단백질 용액은, 바람직하게는 5 내지 18 질량%의 유청 단백질을 갖는 유청 단백질 용액이다. 매우 적합한 실시의 양태에 있어서, 상기 공정 2), 3), 4)는, 동시에 연속하여 행해진다.

또한, 본원 제1의 발명은, 이하의 1) 내지 4)의 공정을 포함한 개질 방법이기도 하다.

1) 유청 단백질을 유청 단백질 용액에 조제하는 공정,

2) 원통의 외주를, 소정의 전단 속도에서 얇은 막 상태로 선회하면서 흐르는 상기 유청 단백질 용액과 선회하면서 흐르는 유청 단백질 용액과는 별도로, 원통의 원심으로부터 방사상으로 흐르는 상기 유청 단백질 용액을 접촉 혼합하는 장치에, 유청 단백질을 투입하는 공정,

3) 투입한 유청 단백질 용액을 전단 속도 5, 000 s^-1 내지 25, 000 s^-1로 전단하면서 76 내지 120℃로 승온시키는 공정,

4) 승온시킨 유청 단백질 용액을 해당 온도로 유지하면서, 전단 속도 5, 000 s^-1 내지 25, 000 s^-1로 8분 내지 0.1초 전단하는 공정.

유청 단백질 용액은, 바람직하게는 5 내지 18 질량%의 유청 단백질을 갖는 유청 단백질 용액이다. 매우 적합한 실시의 태양에 있어서, 상기 공정 2), 3), 4)는, 동시에 연속하여 행해진다.

추가로, 본원 제1의 발명은, 유청 단백질의 상기 전단이, 원통형 교반조; 상기 원통형 교반조 내 동심에 마련된 회전축; 및 원통체에 반경 방향의 작은 구멍을 다수 관통해 마련한 다공 원통부를 외주 측에 갖춘 것을 특징으로 하는, 상기 원통형 교반조의 직경보다 약간 작은 직경을 가지며 회전축에 장착된 회전날개를 포함한 장치를 이용하여 수행된다. 이 경우, 상기 유청 단백질 용액의 전단은 회전 날개의 고속 회전에 의해 유청 단백질 용액을 원통형 교반조의 내부 표면을 따라 박막 난류유동(thin turbulent flow)의 형태로 분산시켜 수행된다.

상기 과제를 해결하는 본원 제2의 발명은, 본원 제1의 발명의 개질 방법에 따라 개질된 유청 단백질이다.

또한, 본 발명은, 이하의［1］ 내지 ［7］을 제공한다.

［1］

이하의 1), 2A)의 공정：

1) 유청 단백질로부터 유청 단백질 용액을 조제하는 공정,

2A) 유청 단백질 용액을, 박막 난류유동의 형태로 흐르는 유청 단백질 용액에, 연속적으로 접촉 혼합하면서, 연속적으로 접촉 혼합되어 박막 난류유동의 형태로 흐르는 유청 단백질 용액을, 76 내지 120℃의 범위의 온도에서, 전단 속도 5, 000 s^-1 내지 25, 000 s^-1로 8분 내지 0.1초간 전단하는 공정

을 포함하는, 유청 단백질을 개질하여, 개질 유청 단백질을 제조하는 방법.

［2］

상기 접촉 혼합이,

원통형 고정 교반조; 상기 원통형 고정 교반조 내 동심에 마련된 회전축; 및 상기 원통형 고정 교반조의 직경보다 약간 작은 직경을 가지며 회전축에 장착된 회전날개를 포함하고, 상기 회전 날개가, 원통체에 반경 방향의 작은 구멍을 다수 관통해 마련한 다공 원통부를 외주 측에 갖춘 장치를 사용하고,

다공 원통부 내부에 도입된 유청 단백질 용액을 다공 원통부의 작은 구멍을 통해서, 회전 날개의 고속 회전에 의해 고정 교반조와 다공 원통부의 사이를 박막 난류유동의 형태로 흐르는 유청 단백질 용액으로, 접촉 혼합시키는 것에 의해서 수행되는, 상기 ［1］에 따른 방법.

［3］

상기 전단이,

회전 날개의 고속 회전에 의해, 유청 단백질 용액을, 회전 날개의 고속 회전에 의해 고정 교반조와 다공 원통부의 사이를 박막 난류유동의 형태로 흘리면서 전단하는 것에 의해서 수행되는, 상기 ［1］ 또는 ［2］에 따른 방법.

［4］

상기　유청 단백질 용액이, 5 내지 18 질량%의 유청 단백질을 갖는 유청 단백질 용액인, 상기 ［1］ 내지 ［3］ 중 어느 하나에 따른 방법.

［5］

상기　개질된 유청 단백질은 비-개질된 유청단백질(즉, 본 발명의 방법에 의해 개질되지 않은 유청 단백질)에 비하여 가열 처리 후의 풍미 및/또는 외관이 유지 및/또는 향상된 유청 단백질인, ［1］ 내지 ［4］ 중 어느 하나에 따른 방법.

［6］

85℃에서 10분간 가열 처리 후의 평균 입자 지름이 0.3 내지 13.8㎛인［1］ 내지 ［5］ 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 제조된, 개질 유청 단백질.

본 발명에 의한 개질 유청 단백질은, 식품과 음료에 배합했을 경우에도, 가열살균 처리(가열)에 의한 유청 단백 입자의 응집, 겔화, 침전 등을 일으키지 않고, 먹을 때의 느낌이나 풍미의 양호한 제품을 제공하는 것이 가능하다. 즉, 식품 소재로서 젤리, 푸딩, 아이스크림, 드링크 요구르트, 쥬스, 유음료, 가공유, 커피, 스포츠 드링크, 스프, 소성식품, 분유, 육아용 조제분유, 및 유동식 등의 식품군에 매우 적합하게 사용하는 것이 가능하다. 그 외, 저지방 식품용의 지방 대체 원료로서 혹은 샴푸, 린스나 크림 등의 화장품에도 매우 적합하게 사용하는 것이 가능하다. 본 발명에 의한 개질 유청 단백질은, 분산성이 좋아서 침전 하지 않고, 껄끄러움 등이 없어 목에 넘어가는 느낌도 좋기 때문에, 예를 들면 드링크 요구르트 등의 음료에 특별히 적합하다.

또한, 본 발명에 의한 개질 유청 단백질은, 효소나 유기용매 등의 첨가물을 사용하지 않기 때문에, 매우 안전하게 식품과 음료에 사용할 수 있다. 또, 효소나 유기용매 등의 첨가물을 제품으로부터 제거하기 위한 제조상의 해결방안도 전혀 필요가 없다.

도 1은 본 발명에서 이용하는 전단 장치의 일례의 단면의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 의한 개질 유청 단백질 입자 표면의 주사탐침현미경(scanning probe microscope)의 화상을 나타낸다.
도 3은 대조 시료인 유청 단백질 입자 표면의 주사탐침현미경의 화상을 나타낸다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 자유롭게 변경할 수 있다. 덧붙여 본 명세서에 대해 백분율은 달리 특정하지 않는 한 한 질량에 의한 표시이다.

〔유청 단백질〕

본 발명으로 원료로서 사용하는 유청 단백질은, 우유 유래의 단백질인 유청이면, 어떤 것이라도 사용할 수 있다. 예를 들면, 우유, 탈지유, 전지분유, 탈지분유 등의 유청을 함유하는 원료로부터, 통상적인 방법에 의해 정제하여 얻을 수 있는 유청이다.

유청의 정제법으로서는, 우유 또는 탈지분유에 레닛(Rennet) 등을 더해 카세인과 유지방을 없애는 방법을 이용할 수 있다. 이러한 방법에 추가로 겔 여과법, 한외여과법, 이온 교환법 등의 단계를 포함하여 WPC(유청 단백 농축물), 또는 WPI(유청 단백 분리물)등을 얻어 사용할 수 있다. 또, 시판의 WPC나 WPI등의 각종 유청 단백질을 사용할 수도 있다. 그 외, 생유, 탈지유, 탈지분유 등의 유청 단백질을 함유하는 통상의 유제품을 그대로 사용할 수도 있다.

덧붙여 분체물(powdered product)을 용해할 때의 용매는 특히 제한되는 것은 아니지만, 물, 생유, 탈지유 등이 매우 적합하게 이용된다.

본 발명의 개질 방법에서 이용되는 유청 단백질(원료)로서는, 단백질 농도에 근거하여 가격이 저렴하고, 입수하기 쉬우며, 유청 단백질의 효율적인 처리를 실시할 수 있는 점을 고려하면, 단백질 함량이 많은 유청 단백 농축물의 WPC80(독일, Milei GmbH.상품명： Milei 80)을 사용하는 것이 바람직하다. 덧붙여 본 발명에서 사용하는 WPC80나 WPC50의 수치는 제품 중의 유청 단백질 함유량이며, WPC80이면 유청 단백질 함량이 약 80%, WPC50이면 유청 단백질 함량이 약 50%로 여겨진다.

〔개질〕

본 명세서에 있어서의 유청 단백질의 「개질」이란, 이하에 정의하는 「열 안정성」의 판정에 대해 「좋음(양호)」인 상태를 구비한 것을 의미한다. 즉, 「개질」된 유청 단백질(개질 유청 단백질)이란, 「열 안정성」이 「좋음」인 유청 단백질을 의미한다. 이 열 안정성의 양호하다는 것은, 구체적으로는, 가열 처리한 후의 풍미 및/또는 외관을, 개질 전과 비교해 유지 및/또는 향상시키는 것이다.

〔유청 단백질의 개질 방법〕

본 발명의 개질 방법은, 이하의 1) 내지 4)의 공정을 포함한 개질 방법을 포함한다.

1) 유청 단백질로부터, 유청 단백질 용액, 바람직하게는 5 내지 18 질량%의 유청 단백질 함량을 갖는 유청 단백질 용액을 조제하는 공정,

2) 원통의 외주를 소정의 전단 속도로 박막 난류유동의 형태로 흐르는 유청 단백질 용액과, 상기 유청 단백질 용액과는 별도로, 원통의 원심으로부터 방사상으로 흐르는 유청 단백질 용액을 접촉 혼합하는 공정,

3) 혼합한 유청 단백질 용액을 전단 속도 5,000ｓ^-1 내지 25,000s^-1로 전단하면서 76 내지 120℃로 승온시키는 공정,

4) 승온시킨 유청 단백질 용액을 승온된 온도로 유지하면서, 전단 속도 5,000ｓ^-1 내지 25,000s^-1로 8분 내지 0.1초 전단하는 공정.

본 발명의 매우 적합한 실시의 양태에 있어서, 상기 2) 내지 4)의 공정은, 동시에 연속하여 행해진다.

또한, 본 발명의 개질 방법(개질 유청 단백질의 제조 방법)은, 이하의 1) 및 2 A)의 공정을 포함한다：

1) 유청 단백질로부터 유청 단백질 용액(바람직하게는 5 내지 18 질량%의 유청 단백질을 갖는 유청 단백질 용액)을 조제하는 공정,

2 A) 유청 단백질 용액을, 박막 난류유동 형태로 흐르는 유청 단백질 용액에, 연속적으로 접촉 혼합하면서, 연속적으로 접촉 혼합되어 박막 난류유동 형태로 흐르는 유청 단백질 용액을, 76 내지 120℃ 범위의 온도에서, 전단 속도 5,000ｓ-1 내지 25,000s-1로 8분 내지 0.1초간 전단하는 공정.

본 발명의 개질 방법에 있어서, 상기 유청 단백질 용액의 농도는, 단백질 환산으로 5 내지 18 질량%가 바람직하고, 전단 효율을 고려하면 10 내지 18 질량%가 바람직하고, 10 내지 16 질량%가 보다 바람직하다. 즉, 이 농도 범위에서 유청 단백질 용액을 전단하는 것에 의해서, 유청 단백질을 겔화나 응집을 일으키지 않고 효율적으로 개질하는 것이 가능하다.

본 발명의 개질 방법에 있어서, 유청 단백질 용액의 pH는, 중성일수도 있지만, 약간 약산성의 영역일 수도 있다. 바람직한 실시의 태양에 있어서, 유청 단백질 용액의 pH는 pH 5.5 내지 7.5의 범위, 바람직하게는 pH 6.0 내지 7.0의 범위, 보다 더 바람직하게는 pH 6.0 내지 6.5의 범위일 수 있다.

상기 농도로 조제한 유청 단백질 용액을, 소정의 전단 장치에 투입하고 전단을 실시한다. 이 때, 전단 장치의 교반조의 온도는 상온이라도 좋고, 교반조의 워터 자켓(water jacket) 내를 순환하는 온수를 미리 가열함으로써, 60℃ 이하의 임의의 온도로 유지한 상태여도 괜찮다.

전단 장치에 유청 단백질 용액을 투입한 후, 전단을 개시해, 전단 속도를 5,000ｓ^-1 내지 25,000s^-1, 바람직하게는 10, 000 s^-1 내지 25,000 s^- ¹ 로 유지하면서, 전단 장치의 교반조의 온도를 승온시키는 공정(예비 가열 공정)을 실시한다. 매우 적합한 실시의 태양에 있어서, 이러한 승온은 지극히 단시간에 행해져 예비 가열과 가열 처리의 시간을 아울러, 가열 처리의 유지 시간으로서 볼 수 있다.

상기 예비 가열의 공정으로 유청 단백질 용액을 소정의 온도로 승온시킨 후, 전단 처리를 계속하면서, 승온 후의 온도로 유청 단백질 용액을 소정 시간 유지하여 가열 처리(본 가열 공정 또는 최종 가열 공정)를 실시한다. 이 때, 전단 속도에 대해서는, 전단 처리 후의 유청 단백질의 가열 테스트에 대해 겔화나 응집이 확인되지 않는 범위에서 전단하는 것이 바람직하고, 5,000ｓ^-1 내지 25,000 ｓ^-1의 범위, 또한 7,500ｓ^-1 내지 25, 000 ｓ^-1의 범위, 특히 10, 000 ｓ^-1내지 25, 000ｓ^-1의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다. 또, 가열 처리를 실시하는 유지 시간은, 유지 온도에 의해서 적당 설정하는 것이 가능하지만, 일반적으로, 45분 (2700초) 내지 0.1초의 범위, 바람직하게는 30분 (1800초) 내지 0.1초의 범위, 보다 더 바람직하게는 20분 (1200초) 내지 0.1초의 범위, 보다 더 바람직하게는 10분 (600초) 내지 0.1초의 범위, 보다 더 바람직하게는 8분 (480초) 내지 0.1초의 범위, 보다 더 바람직하게는 360초 내지 0.1초의 범위, 보다 더 바람직하게는 240초 내지 0.1초의 범위, 보다 더 바람직하게는 120초 내지 0.1초의 범위, 보다 더 바람직하게는 60초 내지 0.1초의 범위, 보다 더 바람직하게는 30초 내지 0.1초의 범위, 보다 더 바람직하게는 20초 내지 0.1초의 범위, 특히 바람직하게는 10초 내지 0.1초의 범위의 시간 동안 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유청 단백질의 개질 방법은, 상기 기술한 바와 같이, 전단 처리와 가열 처리를 동시 진행으로 실시하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 유청 단백질의 입자의 평균 입자 지름은, 후술하는 본 발명에 있어서의 평균 입자 지름의 측정 조건에 근거하여 측정한 결과가, 0.3 내지 13.8㎛의 범위, 바람직하게는 0.5 내지 13.4㎛의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.5 내지 10㎛의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.6 내지 6㎛의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.6 내지 3.42㎛의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.6 내지 1.87㎛의 범위일 수 있다. 또한, 개질 후의 유청 단백질은, 종래의 유청 단백질에 비교해 농후감이 적고, 매끄러운 촉감을 가지는 것이다.

〔전단 공정〕

전단 장치에서 실시되는 전단 공정은, 본 발명의 개질 방법의 가장 특징적인 공정이다.

전단 공정의 매우 적합한 실시의 구체예에 따르면, 조제한 유청 단백질 용액은, 고정된 교반조의 저부의 원심 부근으로부터 공급되어 회전 날개의 고속 회전에 의해 이미 선회하고 있는 유청 단백질 용액에 대해, 원심 부근으로부터 방사상으로 분산되어, 회전 날개가 갖추고 있는 다공 원통부의 내면에 도달해, 회전 날개의 고속 회전에 의한 원심력을 받고, 다공 원통부에 다수 관통해서 설치된 작은 구멍을 통해서, 회전 날개의 다공 원통부의 외면과 고정 교반조의 내면과의 사이에 설치되어 있는 원통형의 공간으로 유출해, 회전 날개의 고속 회전에 의해서 박막 난류유동이 되어 흐르며, 계속해 공급되는 유청 단백질 용액은 먼저 박막 난류유동이 되어 흐르고 있는 유청 단백질 용액안으로 유출해, 접촉해 혼합되고, 그 중에 확산된다. 회전 날개의 다공 원통부의 내주면에 도달하고 있는 유청 단백질 용액은, 원심력에 의해서 내주면에 얇은 막 상태가 되어, 고속 회전이 계속 되는 동안, 다수 관통해서 설치된 작은 구멍을 통해서, 회전 날개의 다공 원통부의 외주면으로 유청 단백질 용액을 계속 공급한다. 회전 날개의 다공 원통부의 외면(외주면)과 고정 교반조의 내면(내주면)과의 사이에 존재하는 원통형의 공간에서 박막 난류유동이 되고 있는 유청 단백질 용액은, 회전 날개의 고속 회전에 따라 선회해, 원심력으로 원통형의 박막을 유지하면서, 고정 교반조 내면과 회전 날개의 다공 원통부 외면과의 속도차이에 의해서 전단 작용을 받는다.

또, 전단 공정의 매우 적합한 실시의 다른 구체예에서, 조제한 유청 단백질 용액은, 회전 날개의 고속 회전에 의한 원심력을 받고, 다공 원통부에 다수 관통해서 설치된 작은 구멍을 통해서, 회전 날개의 다공 원통부의 외면과 고정 교반조의 내면과의 사이에 설치되고 있는 원통형의 공간으로 유출해, 회전 날개의 고속 회전에 의해서 박막 난류유동이 되어 흐르고 있는 유청 단백질 용액과 접촉해 혼합되고, 그 중에 확산된다. 회전 날개의 다공 원통부의 외면(외주면)과 고정 교반조의 내면(내주면)과의 사이에 존재하는 원통형의 공간에서 박막 난류유동이 되고 있는 유청 단백질 용액은, 회전 날개의 고속 회전에 따라 선회해, 원심력으로 원통형의 박막을 유지하면서, 고정 교반조 내면과 회전 날개의 다공 원통부 외면과의 속도차이에 의해서 전단 작용을 받는다. 다공 원통부의 원심 방향에서, 다수 관통해서 설치된 작은 구멍을 통해서, 연속해 유출하는 유청 단백질 용액은, 강한 원심력을 받아 회전 날개의 다공 원통부의 외주면과 고정 교반조의 내주면과의 사이로, 원통형의 박막이 되어 선회해 흐르는 유청 단백질 용액내에 방사상에 분출하면서 혼합된다. 이 때 다른 방향의 흐름이 접촉 혼합되는 것에 의해서 교반 작용을 일으켜 전단 작용을 효과적으로 조장 한다.

본 발명의 전단 공정은 상기 전단 방법의 어느 모양을 취하는 것도 가능하다.

다공 원통부의 원심 방향에서, 다수 관통해서 설치된 작은 구멍을 통해서, 연속해 유출하는 유청 단백질 용액은, 강한 원심력을 받아 회전 날개의 다공 원통부의 외주면과 고정 교반조의 내주면과의 사이로, 원통형 박막이 되어 선회해 흐르는 유청 단백질 용액내에 방사상에 분출하면서 혼합된다.이 때 다른 방향의 흐름이 접촉 혼합되는 것에 의해서, 난류가 발생해, 교반 작용을 일으키고, 전단 작용을 효과적으로 조장 한다.

다공 원통부의 내주면에 얇은 막 상태가 되어 있는 유청 단백질 용액은, 다수 관통해서 설치된 작은 구멍을 통해서 다공 원통부의 외주면으로 유출한 액량과 같은 액량이, 다공 원통부의 외면(외주면)과 고정 교반조의 내면(내주면)과의 사이에 설치되고 있는 원통형의 공간에서 박막 난류유동이 되고 있는 유청 단백질 용액의 다공 원통부의 상단 및 하단을 넘어 재차 다공 원통부의 안쪽에 유입하기 때문에, 고속 회전을 계속하는 동안, 상기 접촉 혼합은 연속적으로 행해진다. 공급관으로부터 공급되는 유청 단백질 용액도 이 액의 흐름에 참가한다. 이것에 의해서, 난류의 발생과 교반 작용, 거기에 따른 전단 작용의 조장은, 고속 회전을 계속하는 동안, 계속하여 행해진다.

전단 개시 후 액체의 온도가 상승해, 목표 온도에 이른 후에 일정 온도로 유지된다. 온도의 유지는 교반조의 워터 자켓 내를 순환하는 온수 또는 냉수에 의해 조정할 수 있다. 유지 시간 종료후, 유청 단백질 용액은 전단 장치 내를 순환하는 냉수에 의해 신속하게 냉각되어 배출구에서 회수된다.

덧붙여 본 발명에 있어서의 전단 속도는, 전단 작용을 주는 전단 장치의 교반 날개의 끝으로부터 실린더 벽면까지의 거리(클리어란스：C)와 교반 날개의 접선 방향의 속도(V)와의 비로, 1/초(sec)의 차원을 가지는 물리량이다. 클리어란스가 짧고, 교반 날개의 접선 방향의 속도가 큰 만큼 전단 속도는 커진다. 이 전단 속도는 다음 식에 의해서 계산될 수 있다.

　전단 속도(s^-1)=V/C

전단 온도는, 130℃ 이하의 임의의 온도로 조정할 수 있지만, 본 발명에 서는, 유청 단백질의 품질을 유지하기 위해, 76℃ 내지 120℃의 범위, 바람직하게는 80 내지 120℃의 범위, 특히 85 내지 120℃의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.또, 대기압 하에서의 작업성의 관점에서는, 76℃ 내지 100℃의 범위, 바람직하게는 80℃ 내지 100℃의 범위, 특히 85 내지 100℃의 범위의 온도가 바람직하다. 전단 온도로서 높은 온도를 선택하면, 유지 시간이 더 짧더라도, 본 발명을 매우 적합하게 실시할 수 있다. 최저 온도로서 76℃을 포함한 온도 범위로 하는 경우에는, 8분 (480초) 이상의 유지 시간으로 하는 것이 바람직하다. 최저 온도로서 80℃을 포함한 온도 범위로 하는 경우에는, 1분 (60초) 이상의 유지 시간으로 하는 것이 바람직하다. 최저 온도로서 85℃를 포함한 온도 범위로 하는 경우에는, 0.1초 이상의 유지 시간으로 하는 것이 바람직하다.본 발명의 매우 적합한 태양에 있어서, 80℃ 내지 120℃의 범위의 온도로, 480초 내지 60초의 범위의 유지 시간으로 할 수 있다.본 발명의 다른 매우 적합한 태양에 있어서, 85℃ 내지 120℃의 범위의 온도로, 480초 내지 0.1초의 범위의 유지 시간으로 할 수 있다.본 발명의 다른 매우 적합한 모양에 대하고, 80℃ 내지 100℃의 범위의 온도로, 480초 내지 60초의 범위의 유지 시간으로 할 수 있다.본 발명의 다른 매우 적합한 태양에 있어서, 85℃ 내지 100℃의 범위의 온도로, 480초 내지 0.1초의 범위의 유지 시간으로 할 수 있다.본 발명의 매우 적합한 실시의 태양에 있어서, 76℃ 이상 80℃ 미만의 범위의 온도로 8분 이상 30분 이하의 범위의 유지 시간, 80℃ 이상 85℃ 미만의 범위의 온도로 60초 이상 8분 미만의 범위의 유지 시간, 85℃ 이상 120℃ 이하의 범위의 온도로 480초 내지 0.1초의 범위의 유지 시간의 편성으로 할 수 있다.

〔전단 장치〕

본 발명에서 이용하는 전단 장치는 원통형 고정 교반조, 회전 날게 및 회전축을 포함한다. 회전축은 원통형 고정 교반조의 동심에 위치하도록 마련된다. 회전 날개는 그의 외주 측에 다공 원통부를 갖추고 있으며, 고정 교반조 보다 약간 작은 직경을 갖고 있다. 상기 kerhd 원통부는 반경 방향의 작은 구멍을 다수 관통해 마련한 원통체이다. 상기 회전 날게는 상기 회전축에 장착되어 있다. 전단 장치는 전단 날개의 고속 회전에 의해 고정 교반조의 내부 표면을 따라 박막 난류유동의 형태로 유청 단백질 용액이 흐르도록 함으로써 유청 단백질을 전단한다. 매우 적합한 태양에 있어서, 고정 교반조 내주면에는 요철이 설치되어 있다. 도 1은, 본 발명에서 이용하는 전단 장치의 일례의 단면의 모식도이다. 전단 장치 1은, 원통형의 고정 교반조 2의 내부에, 회전 날개 3과 공급관 4및 5를 갖추고 있다.회전 날개 3은, 회전축 3 a로 암 3 c로 암 3 c에 의해서 회전축 3 a와 회전 가능하게 일체가 되고 있는 다공 원통부 3 b를 가지고 있다. 다공 원통부 3 b는 도시되지 않는 다수의 작은 구멍이 반경 방향으로 관통하고 있어, 암 3 c는 도시되지 않는 연통 구멍이 회전축의 축방향으로 복수 관통하고 있다. 공급관 4및 5는, 고정 교반조 2의 저부의 원심 부근에 위치해, 여기로부터 전단 장치 1에, 조제한 유청 단백질 용액이 공급된다. 공급된 유청 단백질 용액은, 회전 날개 3의 고속 회전에 의해 이미 선회하고 있는 유청 단백질 용액에 대해, 공급관 4및 5의 출구 부근으로부터 방사상으로 분산되고, 다공 원통부 3 b의 내면에 도달해, 회전 날개 3의 고속 회전에 의한 원심력을 받고, 다공 원통부 3 b에 다수 관통해서 설치된 작은 구멍을 통해서, 다공 원통부 3 b의 외면과 고정 교반조 2의 내면과의 사이에 설치되고 있는 원통형의 공간으로 유출해, 회전 날개 3의 고속 회전에 의해서 박막 난류유동이 되어 선회해, 계속해 공급되는 유청 단백질 용액은 먼저 박막 난류유동이 되어 선회하고 있는 유청 단백질 용액안으로 유출해, 접촉해 혼합되고, 그 중에 확산된다.다공 원통부 3 b의 외면(외주면)과 고정 교반조 2의 내면(내주면)과의 사이에 설치되고 있는 원통형의 공간에서 박막 난류유동이 되고 있는 유청 단백질 용액은, 회전 날개 3의 고속 회전에 따라 선회해, 원심력으로 박막 난류유동을 유지하면서, 고정 교반조 2의 내면과 다공 원통부 3 b의 외면과의 속도차이에 의해서 전단 작용을 받는다.다공 원통부 3 b의 원심 방향에서, 다수 관통해서 설치된 작은 구멍을 통해서, 연속해 유출하는 유청 단백질 용액은, 강한 원심력을 받아 다공 원통부 3 b의 외주면과 고정 교반조 2의 내주면과의 사이로, 박막 난류유동이 되어 선회해 흐르는 유청 단백질 용액내에 방사상에 분출하면서 혼합된다.이 때 다를 방향의 흐름이 접촉 혼합되는 것에 의해서, 난류가 발생해, 교반 작용을 일으키고, 전단 작용을 효과적으로 조장 한다.다공 원통부 3 b의 내주 면에 박막 상태가 되어 있는 유청 단백질 용액은, 다수 관통해서 설치된 작은 구멍을 통해서 다공 원통부 3 b의 외주면으로 유출한 액량과 같은 액량이, 다공 원통부 3 b의 외면(외주면)과 고정 교반조 2의 내면(내주면)과의 사이에 설치되고 있는 원통형의 공간에서 박막 원통형이 되고 있는 유청 단백질 용액, 및/또는 공급관으로부터 유입하기 위해서, 고속 회전을 계속하는 동안, 상기 접촉 혼합은 연속적으로 행해진다. 이것에 의해서, 난류의 발생과 교반 작용, 거기에 따른 전단 작용의 조장은, 고속 회전을 계속하는 동안, 계속하여 행해진다. 매우 적합한 실시의 태양에 있어서, 고정 교반조 2는, 도시되지 않는 온도 조절 장치, 예를 들면 소망한 온도의 물을 순환시킬 수 있는 워터 자켓을 갖추고 있다.매우 적합한 실시의 태양에 있어서, 전단 장치 1은, 개질된 유청 단백질 용액을 배출하기 위해서, 도시되지 않는 배출관을 갖추고 있다. 매우 적합한 실시의 태양에 있어서, 전단 장치 1은, 고정 교반조 2의 내부에, 도시되지 않는 외장판(sheathing board)을 갖추고 있다.이 도시되지 않는 외장판은, 고정 교반조 2의 내면에 있어 다공 원통부 3 b의 상단보다 상부에 위치하고, 고정 교반조 2의 내면으로부터 원심 방향으로 회전축 3 a부근까지 성장하고, 링 모양의 외장판이 되고 있다.이 외장판은, 박막 원통형이 된 유청 단백질 용액이 고정 교반조 2의 내면의 소망하지 않는 상부에까지 도달하는 것을 막거나, 혹은, 이 외장판을 넘은 유청 단백질 용액이 도시되지 않는 배출관으로 이끌고, 전단 후의 개질 유청 단백질 용액을 연속적으로 유출시키는 것을 가능하게 한다.

매우 적합한 실시의 태양에 있어서, 고정 교반조는 그의 외부에 워터 자켓이 구비되어 있어, 냉각수 및 열수를 공급하는 것으로 피처리액의 가열, 냉각 등의 온도 조정이 가능하다.

매우 적합한 실시의 태양에 따르면, 고정 교반조의 액체 출입구를 포함한 시료 액체의 일련의 경로는, 밀폐계로 할 수 있어 압력 펌프 및 압력 밸브가 설치되어 있다.이 압력 펌프와 압력 밸브의 조정에 의해서 밀폐계 내부를 임의의 압력으로 설정할 수 있다.압력 펌프는, 시료 액체를 100℃ 이상으로 가열하는 경우나, 시료 액체를 100℃ 부근에서 가열했을 때의 비등을 방지하기 위해서 가압용 펌프로서 사용된다. 압력 펌프의 조정에 의해, 처리액의 온도는 130℃까지 승온시킬 수 있다.

게다가 본장치는, 전단시에 회전 날개와 처리액의 마찰에 의해서 발열이 생기는 것부터, 전단력이 10,000 s^- ¹를 넘을 때는, 이 열을 이용해 유청 단백질 용액을 가열할 수 있다. 이 전단 공정시의 에너지에 의해서 발생하는 열을 「전단열」이라고 한다.

본 발명의 교반 공정으로 사용하는 장치로서는, 「FILMICS FM-80-50」(등록상표, Primix Corporation사)을 예시할 수 있다. 상세하게는, 특개 2007125454호 공보에 기재의 고속 교반 장치, 특히 동 공보의 도 1 및 도 2 로서 들 수 있던 장치를 예시할 수 있다.덧붙여 전단 장치는 이것으로 한정되는 것이 아니고, 같은 전단 효과를 얻을 수 있는 장치이면, 어떤 것이라도 사용할 수 있다.

〔유청 단백질의 열 안정성〕

　개질된 유청 단백질은, 유청 단백질의 변성 온도를 넘는 온도로 재가열을 실시해도, 유청 단백질이 응집, 겔화, 침전 등을 일으키지 않는 성질, 즉 양호한 열 안정성을 가지고 있어, 식품 제조시에 가열살균 공정을 포함하는 식품과 음료의 원료로서 매우 적합하게 사용할 수 있다.

여기서, 재가열을 실시해도, 유청 단백질이 응집, 겔화, 침전 등을 일으키지 않는 성질이란, 구체적으로는 식품 제조시의 가열살균을 상정한 가열 테스트(85℃, 10분간 가열)에 의해, 유청 단백질의 입자가 응집하지 않고, 평균 입자 지름이 0.3 내지 13.8㎛의 범위를 유지하는 것, 및 관능 평가에 있어서의 먹을 때의 느낌(껄끄러움, 가루 같음, 농후감 등)이나 외관(겔, 응집 등)이 양호한 것(먹을 때의 느낌이나 외관이 양호한 상태로 유지되고 있는 것)을 의미한다.

덧붙여 본 발명에 있어서의 유청 단백질의 열 안정성은, 유청 단백질을 포함한 시료를 고형분으로서 12.5 질량%가 되도록 용해해 시료 용액을 조제하고, 조제한 시료 용액을 85℃로 10분간 가열 처리를 실시해, 가열 처리 후의 시료 용액에 대해, 관능 평가와 평균 입자 지름의 측정을 실시하는 방법에 따라 판정하는 것이 가능하다.

〔관능 평가〕

　본 발명에 있어서의 관능 평가란, 510명의 패널리스트에 의해, 앞에서 본 대로, 유청 단백질을 포함한 시료를 고형분으로서 12.5 질량%가 되도록 용해해 시료 용액을 조제하고, 조제한 시료 용액을 85℃로 10분간 가열 처리를 실시해, 가열 처리 후의 시료 용액에 대해 풍미 시험 및 외관 시험을 실시하는 것이다. 구체적으로는, 먹을 때의 느낌(껄끄러움, 가루 같음, 농후감 등) 및 외관(겔화, 응집)에 대해서, 각각 최고의 평가를 3점, 최저의 평가를 0점으로 하는 1점 조각의 점수를 붙여 패널리스트의 평균점을 산출한다. 산출한 평균점 A가 2＜A≤3을 「좋음」, 1＜A≤2를 「약간 좋음」, 0≤A≤1을 「좋지 않음」으로서 평가해, 이것을 가지고, 각각의 평가를 열 안정성 「좋음」, 「약간 좋음」, 「좋지 않음」이라고 하는 판정을 실시하는 것이 가능하다.

〔평균 입자 지름〕

본 발명에 대해 평균 입자 지름의 측정은, 앞에서 본 대로, 제조한 유청 단백질을 포함한 시료를 고형분으로서 12.5 질량%가 되도록 용해해 시료 용액을 조제하고, 조제한 시료 용액을 85℃로 10분간 가열 처리를 실시해, 가열 처리 후의 시료 용액에 대해서, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치 등을 사용해 유청 단백질의 평균 입자 지름을 측정하는 것에 의해서 수행할 수 있다.

여기서, 관능 평가에 근거하는 열 안정성에 대해서, 유청 단백질이 가지는 물성과의 관계를 확인한 결과를 참고예로서 기재한다.

〔참고예〕

유청 단백질을 포함한 시료를 고형분으로서 12.5 질량%가 되도록 용해하여 시료 용액을 조제하고, 조제한 시료 용액을 85℃로 10분간 가열 처리를 실시해, 가열 처리 후의 시료 용액에 있어서의 관능 평가와 가열 처리 후의 유청 단백질에 있어서의 물성으로서 유청 단백질 입자의 평균 입자 지름과의 관계를 검토하였다.

덧붙여 본 발명에 있어서의 평균 입자 지름의 측정은, 가열 처리 후의 시료 용액에 대해서, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(Horiba, Ltd, 상품명：LA500)를 사용하고, 순환 유량 2, 교반 속도 2의 조건으로 측정했을 때의 평균 입자 지름(입도 누적 분포의 50%에 상당하는 입자 지름)의 값을 측정하는 것에 의해서 수행하였다.

그 결과, 표 1에 나타나는 대로, 가열 처리 후의 유청 단백질의 평균 입자 지름이 13.9㎛ 미만일 때, 관능 평가는 「좋음」인 것이 판명되어, 특히 평균 입자 지름이 0.3 내지 13.8㎛ 이하일 때 유청 단백질이 좋은 질감과 외관을 가지는 것으로 나타났다.

이 결과는, 가열 처리 후의 유청 단백질의 평균 입자 지름이 13.9㎛ 미만, 특히 0.3 내지 13.8㎛의 범위일 때, 열 안정성이 「좋음」이라고 판정할 수 있는 것을 의미하는 것이다.

　따라서, 본 발명에 대해 제조된 유청 단백질의 평균 입자 지름이 0.3 내지 13.8㎛의 범위에 포함될 때, 유청 단백질은 개질되었다고 판단할 수 있어 풍미나 외관에 양호한 효과를 미치는 미세한 입자 지름을 가지고 있다고 규정할 수 있다.

[표 １]

이하, 본 발명의 유청 단백질의 열 안정성을 판정하기 위한 관능 평가 시험이나 평균 입자 지름의 측정 시험은, 종종 「가열 테스트」라고 약기한다.

〔개질된 유청 단백질을 포함한 식품 등〕

　본 발명 방법에 따라 개질된 유청 단백질은, 혀에서의 느낌 또는 음식을 삼킬 때의 목에서의 느낌을 중요시하는 식품의 원료로서 이용하는 것이 가능하고, 구체적으로는, 젤리, 푸딩, 아이스크림, 드링크 요구르트, 쥬스, 젖음료, 가공유, 커피, 스포츠 드링크, 스프, 소성식품, 분유, 육아용 조제분유, 및 유동식 등의 식품군의 원료로서 매우 적합하게 사용하는 것이 가능하다.

덧붙여 본 발명 방법에 따라 개질된 유청 단백질은 상기 식품군에 이용되는 것 외에, 샴푸, 린스, 크림, 유액 등의 화장품 등에도 매우 적합하게 사용하는 것이 가능하다.

　바람직한 실시의 태양에 있어서, 본 발명에 의한 개질된 유청 단백질은, 주사탐침현미경에 의해서 관찰했을 경우에, 그 개질 유청 단백질 입자 표면에 미세한 돌기물이 관찰된다. 바람직한 실시의 태양에 있어서, 이 미세한 돌기의 수는, 5㎛×5㎛의 범위의 입자 표면에, 100 내지 100,000개의 범위에서 존재한다. 또한, 바람직한 실시의 태양에 있어서, 이 미세한 돌기의 직경은, 10 내지 200 nm의 범위에 있다. 또한, 바람직한 실시의 태양에 있어서, 이 미세한 돌기의 높이(최대부)는, 10 내지 500 nm의 범위에 있다. 이 미세한 돌기는, 식품 제조시의 가열살균 공정을 상정한 유청 단백질의 변성 온도를 넘는 온도로의 재가열을 실시해도, 개질 유청 단백질이 응집, 겔화, 침전 등을 일으키지 않고, 먹을 때의 느낌이 양호(껄끄러움, 가루 같음, 불쾌한 농후감이 느껴지지 않는 등)하다라는 성질에 기여하고 있는 것이라고 추측된다.

[실시예]

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

〔실시예 1〕

(제조 방법)

유청 단백질로서 WPC35(독일, Milei GmbH 사제.상품명：Milei 35) 및 WPC60(독일, Milei GmbH 사제.상품명：Milei 60)을 일대일의 비율로 혼합한 것(이후, 이것을 「WPC50 상당」이라고 기재하는 일이 있다)을 상온수에 용해하고, 고형분 농도가 12.5 질량%(유청 단백질로서 10 질량%)의 유청 단백질 용액을 조제하였다. 그 다음, 해당 유청 단백질 용액을 전단 장치 「Filmics FM-80-50」에 투입하였다.전단 장치의 전단 속도를 25,000 s^-1로 설정해 전단을 개시해, 유청 단백질 용액의 온도가 85℃에 이를 때까지 예비 가열을 실시해(승온 공정), 85℃에 도달하고 나서 1분간 유지한 후, 전단을 종료하였다.전단 종료 후, 교반조의 외측에 설치된 쟈켓 내에 냉수를 통액해, 교반조를 냉각한 후, 전단 장치로부터 유청 단백질 용액을 회수하였다. 덧붙여 상기 전단 처리 공정에 있어서의 85℃로의 유지 시간은 0.1초(가열 유지 공정)였다.

거기서, 해당 전단 처리를 실시한 유청 단백질에 대해 85℃로 10분간 가열 처리를 실시해, 평균 입자 지름 측정과 관능 평가를 포함한 가열 테스트를 실시한 결과, 유청 단백질의 평균 입자 지름이 1.21㎛이며, 껄끄러움 감이 느껴지지 않는 양호한 먹을 때의 느낌을 가지는 것이 판명되어, 유청 단백질의 열 안정성이 향상된 것이 확인되었다.

　덧붙여 전단 처리를 종료한 시점에서 유청 단백질 용액에 있어서의 유청 단백질의 평균 입자 지름을 측정했는데, 0.89㎛인 것이 확인되었다.

〔실시예 2〕

　실시예 1으로 같은 방법으로 얻을 수 있던 유청 단백질 개질품을 배합한 콘 스프를 표 2에 기재의 배합 비율로 제조했다 .덧붙여 유청 단백질 개질품은, WPC80(독일, Milei GmbH 사제.상품명：Milei 80)을 본 발명의 개질 방법에 근거해 개질해, 분무 건조한 것(개질 WPC80 분무 건조품(고형분 97%))이다.

(제조 방법)

　처음에 버터를 용해수에 투입하고, 50℃에 가온하였다. 이것에, 개질 WPC80 분무 건조품, 및 그 외의 원료인 탈지분유, 콘퓨레, 치킨 엑기스, 야채 엑기스, 식염, 및 글리세린 지방산 에스테르를 투입하였다. 원료를 투입한 후, 호모 믹서(Primix Corporation 사제)로 8000 rpm, 3 분의 조건으로 분산 용해하였다. 또한, 110℃, 2초의 가열살균을 실시하였다.

　그 후, 호모지나이저(Sanmaru Machinery Co., Ltd.사제)로, 12 MPa의 조건으로 균질화해, 10℃로 냉각하고, 콘 스프를 제조하였다.

　제조한 콘 스프는, 응집이나 겔 등의 발생이 없고, 외관, 풍미가 모두 양호하였다.

[표 2]

〔실시예 3〕

　실시예 1으로 같은 방법으로 얻을 수 있던 유청 단백질 개질품을 배합한 아이스크림을 표 3에 기재의 배합 비율로 제조하였다. 덧붙여 유청 단백질 개질품은, WPC35(독일, Milei GmbH 사제.상품명：Milei 35)를 본 발명의 개질 방법에 근거해 개질해, 분무 건조한 것(개질 WPC35 분무 건조품(고형분 97%))이다.

(제조 방법)

　50℃에 가온한 용해수에, 개질 WPC35 분무 건조품(고형분 97%), 및 가당탈지 연유, 무염 버터, 그래뉼러당(granulated sugar), 콘 시럽 솔리드(corn syrup solid), 글리세린 지방산 에스테르, 구아검, 카라기난을 첨가해, 호모 믹서(Primix Corporation 사제)에서 8000 rpm, 2 분의 조건으로 분산 용해하였다.

　그 다음에, 호모지나이저(Sanmaru Machinery Co., Ltd.사제)로 12 MPa의 조건으로 균질화 하여, 85℃, 10초간의 조건으로 살균한 후, 10℃에 냉각해 아이스크림 믹스를 조제하였다.

　조제한 아이스크림 믹스는, 아이스크림 냉각기(CARPIGIANI 사제 L12/C)를 이용해 냉각시켜, 오버 런(overrun) 30%가 되도록 조정해 아이스크림을 제조하였다.

제조한 아이스크림은, 조직이 매끄럽고 껄끄러움 등이 느껴지지 않고, 풍미는 양호하였다.

[표 3]

　이하, 시험예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다.

〔시험예 1〕

본 시험은, 본 발명의 방법에 따라 개질된 유청 단백질과 종래의 방법으로 전단 처리된 유청 단백질에 대해서, 가열 테스트 후의 평균 입자 지름과 관능 평가를 검토하기 위해서 수행하였다.

(1) 시료의 조제

실시예 1과 같은 방법으로 조제한 개질 유청 단백질(개질 WPC50 상당)을 시험 시료 1로 하였다.

상기 특허 문헌 6(특허 제 3798249호 공보)에 기재된 전단 처리가 실시된 유청 단백질인 「Simplesse 100)」(CP Kelco 사제：유청 단백질 함유량 약 50%)을 대조 시료 1로 하였다.

　게다가 특표 2003535609호 공보에 기재된 방법에 의해 처리된 유청 단백질을 대조 시료 2로 하였다. 대조 시료 2의 조제 방법은 다음과 같다.즉, Simplesse 100 (대조 시료 1)을 상온수에 용해하여 20 질량% 용액으로 조제하고, 조제한 용액을, T.K.호모 믹서·마크 II(Primix Corporation 사제)를 사용해 전단 속도 10, 000 s^-1로 전단하면서, 77℃로 가열 처리해, 30분간 유지하였다.가열 처리 후, 상온까지 냉각한 후, 호모지나이저(APV사)를 이용해 50 MPa에서(단일 단계) 3회 균질화 처리를 실시하여 대조 시료 2를 조제하였다.

　덧붙여 개질 처리를 전혀 실시하지 않은 유청 단백질(실시예 1에서 사용한 WPC50 상당)을 음성 시료 1로 하였다.

　대조 시료 1및 2로 사용하는 Simplesse 100의 성분 조성은, WPC50 상당과 같은 유청 단백질 함유량이며, 시험 시료 1의 성분 조성과 실질적으로 동일하였다.

(2) 시험 방법

　각 시료에 대해서, 가열 테스트(관능 평가 시험과 평균 입자 지름의 측정 시험)를 실시하였다.

　즉, 관능 평가 시험은, 510명 정도의 패널리스트에 의해, 각 시료를 고형분으로서 12.5 질량%가 되도록 용해해 시료 용액을 조제하고, 조제한 시료 용액을 85℃로 10분간 가열 처리를 실시해, 그 후, 먹을 때의 느낌(껄끄러움, 가루 같음, 농후감 등) 및 외관(겔화, 응집 등)에 대해서, 각각 최고의 평가를 3점, 최저의 평가를 0점으로 하는 1점 조각의 점수를 붙여 패널리스트의 평균점을 산출하였다. 산출한 평균점 A가 2＜A≤3을 「좋음」, 1＜A≤2를 「약간 좋음」, 0≤A≤1을 「좋지 않음」으로서 평가하였다.

　또, 평균 입자 지름의 측정 시험은, 상기 가열 처리 후의 시료 용액에 대해서, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(Horiba, Ltd.사제, 상품명：LA500)를 사용하고, 순환 유량 2, 교반 속도 2의 조건으로 측정했을 때의 평균 입자 지름(입도 누적 분포의 50%에 상당하는 입자 지름)의 값을 측정하는 것에 의해서 수행하였다.

(3) 시험 결과

　본 시험의 결과는 표 4에 나타낸 바와 같다. 표 4는, 가열 테스트에 의한 각 시료의 평균 입자 지름과 관능 평가를 나타내는 것이다.

　그 결과, 본 발명의 방법으로 개질된 유청 단백질인 시험 시료 1은, 가열 테스트(85℃, 10 분의 가열 처리)의 결과, 풍미, 외관 등의 관능 평가는 양이었다. 또, 평균 입자 지름은, 1.21㎛이며, 풍미나 외관에 양호한 효과를 미치는 미세한 입자 지름을 유지하고 있는 것이 판명되었다. 그 결과, 시험 시료 1의 열 안정성은 『좋음』으로 판정되었다.

　그렇지만, 대조 시료 1이나 대조 시료 2 는, 평균 입자 지름이 가열 테스트 후에 시험 시료 1에 비교해 증대(대조 시료 1：94.02㎛, 대조 시료 2：15.03㎛)하여, 관능 평가에서도, 응집이 발생해, 농후감도 느껴졌기 때문에, 평가는 좋지 않음이었다. 그 결과, 대조 시료 1 및 대조 시료 2의 모두 열 안정성 종합 평가는 『좋지 않음』 (X)으로 판정되었다.

　덧붙여 음성 시료 1은, 가열 테스트에 의해서 유청 단백질의 겔화가 생겨 평균 입자 지름은 측정 불능이며, 관능 평가도 『좋지 않음』 이었다.

[표 4]

(4) 고찰

　시험 시료 1로서 사용된 개질 유청단백질 용액을 NIRO 드라이어(NIRO 사제)를 이용해 분무 건조하여 분무 건조품을 얻었다. 얻어진 분무 건조품을 고형분으로서 12.5 질량% 용액으로 조제하고, 가열 테스트를 실시했는데, 평균 입자 지름은 거의 변화하지 않고, 관능 평가도 양의 평가를 얻을 수 있었다. 따라서, 본시험 예의 설정 조건이면, 감압 농축, 분무 건조에 의한 열 안정성에 대한 영향은 생기지 않는 것이 확인되었다.

〔시험예 2〕

　본시험은, 유청 단백질 농도가 다른 유청 단백질 원료에 대해서, 실시예 1에 기재의 전단 가열 처리했을 때의 열 안정성을 확인하기 위해서 수행하였다.

(1) 시료의 조제

또, 유청 단백질 원료에 WPC80(유청 단백질 함량：80 질량%)를 사용하여 실시예 1과 동일하게 조제한 개질 유청 단백질을 시험 시료 2로, 유청 단백질 원료에 WPC35(유청 단백질 함량：35 질량%)를 사용해 실시예 1과 동일하게 조제한 개질 유청 단백질을 시험 시료 3으로서 각각 조제하였다.

(2) 시험 방법

　각 시료는, 시험예 1과 같은 가열 테스트를 실시하였다.

(3) 시험 결과

본시험의 결과는 표 5에 나타낸 바와 같다. 표 5는 가열 테스트에 의한 각 시료의 평균 입자 지름과 관능 평가를 나타내는 것이다.

그 결과, 유청 단백질 함량이 35 질량%, 50 질량%, 80 질량%인 유청 단백질 원료(분말)를 사용한 모든 시험 시료에서, 본 발명에 의한 개질 방법에 의해서, 풍미나 외관에 양호한 효과를 미치는 미세한 입자 지름을 유지해, 관능 평가도 모두 양호하고, 열 안정성이 향상(열 안정성：좋음)되는 것이 판명되었다.

[표 5]

〔시험예 3〕

본 시험은, 유청 단백질을 가열 전단 처리할 때의 단백질 농도를 검토하기 위해서 수행하였다.

(1) 시료의 조제

시료로서 유청 단백질 원료로 단백질 함량의 많은 WPC80(독일, Milei GmbH 사제)를 사용하였다.

(2) 시험 방법

가열 전단 처리를 실시할 때의 유청 단백질 용액의 농도를, 단백질 함량으로서 5 질량%로부터 20 질량%의 범위로 조제한 시료를 사용하고, 전단 속도를 25, 000 s^-1로 하고, 본가열 공정에 있어서의 가열 온도를 85℃, 가열 유지 시간을 30초로 설정한 것 이외는 실시예 1와 동일한 방식으로 개질 유청 단백질을 조제하여, 각각 시험예 1과 동일한 방식으로 가열 테스트를 실시하였다.

(3) 시험 결과

　본 시험의 결과는 표 6에 나타낸 바와 같다. 표 6은 가열 테스트에 의한 각 시료의 평균 입자 지름과 관능 평가를 나타내는 것이다.

　그 결과, 유청 단백질의 단백질 함량이 5 질량% 내지 18 질량%의 범위인 경우, 가열 테스트의 결과, 평균 입자 지름에 큰 변화는 없고, 모두 풍미나 외관에 양호한 효과를 미치는 미세한 입경을 유지하고 있어, 풍미도 양호하고, 열 안정성 종합 평가는 『좋음』으로 판정되었다.

　이에 반해, 단백질 함량이 20 질량%의 경우, 개질 공정 종료 직후, 유청 단백질은 겔화되어, 가열 테스트 후의 평균 입자 지름은 측정하지 못하고, 관능 평가도 『좋지 않음』이 되었다.

[표 6]

〔시험예 4〕

　본 시험은, 유청 단백질의 가열 전단 처리 공정에 있어서의 전단 속도를 검토하기 위해서 수행하였다.

(1) 시료의 조제

(2) 시험 방법

　전단 속도를 3, 000 s^-1 내지 25, 000 s^-1의 조건으로 실시한 것 이외는 실시예 1과 동일한 방식으로 개질 유청 단백질을 조제하고, 각각 시험예 1과 동일한 방식으로 가열 테스트를 실시하였다.

(3) 시험 결과

　본 시험의 결과는 표 7에 나타낸 바와 같다. 표 7은, 가열 테스트에 의한 각 시료의 평균 입자 지름과 관능 평가를 나타내는 것이다.

　전단 속도를 5,000 s^-1 내지 25,000 s^-1의 범위로 했을 경우는, 가열 테스트에 대해도 평균 입자 지름의 큰 변화는 없고, 모두 풍미나 외관에 양호한 효과를 미치는 미세한 입경을 유지하고 있어, 풍미도 양호하였다. 그러나, 전단 속도를 3, 000 s^-1로 설정한 조건에 대하고는 전단 직후 겔화를 일으켜 가열 테스트 후의 평균 입자 지름은 측정하지 못하고, 관능 평가도 『좋지 않음』이 되었다.

　따라서, 전단 속도에 대해서는, 5,000 s^-1 내지 25,000 s^-1인 것이 바람직하고, 전단열만으로 가열할 수 있는 것부터 10,000 s^-1 내지 25, 000 s^-1인 것이 보다 바람직하다.

[표 7]

〔시험예 5〕

본 시험은, 유청 단백질의 가열 전단 처리 공정에 있어서의 가열 유지 온도와 유지 시간을 검토하기 위해서 수행하였다.

(1) 시료의 조제

시료로서 유청 단백질 원료에 단백질 함량의 많은 WPC80(독일, Milei GmbH 사제)를 사용하였다.

(2) 시험 방법

전단 속도를 15, 000 s^- ¹ 로 변화시키고, 최종 가열 가열 공정에 있어서의 가열 온도를 74 내지 120℃으로 하고, 가열 유지 시간을 0.1 내지 3,600초(60분)로서 실시한 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 개질 유청 단백질을 조제하고, 각각 시험예 1과 동일한 방식으로 가열 테스트를 실시하였다.

(3) 시험 결과

본 시험의 결과는 표 8에 나타낸 바와 같다. 표 8은, 가열 테스트에 의한 각 시료의 평균 입자 지름과 관능 평가를 나타내는 것이다.

그 결과, 가열 온도 85℃, 가열 유지 시간 0.1초의 설정에 대하여, 가열 테스트의 결과는, 평균 입자 지름에 큰 변화는 없고, 풍미도 양호하여, 열 안정성 종합 평가는 『좋음』으로 판정되었다. 또한, 가열 온도가 95℃, 110℃ 및 120℃ 때는, 가열 유지 시간이 0.1초의 경우에 대해 모두 가열 테스트의 결과가 양호하였다.

　따라서, 설정 온도가 85℃이상의 경우이면, 가열 유지 시간이 0.1초여도, 본 개질 방법을 적용할 수 있다.

　추가로, 가열 온도를 80℃, 가열 시간을 60초로 했을 때의 가열 테스트의 결과는 평균 입자 지름, 풍미 모두 양호하였다. 그러나, 가열 온도는 80℃로 유지하고, 가열 시간은 0.1초로 단축하면, 가열 테스트의 관능 평가의 결과에서 응집이 발생하였다. 따라서, 가열 시간을 80℃으로 설정했을 경우는, 적어도 60초 이상의 가열이면 본 개질 방법을 적용할 수 있다.

　또, 가열 온도를 76℃로 했을 경우는, 가열 유지 시간이 480초일 때는, 가열 테스트의 결과가 평균 입자 지름, 풍미 모두 양호하였다. 그러나, 가열 유지 시간 420초일 때는, 가열 테스트 후에 대해 평균 입자 지름의 증대가 관찰되었으며, 관능 평가도 불량이었다.

　마지막으로, 설정 온도 74℃, 가열 시간 3,600초(60분)의 조건에서, 가열 테스트에 의해 유청 단백질이 겔화하여, 관능 평가에 대해도 불량의 결과가 되었다.

　이러한 결과로부터, 본 발명의 개질 방법에 있어서의 최종 가열 공정의 가열 온도 및 가열 유지 시간은, 76 내지 120℃의 임의의 설정 온도로 승온시켜, 그 설정 온도에서 8분 내지 0.1초의 처리를 하는 것이 바람직함을 밝혔다. 그 중에서도, 단시간에 효율적으로 처리하려면, 유청 단백질 용액을 85 내지 120℃로 승온시켜, 0.1초 유지하는 것이 바람직하다.

[표 8]

〔시험예 6〕

　본 시험은, 본 발명의 개질 방법에 따른 개질 유청 단백질의 건조품과 종래의 유청 단백질의 건조품과의 입자 표면의 형상을 비교 검토하기 위해서 수행하였다.

(1) 시료의 조제

　실시예 1으로 같은 방법으로 조제한 개질 유청 단백질 용액(개질 WPC50 상당)의 건조품을 시험 시료 1로 하였다.

　또, Simplesse 100(CP Kelco 사제：유청 단백질 함유량 약 50%)의 분말을 대조 시료 1로 하였다.

　그리고, 실시예 1에 기재된 유청 단백질 분말 혼합품(유청 단백질 함유량 약 50%)을 고형분으로서 6 질량%로 용해한 것에 85℃, 360초의 가열 처리를 실시한 후, 고압 호모지나이저(APV 사제)를 이용하여 100 MPa로 균질 처리하고, 이것을 분무 건조한 것을 대조 시료 2로 하였다.

(2)시험방법

주사탐침현미경을 이용해 각 시료를 관찰하였다. 다음은 측정 방법의 조건을 나타낸다.

사용 기기　：SFT3500(상품명, Shimadzu Corporation)

동작 모드　：다이나믹 모드

캔틸레버 ：OMCLAC240TS

주사 범위　：5㎛×5㎛

(3) 시험 결과

　본 시험에서는 측정 에리어를 5㎛×5㎛로 하였다. 얻을 수 있던 화상을 도 2(시험 시료 1) 및 도 3(대조 시료 1 및 대조 시료 2)으로 나타낸다.

　도 2로부터 볼 수 있는 바와 같이, 화상으로부터 확인되는 시험 시료 1의 입자 표면에는, 직경 200 nm이하, 높이 500 nm이하의 미세한 돌기물이 약 150개 관찰되었다.한편, 도 3으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 대조 시료 1, 대조 시료 2에서는, 시험 시료 1으로 확인된 미세한 돌기물은 관찰되지 않고, 입자 표면의 형상이 본 발명의 개질 유청 단백질과 다른 것이 나타났다.

　덧붙여 본 발명의 개질 유청 단백질의 입자 표면에서 확인된 미세한 돌기는, 식품 제조시의 가열살균 공정을 상정한 유청 단백질의 변성 온도를 넘는 온도로의 재가열을 실시해도, 개질 유청 단백질이 응집, 겔화, 침전 등을 일으키지 않고, 먹을 때의 느낌(껄끄러움, 가루 같음, 농후감등)이 양호하다는 성질에 기여하고 있는 것이라고 추측된다.

본 발명의 개질 방법에 따라 개질된 유청 단백질은, 종래의 유청 단백질과 비교해 현저하게 열 안정성이 향상한 것이어서, 고온 살균 등에 의한 점도 상승, 겔화, 단백 응집 등을 방지할 수 있기 때문에, 열처리 공정을 포함한 여러가지 식품과 음료, 화장품 등의 원료로서 매우 적합하게 사용할 수 있다. 본 발명의 개질 유청 단백질은 그대로 액체로서 사용할 수 있지만, 필요에 따라서 농축해 농축액을 얻을 수도 있고, 또 농축액을 건조해, 분말을 얻을 수도 있기 때문에, 장거리 수송이나 장기 보존도 가능하다.

1.　　전단 장치
2.　　고정 교반조
3.　　회전 날개
3a.　회전 날개의 회전축
3b.　회전 날개의 다공 원통부
3c.　회전 날개의 암
4.　　공급관
5.　　공급관

Claims

1) 유청 단백질로부터 유청 단백질 용액을 조제하는 공정; 및
2A) 유청 단백질 용액을, 박막 난류유동 형태로 흐르는 유청 단백질 용액에, 연속적으로 접촉 혼합하면서, 연속적으로 접촉 혼합되어 박막 난류유동 형태로 흐르는 유청 단백질 용액을, 76 내지 120℃의 범위의 온도에서, 전단 속도 5,000ｓ^-1 내지 25,000 ｓ^-1로 8분 내지 0.1초간 전단하는 공정
을 포함하는
유청 단백질을 개질하여 개질 유청 단백질을 제조하는 방법.

　
제1항에 있어서,
상기 접촉 혼합이,
상기 접촉 혼합이,
원통형 고정 교반조; 상기 원통형 고정 교반조 내 동심에 마련된 회전축; 및 상기 원통형 고정 교반조의 직경보다 약간 작은 직경을 가지며 회전축에 장착된 회전날개를 포함하고, 상기 회전 날개가, 원통체에 반경 방향의 작은 구멍을 다수 관통해 마련한 다공 원통부를 외주 측에 갖춘 장치를 사용하고,
　다공 원통부 내부에 도입된 유청 단백질 용액을 다공 원통부의 작은 구멍을 통해서, 회전 날개의 고속 회전에 의해 고정 교반조와 다공 원통부의 사이를 박막 난류유동의 형태로 흐르는 유청 단백질 용액으로, 접촉 혼합시키는 것에 의해서 수행되는 것인 방법.

제1항 또는 제2항에 있어서,
상기　전단이,
원통형 고정 교반조; 상기 원통형 고정 교반조 내 동심에 마련된 회전축; 및 상기 원통형 고정 교반조의 직경보다 약간 작은 직경을 가지며 회전축에 장착된 회전날개를 포함하고, 상기 회전 날개가, 원통체에 반경 방향의 작은 구멍을 다수 관통해 마련한 다공 원통부를 외주 측에 갖춘 장치를 사용하고,
　회전 날개의 고속 회전에 의해, 유청 단백질 용액을, 회전 날개의 고속 회전에 의해 고정 교반조와 다공 원통부의 사이를 박막 난류유동의 형태로 흘리면서 전단하는 것에 의해서 수행되는 것인 방법.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기　유청 단백질 용액이, 5 내지 18 질량%의 유청 단백질을 갖는 용액인 방법.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기　개질된 유청 단백질은 비-개질된 유청단백질(즉, 본 발명의 방법에 의해 개질되지 않은 유청 단백질)에 비하여 가열 처리 후의 풍미 및/또는 외관이 유지 및/또는 향상된 유청 단백질인 방법.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된, 85℃에서 10분간 가열 처리 후의 평균 입자 지름이 0.3 내지 13.85㎛인 개질 유청 단백질.