KR20200062213A - 영양 품질이 개선된 완두 단백질 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영양 품질, 특히 PDCAAS가 개선된 완두 단백질 조성물, 및 이의 제조 방법, 및 식품 또는 약제학적 조성물에서의 이 조성물의 용도에 관한 것이다.

Description

영양 품질이 개선된 완두 단백질 조성물

본 발명의 대상은 영양 품질, 특히 PDCAAS가 개선된 완두 단백질 조성물, 이를 생성하는 공정, 및 식품 또는 약제학적 조성물에서의 이 조성물의 용도이다.

종래 기술

일일 단백질 요구량은 음식 섭취량의 12% 내지 20%이다. 이러한 단백질은 동물 기원의 제품(고기, 생선, 계란, 유제품)과 식물성 식품(곡물, 콩과 식물, 조류) 둘 모두에 의해 공급된다.

그러나, 산업화된 국가에서, 단백질 섭취는 주로 동물 기원의 단백질 형태를 취한다. 그러나, 다수 연구들을 통해, 식물성 단백질을 손해 보면서 동물 기원의 단백질을 과도하게 소비하는 것은 암 및 심혈관 질환 증가의 원인 중 하나인 것으로 입증되었다.

더욱이, 동물성 단백질은, 특히 우유 또는 계란으로부터의 단백질과 관련하여 이들의 알레르기항원성 측면에서, 그리고 집약 축산업의 해로운 영향과 연관하여 환경적 측면에서 모두 다수의 단점들을 나타낸다.

따라서, 유리한 영양 및 기능 특성을 갖되, 동물 기원의 화합물의 단점을 나타내지 않는 식물 기원의 단백질에 대한 제조업체로부터의 요구가 증가하고 있다.

1970년대 이래로, 완두는 특히 동물 사료뿐만 아니라 인간 소비용 식품을 위한 단백질 공급원으로서, 유럽과 주로 프랑스에서 가장 널리 개발된 콩과 종자 식물이다. 완두는 대략 27 중량%의 단백질을 함유한다. 용어 "완두"는 본원에서 가장 넓은 의미로 고려되며, 특히 상기 품종이 일반적으로 의도되는 용도(인간 소비용 식품, 동물 사료 및/또는 다른 용도)와 상관없이 "둥근 완두(smooth pea)"의 모든 야생형 품종 및 "둥근 완두" 및 "주름진 완두(wrinkled pea)"의 모든 돌연변이 품종을 포함한다.

그의 명백한 특성에도 불구하고, 완두 단백질은 동물 및 대두 단백질보다 영양력(nutritional power)에서 불리하다. 실제로 여러 연구에서 PDCAAS가 1 미만인 것으로 나타났다(예를 들어, 문헌["Aliments

base de soja - source de prot

ines de haute qualit

[Soy-based foods - high quality source of protein]", ENSA, August 2015] 참조). PDCAAS 또는 단백질 소화율 보정 아미노산 점수는 인간의 필수 아미노산 요건 및 단백질 소화율이라는 두 가지 기준에 따라 단백질의 품질을 평가하기 위해 사용된다. 1989년 이래로 WHO와 FAO는 단백질 품질을 결정하기 위해 이러한 방법의 사용을 권고해왔다. 영양적으로 완전한 단백질은 이러한 방법에서 1의 점수(또는 결과의 표시법에 따라 100%)를 획득해야 하는 것으로 이해된다.

완두 단백질의 불리한 점인 이러한 결점을 극복하기 위해 많은 노력 및 연구가 이루어졌다. 1 미만의 PDCAAS는 적어도 부분적으로 완두 단백질에 의해 공동 추출된 항 영양 인자의 존재에 기인한다. 예를 들어, 소화 트립신을 억제함으로써 단백질의 소화를 방해하는 항트립신 인자가 거론될 수 있다. 따라서, 본 출원인은 주로 글로불린을 포함하고, 낮은 항-영양 인자 함량을 갖는 완두 단백질 조성물의 생성 공정을 개발하였다(제 WO 2007/017572호 참조). 이 조성물의 PDCAAS는 93%(또는 0.93)의 값에 도달함으로써 명확하게 개선된다(문헌[Vegetable Protein: A winner ?”, C.Lefranc-Millot, 2014] 참조). 1의 PDCAAS 값에 도달시키기 위해, 널리 공지된 해결책은 밀로부터 추출된 단백질의 혼합물을 이 조성물에 첨가하는 것으로 구성된다(추가로 문헌[Vegetable Protein: A winner ?”, C.Lefranc-Millot, 2014] 참조). 그럼에도 불구하고, 이 명쾌한 해결책은 바람직한 단백질을 획득하기 위해 여러 단계를 함께 연결해야 할 필요, 및 미량의 글루텐을 함유할 수 있는 밀 단백질의 사용과 같은 몇 가지 단점을 가진다.

추가로, 완두 이외의 단백질을 혼합함으로써 PDCAAS가 1인 단백질을 획득하는 것을 예상할 수 있지만, 상기 완두 단백질의 기능적 특성, 특히 유화력을 상실한 혼합물이 획득된다. PDCAAS를 증가시키면서 유화력을 보전시켜, 식품 레시피에서 쉽게 제형화될 수 있도록 하는 것은 특정 산업적 응용, 특히 식품, 약제학 및 화장품 분야의 주요 요구사항이다.

따라서, 오직 완두로부터만 추출된 단백질에 대해, 그의 영양 품질이 동물성 단백질의 영양 품질과 균등하고, 기능적 특성, 특히 그의 유화 활성이 높게 유지되어야 한다는 충족되지 않은 요구가 여전히 존재한다.

본 출원 업체는 자랑스럽게도 이러한 요구를 충족시키려는 연구를 수행하여, 본 발명을 개발하였다. 특히, 본 출원인은 출원 제 WO 2007/017572호의 단백질 조성물인 완두 글로불린 분획을 알부민 풍부 완두 추출물과 혼합함으로써, 완두로부터 추출된 단백질만을 포함하고 PDCAAS가 1인 조성물을 개발하였다. 알부민 풍부 완두 추출물은 또한 높은 함량의 항트립신 인자를 가지기 때문에 이 용액은 당업자에 의해 고려되지 않았을 것이다. 항트립신 인자는 8 kDa 내지 10 kDa의 저 분자량 알부민이며, 이는 트립신의 활성 부위에 비가역적으로 결합할 수 있다. 따라서 이들은 섭취한 단백질 프로테아제의 위장관 가수분해를 방지함으로써, 단백질의 소화율 및 PDCAAS를 감소시킨다. 알부민 풍부 완두 추출물 중 항트립신 인자의 함량을 성공적으로 감소시키고, 글로불린 풍부 완두 추출물과 조합함으로써, 본 출원인은 우수한 영양 품질을 갖는 완두 단백질 조성물을 획득할 수 있었다.

추가로,

- 유화 활성이 1 그램의 단백질당 600 ml 초과의 오일, 우선적으로는 1 그램의 단백질당 800 ml 초과의 오일, 훨씬 더욱 우선적으로는 1 그램의 단백질당 1000 ml 초과의 오일이라는 점에서 특징적인 알부민 풍부 완두 추출물을 사용함으로써;

- 그리고 습식 혼합에 의해 이러한 혼합을 수행한 후, 그에 따라 획득된 용액을 바람직하게는 분무 건조에 의해 건조시킴으로써

출원 제 WO 2007/017572호의 단백질 조성물인 완두 글로불린 분획과 알부민 풍부 완두 추출물의 혼합을 수행한다.

본 발명의 제1 대상은 글로불린 및 알부민을 포함하는 완두 단백질 조성물로서, 본 조성물의 고체 추출물이

- 고체 추출물의 중량 대비 적어도 80 중량%, 바람직하게는 80 중량% 내지 99 중량%, 더욱 우선적으로는 85 중량% 내지 98 중량%, 90 중량% 내지 97 중량%, 92 중량% 내지 95 중량%의 단백질을 포함하고;

- 65/35 내지 85/15, 바람직하게는 70/30 내지 82/18, 더욱 우선적으로는 75/25 내지 80/20의 글로불린 대 알부민의 질량비를 갖는 것

을 특징으로 하는 완두 단백질 조성물이다.

바람직하게는, 본 조성물은 1 그램의 단백질 당 300 ml 초과의 오일, 우선적으로는 1 그램의 단백질당 300 내지 500 ml의 오일, 우선적으로는 1 그램의 단백질당 350 내지 450 ml의 오일인 유화 활성을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 대상은 완두 단백질 조성물을 생성하는 공정으로서, 하기 단계를 포함하는 공정이다:

a) 단백질 분획을 획득하기 위해 완두로부터 글로불린 및 알부민을 추출하는 단계;

b) 글로불린 강화 분획 및 알부민 강화 분획을 획득하기 위해 알부민으로부터 글로불린을 분리하는 단계;

c) 처리된 알부민 강화 분획을 획득하기 위해 알부민 강화 분획 중 항트립신 인자의 함량을 감소시키는 단계;

d) 열처리된 알부민 강화 분획을 획득하기 위해 pH를 조정한 후, 처리된 알부민 강화 분획을 가열하는 단계로서, 유화 활성은 1 그램의 단백질당 600 ml 초과의 오일, 우선적으로는 1 그램의 단백질당 800 ml 초과의 오일, 훨씬 더욱 우선적으로는 1 그램의 단백질당 1000 ml 초과의 오일인, 단계;

e) 물의 존재 하에 글로불린 강화 분획과 열처리된 알부민 강화 분획을 혼합하여, 혼합물의 고체 추출물이 65/35 내지 85/15, 바람직하게는 70/30 내지 82/18, 더욱 우선적으로는 75/25 내지 80/20의 글로불린 대 알부민의 질량비를 갖도록 하는 단계;

f) 그에 따라 획득된 용액을 건조시키는 단계.

바람직하게는, 단계 d)는 6 내지 8, 우선적으로는 6.5 내지 7.5로 pH를 조정하고, 5 내지 15초, 우선적으로는 10초의 처리 시간 동안 130℃ 내지 150℃, 우선적으로는 140℃에서 가열함으로써 수행된다.

바람직하게는, 단계 f)는 분무-건조, 우선적으로는 "멀티 스테이지" 분무 건조에 의해 수행된다.

본 발명의 제3 대상은 식품 또는 약제학적 조성물에서의 본 발명에 따른 완두 단백질 조성물의 용도이다.

용어 "완두"는 본 특허 출원에서 "둥근 완두"의 모든 야생형 품종 및 "둥근 완두"와 "주름진 완두"의 모든 돌연변이 품종을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

용어 "단백질"은 본 특허 출원에서 펩타이드 결합에 의해 함께 연결되는 아미노산 잔기들의 서열로 이루어진 하나 이상의 폴리펩타이드 사슬로 형성된 거대분자를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 완두 단백질의 특정 문맥에서, 본 발명은 보다 구체적으로 글로불린(대략 50 중량% 내지 60 중량%의 완두 단백질) 및 알부민(20 중량% 내지 25 중량%의 완두 단백질)에 관한 것이다. 완두 글로불린은 주로 레구민, 비실린 및 콘비실린의 3개의 서브패밀리로 세분된다. 완두 알부민은 주로 PA1과 PA2로 불리는 2개의 패밀리로 세분된다.

본 출원에서 용어 "항트립신 인자"는 소화 프로테아제, 특히 트립신을 억제하는 활성을 갖는 모든 화합물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명에 따른 조성물에서 항트립신 인자의 함량을 계산하는 방법은 본 출원의 실시예에 상세히 기재되어 있다.

용어 "PDCAAS"는 본 발명에서 단백질 소화율-보정 아미노산 점수를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 방법은 오늘날 인간 소비용을 목적으로 하는 식품의 단백질 품질을 추산하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법이다. PDCAAS는 인간의 필수 아미노산 요구 및 단백질의 소화율이라는 FAO 권장사항에 따른 두 가지 기준에 따라 단백질의 품질을 평가한다. 1989년 이래로 WHO와 FAO는 단백질 품질을 결정하기 위해 이러한 방법의 사용을 권고해왔다. 영양적으로 완전한 단백질은 이러한 방법에서 1의 점수(또는 결과의 표시법에 따라 100%)를 획득해야 하는 것으로 이해된다. 본 발명에 따른 조성물의 PDCAAS를 계산하는 방법은 본 출원의 실시예에 상세히 기재되어 있다.

용어 "유화 활성"은 유화액의 파괴 또는 상 전환 전에 소정의 양의 유화제를 함유하는 수용액에 분산될 수 있는 최대량의 오일을 의미하는 것으로 이해되어야 한다(문헌[Sherman, P., 1995]). 일부 방법에 대한 비판은 식물성 단백질의 유화 용량 및 유화 안정화 성능의 평가를 제안하였다. (문헌[Ital. J. Food Sci., 1: 3.]). 이를 정량화하기 위해, 본 출원인은 이를 쉽고, 빠르고, 재현 가능하게 정량화할 수 있는 시험을 개발하였다. 이 용어는 또한 "임계 미셀 농도(Critical Micelle Concentration)" 또는 "CMC"라는 용어로 널리 공지되어 있다.

본 발명의 다양한 대상은 다음의 본 발명의 상세한 설명에서 더 잘 이해될 것이다.

본 발명의 대상인 조성물은 글로불린 및 알부민을 포함하는 완두 단백질 조성물이다.

후술되는 모든 경우에, 용어 "단백질", "글로불린" 및 "알부민"은 각각 오직 완두로부터만 추출된 단백질, 글로불린 및 알부민을 나타낸다. 따라서, 완두 이외의 식물성 공급원 또는 동물성 공급원으로부터 추출된 단백질, 글로불린 및 알부민은 이들 용어에 포괄되지 않는다. 글로불린은 당업자에게 널리 공지된 다양한 방법에 의해, 특히 알부민은 순수한 물에 용해되나 글로불린은 염수에만 용해된다는 점에서, 물에서의 용해도에 의해 알부민과 구별될 수 있다. 전기영동 또는 크로마토그래피에 의해 혼합물에 존재하는 알부민 및 글로불린을 확인하는 것이 또한 가능하다.

본 발명에 따른 조성물의 고체 추출물은 고체 추출물의 중량 대비 적어도 80 중량%, 바람직하게는 80 중량% 내지 99 중량%, 더욱 우선적으로는 85 중량% 내지 98 중량%, 90 중량% 내지 97 중량%, 92 중량% 내지 95 중량%의 단백질을 포함한다. 당업자에게 널리 공지된 단백질 수준을 정량화하기 위한 임의의 기준 검정 방법이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 총 질소가 (%/미정제물로) 검정되고, 결과에 계수 6.25가 곱해진다. 식물성 단백질의 분야에서 이러한 널리 공지된 방법은 단백질이 평균 16%의 질소를 함유한다는 관찰에 기초한다. 당업자에게 널리 공지된 건조물을 분석하는 임의의 검정 방법이 또한 사용될 수 있다.

추가로, 본 발명에 따른 조성물의 고체 추출물은 65/35 내지 85/15, 바람직하게는 70/30 내지 82/18, 더욱 우선적으로는 75/25 내지 80/20의 글로불린 대 알부민의 질량비를 갖는다.

하나의 특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물에 함유된 알부민은 필수적으로 PA1 및 PA2 유형의 알부민 및 렉틴으로 구성된다. 따라서, 본 발명에 따른 조성물의 단백질의 중량 대비 항트립신 인자의 중량 백분율은, 자연 상태의 완두 내의 단백질의 중량 대비 항트립신 인자의 중량 백분율보다 더 적다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물의 고체 추출물은 1 TIU/mg 내지 5 TIU/mg의 항트립신 인자의 함량을 갖는다. 항트립신 인자의 함량은 특히 하기에 기재된 방법에 따라 측정될 수 있다.

본 발명에 따른 조성물의 알부민은 1 그램의 알부민당 600 ml 초과, 바람직하게는 800 ml 초과, 더욱 우선적으로는 1000 ml 초과의 옥수수 오일인 유화 활성을 갖는다.

유화 활성은 유화액의 파괴 또는 상 전환 전에 소정의 양의 유화제를 함유하는 수용액에 분산될 수 있는 최대량의 오일로 규정된다(문헌[Sherman, 1995]). 이를 정량화하기 위해, 본 출원인은 이를 쉽고, 빠르고, 재현 가능하게 정량화할 수 있는 시험을 개발하였다. 이 공정은 하기 단계의 수행으로 이루어진다:

1. 20 ml의 물 중에 0.2 g의 생성물 샘플을 분산시키는 단계;

2. 9500 회전/분(rpm)의 속도로 30초 동안 Ultraturax IKA T25 장치로 용액을 균질화시키는 단계;

3. 이전 단계 2와 동일한 조건 하에서 균질화하에 Cargill사에 의해 Amphora라는 상표로 판매되는 20 ml의 옥수수 오일을 첨가하는 단계;

4. 3100 g에서 5분 동안 원심분리하는 단계;

a. 우수한 유화액이 획득되면, 단계 1에서 시험을 다시 시작하여, 물 및 옥수수 오일의 양을 50%만큼 증가시킨다;

b. 불량한 유화액, 예를 들어 상 분리가 획득되면, 단계 1에서 시험을 다시 시작하여, 물 및 옥수수 오일의 양을 50%만큼 감소시킨다.

유화될 수 있는 오일의 최대량(ml 단위의 Qmax)는 따라서 반복하여 결정된다.

따라서, 유화 활성은 1 그램의 생성물당 유화될 수 있는 옥수수 오일의 최대량이다.

유화 활성 = (Qmax/0.2)Х100

1 그램의 알부민당 600 ml 초과의 옥수수 오일인 유화 활성을 갖는 알부민은 특히 하기 공정의 단계 d)에 기재된 바와 같이, 알부민을 포함하는 단백질 분획을 가열함으로써 획득할 수 있다.

하나의 특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물은 1(또는 결과의 표시법에 따라 100%)의 PDCAAS를 갖는다. 실제로, 본 발명에 따른 조성물에서 항트립신 인자의 낮은 함량은 우수한 소화율을 제공한다. 본 발명에 따른 조성물 중 글로불린 대 알부민의 질량비는 또한 우수한 아미노산 균형에 기여한다. 알부민의 존재는 특히 조성물 중에 황 포함 아미노산이 강화될 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명에 따른 조성물은 우수한 영양 품질을 갖는다.

본 발명에 따른 조성물은 특히 하기 기재된 완두 단백질 조성물을 생성하는 공정에 의해 획득될 수 있다.

본 발명의 대상인 완두 단백질 조성물을 생성하는 공정은 단백질 분획을 획득하기 위해 글로불린 및 알부민을 완두로부터 추출하는 단계 a)를 포함한다.

바람직한 일 구현예에 따르면, 단계 a)에서 글로불린 및 알부민은 하기 단계를 포함하는 공정으로 완두로부터 추출된다:

a-i) 완두를 분쇄하는 단계;

a-ii) 액체상 B에 현탁된 고체상 A를 획득하기 위해 분쇄된 완두를 수용액으로 도입하는 단계; 및

a-iii) 단백질 분획에 해당하는 액체상 B를 고체상 A로부터 분리하는 단계.

이러한 공정은 특히 특허 출원 제 EP1400537호에 기재되어 있다.

단계 a-i)에서 사용되는 완두는 특히 세정(돌, 곤충 사체, 토양 잔류물 등과 같은 원치 않는 입자의 제거) 또는 심지어 "탈각(dehulling)"이라 불리는 널리 공지된 단계에 의한 완두의 겉섬유질(셀룰로스 겉껍질)의 제거와 같이, 당업자에게 널리 공지된 단계를 사전에 거쳤을 수 있다.

단계 a-i)에서, 완두는 물의 부재 하에 분쇄될 수 있다("건식 분쇄"로 공지된 공정). 대안적인 구현예에 따르면, 완두는 물의 존재 하에서 분쇄될 수 있다("습식 분쇄"로 공지된 공정). 이 경우, 습식 분쇄 단계의 종료시 액체상 B의 현탁액 중에서 고체상 A가 직접 획득되기 때문에 단계 a-ii)는 시행되지 않는다.

단계 a-ii)에서, 수용액의 pH는 특히 6.2 내지 7일 수 있고, 수용액의 온도는 특히 5℃ 내지 20℃일 수 있다.

단계 a-iii)에 의해 액체상 B를 고체상 A로부터 분리할 수 있다. 액체상 B는 단백질 분획에 해당하며 "가용성 분획"으로도 불린다. 이는 단백질, 특히 글로불린 및 알부민, 및 또한 수성상에 가용성인 다른 화합물, 특히 염, 아미노산 및 탄수화물을 함유한다. 그 부분의 고체상 A는 완두 섬유질과 전분을 함유한다.

바람직하게는, 액체상 B 및 고체상 A는 분획화에 의해 분리된다. 분획화에 의한 분리는 특히 원심 디캔터 또는 하이드로사이클론(hydrocyclone)에 의해 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 공정은 글로불린 강화 분획 및 알부민 강화 분획을 획득하기 위해 글로불린 및 알부민을 분리하는 단계 b)를 포함한다.

용어 "글로불린 강화 분획" 및 "알부민 강화 분획"은 상기 분획 중 단백질의 중량 대비 글로불린, 알부민 각각의 중량 백분율이, 자연 상태의 완두 중 단백질의 중량 대비 글로불린, 알부민 각각의 중량 백분율을 초과하는 분획을 의미하도록 하고자 한다. 따라서 강화율은 자연 상태의 완두와 강화 분획 사이의 글로불린, 알부민 각각의 비율의 백분율 증가에 해당한다. 특히, 강화 분획의 강화율은 자연 상태의 완두와 비교하여, 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 또는 50%이다. 강화율은 특히 글로불린 및 알부민과 관련하여 대상 단백질 분획의 정제 및/또는 농축에 의해 획득될 수 있다. 적용되는 공정에 따라 이들 분획은 수화 또는 건조 형태일 수 있다.

단계 b)는 특히 등전 pH에서의 단백질의 침전 또는 막 분리, 예를 들어 한외여과에 의해 수행될 수 있다.

바람직한 일 구현예에 따르면, 단계 b)에서, 하기 단계를 포함하는 공정으로 글로불린을 알부민으로부터 분리한다:

b-i) 액체상 D에 현탁된 고체상 C를 획득하기 위해 단백질 분획의 글로불린을 응집시키는 단계; 및

b-ii) 알부민을 함유하는 액체상 D를 글로불린을 함유하는 고체상 C로부터 분리하는 단계.

바람직하게는, 단계 b-i)에서, 글로불린의 응집은 단백질 분획의 pH를 글로불린의 등전 pH가 되도록 함으로써 수행된다. 더욱 우선적으로는, 단백질 분획의 pH는 4.5로 조정된다. 단백질의 응집은 특히 단백질 분획을 30℃ 내지 70℃의 온도에서, 특히 5분 내지 30분, 보다 구체적으로 10분 내지 30분 동안 가열함으로써 수행될 수 있다.

단계 b-ii)에서, 고체상 C(또한 "floc"로도 불림)는 바람직하게는 원심분리에 의해 액체상 D로부터 분리된다. 고체상 C는 글로불린 강화 분획에 해당하며, 글로불린을 포함한다. 액체상 D는 알부민 강화 분획에 해당하고, 알부민 및 또한, 수성상에 가용성인 다른 화합물, 특히 염, 아미노산 및 탄수화물을 포함한다.

본 발명에 따른 공정은 처리된 알부민 강화 분획을 획득하기 위해 알부민 강화 분획 중 항트립신 인자의 함량을 감소시키는 단계 c)를 포함한다.

바람직한 일 구현예에 따르면, 단계 c,)에서, 처리된 알부민 강화 분획은 20 TIU/mg 내지 80 TIU/mg, 바람직하게는 30 TIU/mg 내지 50 TIU/mg의 고체 추출물 중 항트립신 인자의 함량을 갖는다.

바람직하게는, 단계 c)에서, 알부민 강화 분획 중 항트립신 인자의 함량은 하기 단계를 포함하는 공정으로 감소된다:

c-i) 미세여과 투과액 또는 원심분리 상청액을 획득하기 위해 알부민 강화 분획의 미세여과 또는 원심분리를 수행하는 단계; 및

c-ii) 처리된 알부민 강화 분획에 해당하는 한외여과 잔류물(retentate)을 획득하기 위해 상기 미세여과 투과물 또는 상기 원심분리 상청액의 한외여과를 수행하는 단계.

단계 c-i)의 미세여과는 미세여과 투과물 및 미세여과 잔류물을 생성한다. 이는 이어서 후속 한외여과 단계 c-ii)에서 처리되는 투과물이다. 결과적으로 단계 c-i)의 원심분리는 원심분리 상청액 및 원심분리 침전물을 생성한다. 이는 이어서 후속 한외여과 단계 c-ii)에서 처리되는 상청액이다.

단계 c-i)가 미세여과인 경우, 접선 막 미세여과가 우선적이다. 더욱 구체적으로, 접선 미세여과는 0.01 μm 내지 1 μm, 우선적으로는 0.05 μm 내지 0.5 μm의 다공성을 갖는 세라믹 막으로 우선적으로 수행된다.

한외여과 단계 c-ii)는 미세여과 투과물 또는 원심분리 상청액에서 수행된다. 이에 의해, 한편으로, 알부민 풍부 한외여과 잔류물, 및 다른 한편으로는 염, 아미노산 및 탄수화물이 풍부한 투과물을 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 0.1 μm 내지 0.5 μm의 차단 임계값을 갖고, 막관통 압력을 4 bar 미만으로 유지하는 막을 사용하여 한외여과를 수행하는 것이 권장된다.

본 발명에 따른 공정은 처리된 알부민 강화 분획에 pH 조정을 적용한 후, 이를 가열하여 열처리된 알부민 강화 분획을 획득하는 단계 d)를 포함한다. 이 단계에 의해 특히 1 그램의 알부민당 600 ml 초과의 옥수수 오일인 유화 활성을 갖는 알부민을 획득할 수 있다.

바람직한 일 구현예에 따르면, 단계 d)에서, 처리된 알부민 강화 분획의 pH는 6 내지 8, 바람직하게는 6.5 내지 7.5의 값으로 조정된다. 처리된 알부민 강화 분획의 pH는 특히 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수성 암모니아, 우선적으로는 수산화나트륨으로부터 선택된 염기를 첨가함으로써 조정될 수 있다. 탄산염의 사용은 획득되는 알부민 분획의 맛에 유해한 작용을 하기 때문에 피해야 한다.

pH 조정 후 처리된 알부민 강화 분획의 가열은 특히 UHT 가열, 즉 매우 높은 온도에서 짧은 시간 동안 가열될 수 있다. 바람직한 일 구현예에 따르면, 단계 d)에서, 처리된 알부민 강화 분획은 130℃ 내지 150℃, 바람직하게는 140℃의 온도에서, 5 내지 15초, 우선적으로는 10초의 기간 동안 가열된다.

본 발명에 따른 공정은 글로불린 강화 분획과 열처리된 알부민 강화 분획을 혼합하여, 혼합물의 고체 추출물이 65/35 내지 85/15, 바람직하게는 70/30 내지 82/18, 더욱 우선적으로는 75/25 내지 80/20의 글로불린 대 알부민의 질량비를 갖도록 하는 단계 e)를 포함한다.

글로불린 강화 분획 및 열처리된 알부민 강화 분획을 습식 환경에서 혼합한 후, 상기 혼합물을 건조시킨다. 습식 환경에서의 혼합은 특히 바람직하게는 블레이드 또는 터빈이 장착된 이동 가능한 샤프트와 같은 적절한 교반 시스템이 장착된, 이러한 목적에 적합한 임의의 용기에서 수행될 수 있다. 균질한 혼합물을 획득한 후, 분무 건조, 우선적으로 "멀티 스테이지" 분무 건조 또는 그 밖에 동결 건조와 같은, 당업자에게 널리 공지된 기법을 사용하여 후자를 건조시킨다.

본 발명에 따른 공정은 또한 단계 a) b) c), d) 또는 e) 중 하나의 전 및/또는 후에 하나 이상의 선택적 단계를 포함할 수 있다. 하나의 특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 공정은 단계 c)와 단계 e) 사이에 글로불린 강화 단백질 분획 및/또는 처리된 알부민 강화 단백질 분획의 효소적 가수분해 단계를 포함할 수 있다. 효소적 가수분해 반응에 사용되는 효소의 유형은 바람직하게는 프로테아제 그룹의 효소이다.

임의의 이론에 결부시키고자 하는 것은 아니나, 본 출원인은

● 유화 활성이 1 그램의 단백질당 600 ml 초과의 오일, 우선적으로는 1 그램의 단백질당 800 ml 초과의 오일, 훨씬 더욱 우선적으로는 1 그램의 단백질당 1000 ml 초과의 오일이라는 점에서 특징적인 알부민 풍부 분획,

● 이어서, 글로불린 풍부 분획과의 습식 혼합 후, 그에 따라 획득된 용액의 건조, 우선적으로 분무 건조에 의한 건조를 선택하여,

이에 의해 본 발명의 대상인 조성물의 고유한 특성을 획득할 수 있음을 인지하였다.

본 발명의 대상은 식품 또는 약제학적 조성물에서의 본 발명에 따른 완두 단백질 조성물의 용도이다.

실제로, 우수한 영양 품질 및 낮은 알러지 유발성으로 인해, 이러한 완두 단백질 조성물은 많은 산업 적용, 특히 식품 가공 또는 약제학적 산업, 및 동물 사료에서 특히 주목받고 있다.

식품 조성물은 인간 또는 동물의 식이용을 목적으로 하는 조성물을 의미하는 것으로 이해된다. 식품 조성물이라는 용어는 식료품 및 식품 보충제를 포괄한다. 약제학적 조성물은 치료적 용도를 목적으로 하는 조성물을 의미하는 것으로 이해된다.

하기 실시예에 의해 본 출원을 더욱 잘 설명할 수 있으나, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예 1: 완두 글로불린 및 완두 알부민이 각각 강화된 완두 가루 및 분획의 생성

먼저 100 μm 그리드(grid)가 장착된 Alpine 해머 밀에서 껍질을 벗긴 사료용 완두를 분쇄함으로써 완두 가루를 제조한다. 이 가루를 "완두 가루"라고 부를 것이다.

이어서, 87 중량%의 건조물을 함유하는 300 kg의 완두 가루를 25 중량%의 건조물(DM)의 최종 농도로 pH 6.5의 물에 침지시킨다. 이어서, 25 중량%의 DM을 함유하는 1044 kg의 가루 현탁액(그 결과 261 kg의 건조 가루)을 500 kg의 물과 함께 14 스테이지로 구성된 하이드로사이클론 배터리로 도입한다. 제5 스테이지에서 가루 현탁액이 공급된다. 이러한 분리에 의해 제1 스테이지의 결과물(output)에 해당하는 가벼운 상이 획득된다. 이는 단백질, 섬유질 및 가용성 물질의 혼합물로 구성된다. 하이드로사이클론 출구에서의 이러한 가벼운 상은 혼합물(총 142 kg의 DM)로서, 섬유질(약 14.8 중량%, 즉 21 kg의 DM), 단백질(약 42.8 중량%, 즉 60.8 kg의 DM) 및 가용성 물질(대략 42.4 중량%, 즉 60.2 kg의 DM)을 함유한다. 이 분획의 DM 함량은 11.4 중량%이다. 산업적 감자 전분 처리 유닛에 사용되는 Westfalia 유형의 원심 디캔터에서 섬유질을 분리한다. 원심 디캔터의 출구에서의 가벼운 상은 단백질과 가용성 물질의 혼합물을 함유하고, 무거운 상은 완두 섬유질을 함유한다. 무거운 상은 20 중량%의 DM에서 105 kg의 섬유질을 함유한다. 사실상 모든 섬유질은 실제 이 분획에 존재함에 유의한다. 단백질 및 가용성 물질 분획의 경우, 이는 가용성 물질 및 단백질의 용액(6 중량%의 DM을 함유하는 분획)에 1142 kg의 혼합물을 함유한다. 원심 디캔터의 출구에서의 가벼운 상을 pH 4.5로 조정하고, 50℃에서 가열함으로써, 단백질을 등전점에서 응집시킨다. 그에 따라 응집된 단백질을 성숙 탱크에 10분 동안 방치한다. 단백질의 침전 후, 원심 디캔팅을 수행하여, 20 중량%의 DM을 함유하는 56 kg의 단백질을 함유하는 침전물(건조 기준으로 86% Nx6.25), 및 특히 알부민을 함유하는 단백질 분획을 함유하는 상청액을 회수할 수 있다. 이 침전물은 글로불린이 강화된 단백질 분획에 해당하며, 이를 "글로불린 강화 분획"으로 지칭할 것이다. 상청액은 알부민이 강화된 단백질 분획에 해당하며, 이를 "알부민 강화 분획"으로 지칭할 것이다.

이어서, 알부민 강화 분획을 정제한다. 50% 수산화나트륨을 첨가하여 pH를 7.0으로 조정한다. 그에 따라 획득된 현탁액의 온도가 70℃까지 되도록 하였다. 0.14 μm의 차단 임계값을 갖는 Inside Ceram® 유형의 세라믹 막이 장착된 미세여과 유닛(4.5 mm의 채널 19개)을 통해 용액을 펌핑한다. 여과 전체에 걸쳐, 온도를 60℃에서 조절하고, 막관통 압력을 0.4 bar 내지 0.6 bar의 값으로 유지한다. 707 리터의 미세여과 투과물 및 1768 리터의 미세여과 잔류물이 그에 따라 회수된다. 550 리터의 투과물을 한외여과 유닛을 통해 펌핑한다. 한외여과 유닛에는 Novasep사에 의해 판매되고 15 KDa의 차단 임계값을 갖는 Kerasep® BX 유형의 세라믹 막이 장착되어 있다(6 mm의 채널 7개). 여과 전체에 걸쳐, 온도를 60℃에서 조절하고, 막관통 압력을 1 bar 내지 3 bar의 값으로 유지한다. 7.2 중량%의 DM에서 75 중량%의 단백질을 함유하는 467 리터의 한외여과 투과물 및 33 리터의 잔류물이 그에 따라 회수된다. 이 한외여과 잔류물은 알부민이 강화된 처리된 단백질 분획에 해당하며, "처리된 알부민 강화 분획"으로 지칭할 것이다.

이어서, 교반하면서 50% 농축 수산화나트륨을 첨가함으로써, 처리된 알부민 강화 분획의 pH를 pH 6.8로 조정한다. 이어서, 처리된 알부민 강화 분획을 Vomatec 스키드(skid) 위에 140℃의 온도에서 약 10초의 접촉 시간 동안 통과시킨 후, 약 90℃에서 진공 하에 플래싱(flashing)함으로써 UHT 열처리를 적용한다. 최종 생성물을 "열처리된 알부민 강화 분획"으로 지칭할 것이다.

실시예 2: 본 발명에 따른 완두 단백질 조성물의 생성

모터식 교반기가 장착된 스테인레스 스틸 탱크를 사용한다. 1.89 kg의 "글로불린 강화 분획" 및 2 kg의 "열처리된 알부민 강화 분획"을 이 탱크로 도입한다. 이 혼합물에 의해 75/25의 "글로불린 강화 분획"과 "열처리된 알부민 강화 분획" 사이의 건조물의 상대 백분율로 표시되는 비율을 획득할 수 있다. 그 후 모터식 아지테이터의 작동을 개시하고, 생성물을 15분 내지 30분 동안 균질화시킨다. 이어서, 혼합물을 싱글 스테이지 분무 건조 탑으로 운반하여 건조시킨다. 이에 따라, 95 중량%의 DM을 함유하는 분말이 회수된다. 생성물을 "75/25 완두 단백질 조성물"로 지칭할 것이다.

모터식 교반기가 장착된 이전의 스테인레스 스틸 탱크를 다시 사용한다. 2.5 kg의 "글로불린 강화 분획" 및 2 kg의 "열처리된 알부민 강화 분획"을 이 탱크로 도입한다. 이 혼합물에 의해 80/20의 "글로불린 강화 분획"과 "열처리된 알부민 강화 분획" 사이의 건조물의 상대 백분율로 표시되는 비율을 획득할 수 있다. 그 후 모터식 아지테이터의 작동을 개시하고, 생성물을 15분 내지 30분 동안 균질화시킨다. 이어서, 혼합물을 싱글 스테이지 분무 건조 탑으로 운반하여 건조시킨다. 이에 따라, 96 중량%의 DM을 함유하는 분말이 회수된다. 생성물을 "80/20 완두 단백질 조성물"로 지칭할 것이다.

실시예 2a: "처리된 알부민 강화 분획" 을 사용한, 본 발명 이외의 완두 단백질 조성물의 생성

모터식 교반기가 장착된 스테인레스 스틸 탱크를 사용한다. 1.89 kg의 "글로불린 강화 분획" 및 2 kg의 "처리된 알부민 강화 분획"을 이 탱크로 도입한다. 실시예 2에서 전술한 바와 같이, 이 분획은 6.8에서 중화되지 않으며, UHT 처리를 거치지 않는다. 이 혼합물에 의해 75/25의 "글로불린 강화 분획"과 "처리된 알부민 강화 분획" 사이의 건조물의 상대 백분율로 표시되는 비율을 획득할 수 있다. 그 후 모터식 아지테이터의 작동을 개시하고, 생성물을 15분 내지 30분 동안 균질화시킨다. 이어서, 혼합물을 싱글 스테이지 분무 건조 탑으로 운반하여 건조시킨다. 이에 따라, 95 중량%의 DM을 함유하는 분말이 회수된다. 생성물을 "75/25 완두 단백질 조성물"로 지칭할 것이다.

실시예 3: 소화율 및 PDCAAS를 계산하기 위한 방법론

랫트에서의 단백질 소화율의 측정은 다음의 FAO 문헌[Protein Quality Evaluation. Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultation. Rome, Italy"]에 기재되어 있다.

이 경우, 실험 사료는 10 중량%의 시험 단백질, 1 중량%의 AIN93 비타민 혼합물, 3.5 중량%의 AIN93 미네랄 혼합물, 0.2 중량%의 콜린 바이타르트레이트, 5 중량%의 셀룰로스, 10 중량%의 옥수수 오일로 구성된다. 이 사료는 최대 100%의 옥수수 전분으로 구성된다.

단백질을 함유하지 않는 이와 동일한 사료를 시험을 위한 대조군으로서 사용할 것이다. 이 경우, 단백질을 옥수수 전분으로 대체할 것이다.

성장 중인 Sprague-Dawley 랫트(시험 개시시 50 g 내지 70 g의 중량)를 18℃ 내지 24℃의 온도 및 40% 내지 70%의 습도에서 대사 케이지에 개별적으로 수용할 것이다. 시험을 개시하기 적어도 2일 전에 랫트에 표준 사료를 공급할 것이다. 그런 다음, 4일의 식이에 대한 제1 적응 기간 후, 5일의 대변 수집 기간으로 구성된 최소 9일 동안 실험 식이를 이들에게 공급한다. 연구 기간 동안 물을 임의로 제공하였다. 그에 따라 매일 수집된 대변을 칭량하고, 24시간 동안 동결 건조하고 분쇄한다. 사료 및 대변에 함유된 질소를 측정하여, 단백질 소화율을 계산할 수 있다. 사용된 측정 방법은 Kjeldahl 방법이다.

사료 섭취량 또는 대변의 중량에 각각의 질소 수준을 곱함으로써 섭취된 질소 및 배출된 질소를 획득한다. 단백질을 함유하지 않는 식이를 공급받은 동물의 대변 질소를 측정함으로써 기저 질소 수준을 획득한다.

단백질 소화율을 하기 방식으로 획득한다:

소화율 = [섭취된 질소-(대변 질소-기저 질소)]/섭취된 질소 X 100

아미노그램 또는 총 아미노산 프로파일을 NF EN ISO13903: 2005 공식 방법을 사용하여 확립한다.

아미노산 점수를 성인에서 결정된 기준 프로파일과 관련하여 제한 필수 아미노산인 것으로 결정한다. 이를 획득하기 위해, 다음의 비율을 계산해야 한다: [1 g의 시험 단백질에 함유된 아미노산의 mg]/[기준 프로파일의 아미노산의 mg]. 최소값은 아미노산 점수를 나타낸다.

이러한 제한 아미노산 점수에 랫트에서 결정된 단백질 소화율을 곱함으로써 PDCAAS(단백질 소화율-보정 아미노산 점수)를 획득한다.

성인에서의 기준 프로파일은 FAO에 의해 그의 문헌["Protein and amino acid requirements in human nutrition. Report of a joint WHO/FAO/UNU expert consultation". Geneva, Switzerland. 2007]에 기재되어 있다.

실시예 4: 항트립신 인자의 함량을 측정하기 위한 방법론

항트립신 인자의 함량을 측정하는 방법은 수산화나트륨으로 트립신 억제제를 추출하는 단계로 구성된다. 희석 샘플의 증가된 부피를 N-알파-벤조일-DL-아르기닌 p-니트로아닐리드(BAPNA)의 존재하에 과량의 트립신과 접촉시키면, 그 후 이는 410 nm에서 흡수되는 화합물인 p-니트로아닐린의 형태로 가수분해될 것이다. 아세트산과의 반응을 차단한 후, 착색의 증가를 410 nm에서 분광광도계로 측정한다. 이어서, 억제제 함량을 착색 감소율로부터 계산한다. 1 단위의 트립신은 AOCS Ba 12-75 방법의 조건 하에서 10 ml의 반응 혼합물당 410 nm에서의 0.01 단위의 흡광도를 증가시키는 데 필요한 효소의 양으로 임의로 정의된다. 항트립신 인자 함량은 1 mg의 시험 샘플당 트립신 억제 단위(TIU/mg)로 표시된다.

실시예 5: 다양한 분획의 비교

하기 표는 PDCAAS(실시예 3에 따름), 항트립신 인자의 함량(실시예 4에 따름) 및 유화 용량(설명 부분에 설명된 방법에 따름)의 분석을 요약한다.

이들 실시예는 알부민 강화 분획 중 항트립신 인자의 농도를 명확하게 나타내고, 따라서 이들 저 분자량 및 가수분해성 분획에 항트립신 인자가 풍부하다는 것을 나타내는 본 기술 분야의 일반적인 교시를 확인시켜 준다. 따라서, 당업자는 글로불린 강화 분획의 PDCAAS를 개선할 의도로 이 분획을 재사용하는 것을 단념했을 것이다. 대신에, 그들은 종래 기술에 교시된 밀 단백질과 같은 상보적인 공급원을 사용하는 것을 선택했을 것이다. 본 출원인은 이러한 교시를 넘어서서, 오직 완두로부터만 유래된 단백질 분획에 기초하여 PDCAAS가 1인 단백질을 획득하는 것을 가능하게 하는 용액을 개발하였다.

실시예 8: "즉석 음료" 유형의 음료의 생성

다양한 조성물을 "즉석 음료"로 지칭되는 음료 제형에서의 용도에 따라 비교한다. 다양한 성분이 하기 표에 요약되어 있다:

음료를 생성하는 공정은 하기와 같다:

● 분말(단백질, 말토덱스트린 및 수크로스)의 건식 혼합 단계,

● 물을 50℃까지 가열하고, 분말을 첨가하고, 50℃, 3500 rpm에서 30분 동안 Silverson 아지테이터로 분산시키고, 바닐라 향료를 첨가하는 단계,

● 50℃에서 대두 레시틴과 오일의 혼합 및 분리 용융 단계,

● 30분 후, 레시틴/오일 혼합물을 수용액에 첨가하고, 10,000 rpm에서 5분 동안 격렬하게 교반하여 혼합하는 단계,

● 75℃에서 가열하는 단계,

● 200 bar에서의 2-단계 균질화 단계,

● 냉각 및 4℃에서의 저장 단계.

음료에서의 유화액 품질을 정량화하기 위해, Malvern사로부터의 Particle Size Analyzer 3000을 사용하여 입자 크기를 측정한다. D모드는 유화 입자의 평균 크기를 나타낸다.

본 발명으로 생성된 음료만이 기준 100% 우유 대조군만큼 유화가 잘 이루어진 입자를 획득하는 것을 가능하게 할 수 있다.

Claims (10)

1. 글로불린 및 알부민을 포함하는 완두 단백질 조성물로서, 본 조성물의 고체 추출물은
   - 고체 추출물의 중량 대비 적어도 80 중량%, 바람직하게는 80 중량% 내지 99 중량%, 더욱 우선적으로는 85 중량% 내지 98 중량%, 90 중량% 내지 97 중량%, 92 중량% 내지 95 중량%의 단백질을 포함하고;
   - 65/35 내지 85/15, 바람직하게는 70/30 내지 82/18, 더욱 우선적으로는 75/25 내지 80/20의 글로불린 대 알부민의 질량비를 갖는 것
   을 특징으로 하는, 완두 단백질 조성물.
2. 제1항에 있어서, 본 조성물의 고체 추출물은 1 TIU/mg 내지 5 TIU/mg의 항트립신 인자의 함량을 갖는 것을 특징으로 하는, 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 알부민은 1 그램의 알부민당 600 ml 초과, 바람직하게는 800 ml 초과, 더욱 우선적으로는 1000 ml 초과의 옥수수 오일인 유화 활성을 갖는 것을 특징으로 하는, 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 1의 PDCAAS를 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
5. 완두 단백질 조성물을 생성하는 공정으로서, 하기 단계를 포함하는 공정:
   a) 단백질 분획을 획득하기 위해 완두로부터 글로불린 및 알부민을 추출하는 단계;
   b) 글로불린 강화 분획 및 알부민 강화 분획을 획득하기 위해 알부민으로부터 글로불린을 분리하는 단계;
   c) 처리된 알부민 강화 분획을 획득하기 위해 알부민 강화 분획 중 항트립신 인자의 함량을 감소시키는 단계;
   d) 열처리된 알부민 강화 분획을 획득하기 위해 pH를 조정한 후, 처리된 알부민 강화 분획을 가열하는 단계;
   e) 글로불린 강화 분획과 열처리된 알부민 강화 분획을 혼합하여, 혼합물의 고체 추출물이 65/35 내지 85/15, 바람직하게는 70/30 내지 82/18, 더욱 우선적으로는 75/25 내지 80/20의 글로불린 대 알부민의 질량비를 갖도록 하는 단계.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 단계 b)에서, 하기 단계를 포함하는 공정으로 글로불린을 알부민으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는, 공정:
   b-i) 액체상 D에 현탁된 고체상 C를 획득하기 위해 단백질 분획의 글로불린을 응집시키는 단계; 및
   b-ii) 알부민을 함유하는 액체상 D를 글로불린을 함유하는 고체상 C로부터 분리하는 단계.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c,)에서, 처리된 알부민 강화 분획은 20 TIU/mg 내지 80 TIU/mg, 바람직하게는 30 TIU/mg 내지 50 TIU/mg의 고체 추출물 중 항트립신 인자의 함량을 갖는 것을 특징으로 하는, 공정.
8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서, pH는 6.5 내지 7.5의 값으로 조정되는 것을 특징으로 하는, 공정.
9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서, 처리된 알부민 강화 분획은 130℃ 내지 150℃, 바람직하게는 140℃의 온도에서, 5초 내지 15초, 우선적으로는 10초의 기간 동안 가열되는 것을 특징으로 하는, 공정.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 규정된 바와 같은 완두 단백질 조성물의, 식품 또는 약제학적 조성물에서의 용도.