대두 단백질 및 그 제조법과 그것을 사용한 산성의 단백질식품

대두 단백질 및 그 제조법과 그것을 사용한 산성의 단백질 식품{SOYBEAN PROTEIN, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND ACIDIC PROTEIN FOODS WITH THE USE OF THE SAME}

본 발명은, 산성영역에서 양호한 용해성을 나타내고, 산성식품에 유효하게 사용될 수 있는 대두 단백질 소재 및 그 제조법과, 이 소재를 사용한 단백질 식품 및 그 제조법에 관한 것이다.

대두 단백질은 옛날부터 우수한 식품 단백질원으로서 이용될 뿐만 아니라 유화력(乳化力), 겔 형성력 등의 여러 가지 기능 특성을 구비하고 있으므로 식품소재 혹은 식품개질 소재로서 식육(食肉)제품, 수산가공 식품, 반찬, 빵, 제과, 음료용 소재로서 폭넓게 이용되고 있다. 또한 최근에는 대두 단백질이 혈중 콜레스테롤을 감소시키는 것이 밝혀지게 되어 그 영양 및 생리 기능에 주목하고 있다.

한편 pH 4.6 미만의 소위 산성식품(시바사키 이사오 감수: 「살균·제균 응용 핸드북」, SCIENCE FORUM, p. 28)에서는, 사용 빈도가 높은 pH 영역(pH 3.0∼4.5)에서 대두 단백질은 용해하기 어렵고 기능 특성도 발휘하지 않으므로 대두 단백질의 사용이 제한되어 있다. 이것은 산성식품의 pH가 대두 단백질의 등전점(pH 5 부근) 혹은 등전점 근방이기 때문이다.

산성식품에서의 대두 단백질의 이용에 관한 종래의 기술은 주로 산성음료의 제조시에 산성영역에서의 대두 단백질의 응집·침전을 막는 것을 목적으로 한 것이 많다. 예를 들면, 펙틴 등의 안정제의 첨가(일본국 특개소54-52754)나 HLB 13 이상의 수크로오스 지방산 에스테르 등의 유화제의 첨가(일본국 특공소59-41709) 등이 알려져 있다.

여기에서, 안정제를 첨가했을 때의 단백질의 상태에 대해서 설명한다. pH 3.0∼4.5로 조정한 대두 단백질을 함유하는 용액에 있어서, 계(系) 중의 대두 단백질은 플러스의 표면전하를 띠고 있지만, 그 pH가 등전점 근방이기 때문에 대전량의 절대치가 낮아 단백질의 응집·침전을 일으키기 쉽다. 펙틴, 아르긴산 프로필렌 글리콜 에스테르, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 폴리아니온(polyanion) 다당류를 대표로 하는 안정제는 플러스로 대전한 단백질과 상호작용하여 안정제 분자가 이 단백질에 부착함으로써 단백질 입자를 생성하고, 이러한 단백질 입자 각각은 전체로서 마이너스의 표면전하를 가지게 되므로, 단백질 입자 간의 전기적 반발에 의해 응집·침전을 회피할 수 있다. 그러나 이들 안정제나 유화제를 사용하는 방법은 단백질 소재가 기타의 소재와 배합되어 응용 및 이용되는 시점의 것이고 단백질 자체를 용해상태로 하는 것이 아니기 때문에, 투명감을 가지는 것은 얻을 수 없고, 또한 단백질 소재 그 자체의 유화력, 겔 형성력 등의 기능 특성을 기대할 수 없다.

한편, 대두 단백질의 등전점 통과에 의한 응집을 억제하는 방법(일본국의 특개평7-16084, 특개평12-77)도 제안되어 있지만, 안정제 혹은 유화제의 첨가가 필요하므로 단백질의 상태는 위에서 설명한 것들과 동일하다.

등전점 이하의 산성영역에서 단백질의 용해성을 높이는 방법으로서, 대두 단백질에 대해서 일본국 특공소53-19669에 개시되어 있는 방법이 있다. 이 방법은 pH 약 2.0 ∼ 약 4.2에서 고형분 함량 10∼15 중량％의 범위 내의 단리한 대두 단백질의 슬러리를 제조하고, 이 슬러리를 연속 방식으로 온도 약 120∼160℃에서 가열 처리를 하는 것이다.

그러나 이 방법에서는 대두 단백질의 산성영역에서의 용해성에 있어서 문제를 남기고 있었다. 대두 단백질 슬러리를 pH 3.0∼3.5로 조정해서 고온가열 처리를 했을 경우, 단백질 분자는 분산 상태로 되지만 백탁(白濁) 용액으로 되고, 더욱이 보존 중에 단백질의 침전이 발생하므로, 산성에서의 단백질 식품, 특히 산성 단백질 음료에 있어서 단백질로 사용하기 위해서는 적합하지 않다. 또한 이 방법으로 얻게 되는 백탁(白濁)의 단백질은 유화력, 겔 형성력 등의 기능성이 모자라서 통상의 분리 대두 단백질에서 기대되는 식품개질 소재로서의 이용이 현저하게 제한되는 것이었다.

이 외에, 일본국의 특공소55-29654에는 피타아제 처리와 pH 조정에 의한 분획을 조합해서 pH 4.6 이하에서 가용성(可溶性)인 획분을 단리하는 가용성 단백질 획분의 단리법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법은 분리 대두 단백질을 원료로 하여 수율이 14％로서 낮아 실용성이 부족한 것이다.

일본국의 특개소51-125300에는 산세정(酸洗淨)한 탈지 대두를 pH 2∼6에서 미생물 유래의 산성 피타아제로써 처리하여 가용화 획분을 분리함으로써, pH 3∼5에서 용해성이 우수한 단백질의 제조법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법으로 얻어진 단백질은 프로테아제에 의해 고도로 분해를 받고 있다. 또한, 가용화 획분과 불용화 획분이 생기고, 이들을 분리할 필요가 있기 때문에 목적물인 용해성이 높은 대두 단백질의 분해물도 수율은 낮은 것으로 된다.

이와 같이, pH가 4.6 미만인 산성식품에서 이용할 수 있고, pH 3.0∼4.5의 범위에서 가용(可溶)이며, 그 용액이 외관상 바람직한 투명성과 우수한 보존 안정성을 가지고, 또한 유화력, 겔 형성력 등의 기능성을 가진 대두 단백질 소재는 지금까지 얻어지지 않고 있다. 또한, 상기 pH 범위에서 용해성이 높고, 보존 안정성이 있는 대두 단백질의 가수 분해물을 효율적으로 제조하는 방법도 알려져 있지 않다.

본 발명은, pH가 4.6 미만인 산성식품에서 이용할 수 있고, pH 3.0∼4.5의 범위에서 가용이며, 우수한 보존 안정성을 가지고, 특히 원료 단백질로서 탈지를 한 것을 이용했을 경우는, 그 용액이 외관상 더욱 바람직한 투명성을 가지고, 또한 유화력, 겔 형성력 등의 기능성을 가진 대두 단백질 및 그 제조법과 이 대두 단백질을 사용한 산성의 단백질 식품을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 pH가 4.6 미만인 산성식품에 널리 이용할 수 있고, pH 3.0∼4.5의 범위에서 가용이며 그 용액이 외관상 바람직한 투명성과 우수한 보존 안정성을 가지고, 또한 유화력, 겔 형성력 등의 기능성도 아울러 가진 대두 단백질을 제조하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 아래에 나타내는 처리를 실시함으로써, 원래 백탁으로 있었던 단백질 용액이 투명성을 가진 가용화 상태로 되는 것을 발견하였다.

그 처리라 함은, 대두 단백질을 함유하는 용액에 있어서, 계(系) 중의 대두 단백질의 플러스의 표면전하를 증가시키는 처리로서, (A) 이 용액 중의 원료 단백질 유래의 폴리아니온 물질을 제거하거나 불활성화하는 처리, (B) 이 용액 중에 폴리캐타이온(polycation) 물질을 첨가하는 처리 중의 (A), (B) 어느 한쪽 혹은 양쪽의 처리를 한 후, 이 단백질의 등전점보다 낮은 산성영역의 pH에서 100℃를 초과하는 온도에서 가열 처리를 하는 것이다. 더욱이 이 단백질의 이용상의 편리성을 높이기 위해서 상기 처리물을 pH 4.5 이하에서 건조함으로써 분말상의 대두 단백질을 얻는 것도 가능하다.

상기 방법에 의해, pH 4.5 이하에서의 용해율이 90％ 이상이고, 또한 600 nm에서의 투과율(단백질 5 중량％ 함유 용액)이 20％T 이상이며, 또한 0.22M의 TCA 가용화율이 20％ 이하인, 글로불린을 주성분으로 하는 대두 단백질이 얻어진다.

계(系) 중의 대두 단백질의 플러스의 표면전하를 증가시키는 처리로서, 일반적으로 식물 단백질에 함유되는, 피틴산 등의 폴리아니온 물질을 제거하거나 혹은 불활성화하는 처리, 또는 폴리캐타이온 물질을 첨가하는 것, 또는 이들 처리를 조합한 처리를 들 수 있다.

즉, 본 발명에 의하면 대두 단백질을 함유하는 용액에 대해 상기 처리를 함으로써, 산성영역에서 우수한 용해성과 보존 안정성을 나타내고, 또한 유화력, 겔 형성력 등의 기능 특성을 가진 대두 단백질이 얻어진다.

더욱이 본 발명은, 대두 단백질을 함유하는 용액에 있어서, 계 중의 단백질 의 플러스의 표면전하를 증가시키는 처리로서의 폴리아니온 물질의 제거 혹은 불활성화와 이 용액에 폴리캐타이온 물질의 첨가 처리와 프로테아제에 의한 단백질의 가수분해를 조합하여 실시한 후, 단백질의 등전점 보다 낮은 산성영역의 pH, 구체적으로는 pH 4.3 이하에서 100℃를 초과하는 온도에서 가열 처리를 함으로써, 불용물의 제거 조작을 함이 없이 용해성이 좋은 대두 단백질 가수 분해물을 얻을 수 있다.

본 발명의 방법의 처리에서는 기본적으로 단백질의 계 밖으로의 손실은 없으므로 수율상의 로스는 없다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

아래에서 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다. 본 발명에서 사용하는 대두 단백질을 함유하는 용액이라 함은, 대두를 원료로 하는 두유, 혹은 탈지 대두로부터 불용성 섬유분(비지)을 제거한 추출액 등이 이에 상당한다. 본 발명 중에서도 투명성이 높은 대두 단백질을 얻기 위해서는 지방분을 제거한 단백질 성분의 용액이 특히 바람직하다. 또한 프로테아제에 의해 가수분해된 대두 단백질의 용액이어도 좋다.

<용해율ㆍ투과율ㆍTCA 가용화율>

본 발명에서 사용하는 용해율(％)은 단백질의 용매에 대한 가용화의 척도이며, 다음과 같이 해서 정의한다. 즉, 단백질 분말을 단백질 함량이 5.0 중량％가 되도록 물에 분산시켜 충분히 교반한 용액을, 필요에 따라서 pH를 조정한 후, 10,000G ×5분간 원심분리하여 얻은 상청액(上淸液) 중의 단백질의 전체 단백질에 대한 비율을 켈다알(Kjeldahl method)법, 로리법(Lowry's method) 등의 단백질 정량법에 의해 측정한 것이다.

본 발명에서 사용하는 투과율(％T)은 단백질을 함유한 용액의 투명성의 척도이며, 다음과 같이 해서 정의한다. 즉, 단백질 분말을 단백질 함량이 5.0 중량％가 되도록 물에 분산시켜 충분히 교반한 용액을, 필요에 따라서 pH를 조정한 후, 분광 광도계(일본국의 히타치사제: U-3210 자기 분광 광도계)에 의해서 1 cm 셀을 사용하여 600 nm에서의 투과율(％T)을 측정한다.

본 발명에서 사용하는 TCA 가용화율(％)이라 함은 단백질의 분해율의 척도이며, 다음과 같이 정의한다. 즉, 단백질 분말을 단백질 함량이 1.0 중량％가 되도록 물에 분산시켜 충분히 교반한 용액에 대하여, 전체 단백질에 대한 0.22M 트리클로로아세트산(TCA)-가용성 단백질의 비율을 켈다알법, 로리법 등의 단백질 정량법에 의해 측정한 것이다.

<플러스의 표면전하를 증가시키는 처리>

본 발명에서 실시하는, 등전점 이하로 조정한 단백질을 함유하는 용액에 있어서, 계(系) 중의 단백질의 플러스의 표면전하를 증가시키는 처리에 대해서 아래에서 설명한다. 계 중의 플러스의 표면 하전(荷電)을 증가시키는 것은, 바꾸어 말하면 계 중에 존재하는 폴리아니온 물질을 제거하거나 불활성화하는 것, 혹은 계 중에 폴리캐타이온 물질을 첨가함으로써 실현된다. 대두 단백질의 경우, 폴리아니온 물질로서 피틴산을 함유하고 있으므로, 피틴산의 제거 혹은 불활성화가 중요한 포인트가 된다.

또한, 어떠한 처리이더라도 단백질의 계 밖으로의 손실이 없으므로 단백질을 회수할 수 있다.

<피타아제 처리>

본 발명에서 대두 단백질을 함유하는 용액에서의 폴리아니온 물질의 제거의 목적으로 저피틴화 처리(treatment for reducing phytin)가 바람직하다. 이 저피틴화 처리 방법은 특히 한정되지 않고 기지의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 투석, 한외 여과, 전기 투석 등의 막(membrane) 처리, 이온교환 수지처리 등을 들 수 있다. 바람직한 실용적인 저피틴화 처리법으로서 피틴산 분해 활성을 가진 효소 또는 효소제(피타아제)를 이용하는 방법을 들 수 있다.

본 발명에 사용하는 피타아제는 단백질의 가수분해가 바람직하지 않을 경우는 프로테아제 활성이 없거나 혹은 낮은 것이 바람직하다. 프로테아제 활성이 높으면 단백질이 프로테아제에 의해 가수분해됨으로써, 겔 형성력 등의 기능성의 저하, 저분자 분해물의 증가에 의한 정미성(呈味性)의 악화 등의 문제가 생긴다. 예를 들면, 프로테아제에 의한 단백질 가수분해가 없거나 혹은 낮은 경우는 피틴산 분해 효소 작용 후의 단백질의 TCA 가용화율이 20％ 이하, 바람직하게는 15％ 이하로 규정할 수 있다. 상기의 조건을 만족하는 피틴산 분해 활성을 가진 효소 또는 효소제이면 그 기원은 특히 한정되지 않지만, 일반적으로 미생물 유래의 피타아제쪽이 식물 유래의 것에 비해 피틴산 분해 활성이 높고, 또한 공존하는 프로테아제 활성이 보다 낮으므로 단백질의 가수분해나 부패를 방지하는 점에서 이점이 많다.

본 발명의 실시에 있어서 피틴산의 저감 효과는 피틴산량이 적어질수록 가용화 효과는 높아지지만, 피틴산을 단백질 중량당 1 중량％ 이하로 저감시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 통상적으로 탈지 대두를 물 추출해서 비지를 제거한 추출액을 산침전(acid precipitation)한 커어드 슬러리(curd slurry)에는, 단백질 중량당 2 중량％ 정도의 피틴산이 함유된다. 따라서 이 경우, 피틴산 함량이 반응 전의 약 50％ 이하가 되도록 피틴산을 분해시키면 좋다. 상기 조건을 만족하면 피타아제의 작용 조건은 각각의 최적 조건에서 작용시킬 수 있으므로, 특히 한정되지 않으며, 작용 방법도 마찬가지로 한정되지 않는다. 예를 들면, 그러한 조건으로서 pH 2.5∼7.5, 온도 20∼70℃, 고형분에 대하여 0.1∼100 unit/g, 바람직하게는 0.5∼50 unit/g의 범위의 피타아제의 첨가, 통상 5분간∼3시간의 범위 내의 작용을 들 수 있지만, 단백질의 변성과 부패를 피할 수 있으면 상기 범위 밖에서 작용시켜도 지장은 없다. 될 수 있는 한 단시간에 처리할 필요가 있다면, 높은 unit의 효소 첨가량으로 작용시키면 좋다. 또한, 1 unit의 피타아제 활성은 표준 조건(pH 5.5, 37℃）아래에서, 반응 초기의 1분간에 기질인 피틴산으로부터 1 μmol의 인산을 유리하는 효소량을 나타낸다. 피틴산 및 그 염의 분해의 정도는 용액 중의 피틴산 함량을 Alii Mohamed의 방법(Cereal Chemistry 63, 475, 1986)에 준거하여 직접 측정함으로써 구하였다.

<금속 이온의 첨가>

폴리아니온 물질의 불활성화는 피틴산과 같은 폴리아니온과 대두 단백질의 결합을 저해하는 것을 가리키고, 2가 이상의 다가(polyvalent) 금속 이온의 첨가에 의해 실시할 수 있다.

본 발명에서 대두 단백질을 함유하는 용액에 첨가하는 2가 이상의 다가 금속 이온은 칼슘, 마그네슘, 철, 아연, 알루미늄 등의 금속의 수용성염 혹은 수산화물이며, 무기산염 및 유기산염의 어느 것이라도 사용할 수 있다. 이들 금속 이온을 단독 또는 혼합물로 하여 사용할 수 있다. 100℃를 초과하는 온도에서의 가열 처리 후의 대두 단백질의 용해성과 투명성을 개선하는 효과는 이들 2가 이상의 다가 금속 이온의 단독 첨가에 의해서도 얻을 수 있지만, 저피틴화 처리 등, 폴리아니온 물질의 제거 처리와 조합함으로써 효과를 현저하게 높일 수 있다. 이들 2가 이상의 다가 금속 이온의 첨가량은 많을수록 가용화 효과는 높아지지만, 금속 이온으로서 이 단백질을 함유하는 용액 중의 고형분에 대하여 0.2∼3 중량％의 범위가 바람직하고, 이 범위보다 적을 경우는 단백질의 가용화 효과가 약하고, 또한 많을 경우는 증점(增粘) 혹은 응집이 일어나는 경향이 있어 바람직하지 않다. 첨가 방법은 특히 한정되지 않는다.

<폴리캐타이온 물질의 첨가>

본 발명에서 대두 단백질을 함유하는 용액에 첨가하는 폴리캐타이온 물질로서 키토산을 예로 들 수 있다. 키토산은 키틴의 탈아세틸화물로서 글루코사민의 폴리머이다. 키토산은 일반적으로 새우, 게 등의 갑각류를 가공할 때에 생기는 껍데기를 원료로 하여 제조된다. 본 발명에서는 대두 단백질을 함유하는 용액에 첨가하는 키토산은 수용성인 것이 바람직하고, 예를 들면 탈아세틸화도가 50％ 이상, 보다 바람직하게는 70％ 이상인 것을 사용한다. 100℃를 초과하는 온도에서의 가열 처리 후의 대두 단백질의 용해성과 투명성을 개선하는 효과는 이들 키토산의 단독 첨가에서도 얻을 수 있지만, 폴리아니온 물질을 제거 혹은 불활성화하는 처리와 조합함으로써 효과를 현저하게 높일 수 있다. 이들 키토산의 첨가량은, 대두 단백질을 함유하는 용액 중의 고형분에 대해 0.2 중량％ 이상이 바람직하고, 이 범위보다 적을 경우는 단백질의 가용화 효과가 약하다. 첨가량을 증가할수록 효과는 높아지지만, 키토산의 종류에 따라서는 증점이 일어나거나, 또한 키토산의 독특한 쓴맛이 강해지거나 하여 바람직하지 못할 경우가 있다. 키토산 첨가량은 일의적으로 규정되는 것은 아니지만, 용액 중의 고형분에 대해 40 중량％ 이하의 첨가가 바람직하다. 첨가 방법은, 키토산의 경우, 용매의 pH에서 용해성이 달라지므로 산성영역(예를 들면 pH 5 이하)에서 대두 단백질을 함유하는 용액에 첨가하는 것이 바람직하다.

<가열·건조 처리>

폴리아니온 물질의 제거법으로서의 저피틴화 처리를 하여 피틴산 함량을 단백질 중량당 1 중량％ 이하로 저감시키거나, 혹은 2가 이상의 다가 금속 이온을 첨가하거나, 또는 폴리캐타이온 물질을 첨가하거나, 혹은 더욱이 이들을 조합한 처리를 한 대두 단백질을 함유하는 용액을 고형분 3 중량％∼18 중량％, 바람직하게는 고형분 8 중량％∼14 중량％로 하고, pH를 2.3∼4.3으로 조정하여, 100℃∼160℃, 바람직하게는 105℃∼145℃에서 가열한다. pH 2.3 미만의 경우, 투명성이 높은 단백질 용액을 얻을 수 있지만, 사용하는 산의 양이 현저하게 증대하고, 단백질의 풍미, 실용성의 면에서 바람직하지 못하다. 또한 pH 4.3을 넘을 경우, 백탁 경향이 진행하여 응집이 생기기 쉬우므로 바람직하지 못하다.

고형분이 3 중량％ 이하인 경우, 품질은 문제없지만 작업 효율이 나쁘므로 바람직하지 못하다. 고형분 18 중량％ 이상인 경우, 단백질 용액의 점도가 현저하게 상승하고, 그 후의 작업성을 악화시킬 경우가 있어 바람직하지 못하다. 그러나 대두 단백질이 분해물인 경우는, 증점의 영향이 적어 농도를 높게 하는 것도 가능하다.

가열 온도가 100℃ 이하인 경우에는 단백질의 가용화가 불완전해서 투명성의 레벨도 낮고, 160℃를 초과할 경우에는 펩티드 결합의 분해 등에 의해 단백질의 기능성·영양성이 저하할 우려가 있어 바람직하지 못하다. 가열 시간은 특히 한정되지 않고 몇 초간∼60분간으로 좋지만, 너무 장시간의 가열은 풍미 등의 품질에 악영향을 미치므로 유의해야 한다. 가열 방식은 한정되지 않지만, 바람직한 방식으로서 스팀 인젝션 방식의 연속식 직접 가열 살균 장치를 예시할 수 있다. 이 장치는 관(tube) 속을 흐르는 액체에 증기를 취입하는 방식이며, 순간적으로 100℃를 초과하는 고온으로 가열할 수 있다. 가열 후의 대두 단백질을 함유하는 용액은 용액 그대로 사용하는 것도 물론 가능하지만, 이용상의 편리성을 높이기 위해서 분말화하는 경우도 있는데, 이 경우는 얻어진 용액을 pH 4.5 이하에서 건조하여 분말화하는 것이 바람직하다. 건조시의 pH를 4.5를 초과하도록 하면, 얻어진 분말을 재용해했을 경우의 산성에서의 용해성이 저하하여 바람직하지 않다.

건조 방법은 특히 한정되지 않으며 분무건조 장치 등이 적합하다. 본 발명에 의해 얻어진 대두 단백질은 통상적인 단백질이 용해성이 낮은 pH 3.5∼4.5에서도 가용화하고, 그 중에서도 지방분을 제거한 원료이면 투명성이 높은 용액이 얻어진다.

<가수분해>

본 발명에서의 프로테아제에 의한 가수분해에 대해서는, 이 단백질의 등전점 보다 낮은 산성영역의 pH에서, 100℃를 초과하는 온도에서 이 단백질 용액을 가열 처리하는 공정 전에 가수분해 반응을 해 두면 좋고, 대두 단백질을 함유하는 용액에 대한 폴리아니온 물질의 제거 혹은 불활성화 처리, 또는 폴리캐타이온 물질의 첨가 처리의 전, 후 또는 이들 처리와 동시에 분해 처리를 할 수 있다. 사용하는 프로테아제나 분해 반응의 조건, 프로테아제 첨가량 등은 특히 규정되지 않는다.

<이용 식품>

통상적으로는 등전점 부근의 산성영역에서는 단백질은 응집하므로 투명감이 있는 단백질 식품을 얻기 어렵다. 본 발명에 의해 얻게 되는 대두 단백질 소재 혹은 이 대두 단백질의 가수 분해물을 이용함으로써, 산성영역에서 투명감이 있고, 단백질의 침전을 일으키지 않으며, 보존 안정성이 좋은 단백질 음료를 제조할 수 있다. 단백질 음료 제조시의 풍미 부여는 당류, 향료 등의 기호에 맞춰서 선택된다. 단백질의 함유량은 단백질 섭취의 필요도에도 따르지만, 몇 퍼센트∼수 십 퍼센트의 농도가 바람직한 범위이다. 또한, 본 발명에 의해 얻게 되는 대두 단백질 소재 혹은 이 대두 단백질의 가수 분해물을 사용하고, 적당한 겔화제와 병용함으로써 투명감이 있는, 단백질을 함유한 산성의 젤리상 식품도 제조된다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명한다. 단, 이들 은 예시에 불과하며, 본 발명이 이들 실시예에 의해 그 기술범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 <조제법: 피타아제 처리>

대두를 압편(壓扁)하고, n-헥산을 추출 용매로 하여 기름을 추출 분리 제거해서 얻어진 저변성 탈지 대두[질소가용 지수(NSI):91] 1 중량부에 7 중량부의 물을 첨가하고, 묽은 수산화 나트륨 용액으로 pH 7로 조정하여 실온에서 1시간 교반하면서 추출한 후, 4,000G에서 원심분리하여 비지 및 불용분을 분리하고, 탈지 두유를 얻었다. 이 탈지 두유를 인산으로 pH 4.5로 조정 후, 연속식 원심분리기[디캔터(decanter)]를 사용하여 2,000G에서 원심분리하여 불용성 획분[산침전 커어드(curd)] 및 가용성 획분(훼이; whey)을 얻었다.

산침전 커어드에 고형분 10 중량％가 되도록 물을 가하여 산침전 커어드 슬러리를 얻었다. 이것을 인산으로 pH 3.5로 조정한 후 약 40℃가 되도록 가온(加溫)하였다. 이들 용액(피틴산 함량 1.96 중량％/고형분, TCA 가용화율 4.6％)에 고형분당 8 unit 상당의 피타아제(新日本화학공업사제 「스미치-무 PHY」)를 가하고, 30분간 효소반응을 시켰다. 반응 후, 이 효소 작용물(피틴산 함량 0.04 중량％/고형분, TCA 가용화율 4.7％)을 인산 또는 수산화 나트륨으로 pH 3.0, 3.5, 4.0으로 조정하고, 각각 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 이들을 분무건조하여 대두 단백질 분말을 얻었다.

본 실시예 중의 pH 3.5에서 처리해서 얻어진 대두 단백질 분말의 글로불린 함량을 SOYA PROTEIN ASSAY KIT(Tepnel Bio Systems사제)를 사용하여 ELISA법에 의해 측정한 결과, 고형분당 74.0 중량％이었으며, 이 단백질은 글로불린을 주성분으로 하는 것이었다.

비교예 1 <가열 단독>

실시예 1에서 조제한 고형분 10 중량％의 산침전 커어드 슬러리를 인산으로 pH 3.0, 3.5, 4.0으로 조정한 후, 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 이들을 분무건조해서 대두 단백질 분말을 얻었다. 단, pH 4.0으로 조정한 용액은 가열 중에 현저하게 응집하였으므로 이후의 분무건조는 하지 않았다.

실시예 2 <조제법: 키토산 첨가 처리>

실시예 1에서 조제한 고형분 10 중량％의 산침전 커어드 슬러리를 인산으로 pH 3.5로 조정한 후, 키토산(일본국의 燒津수산화학공업사제 「키토산 LL」: 탈아세틸화도 80％ 이상, 1％ 점도 10 cps 이상)을 고형분에 대하여 5.0 중량％ 첨가하였다. 충분히 교반하고, pH 3.0에서 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 이것을 분무건조해서 대두 단백질 분말을 얻었다.

실시예 3 <조제법: 금속 이온 첨가>

실시예 1에서 조제한 고형분 10 중량％의 산침전 커어드 슬러리를 인산으로 pH 3.0으로 조정한 후, 염화 칼슘 2수화물(키시다 화학사제)을 고형분에 대하여 5.0 중량％(칼슘 이온으로서 1.35 중량％)첨가하였다. 충분히 교반하고, pH 3.5에서 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 이것을 분무건조해서 대두 단백질 분말을 얻었다.

실시예 4 <조제법: 피타아제 + 키토산>

실시예 1에서 조제한 피타아제 작용물에 실시예 2에 기재한 키토산을 고형분에 대하여 1.0 중량％ 첨가하였다. 충분히 교반하고, 인산 또는 수산화 나트륨으로써 pH 3.5 및 4.0으로 조정해서 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 이것을 분무건조해서 대두 단백질 분말을 얻었다.

실시예 5 <조제법: 피타아제(탈지 두유)>

실시예 1에서 조제한 탈지 두유를 인산으로 pH 3.O으로 조정 후 40℃가 되도록 가온하였다. 이 용액(피틴산 함량 2.20 중량％/고형분, TCA 가용화율 8.6％)에 고형분당 8 unit 상당의 실시예 1에 기재한 피타아제를 가하고, 30분간 효소반응을 시켰다. 반응 후, pH 3.0인 상태에서 이 효소 작용물(피틴산 함량 0.05 중량％/고형분, TCA 가용화율 8.8％)을 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 이 용액을 수산화 나트륨으로 pH 5.0으로 조정 후, 연속식 원심분리기(디캔터)를 사용해서 2,000G에서 원심분리하여 불용성 획분(산침전 커어드) 및 가용성 획분(훼이)을 얻었다. 산침전 커어드에 고형분 10 중량％가 되도록 물을 가하여 산침전 커어드 슬러리를 얻었다.

이 산침전 커어드 슬러리를 혼합 유기산(시트르산:말산=2:3)으로 pH 3.0으로 조정한 후, 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 이것을 분무건조해서 대두 단백질 분말을 얻었다.

실시예 1∼5 및 비교예 1에서 얻어진 분말을 각각 단백질 함량이 5 중량％가 되도록 분산시켜 충분히 교반한 용액을 조제하였다. 이 용액을 묽은 알칼리 또는 묽은 산 용액으로써 pH 3.5, 4.0, 4.5로 조정하고, 용해율·투과율의 측정 및 보존 테스트를 실시하였다. 보존 테스트는 각 용액을 95℃까지 가열하여 살균하고, 냉장고 속에서 30일간 보존하여 침전 상황의 육안관찰에 의해 실시하였다. 이들 결과를 표 1에 나타내었다.

삭제

[표 1]

(기호의 의미) 침전물 유무

- : 없음. ±: 약간 있음. + : 있음. ++ : 현저하게 있음.

비교예 1의 경우, 가열 처리 pH를 내리면 pH 3.5에서의 용해율이 향상하는 경향을 나타냈지만, pH 4.0 이상은 가열 처리 pH에 관계없이 등전점 침전으로 추측되는 침전이 발생하였다. 또한, 가열 처리 pH가 3.0, 용액의 pH가 3.5이더라도 투과율이 낮은 백탁 용액이 되어 보존 중의 침전을 억제할 수 없었다. 이들 결과로부터 100℃를 초과하는 가열 처리만으로는 pH 3.5∼4.5에서의 우수한 용해성이나 투명성 및 우수한 보존 안정성을 가진 대두 단백질을 얻을 수 없었다.

이에 대하여, 실시예 1∼3의 경우, 가열 처리 pH에 관계없이 pH 3.5, 4.0, 4.5에서 용해율 90％ 이상, 투과율 20％T 이상, 보존 중의 침전 없음이어서 목표로 하는 품질의 것이 얻어졌다. 그러나 실시예 1에서 가열 처리의 pH가 4.0인 경우에서 목표 품질의 것이 얻어졌지만, 가열 처리 pH가 낮을 경우에 비해 투과율이 약간 저하하는 기미를 나타내었다. 따라서 실시예 4와 같이 키토산을 가열 전에 첨가함으로써 가열 처리 pH를 4.0로 올려도 높은 투과율을 나타내는 단백질이 얻어져서 상승 효과가 나타났다.

실시예 6 <분해물: 피타아제/키토산>

실시예 1에서 조제한 고형분 10 중량％의 산침전 커어드 슬러리를 인산으로 pH 3.5로 조정한 후 50℃가 되도록 가온하였다. 이 용액에 고형분당 1％의 양으로 미생물 유래의 프로테아제(新日本화학공업사제 「스미치-무 AP」)를 가하고 1시간 가수분해를 하였다. 반응 후, 이 가수 분해물(TCA 가용화율 45.5％)을 pH 3.5로 조정해서 3부분으로 나누고, 첫 번째 부분은 온도를 40℃로 내리고, 고형분당 8 unit 상당의 실시예 1에 기재한 피타아제를 가해서 pH 3.5에서 30분간 효소반응을 시켰다. 반응 후, 이 효소 작용물(피틴산 함량 0.04 중량％/고형분, TCA 가용화율은 실질적으로 변화 없음)을 pH 3.5로 재조정하고 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 두 번째 부분은 실시예 2에 기재한 키토산을 고형분에 대하여 5.0 중량％ 첨가하였다. 충분히 교반하고, pH 3.5로 재조정 후 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 세 번째 부분은 피타아제 처리와 키토산 첨가(고형분에 대하여 1.0 중량％)를 병용하고, pH 3.5로 재조정 후 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 이것을 분무건조해서 대두 단백질 분말을 얻었다.

비교예 2 <분해물>

실시예 6에서 조제한 프로테아제에 의한 가수 분해물을 pH 3.5로 재조정하여 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 이것을 분무건조해서 가수 분해물의 분말을 얻었다.

실시예 6 및 비교예 2에서 얻어진 분말을 각각 단백질 함량이 5 중량％가 되도록 분산시켜 충분히 교반한 용액을 조제하였다. 이 용액을 묽은 알칼리 용액으로 pH 3.5, 4.0, 4.5로 조정하고, 용해율·투과율의 측정 및 보존 테스트를 실시하였다. 보존 테스트는 각 용액을 95℃까지 가열하여 살균하고, 냉장고 속에서 30일간 보존하여 침전 상황의 육안관찰에 의해 실시하였다. 이들 결과를 표 2에 나타내었다.

비교예 2의 경우, pH 4.0 이상에서는 등전점 침전으로 추측되는 침전이 발생하였다.

또한, 용액의 pH가 3.5이더라도 투과율이 낮은 백탁 용액이 되어 보존 중의 침전을 억제할 수 없었다.

이들 결과로부터 비교예 1과 마찬가지로 가수 분해물에 대해서도 100℃를 초과하는 가열 처리만으로 pH 3.5∼4.5에서 우수한 용해성이나 투명성 및 우수한 보존 안정성을 부여할 수 없었다.

이에 대하여, 실시예 6의 경우, pH 4.5에서는 등전점 침전으로 추측되는 침전이 발생했지만, 피타아제 작용 혹은 키토산 첨가에 의해 pH 3.5 및 4.0에서 용해율 90％ 이상, 투과율 20％T 이상, 보존 중의 침전 없음이었다. 따라서 pH 4.0 이하에서 우수한 용해성·투명성 및 우수한 보존 안정성을 가진 분해물이 얻어졌다. 더욱이 실시예 4와 같이 피타아제 작용과 키토산 첨가의 병용에서 보다 높은 투과율을 나타내는 단백질이 얻어져서 상승 효과가 나타났다.

실시예 7 <시판 SPI>

시판 분리 대두 단백질(일본국의 不二製油사제 「뉴 후지푸로 R」, 단백질 함량 90％)을 고형분 함량 8％가 되도록 물에 분산하여 충분히 교반한 후, 인산으로 pH 3.5로 조정하여 40℃가 되도록 가온하였다. 이 용액(피틴산 함량 2.2 중량％/고형분, TCA 가용화율 5.0％)을 두 부분으로 나누고, 한쪽 부분은 고형분당 8 unit 상당의 실시예 1에 기재한 피타아제를 가해서 30분간 효소반응을 시켰다. 반응 후, 이 효소 작용물(피틴산 함량 0.03 중량％/고형분, TCA 가용화율 5.1％)을 연속식 직접 가열 살균 장치에서 140℃에서 15초간 가열하였다. 나머지 한쪽 부분은 실시예 2에서 사용한 키토산을 고형분에 대하여 5.0 중량％ 첨가하였다. 충분히 교반하고, pH 3.5로 재조정 후 연속식 직접 가열 살균 장치에서 140℃에서 15초간 가열하였다. 이것을 분무건조해서 대두 단백질 분말을 얻었다.

비교예 3 <시판 SPI>

실시예 7과 동일한 시판 분리 대두 단백질을 고형분 함량 8％가 되도록 물에 분산하여 충분히 교반한 후, 인산으로 pH 3.5로 조정하고, 연속식 직접 가열 살균 장치에서 140℃에서 15초간 가열하였다. 이것을 분무건조해서 대두 단백질 분말을 얻었다.

실시예 7 및 비교예 3에서 얻어진 분말을 각각 단백질 함량이 5 중량％가 되도록 분산시켜 충분히 교반한 용액을 조제하였다. 이 용액을 묽은 알칼리 용액으로 pH 3.5, 4.0, 4.5로 조정하고, 용해율·투과율의 측정 및 보존 테스트를 실시하였다. 보존 테스트는 각 용액을 95℃까지 가열하여 살균하고, 냉장고 속에서 30일간 보존해서 침전 상황의 육안관찰에 의해 실시하였다. 이들 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

비교예 3의 경우, 어떠한 pH에서도 용해율은 80％ 이하로 되어 침전을 억제할 수 없었다.

이에 대하여, 실시예 7의 경우, 시판의 분리 대두 단백질이더라도 피타아제 작용 혹은 키토산 첨가에 의해 pH 3.5∼4.5에서 용해율 90％ 이상이라는 우수한 용해성을 가지며, 투명성도 있고, 또한 보존 중의 침전이 없는 보존 안정성도 우수한 것이 얻어졌다.

실시예 8 <시판 두유>

시판 두유(Toraku사제 「두유 플레인」고형분 7％ 이상, 단백질 함량 3.8％,지질 함량 3.2％)를 인산으로 pH 3.5로 조정해서 40℃가 되도록 가온(加溫)하였다. 이 용액(피틴산 함량 2.1 중량％/고형분, TCA 가용화율 8.8％)을 두 부분으로 나누고, 한쪽 부분은 고형분당 8 unit 상당의 실시예 1에 기재한 피타아제를 가해서 30분간 효소반응을 하였다. 반응 후, 이 효소 작용물(피틴산 함량 0.04 중량％/고형분, TCA 가용화율 9.0％)을 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다. 나머지 한쪽 부분은 실시예 2에서 사용한 키토산을 고형분에 대하여 5.0 중량％ 첨가하였다. 충분히 교반하고, pH 3.5로 재조정 후 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다.

비교예 4 <시판 두유>

실시예 8과 동일한 시판 두유를 인산으로 pH 3.5로 조정하고, 연속식 직접 가열 살균 장치에서 120℃에서 15초간 가열하였다.

실시예 8 및 비교예 4에서 얻어진 두유를 각각 묽은 알칼리 용액으로 pH 3.5, 4.0, 4.5로 조정하고, 침전율의 측정 및 보존 테스트를 실시하였다. 보존 테스트는 각 용액을 95℃까지 가열하여 살균하고, 냉장고 속에서 30일간 보존해서 침전 상황의 육안관찰에 의해 실시하였다. 이들 결과를 표 3에 나타내었다. 또한, 침전율은 고형분이 7 중량％가 되도록 시료를 분산시켜 충분히 교반한 용액을, 필요에 따라서 pH를 조정한 후, 10,000G ×5분간 원심분리하여 침전된 고형분의 전체 고형분에 대한 비율로서 산출하였다.

비교예 4의 경우, pH 4 이상에서 현저한 응집 침전이 나타나고, pH 3.5이더라도 침전율이 10％를 상회하여 안정성이 낮은 상태이었다.

이에 대하여, 실시예 8의 경우, pH 4.5에서는 등전점 침전으로 추측되는 침전이 발생했지만, 피타아제 작용 혹은 키토산 첨가에 의해 pH 3.5 및 4.0에서 침전율 10％ 이하, 보존 중의 침전 없음이어서 높은 안정성을 나타내었다.

[표 3]

비교예 5 <가열 온도의 비교>

실시예 1에서 조제한 피타아제 작용물, 실시예 6에서 조제한 가수 분해물의 피타아제 작용물 및 실시예 7에서 조제한 시판 분리 대두 단백질의 피타아제 작용물 각각을 pH 3.5에서 98℃에서 10분간 뱃치(batch)식 가열 처리를 하고, 이들을 분무건조해서 대두 단백질 분말을 얻었다.

비교예 5에서 얻어진 분말을 각각 단백질 함량이 5 중량％가 되도록 분산시켜 충분히 교반한 용액을 조제하였다. 이들 용액을 묽은 알칼리 용액으로 pH 4.0으로 조정하고, 용해율·투과율의 측정 및 보존 테스트를 실시하였다.

표 4에 나온 바와 같이, 모든 샘플에서 100℃까지의 가열 처리에서는 목표품질 레벨에 도달하지 않은 것이 명확하다.

[표 4]

실시예 9 <유화(乳化) 활성·겔 파단(破斷) 하중>

본 발명에 의해 얻어진 대두 단백질의 기능성(유화력·겔 형성력)의 평가를 하였다. 유화력은 유화 활성을 측정함으로써 평가하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.

유화 활성은, 실시예 1 및 2에 있어서 가열 처리 pH가 3.5인 분말 및 비교예 1에 있어서 가열 처리 pH가 3.0인 분말을 고형분이 1 중량％가 되도록 분산시켜 충분히 교반한 용액을 묽은 알칼리 용액으로 pH 3.5, 4.0, 4.5로 조정하고, 그 용액 3ml에 대두유 1ml을 가하여 초음파 분산기로 유화물을 조제하고, 0.1 중량％ SDS 용액으로 1000배로 희석해서 용액 혼탁도(500 nm의 흡광도)를 측정하였다. 평가는, 그 혼탁도값이 높을수록 유화력이 높다고 판단하였다. 이 방법으로 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 얻어진 분말에 대해서 유화 활성을 측정하였다.

비교예 1의 분말에서는 pH 3.5에서 약간의 유화 활성을 나타내었으나, 실시예 1 및 2의 분말에서는 pH에 관계없이 높은 유화 활성을 나타내었다.

겔 형성력은 젤리 강도를 측정함으로써 평가하였다. 젤리 강도는 실시예 1 및 2에서 가열 처리 pH가 3.5인 분말 및 비교예 1에서 가열 처리 pH가 3.0인 분말의 18 중량％ 함유 페이스트(분체에 대하여 4.5배 물을 가함)를 묽은 알칼리 용액으로 pH 3.5, 4.0, 4.5로 조정하고, 35mm의 절경(折徑; folding diameter)을 가진 케이싱에 충전해서 80℃에서 30분간 가열하고 냉각 후, 레오미터(일본국의 山電사제)를 사용하여, 지름 5mm의 플런저 구(球)로써 젤리 강도를 측정하였다. 비교예 1의 분말에서는 pH 3.5에서 약간의 겔 파단 하중을 나타내었음에 대해, 실시예 1 및 2의 분말에서는 pH에 관계없이 높은 겔 파단 하중을 나타내었다.

이들 결과로부터, 유화력·겔 형성력의 어느 것에 있어도 실시예 1 및 2의 쪽이 우수하다는 것이 명확하였다.

[표 5]

실시예 10 <음료의 응용예>

실시예 1에서 얻어진 분말(가열 pH 3.5) 8.0부, 과당 포도당액(일본 콘스타치사제) 8.0부, 5배 농축 사과 과즙(후드 마티리얼사제) 2.0부, 사과 향료(高砂향료사제) 0.2부, 물 81.8부의 배합으로 충분히 교반혼합하고, 시트르산 나트륨으로 pH를 3.8로 조정 후, 95℃까지 가열하여 살균함으로써 산성 대두 단백질 음료를 시작(試作)하였다. 얻어진 음료는 투명성이 높고 보존 안정성도 높았고, 또한 안정제와 유화제를 첨가하지 않았으므로 점도가 낮아 마시기 쉬운 것이었다.

실시예 11 <젤리 음료의 응용예>

실시예 7에서 얻어진 분말(피타아제 처리와 키토산 첨가 병용) 5.0부, 과당 포도당액(일본 콘스타치사제) 8.0부, 5배 농축 파인애플 과즙(후드 마티리얼사제) 2.5부, 한천(일본국의 伊那 한천사제) 0.3부, 파인애플 향료(高砂 향료사제) 0.2부, 물 84.0부의 배합에 따라 한천 이외의 성분들을 충분히 교반혼합하고 시트르산 나트륨으로 pH를 3.6으로 조정 후, 95℃까지 가열하여 살균하고, 가열에 의해 팽윤시킨 한천액과 고온에서 혼합하여 치어 팩(cheer pack)에 충전 후, 하룻밤 냉장에 의해 겔화시켜 대두 단백질 젤리 음료를 시작(試作)하였다.

얻어진 젤리 음료는 바람직한 투명성을 가지고, 식감도 양호하였다. 또한 보존 중에 흐려지거나 침전 등의 변화는 생기지 않았다.

본 발명의 방법에 의해 얻게 되는 대두 단백질은 산성영역에서의 용해성이 향상해 있어, 종래에는 침전 응집을 일으키기 때문에 사용할 수 없었던 산성영역에서의 식품의 단백질 소재로서, 또한 원료로서 지방분을 제거한 것을 사용함으로써, 용해성뿐만 아니라 용액의 투명성이 높은 단백질 소재가 얻어져서 혼탁이 없는 산성식품의 제공이 가능해진다.

산성하에서의 겔화나 유화성을 가진 기능성 식품소재로서 적절하게 이용할 수 있고, 산성식품의 범주가 확대되어 식생활에 있어서의 단백질 섭취의 다양성도 넓힐 수 있게 된다.