젖 유래 복합지질 고함유 분말

젖 유래 복합지질 고함유 분말{Powder being rich in milk-origin complex lipids}

본 발명은 젖 유래 복합지질 고함유 분말에 관한 것이다.

보다 상세하게 말하면, 본 발명은 젖 유래 인지질 및 젖 유래 강글리오시드(ganglioside)를 고농도로 함유하는 복합지질 고함유 분말에 관한 것이다.

본 발명에서 얻어진 젖 유래 복합지질 고함유 분말은 기능성 식품, 모유 대체품 또는 의약품의 원료로서 널리 이용할 수 있다.

대두 레시틴이나 난황 레시틴은 천연물 유래의 인지질 조제물(粗製物)로서, 식품제조에서의 유화제 등으로서 널리 이용되고 있는데, 최근 포스파티딜세린, 포스파티딜콜린, 스핑고미엘린과 같은 젖 유래 인지질이 각종 생리기능을 갖는 것이 보고되어 주목되고 있다.

포스파티딜세린이나 포스파티딜콜린은 신경기능이나 운동기능의 발달·유지에 깊게 관여하는 것과, 또한 스핑고미엘린은 유유아(乳幼兒)의 장관 성숙화 기능을 갖는 것이 보고되어 있다. 스핑고미엘린은 우유 중 인지질의 약 30%를 차지하고, 스핑고신(sphingosine)과 지방산으로 되는 세라마이드 골격에 포스포콜린이 결합한 구조를 갖는 물질이다.

스핑고미엘린은 뇌나 신경조직에도 대량으로 존재하지만, 대두 인지질이나 난황 인지질에는 조금밖에 포함되어 있지 않다.

또한, 젖 유래의 강글리오시드는, 스핑고신과 지방산으로 되는 세라마이드 골격에 당을 매개로 시알산이 결합한 구조를 가지고, 주로 GD3와 GM3로 되며, 소 뇌나 우유에 널리 분포하고 있다. 최근, 젖 유래의 강글리오시드에 관해서 생화학적인 연구가 진행되고 있어, 세포분화·신경기능·바이러스 감염 방어 등의 생리기능이 명확해지고 있다.

한편, 버터 세럼(butter serum)은, 생우유의 세퍼레이터 분리로 얻어지는 지방분 40~50%의 크림을, 다시 세퍼레이터 분리를 행함으로써 얻어지는 지방분 60% 이상의 고지방 크림에 대해 가열처리 또는 전단처리를 행하고, 고지방 크림이 전상(轉相)을 일으켰을 때 배출되는 수상성분, 또는 버터를 가열 용해했을 때 분리되는 수상(水相)성분을 가리키며, 버터 제조에서의 부산물인 수상성분의 버터 밀크와는 구별된다. 버터 세럼 중에는 젖 중의 지방구(脂肪球) 피막 성분이 다수 포함되어, 지방구 피막 성분을 구성하는 인 지질이나 당지질 등의 복합지질이 풍부한 것이 알려져 있다. 버터 세럼 중에 포함되는 젖 유래 복합지질의 함유량은 고형당 5 중량% 이상으로 되어 있어, 버터 밀크 중에 포함되는 젖 유래 복합지질의 함유량인 고형당 0.5 중량%의 10배 이상으로 되어 있는 것이 알려져 있다.

또한, 젖 유래 복합지질을 포함하는 소재의 조제방법으로서는, 버터 밀크 또는 버터 밀크 파우더 환원액을 산성역으로 조정하고, 등전점 침전을 행함으로써 생성된 단백질의 침전을 제거하고, 상청을 정밀 여과막 처리하여 얻어지는 농축액을 건조하여 인지질 고함유 분말을 얻는 방법이 있다(특허문헌 1).

또한, 버터 밀크 파우더, 탈지분유와 유제품을 클로로포름/메탄올/물(4/8/3)의 용매나 아세톤 등의 유기용매를 사용하여 추출하는 방법도 있다(특허문헌 2).

그러나, 특허문헌 1의 방법에서는 유기용매는 사용하지 않지만, 출발원료로서 버터 밀크 또는 버터 밀크 환원액을 사용하고 있는 측면에서, 인지질의 함량을 15 중량%까지밖에 농축할 수 없어, 비용적으로 문제가 있었다. 이는, 특허문헌 1의 방법을 사용하여 제조를 행한 경우, 원료 중에 포함되는 지질 중 복합지질의 비율은, 최종적으로 얻어지는 분말에 포함되는 지질 중의 복합지질 비율과 동일하기 때문이다. 또한 산성역으로 pH를 조정하는 것만으로 카세인 단백질을 제거하기 때문에 카세인 단백질이 상청에 존재하여, 우유 알레르기 원인의 하나가 될 가능성이 지적되어 왔다. 또한, 특허문헌 2의 방법은 인지질을 90% 이상의 고순도까지 농축할 수 있지만, 클로로포름, 디에틸에테르나 메탄올 등, 식품소재의 조제에는 인정되어 있지 않은 유기용매를 사용하는 방법이기 때문에, 식품으로의 이용이 곤란하고, 또한 비용적으로 고가가 된다는 문제점이 있었다.

한편, 강글리오시드의 제조방법으로서는, 버터 밀크로부터 지방구 피막을 얻는 방법(특허문헌 3)이나 이온교환 수지를 사용하는 방법(특허문헌 4)이 알려져 있다.

그러나, 특허문헌 3의 방법으로는 공업적인 규모로의 강글리오시드 고함유 조성물을 제조하는 것은 매우 곤란하였다. 또한, 특허문헌 4의 방법은 이온교환 수지를 사용하기 때문에, 공업적인 대량조제에 맞지 않는다는 문제가 있었다.

본 발명자들은 이와 같은 종래기술의 과제를 해결하기 위해, 먼저 간편한 강글리오시드 고함유 소재의 제조방법으로서, 에탄올을 사용하는 방법을 제안하였다(특허문헌 5).

그러나, 이 방법으로는 강글리오시드 고함유 소재를 대량으로 제조할 수 있지만, 에탄올을 사용하기 때문에 방폭설비를 포함한 다수의 복잡한 설비·공정을 필요로 하고, 또한 최종 산물로부터 에탄올 냄새를 완전히 빼내기가 매우 곤란하여, 식품소재로서의 이용이 어렵다는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 일본국 특허 제3103218호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특허공개 평3-47192호 공보

특허문헌 3 : 일본국 특허공개 소60-72819호 공보

특허문헌 4 : 일본국 특허공개 평2-207090호 공보

특허문헌 5 : 일본국 특허공개 평9-291094호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

전술한 종래기술의 방법으로는, 젖 유래 인지질 및 강글리오시드를 고농도로 함유하는 복합지질 고함유 소재를 제조하는 것은 불가능하였다.

따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하여, 인지질 및 강글리오시드를 모두 고농도로 함유하고, 기능성 식품, 모유 대체품 또는 의약품의 원료로서 이용 가능한 젖 유래 복합지질 고함유 분말을 제공하는 것을 과제로 한다.

즉, 본 발명에서는 건조물 중 단백질 15~35 중량%, 지질 45~60 중량%를 함유하고, 그 중 젖 유래의 복합지질을 건조물 중 20 중량% 이상 함유하는, 젖 유래 복합지질 고함유 분말을 얻을 수 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 젖 유래 복합지질의 유효이용을 목적으로 하여, 인지질 등의 복합지질의 회수율 향상 및 이를 고도로 함유하는 소재의 제조에 대해서 예의 연구하였다. 그 결과, 원료로서 버터 세럼 또는 버터 세럼 파우더 환원액을 사용하고, 염화칼슘을 첨가한 후에 원료 중의 주요 단백질인 카세인을 그의 등전점에서 응집 침전시켜, 그것에 의해서 얻어지는 상청을 한외여과 또는 정밀여과함으로써, 잔존하는 그 밖의 단백질이나 젖당, 미네랄의 대부분을 제거함으로써 복합지질을 농축하고, 최종적으로 건조함으로써 목적으로 하는 분말을 조제할 수 있었다. 얻어진 분말은 건조물 중 단백질 15~35 중량%, 지질 45~60 중량%를 함유하고, 그 중 젖 유래의 복합지질을 건조물 중 20 중량% 이상 함유하는 것으로 되었다.

본 발명의 젖 유래 복합지질 고함유 분말은, 한외여과막이나 정밀여과막에서의 처리조건을 제어하는 것이나, 카세인의 제거조건을 제어함으로써, 단백질의 함유량을 15~35 중량% 및 지질의 함유량을 45~60 중량%로 제어할 수 있지만, 한편으로 지질 중에 포함되는 복합지질의 비율은, 원료로 하는 버터 세럼이나 버터 세럼 파우더 환원액에 포함되는 지질의 함유량과 그 지질 조성에 영향을 받기 때문에, 제조시에는 원료의 버터 세럼이나 버터 세럼 파우더 환원액에 대해서, 지질의 함유량과 그 지질 조성을 파악해 두는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 젖 유래 복합지질 분말에 있어서는, 인지질의 함유량이 20 중량% 이상이면 스핑고미엘린의 함유량이 4 중량%가 되고, 또한 강글리오시드 등의 당지질의 함유량은 0.3 중량%가 된다.

발명의 효과

본 발명에서는, 버터 세럼 또는 버터 세럼 파우더 환원액의 pH를 4.0~5.0으로 조정하고, 가장 효율적으로 등전점 침전시켜서 생성되는 카세인의 침전을 제거하여, 상청을 한외여과 또는 정밀여과하고, 농축액을 건조함으로써 얻을 수 있는, 건조물 중 단백질 15~35 중량%, 지질 45~60 중량%를 함유하며, 또한 젖 유래 복합지질이 건조물 중 20 중량% 이상 함유하는 것인 젖 유래 복합지질 고함유 분말을 제공하는 것으로, 카세인을 그 등전점에서 침전 제거하는 공정에 있어서, 염화칼슘을 전체량의 0.01~0.1 중량%가 되도록 첨가함으로써 침전형성을 촉진하고, 정치(靜置)하는 것만으로도 효율적으로 카세인의 침전을 제거하는 것도 가능하였다.

또한, 얻어진 젖 유래 복합지질 고함유 분말은 기능성 식품, 모유 대체품 또는 의약품의 원료로서 사용할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 젖 유래 복합지질 고함유 분말을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

버터 세럼 파우더 중의 복합지질(인지질, 당지질)의 함유량은 5 중량%로 되어 있어, 버터 밀크 파우더 중의 0.5 중량%에 비해 10배 높아져 있었다. 또한, 이 버터 세럼은 AMF(Anhydrous Milk Fat, 버터 오일) 제조에서의 부산물로서 저렴하기 때문에, 본 발명의 원료로서 가장 적합하다. 이에, 버터 세럼이나 버터 세럼 파우더를 원료로 하고, 버터 세럼 파우더를 사용하는 경우는, 10 중량% 정도의 농도가 되도록 물에 용해하여 환원한 후, 먼저 주요 단백질인 카세인을 그 등전점(pH 4.0~5.0)에서 응집 침전시키고, 침전을 분리하여 제거한다. 이 때, 염화칼슘을 전체량의 0.01~0.05 중량%가 되도록 첨가함으로써, 카세인의 응집을 더욱 촉진하여 카세인의 분리를 효율화한다. 침전의 분리에는 특별히 그 방법은 한정되지 않지만, 원심분리, 필터프레스, 데칸테이션(decantation) 등을 사용하는 것이 바람직하다. 원심분리의 바람직한 조건으로서는 원심 가속도 400 G 이상으로 분리를 행하는 것이다. 염화칼슘의 첨가에 의해, 카세인의 응집 침전이 촉진되고, 원심분리를 사용하는 연속식 제조가 가능해진다. 이 조작 후에 상청의 단백질 조성을 SDS-PAGE 전기영동으로 확인한 바, 상청으로부터는 카세인이 완전히 제거되어 있는 것이 명확해졌다.

이와 같이 하여 얻어진 상청에는 유장 단백질, 젖당, 미네랄, 또한 대상으로 하는 복합지질을 포함하는 지질성분이 존재한다. 본 발명에서는 추가로 복합지질을 농축하기 위해, 막 분리기술을 응용한다. 상청 중에 포함되는 지질 이외의 성분은 분자량 약 18,000의 유장 단백질로서, 한쪽의 지질은 상청 중에 에멀젼으로서 존재하고, 특히 복합지질은 분자 집합체로서 분산되는 것도 알려져 있다. 이 때문에, 한외여과막(분획 분자량 5 kDa 이상) 또는 정밀여과막(분획 입자경 0.1~1.4 ㎛)을 사용하여 상청 중 복합지질의 농축을 행하는 것이 바람직하다. 얻어지는 농축액의 고형분 중에 차지하는 지질성분의 비율은 45~60 중량%로 높지만, 식품공업에서 통상 이용되고 있는 분무건조장치로 용이하게 분말화할 수 있어, 복합지질 함량 20 중량% 이상이 되는 분말을 얻을 수 있다.

또한, pH를 산성측으로 조정하여 염화칼슘을 첨가함으로써 카세인을 침전으로서 제거할 수 있지만, 상청에는 유장 단백질, 젖당, 미네랄 등이 존재하고 있기 때문에, 상청에 존재하고 있는 유장 단백질, 젖당, 미네랄 등을 가능한 제거하고, 또한 지질 분획을 가능한 농축액측에 잔존시키는 분획 분자량 5 kDa 이상의 한외여과막으로 처리하는 것이 바람직하고, 또한 마찬가지로 분획 입자경 0.1~1.4 ㎛의 정밀여과막을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 건조수단으로서는 분무건조 이외의 건조수단, 예를 들면 동결건조, 진공건조, 열풍건조 등, 적절한 수단을 사용할 수 있다.

이상과 같이 하여 얻어진 본 발명의 분말은 단백질과 당질 함량이 낮고, 건조물 중 지질을 45~60 중량% 함유하며, 또한 지질 중 복합지질을 건조물 중 20 중량% 이상 함유하고 있다.

다음으로, 실시예를 들어서 본 발명을 구체적으로 설명한다.

실시예 1

원료의 버터 세럼 파우더(SM2, Corman사) 20 ㎏에 대해 50℃로 가온한 물 80 ㎏을 첨가하여 교반·용해함으로써, 고형분 20 중량%의 버터 세럼 파우더 환원액을 조제하였다. 이 버터 세럼 파우더 환원액에 대해 10% 염산을 첨가함으로써 pH 4.4가 되도록 조정하였다. 동시에 염화칼슘을 전체량의 0.02 중량%가 되도록 첨가하 고, 이어서 50℃에서 30분간 유지함으로써 카세인을 응집시켰다. 생성된 카세인의 침전은 쿠아르크 세퍼레이터(Quark Separator)로 처리함으로써 완전히 제거하여 상청을 얻었다. 이 상청에 대해서는 분획 입자경 0.1 ㎛의 정밀여과막 처리를 행하고, 농축액을 회수하며, 동결건조처리에 의해 건조를 행하여, 본 발명의 젖 유래 복합지질 고함유 분말을 얻었다.

얻어진 분말에 포함되는 지질 함량을 로제 고틀리브법(Rose Gottlieb method)으로 측정한 결과, 50 중량%의 지질이 포함되어 있었다.

또한 지질 중에 포함되는 인지질 함량 및 강글리오시드 함량을 측정한 결과, 27 중량%의 인지질 및 1.0 중량%의 강글리오시드 GD3가 포함되어 있었다.

[비교예 1]

원료의 버터 밀크 파우더(유키지루시 뉴교사) 20 ㎏에 대해 50℃로 가온한 물 80 ㎏을 첨가하여 교반·용해함으로써, 고형분 20 중량%의 버터 밀크 파우더 환원액을 조제하였다. 이 버터 밀크 파우더 환원액에 대해 10% 염산을 첨가함으로써 pH 4.4가 되도록 조정하였다. 동시에 염화칼슘을 전체량의 0.02 중량%가 되도록 첨가하고, 이어서 50℃에서 30분간 유지함으로써 카세인을 응집시켰다. 생성된 카세인의 침전은 쿠아르크 세퍼레이터로 처리함으로써 완전히 제거하여 상청을 얻었다. 상청에 대해서는 분획 입자경 0.1 ㎛의 정밀여과막 처리를 행하고, 농축액을 회수하며, 동결건조처리에 의해 건조를 행하여 분말을 얻었다.

얻어진 분말에 포함되는 지질 함량을 로제 고틀리브법으로 측정한 결과, 40 중량%의 지질이 포함되어 있었다.

그러나, 지질 중에 포함되는 인지질 함량 및 강글리오시드 함량을 측정한 결과, 13 중량%의 인지질 및 0.3 중량%의 강글리오시드 GD3가 포함될 뿐이었다.

실시예 2

원료의 버터 세럼(Uelzena사) 100 ㎏(고형분 20 중량%)에 대해 3N 염산을 첨가함으로써 pH 4.4가 되도록 조정하였다. 동시에 염화칼슘을 전체량의 0.03 중량%가 되도록 첨가하고, 이어서 50℃에서 30분간 유지함으로써 카세인을 응집시켰다. 생성된 카세인의 침전은 쿠아르크 세퍼레이터로 처리함으로써 완전히 제거하여 상청을 얻었다. 이 상청에 대해서는 분획 입자경 0.1 ㎛의 정밀여과막 처리를 행하고, 농축액을 회수하며, 분무건조처리에 의해 건조를 행하여, 본 발명의 젖 유래 복합지질 고함유 분말을 얻었다.

얻어진 분말에 포함되는 지질 함량을 로제 고틀리브법으로 측정한 결과, 50 중량%의 지질이 포함되어 있었다.

또한, 지질 중에 포함되는 인지질 함량 및 강글리오시드 함량을 측정한 결과, 30 중량%의 인지질 및 1.0 중량%의 강글리오시드 GD3가 포함되어 있었다.

[비교예 2]

원료의 버터 세럼(Uelzena사) 100 ㎏(고형분 20 중량%)에 대해 3N 염산을 첨가함으로써 pH 4.4가 되도록 조정하였다. 이어서 50℃에서 30분간 유지함으로써 카세인을 응집시켰다. 생성된 카세인의 응집물을 쿠아르크 세퍼레이터로 분리하고자 시도하였지만, 카세인의 응집이 충분히 진행되어 있지 않았기 때문에, 상청에 카세인의 일부가 잔존하고 있었다. 이 상청에 대해서는 분획 입자경 0.1 ㎛의 정밀여과 막 처리를 행하고, 농축액을 회수하며, 분무건조처리에 의해 건조를 행하여 분말을 얻었다.

얻어진 분말에 포함되는 지질 함량을 로제 고틀리브법으로 측정한 결과, 40 중량%가 포함될 뿐 이었다.

또한, 지질 중에 포함되는 인지질 함량 및 강글리오시드 함량을 측정한 결과, 15 중량%의 인지질 및 0.5 중량%의 강글리오시드 GD3가 포함될 뿐 이었다.

이는 염화칼슘을 첨가하지 않음으로써 카세인의 응집이 충분히 진행되지 않아, 결과적으로 막처리시의 농축액측에 카세인이 잔존하고 있었기 때문이라고 생각되었다.

실시예 3

원료의 버터 세럼 파우더(SM2, Corman사) 20 ㎏에 대해 50℃로 가온한 물 80 ㎏을 첨가하여 교반·용해함으로써, 고형분 20 중량%의 버터 세럼 파우더 환원액을 조제하였다. 이 버터 세럼 파우더 환원액에 대해 10% 염산을 첨가함으로써 pH 4.4가 되도록 조정하였다. 동시에 염화칼슘을 전체량의 0.05 중량%가 되도록 첨가하고, 이어서 50℃에서 30분간 유지함으로써 카세인을 응집시켰다. 생성된 카세인의 침전은 필터프레스로 처리함으로써 완전히 제거하여 상청을 얻었다. 이 상청에 대해서는 분획 분자경 0.1 ㎛의 정밀여과막 처리를 행하고, 농축액을 회수하며, 분무건조처리에 의해 건조를 행하여, 본 발명의 젖 유래 복합지질 고함유 분말을 얻었다.

얻어진 분말에 포함되는 지질 함량을 로제 고틀리브법으로 측정한 결과, 55 중량%의 지질이 포함되어 있었다.

또한, 지질 중에 포함되는 인지질 함량 및 강글리오시드 함량을 측정한 결과, 27 중량%의 인지질 및 1.0 중량%의 강글리오시드 GD3가 포함되어 있었다.

[비교예 3]

원료의 버터 세럼 파우더(SM2, Corman사) 20 ㎏에 대해 50℃로 가온한 물 80 ㎏을 첨가하여 교반·용해함으로써, 고형분 20 중량%의 버터 세럼 파우더 환원액을 조제하였다. 이 버터 세럼 파우더 환원액에 대해 10% 염산을 첨가함으로써 pH 4.4가 되도록 조정하였다. 동시에 염화칼슘을 전체량의 0.05 중량%가 되도록 첨가하고, 이어서 50℃에서 30분간 유지함으로써 카세인을 응집시켰다. 생성된 카세인의 침전은 필터프레스로 처리함으로써 완전히 제거하여 상청을 얻었다. 이 상청에 대해서는 분획 분자경 2.0 ㎛의 정밀여과막 처리를 행하고, 농축액을 회수하며, 분무건조처리에 의해 건조를 행하여 분말을 얻었다.

얻어진 분말에 포함되는 지질 함량을 로제 고틀리브법으로 측정한 결과, 35 중량%가 포함될 뿐이었다.

또한, 지질 중에 포함되는 인지질 함량 및 강글리오시드 함량을 측정한 결과, 15 중량%의 인지질 및 0.3 중량%의 강글리오시드 GD3가 포함될 뿐 이었다.

이는 정밀여과막 처리를 행할 때 사용한 막의 공경(孔徑)이 2.0 ㎛로 커서, 투과액측으로 지질 분획이 유출되었기 때문이라고 생각되었다.

실시예 4

원료의 버터 세럼(Uelzana사) 100 ㎏(고형분 20 중량%)에 대해 15% 염산을 첨가함으로써 pH 4.5가 되도록 조정하였다. 동시에 염화칼슘을 전체량의 0.03 중량%가 되도록 첨가하고, 이어서 60℃에서 30분간 유지함으로써 카세인을 응집시켰다. 생성된 카세인의 침전은 노즐 세퍼레이터로 처리함으로써 완전히 제거하여 상청을 얻었다. 이 상청에 대해서는 분획 분자량 10 kDa의 한외여과막 처리를 행하고, 농축액을 회수하며, 동결건조처리에 의해 건조를 행하여, 본 발명의 젖 유래 복합지질 고함유 분말을 얻었다.

얻어진 분말에 포함되는 지질 함량을 로제 고틀리브법으로 측정한 결과, 55 중량%의 지질이 포함되어 있었다.

또한, 지질 중에 포함되는 인지질 함량 및 강글리오시드 함량을 측정한 결과, 30 중량%의 인지질 및 0.8 중량%의 강글리오시드 GD3가 포함되어 있었다.