KR20110049768A - 용해가능한 카놀라 단백질 분리물의 생산 - Google Patents
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Abstract
산성 수용성 환경(environment)에서 용해가능하고 투명한 알부민 및 글로불린 분획(fractions)을 포함하는 카놀라 단백질 분리물이 제공된다. 카놀라 단백질 분리물은 피트산에서 낮고, 낮은 pH에서 물에 완전히 용해가능하며, 인간의 소비물, 애완동물 사료 및 수중배양을 위한 생산물에서 유용하다.
Description
본 발명은 카놀라 단백질 분리물의 생산에 관한 것이다.
적어도 100중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 오일 시드 단백질 분리물(canola oil seed protein isolates)은, 출원인에게 양도되고 그 내용은 참조문헌으로서 본 명세서에 포함되는 2002년 5월 3일에 출원되어 동시 계류중인 미국특허출원 제10/137,391호(미국특허공개 제2003-0125526호 및 WO02/089597호), 및 2004년 6월 9일에 출원된 미국특허출원번호 제10/476,230호(미국특허공개 제2004-0254353호)에 기재된 공정에 의해 오일 시드밀(oil seed meal)로부터 형성될 수 있다. 그 공정은 수용성 염용액을 사용하여 카놀라 오일 시드밀을 추출하는 단계, 남은 오일 시드밀로부터 얻어진 수용성 단백질 용액을 분리하는 단계, 선택적 막 기술을 사용하여 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지시키면서 수용액의 단백질 농도를 적어도 약 200g/l까지 증가시키는 단계, 단백질 미셀(micelles)의 형성을 유발하기 위해 얻어진 농축된 단백질 용액을 냉각수로 희석하는 단계, 무정형, 점성, 젤라틴성 글루텐형 단백질 미셀 집합체(protein micellar mass, PMM)를 형성하도록 단백질 미셀을 정착시키는 단계, 적어도 100중량% 단백질 함량(N×6.25)을 갖는 상청액(supernatant)으로부터 단백질 미셀 집합체를 회수하는 단계를 포함하는 다단계 공정을 수반한다. 여기서, 단백질 함량은 건조 중량 기준으로 결정된다. 회수된 PMM은 건조될 수 있다.
이 공정의 한 실시예에서, PMM 정착 단계로부터의 상청액을 처리하여 상청액으로부터 카놀라 단백질 분리물을 회수한다. 이 공정은 먼저 한외여과 막을 사용하여 상청액을 농축하고, 농축물을 건조하는 것에 의해 수행될 수 있다. 얻어진 카놀라 단백질 분리물은 최소한 약 90중량% 단백질(N×6.25), 바람직하게는 최소한 약 100중량%의 단백질(N×6.25) 함량을 가진다.
미국특허출원번호 제10/137,391호 및 제10/476,230호에서 기술된 공정들은 본질적으로 배치(batch) 공정이다. 동일한 출원인에 의한, 본 명세서에 참고문헌으로 포함된, 2002년 11월 19일에 출원되어 동시계류 중인 미국특허출원번호 제 10/298,678호(미국특허공개 제2004-0039174호 및 국제공개공보 WO03/043439호) 및 2005년 3월 15일 출원된 미국특허출원번호 제 10/496071호(미국특허출원공개 제2007-0015910호)에는 카놀라 단백질 분리물을 제조하기 위한 연속 공정이 기술되어 있다. 이 방법에 따르면, 카놀라 오일 시드 밀은 수용성 염용액과 연속적으로 혼합되고, 카놀라 오일 시드 밀로부터 단백질을 추출하여 수성 단백질 용액을 형성하면서 이 혼합물을 파이프를 통해 운반하고, 이 수성 단백질 용액은 연속적으로 운반되어 선택적 막 작업을 통해 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지시키면서 수성 단백질 용액의 단백질 함량을 최소 약 50g/l까지 증가시키고, 얻어진 농축된 단백질 용액을 차가운 물과 연속적으로 혼합하여 단백질 미셀의 형성을 유발하고, 상청액을 연속적으로 유출시키면서 소정량의 PMM이 침전 용기 내에 축적할 때까지 단백질 미셀을 계속적으로 침전시킨다. PMM은 침전 용기로부터 회수되어 건조될 수 있다. PMM은 최소 약 90중량%(N*6.25), 바람직하게는 최소 약 100중량%의 단백질 함량을 갖는다. 전술한 바와 같이 유출된 상청액을 처리하여 이로부터 카놀라 단백질 분리물을 회수할 수 있다.
카놀라 씨는 약 10 내지 약 30 중량% 단백질을 함유한 것으로 알려져 있고, 몇 가지 다른 단백질 구성성분이 확인되었다. 이들 단백질들은 크루시페린(cruciferin)으로 알려진 12S 글로불린, 나핀(napin)으로 알려진 2S 저장 단백질 및 7S 단백질을 포함한다. 동일한 출원인에 의한, 본 명세서에 참고문헌으로 포함된, 2003년 4월 15일에 출원된 동시계류중인 미국특허출원 번호 제10/413,371호(미국특허공개 제2004-0034200 및 WO 03/088760호) 및 2005년 4월 29일에 출원된 미국특허출원 번호 제10/510,766호(미국특허공개 제2005-0249828)에서, 전술한 공정들은 PMM을 형성하기 위해 농축된 수성 단백질 용액의 희석과 추가적인 단백질을 회수하기 위한 상청액의 처리를 포함하여, 다른 단백질 프로필(profiles)의 분리물의 회수를 유도한다.
이러한 관점에서, PMM-유래 카놀라 단백질 분리물은 약 60 내지 약 98 중량%의 7S 단백질, 약 1 내지 약 15 중량%의 12S 단백질 및 0 내지 약 25 중량%의 2S 단백질의 단백질 구성성분 함량을 가진다. 상청액-유래 카놀라 단백질 분리물은 약 60 내지 약 95 중량%의 2S 단백질, 약 5 내지 약 40 중량%의 7S 단백질 및 0 내지 약 5 중량%의 12S 단백질의 단백질 구성성분 함량을 가진다. 따라서, PMM-유래 카놀라 단백질 분리물은 주로 7S 단백질이고, 상청액-유래 카놀라 단백질 분리물은 주로 2S 단백질이다. 상기 미국특허출원 번호 제10/413,371호 및 제10/510,766호에 기술된 바와 같이 2S 단백질은 약 14,000 달톤의 분자크기를 가지고, 7S 단백질은 약 145,000달톤의 분자크기를 가지며, 12S 단백질은 약 290,000달톤의 분자크기를 가진다.
본 출원인에게 양도되고 여기에 참조문헌으로 포함된, 2005년 1월 21일 출원된 미국특허출원번호 11/038,086호(WO 2005/067729) 및 2008년 6월 20일 출원된 12/213,500(미국특허출원공개 2008/0299282)에 기술된 바와 같이, 상청액-유래 카놀라 단백질 분리물은 상청액-유래 카놀라 단백질 분리물에 의해 공유되지 않는 성질을 가지는 형태를 제공하기 위해 처리될 수 있고, 그런 성질은 다양한 pH수치에서 용해도 및 수용성 매개체에서 투명도를 포함한다. 이러한 성질은 처리된 상청액-유래 카놀라 단백질 분리물이 특히 산성 pH수치들에서 카놀라 단백질 강화 음료를 제공하는데 활용되도록 한다.
카놀라는 또한 평지씨 또는 오일 시드 레이프(oil seed rape)로 알려져 있다.
산성 수용성 환경(environment)에서 용해가능하고 투명한 알부민 및 글로불린 분획(fractions)을 포함하는 카놀라 단백질 분리물의 제공이 하나의 과제이다.
우리는 이제 전술한 과정의 부드러운 처리 조건을 보유하면서 하지만 단백질 미셀 집합체의 침전 없이 산성 수용성 환경에서 용해가능하고 투명한 알부민과 글로불린 단백질 분획(fractions)들을 포함하는 카놀라 단백질 분리물을 생산하는 방법을 발견하였다. 그 카놀라 단백질 분리물은 인간 소비물, 애완동물 사료 및 수중배양을 위한 생산물에 유용하고, 피트산(phytic acid)에서 낮고(low), 낮은 pH에서 물에 완전히 용해가능하다.
본 발명의 일측면에 따르면,
(a) 카놀라 오일 시드밀에서 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 카놀라 단백질 함량을 가지는 수용성 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 단백질 용액을 사용된 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 제1 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 수용성 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(d) 제1 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계,
(e) 제1 농축된 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS의 전도율로 제1 농축된 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(f) 제1 농축된 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(g) 약 2 내지 약 90℃, 바람직하게는 약 10 내지 약 50℃, 더 바람직하게는 약 20 내지 약 30℃의 온도를 가지는, 약 2 내지 약 20, 바람직하게는 약 10 내지 약 15, 더 바람직하게는 약 10 볼륨의 물에 투명화된 제1 농축된 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(h) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0의 pH로 그 결과 용액을 산성화시키는 단계,
(i) 제2 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(j) 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(k) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25), 바람직하게는 최소 약 100중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서, 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25), 바람직하게는 최소 약 100중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법이 제공된다.
이러한 공정의 많은 변형들이, 산성 수용성 환경에서 투명하고 용해가능한 알부민 및 글로불린 분획(fractions)들로 구성되는 카놀라 단백질 분리물을 생산하기 위해 본 발명에 따라 채용될 수 있다.
이런 하나의 변형에서, 염화칼슘이 오일 시드밀로부터 분리를 따라서, 그리고 용액 농축 이전에 수용성 단백질 용액에 추가될 수 있다. 염화칼슘의 추가를 따라서 그 단계에서 형성된 침전물은 제거된다.
그로 인한 수용성 카놀라 단백질 용액은 전술한 바와 같이, 농축, 희석, pH조정, 추가 농축 및 건조의 단계에 의해 추가적으로 처리될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면,
(a) 카놀라 오일 시드밀에서 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 단백질 함량을 가지는 수용성 카놀라 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 오일 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 카놀라 단백질 용액을 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 카놀라 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS의 전도율, 바람직하게는 약 17 내지 약 20mS의 전도율로 수용성 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(d) 수용성 카놀라 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(e) 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 수용성 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(f) 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계,
(g) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 2 내지 약 20, 바람직하게는 약 10 내지 약 15 볼륨의 물로 농축된 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(h) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0, 바람직하게는 약 3 내지 약 3.5의 pH로 그 결과 용액을 산성화시키는 단계,
(i) 제2 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(j) 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(k) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 형성하기 위해 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서, 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법이 제공된다.
대안적으로, 그로 인한 수용성 카놀라 단백질 용액은 2 볼륨의 물에 의한 것과 같이 전도율을 감소시키기 위해 희석될 수 있고, 그 다음 HCl로 pH에서 조정될 수 있다. 그 결과 용액은 농축되고 정용여과되어 추가적으로 전도율이 감소되어, 건조하기에 준비가 된 투명한, 낮은 pH 용액이 된다.
본 발명의 추가적인 측면에 따르면,
(a) 카놀라 오일 시드밀에서 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 단백질 함량을 가지는 수용성 카놀라 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 오일 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 카놀라 단백질 용액을 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 카놀라 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS의 전도율, 바람직하게는 약 17 내지 약 20mS의 전도율로 수용성 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(d) 수용성 카놀라 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(e) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 0.5 내지 약 10 볼륨의 물로 수용성 카놀라 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(f) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0, 바람직하게는 약 3 내지 약 3.5의 pH로 그 결과 수용액을 산성화시키는 단계,
(g) 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(h) 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계,
(i) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 형성하기 위해 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서, 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법이 제공된다.
이러한 또다른 변형에서, 염화칼슘이 부분적으로 농축된 카놀라 단백질 용액에 추가될 수 있고, 그로 인한 침전물이 부분적으로 농축된 카놀라 단백질 용액으로부터 제거될 수 있다. 투명화된 용액은 그 다음 전술한 희석, pH조정, 추가적 농축, 및 건조단계 이전에 최종 농축을 위한 막 시스템에 다시 놓여질 수 있다.
본 발명의 추가적인 측면에 따르면,
(a) 카놀라 오일 시드밀에서 카놀라 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 카놀라 단백질 함량을 가지는 수용성 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 오일 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 단백질 용액을 사용된 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 부분적으로 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50g/L 또는 더 작게 수용성 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(d) 부분적으로 농축된 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS, 바람직하게는 약 17 내지 약 20mS의 전도율로 부분적으로 농축된 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(e) 부분적으로 농축된 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(f) 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 부분적으로 농축된 단백질 용액의 단백질 농도를 추가적으로 증가시키는 단계,
(g) 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계,
(h) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 2 내지 약 20 볼륨의 물로 농축된 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(i) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0, 바람직하게는 약 3 내지 약 3.5의 pH로 그 결과 용액을 산성화시키는 단계,
(j) 제2 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(k) 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(l) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서, 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법이 제공된다.
대안적으로, 투명화된 부분적으로 농축된 카놀라 단백질 용액은 전도율을 감소시키기에 충분히 희석되고, pH조정되며 그 다음 농축되고 건조 전에 정용여과될 수 있다.
따라서, 본 발명의 추가적인 측면에서,
(a) 카놀라 오일 시드밀에서 카놀라 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 카놀라 단백질 함량을 가지는 수용성 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 오일 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 단백질 용액을 사용된 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 부분적으로 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50g/L 또는 더 작게 수용성 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(d) 부분적으로 농축된 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS, 바람직하게는 약 17 내지 약 20mS의 전도율로 농축된 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(e) 부분적으로 농축된 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(f) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 0.5 내지 약 20 볼륨의 물로 농축된 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(g) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0, 바람직하게는 약 3 내지 약 3.5의 pH로 그 결과 용액을 산성화시키는 단계,
(h) 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 카놀라 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(i) 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(j) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서, 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법이 제공된다.
이러한 추가적인 변형에서, 수용성 염화칼슘 용액이 오일 시드밀로부터 카놀라 단백질을 추출하기 위해 카놀라 단백질 추출 염으로서 사용될 수 있고, 사용된 밀과 제거될 피테이트(phytate)를 야기시킨다. 그렇게 생산된 카놀라 단백질 용액은 전도율을 감소시키기에 충분한 볼륨의 물로 충분히 희석되고, 그 다음 농축 및 건조 전에 pH조정될 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면,
(a) 카놀라 오일 시드밀에서 카놀라 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 단백질 함량을 가지는 수용성 카놀라 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서, 약 1.0M보다 작은, 더 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.15M의 농도를 바람직하게는 가지면서 칼슘 염의 수용액으로 카놀라 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 단백질 용액을 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 0.5 내지 약 10 볼륨의 물로 수용성 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(d) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0, 바람직하게는 약 3 내지 약 3.5의 pH로 그 결과 희석된 카놀라 단백질 용액을 산성화시키는 단계,
(e) 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(f) 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(g) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 농축된 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서, 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법이 제공된다.
여기 공정에 따라 생산된 카놀라 단백질 분리물은 처리된 음식 및 음료의 단백질 강화, 오일의 유화(emulsification), 구운 식품에서 바디 형성기 및 가스를 감싸는 생산물에서 발포제와 같이 단백질 분리물의 종래 적용에 사용될 수 있다. 또한, 카놀라 단백질 분리물은 고기 유사체에서 유용한 단백질 섬유로 형성될 수 있고, 달걀 흰자위 대용품 또는 달걀 흰자위가 바인더(binder)로 사용되는 식품에서 익스텐더(extender)로 사용될 수 있다. 카놀라 단백질 분리물은 영양 보충으로 사용될 수도 있다. 카놀라 단백질 분리물의 다른 용도는 애완동물사료, 동물 사료, 산업적 및 미용적 적용 및 개인적 관리품이다.
산성 수용성 환경(environment)에서 용해가능하고 투명한 알부민 및 글로불린 분획(fractions)을 포함하는 카놀라 단백질 분리물이 제공된다. 카놀라 단백질 분리물은 피트산에서 낮고, 낮은 pH에서 물에 완전히 용해가능하며, 인간의 소비물, 애완동물 사료 및 수중배양을 위한 생산물에서 유용하다.
발명의 일반적 설명
카놀라 단백질 분리물을 제공하는 공정의 초기 단계는 카놀라 오일 시드밀(seed meal)로부터 단백질 물질을 용해하는 단계를 포함한다. 카놀라 시드밀로부터 회수된 단백질 물질은 카놀라 시드에서 천연적으로 일어나는 단백질일 수도 있고, 또는 단백질 물질은 유전자 조작에 의해 변경되었지만 천연 단백질의 특징적인 소수성 및 극성을 가지는 단백질일 수 있다. 카놀라 밀(canola meal)은 예를 들어, 뜨거운 헥산 추출 또는 차가운 오일 분출법에 의해 다양한 레벨의 비-변성 단백질을 가진 카놀라 오일 시드로부터 카놀라 오일의 제거에 기인하는 어떠한 카놀라 밀일 수 있다. 보통 카놀라 오일 시드로부터 카놀라 오일의 제거는 여기에 기술된 단백질 분리물 회수 공정으로부터 분리된 공정으로서 도출된다.
단백질 용해(protein solubilization)는 염(salt)의 존재가 오일 시드밀로부터 용해가능한 단백질의 제거를 향상시키기 때문에 식용(food grade) 염용액을 사용함으로써 가장 효과적으로 이루어진다. 카놀라 단백질 분리물이 비식용 사용을 위한 것이라면, 비식용 화학물질이 사용될 수 있다. 염은 염화칼륨과 같은 다음 염들이 사용될 수도 있지만, 일반적으로 염화나트륨이다. 염용액은 영향을 받을 만큼 단백질의 양을 용해화시키기 위해 최소 약 0.05M, 바람직하게는 약 0.10M의 농도를 가진다. 염용액의 농도가 증가할수록 오일 시드밀내의 단백질의 용해 정도가 최대 수치가 얻어질 때까지 초기에는 증가한다. 농도에서 이어지는 증가는 용해되는 총 단백질을 증가시키지 않는다. 최대 단백질 용해화를 야기시키는 식용 염용액의 농도는 관련된 염에 따라 다르다. 약 0.8보다 작은, 더 바람직하게는 약 0.1M 내지 약 0.15M의 농도 수치를 활용하는 것이 일반적으로 바람직하다.
배치(batch) 공정에서 단백질의 염 용해화는 약 5℃ 내지 약 75℃의 온도에서 이루어지고, 바람직하게는 교반이 수반되어 용해화 시간을 감소시키며 이는 일반적으로 약 10분 내지 60분이다. 총합 높은 생산율을 제공하기 위해 실행가능한 한 오일 시드밀로부터 많은 단백질을 실질적으로 추출하기 위해 용해화를 이루는 것이 바람직하다.
약 5℃의 온도 하한이 선택되는데 이 온도 이하에서는 용해화가 실행불가능하게 느리기 때문이고, 단백질의 변성 온도로 인해 약 75℃의 바람직한 온도 상한이 선택된다.
연속적인 공정에서, 카놀라 오일 시드밀로부터 단백질의 추출은 카놀라 오일 시드밀로부터 단백질의 연속적인 추출과 일관된 방식으로 이루어진다. 한 실시예에서, 카놀라 오일 시드밀은 식용 염용액과 연속적으로 혼합되고, 그 혼합물은 여기에 기술된 파라미터에 따라 바람직한 추출을 이루기 충분한 잔류 시간 동안 이동율과 길이를 가지는 파이프 또는 도관을 통해 운반된다. 그런 연속적인 과정에서, 염 용해화 단계는 약 10분 정도에서 실행가능한 한 카놀라 오일 시드밀로부터 많은 단백질을 실질적으로 추출하기 위해 용해화를 수행하도록 급속하게 이루어진다. 연속적인 과정에서 용해화는 약 10℃ 내지 약 75℃ 사이 온도에서, 바람직하게는 약 15℃ 내지 약 35℃ 사이 온도에서 이루어진다.
수용성 식용 염용액은 일반적으로 약 5 내지 6.8, 바람직하게는 약 5.3 내지 약 6.2 사이의 pH를 가지고, 염용액의 pH는 어떤 편안한 산, 일반적으로 염산, 또는 요구될 때 알칼리, 일반적으로 수산화나트륨의 사용으로 추출단계에서 사용을 위해 약 5 내지 약 6.8의 범위 내에서 바람직한 수치로 조정될 수 있다.
용해화 단계 중에서 식용 염용액에서 오일 시드밀의 농도는 널리 다를 수 있다. 전형적인 농도 수치는 약 5 내지 15% w/v이다.
수용성 염용액과 함께 단백질 추출단계는 카놀라 밀에 존재하는 지방을 용해화하는 부가적인 효과를 가지고, 이는 지방을 수용성 상(aqueous phase)으로 존재하게 한다.
추출단계로부터의 단백질 용액은 일반적으로 약 5 내지 약 40g/L, 바람직하게는 약 10 내지 약 30g/L의 단백질 농도를 가진다.
수용성 염용액은 산화방지제(antioxidant)를 함유할 수 있다. 산화방지제는 아황산 나트륨 또는 아스코르브 산과 같은 어떤 편한 산화방지제일 수 있다. 채택되는 산화방지제의 양은 그 용액의 약 0.01 내지 약 1 wt%까지 다를 수 있고 바람직하게는 약 0.05 wt%이다. 산화방지제는 단백질 용액에서 석탄산(phenolics)의 산화를 억제하는 역할을 한다.
추출단계로부터 기인하는 수용성 상(aqueous phase)은 디캔터(decanter) 원심분리, 이어서 수반되는 디스크 원심분리 및/또는 잔류 밀을 제거하기 위한 여과를 채용하는 것과 같은 어떤 편한 방식으로 잔류 카놀라 밀로부터 분리될 수 있다. 분리된 잔류 밀(meal)은 처분을 위해 건조될 수 있다.
최종 카놀라 단백질 분리물의 색깔은 분리된 수용성 단백질 용액과 가루로 된 활성탄 또는 다른 색소 흡수제와의 혼합에 의해 밝은 색깔과 덜 짙은 노랑으로 향상될 수 있고, 이어서 여과에 의해 편안하게 흡착제를 제거하여 단백질 용액을 제공한다. 정용여과(diafiltration)도 색소 제거를 위해 사용될 수 있다.
그런 색소 제거단계는 어떤 편한 조건하에서 수행될 수 있고, 일반적으로 분리된 수용성 단백질 용액의 주변 온도에서 적절한 색소 흡수제를 사용하여 수행될 수 있다. 가루로 된 활성탄의 경우 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 양이 사용된다.
카놀라 시드밀이 본 출원인에게 양도되고, 참조로 여기 포함된 미국특허번호 5,844,086 및 6,005,076에서 기술된 바와 같이 상당한 양의 지방을 함유하는 경우에 여기에 기술된 탈지(defatting)단계가 분리된 수용성 단백질 용액과 후술하는 농축된 수용성 단백질 용액에 수행될 수 있다. 색깔 향상단계가 수행될 때, 그런 단계가 첫번째 탈지 단계 후에 이루어질 수 있다.
수용성 염용액으로 오일 시드밀을 추출하는 대안으로서, 물만 사용하는 것은 수용성 염용액보다 오일 시드밀로부터 단백질을 덜 추출하는 경향이 있지만 물만 사용하여 그런 추출이 이루어질 수 있다. 이 대안이 사용되는 경우, 그러면 전술한 농도에서, 후술할 농축단계 중에 용액에서 단백질을 유지하기 위해 잔류 오일 시드밀로부터 분리 후에 단백질 용액에 염이 추가될 수 있다. 첫번째 지방 제거 단계가 수행될 때 염은 일반적으로 이 작업 완료후에 추가된다.
또 다른 대안 과정은 약 6.8 이상, 일반적으로 약 9.9까지 비교적 높은 pH 수치에서 식용 염용액으로 오일 시드밀을 추출하는 것이다. 식용 염용액의 pH는 수용성 수산화나트륨 용액과 같은 어떤 편안한 식용 알칼리의 사용으로 원하는 알칼리 수치로 조정될 수 있다. 대안적으로, 오일 시드밀은 약 pH 5이하, 일반적으로 약 pH 3까지 비교적 낮은 pH에서 염용액으로 추출될 수 있다. 이 대안이 사용될 경우에 오일 시드밀 추출단계로부터 기인하는 수용성 상은 디캔터(decanter) 원심분리, 이어서 수반되는 디스크 원심분리 및/또는 잔류 밀을 제거하기 위한 여과를 채용하는 것과 같은 어떤 편한 방식으로 잔류 카놀라 밀로부터 분리된다. 분리된 잔류 밀(meal)은 처분을 위해 건조될 수 있다.
높은 또는 낮은 pH 추출단계에서 기인하는 수용성 단백질 용액은 후술하는 추가적 처리 이전에, 약 5 내지 약 6.8, 바람직하게는 약 5.3 내지 약 6.2의 범위에서 조정된 pH이다. 이런 pH 조정은 염산과 같은 어떤 편안한 산, 또는 적절하다면 수산화나트륨과 같은 알칼리를 사용하여 이루어질 수 있다.
수용성 카놀라 단백질 용액은 그 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 그 단백질 농도를 증가시키기 위해 농축된다. 이 농축은 일반적으로 약 50g/L 내지 약 250g/L, 바람직하게는 약 200g/L의 단백질 농도를 가지는 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 이루어진다.
중공-섬유(hollow-fibre) 막 또는 나선-권취(spiral-wound) 막과 같은 막을 사용하여 한외여과(ultrafiltration) 또는 정용여과(diafiltration)과 같은 어떤 편안한 선택적 막 기술을 사용함으로써, 농축단계는 배치 또는 연속적 작업과 일관된 편한 방식으로 이루어질 수 있고, 다른 막 물질과 구성의 고려를 가져서 약 3,000 내지 약 100,000달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 약 10,000달톤과 같은 적절한 분자량 절단(cut-off)을 가지고, 연속적인 작업을 위해 수용성 단백질 용액이 막을 통과할 때 바람직한 정도의 농축을 허용하기 위해 디멘션(dimensioned)된다.
그 다음 농축된 단백질 용액은 추출 용액으로서 동일한 몰농도(molarity)와 pH의 수용성 염용액을 사용하여 정용여과(diafiltration) 단계를 거칠 수 있다. 이 정용여과는 약 2 내지 약 20 볼륨의 정용여과 용액, 바람직하게는 약 5 내지 약 10 볼륨의 정용여과 용액을 사용하여 이루어질 수 있다. 정용여과 작업에서, 추가적 양의 오염물질은 투과물(the permeate)과 함께 막 통과에 의해 수용성 단백질 용액으로부터 제거된다. 정용여과 작업은 어떤 심각한 양의 오염물질과 가시적인 색깔이 투과물(the permeate)에서 존재하지 않을 때까지 이루어질 수 있다. 이 정용여과는 농축단계에서와 같은 막을 사용하여 이루어질 수 있다. 그러나, 바람직하다면, 정용여과 단계는 다른 막 물질과 구성의 고려를 가져서 약 3,000 내지 약 100,000달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 약 10,000달톤의 범위에서 분자량 절단(cut-off)을 가지는 막과 같은 다른 분자량 절단을 가지는 별개의 막을 사용하여 이루어질 수 있다.
산화방지제(antioxidant)는 적어도 일부의 정용여과 단계 중에 정용여과 매개체에 존재할 수 있다. 산화방지제는 아황산나트륨(sodium sulfite), 또는 아스코르브 산과 같은 어떤 편안한 산화방지제일 수 있다. 정용여과 매개체에 사용되는 산화방지제의 양은 사용되는 물질에 의존하고, 약 0.01 내지 약 1wt%로 다를 수 있고, 바람직하게는 약 0.05wt%이다. 산화방지제는 농축 카놀라 단백질 분리물 용액에 존재하는 석탄산(phenolics)의 산화를 억제한다.
농축단계와 정용여과 단계는 어떤 편안한 온도에서 이루어질 수 있고, 일반적으로 약 20℃ 내지 약 60℃, 바람직하게는 약 20 내지 약 30℃이고, 바라는 정도의 농축을 이루기 위한 시간 동안 이루어질 수 있다. 온도와 어느 정도 사용되는 다른 조건들은 농축을 이루기 위해 사용되는 막 설비와 용액의 원하는 단백질 농도에 의존한다.
잘 알려진 바와 같이, 한외여과 및 유사한 선택적 막 기술들은 분자량이 낮은 종류들을 막을 통해 통과시키도록 하고, 분자량이 더 높은 종류들은 그렇게 하는 것을 방지한다. 분자량이 낮은 종류들은 식용 염의 이온 종류뿐만 아니라, 탄수화물, 색소 및 반영양화 요소와 같은 근원 물질로부터 추출된 분자량이 낮은 물질들과, 분자량이 낮은 형태의 단백질을 포함한다. 막의 분자량 절단은 일반적으로 다른 막 물질과 구성의 고려를 가지고 오염물질을 통과시키도록 허용함에 반해 용액에서 단백질의 상당한 비율의 보유를 보장하기 위해 선택된다.
농축되고 선택적으로 정용여과된(diafiltered) 단백질 용액은 미국특허번호 5,844,086 및 6,005,076호에 기술된 바와 같이 요구된다면 추가적인 탈지 작업을 거칠 수 있다.
농축되고 선택적으로 정용여과된(diafiltered) 단백질 용액은 전술한 색깔 제거작업의 대안으로서 색깔 제거작업을 거칠 수 있다. 과립모양의 활성탄(GAC)뿐만 아니라 가루로 된 활성탄이 여기에서 사용될 수 있다. 색깔 흡수제로서 사용될 수 있는 또다른 물질은 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)이다.
색깔 흡수제 처리단계는 어떤 편한 조건, 일반적으로 카놀라 단백질 용액의 주변 온도에서 수행될 수 있다. 가루로 된 활성탄의 경우, 약 0.025% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 0.05% 내지 약 2% w/v의 양이 사용될 수 있다. 폴리비닐 피롤리돈이 색깔 흡수제로 사용되는 경우, 약 0.5% 내지 약 5% w/v, 바람직하게는 약 2% 내지 약 3% w/v의 양이 사용될 수 있다. 색깔 흡수제는 여과와 같은 어떤 편한 수단에 의해 카놀라 단백질 용액으로부터 제거될 수 있다.
선택적 색깔 제거단계로부터 기인하는 농축되고 선택적으로 정용여과된 단백질 용액은 미생물 로드(load)를 줄이기 위해 저온살균과정(pasteurization)을 거칠 수 있다. 이러한 저온 살균은 어떤 바라는 저온살균조건 하에서 이루어질 수 있다. 일반적으로 농축되고 선택적으로 정용여과된 카놀라 단백질 용액은 약 55℃ 내지 약 70℃, 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 65℃의 온도로, 약 10 내지 15분간, 바람직하게는 약 10분동안 가열된다. 저온살균되고 농축된 카놀라 단백질 용액은 이하에서 기술하는 추가적인 처리를 위해 바람직하게는 약 25℃ 내지 약 40℃의 온도로 냉각될 수 있다.
농축단계 및 선택적 정용여과, 색소 제거 및 저온살균단계를 따라서 식용 칼슘 염, 일반적으로 염화칼슘이, 따르는 희석 단계 중에 미셀의 침전을 방지하기 위해 그 결과 용액에 추가된다. 이 추가는 주로 칼슘 피테이트(phytate)를 함유하는 침전물의 형성을 야기시킨다. 충분한 염화칼슘이 일반적으로 약 15 내지 약 25mS, 바람직하게는 약 17 내지 약 20mS의 전도율을 가지는 용액을 제공하기 위해 추가된다. 염화칼슘은 농축된 수용액 또는 건조된 형태로 추가될 수 있다.
염화칼슘의 추가는 약 20 내지 약 35℃의 주변 온도에서 이루어질 수 있고, 그러나, 약 5 내지 약 70℃ 범위의 온도가 사용될 수 있다. 염화칼슘의 추가를 따라서 침전된 피테이트(phytate)가 원심분리와 같은 것에 의해 단백질 용액으로부터 제거된다.
피테이트 침전으로부터 농축된 단백질 용액은 그 다음 원하는 희석 정도를 얻기 위해 요구되는 부피를 가지는 물과 보유물(retentate)을 혼합함으로써 희석된다. 염화칼슘의 추가의 결과로서, 이 희석은 단백질 미셀의 침전을 야기시키지 않는다. 농축된 단백질 용액은 일반적으로 약 2 내지 약 20폴드(fold), 바람직하게는 약 10 내지 약 15폴드 희석된다.
농축된 단백질 용액과 혼합되는 물은 약 2 내지 약 90℃, 바람직하게는 약 10 내지 약 50℃, 더 바람직하게는 약 20 내지 약 30℃의 온도를 가진다.
희석된 보유물은 그 다음 염산과 같은 적절한 산의 추가에 의해 약 2.5 내지 약 4.0, 바람직하게는 약 3 내지 약 3.5로 pH 조정되고 투명한 수용성 카놀라 단백질 용액을 야기시킨다.
투명한 수용성 카놀라 단백질 용액은 이온 강도를 실질적으로 일정하게 유지하면서 그 단백질 농도를 증가시키기 위해 농축된다. 이런 농축은 일반적으로 약 50 내지 약 250g/L, 바람직하게는 약 100 내지 약 150g/L의 단백질 농도를 가지는 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 이루어진다.
다른 막 물질과 구성의 고려를 가져서 약 3,000 내지 약 100,000달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 약 10,000달톤과 같은 적절한 분자량 절단(cut-off)을 가지고, 중공-섬유(hollow-fibre) 막 또는 나선-권취(spiral-wound) 막과 같은 막을 사용하여 한외여과(ultrafiltration) 또는 정용여과(diafiltration)과 같은 어떤 편한 선택적 막 기술을 사용함으로써, 농축단계는 배치 또는 연속적 작업과 일관된 편한 방식으로 이루어질 수 있고, 연속적인 작업을 위해 수용성 단백질 용액이 막을 통과할 때 바람직한 정도의 농축을 허용하기 위해 디멘션(dimensioned)된다.
그 다음 농축된 단백질 용액은 물을 이용하여 정용여과 단계를 거친다. 물은 천연 pH, 정용여과될 단백질 용액과 동일한 pH, 또는 그 사이의 어떤 pH일 수 있다. 이 정용여과는 약 2 내지 약 20 볼륨의 정용여과 용액, 바람직하게는 약 5 내지 약 10 볼륨의 정용여과 용액을 사용하여 이루어질 수 있다. 정용여과 작업에서, 추가적 양의 오염물질은 투과물(the permeate)과 함께 막 통과에 의해 투명한 수용성 카놀라 단백질 용액으로부터 제거된다. 정용여과 작업은 어떤 심각한 양의 오염물질과 가시적인 색깔이 투과물(the permeate)에서 존재하지 않을 때까지 이루어질 수 있다. 이 정용여과는 농축단계에서와 같은 막을 사용하여 이루어질 수 있다. 그러나, 바람직하다면, 정용여과 단계는 다른 막 물질과 구성의 고려를 가져서 약 3,000 내지 약 100,000달톤, 바람직하게는 약 5,000 내지 약 10,000달톤의 범위에서 분자량 절단(cut-off)을 가지는 막과 같은 다른 분자량 절단을 가지는 별개의 막을 사용하여 이루어질 수 있다.
산화방지제(antioxidant)는 적어도 일부의 정용여과 단계 중에 정용여과 매개체에 존재할 수 있다. 산화방지제는 아황산나트륨(sodium sulfite), 또는 아스코르브 산과 같은 어떤 편한 산화방지제일 수 있다. 정용여과 매개체에 사용되는 산화방지제의 양은 사용되는 물질에 의존하고, 약 0.01 내지 약 1wt%로 다를 수 있고, 바람직하게는 약 0.05wt%이다. 산화방지제는 농축 카놀라 단백질 분리물 용액에 존재하는 석탄산(phenolics)의 산화를 억제한다.
농축단계와 정용여과 단계는 어떤 편한 온도에서 이루어질 수 있고, 일반적으로 약 20℃ 내지 약 60℃, 바람직하게는 약 20 내지 약 30℃이고, 바라는 정도의 농축을 이루기 위한 시간 동안 이루어질 수 있다. 온도와 사용되는 다른 조건들은 어느 정도 농축을 이루기 위해 사용되는 막 설비와 용액의 원하는 단백질 농도에 의존한다.
농축되고 선택적으로 정용여과된 투명한 수용성 카놀라 단백질 용액은 스프레이 건조 또는 냉동 건조와 같은 어떤 편한 기법에 의해 건조될 수 있다. 전술한 저온살균단계는 건조이전에 카놀라 단백질 용액에 이루어질 수 있다. 건조된 카놀라 단백질 분리물은 높은 단백질 함량, 건조중량 기준으로 약 90중량% 단백질을 초과하여, 바람직하게는 최소 약 100중량% 단백질(kjeldahl N×6.25로 계산된)을 가진다. 카놀라 단백질 분리물은 피트산 함량에서 낮고, 일반적으로 약 중량 1.5%보다 작다.
위에서 언급한 바와 같이, 카놀라 단백질 분리물을 생산하기 위해 여기에 기술된 과정에서 몇 가지 변형들이 있고, 여기에 서술된 단계에서 몇가지 변형을 포함한다.
여기에 생산된 카놀라 단백질 분리물은 알부민 및 글로불린 분획들 둘다 포함하고 단백질 강화를 제공하는 탄산 및 비탄산 음료에 포함되기에 이상적인 분리물을 만들면서, 산성 수용성 환경에서 용해가능하다. 이런 음료는 약 2.5 내지 약 5 범위의 산성 pH수치의 넓은 범위를 가진다. 여기에 제공된 카놀라 단백질 분리물은 이런 음료에 단백질 강화를 제공하기 위해 어떤 편한 양으로, 예를 들어 12 유체(fluid) 온스(ounce) 양 당 최소 약 5g의 카놀라 단백질 분리물이 이런 음료에 추가될 수 있다. 추가된 카놀라 단백질 분리물은 음료에 용해되고 음료의 투명도에 손상을 입히지 않는다.
실시예들
실시예1
본 실시예는 본 발명의 일 실시예에 따른 신규 카놀라 단백질 분리물의 생산을 설명한다.
'a'kg의 카놀라 밀(meal)이 주변 온도에서 'b'L의 'c'M Nacl 용액에 추가되었고 30분간 휘저어서 수용성 단백질 용액을 제공한다. 잔류 카놀라 밀은 제거되었고 그 결과 단백질 용액은 원심분리에 의해 부분적으로 투명하게 되어 중량 'e'% 의 단백질 함량을 가지는 'd'L의 부분적으로 투명화된 단백질 용액을 생산한다. 부분적으로 투명화된 단백질 용액은 그 다음 추가적으로 투명화시키기 위해 여과되어 중량 'g'%의 단백질 함량을 가지는 부피 'f'L의 용액을 야기시킨다.
'h'L 부분표본의 단백질 추출 용액은 'j'달톤의 분자량 절단을 가지는 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES) 막에서 농축에 의해 'i'L의 부피로 감소되었고, 그 다음 동일한 막에서 'k'L의 'l'M NaCl 용액으로 정용여과되었다. 정용여과된 보유물(retentate)은 그 다음 60℃에서 10분간 저온살균되었다(pasteurized). 저온살균된 농축 단백질 용액은 중량 'm'%의 단백질 함량을 가졌다.
그 다음 농축된 용액은 농축된 용액으로부터 식용 염화칼슘의 추가에 의해 'n'MS의 전도율로 조정되었다. 그 다음 보유물은 염화칼슘 추가시 형성된 침전물을 제거하기 위해 원심분리되었다. 그 다음 'o'kg의 침전물이 'p'L의 19MS 염화칼슘 용액에서 재부유하고(re-suspended) 가능한 한 많은 용액 단백질을 회수하기 위해 원심분리되었다. 세척 단계로부터 상청액은 그 다음 처리된 보유물과 함께 결합되었다. 예들 중 하나에서, 이 세척과정은 두 번 반복되었다. 'q'L의 투명화된 보유물이 'r'볼륨의 RO수로 희석되었다(주목:이 희석이 수행될 때 어떤 미셀도 형성되지 않았다). 그 다음 이 용액은 HCL로 's'의 pH로 조정되었다. 두 런(run)을 위한 파라미터 'a' 내지 't'는 다음 표1에서 설명된다.
표1
pH 조정된 투명한 용액은 그 다음 'u'달톤의 분자량 절단을 가지는 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES) 막을 사용하여 한외여과에 의해 't'L의 부피로 감소되었고, 그 다음 그 농축물은 동일한 막에서 'v'L의 물로 정용여과되었다. 정용여과된 농축물은 중량 'w'%의 단백질을 함유하였다.
여과된 단백질 용액의 총 단백질 회수는 'x'중량%였다. 그 농축물은 스프레이 건조되어 명칭 'y'C700이 부여된 최종 생산물을 형성하였고, 건조중량 기준 'z'%(N×6.25)의 단백질 함량을 가진다. 두 런을 위한 파라미터 't' 내지 'z'는 다음 표2에서 설명된다.
표2
실시예2
본 실시예는 본 발명의 다른 측면에 따른 신규 카놀라 단백질 분리물의 생산을 설명한다.
20kg의 카놀라 밀(meal)이 주변 온도에서 200L의 0.15M Nacl 용액에 추가되었고 30분간 휘저어서 수용성 단백질 용액을 제공한다. 잔류 카놀라 밀은 제거되었고 그 결과 단백질 용액은 원심분리에 의해 부분적으로 투명하게 되어 중량 1.30% 의 단백질 함량을 가지는 153L의 부분적으로 투명화된 단백질 용액을 생산한다. 부분적으로 투명화된 단백질 용액은 그 다음 추가적으로 투명화시키기 위해 여과되어 중량 1.29%의 단백질 함량을 가지는 부피 172L의 용액을 야기시킨다.
그 다음 여과물은 농축된 용액으로부터 식용 염화칼슘의 추가에 의해 18.57mS의 전도율로 조정되었다. 그 다음 여과물은 염화칼슘 추가시 형성된 침전물을 제거하기 위해 원심분리되고 160L의 처리된 여과물을 제공하였다.
160L의 처리된 여과물은 100,000달톤의 분자량 절단을 가지는 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES) 막에서 농축에 의해 6.88L의 부피로 감소되었다. 이 표본은 정용여과되지 않았다. 보유물은 그 다음 60℃에서 1분간 저온살균되었다(pasteurized). 저온살균된 농축 단백질 용액은 중량 19.44%의 단백질 함량을 가졌다. 저온살균단계는 놀랍게도 주목할 만한 단백질 침전을 야기시켰다.
6.74L의 저온살균된 보유물은 찬(3℃) 역삼투 정화수의 10 볼륨으로 희석되었고, HCl로 3으로 pH조정되었다. 그 용액은 그 다음 저온살균단계에서 형성된 것으로 믿어지는 고체를 제거하기 위해 원심분리 및 여과에 의해 투명화되었다.
pH조정된 투명한 용액은 그 다음 10,000달톤의 분자량 절단을 가지는 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES) 막을 사용하여 한외여과에 의해 76.5L로부터 20.5kg으로 농축되었다. 정용여과는 형성되지 않았다. 농축된 단백질 용액은 중량 4.08% 단백질을 함유하였다.
여과된 단백질 용액의 총 단백질 회수는 37.8중량%였다. 그 농축물은 탄소처리되고 스프레이 건조되어 명칭 BW-SA082-D21-08AC700FC가 부여된 최종 생산물을 형성하였고, 건조중량 기준 98.63%(N×6.25)의 단백질 함량을 가졌다.
실시예3
본 실시예는 건조시 본 발명의 또다른 측면에 따른 신규 카놀라 단백질 분리물을 제공하는 표본의 생산을 설명한다.
60kg의 카놀라 밀(meal)이 주변 온도에서 600L의 0.15M Nacl 용액에 추가되었고 30분간 휘저어서 수용성 단백질 용액을 제공한다. 잔류 카놀라 밀은 제거되었고 그 결과 단백질 용액은 원심분리에 의해 부분적으로 투명하게 되어 중량 1.78% 의 단백질 함량을 가지는 511L의 부분적으로 투명화된 단백질 용액을 생산한다. 부분적으로 투명화된 단백질 용액은 그 다음 추가적으로 투명화시키기 위해 여과되어 중량 1.51%의 단백질 함량을 가지는 부피 534L의 용액을 야기시킨다.
여과된 단백질 용액의 500ml의 부분표본에 20.6mS로 전도율을 올리기 위해 충분한 염화칼슘이 추가되었다. CaCl2 추가는 투명한 용액을 제공하기 위해 원심분리에 의해 제거된 백색 침전물의 형성을 야기시켰다.
처리되고 투명화된 단백질 용액은 그 다음 3 볼륨의 역삼투 정화수로 희석되었고, 용액은 HCl로 3.05로 pH조정되었다. 연무(haze)가 형성되지 않았고, 그 용액 투명도는 높게 유지되었다. 희석되고 산성화된 용액의 단백질 함량은 중량 0.53%였다.
1450ml의 희석되고 산성화된 용액은 10,000달톤의 분자량 절단을 가지는 하이드로사르트(Hydrosart) 막을 구비한 비바플로우(Vivaflow) 200 한외여과부에서 200ml로 부피가 감소되었다. 부분적으로 농축된 단백질 용액은 그 다음 전도율을 감소시키기 위해 200ml의 pH3 역삼투 정화수로 동일한 막에서 정용여과되었다.
정용여과된 용액은 그 다음 추가적으로 농축되어 중량 12.39%의 단백질 함량을 가진 투명 보유물 약 30ml를 제공하였다.
실시예4
본 실시예는 본 발명의 또 다른 측면에 따른 신규 카놀라 단백질 분리물의 생산을 설명한다.
60g의 카놀라 밀(meal)이 주변 온도에서 600mL의 0.10M CaCl2 용액에 추가되었고 30분간 휘저어서 수용성 단백질 용액을 제공한다. 잔류 카놀라 밀은 제거되었고 그 결과 단백질 용액은 원심분리 및 여과에 의해 투명하게 되어 중량 1.17%의 단백질 함량을 가지는 300mL의 투명화된 단백질 용액을 생산한다. 투명화된 단백질 용액은 2볼륨의 역삼투 정화수와 함께 희석되어 중량 0.41%의 단백질 함량을 가지는 990ml 희석된 용액을 제공하였다. 이 용액의 pH는 희석된 염산의 추가에 의해 3.03으로 낮아졌다. 단백질 용액은 희석 및 pH조정 단계 후에 투명하였다.
희석되고 산성화된 단백질 용액의 920ml의 부분표본은 10,000달톤의 분자량 절단을 가지는 하이드로사르트(Hydrosart) 막을 구비한 비바플로우(Vivaflow) 200 한외여과부에서 농축에 의해 35ml로 부피가 감소되었다. 농축된 단백질 용액은 중량 6.84%의 단백질 함량을 가졌다.
농축된 단백질 용액의 32ml의 부분표본은 초기 농축단계를 위해 사용된 동일한 막에서 5 볼륨의 역삼투 정화수(160ml)로 정용여과되었다. 정용여과되고 농축된 단백질 용액은 중량 7.06%의 단백질 함량을 가졌다.
초기 여과된 단백질 용액의 총 단백질 회수는 60.4중량%였다. 정용여과되고 농축된 단백질 용액은 냉동 건조되어 명칭 C701이 부여된 최종 생산물을 형성하였고, 건조중량 기준 93.42%(N×6.25)의 단백질 함량을 가졌다.
설명의 요약
이 설명의 요약에서, 본 발명은 산성 수용성 환경에서 용해가능하고 투명한 알부민 및 글로불린 분획들로 이루어지는 카놀라 단백질 분리물을 형성하기 위한 새로운 공정을 제공한다. 변형들은 본 발명의 범위내에서 가능하다.
Claims (32)
- (a) 카놀라 오일 시드밀로부터 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 카놀라 단백질 함량을 가지는 수용성 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 오일 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 단백질 용액을 사용된 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 제1 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 수용성 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(d) 제1 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계,
(e) 제1 농축된 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS의 전도율로 제1 농축되고 선택적으로 정용여과된 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(f) 제1 농축된 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(g) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 2 내지 약 20 볼륨의 물과 함께 투명화된 제1 농축된 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(h) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0의 pH로 그 결과 용액을 산성화시키는 단계,
(i) 제2 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 200g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(j) 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(k) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서,
건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법. - 제1항에 있어서,
상기 칼슘 염은 염화칼슘인 생산방법. - 제2항에 있어서,
약 17 내지 약 20mS의 전도율을 가지는 용액을 제공하기 위해 농축되고 선택적으로 정용여과된 단백질 용액에 충분한 염화칼슘 용액을 추가하는 생산방법. - 제1항에 있어서,
제1 농축된 단백질 용액은 물의 약 10 내지 약 15 용액으로 희석되는 생산방법. - 제1항에 있어서,
그 결과 용액은 약 3 내지 약 3.5의 pH로 산성화되는 생산방법. - (a) 카놀라 오일 시드밀로부터 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 단백질 함량을 가지는 수용성 카놀라 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 오일 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 카놀라 단백질 용액을 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 농축된 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS의 전도율로 수용성 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(d) 수용성 카놀라 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(e) 제1 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 수용성 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(f) 제1 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계,
(g) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 2 내지 약 20 볼륨의 물로 제1 농축된 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(h) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0의 pH로 그 결과 용액을 산성화시키는 단계,
(i) 제2 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(j) 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(k) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서,
건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법. - 제6항에 있어서,
상기 칼슘 염은 염화칼슘인 생산방법. - 제7항에 있어서,
약 17 내지 약 20mS의 전도율로 수용성 단백질 용액에 충분한 염화칼슘 용액을 추가하는 생산방법. - 제6항에 있어서,
제1 농축된 단백질 용액은 약 10 내지 약 15 볼륨의 물로 희석되는 생산방법. - 제6항에 있어서,
그 결과 용액은 약 3 내지 약 3.5의 pH로 산성화되는 생산방법. - (a) 카놀라 오일 시드밀로부터 카놀라 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 카놀라 단백질 함량을 가지는 수용성 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 오일 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 단백질 용액을 사용된 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 부분적으로 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50g/L 또는 더 작게 수용성 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(d) 부분적으로 농축된 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS의 전도율로 부분적으로 농축된 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(e) 부분적으로 농축된 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(f) 제1 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 부분적으로 농축된 단백질 용액의 단백질 농도를 추가적으로 증가시키는 단계,
(g) 제1 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계,
(h) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 2 내지 약 20 볼륨의 물로 제1 농축된 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(i) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0의 pH로 그 결과 용액을 산성화시키는 단계,
(j) 제2 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(k) 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(l) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 제2 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서,
건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법. - 제11항에 있어서,
상기 칼슘 염은 염화칼슘인 생산방법. - 제12항에 있어서,
약 17 내지 약 20mS의 전도율로 수용성 단백질 용액에 충분한 염화칼슘 용액을 추가하는 생산방법. - 제11항에 있어서,
제1 농축된 단백질 용액은 약 10 내지 약 15 볼륨의 물로 희석되는 생산방법. - 제11항에 있어서,
그 결과 용액은 약 3 내지 약 3.5의 pH로 산성화되는 생산방법. - (a) 카놀라 시드밀에서 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 단백질 함량을 가지는 수용성 카놀라 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 칼슘 염 수용액으로 카놀라 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 단백질 용액을 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 0.5 내지 약 10 볼륨의 물로 수용성 카놀라 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(d) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0의 pH로 그 결과 희석된 카놀라 단백질 용액을 산성화시키는 단계,
(e) 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(f) 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계,
(g) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 농축된 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서,
건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법. - 제16항에 있어서,
상기 칼슘 염은 염화칼슘인 생산방법. - 제17항에 있어서,
상기 칼슘 염의 수용액은 1.0M보다 작은 농도를 가지는 생산방법. - 제18항에 있어서,
상기 칼슘 염의 수용액은 약 0.10 내지 약 0.55M의 농도를 가지는 생산방법. - 제16항에 있어서,
그 결과 용액은 약 3 내지 약 3.5의 pH로 산성화되는 생산방법. - (a) 카놀라 오일 시드밀에서 카놀라 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 단백질 함량을 가지는 수용성 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 오일 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 단백질 용액을 사용된 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 부분적으로 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법을 사용하여 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50g/L 또는 더 작게 수용성 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(d) 부분적으로 농축된 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS의 전도율로 부분적으로 농축된 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(e) 부분적으로 농축된 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(f) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 0.5 내지 약 20 볼륨의 물로 부분적으로 농축된 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(g) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0의 pH로 그 결과 용액을 산성화시키는 단계,
(h) 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 카놀라 단백질 용액의 단백질 농도를 증가시키는 단계,
(i) 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(j) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서,
건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법. - 제21항에 있어서,
상기 칼슘 염은 염화칼슘인 생산방법. - 제22항에 있어서,
약 17 내지 약 20mS의 전도율로 수용성 단백질 용액에 충분한 염화칼슘 용액이 추가되는 생산방법. - 제21항에 있어서,
그 결과 용액은 약 3 내지 약 3.5의 pH로 산성화되는 생산방법. - (a) 카놀라 오일 시드밀로부터 카놀라 단백질의 용해화를 일으키고 약 5 내지 약 6.8의 pH와 약 5 내지 약 40g/L의 단백질 함량을 가지는 수용성 카놀라 단백질 용액을 형성하기 위해 최소 약 5℃의 온도에서 카놀라 시드밀을 추출하는 단계,
(b) 수용성 단백질 용액을 오일 시드밀로부터 분리하는 단계,
(c) 농축된 단백질 용액에서 침전물이 형성되도록 약 15 내지 약 25mS의 전도율로 수용성 단백질 용액에 칼슘 염 용액을 추가하는 단계,
(d) 수용성 카놀라 단백질 용액으로부터 침전물을 제거하는 단계,
(e) 약 2 내지 약 90℃의 온도를 가지는, 약 0.5 내지 약 10 볼륨의 물로 수용성 카놀라 단백질 용액을 희석시키는 단계,
(f) 산성화된 투명 단백질 용액을 생산하기 위해 약 2.5 내지 약 4.0의 pH로 그 결과 수용액을 산성화시키는 단계,
(g) 농축된 단백질 용액을 제공하기 위해 선택적 막 기법에 의해 실질적으로 일정한 이온 강도를 유지하면서 약 50 내지 약 250g/L로 산성화된 투명 단백질 용액의 농도를 증가시키는 단계,
(h) 농축된 단백질 용액을 선택적으로 정용여과하는 단계, 및
(i) 건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물을 제공하기 위해 농축된 단백질 용액을 선택적으로 건조하는 단계를 포함하여 이루어져서,
건조중량기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 카놀라 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물의 생산방법. - 제25항에 있어서,
상기 칼슘 염은 염화칼슘인 생산방법. - 제26항에 있어서,
약 17 내지 약 20mS의 전도율로 수용성 단백질 용액에 충분한 염화칼슘 용액이 추가되는 생산방법. - 제25항에 있어서,
그 결과 용액은 약 3 내지 약 3.5의 pH로 산성화되는 생산방법. - 산성 수용성 환경에서 용해가능하고 카놀라 단백질의 알부민과 글로불린 분획을 함유하는 건조중량 기준 최소 약 90중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물.
- 제29항에 있어서,
산성 수용성 환경은 약 2.5 내지 약 5의 범위의 pH를 가지는 음료인 카놀라 단백질 분리물. - 제29항에 있어서,
약 중량 1.5%보다 작은 피트산 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물. - 제29항에 있어서,
건조중량 기준 최소 약 100중량%(N×6.25)의 단백질 함량을 가지는 카놀라 단백질 분리물.
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