WO2024090879A1 - 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시키는 방법 - Google Patents

대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시키는 방법 Download PDF

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WO2024090879A1
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chlorella
weight
protein
strain
cells
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김보라
황지은
전진영
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    • A23P30/20—Extruding

Definitions

  • the present invention relates to a method for reducing soy odor of vegetable tissue protein containing soy protein. Additionally, the present invention relates to a method for producing vegetable tissue protein with reduced soybean odor.
  • Vegetable tissue protein is a plant-based soy protein that is given a texture by inducing physical changes similar to the texture of meat, and is referred to as 'textured soy protein', 'artificial meat', etc., and has recently been used to replace existing meat. It is also referred to as a ‘plant protein-based meat analog’ as it has a taste and texture that is almost similar to that of meat.
  • plant tissue proteins are classified as ‘plant-based meat’, ‘meat substitute or meat alternative’, ‘meat analogue’, and ‘vegetarian meat’. It is also referred to by various names.
  • Vegetable tissue protein is manufactured using soy proteins such as Concentrated Soy Protein (CSP) and Isolated Soy Protein (ISP) as the main ingredient, along with additives such as salt and gluten, and extrusion molding.
  • CSP Concentrated Soy Protein
  • ISP Isolated Soy Protein
  • 'Extrusion molding' is a high-temperature, short-time process technology that allows vegetable protein to be injected into the barrel of an extruder and then extruded into fibrous tissue with a meat-like texture by applying heat, pressure, and shear force.
  • vegetable tissue proteins can be divided into high moisture extrusion (HME) vegetable tissue proteins and low moisture extrusion (LME) vegetable tissue proteins.
  • soy protein concentrate or soy protein isolate have the problem of decreasing consumer preference due to off-flavors such as the unique green smell or beany flavor of soybeans. .
  • the present inventors conducted various studies to develop a method for reducing soybean odor of vegetable tissue protein containing soy protein. As a result, it was discovered that when chlorella was mixed with soy protein and an extrusion process was performed, vegetable tissue protein with significantly reduced soybean odor was obtained. That is, the present inventors discovered that chlorella acts as a soybean odor-reducing agent that can reduce the soybean odor of vegetable tissue protein containing soybean protein.
  • the purpose of the present invention is to provide a method for reducing soy odor of vegetable tissue protein containing soy protein, including using chlorella.
  • the present invention aims to provide a method for producing vegetable tissue protein with reduced soybean odor, including using chlorella.
  • a method for reducing the soy odor of vegetable tissue protein containing soy protein comprising the step of extruding a mixture containing chlorella and soy protein to mold the vegetable tissue protein.
  • a method for producing vegetable tissue protein with reduced soybean odor comprising the step of extruding a mixture containing chlorella and soy protein to mold the vegetable tissue protein.
  • the present invention has revealed that when chlorella is mixed with soy protein and an extrusion process is performed, vegetable tissue protein with significantly reduced soy odor is obtained.
  • chlorella acts as a soybean odor-reducing agent that can reduce the soybean odor of vegetable tissue protein containing soybean protein. Therefore, the method according to the present invention can be usefully used to reduce the soybean odor of vegetable tissue protein containing soy protein and can also be usefully used to produce vegetable tissue protein with reduced soybean odor.
  • FIG 1 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Comparative Example 1.
  • FIG. 1 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Example 1-1.
  • Figure 3 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Example 1-2.
  • FIG. 4 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Examples 1-3.
  • Figure 5 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Examples 1-4.
  • FIG. 6 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Examples 1-5.
  • FIG. 7 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Comparative Example 2.
  • Figure 8 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Example 2-1.
  • Figure 9 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Example 2-2.
  • FIG 10 shows the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Example 2-3.
  • the present invention provides a method for reducing soy odor of vegetable tissue protein containing soy protein, comprising the step of extruding a mixture containing chlorella and soy protein to mold the vegetable tissue protein.
  • the present invention provides a method for producing vegetable tissue protein with reduced soybean odor, comprising the step of extruding a mixture containing chlorella and soy protein to mold the vegetable tissue protein.
  • the chlorella may be a powder obtained by drying the cells obtained by culturing the chlorella strain.
  • the Chlorella strains include known Chlorella genus strains without limitation, for example , Chlorella protothecoides , Chlorella vulgaris , Chlorella sorokiniana , Chlorella pyrenoidosa ), etc.
  • the Chlorella strain is Chlorella vulgaris disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1106198. It may be DSV77 ( Chlorella vulgaris DSV77, strain accession number KCTC 11383BP), etc.
  • the Chlorella strain may be a Chlorella strain that does not contain chlorophyll. That is, the chlorella may be a powder obtained by drying the cells obtained by culturing a chlorella strain that does not contain chlorophyll.
  • the Chlorella strain that does not contain chlorophyll may be a known Chlorella genus strain cultivated in the form of a yellow colony, for example , Chlorella protothecoides species.
  • the Chlorella strain that does not contain chlorophyll may be the Chlorella protothecoides species obtained through heterotrophic culture using sugar in the absence of light.
  • the Chlorella strain that does not contain chlorophyll is Chlorella protothecoides DS-NCRC7 (KCTC 18633P), which has a high crude protein production ability developed by the present inventors (KCTC 18633P) (Korea Patent Registration) No. 10-2026681) may be a strain obtained through heterotrophic culture using sugar in the absence of light.
  • the culture can be performed by a typical culture method of Chlorella strains, for example, the culture method disclosed in Republic of Korea Patent Registration No. 10-2026681.
  • the culture is performed using glucose as a sugar source, phosphate (KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , etc.), and metal salt (MgSO 4 , ZnSO 4 , CuSO 4 , FeSO) in water (e.g., purified water, etc.). 4 , NaMoO 4 , MnCl 2 , etc.) and boric acid. Additionally, if necessary, the medium may additionally contain an antifoaming agent, etc. Cultivation of the strain in the above medium can be carried out aseptically and organically (for example, using glucose as a sugar source) in a conventional culture method, for example, in a sterile tank, with air at 0.3 to 1.0 vvm. , it can be performed in a fed-batch manner by adjusting the stirring at 200 to 500 rpm and the pH to 6.5 to 7.5.
  • phosphate KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , etc.
  • metal salt MgSO 4 , ZnSO 4
  • the Chlorella strain may be a white Chlorella protothecoides strain.
  • the Chlorella strain may be a white Chlorella protothecoides strain having a high crude protein content or a white Chlorella protothecoides strain having a high crude protein content developed by the present inventors.
  • the above Republic of Korea Patent Application No. 10-2023-0022628 is incorporated herein in its entirety.
  • the Chlorella is a powder obtained by drying the cells obtained by culturing a Chlorella protothecoides strain having a whiteness (WI) calculated from the following formula of 70 or more and a crude protein content of 55% by weight or more in the cells. It can be.
  • WI whiteness
  • L, a, and b are the hunter L, a, and b values.
  • the crude protein content of the cells may be 55 to 80% by weight, and the chlorophyll content may be 3.0 mg/g dry cell weight (DCW) or less, for example, 0.1 to 3.0 mg/g dry cell weight.
  • the strain may be Chlorella protothecoides DS-NCRC7W (KCTC 15163BP).
  • the culture can be performed by a typical culture method of Chlorella strains, for example, the culture method disclosed in Republic of Korea Patent Registration No. 10-2026681.
  • the culture contains glucose as a sugar source in water (e.g., purified water, etc.), phosphate (KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , etc.), ammonium salt ((NH 4 ) 2 SO 4 etc.), calcium salts (CaCl 2, etc.), metal salts (MgSO 4 , ZnSO 4 , CuSO 4 , FeSO 4 , etc.).
  • water e.g., purified water, etc.
  • phosphate KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , etc.
  • ammonium salt (NH 4 ) 2 SO 4 etc.)
  • calcium salts CaCl 2, etc.
  • metal salts MgSO 4 , ZnSO 4 , CuSO 4 , FeSO 4 , etc.
  • the culture is performed using MgSO 4 2 ⁇ 15 g/L, KH 2 PO 4 0.5 ⁇ 5 g/L, ZnSO 4 0.0001 ⁇ 0.1 g/L, CuSO 4 0.0001 ⁇ 0.01 g/L, CaCl 2 0.001 ⁇ It can be carried out in an aqueous medium at pH 6.5-7.5 containing 0.1 g/L and FeSO 4 0.001-0.1 g/L. Additionally, if necessary, the medium may additionally contain an antifoaming agent, etc.
  • Cultivation of the strain in the above-mentioned medium can be performed using a conventional culture method, for example, a fed-batch method in a sterile tank under the conditions of 0.3 to 1.0 vvm of ventilation and 200 to 500 rpm of agitation.
  • Powder obtained by drying the bacterial cells obtained by culturing the Chlorella strain is, for example, cultured as a Chlorella strain and then obtained by drying the bacterial cells (biomass) according to a conventional method. ) can be recovered and obtained through a drying process such as spray drying.
  • the biomass of the culture medium of the Chlorella strain can be recovered by centrifugation, etc., and then dried by a conventional method such as spray drying, if necessary.
  • the chlorella may contain more than 45% by weight of microalgae protein based on dry weight.
  • the chlorella contains lipids in an amount of preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, even more preferably 5 to 15% by weight, and particularly preferably 6 to 10% by weight, based on dry weight. It can have content.
  • the content of chlorella may be in the range of 0.1 to 31% by weight, preferably 3 to 16% by weight, based on the total weight of the mixture.
  • the soy protein content can be used in an amount sufficient to obtain the desired vegetable tissue protein, for example, 10 to 36% by weight, preferably 11 to 34% by weight, based on the total weight of the mixture. It may be a range.
  • the mixture may further include 35 to 65% by weight of water, preferably 45 to 60% by weight.
  • the mixture may include 10 to 36% by weight of soy protein, 0.1 to 31% by weight of chlorella, and 35 to 65% by weight of water.
  • the mixture may further include gluten, oil, or mixtures thereof.
  • the mixture may further include 0 to 10% by weight of gluten and 1 to 1.5% by weight of oil.
  • the mixture may include 10 to 36 weight percent soy protein, 0.1 to 31 weight percent chlorella, 0 to 10 weight percent gluten, 1 to 1.5 weight percent oil, and 35 to 65 weight percent water.
  • the extrusion can be performed by a method commonly used to mold vegetable tissue proteins.
  • the extrusion may be performed in a twin-screw extruder at an injection port temperature of 80 to 170 ° C. and a cooling temperature of 68 to 75 ° C. (e.g., the temperature of a cooling die).
  • a cooling temperature e.g., the temperature of a cooling die.
  • those skilled in the art will understand that a variety of extrusion conditions may be employed.
  • Example 1 Preparation and evaluation of vegetable tissue protein containing chlorella
  • Chlorella protothecoides DSNCRC7 Chlorella protothecoides DS-NCRC7 (KCTC 18633P) was mass-cultured in a 240Kl Jar fermenter, then the cells were recovered through centrifugation, and then spray dried. The powder obtained by drying was used as 'chlorella powder' in Example 1 below. As a result of analysis of the 'Chlorella powder', it contained about 7% by weight of lipid and about 60% by weight of microalgae protein based on dry weight.
  • Vegetable tissue protein was prepared according to the contents and ingredients in Table 1 below. The content of each component in Table 1 refers to weight percent. Specifically, soy protein concentrate (Arcon TM SM, ADM (Archer Daniels Midland), protein content 75%), chlorella powder, salt, gluten (Examples 1-3 to 1-5), oil, and purified water. was mixed. The obtained mixture is extruded in a twin-screw extruder (Twin-Screw PiloTwin TM , Buhler) at an injection hole temperature of 5 barrels set at different temperatures of about 90 to 168 °C and a cooling die temperature of about 70 °C. High moisture (HME) vegetable tissue protein was manufactured by molding. Figures 1 to 6 show the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Comparative Example 1 and Examples 1-1 to 1-5, respectively.
  • the vegetable tissue proteins prepared in Comparative Example 1 and Examples 1-1 and 1-2 were ground at ultra-low temperature using a freeze grinder, and 2 g and 4 ⁇ L of the freeze-ground sample was placed in a SPME amber vial. After mixing 3-trichloropropane (500 ppm, internal standard), SPME fiber (65 ⁇ m PDMS/DVB, Supelco) was inserted into the top of the vial for 40 minutes to allow volatile substances to be adsorbed.
  • soy protein concentrate Arcon TM SM, ADM (Archer Daniels Midland), protein content 75%) and chlorella powder were mixed to produce concentrated soy protein at 5% (w/ A dispersion containing a concentration of w) was prepared.
  • the content of each component in Table 3 refers to weight percent.
  • Chlorella protothecoides DS-NCRC7W (KCTC 15163BP) was mass-cultured in a 240Kl Jar fermenter according to the method disclosed in Korean Patent Application No. 10-2023-0022628 filed on February 21, 2023. After recovering the bacteria through centrifugation, the powder obtained by drying through a spray dryer was used as 'chlorella powder' in Example 2 below. As a result of analysis of the 'Chlorella powder', it contained about 11% by weight of lipid and about 60% by weight of microalgae protein based on dry weight.
  • Vegetable tissue protein was prepared according to the contents and ingredients in Table 5 below. The content of each component in Table 5 refers to weight percent. Specifically, soy protein concentrate (Arcon TM SM, ADM (Archer Daniels Midland), protein content 75%), chlorella powder, gluten (Example 2-3), oil, and purified water were mixed. The obtained mixture is extruded in a twin-screw extruder (Twin-Screw PiloTwin TM , Buhler) at an injection hole temperature of 5 barrels set at different temperatures of about 90 to 168 °C and a cooling die temperature of about 70 °C. High moisture (HME) vegetable tissue protein was manufactured by molding. Figures 7 to 10 show the properties of high moisture (HME) vegetable tissue protein prepared according to Comparative Example 2 and Examples 2-1 to 2-3, respectively.
  • soy protein concentrate (Arcon TM SM, ADM (Archer Daniels Midland), protein content 75%) and chlorella powder were mixed to produce concentrated soy protein at 5% (w/ A dispersion containing a concentration of w) was prepared.
  • the content of each component in Table 7 refers to weight percent.
  • the soybean odor indicator substances 2-heptanone, 2-pentylfuran, and 3,5-(E,E)-octa were added in the same manner as (3) of Example 1.
  • the content of dien-2-one [3,5-(E,E)-Octadien-2-one] was analyzed through GC-MS/MS. The results are shown in Table 8.
  • Chlorella vulgaris The culture medium of DSV77 ( Chlorella vulgaris DSV77, strain accession number KCTC 11383BP, Republic of Korea Patent Registration No. 10-1106198) was centrifuged to recover the cells, and then dried through a spray dryer to obtain 'Chlorella powder CV'. According to the content and ingredients in Table 9 below, soy protein concentrate (Arcon TM SM, ADM (Archer Daniels Midland), protein content 75%) and chlorella powder CV were mixed to produce concentrated soy protein at 5% (w). A dispersion containing a concentration of /w) was prepared. The content of each component in Table 9 refers to weight percent.
  • the culture medium of Chlorella sorokiniana (UTEX1230) was centrifuged to recover the cells, and then dried using a spray dryer to obtain 'Chlorella powder CS'.
  • soy protein concentrate Arcon TM SM, ADM (Archer Daniels Midland), protein content 75%) and chlorella powder CS were mixed to produce concentrated soy protein at 5% (w).
  • a dispersion containing a concentration of /w) was prepared.
  • the content of each component in Table 11 refers to weight percent.

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Abstract

본 발명은 클로렐라를 사용하는 것을 포함하는, 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시키는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 클로렐라를 사용하는 것을 포함하는, 콩취가 저감된 식물성조직단백을 제조하는 방법을 제공한다.

Description

대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시키는 방법
본 발명은 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 콩취가 저감된 식물성조직단백을 제조하는 방법에 관한 것이다.
식물성조직단백(Textured Vegetable Protein, TVP)은 대체육(代替肉) 생산을 위한 소재로서 활용되고 있다. 식물성조직단백은 식물성 대두 단백질을 육류의 조직감과 유사하게 물리학적인 변화를 유도하여 조직감을 부여한 것으로, '대두조직단백(textured soy protein)', '인조육' 등으로 지칭되며, 최근에는 기존의 고기와 거의 흡사한 맛과 조직감을 구현해 내어 '식물 단백질 대체육(plant protein-based meat analog)'로도 지칭된다. 이외에도, 식물성조직단백은 '식물성 고기(plant-based meat)', '고기 대체물(meat substitute 혹은 meat alternative)', '고기 유사물(meat analogue)', '채식주의자용 고기(vegetarian meat)' 등의 다양한 명칭으로 지칭되기도 한다.
식물성조직단백은 농축대두단백(Concentrated Soy Protein, CSP), 대두분리단백(Isolated Soy Protein, ISP) 등의 대두 단백을 주재료로 사용하여, 소금, 글루텐 등의 첨가물과 함께, 압출성형하여 제조된다. '압출성형'은 식물성 단백질을 압출성형기 배럴 내부로 투입하여 열, 압력, 전단력을 가하여 고기와 같은 결을 가진 섬유상 조직으로 단시간에 사출이 가능한 고온 단시간 공정 기술이다. 사출구의 구조와 제품의 수분함량에 따라, 식물성조직단백은 고수분(high moisture extrusion, HME) 식물성조직단백 및 저수분(Low moisture extrusion, LME) 식물성조직단백으로 구분할 수 있다.
그러나, 농축대두단백 혹은 대두분리단백과 같은 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백은 대두 특유의 풋냄새 혹은 콩취(beany flavor) 등의 이취(off-flavor)로 인하여 소비자의 선호도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명자들은 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시킬 수 있는 방법을 개발하고자 다양한 연구를 수행하였다. 그 결과, 클로렐라를 대두 단백과 혼합하여, 압출성형 공정을 수행할 경우, 콩취가 유의성 있게 저감된 식물성조직단백이 얻어진다는 것을 발견하였다. 즉, 본 발명자들은 클로렐라가 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시킬 수 있는 콩취-저감제로서 작용한다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 클로렐라를 사용하는 것을 포함하는, 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 클로렐라를 사용하는 것을 포함하는, 콩취가 저감된 식물성조직단백을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따라, 클로렐라 및 대두 단백을 포함하는 혼합물을 압출하여 식물성조직단백을 성형하는 단계를 포함하는, 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시키는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따라, 클로렐라 및 대두 단백을 포함하는 혼합물을 압출하여 식물성조직단백을 성형하는 단계를 포함하는, 콩취가 저감된 식물성조직단백을 제조하는 방법이 제공된다.
클로렐라를 대두 단백과 혼합하여, 압출성형 공정을 수행할 경우, 콩취가 유의성 있게 저감된 식물성조직단백이 얻어진다는 것이 본 발명에 의해 밝혀졌다. 즉, 클로렐라가 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시킬 수 있는 콩취-저감제로서 작용한다는 것이 본 발명에 의해 밝혀졌다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감하는데 유용하게 사용될 수 있으며 또한 콩취가 저감된 식물성조직단백을 제조하는데 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 비교예 1에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
도 2는 실시예 1-1에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
도 3은 실시예 1-2에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
도 4는 실시예 1-3에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
도 5는 실시예 1-4에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
도 6은 실시예 1-5에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
도 7은 비교예 2에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
도 8은 실시예 2-1에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
도 9는 실시예 2-2에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
도 10은 실시예 2-3에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
본 발명은 클로렐라 및 대두 단백을 포함하는 혼합물을 압출하여 식물성조직단백을 성형하는 단계를 포함하는, 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시키는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 클로렐라 및 대두 단백을 포함하는 혼합물을 압출하여 식물성조직단백을 성형하는 단계를 포함하는, 콩취가 저감된 식물성조직단백을 제조하는 방법을 제공한다.
상기 클로렐라는 클로렐라 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말일 수 있다. 상기 클로렐라 균주는 공지된 클로렐라 속 균주를 제한 없이 포함하며, 예를 들어 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides), 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris), 클로렐라 소로키니아나(Chlorella sorokiniana), 클로렐라 피레노이도사(Chlorella pyrenoidosa) 등의 균주를 포함한다.
예를 들어, 상기 클로렐라 균주는 대한민국 특허등록 제10-1106198호에 개시된 클로렐라 불가리스 DSV77(Chlorella vulgaris DSV77, 균주기탁번호 KCTC 11383BP) 등일 수 있다.
예를 들어, 상기 클로렐라 균주는 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주일 수 있다. 즉, 상기 클로렐라는 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말일 수 있다. 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주는 노란색 콜로니 형태로 배양되는 공지의 클로렐라 속 균주, 예를 들어 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종일 수 있다. 바람직하게는, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주는 빛이 존재하지 않는 조건에서 당을 사용하여 종속영양배양을 통하여 얻어진 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주는 본 발명자들에 의해 개발된 높은 조 단백질 생산능을 갖는 클로렐라 프로토데코이데스 DS-NCRC7(Chlorella protothecoides DS-NCRC7)(KCTC 18633P)(대한민국 특허등록 제10-2026681호)를 빛이 존재하지 않는 조건에서 당을 사용하여 종속영양배양을 통하여 얻어진 균주일 수 있다. 상기 배양은 통상의 클로렐라 균주의 배양방법, 예를 들어 대한민국 특허등록 제10-2026681호에 개시된 배양방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 배양은 물(예를 들어, 정제수 등) 중에 당원으로서 포도당(Glucose), 인산염(KH2PO4, K2HPO4 등), 금속염(MgSO4, ZnSO4, CuSO4, FeSO4, NaMoO4, MnCl2 등), 붕산 등을 포함하는 배지 중에서 수행될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 배지는 소포제 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기와 같은 배지 중에서의 균주의 배양은 통상의 배양방법, 예를 들어 무균 탱크에서 무균적, 유기종속적(예를 들어, 당원으로서 포도당을 사용하여)으로 수행될 수 있으며, 공기를 0.3∼1.0vvm, 교반을 200∼500rpm, pH는 6.5∼7.5로 조절하여 유가식으로 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 클로렐라 균주는 백색의 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 균주일 수 있다. 바람직하게는, 상기 클로렐라 균주는 높은 조단백질 함량을 갖는 백색의 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 균주는 본 발명자들에 의해 개발된 높은 조단백질 함량을 갖는 백색의 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 균주일 수 있다(대한민국 특허출원 제10-2023-0022628호, 2023년 2월 21일자 출원). 상기 대한민국 특허출원 제10-2023-0022628호는 전체로서 본 명세서에 포함된다. 일 구현예에서, 상기 클로렐라는 하기 식으로부터 계산된 백색도(WI)가 70 이상이고, 균체 중 조단백질 함량이 55 중량% 이상인 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말일 수 있다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000001
식 중, L, a, 및 b는 헌터 L, a, 및 b 값이다.
상기 균체 중 조단백질 함량은 55∼80 중량%일 수 있으며, 엽록소 함량은 3.0 mg/g 건조 균체량(dry cell weight, DCW) 이하, 예를 들어 0.1∼3.0 mg/g 건조 균체량일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 균주는 클로렐라 프로토데코이데스 DS-NCRC7W(Chlorella protothecoides DS-NCRC7W)(KCTC 15163BP)일 수 있다. 상기 배양은 통상의 클로렐라 균주의 배양방법, 예를 들어 대한민국 특허등록 제10-2026681호에 개시된 배양방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 배양은 물(예를 들어, 정제수 등) 중에 당원으로서 포도당(Glucose)을 포함하고, 인산염(KH2PO4, K2HPO4 등), 암모늄염((NH4)2SO4 등), 칼슘염(CaCl2 등), 금속염(MgSO4, ZnSO4, CuSO4, FeSO4 등) 등을 포함하는 배지 중에서 수행될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 배양은 MgSO4 2∼15 g/L, KH2PO4 0.5∼5 g/L, ZnSO4 0.0001∼0.1 g/L, CuSO4 0.0001∼0.01 g/L, CaCl2 0.001∼0.1 g/L 및 FeSO4 0.001∼0.1 g/L을 포함하는 pH 6.5∼7.5의 수성 배지 중에서 수행될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 배지는 소포제 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기와 같은 배지 중에서의 균주의 배양은 통상의 배양방법, 예를 들어 무균 탱크에서 통기량 0.3∼1.0vvm, 교반을 200∼500rpm의 조건에서 유가식으로 수행될 수 있다.
상기 클로렐라 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말(본 명세서에서 '클로렐라 원말' 혹은 '클로렐라 분말'로도 지칭된다)은 예를 들어, 클로렐라 균주를 배양한 후, 통상의 방법에 따라 균체(biomass)를 회수하고, 분무건조 등의 건조공정을 통하여 얻어질 수 있다. 예를 들어, 클로렐라 균주의 배양액을 원심분리 등에 의해 균체(biomass)를 회수한 후, 필요에 따라 분무건조 등의 통상의 방법으로 건조하여 제조할 수 있다. 상기 클로렐라는 건조 중량 기준으로 45 중량% 이상의 미세조류 단백질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 클로렐라는 건조 중량 기준으로 바람직하게는 30 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 20 중량% 이하, 더더욱 바람직하게는 5 ∼ 15 중량%, 특히 바람직하게는 6 ∼ 10 중량%의 지질(lipids) 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 클로렐라의 함량은 혼합물 총 중량에 대하여 0.1∼31 중량%, 바람직하게는 3∼16 중량%의 범위일 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 대두 단백의 함량은 원하는 식물성조직단백을 얻기에 충분한 양으로 사용될 수 있으며, 예를 들어 혼합물 총 중량에 대하여 10∼36 중량%, 바람직하게는 11∼34 중량%의 범위일 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 혼합물은 35∼65 중량%, 바람직하게는 45∼60 중량%의 물을 추가로 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 혼합물은 대두 단백 10∼36 중량%, 클로렐라 0.1∼31 중량%, 및 물 35∼65 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 혼합물은 또한 글루텐, 오일, 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 혼합물은 0∼10 중량%의 글루텐 및 1∼1.5 중량%의 오일을 추가로 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 혼합물은 대두 단백 10∼36 중량%, 클로렐라 0.1∼31 중량%, 글루텐 0∼10 중량%, 오일 1∼1.5 중량%, 및 물 35∼65 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 압출은 식물성조직단백을 성형하기 위하여 통상적으로 사용되는 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 압출은 쌍축 압출성형기에서 80∼170 ℃의 사출구 온도 및 68∼75 ℃의 냉각 온도(예를 들어, 쿨링 다이(Cooling die)의 온도)에서 수행될 수 있다. 그러나, 본 기술분야의 당업자는 다양한 압출성형 조건을 채용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명이 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1: 클로렐라를 함유하는 식물성조직단백의 제조 및 평가
(1) 클로렐라 분말
대한민국 특허등록 제10-2026681호에 개시된 방법에 따라 클로렐라 프로토데코이데스 DSNCRC7(Chlorella protothecoides DS-NCRC7)(KCTC 18633P)를 240Kℓ Jar fermenter에서 대량배양한 후, 원심분리를 통한 균체 회수 후, 분무건조기를 통해 건조하여 얻어진 분말을 '클로렐라 분말'로서 하기 실시예 1에서 사용하였다. 상기 '클로렐라 분말'의 분석 결과, 건조 중량 기준으로 약 7 중량%의 지질 및 약 60 중량%의 미세조류 단백질을 함유하였다.
(2) 식물성조직단백의 제조
하기 표 1의 함량 및 성분에 따라 식물성조직단백을 제조하였다. 표 1의 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다. 구체적으로, 농축대두단백(soy protein concentrate, ArconTM SM, ADM (Archer Daniels Midland), 단백질 함량 75%), 클로렐라 분말, 소금, 글루텐(실시예 1-3 내지 1-5), 오일, 및 정제수를 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 쌍축 압출성형기(Twin-Screw PiloTwin TM, Buhler社)에서 약 90∼168 ℃의 각기 다른 온도로 설정된 5개 배럴로 이루어진 사출구 온도 및 약 70 ℃의 쿨링 다이(Cooling die) 온도에서 압출성형하여 고수분(HME) 식물성조직단백을 제조하였다. 도 1 내지 도 6은 각각 비교예 1 및 실시예 1-1 내지 1-5에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000002
(3) SPME(Solid Phase Micro Extraction) 분석(1)
비교예 1 및 실시예 1-1과 1-2에서 제조한 식물성조직단백을 동결분쇄기를 이용하여 초저온에서 분쇄하였으며, SPME 앰버 바이알(SPME amber vial)에 동결분쇄한 시료 2 g 및 4μL 1,2,3-트리클로로프로판(500 ppm, internal standard)을 혼합한 후, SPME fiber (65μm PDMS/DVB, Supelco)를 바이알의 상부에 40분 동안 삽입하여 휘발성 물질이 흡착되도록 하였다.
콩취 지표물질로서 2-헵타논(2-heptanone) 및 2-펜틸퓨란(2-pentylfuran)의 함량을 분석하였다. 상기 화합물 분석에는 Thermo Scientific사의 GC-MS/MS 시스템을 사용하였고, DB-Wax (60m x 0.25mm, 0.50micron) 컬럼을 사용하였다. SPME 인렛 라이너(inlet liner, 4mm i.d., agilent)를 GC 인젝터에 삽입하여 Split 모드에서 분석을 수행하였다. GC 오븐의 온도는 40℃에서 5분 동안 유지한 후, 200 ℃까지 4 ℃/min으로 높였으며, 200 ℃에서 10 분 동안 유지하였다. 주입부와 검출기의 온도는 각각 230 ℃ 및 250 ℃였다. 각 화합물은 NIST Mass Spectral Search Program을 통해 동정하였다. 그 결과는 하기 표 2와 같다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000003
상기 표 2의 결과로부터, 클로렐라를 함께 혼합한 경우 콩의 대표적인 콩취 지표물질인 2-헵타논 및 2-펜틸퓨란의 상대치가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
(4) SPME(Solid Phase Micro Extraction) 분석(2)
하기 표 3의 함량 및 성분에 따라, 농축대두단백(soy protein concentrate, ArconTM SM, ADM (Archer Daniels Midland), 단백질 함량 75%) 및 클로렐라 분말을 혼합하여, 농축대두단백을 5 %(w/w)의 농도로 함유하는 분산액을 제조하였다. 표 3의 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다. 얻어진 분산액을 90℃에서 15분 동안 가열한 후, 상기 (3)과 동일한 방법으로 콩취 지표물질인 2-헵타논 및 2-펜틸퓨란의 함량을 GC-MS/MS를 통하여 분석하였다. 그 결과는 표 4와 같다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000004
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000005
상기 표 4의 결과로부터, 클로렐라를 함께 혼합한 경우 콩의 대표적인 콩취 지표물질인 2-헵타논 및 2-펜틸퓨란의 상대치가 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 특히 2-펜틸퓨란의 함량은 절반 수준 이상으로 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
실시예 2: 클로렐라를 함유하는 식물성조직단백의 제조 및 평가
(1) 클로렐라 분말
2023년 2월 21일자로 출원된 대한민국 특허출원 제10-2023-0022628호에 개시된 방법에 따라 클로렐라 프로토데코이데스 DS-NCRC7W(Chlorella protothecoides DS-NCRC7W)(KCTC 15163BP)를 240Kℓ Jar fermenter에서 대량배양한 후, 원심분리를 통한 균체 회수 후, 분무건조기를 통해 건조하여 얻어진 분말을 '클로렐라 분말'로서 하기 실시예 2에서 사용하였다. 상기 '클로렐라 분말'의 분석 결과, 건조 중량 기준으로 약 11 중량%의 지질 및 약 60 중량%의 미세조류 단백질을 함유하였다.
(2) 식물성조직단백의 제조
하기 표 5의 함량 및 성분에 따라 식물성조직단백을 제조하였다. 표 5의 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다. 구체적으로, 농축대두단백(soy protein concentrate, ArconTM SM, ADM (Archer Daniels Midland), 단백질 함량 75%), 클로렐라 분말, 글루텐(실시예 2-3), 오일, 및 정제수를 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 쌍축 압출성형기(Twin-Screw PiloTwin TM, Buhler社)에서 약 90∼168 ℃의 각기 다른 온도로 설정된 5개 배럴로 이루어진 사출구 온도 및 약 70 ℃의 쿨링 다이(Cooling die) 온도에서 압출성형하여 고수분(HME) 식물성조직단백을 제조하였다. 도 7 내지 도 10은 각각 비교예 2 및 실시예 2-1 내지 2-3에 따라 제조한 고수분(HME) 식물성조직단백의 성상을 나타낸다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000006
(3) SPME(Solid Phase Micro Extraction) 분석(1)
비교예 2 및 실시예 2-1 내지 2-3에서 제조한 식물성조직단백에 대하여, 실시예 1의 (3)과 동일한 방법으로 콩취 지표물질인 2-헵타논, 2-펜틸퓨란, 및 1-옥텐-3-올(1-Octen-3-ol)의 함량을 분석하였다. 그 결과는 하기 표 6과 같다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000007
상기 표 6의 결과로부터, 클로렐라를 함께 혼합한 경우 콩의 대표적인 콩취 지표물질인 2-헵타논, 2-펜틸퓨란, 및 1-옥텐-3-올의 상대치가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
(4) SPME(Solid Phase Micro Extraction) 분석(2)
하기 표 7의 함량 및 성분에 따라, 농축대두단백(soy protein concentrate, ArconTM SM, ADM (Archer Daniels Midland), 단백질 함량 75%) 및 클로렐라 분말을 혼합하여, 농축대두단백을 5 %(w/w)의 농도로 함유하는 분산액을 제조하였다. 표 7의 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다. 얻어진 분산액을 90℃에서 15분 동안 가열한 후, 실시예 1의 (3)과 동일한 방법으로 콩취 지표물질인 2-헵타논, 2-펜틸퓨란, 및 3,5-(E,E)-옥타디엔-2-온[3,5-(E,E)-Octadien-2-one]의 함량을 GC-MS/MS를 통하여 분석하였다. 그 결과는 표 8과 같다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000008
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000009
상기 표 8의 결과로부터, 클로렐라를 함께 혼합한 경우 콩의 대표적인 콩취 지표물질인 2-헵타논, 2-펜틸퓨란, 및 3,5-(E,E)-옥타디엔-2-온의 상대치가 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있다.
실시예 3: 농축대두단백-함유 분산액의 제조 및 평가
클로렐라 불가리스 DSV77(Chlorella vulgaris DSV77, 균주기탁번호 KCTC 11383BP, 대한민국 특허등록 제10-1106198호)의 배양액을 원심분리하여 균체를 회수한 후, 분무건조기를 통해 건조하여 '클로렐라 분말 CV'를 얻었다. 하기 표 9의 함량 및 성분에 따라, 농축대두단백(soy protein concentrate, ArconTM SM, ADM (Archer Daniels Midland), 단백질 함량 75%) 및 클로렐라 분말 CV를 혼합하여, 농축대두단백을 5 %(w/w)의 농도로 함유하는 분산액을 제조하였다. 표 9의 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다. 얻어진 분산액을 90℃에서 15분 동안 가열한 후, 실시예 1의 (3)과 동일한 방법으로 콩취 지표물질인 1-옥텐-3-올 및 2-펜틸퓨란의 함량을 GC-MS/MS를 통하여 분석하였다. 그 결과는 표 10과 같다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000010
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000011
상기 표 10의 결과로부터, 클로렐라를 함께 혼합한 경우 콩의 대표적인 콩취 지표물질인 1-옥텐-3-올 및 2-펜틸퓨란의 상대치가 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있다.
실시예 4: 농축대두단백-함유 분산액의 제조 및 평가
클로렐라 소로키니아나(Chlorella sorokiniana, UTEX1230)의 배양액을 원심분리하여 균체를 회수한 후, 분무건조기를 통해 건조하여 '클로렐라 분말 CS'를 얻었다. 하기 표 11의 함량 및 성분에 따라, 농축대두단백(soy protein concentrate, ArconTM SM, ADM (Archer Daniels Midland), 단백질 함량 75%) 및 클로렐라 분말 CS를 혼합하여, 농축대두단백을 5 %(w/w)의 농도로 함유하는 분산액을 제조하였다. 표 11의 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다. 얻어진 분산액을 90℃에서 15분 동안 가열한 후, 실시예 1의 (3)과 동일한 방법으로 콩취 지표물질인 2-헵타논, 3,5-(E,E)-옥타디엔-2-온, 및 벤즈알데히드(benzaldehyde)의 함량을 GC-MS/MS를 통하여 분석하였다. 그 결과는 표 12와 같다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000012
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000013
상기 표 12의 결과로부터, 클로렐라를 함께 혼합한 경우 콩의 대표적인 콩취 지표물질인 2-헵타논, 3,5-(E,E)-옥타디엔-2-온, 및 벤즈알데히드의 상대치가 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있다.
Figure PCTKR2023016090-appb-img-000014

Claims (22)

  1. 클로렐라 및 대두 단백을 포함하는 혼합물을 압출하여 식물성조직단백을 성형하는 단계를 포함하는, 대두 단백을 함유하는 식물성조직단백의 콩취를 저감시키는 방법.
  2. 클로렐라 및 대두 단백을 포함하는 혼합물을 압출하여 식물성조직단백을 성형하는 단계를 포함하는, 콩취가 저감된 식물성조직단백을 제조하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대두 단백의 함량이 혼합물 총 중량에 대하여 10∼36 중량%의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클로렐라가 클로렐라 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 클로렐라 균주가 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides), 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris), 클로렐라 소로키니아나(Chlorella sorokiniana), 또는 클로렐라 피레노이도사(Chlorella pyrenoidosa)인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클로렐라가 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주가 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 클로로필을 함유하지 않는 클로렐라 균주가 빛이 존재하지 않는 조건에서 당을 사용하여 종속영양배양을 통하여 얻어진 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 종인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클로렐라가 하기 식으로부터 계산된 백색도(WI)가 70 이상이고, 균체 중 조단백질 함량이 55 중량% 이상인 클로렐라 프로토데코이데스(Chlorella protothecoides) 균주를 배양하여 얻어진 균체를 건조하여 얻어진 분말인 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure PCTKR2023016090-appb-img-000015
    식 중, L, a, 및 b는 헌터 L, a, 및 b 값이다.
  10. 제9항에 있어서, 균체 중 조단백질 함량이 55∼80 중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 균체 중 엽록소 함량이 3.0 mg/g 건조 균체량 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 균체 중 엽록소 함량이 0.1∼3.0 mg/g 건조 균체량인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 균주가 클로렐라 프로토데코이데스 DS-NCRC7W(Chlorella protothecoides DS-NCRC7W)(KCTC 15163BP)인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클로렐라가 건조 중량 기준으로 45 중량% 이상의 미세조류 단백질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클로렐라가 건조 중량 기준으로 30 중량% 이하의 지질 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클로렐라의 함량이 혼합물 총 중량에 대하여 0.1∼31 중량%의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합물이 35∼65 중량%의 물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합물이 대두 단백 10∼36 중량%, 클로렐라 0.1∼31 중량%, 및 물 35∼65 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합물이 글루텐, 오일, 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합물이 0∼10 중량%의 글루텐 및 1∼1.5 중량%의 오일을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합물이 대두 단백 10∼36 중량%, 클로렐라 0.1∼31 중량%, 글루텐 0∼10 중량%, 오일 1∼1.5 중량%, 및 물 35∼65 중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압출이 쌍축 압출성형기에서 80∼170 ℃의 사출구 온도 및 68∼75 ℃의 냉각 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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