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KR20120050453A - 무정형 단백질 압출물 - Google Patents

무정형 단백질 압출물 Download PDF

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Publication number
KR20120050453A
KR20120050453A KR1020127004198A KR20127004198A KR20120050453A KR 20120050453 A KR20120050453 A KR 20120050453A KR 1020127004198 A KR1020127004198 A KR 1020127004198A KR 20127004198 A KR20127004198 A KR 20127004198A KR 20120050453 A KR20120050453 A KR 20120050453A
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KR
South Korea
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protein
extrudate
amorphous
flour
weight
Prior art date
Application number
KR1020127004198A
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English (en)
Inventor
산티아고 솔로리오
Original Assignee
솔레 엘엘씨
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Filing date
Publication date
Application filed by 솔레 엘엘씨 filed Critical 솔레 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 상당한 양의 단백질을 함유하는 무정형 식품 재료 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고농도의 단백질을 함유하는 무정형 단백질 압출물, 이러한 단백질 압출물의 제조 방법, 및 식품 성분으로서의 이러한 단백질 압출물의 용도에 관한 것이다.

Description

무정형 단백질 압출물 {AMORPHOUS PROTEIN EXTRUDATES}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 2009년 7월 20일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/226,911호 및 2009년 11월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/265,118호의 우선권을 주장하는데, 이들은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.
본 발명은 고농도의 단백질을 함유하는 무정형 식품 재료 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 고농도의 단백질을 함유하는 무정형 단백질 압출물, 이러한 무정형 단백질 압출물을 제조하는 방법, 및 식품 및 식품 성분으로서의 이러한 무정형 단백질 압출물의 용도에 관한 것이다.
팽창된 (expanded) 단백질 제품은 당해 기술 분야에 알려져 있으며, 전형적으로 쿠커 압출기 (cooker extruder) 내에서 기계적 압력 하에 단백질 재료를 함유하는 혼합물을 물과 함께 가열하여, 혼합물을 다이를 통해 압출함으로써 제조된다. 압출 시에, 압출물은 일반적으로 감압 (통상적으로 대기압) 상태의 매질 내로 유입됨에 따라 팽창하여 세포 구조를 형성한다. 압출물의 팽창은 전형적으로 혼합물의 젤 강도를 감소시키는 가용성 탄수화물을 함유한 결과이다. 그 다음에, 압출물은 소비자의 요구에 따라 기타 제품을 형성하는데 사용된다.
압출 성형 조리 장치 (extrusion cooking device)는 인간이 먹는 음식 및 동물 사료와 같은 매우 다양한 식용 및 기타 제품의 제조에 오랫동안 사용되어 왔다. 일반적으로 말하면, 압출기는 긴 배럴과, 그 안에 하나 이상의 내부의 나선형으로 진행 (flight)하고 축방향으로 회전할 수 있는 압출 스크루를 포함한다. 압출기 배럴의 출구는 개구부를 갖춘 (apertured) 압출 다이를 구비하고 있다. 사용 중에, 가공해야 할 재료는 압출기로 인입되어 이를 통과한다. 재료가 압출기 다이로부터 배출됨에 따라, 재료는 형상화되어 회전하는 나이프 어셈블리를 이용하여 전형적으로 세분될 수 있다. 이러한 유형의 통상적인 압출기는, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제4,763,569호, 제4,118,164호 및 제3,117,006호에 기재되어 있다. 대안적으로, 팽창된 단백질 제품은 식품 또는 식품 성분으로 사용하기 위한 너겟과 같은 보다 작은 압출물로 커팅될 수 있다.
사용 중에, 가공해야 할 재료는 압출기 배럴로 인입되어 이를 통과하며, 증가된 온도, 압력, 및 전단 레벨에 처해진다. 재료는 원하는 최종 제품을 생산하기 위해 완전 조리된 추가의 가공 준비가 된 로프 포맷 (rope format)으로 압출기 다이로부터 배출된다. 전형적인 텍스처화된 (texturized) 단백질 가공된 압출물 또는 "로프" 제품은 소비자가 주저하는 가공 식품, 합성 가공 식품, 또는 비천연 식품과 유사한 관능적 특성 (sensory characteristic)을 갖는 균일한 제품이다. 추가의 가공의 예로는 외부 로프 커팅, 커팅, 리포밍, 및 기타 미분화 (particle size reduction) 기술을 들 수 있다. 이러한 균일한 "로프" 제품은 원하는 소비자 최종 제품, 예컨대 너겟을 제조하는데 추가의 가공을 필요로 한다. 그리고 추가의 가공에 의해서도, 제품은 통상 가공 식품, 합성 가공 (fabricated) 식품, 또는 비천연 식품과 같이 보인다. 따라서, 무정형 상태의 비합성 가공된 (non-fabricated) 천연 식품의 관능적 특성을 갖는 팽창된 단백질 제품을 제조하는 것이 필요하다.
본 발명의 다양한 측면 중에서, 무정형 상태로서 무정형 내부 세포 구조를 갖는 고농도의 단백질을 함유하는 무정형 단백질 압출물 및 무정형 단백질 압출물의 제조 방법이 있다. 무정형 단백질 압출물은 비균일한 외부 및 내부 (세포) 구조를 갖는다. 무정형 단백질 압출물은 소비자가 원하는 천연의 비합성 가공 특성을 나타낸다.
무정형 단백질 압출물의 제조 방법은 본 발명의 또 하나의 측면이다. 하나의 방법에서, 다이 홀로부터 배출되는 압출물은 비연속적이다. 또 하나의 방법에서, 압출물은 팽창시쯤에 커터에 의해 붕괴되어, 무정형 단백질 압출물을 형성한다.
다른 특징은 일부는 자명해질 것이고 일부는 이하에서 지적될 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 무정형 단백질 압출물의 외부 구조를 보여주는 사진이다.
<도 2>
도 2는 본 발명의 실시예 13에 따라 제조된 무정형 단백질 압출물의 외부 구조를 보여주는 사진이다.
<도 3>
도 3은 실시예 41, 실시예 42, 및 실시예 43의 외부 표면 캡 뷰 (cap view)를 나타내는 현미경 사진이다.
<도 4>
도 4는 실시예 41, 실시예 42, 및 실시예 43의 표면 종방향 도면을 나타내는 현미경 사진이다.
<도 5>
도 5는 실시예 41, 실시예 42, 및 실시예 43의 축방향 단면도를 나타내는 현미경 사진이다.
<도 6>
도 6은 실시예 41, 실시예 42, 및 실시예 43의 종단면도를 나타내는 현미경 사진이다.
<도 7>
도 7은 전형적인 압출 피스 (실시예 41 및 42) 및 본 발명의 압출 피스 (실시예 43)를 나타내는 사진이다.
<도 8>
도 8은 본 발명의 단백질 압출물을 제조하는데 유용한 방법의 개략적 흐름도이다.
<도 9>
도 9는 전형적인 압출 피스 (실시예 41 및 42) 및 실시예 13에 의해 교시된 본 발명의 무정형 압출 피스 (실시예 43)의 커팅 과정의 다이어그램이다.
<도 10>
도 10은 실시예 38A, 38B, 및 38C에 개시된 40% 단백질 및 멀티그레인 무정형 단백질 압출물을 나타내는 사진이다.
본 발명에 의하면, 고농도의 단백질 및 추가의 성분을 함유하는 무정형 단백질 압출물이 압출 기술을 이용하여 원하는 밀도, 허용가능한 질감, 및 허용가능한 안정성을 갖도록 제조될 수 있음을 알아냈다. 이러한 무정형 단백질 압출물은 건강 및 영양 바, 스낵 바 및 즉석에서 먹을 수 있는 시리얼의 단백질 공급원 또는 단백질 성분으로 사용하기 위한 너겟 (크리스프 (crisp)로도 알려짐) 또는 펠릿으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 단백질 압출물은 결합제, 안정제, 또는 건강 및 영양 바, 유제품, 및 구워진 식품 , 및 유화육 (emulsified meat) 및 다진 고기의 단백질 공급원으로 사용하기 위해 추가로 가공될 수 있다.
상기 방법은 사전 조절된 공급 혼합물을 준비하는 단계, 공급 혼합물을 수분과 접촉시키는 단계, 사전 조절된 공급 혼합물을 압출기 배럴에 도입하는 단계, 용융 압출 물질 (molten extrusion mass)을 형성하도록 가열하는 단계, 및 용융 압출 물질을 다이를 통해 압출시키는 단계를 포함한다. 하나의 실시 형태에서, 용융 압출 물질은 비연속 방식으로 다이로부터 배출된다. 다른 실시 형태에서, 용융 압출 물질은 다이로부터 배출되어, 압출 다이 면 (extrusion die face)으로부터 고정 거리에 위치된 커터의 블레이드로 커팅되며, 커팅은 용융 압출 물질의 팽창 시기에 일어나서, 무정형 단백질 압출물이 제조된다.
단백질
단백질 함유 공급 혼합물은 전형적으로 적어도 하나의 단백질 공급원을 포함하며, 무수분 (moisture-free) 기준으로 전체 단백질 농도가 혼합물의 적어도 약 25 중량%, 30 중량%, 40 중량%, 50 중량%, 60 중량%, 70 중량%, 80 중량%, 90 중량%, 99 중량 이상인 단백질을 갖는다. 공급 혼합물 내에 함유된 단백질은 예를 들어, 식물성 단백질, 유단백질 또는 육단백질 재료를 비롯한 하나 이상의 적절한 공급원으로부터 얻어질 수 있다. 단백질은 가수분해되거나 가수분해되지 않은 분리 대두 단백질 (ISP 또는 대두 단백질 분리물), 가수분해되거나 가수분해되지 않은 농축 대두 단백질 (SPC), 가수분해되거나 가수분해되지 않은 대두분, 가수분해되거나 가수분해되지 않은 분리 유청 단백질 (IWP), 가수분해되거나 가수분해되지 않은 농축 유청 단백질 (WPC), 및 이들의 배합물일 수 있다. 식물성 단백질 재료는 밀, 옥수수, 및 보리와 같은 곡물, 대두 및 완두콩을 비롯한 콩과 식물, 및 단백질을 함유하는 다른 채소류로부터 얻어질 수 있다. 하나의 실시 형태에서, 대두 단백질 재료는 단백질 공급원이다. 다른 실시 형태에서, 단백질 공급원은 대두분, 누에콩가루, 완두콩가루, 렌즈콩가루, 곡물가루 (grain based flour), 예컨대 쌀가루, 옥수수 가루, 보리 가루, 귀리 가루, 밀가루, 아마란스 가루, 퀴노아 가루, 및 이들의 배합물을 포함한 가루일 수 있다.
다른 실시 형태에서, 단백질 공급원은 유단백질 공급원으로부터 얻어질 수 있다. 유단백질 재료는 농축 유청 단백질 (WPC 80 Farbest Brands, Louisville, KY), 분리 유청 단백질 (BiPRO™, Davisco Foods International, Le Sueur, MN), 유청 고형분, 농축 유단백질 및 분리 유단백질, 유고형분, 카제인 염류, 탈지 낙농 밀크 (dairy milk), 전지 낙농 밀크 및 이들의 배합물에 한정되지는 않으나, 업계에 사용되는 임의의 공급원으로부터 얻어질 수 있다. 유단백질이 무정형 단백질 압출물에 존재하는 경우, 무정형 단백질 압출물의 중량에 대하여, 무수분 기준으로 25 중량%, 30 중량%, 40 중량%, 50 중량%, 60 중량%, 70 중량%, 80 중량%, 90 중량%, 99 중량% 이상의 양으로 존재한다. 다른 실시 형태에서, 단백질 공급원은 식물성 단백질과 유단백질의 배합물일 수 있다.
전형적으로, 대두 단백질이 무정형 단백질 압출물에 존재하는 경우, 대두 단백질은 무정형 단백질 압출물의 중량에 대하여, 무수분 기준으로 약 25 중량%, 30 중량%, 40 중량%, 50 중량%, 60 중량%, 70 중량%, 80 중량%, 90 중량%, 95 중량%, 99 중량% 이상의 양으로 존재한다. 어떤 경우에는, 대두 단백질은 무수분 기준으로 약 40 중량% 내지 약 90 중량%의 양으로 무정형 단백질 압출물에 존재하고, 다른 경우에는 무수분 기준으로 약 60 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 존재한다.
적절한 대두 단백질 재료로는 대두 플레이크, 대두분, 대두그릿, 대두밀, 농축 대두 단백질, 분리 대두 단백질, 및 이들의 배합물을 들 수 있다. 이들 대두 단백질 재료들 사이의 주요 차이점은 정제 정도 및/또는 입자 크기이다. 대두분은 일반적으로 입자 크기가 약 150 ㎛ 미만이다. 대두그릿은 일반적으로 입자 크기가 약 150 ㎛ 내지 약 1000 ㎛이다. 대두밀은 일반적으로 입자 크기가 약 1000 ㎛를 초과한다. 농축 대두 단백질은 전형적으로 대두 단백질 약 65 중량% 내지 약 90 중량% 미만을 포함한다. 보다 고도로 정제된 대두 단백질 재료인 분리 대두 단백질은 대두 단백질을 적어도 약 90 중량%를 포함하고, 가용성 탄수화물 또는 섬유소를 거의 또는 전혀 포함하지 않도록 가공된다.
공급 혼합물의 전체 단백질 함량은 상술한 적절한 단백질 공급원들의 배합물 (즉, 블렌드)에 의해 달성될 수 있다. 특정 실시 형태에서, 대두 단백질이 사용되는 경우, 분리 대두 단백질은 공급 혼합물에 함유되는 하나 이상의 단백질 공급원을 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 바람직한 공급 혼합물 제제는 둘 이상의 분리 대두 단백질의 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 적절한 제제는 적어도 하나의 분리 대두 단백질과 배합한 적어도 하나의 농축 대두 단백질을 포함할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 공급 혼합물은 단일 대두 단백질 재료를 포함할 수 있다. 단일 대두 단백질 재료는 가수분해된 대두 단백질 또는 가수분해되지 않은 대두 단백질이다.
대두 단백질의 단일 공급원
특정 실시 형태에서, 공급 혼합물은 대두 단백질의 단일 공급원을 포함한다. 대두 단백질의 공급원은 가수분해된 대두 단백질 또는 가수분해되지 않은 대두 단백질일 수 있다.
가수분해된 단백질과 가수분해되지 않은 단백질의 블렌드
분리 대두 단백질의 점도 및/또는 겔화 특성은 당해 기술 분야에 알려진 매우 다양한 방법에 의해 변경될 수 있다. 예를 들어, 분리 대두 단백질의 점도 및/또는 겔화 특성은 단백질의 부분 가수분해에 의해 감소될 수 있다. 전형적으로, 이러한 방식으로 처리된 대두 단백질 재료는 분자량 분포, 단백질의 크기 및 사슬 길이, 또는 베타-콘글리시닌 (conglycinin) 또는 글리시닌 저장 단백질의 분해에 기초하여 결정될 수 있는 가수분해도의 점에서 기술된다. 샘플 내의 분해된 펩티드 결합의 비율은 제어된 조건 하에서 샘플 내 일차 아민과 반응하는 트라이니트로벤젠 설폰산 (TNBS)의 양을 계산함으로써 측정될 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 사용되는 가수분해된 단백질 재료는 전형적으로는 약 160 미만, 더욱 전형적으로는 약 115 미만, 보다 더욱 전형적으로는 약 30 내지 약 70의 TNBS 값을 나타낸다.
본 발명의 방법에 사용하기에 충분한 가수분해된 대두 단백질 공급원은 전형적으로 가수분해도가 약 15% 미만, 바람직하게는 약 10% 미만, 더욱 바람직하게는 약 1% 내지 약 5%이다. 분리 대두 단백질의 경우에는, 가수분해된 대두 단백질 재료는 전형적으로 가수분해도가 약 1% 내지 약 5%인 부분적으로 가수분해된 분리 대두 단백질을 포함한다.
본 발명의 일부 실시 형태에 따르면, 가수분해된 단백질 공급원은 전형적으로 가수분해되지 않은 단백질 공급원과 배합되어, 블렌드를 형성한다. 가수분해된 단백질 공급원 및 가수분해되지 않은 단백질 공급원은 원하는 압출물의 특성에 따라 다양한 비율로 배합될 수 있다.
일 실시 형태에서, 단백질 함유 공급 혼합물은 전형적으로 가수분해되지 않은 분리 대두 단백질 1 중량부당 가수분해된 분리 대두 단백질 적어도 약 3 중량부, 다른 실시 형태에서, 가수분해되지 않은 분리 대두 단백질 1 중량부당 가수분해된 분리 대두 단백질 적어도 약 4 중량부, 또 다른 실시 형태에 있어서, 가수분해되지 않은 분리 대두 단백질 1 중량부당 가수분해된 분리 대두 단백질 적어도 약 5 중량부를 포함하는 분리 대두 단백질의 블렌드를 포함한다. 분리 대두 단백질의 블렌드는 가수분해되지 않은 분리 대두 단백질 1 중량부당 가수분해된 분리 대두 단백질 약 3 중량부 내지 약 8 중량부를 포함할 수 있다. 분리 대두 단백질의 블렌드는 가수분해되지 않은 분리 대두 단백질 1 중량부당 가수분해된 분리 대두 단백질 약 5 중량부 내지 약 8 중량부를 포함할 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 다수의 분리 대두 단백질을 포함하는 블렌드는 전형적으로 공급 혼합물 또는 단백질 압출물의 중량에 대하여, 무수분 기준으로 가수분해된 분리 대두 단백질 약 25 중량% 내지 약 80 중량% 및 가수분해되지 않은 분리 대두 단백질 약 1 중량% 내지 약 60 중량%를 포함한다. 더욱 전형적으로는, 이러한 블렌드는 공급 혼합물 또는 단백질 압출물의 중량에 대하여, 무수분 기준으로 가수분해된 분리 대두 단백질 약 50 중량% 내지 약 75 중량% 및 가수분해되지 않은 분리 대두 단백질 약 5 중량% 내지 약 15 중량%를 포함한다.
적절한 가수분해된 분리 대두 단백질 공급원으로는 솔래 엘엘씨 (Solae, LLC (St. Louis, MO)) 제의 수프로 (SUPRO)®XT219, 수프로®313, 수프로®670, 수프로®710, 수프로®XF8020, 및 수프로®XF8021을 들 수 있다. 수프로®670 및 수프로®710은 가수분해도가 약 0.5% 내지 약 5.0%의 범위일 수 있다.
분리 대두 단백질로서 사용하기 위한 적절한 가수분해되지 않은 분리 대두 단백질의 공급원으로는 솔래 엘엘씨 제의 수프로®248, 수프로®620, 수프로®500E, 수프로®1500, 수프로®EX33, 수프로®EX45, ISP 95를 들 수 있다.
추가 성분
쌀가루 전분, 전겔화 (pregelled) 타피오카 또는 전겔화 쌀가루, 옥수수 가루, 귀리 가루, 보리 가루, 및 다른 곡물분 공급원과 같은 전젤라틴화 (pregelatinized) 전분, 피브림 (Fibrim)®에 한정되지 않는 이와 같은 대두 섬유, 솔래 엘엘씨 제의 80% 전체 식이 섬유 성분, 인산이칼슘, 및 대두 레시틴 공급원이 무정형 단백질 압출물에 첨가될 수 있다. 이러한 성분은 최종 제품의 세포 구조를 변경시키며, 상기 방법에 있어서의 공급 혼합물의 유동성을 향상시키는 것을 돕는다. 다른 실시 형태에서, 탄산칼슘, 중탄산칼슘, 중탄산나트륨, 및 이들의 배합물을 비롯하여, 업계에서 전형적으로 사용되는 성분이 사용될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 추가의 성분은 원하는 최종 제품에 따라 포함될 수 있다. 추가 성분의 예로는 감미료, 풍미제, 또는 착색제를 들 수 있다. 추가 성분의 비포괄적인 리스트에는 맥아 추출물, 현미 시럽, 코코아 분말, 및 캐러멜 색소가 있다. 일반적으로 다른 성분의 양은 무정형 단백질 압출물의 0.01 중량% 내지 20 중량%이다.
탄수화물
단백질 함유 공급 혼합물은 또한 하나 이상의 탄수화물 공급원을 무수분 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 90 중량%의 탄수화물의 양으로 함유할 수 있다. 공급 혼합물 내에 존재하는 탄수화물은 가용성 탄수화물 또는 불용성 탄수화물일 수 있다. 전형적으로, 단백질 함유 공급 혼합물은 무수분 기준으로 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 탄수화물, 더욱 전형적으로 약 15 중량% 내지 약 40 중량%의 탄수화물을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 압출물은 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 탄수화물을 함유한다. 다른 예에서, 공급 혼합물 또는 무정형 단백질 압출물에는 약 1 내지 약 5 중량% 또는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 탄수화물이 있다. 가용성 탄수화물의 적절한 공급원으로는 예를 들어, 쌀 (예컨대, 쌀가루), 밀, 옥수수, 보리, 감자 (예컨대, 천연 감자 전분), 및 타피오카 (예컨대, 천연 타피오카 전분)와 같은 천연 및 변형된 곡류, 덩이줄기 및 뿌리를 들 수 있다. 불용성 탄수화물 및/또는 저항성 전분은 영양 당질 부하 (nutritive carbohydrate load)에는 기여하지 않지만, 공급 혼합물의 유동성 및 팽창을 용이하게 함으로써 혼합물의 가공에 도움이 될 수 있다.
섬유소
단백질 함유 공급 혼합물은 또한 상당한 양의 섬유소를 포함할 수 있다. 섬유소는 일반적인 성분일 수 있거나, 가공 조제로서 사용될 수 있다. 공급 혼합물은 약 0.001 중량% 내지 약 75 중량%의 섬유소를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 공급 혼합물은 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 섬유소를 포함할 수 있다. 대두 섬유소와 같은 섬유소는 압출 물질이 압출 배럴을 통해 다이로 유동함에 따라 수분을 흡수한다. 수분의 순간 증발 (flashing) 또는 방출은 압출물의 팽창, 즉, "퍼핑 (puffing)"에 기여하여 본 발명의 저밀도 압출물을 생성한다. 압출물은 원하는 최종 제품에 따라, 공급 혼합물 또는 단백질 압출물의 중량에 대하여 무수분 기준으로 다량의 섬유소를 함유할 수 있다.
통곡물 또는 멀티그레인 성분
통곡물은 온전한 곡물, 분쇄된 곡물, 분해된 곡물 또는 플레이크화된 곡물로 이루어지고, 그 주요한 해부학적 성분 (녹말질의 내배유, 배 및 겨)은 이들이 온전한 곡물 내에 존재하는 바와 동일한 상대 비율로 존재한다.
하나의 실시 형태에서, 통곡물 성분은 내배유, 겨, 및 배를 포함한다. 배는 밀 낟알 내에서 발견되는 식물 배아이고, 지질, 섬유소, 비타민, 단백질, 미네랄 및 식물 영양소 (phytonutrient), 예를 들어 플라보노이드 (flavonoid)를 포함한다. 겨는 수 개의 세포 층을 포함하고, 상당한 양의 지질, 섬유소, 비타민, 단백질, 미네랄 및 식물 영양소, 예를 들어 플라보노이드를 갖는다. 또한, 통곡물 성분은 내배유와, 내배유 내의 호분층을 포함한다. 이 호분층은 지질, 섬유소, 비타민, 단백질, 미네랄 및 식물 영양소, 예를 들어 플라보노이드를 포함한다. 호분층은 겨와 동일한 다수의 특성을 나타내며, 따라서 전형적으로 제분 과정 중에 겨 및 배와 함께 제거된다. 호분층은 단백질, 비타민 및 식물 영양소, 예를 들어 페룰산을 함유한다. 겨 및 배가 약 18 중량%의 밀 낟알 만으로 구성되지만, 이들은 밀의 다수의 영양소의 약 75%를 차지할 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 곡물 성분은 통곡물 가루 (예를 들어, 초미분쇄된 통곡물 가루, 예컨대 초미분쇄된 통곡물 밀가루; 통곡물 밀가루, 또는 약 100%의 곡물로 된 가루) 및/또는 정제 가루 성분 (예를 들어, 탈배아 및/또는 겨 제거된 (debranned) 가루)일 수 있다. 예를 들어, 곡물은 밀, 수수, 마일로 (milo), 라이밀 (triticale), 에머밀 (emmer), 외알밀 (einkorn), 스펠트밀 (spelt), 귀리, 옥수수, 호밀, 보리, 쌀, 기장, 메밀, 퀴노아 (quinoa), 아마란스, 테프 (teff), 카나리아풀 열매 (canary seed), 줄풀 (wild rice), 메밀, 이들의 변종, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
물
통상적으로, 물은 건조 압출물에 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 6.0 중량%의 농도로 존재한다. 첨가된 물의 양은 압출물의 원하는 조성 및 물리적 특성 (예를 들어, 탄수화물 함량 및 밀도)에 따라 변화할 수 있다.
무정형 압출물의 물리적 및 구조 특성
무정형 단백질 압출물은 도 1 및 도 2에 예시되어 있다. 도 3 내지 도 6은 현재 시판되고 있는 전형적인 단백질 압출물 제품 (실시예 51 및 52)의 외부 및 내부 구조의 이미지를 제공한다. 도 3 내지 도 6은 본 발명의 무정형 단백질 압출물의 비교 분석을 제공하여, 특징적인 내부 및 외부 구조를 예시하는데 사용된다.
도 1 내지 도 6에 도시된 무정형 단백질 압출물은 외관상 천연 또는 비합성 가공인 제품을 시뮬레이션하는 독특한 물리적 특성을 갖는 압출물이다. 무정형 또는 비구조화된 압출물에 의해, 독특한 질감을 형성하는 다수의 외부 돌기부를 갖는 제품이 제조된다. 도 7은 시판되는 전형적인 제품의 보다 균일한 외부를 예시하며 (실시예 51 및 52), 이러한 무정형 단백질 압출물과 대조를 보인다 (실시예 53). 전형적인 제품의 보다 균일한 외관은 합성 가공된 제품의 외관을 형성한다. 무정형 단백질 압출물은 내부 무정형 구조를 갖는다. 도 1, 도 2, 도 5, 및 도 6에 나타낸 내부 구조는 다양한 형상 및 크기로 된 내부 공극의 네트워크를 예시한다. 이러한 불균일하거나 다양한 내부 구조에 의해, 전형적인 제품 (도 3 내지 도 7)의 보다 균일한 내부 구조와 비교하여, 비합성 가공된 보다 자연적인 외관 때문에 보다 바람직한 독특한 바람직한 제품이 형성된다.
일반적으로, 본 발명의 무정형 단백질 압출물은 건조 벌크 밀도가 약 0.02 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤이다. 바람직하게는, 본 발명의 무정형 단백질 압출물은 건조 벌크 밀도가 약 0.05 내지 약 0.35 g/㎤이다.
본 발명의 무정형 단백질 압출물은 추가로 경도가 적어도 약 1000 그램인 것을 특징으로 할 수 있다. 전형적으로, 단백질 압출물은 경도가 약 1000 그램 내지 약 50,000 그램, 더욱 전형적으로 약 5,000 그램 내지 약 40,000 그램이다. 다양한 바람직한 실시 형태에서, 경도는 약 7,000 그램 내지 약 30,000 그램이다.
입자 크기
무정형 단백질 압출물은 다양한 입자 크기를 나타낼 수 있다. 실제 외관은 부정형 (non-shape) 또는 무정형 구조이다.
식품
본 발명의 무정형 단백질 압출물은 현재 너겟 또는 펠릿을 사용하는 임의의 용도에 사용될 수 있다. 본 발명의 압출물은 예를 들어, 육류 대체품 (meat extender), 브레딩 (breading), 식품 바 및 즉석에서 먹을 수 있는 시리얼을 비롯한 다양한 식품 내로의 혼입에 적합하다. 즉석에서 먹을 수 있는 시리얼은 뜨거운 즉석에서 먹을 수 있는 시리얼 또는 차가운 즉석에서 먹을 수 있는 시리얼일 수 있다. 압출물은 또한 브레드 및 쿠키와 같은 구운 제품 내로의 혼입에 적합하다. 다른 용도로는 스낵 및 트레일 믹스, 과자류, 디저트 및 샐러드용 토핑에 있거나 이로서 사용되거나, 그래놀라에 사용된다. 무정형 단백질 압출물은 너겟 펠릿 대신에 이러한 용도에 혼입될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 무정형 단백질 압출물은 저밀도 스낵 제품의 형태이다. 이러한 저밀도 스낵 식품은 일반적으로 건조 벌크 밀도가 약 0.02 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤, 보다 전형적으로 약 0.15 g/㎤ 내지 약 0.35 g/㎤이다. 이러한 무정형 단백질 압출물은 바삭바삭한 질감을 나타낸다. 특정 실시 형태에서, 제품은 건조 벌크 밀도가 약 0.1 g/㎤ 내지 약 0.4 g/㎤, 약 0.15 g/㎤ 내지 약 0.35 g/㎤, 약 0.20 g/㎤ 내지 약 0.27 g/㎤, 약 0.24 g/㎤ 내지 약 0.27 g/㎤, 또는 약 0.27 g/㎤ 내지 약 0.32 g/㎤이다.
단백질 이외에도, 본 발명의 식품은 탄수화물 또는 섬유소와 같은 다른 고체 성분 (즉, 충전재 또는 결합제)을 포함할 수 있다. 본 발명의 식품은 충전재를 약 1:99 내지 약 75:25의 범위의 충전재 대 단백질의 비율로 포함할 수 있다. 특정 실시 형태에서, 대부분의 충전재는 전분이다. 적절한 전분으로는 쌀가루, 감자, 타피오카, 및 이들의 배합물을 들 수 있다.
본 발명의 저밀도 식품은 전형적으로 단백질, 충전재, 및 물의 약 1 중량% 내지 약 10 중량 %의 농도로, 더욱 전형적으로는 단백질, 충전재, 및 물의 약 2 중량% 내지 약 6중량%의 농도로 물을 함유한다.
육류
다양한 실시 형태에서, 본 발명의 무정형 단백질 압출물은 유화육을 구조화하도록 유화육에 사용되어, 깨물 때의 단단함 (firm bite) 및 고기의 질감을 제공한다. 무정형 단백질 압출물은 또한 물을 쉽게 흡수함으로써 유화육으로부터의 조리시 수분 손실을 감소시키고, 육류 내 지방의 "패팅 아웃 (fatting out)"을 방지하여 조리된 육류에 육즙을 더 많게 한다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 무정형 단백질 압출물과 배합하여 육류 유화물을 제조하는데 사용되는 육류 재료는 바람직하게는 소시지, 프랑크프루트 소시지, 또는 껍질 (casing)을 육류 재료로 채워서 형성되는 다른 육류 제품을 제조하는데 유용한 육류이거나, 햄버거, 미트 로프 및 다진 육류 제품과 같은 분쇄육 용도에 유용한 육류일 수 있다. 단백질 압출물과 배합하여 사용되는 특히 바람직한 육류 재료로는 닭고기, 소고기 및 돼지고기로부터 기계적으로 뼈를 발라 낸 고기; 포크 트리밍 (pork trimming); 비프 트리밍; 및 포크 등지방 (backfat)을 들 수 있다.
압출 방법
이제 도 8을 참조하면, 본 발명의 방법의 일 실시 형태가 도시되어 있다. 본 방법은 단백질 함유 공급 혼합물 제제의 특정 성분들을 혼합 탱크 (101) (즉, 성분 블렌더)에 도입하여 이들 성분들을 배합하여, 단백질 공급 프리믹스 (pre-mix)를 제조하는 단계를 포함한다. 이어서, 프리믹스는 스크루 피더 (105)를 통해 임의의 사전 조절기 (preconditioner; 107)로 공급하기 위해 프리믹스가 유지되는 호퍼 (103)로 이송되어, 조절된 공급 혼합물을 형성한다. 이어서, 조절된 공급 혼합물은 공급 혼합물이 압출기의 스크루에 의해 발생된 기계적 전단 및/또는 압력 하에서 가열되는 압출 장치 (즉, 압출기) (109)로 공급되어, 용융 압출 물질을 형성한다. 용융 압출 물질은 압출 다이의 개구부를 통해 압출기로부터 배출된다.
사전 조절기 (107)에서, 물 및/또는 증기가 블렌드에 주입된다. 사전 조절기 (107)는 블렌드와 물 및/또는 증기의 균일한 혼합을 향상시키며, 조절된 블렌드를 사전 조절기 (107)를 통해 이송된다.
압출되는 재료는 사전 조절된 블렌드일 수 있거나, 공급 혼합물이 사전 조절되지 않은 실시 형태에서는 공급 혼합물일 수 있다. 압출되는 재료는 압출기 (109)로 공급된다.
압출되는 재료는 압출기의 크기 및 형태에 따른 속도로 압출기를 통과한다. 압출기 스크루 속도는 사용된 특정 압출기에 따라 변화할 수 있다. 당업자는 압출물의 최종 용도에 따라 다이로부터 적절한 제품을 운반하는 압출기 스크루 프로파일 및 조작 조건을 선택할 것이다.
압출 장치 (109)는 일반적으로 압출되는 재료가 이를 통해 스크루에 의해 운반되는 다수의 배럴 존을 포함한다. 압출기는 이의 스크루 프로파일을 특징으로 할 수 있다. 복잡성 및 스크루 디자인은 압출기 제조업자간이나 제조업자 내에서 변화된다. 표 1에 나타낸 스크루 형태는 무정형 단백질 압출물을 제조하기 위해 시판용 압출기에 적용될 수 있다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1에 나타낸 스크루 형태는 사용되는 압출기의 L:D (길이:직경)를 수용하도록 조정될 수 있다.
전형적으로, 물 및/또는 증기 및/또는 액체는 압출되는 재료의 성분으로서 주입된다.
압출 장치 (109)에서 압출되는 재료는 다이를 통과하여, 압출물이 제조된 다음에, 도 9에 도시된 바와 같이 커팅된다. 무정형 단백질 압출물의 커팅 후에, 압출물은 건조기에 운반되어, 111 (도 8)에서 건조된다. 전형적으로, 무정형 단백질 압출물은 원하는 함수율을 가진 압출물을 제공하기에 충분한 시간 동안 건조기에 존재한다. 이러한 원하는 함수율은 압출물의 의도하는 용도에 따라 광범위하게 달라질 수 있고, 전형적으로는 약 1.0 중량% 내지 약 10.0 중량%이다. 적절한 건조기로는 씨피에스-울버린 (CPS-Wolverine (Merrimac, MA)), 내셔널 드라잉 머쉬너리 컴퍼니 (National Drying Machinery Co. (Philadelphia, PA)), 웬저 (Wenger (Sabetha, KS)), 클렉스트랄 (Clextral (Tampa, FL)), 및 뷜러 (Buhler (Switzerland)) 제의 것들을 들 수 있다.
용융 압출 물질/로프는 다이로부터 배출된 후에 커팅된다. 압출 물질을 커팅하기 위한 장치로는 에지를 갖는 커팅 블레이드를 들 수 있다. 커팅 블레이드의 에지는 도 9의 다이로부터 고정 거리에 위치된다. 압출물을 커팅하기 위한 적절한 장치로는 웬저 (Sabetha, KS) 및 클렉스트랄 (Tampa, FL) 제의 가요성 나이프를 들 수 있다. 일 실시 형태에서, 커팅 블레이드의 에지는 압출 다이 면으로부터 약 0.2 ㎜ 내지 약 10 ㎜에 있다. 다른 실시 형태에서, 커팅 블레이드의 에지는 압출 다이 면으로부터 약 0.5 ㎜ 내지 약 3.0 ㎜에 있다. 커팅 블레이드의 에지는 무정형 압출물을 형성하도록 압출 다이 면의 표면으로부터 고정 거리에 위치된다. 용융 압출 물질이 다이를 통해 압출기 배럴로부터 배출되고, 압출 물질 내에 존재하는 과열수는 증기로 순간 증발되어, 재료의 동시 팽창 (즉, 퍼핑)을 일으킨다. 커팅 블레이드의 에지는 압출 다이 면의 표면으로부터 고정 거리에 위치되므로, 용융 압출 물질의 팽창이 개시되면, 커팅 블레이드가 압출 물질을 커팅하여, 내부 기포 (셀)의 형성을 방해한다. 초기 커팅 작용은 또한 압출 물질/로프를 압출 물질의 커터 속도, 압출 유동 속도, 및 점탄성 특성으로 인해 상이한 지점에서 분해시키거나 파쇄시킨다 (도 9). 동시 또는 거의 동시 커팅 및 퍼핑에 의해, 자연적인 외관을 갖는 최종 제품 또는 비합성 가공된 최종 제품을 제공하는 무정형 단백질 압출물이 수득된다. 내부 구조는 팽창시에 또는 그 무렵에 압출물을 커터가 스트라이크할 때에 붕괴된다.
임의의 실시 형태에서, 배출되는 압출물은 웬저 (Sabetha, KS) 및 클렉스트랄 (Tampa, FL) 제의 강성 나이프를 포함하는 압출물을 커팅하기 위한 적절한 장치를 사용하여 가공될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 무정형 단백질 압출물은 건조되지 않는다.
무정형 단백질 압출물은 압출물의 평균 입자 크기를 감소시키기 위해 건조 후에 분쇄하여 추가로 가공될 수 있다. 적절한 분쇄 장치로는 해머 밀, 예컨대 미크로 해머 밀 (Mikro Hammer Mills (Hosokawa Micron Ltd. (England) 제)), 피츠밀 (Fitzmill (The Fitzpatrick Co. (Elmhurst, IL) 제)) 및 롤러 밀, 예컨대 뷜러 (Switzerland) 및 씨피에스-울버린 (Merrimac, MA) 제의 롤러 밀을 들 수 있다.
정의
본 발명의 이해를 용이하게 위해 몇 가지 용어를 하기에 정의한다.
용어 "무정형"은 뚜렷한 형태를 갖지 않는 압출물을 말한다.
용어 "바 질감 (bar texture)"은 3 ㎜의 둥근 단부를 갖는 TA-43 나이프 블레이드를 구비한 모델 TA.TXT2i를 이용한 바 질감의 측정값을 말한다. 파라미터는 시험 속도 = 1.0 ㎜/s 및 거리 = 60%이다. 각각의 바는 일단 바의 길이를 가로질러 질감 분석기 프로브에 의해 이등분된다.
용어 "색상 값 (color value)"은 색상 L 값, 색상 A 값, 및 색상 B 값을 얻도록 색차계, 예컨대 헌터 색차계 (Hunter Colorimeter), 모델 D25M-2 (Hunter Associates Lab, Reston VA)를 이용하여 측정되는 무정형 단백질 압출물의 색상 강도를 말한다. 표본 셀은 상부가 평가할 분말로 채워진다. 일단 셀이 채워지면, 에어 포켓을 제거하도록 가볍게 두드린다. 리드 버튼 (read button)을 눌러, 색상 값 L, a, 및 b를 표시한다.
용어 "가수분해도"는 샘플의 펩티드 결합의 총수 중 분해된 펩티드 결합수의 비율로 정의되는 샘플을 말한다. 가수분해도 (%)는 하기 식을 이용하여 TNBS 값으로부터 결정된다: 가수분해도 (%)=((TNBS 값 - 24)/885) × 100. 값, 24는 가수분해되지 않은 샘플의 리실 아미노기에 대한 보정값이며, 값, 885는 단백질 100 ㎏ 당 아미노산의 몰 수이다.
용어 "압출물 질감"은 압출물의 질감의 측정값을 말하며, 50 ㎏ 로드 셀을 갖춘 모델 TA-XT2i (Stable Micro Systems, Ltd (Godalming, UK) 제), 60 ㎜ 깊이로 보정된 TA-94 백 익스트루전 리그 (Back Extrusion Rig), 및 45 ㎜ 직경 알루미늄 디스크 프로브가 사용된다. 이러한 절차는 대두 너겟의 일정 체적 (60 ㎜)에서 행해지는 단일 제어력 압축 단계 (single controlled force compression step)를 포함한다. 샘플은 50 ㎏의 최대력으로 압축된다. 플런저 트래블 (plunger travel)은 초기 높이 (60 ㎜)로부터 최대력에서의 플런저의 높이를 제함으로써 계산된다. 스트레인율 (% 스트레인)은 (침투 깊이 / 샘플 높이) × 100%로 계산된다. 스트레인율은 경도에 반비례한다. 프로브는 로드 셀 용량이 초과되지 않도록 50 ㎏ 최대값에 이르는 깊이로 샘플에 침투된다. 모든 데이터는 소정 침투 깊이에서의 힘이 특정 침투 깊이에서 50 ㎏을 초과하지 않는 샘플에 대하여 리포트될 수 있도록 분석기로 기록된다. 제어력 측정값을 사용하여, % 스트레인을 리포트함으로써, 소정 분석 파라미터 세트하에서의 광범위한 제품 경도에 대한 보다 일반적인 측정값이 제공된다. 다른 파라미터는 이러한 분석 연구, 예컨대 문헌 [Dispersion, Total Work, and Work of Recovery]으로부터 리포트될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 방법에 의해 제어되는 주요 인자는 다음과 같다: 사용되는 최대력 (50 ㎏); 프로브 영역, 샘플 높이 & 깊이 (사용되는 리그에 의해 측정됨); 및 프로브 속도 (1 ㎜/sec).
용어 "함수율"은 물질 중의 수분의 양을 말한다. 대두 재료의 함수율은 본 명세서에 그의 전체 내용이 참고로 포함되는 문헌 [A.O.C.S. (American Oil Chemists Society) Method Ba 2a-38 (1997)]의 방법에 의해 측정될 수 있다. 함수율은 하기 식에 따라 계산된다: 함수율 (%) = 100 × [(질량 손실 (그램)/샘플의 질량 (그램)].
용어 "질소 함량"은 질소 함량의 측정값을 말하며, 샘플은 하기 식에 따라 측정된다: 질소 (%) = 1400.67 × [[(표준 산의 노르말 농도) × (샘플에 사용된 표준 산의 체적 (ml))] - [(표준 산 1 ml를 적정하는데 필요한 표준 염기의 체적 - 방법을 이행하여 1 ml 표준 산 (ml)으로 증류된 시약 바탕 시료 (reagent blank)를 적정하는데 필요한 표준 염기의 체적) × (표준 염기의 노르말 농도)] - [(샘플에 사용된 표준 염기의 체적 (ml)) × (표준 염기의 노르말 농도)]] / (샘플의 밀리그램). 단백질 함량은 대두 단백질의 경우, 6.25 × 샘플의 질소 함량이다.
용어 "비연속"은 압출기에 의한 압출물의 간헐적이거나 중단된 압출을 말한다.
용어 "단백질 함량"은 대두 재료 샘플의 단백질 함량을 측정하는데 사용될 수 있 문헌 [A.O.C.S. Methods Bc4-91 (1997), Aa 5-91 (1997), 및 Ba 4d-90(1997)]의 수정된 질소-암모니아-단백질 케달법 (Nitrogen-Ammonia-Protein Modified Kjeldahl Method)을 말한다.
용어 "TNBS"는 트라이니트로벤젠 술폰산 (TNBS)이 420 nm에서 광을 흡수하는 발색단을 생성하도록 제어된 조건하에서 단백질의 일차 아민과 반응하는 측정값을 말한다. TNBS-아민 반응으로부터 생성된 색상 강도는 아미노 말단기의 총수에 비례하고, 따라서 이는 샘플의 가수분해도의 지표이다. 이러한 측정 절차는 예를 들어, 문헌 [Adler-Nissen in J. Agric. Food Chem., Vol. 27(6), p. 1256 (1979)]에 기재되어 있다.
하기 실시예는 본 발명의 상이한 측면을 예시하기 위해 본 명세서에 사용되는 것으로, 어떤 식으로든 본 발명을 제한하는 것을 의미하지 않는다. 하기 실시예에 개시되는 기술들은 본 발명의 실시에서 우수한 기능을 하는 본 발명자들에 의해 발견된 기술들을 나타냄이 당업자에 의해 이해되어야 한다. 그러나, 당업자라면 본 발명의 개시 내용에 비추어, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서, 개시되는 특정 실시 형태들에서 많은 변화가 이루어질 수 있으며 상기 많은 변화에서 동일한 또는 유사한 결과가 여전히 얻어질 수 있고, 따라서 본 출원서에 개시되거나 예시된 모든 내용은 예시적인 것으로서 해석되어야 하며 제한하는 의미로 해석되어서는 아니됨을 이해하여야 한다.
실시예
방법
본 발명의 무정형 단백질 압출물을 제조하는데 사용되는 두가지 방법이 있다. 다이 개구부에서 배출되는 압출물이 비연속적인 실시예 1 및 압출물이 팽창시쯤에 커터에 의해 붕괴되는 실시예 13이 기재되어 있다.
실시예 1 - 무정형 단백질 압출물
하기 실시예는 다이 개구부에서 배출되는 압출물이 비연속적인 무정형 단백질 압출물의 제조 방법에 관한 것이다. 표 1은 실시예 1에 사용되는 성분을 열거한다.
[표 2]
Figure pct00002
균일한 분포를 확보하고 건조 블렌드를 형성하도록 성분을 블렌더에서 약 20 내지 30 분간 혼합하였다. 그 다음에, 건조 블렌드를 압출기 호퍼에 공급하여, 55 ㎏/hr로 사전 조절기에 공급하였다. 증기를 건조 블렌드의 5 중량%로 사전 조절기에 첨가하였다. 그 다음에, 사전 조절된 혼합물을 웬저 매그넘 (Magnum) TX52 압출기에 도입하여, 하기 조건에 따라 가공하였다.
[표 3]
Figure pct00003
그 다음에, 무정형 단백질 압출물을 121℃ (250℉)에서 23 분간 프록터 (Proctor) 건조기에서 건조하였다. 함수율이 2.21% 내지 1.88%인 무정형 단백질 압출물을 제조하였다.
추가 가공을 요하지 않는 무정형 단백질 압출물을 결과로 얻었다. 무정형 단백질 압출물은 무정형 내부 및 외부 구조를 나타내었다. 내부 구조는 도 1에서 압출물 너겟을 통해 랜덤하게 분산되는 다양한 크기의 다양한 내부 에어 포켓을 나타내었다. 이러한 무정형 외부 및 내부 외관은 최종 제품에 대하여 독특한 비합성 가공된 보다 자연적인 외관을 형성한다. 무정형 단백질 압출물은 바, 쿠키, 클러스터, 및 시리얼과 같은 최종 식품에 혼입될 수 있다.
실시예 2 내지 12는 실시예 1에 개시된 방법에 관한 것이다.
하기 조건 표 4 내지 표 8이 실시예 2 내지 12에 적용된 것을 제외하고는, 실시예 1에 개시된 방법을 행하였다.
상기 실시예에서 6% 미만의 함수율을 달성하도록 121℃ (250℉)의 온도 및 약 24 분간의 체류 시간으로 설정된 프록터 연속 건조기로 공기 운반하였다.
표 4는 실시예 2 내지 4의 성분을 열거하며, 표 5는 실시예 2 내지 4의 가공 조건을 제공한다.
실시예 2 및 실시예 4는 건조하지 않았다.
[표 7]
Figure pct00004
[표 8]
Figure pct00005
그 다음에, 무정형 단백질 압출물을 121℃ (250℉)의 온도에서 16 분간 프록터 건조기에서 건조하였다.
무정형 단백질 압출물은 무정형 내부 및 외부 구조를 나타내었다. 내부 구조는 무정형 단백질 압출물을 통해 랜덤하게 분산되는 다양한 크기의 다양한 내부 에어 포켓을 나타내었다. 이러한 무정형 외부 및 내부 외관에 의해, 최종 제품은 독특한 비합성 가공된 보다 자연적인 외관이 형성되었다. 표 6은 실시예 2 내지 4에 관한 결과를 나타낸다. 무정형 단백질 압출물은 바, 쿠키, 클러스터, 시리얼 등과 같은 최종 식품에 혼입될 수 있다.
[표 6]
Figure pct00006
표 7은 실시예 5 내지 12의 성분을 열거하며, 표 8은 실시예 5 내지 12의 가공 조건을 제공한다.
[표 7]
Figure pct00007
[표 8]
Figure pct00008
[표 9]
실시예 13 - 무정형 단백질 압출물
하기 실시예는 압출물이 팽창시쯤에 커터에 의해 붕괴되는 무정형 단백질 압출물의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 특정 실시예에서, 제조된 무정형 단백질 압출물은 멀티그레인 무정형 단백질 압출물이다. 표 10은 실시예 13의 성분의 리스트이다.
[표 10]
Figure pct00010
성분을 균일하게 분포될 때까지 블렌더에서 혼합하여, 건조 공급 혼합물을 형성하였다. 그 다음에, 건조 공급 혼합물을 웬저 매그넘 TX52 압출기로 운반하여, 하기 조건에 따라 가공하였다. 표 11은 실시예 13의 가공 조건을 나타낸다.
[표 11]
Figure pct00011
표 11에서의 가공 처리에 따라, 용융 물질을 제조하였다. 사용된 커팅 장치는 2500 내지 3000 RPM으로 회전하는 6개의 나이프 블레이드를 구비한 업계에서 현재 사용되는 전형적인 커팅 장치이었다. 각각의 커팅 블레이드의 에지를 다이 면으로부터 1.0 ㎜의 거리에 세팅하였다. 이러한 거리는 압출물의 붕괴를 가져왔다. 이러한 압출물에로의 커팅으로, 무정형 단백질 압출물이 형성된다.
그 다음에, 무정형 단백질 압출물을 127℃ (260℉)의 온도에서 16 분간 프록터 건조기에서 건조하였다. 함수율이 1.1%인 무정형 단백질 압출물을 제조하였다.
추가 가공을 요하지 않는 무정형 단백질 압출물을 결과로 얻었다. 무정형 단백질 압출물은 무정형 내부 및 외부 구조를 나타내었다. 내부 구조는 도 2에서 압출물을 통해 랜덤하게 분산되는 다양한 크기의 다양한 내부 에어 포켓을 나타내었다. 이러한 무정형 외부 및 내부 외관은 최종 제품에 대하여 독특한 비합성 가공된 보다 자연적인 외관을 형성한다. 무정형 단백질 압출물은 바, 쿠키, 클러스터, 시리얼 등과 같은 최종 식품에 혼입될 수 있다.
실시예 14 내지 실시예 53
실시예 13에 개시된 방법을 이용하여, 실시예 14 내지 실시예 53을 제조하였다. 표 12는 실시예 14 내지 실시예 20의 성분의 리스트이다.
[표 13]
Figure pct00012
[표 14]
Figure pct00013
실시예 21 내지 실시예 34에서, 블레이드와 다이 면 사이의 갭을 약 1.0 ㎜로 일정하게 유지하였다.
상기 표 14에서, 실시예 14의 제제를 사용하여, 실시예 21 및 실시예 22를 제조하였다. 직경이 2.0 ㎜인 3개의 둥근 구멍을 갖는 다이를 사용하여, 실시예 21 및 실시예 22를 제조하였다. 게다가, 실시예 21 및 실시예 22에서, 블레이드와 압출 다이 면 사이의 갭을 약 1.0 ㎜가 되게 커터 블레이드를 세팅하였다. 실시예 15의 제제를 사용하여, 실시예 23 및 실시예 26을 제조하였다. 실시예 16의 제제를 사용하여, 실시예 24 및 실시예 27을 제조하였다. 실시예 17의 제제를 사용하여, 실시예 25를 제조하였다. 실시예 26 및 실시예 27에서, 3% 현미 시럽을 압출기 배럴에 혼입하였다. 현미 시럽을 6% 첨가율 (50/50 현미 시럽/물 용액)로 압출기 배럴의 제 1 섹션에 혼입하였으며, 연동 펌프를 사용하였다.
하기 표 15에서, 실시예 17의 제제를 사용하여, 실시예 28을 제조하였다. 실시예 28에서, 3% 현미 시럽을 압출기 배럴에 혼입하였다. 현미 시럽을 6% 첨가율 (50/50 현미 시럽/물 용액)로 압출기 배럴의 제 1 섹션에 혼입하였으며, 연동 펌프를 사용하였다. 실시예 18의 제제를 사용하여, 실시예 29 및 실시예 32를 제조하였다. 127℃ (260℉)에서 연속 건조기를 사용하여 실시예 29 내지 실시예 31을 건조시켰다. 실시예 19의 제제를 사용하여, 실시예 30 및 실시예 33을 제조하였다. 실시예 20의 제제를 사용하여, 실시예 31 및 실시예 34를 제조하였다. 141℃ 내지 149℃ (285℉ 내지 300℉)에서 트레이 건조기를 사용하여 실시예 32 내지 실시예 34를 건조시켰다.
[표 15]
Figure pct00014
[표 16]
Figure pct00015
상기 표 16에서, 실시예 14의 제제를 사용하여, 실시예 21 및 실시예 22를 제조하였다. 실시예 15의 제제를 사용하여, 실시예 23 및 실시예 26을 제조하였다. 실시예 16의 제제를 사용하여, 실시예 24 및 실시예 27을 제조하였다. 실시예 17의 제제를 사용하여, 실시예 25를 제조하였다.
하기 표 17에서, 실시예 17의 제제를 사용하여, 실시예 28을 제조하였다. 실시예 18의 제제를 사용하여, 실시예 29 및 실시예 32를 제조하였다. 실시예 19의 제제를 사용하여, 실시예 30 및 실시예 33을 제조하였다. 실시예 20의 제제를 사용하여, 실시예 31 및 실시예 34를 제조하였다.
[표 17]
Figure pct00016
[표 18]
Figure pct00017
[표 19]
Figure pct00018
[표 20]
Figure pct00019
실시예 38 - 40% 단백질을 함유하는 무정형 단백질 압출물
실시예 13의 제제를 사용하여, 실시예 38을 제조하였다.
[표 21]
Figure pct00020
표 21의 제제를 사용하여, 3개의 샘플을 제조하였다. 샘플을 상이한 벌크 밀도로 제조하였다. 배럴 물 및 압출기 스크루 속도를 이용하여, 샘플의 벌크 밀도를 변경하였다.
[표 22]
Figure pct00021
[표 23]
Figure pct00022
실시예 39 및 실시예 40 - 코코아 분말을 함유하는 무정형 단백질 압출물
실시예 39는 5% 코코아 분말을 함유하는 60% 단백질 압출물에 대한 것이다. 실시예 40은 5% 코코아 분말을 함유하는 80% 단백질 압출물에 대한 것이다. 실시예 13의 방법을 이용하여, 실시예 39 및 실시예 40을 제조하였다.
[표 24]
Figure pct00023
실시예 39A 및 실시예 39B, 및 실시예 40A 및 실시예 40B는 하기 표 25에 나타낸 바와 같이, 가공 조건이 상이하다.
[표 25]
Figure pct00024
[표 26]
Figure pct00025
실시예 41 내지 실시예 43 - 표준 너겟 대 무정형 단백질 압출물
동일한 제제 및 압출 세트 업을 사용하여 실시예를 제조하였으며, 도 8의 상이한 커터 세트 업을 이용하여, 팽창시의 버블 로프의 붕괴를 설명하였다 (실시예 41 및 실시예 42에서는 갭 없음, 실시예 43에서는 갭 있음).
실시예 41 - 2000 rpm 커터 속도로 다이 면과 접촉하고 있는 블레이드.
실시예 42 - 3200 rpm 커터 속도로 다이 면과 접촉하고 있는 블레이드.
실시예 43 - 3200 rpm 커터 속도에서 블레이드와 다이 면 사이의 갭 1.0 ㎜. (실시예 13에 개시된 방법)
[표 27]
Figure pct00026
실시예 41 내지 실시예 43에서 동일한 다이를 사용하였다: 2.0 ㎜ 직경의 둥근 구멍.
[표 30]
Figure pct00027
[표 31]
Figure pct00028
질감 분석을 이용한 바, 불규칙한 무정형 샘플의 스트레인은 너겟의 표준 샘플보다 2배 이상이다.
실시예 44 - 소고기 패티
[표 32]
Figure pct00029
제조 절차:
12 ㎜ (½") 그라인더 플레이트에 의해 비곗살 및 살코기를 분쇄한다.
모든 성분 (소금을 제외함)을 1.5 분간 블렌드한다.
소금을 블렌더에 첨가하여, 30 초간 블렌드한다.
혼합물을 3.2 ㎜ (1/8") 플레이트를 통해 분쇄한다.
패티를 제조한다.
미가공 상태의 냉동 보존을 대비해서 개별적으로 재빨리 냉동시킨다.
본 출원에 사용되는 2개의 전형적인 제품과 함께 추가로 비프 패티를 제조하기 위해 실시예 35, 실시예 36 및 실시예 38/39를 사용하였음; 리스폰스 4410 및 리스폰스 4310 (Solae, LLC, St Louis MO).
리스폰스 4410을 대조군으로서 사용하고, 리스폰스 4310을 추가의 표준 물질로서 사용하였다.
시험 1 대조군 - 리스폰스 4410, 시험 2 - 실시예 35, 시험 3 - 실시예 36, 시험 4 - 실시예 37 및 시험 5 - 리스폰스 4310.
[표 33]
Figure pct00030
[표 34]
Figure pct00031
[표 35]
Figure pct00032
실시예 45 - 영양 바
실시예 23, 26, 25, 28, 31 및 34의 제제 및 예를 사용하여, 영양 바를 제조하였다. 또한 본 평가를 위해 수프로® 너겟 60을 대조군 및 베이스라인으로서 사용하였다 (7개의 제제).
[표 36]
Figure pct00033
바의 경도/결합 특성을 확인하기 위해, 텍스처 테크놀러지 코퍼레이션 (Texture Technologies Corp. (Scarsdale, New York))의 질감 분석기 TA-XT2i를 사용하여, 바에 대하여 최대력 (g)을 시험하였다.
[표 37]
Figure pct00034
TA 력의 값은 바 용도에서 표준 너겟에 대한 무정형 제품 간의 유의차를 나타내었다. 매트릭스 내의 우수한 상호 접속을 가져오고, 결합 특성을 향상시키며, 최종 바 용도에서 TA 력의 값을 더욱 높이는 불규칙한 형상의 특성에 의해 설명할 수 있다.
추가의 영양 바 예:
수프로® 너겟 173은 실시예 16에 기재된 것과 유사한 시판용 제품이다.
[표 38]
Figure pct00035
[표 39]
Figure pct00036
절차:
액체를 약 46℃ (115℉)로 가열시킨다.
귀리 시럽 고형분 및 잔탄검을 첨가한다.
키친 에이드 (Kitchen Aid )에서 성분 및 액체를 40 초간 스피드 2로 혼합하고, 믹서를 정지하여, 혼합물을 볼 벽으로부터 긁어낸다.
프리저브, 대추 페이스트 및 바닐라를 첨가한다.
추가로 60 초간 스피드 2로 혼합한다.
건조물을 첨가하여 10 초간 스피드 1로 혼합한다. 믹서를 정지시켜, 혼합물을 긁어낸다.
추가로 10 초간 혼합하여, 혼합을 중단한다.
바 시트를 형성하여, 1회 제공량을 충족시키도록 바를 적절한 크기로 커팅한다.
바의 한 측면에 용융 요거트 코팅을 첨가한다.
바를 식혀서 이를 포장 (wrap up)한다.
실시예 46 - 트레일 믹스
[표 40]
Figure pct00037
[표 41]
Figure pct00038
절차:
액체를 스피드 2로 혼합한다.
건조물을 첨가하여, 이들을 스피드 1로 혼합한다.
황갈색이 될 때까지 177℃ (350℉)의 구이판 상의 양피지에서 굽는다.
구운 직후에 과일 조각을 따뜻한 트레일 믹스에 첨가한다.
반죽 (dough)을 떼어내어 돌려가며, 1 분 또는 2 분 더 굽는다.
트레일 믹스를 오븐에서 꺼내어, 응결 경화시킨 다음에, 크럼블링 (crumbling)하여 포장한다.
실시예 47 - 따끈따끈한 시리얼 아침식사
[표 42]
Figure pct00039
[표 43]
Figure pct00040
절차:
균일한 블렌드가 될 때까지, 모든 성분을 키친 에이드 믹서에서 스피드 1로 혼합한다.
물 ½ 컵을 첨가하여, 따뜻해질 때까지 가열한다.
실시예 48 - 크래커
[표 44]
Figure pct00041
[표 45]
Figure pct00042
절차:
성분을 따로 무게를 잰다.
버터를 녹여, 이것을 믹싱 볼에 첨가하여, 꿀을 배합한다.
대두유 및 설탕을 첨가한다.
키친 에이드 믹서를 스피드 2로 60 초간 작동시킨다.
믹서를 정지시키고, 모든 건조 성분을 첨가한다. 믹서를 스피드 1로 45 초간 작동시킨다.
믹서를 정지시키고, 볼 벽 및 믹서 부속 장치로부터 긁어낸다.
반죽이 형성될 때까지 물을 첨가하면서 스피드 1로 혼합한다.
반죽을 손으로 하여, 반죽 볼을 형성시켜, 10 분간 가만히 둔다.
물을 추가로 65 g 첨가한다. 반죽을 손으로 한다.
반죽을 손으로 쭈그려뜨리거나, 시터 세트 (sheeter set)를 통해 5.0로 프레스한다. 반죽을 다시 2.25의 세팅으로 시터에 넘긴다.
시트를 정사각형 쿠키 커터로 커팅하여, 이들을 쿠기 시트에 놓는다.
3 분간의 굽기 후에, 이들을 오븐에서 꺼내어, 포크를 사용하여 크래커에 구멍을 낸다.
149℃ (300℉)의 토스트마스터 오븐에서 15 분간 굽는다.
본 발명을 그의 예시적인 실시형태와 관련하여 설명하였지만, 발명의 상세한 설명을 읽음으로써 당업자에게 그의 다양한 변형이 명백해질 것임이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 개시된 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 속하는 그러한 변형을 포함하고자 함이 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 단백질 및 물을 포함하고, 밀도가 약 0.02 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤인 무정형 구조를 갖는 단백질 압출물.
  2. 제 1 항에 있어서, 무정형 외부 구조 및 무정형 내부 구조를 갖는 단백질 압출물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단백질은 식물성 단백질, 대두 단백질, 유단백질, 육단백질, 및 이들의 배합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 단백질 압출물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 단백질 약 10 중량% 내지 약 90 중량%를 포함하는 단백질 압출물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 멀티그레인 성분을 추가로 포함하는 단백질 압출물.
  6. 제 5 항에 있어서, 적어도 하나의 멀티그레인 성분은 통쌀가루 (whole rice flour), 쌀가루, 통옥수수 가루, 옥수수 가루, 통밀가루, 밀가루, 통보리 가루, 보리 가루, 통귀리 가루, 귀리 가루, 및 이들의 배합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 단백질 압출물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 단백질은 대두 단백질인 단백질 압출물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 전분을 추가로 포함하는 단백질 압출물.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 가수분해된 대두 단백질 약 40 중량% 내지 약 75 중량%, 가수분해되지 않은 대두 단백질 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 및 적어도 하나의 멀티그레인 성분 및 적어도 하나의 전분 성분 약 15 중량% 내지 약 40 중량%를 포함하는 단백질 압출물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 단백질 압출물을 포함하는 식품.
  11. 제 10 항에 있어서, 스낵 식품, 바, 그래놀라, 트레일 믹스, 콜드 시리얼 (cold cereal), 핫 시리얼 (hot cereal), 브레딩 (breading), 육류 대체품 (meat extender), 유화육 (emulsified meat), 다진 고기, 및 이들의 배합물로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 식품.
  12. 용융 물질 (molten mass)을 압출기에서 형성하는 단계 및 용융 물질을 비연속 방식으로 압출 다이 개구부로부터 배출시키는 단계를 포함하는 무정형 단백질 압출물의 제조 방법.
  13. 압출 다이 개구부로부터 배출시켜, 팽창시쯤에 블레이드로 커팅하여 단백질 압출물을 제조하는 단계를 포함하는 무정형 단백질 압출물의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 블레이드는 압출 다이 면으로부터 거리를 두고 있는 방법.
  15. 단백질 및 물을 압출기에서 혼합하여, 혼합물을 형성하는 단계; 혼합물을 압출기에서 적어도 약 1.38 ㎫ (200 psi)의 압력으로 가압하여, 가압 혼합물을 형성하는 단계; 가압 혼합물을 압출기에서 적어도 80℃의 온도로 가열하여, 가열된 가압 혼합물을 형성하는 단계; 가열된 가압 혼합물을 압출기 다이를 통해 감압 환경으로 압출하여, 혼합물을 팽창시켜 압출물을 형성하는 단계; 압출물을 다수의 조각으로 커팅하는 단계; 및 무정형 단백질 압출물의 중량에 대하여, 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 함수량으로 조각을 건조시켜, 밀도가 약 0.02 g/㎤ 내지 약 0.5 g/㎤이고, 단백질 약 10 중량% 내지 약 90 중량%를 포함하는 무정형 단백질 압출물을 형성하는 단계를 포함하는 무정형 구조를 갖는 단백질 압출물의 제조 방법.
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