NIZO의 산업 통찰: 식물 단백질 추출을 위한 막 여과 사용 및 최적화

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2023년 1월 26일 - 2023년 1월 26일 16:52 GMT에 마지막 업데이트됨

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유제품이나 식물 재료와 같은 단백질 공급원을 실행 가능한 단백질 성분으로 바꾸려면 원하는 단백질과 원하지 않는 다양한 분자를 분리해야 합니다. 막 여과는 유제품 산업에서 단백질 추출 기술로 입증되었습니다. 이제 신생 기업이든 기존 제조업체이든 식물성 단백질 분야의 플레이어들도 면밀히 조사하고 있습니다.

NIZO의 전문 그룹 리더 단백질 기능성인 Fred van de Velde가 설명하는 것처럼, 어려움을 극복할 수 있다면 이는 분명한 이점을 제공하는 기술입니다.

르네 플로리스:​막 여과란 무엇이며, 그 이점은 무엇입니까?​

Fred van de Velde: 멤브레인 여과를 사용하면 폴리머(또는 경우에 따라 세라믹) 멤브레인을 통해 재료 흐름을 필터링합니다. 이 막에 있는 구멍은 더 작은 분자가 통과하여 씻어낼 수 있도록 하는 반면, 더 큰 단백질 분자는 유지됩니다. 멤브레인은 다양한 재료와 기공 크기로 제공되며 식물 단백질 생산에 자주 사용되는 또 다른 단백질 추출 기술인 산 침전에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다.

RF: 막 여과를 사용하면 어떤 이점이 있나요?​

FV: 첫째, 막 여과는 산 침전의 경우가 아닌 실질적으로 모든 단백질을 회수하기 때문에 더 높은 수율을 제공합니다. 둘째, 막 여과를 통해 단백질의 기능이 더 잘 유지됩니다. 셋째, 보다 환경 친화적인 기술입니다. 산 침전은 염기와 산을 모두 사용하므로 염 측 흐름이 생성되고 상대적으로 염 함량이 높은 제품이 생성됩니다. 반면에 막 여과는 일반 물을 사용하여 원치 않는 분자를 씻어냅니다. 마지막으로, 최종 건조 단계에서 더 적은 에너지를 필요로 하는 고농축 단백질 용액을 얻을 수 있어 비용을 절감하고 또 다른 환경적 이점을 제공합니다.

RF: 막 여과를 사용할 때의 문제점은 무엇입니까?​

FV: 단백질 추출 중에 잔류물이 막에 쌓여 여과 능력이 감소합니다. 오염물이 쌓이는 속도는 막 기공 크기와 원료 물질과 막 물질 사이에 발생하는 상호 작용에 따라 달라집니다. 이는 유제품과 식물성 단백질 모두에서 발생합니다. 그러나 낙농 산업에서는 오염을 최소화하고 세척하기 위한 공정이 이미 잘 최적화되어 있습니다. 여러 면에서 유제품은 다소 간단합니다. 한 가지 유형의 제품(우유)을 다루고, 우유의 모든 구성 요소는 잘 용해되어 있으며, 업계의 오랜 역사 덕분에 그 작용이 이해됩니다. 그러나 식물성 단백질의 경우 훨씬 더 복잡합니다. 다양한 단백질 공급원이 있고 각각 다른 방식으로 작동하며 이러한 다양한 행동은 아직 잘 이해되지 않았습니다. 따라서 오염을 줄이고 이를 통해 세척, 가동 중지 시간 등을 줄이려면 식물 단백질에서 오염 잔여물 층을 유발하는 메커니즘에 대해 더 많이 이해해야 합니다.

RF: 식물성 단백질로 인해 세포막이 오염되는 원인은 무엇입니까?​

FV: 막 여과 및 식물 단백질에 대한 NIZO에서의 경험을 바탕으로 우리는 막에 잔류물이 쌓이는 원인이 될 수 있는 여러 가지 메커니즘을 확인했습니다. 첫 번째는 출발 물질의 불용성 성분으로, 막 기공을 막을 수 있습니다. 물론 이는 수용성 성분으로 구성된 유제품/우유에는 문제가 되지 않습니다. 식물 재료에는 또한 모공을 막을 수 있는 비단백질 섬유가 포함되어 있습니다. 또 다른 잠재적인 메커니즘은 단백질 흡착 또는 막의 단백질 전개로, 이는 오염을 유발할 수 있습니다. 게다가 식물성 식품에도 풍부한 폴리페놀은 단백질과 상호작용하여 잠재적으로 오염층 형성을 가속화할 수 있습니다.