KR0144014B1 - 기능성 실크 아미노산 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세척된 실크를 가수분해하여서 되는 가능성 실크 아미노산 및 그 제조방법에 있어서, 기능성 실크 아미노산용액은 아미노산을 80%이상 함유하며, 이용액을 가열증발시켜서 된 가능성 실크 아미노산겔, 또 이용액을 동결, 건조, 분쇄하여서 된 기능성 실크 아미노산분말이며, 실크 아미노산과는 비반응성인 3N HCI에 실크 10중량%를 넣고 가수분해하고 농축, 중화, 여과하는 과정을 거쳐서 제조하는 가능성 실크 아미노산용액과 이 용액으로 겔 및 분말을 제조하는 방법인 것이다.

Description

가능성 실크 아미노산 및 그 제조방법

제1도 ; 각기 다른 농도의 HCI에서의 실크의 가수분해 결과도표

제2도 ; 3N HCI에서의 반응시간별 실크의 가수분해 결과도표

제3도 ; 3N HCI에서의 시료의 량에 따른 실크의 가수분해 결과도표

제4도 ; 3N HIC에서의 온도별 실크의 가수분해 결과 도표

본 발명은 일부 정련된 실크(파사 및 설)을 염산으로 가수 분해하여 농축 중화시키는 과정에서 반응시간을 대폭 단축하고, 중화제의 소비를 줄이며 탈염과정을 생략하므로 경제성, 효율성 및 상품성을 향상시킬 수 있는 기능성 실크 아미노산 용액, 겔, 분말 및 그 제조방법에 관한 것이다.

세척과정에서 세리신(Sericin)의 일부를 제거한 실크를 CaCl2·2H2O + Conc HCI(일본국 공개 특허공보 평6-70702호), CaCl2·2H2O + EtOH(일본국 공개특허공보 평1-256350호) 등과 같이 중성무기염과 강산 및 알콜 혼합액에 용해시킨 다음 탈염하여 투명한 재생 피브로인 용액을 얻고, 이 용액을 동결 건조하여 비교적 고분자량의 실크 파우더를 제조하는 방법과 이 용액을 등전점 가까운 PH로 조정하여 겔화(일본국 특허공보 소63-39711호에 실시예)시키는 방법이 알려져 있다.

또, 실크를 증기로 가압 가열한후 분쇄하여 실크 피브로인 분말을 만드는 방법(일본국 특허공보 소61-36840호), 실크등에 r선등의 방사선을 조사하여 분자적으로 절단 초미립자의 분체를 만드는 방법(일본국 공개특허공보 소60-2424337호), 실크 피브로인 용액에 초음파를 조사하여 필름 또는 겔화하는 방법(일본국 특허 공보 평4-13375호)등도 알려져 있다.

그러나, 상기한 방법으로 제조된 실크 분말이나 겔화한 피브로인은 분자량이 비교적 크기 때문에 이들을 식품이나 드링크제에 첨가 했을 경우에 소화 흡수율이 떨어지는 문제와 실크 아미노산 조성중 필수 아미노산은 겨우 6%여서 이정도의 필수 아미노산을 섭취하기 위하여 실크를 분말화 또는 겔화하여 식용으로 사용하는 것은 별 효과가 없는 것이다.

쥐를 이용하여 소화실험을 한 결과(실크 사이언스 연구회편 실크의 과학, 조창서점, 동경, 1994. 5. 25. 제179면)는 다음 표1과 같다.

한편, 실크사이언스 연구회편 실크의 과학(조창서점, 동경, 1994. 5. 25) 제180면에는 실크피브로인 조성 아미노산중 대부분을 차지하는 중요한 아미노산인 글리신(glycine), 알라닌(alanine), 세린(serine), 티로신(tyrosine) 등이 기능성이 있음을 기술하고 있으며, 제179면에는 가수분해 방법으로 제조된 실크아미노산 분말의 소화흡수율은 90% 이상임을 밝히고 있다(표1 참조)

또, 동문헌 제182면에는 수용성 실크아미노산 분말 제조방법이 기술 되어있다.

이는 80배량의 2N 염산으로 100℃에서 48시간 처리하여 중화한후 탈염하여 동결 건조하는 방법으로, 여기에서 얻어진 분마은 약 64%가 아미노산이고 나머지는 올리고펩타이드(oligopeptide)가 된다.

이와 같은 방법은 가수분해하는데 장시간(48시간이상)이 소요되고 탈염은 반투막으로 2∼3일 진행시켜야 하므로 시간적으로나 경제적인면에서 효율성이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명은 종래의 실크아미노산 제조방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 짧은시간에 가수분해를 진행시켜 제조시간을 단축시키고, 제조공정을 단순화시켜 비용을 절감하며, 저분자량으로 하여 소화흡수율을 높이고, 실크 피브로인을 구성하고 있는 각종 아미노산의 농도를 높여서 의약제나 영양제로서의 고기능성을 부여하는 것을 목적으로 하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명자들이 연구를 거듭한 결과, 세척된 실크를 짧은 시간에 가수분해를 진행시키고 제조공정을 단순화시켜서 달성할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.

첨부도면 제1도는 각기 다른 농도의 HCI 100ml에 5g의 세척된 실크를 넣고 24시간 동안 가수분해한 결과도표이다. 종래 2N HCl인 경우 65%임에 비하여 3N HCl의 경우 82%의 가수분해를 나타내고 있어 산의 농도는 3N가 최적임을 찾아냈다.

첨부도면 제2도는 3N HCl 100ml에 정련된 실크 5g을 넣고 110℃에서 3시간의 간격으로 가수분해 상태를 점검한 결과의 도표이다. 도면에서 알 수 있는 바와같이 6시간 대로 82%로서 가장 효과가 높으며 6시간대를 피크로 하여 떨어짐을 알 수 있었다.

또한, 새로운 반응조건에 적절한 시료(세척된 실크)의 량을 결정하기 위하여, 3N HCl 100ml에 시료의 량을 서로 다르게 한후 가끔 흔들어 주면서 110℃에서 6시간동안 반응을 시킨결과 시료의 가수분해 정도를 나타낸 것이 제3도면이다. 즉 도면에서는 2.5중량%의 시료가 가장좋은 98%의 가수분해를 나타내었으나, 효율성 및 경제성을 감안하고 가능한한 많은 량의 기능성 실크 아미노산을 생산하기 위하여는 10중량%가 최적임을 찾을 수 있었다.

한편, 반응시간에 따른 실크의 가수분해에서 5중량 %에서 82%의 가수 분해율(제2도면 참조)을 나타냈으나, 같은 조건에서 가끔 흔들어 주면서 반응시킬 경우 92%가 가수분해 됨을 알수 있어서 반응의 효율을 높이기 위하여는 흔들어 주면서 반응시켜야 한다는 것이 밝혀졌다.

다음은 가수분해의 최적의 반응 온도를 구하기 위하여 3N HCl 100ml에 정련된 실크 10g을 넣고 가끔 흔들어 주면서 각기 다른 온도로 6시간을 반응시켰다.

첨부도면 제4도가 그 결과도표이다.

종래에는 2N HCl 95℃ 또는 100℃에서 48시간 반응시켰으나, 본 발명은 상기 도면에서 알수 있듯이 온도가 높을수록 실크의 가수분해는 높은 수율을 나타낸다. 그러나 경제성 및 효율성을 감안할때 110℃가 알맞는 온도라는 결론이 나왔다.

일반적인 가수분해 공정에서는, 가수분해후 여과하고 중화시킨 다음 농축하고 이를 다시 여과하는 방법이 상례이다.

그러나, 본 발명에서는 가수분해한 직후 가수분해시 보유된 용액의 온도(110℃)를 그대로 이용하여 농축시킴으로서 시간과 중화제를 15∼20% 절감시킬수 있는 것이며, 여과 공정에서 여과해야할 량이 적어지기 때문에 더 경제적이다.

이와같이 제조시간을 대폭 단축시키고 공정을 단순화시킴으로서 전체적으로 20% 이상의 비용이 절감되는 효과가 있으며 제품의 순도 유지 면에서도 획기적이라 할수 있다.

즉, 본 발명은 세척된 실크를 3N HCl로 가수분해를 한다음 복잡하고 장시간(2∼3일) 걸리는 탈염과정을 생략하며, 중화제의 소비를 줄이므로서 제조시간을 단축시키고, 공정의 단순화와 제조비용을 절감시키는등 시간적으로나 경제적으로 효율성을 높일 수 있는 기능성 실크 아미노산 및 그 제조방법인 것이다.

이하 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 깨끗하게 세척된 실크를 가수분해하여 기능성 실크 아미노산을 제조하는 방법에 있어서, 실크 아미노산과는 비반응성인 3N HCl에 실크 10중량%를 넣고 흔들어 주면서(occasional shaking)100∼130℃에서 6∼12시간 가열반응시켜 농축시킨후 중화시켜 탈염하지 않고 이후 여과하여 기능성 실크 아미노산 용액을 제조하는 것이다.

또, 본 발명은 가수분해하여 제조된 기능성 실크 아미노산 용액을 95∼105℃로 가열한 상태에서 50∼60분간 증발시켜서 반고체 상태의 기능성 실크 아미노산 겔을 제조하는 것이다.

또, 본 발명은 가수분해하여 제조된 기능성 실크 아미노산 용액을 -50∼80℃에서 24∼48시간 동안 동결, 건조하고 분쇄하여 기능성 실크 아미노산 분말을 제조하는 것이다.

이와같은 본 발명의 제조방법으로 제조된 기능성 실크 아미노산 용액을 미국 Millipore사 Pico-Tag amino acid analysis system을 사용하여 분석한 결과를 표2에 나타내었다.

위의 표2에서 알수 있는 바와같이 기능성 실크 아미노산 용액은 글리신 41%, 알라닌 27%, 세린 13%, 티로신 5% 등이 함유되어 전체 아미노산의 86%가 건강 증진에 도움을 줄수 있는 기능성 아미노산으로 구성되어 있다.

실크사이언스 연구회편 실크의 과학(조창서점, 동경, 1994. 5. 25) 제181면에는 이들 아미노산에 대한 기능성을 아래와 같이 기술하고 있다.

글리신과 세린은 혈증 콜레스테롤 농도를 저하시켜서 고혈압, 뇌졸증을 예방하고, 인슐린 농도가 증가하여 당의 대사를 촉진시켜 당뇨병에 효과가 있다.

알라닌은 알콜 대사 과정에서 생기는 아세트알레하이드(acet aldehyde)와 NADH를 분해하여 cycle을 활성화 시켜서 에너지의 원천이 되게 함으로서 간장의 기능을 높여 숙취를 예방할 수 있다.

티로신은 치매증을 예방할 수 있다.

본 발명은 실크의 제사 및 제직과정에서 발생되는 설(屑), 부잠사, 파사등 산업 폐기물을 원료로 하여 생산하므로서 이로인한 환경오염을 방지할수가 있으며 원료전체가 산업폐기물에서 저렴한 원가로 건강에 유익한 기능성 실크 아미노산을 공급할수 있어 부가가치를 높일수 있고 실크는 최상의 단백질원으로서 이를 이용한 가능성 실크 아미노산은 건강증진에 일익을 담당케 될 것이고 현재와 같은 WHO 체제하에서 이의 무분별한 수입이 억제될 뿐만 아니라 국민 보건에도 큰 공헌을 할수 있는 것이다.

이와같이 기능성이 확인된 기능성 실크 아미노산은

1. 이를 첨가하여 만든 라면, 국수 또는 수제비등은 숙취예방, 고혈압, 치매증, 당뇨병 환자에게 큰 효과가 기대되며,

2. 이를 어린이의 이유식에 첨가하면 소화와 흡수가 탁월하여 어린이의 건강 증진을 도모할 수 있고

3. 과자류, 스넥등 인스탄트식품에 유용한 첨가물로 개발될 수 있으며

4. 피로 회복에 효과가 있어 드링크류의 첨가물로도 넓게 이용될수 있고

5. 각종 의약품(혈압강하제, 혈당조절제, 치매예방제, 뇌졸증·뇌익혈 예방제, 숙취예방제등) 제조원으로서 또는 아미노산 주사약으로도 개발의 여지가 있는 것이다.

이하 본 발명을 실시예와 비교예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

제1공정(원료의세척) 실크(부잠사 및 파사)를 중성세제 15중량%, Na₂CO₃1중량%, 정수제 1중량%를 욕비를 1 : 40으로 하여 98℃에서 1시간동안 처리한후 Na₂CO₃0.4중량%로 하여 98℃에서 재처리후 수세한 다음 살균, 건조하여 건조기(desicator)에 보관한다. 이렇게 하여 얻어진 실크를 본 발명의 원료로 사용한다.

제2공정(용액제조)

제1공정에서 얻어진 세척된 실크 10g을 3N HCl 100ml에 넣고 110℃의 온도에서 가끔 흔들어 주면서 6시간동안 가열하여 가수분해 한후 곧바로 증발 농축시킨다. 농축액 총량이 50ml 정도에서 무수탄산 나트륨으로 중화한다. 이후 여과를 하여 기능성 실크 아미노산 용액을 제조하였다.

제3공정(겔 제조) 제2공정에서 얻어진 기능성 실크 아미노산 용액을 100℃로 가열하면서 60분간 증발시켜 반고체 상태의 기능성 실크 아미노산 겔을 제조하였다.

제4공정(분말제조) 제2공정에서 얻어진 기능성 실크 아미노산 용액을 -70℃에서 24시간 동안 동결, 건조하고 분쇄하여 기능성 실크 아미노산 분말을 제조하였다.

[비교예]

정련된 실크를 80배량의 2N 염산으로 100℃에서 48시간 처리후 여과하여 중화한후 발염하고 이를 농축후 여과하여 용액을 제조하여 이를 다시 동결 건조하여 기능성 실크 아미노산 분말을 제조하였다.(실크사이언스 연구회편 실크의 과학, 조창서점, 동경, 1994. 5. 25. 제182면)

* 실시예와 비교예의 비교 *

Claims (6)

1. 세척된 실크를 3N HCl에 10중량%를 넣고 100∼130℃의 온도에서 흔들어 주면서 6∼12시간 동안 가열 반응시켜 농축시킨 후 중화시키고 여과하여서 전체 조성액중 아미노산을 80% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 기능성 실크 아미노산 용액.
2. 제1항의 용액을 95∼105℃로 가열하면서 50∼60분간 가열 증발시켜서 된 것을 특징으로 하는 기능성 실크 아미노산 겔.
3. 제1항에 용액을 -50∼-80℃에서 24∼48시간 동안 동결, 건조, 분쇄하여서 된 것을 특징으로 하는 기능성 실크 아미노산 분말.
4. 세척된 실크를 3N HCl에 10중량%를 넣고 100∼130℃의 온도에서 흔들어 주면서 6∼12시간 동안 가열 반응시켜 농축시킨후 증화시키고 여과하여서 제조하는 것을 특징으로 하는 기능성 실크 아미노산 용액의 제조방법.
5. 제4항의 용액을 95∼105℃로 가열하면서 50∼60분간 증발시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 반고체 상태의 기능성 실크 아미노산겔의 제조방법.
6. 제4항의 용액을 -50∼-80℃에서 24∼48시간 동안 동결, 건조하고 분쇄하여 제조하는 것을 특징으로 하는 기능성 실크 아미노산 분말의 제조방법.