KR100503100B1 - Process for low molecular weight peptide preparation from rice bran. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 벼의 도정 부산물인 쌀겨(rice bran)로부터 영양학적으로 풍부한 천연 아미노산 또는 펩타이드(peptide)를 포함하는 조성물 및 그의 효과적인 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 쌀겨에 알칼리 처리하여 가용 단백질을 용해 및 추출한 다음 불용성 물질을 제거한후 유기산을 이용하여 용해된 단백질을 침전으로 회수한 후, 식물유래의 단백질 분해효소를 처리하여 저 분자성 펩타이드를 제조하고 최종산물을 원심분리 또는 한외여과막을 통해 회수하는 것을 특징으로 한다. 본 발명자는 간단하면서도 고효율의 쌀겨 유래의 저 분자화 된 천연 펩타이드가 포함되는 조성물 제조공정을 개발함으로써 향후 쌀겨로부터 대량으로 천연유래의 필수 아미노산 또는 펩타이드를 포함하는 조성물을 효과적으로 제조할 수 있게 되었고, 성장기에 꼭 필요한 천연형 필수 아미노산 이외에 각종 생리적 기능을 수행하는 비 필수 아미노산, 유기산등 쌀겨에 포함된 각종 저 분자성 유용 성분들을 저 분자화 된 천연 펩타이드와 함께 저렴한 가격으로 제조 공급할 수 있는 기반을 확보하게 되었으며 이러한 천연형 아미노산 펩타이드군이 포함된 조성물은 다양한 식품첨가물 형태로 활용될 수 있다.The present invention relates to a composition comprising a nutritionally rich natural amino acid or peptide from a rice bran, which is a by-product of rice milling, and an effective method for its preparation. The present invention is an alkali treatment to rice bran to dissolve and extract the soluble protein and then remove the insoluble material and recover the dissolved protein by precipitation using an organic acid, and then prepare a low molecular peptide by treating the plant-derived protease The final product is characterized in that the recovery through centrifugation or ultrafiltration membrane. The present inventors have developed a process for preparing a composition containing a simple and highly efficient rice bran-derived low molecular weight natural peptide, and in the future, it is possible to effectively prepare a composition containing essential amino acids or peptides naturally derived from rice bran in a large amount. In addition to the natural essential amino acids required for the production of non-essential amino acids that perform various physiological functions, such as organic acids, various low molecular useful ingredients contained in rice bran, along with low molecularized natural peptides to provide a low-cost manufacturing base The composition containing the group of natural amino acid peptides can be utilized in various food additive forms.

Description

쌀겨로부터 식물성 단백질 분해효소를 이용하여 저 분자화 된 펩타이드를 간단히 제조하는 방법{Process for low molecular weight peptide preparation from rice bran.}Process for low molecular weight peptide preparation from rice bran using plant protease from rice bran

본 발명은 우리 몸의 생리적 활성 유지에 필요한 각종 아미노산, 특히 성장단계에 있는 소아, 청소년 그리고 고품질의 영양수준을 요구하는 노년층에게 적합한 필수아미노산을 포함하는 저 분자 영양물질을 쌀겨로부터 저렴하면서도 대량으로 얻을 수 있는 제조방법에 관한 것이다.The present invention provides inexpensive and large quantities of low molecular nutrients from rice bran containing various amino acids necessary for maintaining the physiological activity of our body, especially essential amino acids suitable for children, adolescents who are in the growth stage and elderly people who require high-quality nutrition. It relates to a manufacturing method that can be.

필수아미노산은 우리 몸에서 생성이 되지 않기 때문에 식품을 통해 하루 권장량 범위내에서 매일 일정량을 섭취해 주어야 한다. 그러나 일상적인 음식을 통해 흡수되는 단백질중에서 특히 필수아미노산의 함량은 식품의 종류에 따라 다르며 식생활 패턴에 따라 개인별로 각기 다른 요구량을 지니게 된다. 우리 몸이 필요로 하는 영양소 중에서 단백질은 가장 중요한 영양소라고 할 수 있다. 물론 정상적인 생리활성을 위해선 모든 영양소가 중요하지만 단백질은 그 중에서 가장 중요한 일을 하는 영양소이다. 단백질은 우리 몸에서 생명활동의 촉매인 효소로서, 호르몬으로서, 근육 또는 신경체의 구성성분으로서, 산소공급을 해주는 적혈구 단백질 등 많은 중요한 역할을 수행하는 물질이다.Since essential amino acids are not produced by your body, you should consume a certain amount of food every day within the recommended daily range. However, the content of essential amino acids in the protein absorbed through the daily food is different depending on the type of food and each person has a different requirement depending on the diet pattern. Of the nutrients your body needs, protein is the most important nutrient. Of course, all nutrients are important for normal physiological activity, but protein is the most important nutrient. Proteins play a number of important roles, such as enzymes, which are catalysts for vital activity in our bodies, hormones, constituents of muscles or nervous bodies, and red blood cells that provide oxygen.

현재까지 고단백 완전식품으로 잘 알려진 우유에는 약 3.4% 전후의 단백질이 함유되어 있다. 이중 약 80%는 케이신(casein) 이라는 단백질로 구성되어 있고 나머지는 유청단백질로 되어 있으며, 유청 단백질에는 락토알부민, 락토그로부린, 혈청알부민, 면역단백질 등 여러 가지 수용성 단백질이 있다. 우유의 단백질은 각 단백질의 생물학적인 기능은 물론 위와 장에서 소화되어 우리가 반드시 섭취해야 하는 필수 아미노산을 많이 공급해 주는 영양적인 기능이 매우 높은 중요한 성분이다. 또 우유 단백질의 소화율은 97% 이상으로 알려지고 있어서 콩과 같은 식물성 단백질보다 소화가 더 잘되는 단백질로 알려져있다.Milk, so far known as a high protein complete food, contains about 3.4% protein. About 80% is composed of a protein called casein, and the remainder is whey protein. Whey protein contains various water-soluble proteins such as lactoalbumin, lactogroburin, serum albumin and immunoprotein. Protein in milk is an important ingredient with a very high nutritional function, which is digested in the stomach and intestines as well as the biological function of each protein, providing many of the essential amino acids that we must consume. In addition, the digestibility of milk protein is known to be more than 97%, so it is known to be more digestible protein than vegetable proteins such as soybeans.

한편 쌀겨는 매년 인류에 의해 전세계적으로 생성되는 방대한 양의 바이오매스(biomass)중 하나이다. 우리나라의 벼 생산량은 약 730만 톤으로 이중 쌀겨의 생산량은 약 58만 톤으로 추정된다. 현재 쌀겨는 일부가 미강유 생산에 이용되고 있으나 일부는 동물용 사료로 활용되고 대부분 특별한 용도가 없이 폐기되고 있는 실정이다. 쌀겨에는 가용성 당질이 34∼52%, 조지방이 15∼20%, 조단백질이 11∼15%, 조섬유가 7∼11%, 회분이 7∼10%, 녹말이 14% 정도 들어 있는 것으로 알려져 있다. 특히 쌀겨의 단백질 함량을 보면 우유단백질보다 더 높은 함량을 보여주고 있다. 특히 쌀겨 단백질은 다른 단백질보다 알러지 생성이 낮다고(hypoallergenic) 알려져 있다.Rice bran, on the other hand, is one of the vast quantities of biomass produced by humans every year. Korea's rice production is about 7.3 million tons, of which rice production is estimated at about 580,000 tons. Currently, some of the rice bran is used for rice bran oil production, but some are used for animal feed and most of them are disposed of without special use. Rice bran is known to contain 34-52% soluble sugar, 15-20% crude fat, 11-15% crude protein, 7-11% crude fiber, 7-10% ash, and 14% starch. In particular, the protein content of rice bran is higher than that of milk protein. In particular, rice bran protein is known to be hypoallergenic than other proteins.

특히 쌀겨에는 헤미셀루로스(hemicellulose)를 비롯한 식이섬유(dietary fiber)와 이노시톨, 콜린, 나이아신(B3), 토코페롤(E), 싸이아민(B1), 판토텐산(B5) 등 비타민이 풍부히 들어있다. Juliano (1985a. Factors affecting nutritional properties of rice protein. Trans. Natl. Acad. Sci. Technol. (Philipp.), 7:205-216; 1985b. Rice: chemistry and technology, 2nd ed. St Paul, MN, USA, Am. Assoc, Cereal Chem. 774 pp)와 Pedersen & Eggum (1983. The influence of milling on the nutritive value of flour from cereal grains. IV. Rice. Qual. Plant. Plant Foods Hum. Nutr., 33: 267-278)의 연구결과에 따르면 쌀겨에는 다른 부위에 비해서 비타민 B군이 밀집되어 있다. 특히 Bl의 경우는 65%, B3는 80-85% 그리고 B2는 39%가 함유되어 있다. 또한 비타민 E (일명 tocopherol)는 현미 씨눈에 전체의 95%가 존재하는 것으로 보고되고 있다. 특히 Asaf A. et al등은 최근 보고를 통해 쌀겨의 수용성 추출물과 식이섬유 농축 분획을 장기간 복용시 혈당저하를 유도하며 cholesterol, LDL-cholesterol, apollpoprotein B 그리고 중성지질(triglycerides)등을 저하한다고 발표하였다(Journal of Nutritional Biochemistry 13: 175-187, 2002).In particular, rice bran is rich in dietary fiber including hemicellulose and vitamins such as inositol, choline, niacin (B3), tocopherol (E), thiamine (B1) and pantothenic acid (B5). Juliano (1985a. Factors affecting nutritional properties of rice protein.Trans. Natl. Acad. Sci. Technol. (Philipp.), 7: 205-216; 1985b.Rice: chemistry and technology, 2nd ed. St Paul, MN, USA , Am.Assoc, Cereal Chem. 774 pp) and Pedersen & Eggum (1983. The influence of milling on the nutritive value of flour from cereal grains.IV.Rice.Qual.Plant.Plant Foods Hum.Nutr., 33: 267 (278) found that rice bran has a higher concentration of vitamin B compared to other areas. In particular, Bl contains 65%, B3 contains 80-85% and B2 contains 39%. Vitamin E (aka tocopherol) is reported to be present in 95% of all brown rice seeds. In particular, Asaf A. et al. Recently reported that water-soluble extracts and dietary fiber-enriched fractions of rice bran induce blood glucose lowering and lower cholesterol, LDL-cholesterol, apollpoprotein B and triglycerides. (Journal of Nutritional Biochemistry 13: 175-187, 2002).

이외에도, 쌀겨는 영양학적으로 풍부한 유용 성분들을 과량 함유하고 있다고 알려졌음에도 불구하고 현재까지는 가축의 사료나 버섯 재배용 배지 성분용도로 미약하게 활용이 될 뿐, 아직까지 콩이나 우유제품같이 사람을 대상으로 한 풍부한 단백질의 공급원으로서 개발이 되고 있지 못한 실정이다. 그 이유로서는 첫째로, 쌀겨 단백질의 복잡한 구조적 특징을 들수가 있다. 쌀겨 단백질은 37% 알부민(albumin), 36% 글로브린(globulin), 22% 글루테린 (glutelin)과 5% 프로라민(Prolamin)등을 함유하고 있다(Betschart et al. J. Food Sci. 42: 1088∼1093, 1977). 둘째로, 쌀겨 단백질은 용해도가 매우 낮다는 문제이다. 이러한 특성은 쌀겨 단백질이 강하게 응집되어 구성되어 있으며 특히 강력한 황화결합(disulfide bond crosslink)을 하고 있기 때문이기도 하다(Hamada, J. Protease solubilization of proteins in rice bran. Fresented at the IFT Annual Meeting, Anaheim, CA, 1995; Abstract No. 68A-55). 셋째로, 쌀겨 단백질은 높은 파이테이트(Phytate, 1.7%) 농도와 섬유함량(12%)을 함유하고 있다. 이러한 구조체는 단백질 성분을 분리 추출해 내는데 있어서 매우 어려운 점을 제공하게 된다.In addition, although rice bran is known to contain excessive amounts of nutritionally rich useful ingredients, it is currently used only slightly as a medium for animal feed or mushroom cultivation, and is still used for humans such as soy and milk products. As a source of abundant protein has not been developed. The reason for this is, firstly, the complicated structural characteristics of rice bran protein. Rice bran protein contains 37% albumin, 36% globulin, 22% glutelin and 5% prolamin (Betschart et al. J. Food Sci. 42: 1088-1093, 1977). Second, rice bran protein has a very low solubility. This property is due to the strong aggregation of rice bran proteins and particularly strong disulfide bond crosslinks (Hamada, J. Protease solubilization of proteins in rice bran. Fresented at the IFT Annual Meeting, Anaheim, CA). , 1995; Abstract No. 68A-55). Third, rice bran protein contains high phytate (1.7%) concentration and fiber content (12%). Such constructs provide a very difficult point in separating and extracting protein components.

최근 들어 국가경제가 발전되고 국민소득이 점차 증가하는 과정에서 노령층의 인구가 지속적으로 증가됨에 따라, 대다수의 국민들이 건강에 상당한 관심을 보이게 되었으며, 식품 선호도에 있어서도 합성물 보다는 자연산을 선호하는 방향으로 바뀌어 가고 있다. 따라서, 현재 활용도가 빈약하고 저렴한 가격으로 자연에서 공급 받을 수 있는 쌀겨로부터 영양학적으로 풍부한 유용성분을 단계적으로 추출하여 개발하는 것은 매우 큰 의미가 있다.In recent years, as the national economy has developed and the national income has gradually increased, the elderly population has continued to increase, and the majority of people have shown a great interest in health. I'm going. Therefore, it is very meaningful to develop and extract nutritionally rich useful ingredients step by step from rice bran which can be supplied in nature at low price and low utilization.

이에, 본 발명자는 유용한 필수아미노산을 천연으로부터 저렴하게 제조하기 위해, 우리나라에서 매년 대량으로 생산되는 도정 부산물인 쌀겨로부터 유용한 물질을 추출하는 연구를 실시하였으며 필수아미노산을 포함하는 유용한 저 분자성 영양물질을 대량으로 생산할 수 있는 제조공정을 완성하게 되었다. 특히 도정과정에서 백미를 얻기 위해 영양분이 집중된 쌀눈 및 겨 부분이 소실되어 낭비되고 있다는 사실에 주목을 하였다. 일반적으로 현미는 단백질, 필수지방산, 비타민, 섬유질 등 영양이 풍부하고 신진대사를 왕성하게 하여 젊음을 지켜주며 장 기능은 물론 체질개선에도 좋은 것으로 알려지고 있다.Thus, the present inventors conducted a study to extract useful substances from rice bran, a by-product produced in Korea in large quantities annually, in order to manufacture a useful essential amino acid from natural inexpensively, and a useful low molecular nutrient containing essential amino acid. The manufacturing process for mass production was completed. Particular attention was paid to the fact that the nutrient-concentrated rice eyes and bran were lost to obtain white rice during the milling process. In general, brown rice is rich in nutrients such as protein, essential fatty acids, vitamins and fiber, and it is known to be good for improving young metabolism by protecting metabolism and improving intestinal function as well as constitution.

특히 쌀겨의 필수 아미노산 함량과 관련하여 대표적인 단백질들의 아미노산 조성연구 결과를 비교해 보면 다음과 같다.In particular, the amino acid composition studies of representative proteins in relation to the essential amino acid content of rice bran are as follows.

상기의 표에서 보면 쌀겨 단백질은 기존의 우유 단백질이나 콩 단백질에 비해서 아미노산의 조성에 있어서 큰 차이를 보이고 있지 않다. 오히려 시스테인의 경우는 우유보다도 월등함을 보이고 있다. 이전에서도 기술한 바와 같이 쌀겨 단백질은 강력한 황화결합을 통해 응집되어 있기 때문에 시스테인의 함량이 높다. 그러한 이유로 인해서 쌀겨 단백질은 우리 몸에 들어가 소화계에서 소화되는 비율이 낮다는 주장도 있어 왔다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 개선하고자 추출 및 단백질 제조공정에서 식물성 유래의 단백질 분해효소를 사용하여 고분자 단백질을 분자량 6,000 이하의 저 분자로 전환하는 공정을 도입하여 제조단계에서 대부분 저 분자 펩타이드로 전환하는 처리를 통해 체내에서의 이용률을 높이고자 하였다.In the above table, rice bran protein does not show a significant difference in the composition of amino acids compared to conventional milk protein or soy protein. Rather, cysteine is superior to milk. As previously described, rice bran proteins are high in cysteine because they are aggregated through strong sulfide bonds. For that reason, it has been argued that rice bran protein enters our bodies and is low in the digestive system. In the present invention, in order to improve such a problem, in the extraction and protein manufacturing process, a process of converting a polymer protein into a low molecule having a molecular weight of 6,000 or less using a plant-derived protease is converted to a low molecular peptide in the manufacturing stage. To increase the utilization rate in the body through.

쌀겨로부터 단백질을 고수율로 회수하고자 하는 시도는 1969년부터 몇 편의 학술논문을 통해 발표된 바가 있으나 모두 공통적으로 탄수화물 분해효소(carbohydrases)를 통해 비단백질을 제거한 다음 단백질을 회수하려는 시도였다. 사용된 대표적인 탄수화물 분해효소(carbohydrases) 효소로서는 셀룰레이즈(cellulase), 펙티네이즈(pectinase), 헤미셀룰레이즈(hemicellulase) 그리고 비스코엔자임 엘(viscoensyme L) 등이다. 1985년에 Richardson and Hyslod는 파이테이즈(phytase)를 이용하여 단백질 회수율을 증가시키고자 시도를 한바가 있고((Enzymes. In Food Chemistry, Fennema, O.R., Ed.; Marcel Dekker: New York, 1985; pp 371-476) 1999년에 Wang et al 등은 파이테이즈(phytase) 와 자일러네이즈(xylanase)를 복합적으로 적용하여 단백질을 회수하려고 노력하였다(J. Agric. Food Chem. 1999, 47, 411-416). 그러나 이러한 효소 중 일부는 비교적 고가이며 저급 순도의 효소들은 곰팡이나 박테리아 발효를 통해 대량으로 배양한 용액을 구입하여 처리해야 하므로, 최종산물을 식품으로 사용하기에는 안전성 문제가 제기될 수가 있다. 이러한 효소를 사용하였다 하더라도 분리된 단백질의 용해도 및 회수 효율성에 문제가 있을 수도 있는데, Shih et al등이 발표한 자료에 따르면 알파 아밀레리즈(alpha-amylase), 셀롤레이즈(cellulase), 해미셀룰레이즈(hemicellulase)를 각각 쌀겨에 처리하여 얻은 수용성 상등액과 불용성 침전물의 전기영동 결과는 어느 효소를 처리하였든 간에 상당량의 고분자 쌀겨 단백질이 여전히 불용성 분획에 존재하고 있음을 보여주고 있어서 이러한 효소계를 이용한 단백질 회수율에 여전히 상당한 문제가 있음을 암시하고 있다(Nahrung 43(1999) Nr. 1, S. 14-18).Attempts to recover proteins from rice bran in high yields have been published in several academic papers since 1969, but all have attempted to recover proteins after carbohydrases have been used to remove non-proteins. Representative carbohydrases enzymes used are cellulase, pectinase, hemicellulase and biscoenzyme L. In 1985 Richardson and Hyslod attempted to increase protein recovery using phytase (Enzymes. In Food Chemistry, Fennema, OR, Ed .; Marcel Dekker: New York, 1985; pp. 371-476) In 1999, Wang et al. et al. attempted to recover proteins by combining phytase and xylanase (J. Agric. Food Chem. 1999, 47, 411). However, some of these enzymes are relatively expensive and low-purity enzymes must be purchased and processed in large quantities through fungal or bacterial fermentation, which may pose safety concerns for the use of the final product as food. Even with these enzymes, there may be problems with solubility and recovery efficiency of the isolated protein, according to data published by Shih et al. Alpha-amylase, cellulase, and solution. Electrophoresis of water-soluble supernatants and insoluble precipitates obtained by treatment of hemicellulase with rice bran, respectively, showed that a significant amount of polymer rice bran protein was still present in the insoluble fraction regardless of which enzyme was treated. It still suggests that there is still a significant problem with recovery (Nahrung 43 (1999) Nr. 1, S. 14-18).

이와 같이 쌀겨에는 우리 몸에 유익한 많은 성분들이 포함되어 있고 함량으로 보아도 적절한 제조공정이 확보되면 충분히 건강식품 등으로 활용할 수 있는 이러한 도정 부산물을 효율적으로 가공 이용하는 연구가 거의 이루어지지 않았기 때문에 제대로 활용되지 못하고 있는 실정이었다. 이에, 본 발명자는 농가에서 생산되어 버려지는 엄청난 양의 바이오매스(biomass)로부터 유용성분을 추출하여 건강식품으로 활용할 수 있는 방법을 연구하게 되었고, 현재까지 특허 공개 및 공고된 관련 자료를 조사해 본 결과, 쌀겨로부터 단백질 또는 펩타이드의 추출 및 제조방법에 대해서는 전혀 제공이 된 바가 없었기에 제조공정 연구를 통해 본 발명을 완성하게 되었다.Like this, rice bran contains many ingredients that are beneficial to our body, and it is not properly used because the research on the efficient processing of these by-products, which can be used as healthy foods, has not been carried out if the proper manufacturing process is secured in terms of contents. It was a situation. Therefore, the present inventors have studied a method of extracting useful ingredients from a huge amount of biomass produced in farmhouses and using them as health foods. However, there was no provision for the extraction and production of proteins or peptides from rice bran, and thus the present invention was completed through manufacturing process studies.

본 발명의 특징은 쌀겨에 알칼리 처리를 하여 추출되는 단백질의 함량을 최대로 얻는 최적의 방법을 제시하고 있다. 또한 본 발명에서는 알칼리 용해물의 침전유도 과정에서 복합 유기산을 침전유도 물질로 사용함으로써 단백질이 포함된 천연형 저 분자성 물질과 유기산이 복합되어 제조되는 제조방법을 제시하고 있다. 특히 본 발명은 유기산중에서 구연산을 사용하였는데 구연산은 우리 몸에 산소의 이용율을 높여주는 데 필요한 성분이며 신진대사를 활발하게 하고 에너지 방출을 도우며, 몸 속의 찌꺼기를 제거하는 기능을 수행한다고 알려져 있다. 또 다른 유기산으로서는 식초산을 사용하였는데 식초산은 우리 몸에서 변비를 예방하며 동맥경화를 억제하고 유산을 분해하여 피로를 제거하는 탁월한 기능이 있다. 이와 같이 본 발명에서는 자연계에서 매년 생성되는 엄청난 쌀겨 바이오매스(biomass)에서 유래된 천연형 저 분자화 된 펩타이드가 포함된 조성물의 제조방법을 제공하고 있다.A feature of the present invention suggests an optimal method of obtaining the maximum amount of protein extracted by alkali treatment of rice bran. In addition, the present invention proposes a method for producing a composite of a natural low molecular substance containing a protein and an organic acid by using a complex organic acid as a precipitation inducing material in the precipitation induction process of an alkali melt. In particular, the present invention used citric acid in the organic acid, citric acid is a component necessary to increase the utilization of oxygen in our body, it is known to perform the function of activating metabolism, helping energy release, and removing the debris in the body. As another organic acid, vinegar acid is used, which has an excellent function of preventing constipation in our body, inhibiting arteriosclerosis, and decomposing lactic acid to remove fatigue. As such, the present invention provides a method for preparing a composition containing a natural type low molecularized peptide derived from a huge rice bran biomass produced annually in nature.

특히 저 분자성 펩타이드의 제조를 위해서, 본 발명에서는 침전 회수된 추출물에 대해 식물유래의 단백질 분해효소를 처리해 줌으로써 저 분자성 펩타이드 제조가 가능하게 되었으며 그렇게 함으로써 체내에서의 흡수율을 증가시키는데 기여할 수가 있어서, 유아나 청소년, 또는 소화능력이 약화된 노년층에서도 본 발명에 따른 천연형 필수 아미노산 펩타이드 조성물의 섭취가 용이하게끔 적용한 것을 특징으로 하고 있다.In particular, for the production of low molecular peptides, in the present invention, by treating the plant-derived protease with respect to the precipitate-recovered extracts, it is possible to produce low molecular peptides, thereby contributing to increase the absorption rate in the body, Infants or adolescents, or elderly people with reduced digestive ability is characterized in that the intake of the natural essential amino acid peptide composition according to the present invention is easily applied.

본 발명자는 최근 들어, 미국 FDA(Food and Drug Administration) 또는 유럽 EMEA(The European Agency for the Evaluation of Medicinal Product)같은 식품의약품 허가기관에서 동물유래의 물질사용에 대해 매우 민감하고 까다로운 반응을 보이고 있다는 사실에 주목하여 본 발명의 제조에 있어서 동물유래의 단백질 분해효소보다는 질병의 전염문제가 전혀 없는 식물유래의 단백질 분해효소를 선별하여 사용하였다.In recent years, the inventors of the US Food and Drug Administration (FDA) or the European Agency for the Evaluation of Medicinal Product (EMEA) have shown a very sensitive and demanding response to the use of animal-derived substances. Attention was paid to the use of plant-derived protease which has no problem of transmission of disease than animal-derived protease in the manufacture of the present invention.

결국, 본 발명의 목적은 신진대사를 활성화시키는 천연유래 펩타이드가 포함된 저 분자성 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.After all, it is an object of the present invention to provide a low molecular composition comprising a naturally occurring peptide that activates metabolism and a method for preparing the same.

이하에서는, 본 발명의 펩타이드을 포함하는 조성물 및 그의 제조방법을 공정별로 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, a composition including the peptide of the present invention and a method for preparing the same will be described in detail for each process.

제 1공정: 멸균 및 유화과정Step 1: Sterilization and Emulsification

본 발명의 시작 물질은 현미 또는 그의 일부분이 포함된 쌀겨가 될 수 있으며 증기살균(steam sterilization or steam inactivation)을 통해 멸균하고 동시에 원료 내에 함유된 각종단백질 분해효소, 그의 억제제 또는 지방을 분해하는 lipase와 같은 효소를 불활성화 시켜줌으로써 보다 안정적인 원료(stabilized rice bran)를 만들 수 있다. 또한 본 공정은 알칼리공정에서 최대의 단백질 추출 회수율을 얻기 위해 쌀겨를 유화(softening)해 주는 기능도 있다. 예를 들면, 100℃ 에서 6분 이상 증기로 가열해 주면 트립신 효소 억제제는 불활성화된다. 본 공정의 가동 조건은 고압 멸균장치(autoclave)를 이용하거나 100℃의 수증기를 최소 20분 이상 통과시켜 줌으로써 공정을 완성하게 된다.The starting material of the present invention may be brown rice or rice bran containing a portion thereof, and sterilized by steam sterilization or steam inactivation, and at the same time, a lipase which decomposes various protein degrading enzymes, inhibitors or fats contained in the raw material; By inactivating the same enzyme, a more stable stabilized rice bran can be made. In addition, this process also has the function of softening the rice bran to obtain the maximum protein extraction recovery rate in the alkali process. For example, heating at 100 ° C. for at least 6 minutes with steam inactivates the trypsin enzyme inhibitor. The operating conditions of the process is to complete the process by using an autoclave or by passing the steam at 100 ° C. for at least 20 minutes.

제 2공정: 단백질 추출과정Second Step: Protein Extraction

최적의 단백질 추출량을 얻기 위해 본 공정에서는 쌀겨 g당 30ml 내지 100ml범위의 물을 첨가한 다음 용액의 pH를 10이상, 바람직하게는 12이상 되게 조절한다. 이때 사용 가능한 pH 조절용액으로는 암모니아수(NH4OH), 수산화칼슘(CaOH2), 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH) 용액이 될 수 있다. 용해 및 교반 시간은 통상적으로 10분 내지 2시간 이내가 적당하다.In order to obtain an optimal protein extraction amount, the process adds water in the range of 30 ml to 100 ml per gram of rice bran and adjusts the pH of the solution to 10 or more, preferably 12 or more. The pH control solution can be used ammonia water (NH 4 OH), calcium hydroxide (CaOH 2 ), potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) solution. Dissolution and stirring times are usually suitable within 10 minutes to 2 hours.

제 3공정 불용성 물질 제거과정3rd process Insoluble substance removal process

쌀겨의 알칼리 추출 용해한 액으로부터 가용성 단백질을 최대로 회수하기 위해서는 불용성 쌀겨와 용해된 단백질 용액을 분리해 주어야 한다. 이를 위해서 본 공정에서는 내부에 특수필터가 장착된 탈수기를 이용하여 알칼리 추출용액을 회수하게 된다 회수된 추출용액은 다음 단계인 침전유도과정으로 이동되며 얻어진 불용성 쌀겨 물질은 베타-시토스테롤(β-sitosterol)을 포함하는 식물성스테롤(phytosterol) 추출을 위해 별도의 공정으로 이동 보관된다.Alkali Extraction of Rice Bran In order to maximize recovery of soluble protein from the dissolved solution, insoluble rice bran and the dissolved protein solution must be separated. To this end, this process recovers the alkaline extracting solution using a dehydrator equipped with a special filter inside. The recovered extracting solution is moved to the precipitation induction process, and the insoluble rice bran material obtained is beta-sitosterol (β-sitosterol). It is stored in a separate process for the extraction of phytosterol containing phytosterol.

제 4공정: 침전유도 및 회수과정4th process: sedimentation induction and recovery

탈수기로부터 회수된 알칼리 추출용액의 pH를 저하시켜 침전물을 회수하는데 있어서, 용해도 차이를 이용한 침전과 동시에 용해된 단백질의 등전점 (isoelectric PH) 침전을 이용한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명자에 의해 확인된 알칼리 추출액의 적절한 pH 하강범위는 pH 3 내지 6 이 적당하며 이 범위 내에서 최고로 많은 침전물을 얻을 수가 있다.In recovering the precipitate by lowering the pH of the alkaline extract solution recovered from the dehydrator, isoelectric PH precipitation of the dissolved protein is used simultaneously with precipitation using solubility difference. In order to achieve this object, the appropriate pH dropping range of the alkali extract identified by the present inventors is suitable for pH 3 to 6, and the most precipitate can be obtained within this range.

이때 사용 가능한 침전 유도물질 또는 pH 저하용 물질로서는 식초산(acetic acid), 구연산(citric acid)과 같은 유기산을 단독 또는 복합하여 사용할 수 있다. 형성된 백색의 침전체는 500g 이상의 중력으로 5분 이상의 가동조건에서 원심분리를 통해 침전물로 회수가 가능하다.At this time, as a precipitation inducing substance or a substance for lowering pH, organic acids such as acetic acid and citric acid may be used alone or in combination. The white precipitate formed can be recovered as a precipitate by centrifugation at a gravity of 500g or more and 5 minutes or more.

제 5공정: 식물성 단백질 분해효소 처리공정Fifth Step: Plant Protease Treatment Process

회수된 침전물을 물에 현탁하고 현탁액의 pH를 5 내지 8범위로 조절한 다음 식물성 단백질 분해효소 처리를 하게 된다. 대량생산 공정에서는 인산 완충용액(phosphate buffer)을 사용할 수가 있으며 식물성 단백분해 효소는 야자수 줄기에서 얻는 파파인(papain) 효소와 파인애플 줄기에서 얻는 브로머레인(bromelain) 효소를 사용할 수 있다.The recovered precipitate is suspended in water, and the pH of the suspension is adjusted in the range of 5 to 8, followed by treatment with vegetable protease. In the mass production process, phosphate buffer can be used, and the plant protease can use papain enzyme obtained from palm stem and bromelain enzyme obtained from pineapple stem.

제 6공정: 한외여과(ultrafiltration) 또는 원심분리를 통한 저 분자성 펩타이드 물질의 회수Step 6: Recovery of Low Molecular Peptide Substances by Ultrafiltration or Centrifugation

단백질 분해효소의 작용에 의해 저 분자화 된 쌀겨 펩타이드는 공중사막 또는 한외여과 막을 이용하여 저 분자화 된 펩타이드를 회수할 수가 있다. 이전 공정에서 얻어진 용액을 MWCO(molecular weight cut-off) 50,000 내지 10,000의 막 구경을 지닌 한외여과 막(ultrafiltration membrane, UF)을 사용하여 용액에 함유된 저 분자 성 펩타이드 물질을 분리한다. 원하는 최종산물은 본 한외여과막의 침투액(filtrate)으로부터 회수하게 된다. 또한 본 반응산물인 저 분자성 펩타이드는 식물유래 효소반응 액을 원심분리를 통해 상등 액으로 부터 회수가 가능하다.The low molecular weight rice bran peptide by the action of proteolytic enzymes can recover the low molecular weight peptide by using an air desert membrane or ultrafiltration membrane. The solution obtained in the previous process is separated using an ultrafiltration membrane (UF) with a membrane diameter of 50,000 to 10,000 MWCO (molecular weight cut-off) to separate the low molecular peptide material contained in the solution. The desired final product is recovered from the filtrate of the present ultrafiltration membrane. In addition, the low molecular weight peptide, the reaction product, can be recovered from the supernatant by centrifugation of the plant-derived enzyme reaction solution.

제 7공정: 분말제조 및 건조7th step: powder production and drying

본 발명에서의 마지막 공정으로서 한외여과막 통과액 또는 원심분리로부터의 상등액은 통상적으로 분무건조기(spray dry)를 통해 분말 형태로 회수할 수 있다.As a final process in the present invention, the superfiltration from the ultrafiltration membranes or centrifugation can be recovered in powder form, typically via spray dry.

이와 같이 제조된 쌀겨 유래 저 분자성 펩타이드를 포함하는 조성 물은 건강식품의 원료 또는 식품첨가물 형태로 사용될 수가 있다. 이하 실시 예에 의하여 본 발명은 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 국한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가지 자에게 있어서 자명할 것이다.The composition comprising the rice bran-derived low molecular weight peptide prepared in this way can be used as a raw material or food additive form of health food. The present invention will be described in more detail by the following examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1Example 1

수증기로 멸균처리 및 안정화한 쌀겨 1.5g을 각각 50ml 용량의 falcon tube에 담고 물을 첨가하여 수용성 단백질을 용해하였다. 각 용액의 pH는 10N 가성소다 용액을 적절히 희석하여 첨가하였고 해당 pH까지 조절한 다음 최종 50ml까지 물을 보충해 주었다. 최종적인 각 용기의 pH는 아래의 그림과 같다. 각 용기의 추출시간은 모두 동일하게 30분으로 하였으며 주기적으로 교반해 주면서 실험을 실시하였다. 주어진 30분이 경과한 뒤 각 용기로부터 용해 액을 1ml씩 취한 다음 10,000g에서 5분간 원심 분리하여 얻은 상등 액에 존재하는 단백질 농도는 280nm 파장에서의 흡광도 측정을 통해 단백질 함량으로 비교하여 결정하였다. 각 시료의 측정파장에서의 값은 증류수에 대비하여 측정하였다.1.5 g of rice bran sterilized and stabilized with water vapor was put in a 50 ml falcon tube, and water was added to dissolve the water-soluble protein. The pH of each solution was added by diluting the 10N caustic soda solution appropriately, and then adjusted to the pH and supplemented with water until the final 50ml. The final pH of each vessel is shown below. Extraction time of each container was the same 30 minutes and the experiment was carried out while stirring periodically. After 30 minutes elapsed, 1 ml of the lysate was taken from each container, and the protein concentration present in the supernatant obtained by centrifugation at 10,000 g for 5 minutes was determined by comparing the protein content by measuring absorbance at a wavelength of 280 nm. The value at the measured wavelength of each sample was measured relative to distilled water.

결과를 보면 쌀겨에 처리한 알칼리 조건은 용액의 pH가 상승할수록 가용성 단백질이 많이 용해되고 있음을 보여주고 있다. 특히 pH 10이상에서는 용해 단백질 농도가 크게 증가함을 보이고 있다.The results show that the alkaline conditions treated with rice bran show that the soluble protein is dissolved more as the pH of the solution rises. In particular, the concentration of dissolved protein is significantly increased above pH 10.

실시예 2Example 2

실시 예1에서와 동일한 방식으로 시료를 준비하되 추출용액의 pH를 12 이상으로 조절하고 30분간 알칼리 추출을 한 다음, 불용성물질을 제거한 후 구연산을 적절히 희석하고 차별적으로 가해 줌으로써 각 용액의 pH를 차별적으로 저하시켰다. 각 용기의 최종적인 PH는 아래의 그림에 표시하였다. 각각의 최종 pH에서 각 용기로부터 1ml씩 용액을 취한 다음 10,000g에서 5분간 원심 분리하여 얻은 상등 액의 단백질 추출농도를 아래의 단백질 농도를 구하는 식에 의하여 결정하였다. 각 시료의 측정파장에서의 값은 증류수에 대비하여 측정하였다.Prepare the sample in the same manner as in Example 1, but adjust the pH of the extraction solution to 12 or more, alkali extraction for 30 minutes, remove the insoluble substance, and then dilute the citric acid appropriately and add differentially to the pH of each solution Lowered. The final pH of each container is shown in the figure below. The protein extraction concentration of the supernatant obtained by taking 1 ml of solution from each vessel at each final pH and centrifuging at 10,000 g for 5 minutes was determined by the following formula. The value at the measured wavelength of each sample was measured relative to distilled water.

결과를 보면 상등 액에 존재하는 단백질의 양은 pH 6이하에서 급격히 낮아짐을 알 수가 있으며 이는 대부분의 가용성 단백질이 이 pH 범위 대에서 침전을 형성함을 보여준다 특히 3.5 내지 4.5 범위에서 최대의 침전을 얻을 수가 있다.The results show that the amount of protein present in the supernatant drops sharply below pH 6, indicating that most of the soluble proteins form precipitates in this pH range, especially in the range of 3.5 to 4.5. have.

실시예 3Example 3

실시예 1과 같이 안정화된 쌀겨 1.5g을 취한 뒤 각기 다른 용기에 넣고 첨가한 물의 부피를 아래의 그림과 같이 달리 처리하였다. 용액의 pH를 12 이상으로 조절하고 10분간 방치한 다음 불용성 물질을 제거하고 용해된 상등 액에 존재하는 탄수화물의 양을 Dubois M. et al의 방법에 따라서 결정하였다(Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Anal. Chem. 1956, 28 pp 350-356). 이때 표준 품은 glucose와 fructose를 각각 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60ug씩 준비하여 시료와 동시에 분석하였으며 측정시료의 정량 값은 각 표준품에 대입하여 얻은 값의 평균치로 계산을 하였다. 페놀-황산 처리를 통해 발색을 유도한 후 490nm에서 정량을 하였으며 얻어진 값을 총 부피로 환산을 하여 아래의 그림에 표시하였다.After taking 1.5g of stabilized rice bran as in Example 1 and put in different containers, the volume of water added was treated differently as shown below. The pH of the solution was adjusted to 12 or more, left for 10 minutes, the insoluble matter was removed, and the amount of carbohydrates present in the dissolved supernatant was determined according to the method of Dubois M. et al (Colorimetric method for determination of sugars and related). substances. Anal. Chem. 1956, 28 pp 350-356). At this time, glucose and fructose were prepared by 0, 10, 20, 30, 40, 50, and 60ug, respectively, and analyzed simultaneously with the sample. The quantitative value of the sample was calculated as the average of the values obtained by substituting each standard. After induction of color development through phenol-sulfuric acid treatment, quantification was performed at 490 nm.

결과를 보면 처리한 물의 부피가 증가할수록 수용성 탄수화물의 총량이 낮아지는 경향이 있으며 총 당분의 회수량이 919mg 내지 1163mg 범위 내에서 얻어지고 있음을 보이고 있다. 따라서 처리하는 부피를 최소화하면서 많은 양의 당 추출물을 얻을 수 있는 범위는 바람직하게는 쌀겨 g당 30ml 내지 70ml 범위이다.The results show that as the volume of water treated increases, the total amount of water-soluble carbohydrates tends to be lowered, and the recovery of total sugars is obtained within the range of 919 mg to 1163 mg. Therefore, the range in which a large amount of sugar extract can be obtained while minimizing the volume to be treated is preferably in the range of 30 ml to 70 ml per gram of rice bran.

실시예 4Example 4

쌀겨 3g을 100ml의 물에 현탁한 후 용액의 pH를 12 이상으로 조절하고 30분간 방치하였다. 불용성 물질을 제거한 후 빙초산을 가하여 용액의 pH를 4.24까지 저하한 후 4ml씩 취하여 4개의 용기에 각각 분주하였다. 10,000g에서 5분간 원심 분리하여 상등 액은 버리고 침전물을 취한 다음 이를 원심 분리형 진공건조기(speed vac)에서 24시간동안 진공건조하였다. 얻어진 건조 침전물의 중량을 측정한 결과 침전물은 건조 전의 중량대비 평균 15%선으로 얻어졌다. 이를 아래의 표에 나타내었다.After 3g of rice bran was suspended in 100ml of water, the pH of the solution was adjusted to 12 or more and left for 30 minutes. After removing the insoluble substance, glacial acetic acid was added to lower the pH of the solution to 4.24, and then 4 ml of each solution was dispensed into four containers. The supernatant was discarded by centrifugation at 10,000 g for 5 minutes, and the precipitate was taken and then vacuum-dried for 24 hours in a centrifugal vacuum dryer (speed vac). As a result of measuring the weight of the obtained dry precipitate, the precipitate was obtained with an average of 15% relative to the weight before drying. This is shown in the table below.

위의 표로부터 초기 4ml에 함유된 침전건조물의 평균중량은 24.25mg이었고 이를 총 추출부피 100ml로 환산하면 약 606mg의 침전물이 얻어졌다. 따라서 초기에 사용된 쌀겨의 무게가 3g이므로 초기중량 대비 약 20%의 추출효율을 얻었다.From the above table, the average weight of the settled dry matter contained in the initial 4ml was 24.25mg, which was converted to 100ml of total extraction volume, and about 606mg of precipitate was obtained. Therefore, since the weight of the rice bran used in the early 3g, the extraction efficiency of about 20% compared to the initial weight was obtained.

실시예 5Example 5

실시예 4에서 유기산으로 pH 4.24까지 조절된 시료를 가지고 원심 분리하여 침전을 회수하는데 있어서, 침전으로 단백질이 분리되기 전의 총 단백질량 대비 원심분리 후 각 상등 액과 침전물로 분포되는 단백질의 함량변화를 조사하였다. 단백질 정량은 80%의 빙초산 2.5ml에 측정시료를 20ul ∼ 50ul범위 내에서 적절히 가하여 vortex하여 충분히 용해한 후 실시예 2의 단백질 농도 계산식을 이용하여 결정하였다. 그 결과 유기산 처리를 통해 얻는 침전물에 존재하는 단백질의 함량은 9 : 1 (침전물 : 상등액)의 비로 분포됨을 확인하였다.In Example 4, the precipitate was recovered by centrifugation with a sample adjusted to pH 4.24 with an organic acid, and the change in the amount of protein distributed in each supernatant and precipitate after centrifugation compared to the total protein before separation of the protein by precipitation. Investigate. Protein quantification was determined using a protein concentration calculation formula of Example 2 after vortex and sufficient dissolution by adding the measurement sample to 20 ml of glacial acetic acid in a range of 20ul to 50ul. As a result, it was confirmed that the protein content in the precipitate obtained through the organic acid treatment was distributed in a ratio of 9: 1 (precipitate: supernatant).

이러한 결과는 15% SDS-PAGE를 통한 전기영동 결과에서도 확인이 되었다.These results were also confirmed by electrophoresis results through 15% SDS-PAGE.

실시예 6Example 6

실시예 4에서 얻은 침전 건조물에 함유된 단백질의 함량을 계산하기 위하여 4개의 용기에서 얻은 각각의 침전물에 100mM NaOH 용액을 첨가하여 최종 1㎖가 되게 하였다. 실시예 4에서 각 용기의 평균 건조 침전물 중량은 24.25mg을 확인한 바 있다. 100mM NaOH 용액에 용해된 단백질을 얻기 위해 충분히 용해한 직후, 각 용기를 10,000g에서 5분간 원심분리 하고 얻은 상등액을 각각 20ul씩 취하여 실시예 5에서와 같이 80% 빙초산 용액 2.5ml에 넣고 충분히 흔들어 맑게 용해한 다음 동일한 방법으로 단백질 농도를 결정하였다.In order to calculate the content of protein contained in the precipitate dried product obtained in Example 4, 100 ml NaOH solution was added to each precipitate obtained in four vessels to a final 1 ml. In Example 4, the average dry precipitate weight of each container was found to be 24.25 mg. Immediately after sufficient dissolution to obtain the protein dissolved in 100 mM NaOH solution, each vessel was centrifuged at 10,000 g for 5 minutes, and each obtained supernatant was taken in 20 ml of 80% glacial acetic acid solution as in Example 5, and shaken sufficiently to clear it. The protein concentration was then determined in the same manner.

그 결과 100mM NaOH 용액 1ml에 용해된 단백질의 양은 19.2mg, 21.1mg, 22.7mg, 25.4mg으로 얻어 졌으며 평균 22,11mg의 단백질을 함유하고 있는 것으로 나타났다. 이를 통해 건조중량으로 얻어진 무게의 약 91%는 단백질로 결정되었다.As a result, the amount of protein dissolved in 1 ml of 100 mM NaOH solution was obtained as 19.2mg, 21.1mg, 22.7mg, 25.4mg, and contained an average of 22,11mg of protein. As a result, about 91% of the weight obtained as dry weight was determined as protein.

실시예 7Example 7

쌀겨의 알칼리 추출물로부터 유기산을 이용하여 침전으로 얻어진 단백질의 저 분자화를 위해서 침전물을 50mM Tris (pH 7.0) 완충용액으로 현탁하고 단백질 정량을 실시예 5에서와 동일한 방법으로 측정한 결과 단백질 농도가 24.3mg/ml인 시료를 확보하였다. 한편 식물성단백질 분해 효소인 브로머레인(2.8 units/mg solid)은 미국 시그마(Sigma) 사에서 구입하였다. 265mg 브로머레인 분말을 50mM Tris (pH 7.0) 용액 10ml에 용해한 후 원심 분리하여 상등액을 사용하였다. 상등액의 단백질 농도는 실시예 5에서와 동일하게 측정한 결과 17.3mg/ml로 얻어졌다. 제조된 브로머레인(bromelain) 효소용액은 분주하여 사용 시까지 - 20도 냉동고에 보관하였다. 효소반응 조건은 쌀겨 단백질 10ul (2.43mg 단백질 상당)에 50mM Tris (pH 7.0) 용액 100ul를 첨가한 후 준비된 브로머레인 효소용액 10ul (173ug 단백질 상당)를 첨가한 후 55도로 조정된 오븐에서 반응을 시작하였다. 반응개시 후 11분, 23분, 63분, 90분, 135분에 시료를 취하여 SDS-PAGE 샘플 완충용액(3X) 100ul를 첨가하고 가열하여 반응을 중지시켰으며 모든 반응이 완료된 후 15% SDS-PAGE에서 전기영동을 하여 저 분자화 된 단백질의 분자량 크기를 비교 분석하였다.In order to lower the molecular weight of the protein obtained by precipitation using an organic acid from the alkaline extract of rice bran, the precipitate was suspended in 50mM Tris (pH 7.0) buffer and the protein concentration was measured in the same manner as in Example 5, and the protein concentration was 24.3. Samples of mg / ml were obtained. On the other hand, bromerlane (2.8 units / mg solid), a phytoprotein degrading enzyme, was purchased from Sigma, USA. Supernatant was used by dissolving 265 mg bromerlane powder in 10 ml of 50 mM Tris (pH 7.0) solution and centrifuging. The protein concentration of the supernatant was measured in the same manner as in Example 5 to obtain 17.3 mg / ml. The prepared bromelain enzyme solution was dispensed and stored in a freezer at -20 degrees until use. Enzyme reaction was performed by adding 100ul of 50mM Tris (pH 7.0) solution to 10ul of rice bran protein (equivalent to 2.43mg protein) and then adding 10ul of bromerlane enzyme solution (equivalent to 173ug protein) to the reaction in an oven adjusted to 55 degrees. Started. Samples were taken at 11, 23, 63, 90, and 135 minutes after the start of the reaction, and 100 ul of SDS-PAGE sample buffer (3X) was added and heated to stop the reaction. After all reactions were completed, 15% SDS- Electrophoresis was performed on PAGE to analyze the molecular weight of low molecular weight proteins.

상기의 결과를 보면 2번의 고분자 단백질이 주어진 조건에서 모두 분자량 6K이하로 절단되었음을 확인하였다.From the results, it was confirmed that the two polymer proteins were all cut to a molecular weight of 6K or less under given conditions.

실시예 8Example 8

실시예 6에서와 같이 유기산을 이용하여 침전으로 얻어진 단백질의 저 분자화를 위해서 이번에는 침전물을 50mM 트리스 (pH 7.0) 완충용액으로 현탁한 쌀겨 단백질에 식물성 단백질 분해 효소인 파파인(papain, 미국 시그마)을 처리하였다. 270mg 파파인을 50mM Tris (pH 7.0) 용액 10ml에 용해한 후 원심 분리하여 상등액을 사용하였다. 상등액의 단백질 농도는 이전과 동일하게 측정한 결과 23.9mg/ml로 얻어졌다. 제조된 파파인 효소용액은 분주하여 사용 시까지 -20도 냉동고에 보관하였다. 효소반응 조건은 쌀겨 단백질 100ul(2.43mg 단백질 상당)에 50mM Tris (pH 7.0) 용액 100u]를 첨가한 후 준비된 파파인 효소용액 10ul (239ug 단백질 상당)를 첨가한 후 70도로 조정된 오븐에서 반응을 시작하였다.In order to lower the molecular weight of the protein obtained by precipitation using organic acid as in Example 6, this time, the precipitate was planted in a rice bran protein suspended in 50 mM Tris (pH 7.0) buffer solution, papain (Papin, USA Sigma). Was treated. Supernatant was used by dissolving 270 mg papain in 10 ml of 50 mM Tris (pH 7.0) solution and centrifuging. The protein concentration of the supernatant was obtained as 23.9 mg / ml as measured before. The prepared papain enzyme solution was dispensed and stored at -20 degrees freezer until use. Enzymatic reaction was performed by adding 50ul of 50mM Tris (pH 7.0) solution to 100ul of rice bran protein (equivalent to 2.43mg protein) and then adding 10ul (equivalent to 239ug protein) of papain enzyme solution. It was.

반응개시 후 17분, 24분, 35분, 60분에 시료를 취하여 SDS-PAGE sample buffer(3X) I00ul를 첨가하고 가열하여 반응을 중지시켰으며 모든 반응이 완료된 후 15% SDS-PAGE에서 전기영동을 하여 소화된 단백질의 분자량 크기를 비교 분석하였다.Samples were taken at 17, 24, 35, and 60 minutes after the start of the reaction, and the reaction was stopped by adding SDS-PAGE sample buffer (3X) I00ul and heating, and electrophoresis was performed at 15% SDS-PAGE after all reactions were completed. The molecular weight size of the digested protein was compared and analyzed.

상기의 결과를 보면 실시예 7에서와 유사하게 2번의 고분자 단백질이 주어진 조건에서 17분 이내에 모두 분자량 6K이하로 절단되었음을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that similarly to Example 7, two polymer proteins were cut to a molecular weight of 6K or less within 17 minutes under given conditions.

실시예 9Example 9

쌀겨 단백질과 반응하는 브로머레인 효소의 최적 반응 비율을 조사하였다. 2.43mg의 쌀겨단백질에 각기 다른 양의 브로머레인 효소 86.5ug, 17.3ug, 0.173ug을 각각 첨가한 다음 10분간 55도에서 반응을 시킨 후, 이전의 실시 예에서와 마찬가지로 15% SDS-PAGE를 통해 효소반응의 결과를 확인하여 그 결과를 아래의 그림에 표시하였다.The optimum reaction rate of bromerlane enzyme reacted with rice bran protein was investigated. After adding 86.5 ug, 17.3 ug, and 0.173 ug of different amounts of bromerlane enzyme to 2.43 mg of rice bran protein, respectively, and reacting at 55 ° C for 10 minutes, 15% SDS-PAGE was added as in the previous example. Through the results of the enzyme reaction was confirmed through the results are shown in the figure below.

그 결과를 보면 10분간의 반응에도 불구하고 쌀겨 단백질과 효소의 정량적인 비가 14,000(w/w) 조건, 즉 0.173ug의 효소를 첨가한 용기에서 분자량 6,000이하의 저 분자 펩타이드가 형성되었고 분자량 22,000 전후의 일부 단백질이 미약하게 존재함을 확인하였다. 따라서 반응시간이 10분 이상 주어진다면 14,000:1 (rice protein : bromelain, w/w) 비율에서도 모든 단백질 기질이 저 분자화 될 수 있음을 확인하였다.As a result, despite the reaction for 10 minutes, the quantitative ratio of rice bran protein and enzyme was 14,000 (w / w), that is, low molecular peptide with molecular weight of 6,000 or less was formed in a container containing 0.173 ug of enzyme. It was confirmed that some of the protein is weakly present. Therefore, if the reaction time is more than 10 minutes, it was confirmed that all protein substrates can be low molecular weight even at 14,000: 1 (rice protein: bromelain, w / w) ratio.

실시예 10Example 10

실시예 4에서 수행한 알칼리 추출을 통해 가용성 단백질을 모두 추출하고 남은 탈수된 불용성 쌀겨에 99.5% 에탄올을 30ml 첨가하였다. 30분마다 충분히 흔들어 주면서 에탄올 추출을 상온에서 2시간 동안 실시한 후, Careri etl al (Journal of Chromatography A. 935(2001) 249-257)의 방법에 따라 베타-시토스테롤(β-sitosterol)과 스티그마스테롤(stigmasterol) 분석을 실시하였다. 간단히 설명하면, 에탄올 추출액을 에틸 아세테이드(ethyl acetate)와 물의 혼합액에 첨가하여 충분히 교반한 다음 수용층을 회수하고 다시 에틸 에테르(diethyl ether)로 수용층을 3회 추출한 다음 얻은 에칠 에테르를 질소가스로 모두 제거하고 남은 잔유 물에 에틸 에테르를 1ml 첨가하여 재용해 하였다. 표준 베타-시토스테롤은 미국 시그마(Sigma) 사에서 합성 품을 구입하여 에틸 에테르(diethyl ether)로 용해하여 100ug/ml 농도로 만들어 사용하였으며 고압 역상 C8 HPLC 칼럼(reverse phase C8, 0.46 cm x 25 cm, Vydac column)전개를 통해 쌀겨의 불용성 물질에 동 식물성스테롤이 풍부하게 존재함을 확인하였고 쌀겨에서 본 실시예의 방법에 의해 식물성스테롤이 간단히 추출 및 제조 될 수 있음을 확인하였다. 표준품과 에탄올 추출한 시료의 HPLC 전개 결과는 아래의 그림에 나타내었다.All the soluble proteins were extracted through alkali extraction performed in Example 4, and 30 ml of 99.5% ethanol was added to the remaining dehydrated insoluble rice bran. After ethanol extraction was performed for 2 hours at room temperature with sufficient shaking every 30 minutes, beta-sitosterol and stigmasterol according to the method of Careri et al ( Journal of Chromatography A. 935 (2001) 249-257). stigmasterol) analysis. In brief, ethanol extract is added to a mixture of ethyl acetate and water, and the mixture is sufficiently stirred. The aqueous layer is recovered, and the aqueous layer is extracted three times with ethyl ether, and the ethyl ether obtained is extracted with nitrogen gas. All of the residue was removed and redissolved by adding 1 ml of ethyl ether to the remaining residue. Standard beta-sitosterol was purchased from Sigma, USA, and dissolved in ethyl ether to a concentration of 100 ug / ml and used as a high pressure reverse phase C8 HPLC column (reverse phase C8, 0.46 cm x 25 cm, Vydac column) confirmed the presence of abundant phytosterols in the insoluble matter of rice bran through the development and confirmed that phytosterols can be easily extracted and prepared by the method of this embodiment in rice bran. The HPLC development results of the standard and ethanol extracted samples are shown in the figure below.

위의 그림은 표준품(10ul, 100ug/ml) 전개 내역이고 아래 그림은 본 발명의 실시예 10에서 추출한 식물성스테롤의 순도 및 함량을 보여준다. 표준품(1ug) 크로마토그램에서 1번 피크는 스티그마스테롤(stigmasterol)이며 2번 피크는 베타-시토스테롤(β-sitosterol)이다. 칼럼 전개조건은 아세토나이트릴-물(86.14, v/v)로 이동상을 구성하고 유속은 분당 0.3ml으로 하였다. 측정파장은 208nm이다.The figure above shows the development of standard (10ul, 100ug / ml) and the figure below shows the purity and content of phytosterol extracted in Example 10 of the present invention. Peak 1 in the standard (1ug) chromatogram is stigmasterol and peak 2 is beta-sitosterol. Column development conditions consisted of the mobile phase with acetonitrile-water (86.14, v / v) and the flow rate was 0.3 ml per minute. The measurement wavelength is 208 nm.

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 생리활성 물질인 천연유래 필수아미노산 펩타이드를 포함하는 조성물 및 그의 제조방법을 제공한다. 본 발명은 전 세계적으로 매년 방대한 양이 생산되는 쌀겨로부터 우리 몸에 유익한 저 분자성 생리활성 물질을 포함한 필수아미노산등을 저렴한 가격으로 그리고 대량 생산이 가능케 하는 방법을 제공할 뿐 아니라 일차적으로 쌀겨의 가용 단백질을 추출하고 남은 불용성 물질로부터 이차적으로 콜레스테롤 흡수억제 기능이 있는 식물성 스테롤(phytosterol)을 고 순도로 얻음으로써 두 가지의 유용한 생리물질을 농산 폐기물 자원으로부터 동시에 회수하는 방법을 제공한다. 이로써 향후 국내의 농가수익 개선에 큰 기여를 할 수 있을 뿐 아니라, 그 동안 가축사료 정도로 활용되어온 쌀겨로부터 우리 몸에 유익한 영양성분을 추출하여 공급할 수 기반을 마련하게 되었다. 본 발명에 의한 최종산물은 천연형 필수 아미노산을 포함하는 각종 쌀겨유래의 유기산 및 식이섬유 그리고 식물성 스테롤 등 건강에 유익한 물질이며 저 분자성 완전 건강식품 및 식품 첨가물로 사용이 가능하다. As described and demonstrated in detail above, the present invention provides a composition comprising a naturally-derived essential amino acid peptide, which is a bioactive substance, and a method for preparing the same. The present invention not only provides a method for enabling the mass production of essential amino acids, including low molecular weight bioactive substances beneficial to our bodies, from rice bran, which is produced in large quantities every year, at low prices, and primarily for the availability of rice bran. By extracting protein and obtaining high purity of phytosterol, which has a secondary cholesterol absorption inhibitory function from the remaining insoluble substance, it provides a method of simultaneously recovering two useful physiological substances from agricultural waste resources. This will not only make a great contribution to improving domestic farm income, but will also provide a foundation for extracting and supplying beneficial nutrients to our bodies from rice bran, which has been used as a livestock feed. The final product according to the present invention is a health-friendly substance such as organic acids and dietary fiber derived from various rice bran containing natural essential amino acids and vegetable sterols, and can be used as a low molecular total health food and food additives.

도 1은 쌀겨로부터 저 분자 펩타이드를 포함하는 조성물의 제조방법을 도시한다1 shows a method for preparing a composition comprising a low molecular peptide from rice bran

Claims (3)

쌀겨로부터 알칼리추출공정; 불용성물질을 제거하는 탈수공정; 파파인(papain) 및 브로머레인(bromelain)을 사용하여 단백질을 분해하는 공정; 한외여과 막을 이용하여 저 분자화 된 펩타이드를 회수하는 공정 등을 포함하는 쌀겨유래의 천연 펩타이드를 제조하는 방법Alkali extraction process from rice bran; Dehydration process to remove insoluble matters; Decomposing the protein using papain and bromelain; Method for producing a natural peptide derived from rice bran, including the step of recovering the low molecularized peptide using the ultrafiltration membrane 제 1 항의 천연형 저분자 펩타이드 제조공정에 있어서, 알칼리 추출은 쌀겨 Kg 당 30 리터 내지 100 리터의 수용성 추출부피를 유지하면서 pH 10 이상에서 최소 10 분 내지 최대 2 시간 이내로 교반을 실시하는 공정; 불용성물질이 제거된 알칼리 추출 용액에 대해 식초산 또는 구연산등을 첨가하여 용액의 pH를 5 내지 8 범위로 조절하는 공정; 식물성 단백질 분해효소는 파파인(papain) 및 브로머레인(bromelain)을 사용할 수 있고 이를 처리하는 단계에서 반응액의 온도는 60 ± 10 도를 유지하는 공정을 포함하는 살겨유래의 천연형 저분자 펩타이드를 간단히 제조하는 방법In the process for producing a natural low molecular peptide of claim 1, the alkali extraction is a step of stirring at least 10 minutes to up to 2 hours at a pH of 10 or more while maintaining a water-soluble extraction volume of 30 to 100 liters per Kg rice bran; Adjusting the pH of the solution to a range of 5 to 8 by adding vinegar acid or citric acid to the alkaline extract solution from which the insoluble material is removed; The plant protease may use papain and bromelain, and in the process of treating it, it is possible to simply remove the naturally occurring low molecular peptide derived from the raw material, which includes maintaining the temperature of 60 ± 10 degrees. How to manufacture 제 2 항에 있어서, 식물성 단백질 분해효소는 브로머레인 또는 파파인을 사용하는 것을 특징으로 하며 브로머레인의 경우 최적의 반응비율은 [쌀겨단백질]/[효소]의 중량비가 30 이상 14,000이하의 범위로 유지되면서 처리하는 방법The method of claim 2, wherein the plant protease is characterized in that the use of bromerlane or papain, the optimum reaction ratio of bromerlane is in the range of 30 to 14,000 weight ratio of [rice bran protein] / [enzyme] How to handle while remaining
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