KR100509840B1 - 어란 외피의 효소 분해에 의한 아미노산 성분의 제법 - Google Patents

Abstract

각종 생선의 알 입자의 이용에 의하여 발생하는 어란 외피로부터, 그 구성 단백질을 효소 분해함으로써 아미노산 성분으로서 채취하고, 그 유효 이용을 꾀한다.

냉수로 세정한 어란 외피를 실온 이하의 오존수로 처리한 후, 바실루스속(Bacillus subtilis)이 생산하는 단백질 분해효소에 의하여 분해하고, 또는 사상균(Aspergillus oryzae)이 생산하는 단백질 분해 효소로 처리하여 어란 외피 중의 근원섬유 단백질 (수축 단백질: 미오신)을 분해한 후, 분해액을 농축·건조함으로써 어란 외피로부터 식품의 영양 강화제 등으로서 유용한 아미노산 및 펩티드를 제조하는 제법.

Description

어란 외피의 효소 분해에 의한 아미노산 성분의 제법{METHOD FOR PRODUCING AMINO ACIDS BY ENZYMATIC DEGRADATION OF OUTER SKIN OF FISH EGGS}

본 발명은 대구, 청어, 연어, 다랑어 등의 알의 외피인 어란 외피로부터 식품의 영양 강화제 등으로서 유용한 아미노산 성분을 제조하는 방법에 관한 것이다.

수산 가공에 따라 발생하는 폐기 어체의 어육, 껍질, 뼈 등은 어분, 어유(魚油), 축산용 사료, 농업용 비료 등으로 가공하여 이용되고 있는데, 어란의 가공 및 수산 가공에 의하여 발생하는 어란 외피는 대부분이 산업 폐기물로서 처분되고 있다.

그런데 어패류의 이용법으로서 어패류를 고온 처리하여 어패류에 포함되어 있는 자기 분해 효소를 불활성화한 후, 바실루스 수브틸리스(Bacillus subti1is) 생산 단백질 분해 효소 및 누룩균 생산 단백질 분해 효소에 의하여 성분중의 단백질을 펩티드 아미노산 및 유리 아미노산으로 분해하여 얻어진 어패류 추출물이 항궤장작용, 인슐린 유사작용, 고지혈증 치유작용 등의 의약 효과를 가지는 것으로 되어 있다 (특공평1-14885호 공보).

또한 생선 껍질, 생선의 뼈, 비늘 등의 이용법으로서는 껍질, 뼈에 프로테아제 처리 등을 행하여 얻어진 젤라틴을 식품 소재로 하여 이용하는 방법 (특개평10-276680호 공보), 또는 생선비늘(특개평5-93000호 공보), 생선껍질(특개2000-50811호 공보)로부터 추출한 콜라겐을 의료용 생체 재료 또는 화장품재료 등으로서 이용하는 방법 등이 생각되고 있다.

한편, 최근 명란의 난소막을 건조시킨 반찬용, 안주용의 고춧가루 맛의 건조식품이 제안되어 있으나(특개평10-57016호 공보), 대부분이 섬유단백질으로 구성되어 있는 난소막의 성상으로 볼 때 그 건조 식품으로서의 상품 가치에는 의문이 있다.

또한 본 발명자들은 먼저 대량으로 발생하는 명란 젖액의 유효 이용을 목적으로, 젖액을 효소 분해 처리한 명란 풍미의 식품 조미료를 제안한 바 있다(일본특허출원 2001-390691호). 이 조미료에는 젖액 중에 잔존하고 있는 명란의 알 및 그 외피 중의 단백질이 분해된 저분자 펩티드 및 아미노산 성분이 포함되어 있고, 또한 맛을 내기 위하여 첨가한 각종의 주로 천연조미료가 포함되어 있어, 명란 풍미의 조미료로서 기대되고 있다.

그러나, 각종 어란의 이용에 의하여 발생하는 어란 외피 자체의 이용에 대하여는, 외피가 거의 근원섬유 단백질인 수축 단백질(미오신)로 구성되어 있어, 그 유효 작용에 대한 제안은 이루어지지 않았다.

본 발명의 목적은 대구, 청어, 연어 등의 알 외피인 어란 외피로부터, 그 구성 단백질인 근원섬유 단백질 (수축 단백질: 미오신)을 효소 분해하여, 식품용 영양 강화제 등으로서 유용한 아미노산 성분을 채취하고, 폐기처분되어 온 어란 외피를 유효 이용하고자 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 어린 외피의 유효 이용에 대하여 검토한 결과, 어란 외피를 사전에 오존수로 처리한 후, 그 구성 단백질인 근원섬유 단백질을 효소 분해함으로써 식품 강화제 등으로서 그대로 이용할 수 있는 아미노산 성분을 추출하는데 성공하였다.

즉, 본 발명은,

1) 오존수 처리한 어란 외피를 바실루스속(Bacillus subtilis)이 생산하는 단백질 분해효소에 의하여 어란 외피를 구성하고 있는 근원섬유 단백질(수축 단백질)을 분해함으로써 아미노산 성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 어란 외피의 효소 분해에 의한 아미노산 및 펩티드의 제법.

2) 오존수 처리한 어란 외피를 바실루스속(Bacillus subtilis)이 생산하는 단백질 분해 효소 및 사상균(Aspergillus oryzae)이 생산하는 단백질 분해 효소에 의하여 어란 외피를 구성하고 있는 근원섬유 단백질(수축 단백질)을 분해함으로써 아미노산 성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 어란 외피의 효소 분해에 의한 아미노산 및 펩티드의 제법

을 제공하는 것이다.

본 발명의 어란 외피의 효소 분해에 의한 아미노산 및 펩티드(이하, 양자를 합하여 아미노산 성분이라 한다)의 제법은 어란 외피를 냉수로 세정한 후, 실온 이하의 오존수로 처리하는 것이 중요하다. 저온의 오존수로 처리함으로써, 부착 세균의 제균 및 탈지방 등이 이루어지고, 또한 구성 단백질인 근원섬유 단백질의 수축 단백질(미오신)의 변성이 방지된다. 그 결과, 후공정의 효소분해 반응이 충분히 진행되어 영양가 높은 아미노산 성분을 포함하는 용액으로서, 또한 당해 용액을 농축·건조함으로써 별도 정제를 하지 않고 식품용 영양 강화제 등으로서 이용할 수 있는 아미노산 성분을 분말로서 얻을 수 있다.

오존수 처리는 세정, 탈수한 어란 외피를 냉수를 넣은 탱크 중에서 교반하면서, 오존 발생 장치로부터 오존 농도 0.2 내지 10ppm/L로 공급하고, 5 내지 30분간 실온 이하에서 처리된다. 어란 외피가 분산 상태에서 존재하고 있는 오존 처리액은 용존하고 있는 오존을 소실시키기 위하여, 교반하면서 효소 반응 온도, 35 내지 50℃ 부근까지 승온된다. 오존이 소실된 후, 바실루스속(Bacillus subti1is)이 생산하는 단백질 분해 효소에 의하여 수축 단백질(미오신)을 분해한다. 이 분해액에 직접, 또는 분해액 중의 효소를 80℃ 이상으로 가온하고, 15분간 이상 교반하여 효소를 불활성화시킨 후, 사상균(Aspergi11us oryzae)의 생산하는 단백질 분해 효소를 이용하여, 더욱 저분자화하고 다른 종류의 어란 단백질에서 유래하는 쓴맛이나 아미노산냄새 등을 분해 처리한다. 이 두 가지 효소 처리는 어란 외피에 대하여 0.02 내지 0.2중량%의 효소를 이용하여, 교반하고, 처리온도 35 내지 55℃, 처리 시간 2 내지 5시간으로, 어느 것이나 거의 동일한 조건으로 이루어진다.

효소처리를 마친 처리액은 효소를 불활성화한 다음, 800 멧슈의 여과천을 사용한 원심분리에 의하여 액 중의 고형물을 여별하고, 또한 한외여과법에 의하여 콜로이드상 불순물을 제거한다. 얻어진 아미노산 성분을 포함하는 여액은 사용 목적에 따라 그대로의 상태로 또는 적당한 농도로 농축하여, 액상으로 이용할 수 있다. 아미노산 성분을 분말로서 얻는 경우는 여액을 상압건조, 감압건조, 분무건조, 동결건조법 등에 의하여 성분의 분해를 최대한 회피한다는 관점에서 수분을 빠르게 제거하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 건조 방법으로서는 감압건조법 또는 분무건조법이 적합하다. 또한 건조 온도에 대하여도 130℃ 이하에서 건조시키는 것이 바람직하고, 이 온도를 넘으면 유해성분의 분해가 시작되어 품질 저하를 초래한다. 바람직한 건조 온도는 70 내지 130℃이다.

이와 같이 하여 감압건조법 또는 분무건조법에 의하여 얻어진 아미노산 성분으로 이루어지는 분말은 펩티드 및 각종 아미노산이 포함되고, 단백질 분해 효소, 특히 바실루스속(Bacillus subti1is)이 생산하는 단백질 분해효소의 사용량이 적은 경우(0.05중량% 이하), 펩티드가 많이 포함된 아미노산 성분이 얻어진다. 이와 같이 얻어진 아미노산 성분은 그 자체를 건강 보조 식품으로서 이용할 수 있으며, 각종 식품에 영양 강화를 목적으로 보조추가제로서 유용하다. 또한 펩티드가 많이 포함되어 있는 아미노산 성분은 ACE 저해 활성을 가진다.

기타, 본 발명의 아미노산 성분은 인체에 무해한 덱스트린 등의 안정제, 혹은 비타민, 미네랄 등을 첨가하여, 영양가를 높여도 되고, 또한 필요에 따라 공지의 식품용 조립제를 첨가하여 과립으로 성형하여 이용하여도 된다.

다음으로 실시례를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명은 이러한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시례]

실시예 1

명란의 난 입자가 제거된 어란 외피 5kg를 세정조에서 냉수 20L로 3회 세정하고, 바구니형 원심탈수장치로 탈수한다. 효소 분해 탱크(5L) 내에 탈수 어란 외피 1.5kg와 냉수 4.5L을 넣고, 교반하면서 오존 발생 장치((주) 쟐·400형)로부터 오존을 농도 0.5ppm/L로 공급하고, 10분간 약 10℃의 오존수로 처리한 후, 용존하는 오존을 소실시키기 위하여 교반하면서 효소 반응 온도 부근까지 승온시킨다. 다음으로, 이 처리액에 약 45℃ 정도에서 근원섬유 단백질인 수축 단백질(미오신)을 분해하기 위하여, 바실루스속(Baci1lus subtilis)이 생산하는 단백질 분해 효소(야쿠르트약품·아로아제 AP-10)를 건조 어란 외피환산으로 0.2 중량% 첨가하고, 약 2.5시간 교반 처리하여 수축 단백질(미오신)을 분해하였다.

또한, 이러한 분해액에 사상균(Aspergillus oryzae)이 생산하는 단백질 분해 효소(야쿠르트 약품·펀치다제 NP-2)를 어란 외피 환산으로 0.2중량% 첨가하고, 동일한 온도에서, 동일한 시간동안 교반 처리하고 어란 외피가 가지는 어육 단백질 등에서 유래하는 쓴맛 성분이나 아미노산 냄새 등을 분해 제거하고 더욱 저분자화하였다.

상기 2종의 단백질 분해 효소로 효소 분해를 한 후, 처리액을 액온 80℃로 승온하고 잔류 효소의 불활성화 및 감균처리하였다.

불활성화 처리한 분해액 (액온·60℃)을 정량 펌프로 분무 건조 장치에 시간 당 200mL 공급하고, 건조 입구 열풍 온도 130℃, 건조 출구 열풍 온도 70℃로 건조하고, 함수율 7% 이하의 건조 어란 외피 유래의 각종 아미노산을 함유하는 파우더를 얻었다.

참고례:

실시예의 오존 처리를 대신하여 75℃의 온수로 15분 전처리를 한 이외에는 실시례와 같이 효소 처리를 하고, 함수율 7% 이하의 어란 외피 유래 각종 아미노산을 함유하는 파우더를 얻었다.

상기, 실시례 및 참고례에서 얻은 파우더의 아미노산 분석 결과 및 특공평1-14885호 공보에 기재된 고등어 엑기스의 아미노산 조성을 표 1 및 그래프화하여 도 1에 나타낸다.

주: *는 필수 아미노산이다.

표 1 및 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 의하여 얻어지는 아미노산 성분은 그 대부분이 17종에 이르는 아미노산으로 이루어져 있고, 특히 필수 아미노산(7종)의 함유량이 참고예 및 고등어 엑기스에 비하여 현저하게 많은 것이 확인되었다. 이와 같이 아미노산의 함유량이 많은 것은 오존 처리에 의하여 단백질의 변성 또는 분해가 억제되는 것에 따른 것이라고 생각된다. 이와 비교하여, 참고예 및 고등어 엑기스의 아미노산 함유량이 적은 것은 70℃ 이상에서의 열처리에 의한 단백질의 변성이 일어나고 있는 것에 기인하는 것으로 추정된다.

실시예 2:

어란 외피 40kg을 수세·건조를 실시한 후, 오존 냉각수(수온:10℃, 오존 농도:5ppm)으로 살균 처리를 하고, 실시예 1 기재의 방법에 준하여 바실루스속(Bacillus subti1is)이 생산하는 어육 단백질 분해 효소(야쿠르트약품, 아로아제 AP-10)을 건조 어란 외피 환산으로 0.03중량% 첨가하고, 3시간 교반 처리하여 근원 섬유 단백(미오신, 액틴)을 분해하였다. 분해액을 온도 85℃에서 15분간 처리하여 효소를 불활성화하였다.

또한, 효소를 불활성화한 분해액에, 실시예 1에 기재된 방법에 준하여, 저분자화와 타종류의 어란 단백질에서 유래된 쓴 맛이나 아미노산 냄새 등을 분해시키기 위하여 사상균이 생산하는 단백질 분해 효소(야쿠르트 약품·NP-2)를 건조 어란 외피 환산으로 0.03중량% 첨가하고, 3시간 분해처리를 한 후, 마찬가지로 효소 불활성화를 실시하고, 어란 외피 펩티드를 포함하는 아미노산 성분의 추출 분해용액 100L를 얻었다.

이 추출 분해액을 초원심분리기((주) 코크산 샤프레스 S·NO6형·15000rpm)로 미립자를 제거한 후, 한외여과막((주) 닛토 덴코·NTU-3250)으로 여과하여, 분자량 6,000 이하의 펩티드를 포함하는 아미노산 성분을 함유하는 용액을 얻었다. 이 용액을 진공 감압 농축 장치로 온도 65℃에서 40L로 농축하였다.

농축액을 스프레이·드라이어((주)사카모토 기겐·DA2SW)로 건조하여, 함수율 약 4%의 건조물 약 3.6kg을 얻었다 (평균 입도·50μ). 여과 원액 및 한외 여과액의 아미노산 성분의 분석치를 표 2에 나타내었다.

아미노산명	여과원액	한외여과·SD
Arg	2.28	2.96
*Lys	2.5	3.42
His	0.86	0.7
*Phe	1.42	1.86
Tyr	1.8	2.25
*Leu	3.39	4.4
*Ile	1.61	2.06
*Met	1.19	1.57
*Val	1.49	1.92
Ala	1.22	1.67
Gly	0.27	0.4
Pro	0.61	0.81
Glu	1.25	1.63
Ser	0.04	0.19
*Thr	0.4	0.53
Asp	0	0.09
Cys	3.96	4.74
펩티드	75.71	68.8
합계	100	100

또한, 상기 어란 외피에서 유도한 펩티드 및 아미드산을 포함하는 여과원액 및 한외여과액의 ACE 저해 활성을 측정(Lieberman 변법)한 결과, 그 ACE 저해 활성은 정어리에서 유도한 앤지오텐신I 전환효소 저해펩티드(문헌:일본 식품 공업 학회지· 제40권 제 11호)와 비교하였더니, 거의 동등한 활성이 인정되었다.

(ACE 저해 활성)

문헌 0.754(mg protein/mL)

여과 원액 0.87(mg protein/mL) (M.W. <6000)

한외 여과액 1.17(mg protein/mL)

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 아미노산 성분을 포함하는 어란 외피의 효소 분해액 또는 그 분해액으로부터 얻어진 어란 외피 파우더는 아미노산 성분으로 이루어지는 것으로, 특히 필수 아미노산이 많이 포함되어 있어, 기능성 영양 보조 식품 등으로서 극히 유용하다. 또한, 펩티드를 많이 함유하는 아미노산 성분에는 ACE 저해 활성이 인정된다.

따라서, 본 발명은 산업폐기물로서 처분되고 있던 어란 외피가 유효 이용됨으로써 환경오염과 관련하여서도 그 의의는 큰 것이다.

도 1은 실시례 1, 비교례 및 고등어 추출물의 아미노산 조성을 그래프에 나타낸 것이다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 어란 외피를 냉수로 세정한 다음, 실온 이하의 오존수로 처리한 후 바실루스속이 생산하는 단백질 분해 효소 및 사상균이 생산하는 단백질 분해 효소에 의하여 어란 외피를 구성하는 수축 단백질을 분해시키는 것을 특징으로 하는 아미노산 및 펩티드의 제법.