KR100612600B1

KR100612600B1 - 저분자 대두 펩타이드의 제조방법

Info

Publication number: KR100612600B1
Application number: KR1020030095977A
Authority: KR
Inventors: 이주항; 지호순; 최성훈; 서기대; 노승훈
Original assignee: 주식회사 신동방
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2006-08-14
Also published as: KR20040004347A

Abstract

본 발명은 조 단백질 함량 38∼52%의 탈지 대두박 100 중량부(NSI 15∼25)를 100∼120℃의 증기로 1∼2시간 열처리하여 대두박 단백질을 변성(NSI 5∼8)시킨 후, 실온에서 물, 에탄올 또는 이들의 혼합용매로 용해시켜 상등액에 용해된 가용성 물질을 제거한 후, 수득된 변성 단백질 잔사를 세척하고 단백질 분해효소 알칼라제 2.4L(2.4AU/g) 2∼4 중량부와 플래버자임 500MG(500LAPU/g) 1∼2 중량부를 투입하여 효소처리시킨 후, 분리 정제시킴을 특징으로 하는 순도 95% 이상의 대두 펩타이드의 제조방법을 제공하는 것이다.

탈지 대두박, 대두 펩타이드, 단백질 분해효소, 열처리, 활성탄

Description

저분자 대두 펩타이드의 제조방법{Process for preparing low molecular weight soybean peptide}

도 1은 알칼라제(alcalase)와 플래버자임(flavourzyme)으로 단백질 분해시킨 대두 펩타이드의 분자량 분포를 나타낸 크로마토그램이다. 크로마토그램 상의 대두 펩타이드의 90% 이상의 분자량이 1,000 이하임을 나타내고 있다.

이때 사용된 분자량 크로마토그램의 조건은 컬럼 : Ultrahydrogel 250, 용매 : water, 온도 : 25℃, 유속 : 0.6 ml/min, 검출기 : RI Detector 이다.

도 2는 알칼라제(alcalase)와 뉴트라제(neutrase)로 단백질 분해시킨 대두 펩타이드의 분자량 분포를 나타낸 크로마토그램이다.

도 3은 알칼라제(alcalase)와 프로타멕스(protamex)로 단백질 분해시킨 대두 펩타이드의 분자량 분포를 나타낸 크로마토그램이다.

도4는 알칼라제(alcalase)와 펀갈 프로타제(fungal protease)로 단백질 분해시킨 대두 펩타이드의 분자량 분포를 나타낸 크로마토그램이다.

도 5는 알칼라제(alcalase)와 멀티펙트 뉴트럴(multifect neutral)로 단백질 분해시킨 대두 펩타이드의 분자량 분포를 나타낸 크로마토그램이다.

본 발명은 탈지 대두박으로부터 저분자량의 대두 펩타이드를 추출 분리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가용성 질소 지수(NSI : Nitrogen Solubility Index) 15∼25의 탈지 대두박을 100∼120℃에서 열처리하여 변성시키고 이를 물, 에탄올 또는 이들의 혼합용매에 용해시켜 가용성 성분을 제거한 후 잔사 단백질을 단백질 분해효소로 분해시켜 저분자량의 대두 펩타이드를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 펩타이드는 다양한 조합의 아미노산이 펩타이드 결합에 의해 중합 물을 형성하고 있는 것으로 일반적으로 2∼50개 아미노산이 결합되어져 있고 분자량 10,000이하의 것을 말한다.

올리고펩타이드(oligopeptide)는 아미노산의 수가 10개 이하인 펩타이드를 말하며, 아미노산의 결합수에 따라 디펩타이드, 트리펩타이드, 테트라펩타이드로 분류되어지며, 폴리펩타이드는 10개 이상 다수의 아미노산으로 구성되어 있는 펩타이드를 말한다. 대두 펩타이드의 물리화학적 특성을 살펴보면 용해도가 높고 산 알칼리에 의한 침전물이 거의 발생하지 않으며, 용액상태에서의 점도가 낮으므로 건강식품 소재로써의 적용성이 다양하다. 또한, 영양학적 특성으로는 인체내 흡수속도가 빠르며 알러지 유발 가능성이 매우 낮다. 이러한 특성으로 대두 펩타이드는 건강식품, 병원식, 유아식, 스포츠식, 화장품 소재 등의 용도로 사용되고 있다.

대두 펩타이드는 분자량 1,000을 기준으로 하여 분자량이 낮을수록 소화흡수가 빠른 올리고 펩타이드라 칭하고, 분자량이 높을수록 소화흡수 되기 어려운 폴리펩타이드라고 분류하며, 분자량 1,000∼2,500정도의 폴리펩타이드가 장내 흡수율이 적기 때문에 소장 내의 담즙산 및 콜레스테롤과 결합하여 흡수억제, 분변 배설을 통해 혈청 콜레스테롤 농도를 낮추는 효과가 있다고 보고되어져 있다. 또한, 대두 가수분해물이나 발효식품에서 유래된 여러 종류의 올리고 펩타이드들이 항종양, 항고혈압, 면역증강기능, 피하지방 감소 촉진효과 등의 생리활성 기능이 보고되어 져 있다.

대두 펩타이드의 흡수 특성은 유리 아미노산보다 디펩타이드 또는 트리펩타이드의 흡수가 훨씬 효과적이며 흡수된 아미노산의 패턴도 유리 아미노산을 혼합하여 투여한 경우보다 평준화된 것으로 나타나, 현재까지 아미노산 단독으로서보다는 아미노산 3개까지로 된 펩타이드의 흡수 효율이 우세하다는 결론에 이르고 있다. 이러한 대두 펩타이드는 단기간 섭취로 효과를 얻기는 어려우나, 식품은 의약품과 달리 반복해서 섭취하므로 체내에 미량이라도 반복적으로 도입되어 중요한 영양학적 가치를 지닌다.

대두 펩타이드, 유단백 펩타이드, 난백 펩타이드, 콜라겐 펩타이드 등의 기능성 펩타이드 중에서 대두 펩타이드는 필수 아미노산(WHO 권장량)이 골고루 함유되어져 있어 영유아식 소재로 적합한 것으로 알려져 있다.

상기의 서술한 바와 같이 저분자 대두펩타이드를 제조하는 종래의 기술을 살펴보면 국제특허 WO 97/01966호에서는 유청 분리 단백분말(조 단백질함량 90% 이상)을 원재료로 하여 단백질 분해효소 또는 산분해를 실시한 뒤, 정밀여과법, 한외여과법, 역삼투막법, 전기투석법을 통해 조 단백질 함량 80% 이상의 저분자 펩타이드 제조방법을 제시하였다.

그러나 상기와 같은 제조방법들은 탈지 대두박을 원료로 분리 대두 단백 제조과정이 필수적이며 그 제조공정은 염산을 이용한 단백질 등전점 pH 4.5에서의 산침전 및 가성소다를 이용한 pH 7.0의 중화공정 그리고 이온정제 등의 염제거 공정을 실시해야 한다.

이러한 제조공정은 염산 및 가성소다를 사용함으로써 발생되는 염의 제거공정이 까다롭고 발생되는 폐수량이 많으며 복잡한 공정으로 인해 제조비용이 높은 편으로 대규모의 상업적인 공정에서는 문제점이 존재한다.

이를 해결하기 위해 대한민국 공개특허공보 제2001-25612호 '저분자 펩타이드의 제조방법'에서는 단백질을 증류수, 유기용매 또는 유기용매/증류수 등의 혼합용매에 용해 또는 분산시킨 상태에서 용액에 분해 촉매를 첨가하고 가열하여 제조하거나 혹은 분해 촉매를 첨가하거나 첨가하지 않은 상태에서 초음파 또는 광을 조사함으로써 제조하는 것을 특징으로 하는 펩타이드 및 저분자 펩타이드 제조방법이 개시되어 있으나 이 역시 저분자량의 대두 펩타이드를 효과적으로 제조하기에는 적합지 않은 촉매를 사용하고 있는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 펩타이드 제조를 위해 사용 된 무기산, 무기염기 등의 사용 없이 인체에 유해하지 않은 물 또는 에탄올 등의 용매와 단백질 분해효소 만으로 분리 대두단백 제조공정을 거치지 않고, 탈지 대두박으로부터 열처리를 통한 단백질의 변성, 물 등의 가용성 성분의 제거 및 단백질 분해효소를 통한 펩타이드의 제조와 이를 분리 정제하기 위한 방법을 개발하여 제조공정의 단순화와 제조비용 절감을 통한 저분자 대두펩타이드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 조 단백질 함량 38∼52%의 탈지 대두박 100 중량부(NSI 15∼25)를 100∼120℃의 증기로 1∼2시간 열처리하여 대두박 단백질을 변성(NSI 5∼8)시킨 후, 실온에서 물, 에탄올 또는 이들의 혼합용매로 용해시켜 상등액에 용해된 가용성 물질을 제거한 후, 수득된 변성 단백질 잔사를 세척하고 단백질 분해효소 알칼라제 2.4L(2.4AU/g) 2∼4 중량부와 플래버자임 500MG(500LAPU/g) 1∼2 중량부를 투입하여 효소처리시킨 후, 분리 정제시킴을 특징으로 하는 순도 95% 이상의 대두 펩타이드의 제조방법을 제공하는 것이다.

이때 상기 효소처리 조건은 반응온도 50∼60℃ 이고 반응시간은 18∼22 시간, pH는 6∼8 임을 특징으로 하고, 효소처리 후 얻어진 펩타이드 용액 내의 불순물을 5% 첨가된 활성탄에 흡착시켜 제거시킴을 특징으로 하고, 대두 펩타이드는 분 자량 1,000 이하의 펩타이드 함량이 90% 이상인 대두 펩타이드임을 특징으로 한다.

상기 대두 펩타이드의 아미노산 조성은 트레오닌(threonine)함량 1.9∼5.0 중량%, 티로신(tyrosine) 1.0∼3.7 중량%, 페닐알라닌(phenylalnine) 1.9∼4.7 중량%, 시스테인(cystine) 0.3∼2.6 중량%, 메치오닌(methionine) 0.5∼1.9 중량%, 발린(valine) 3.7∼6.7 중량%, 이소루신(isoleucine) 3.0∼6.3 중량%, 루신(leucine) 5.7∼9.5 중량%, 라이신(lysine) 4.4∼7.5 중량%, 트립토판(tryptophan) 1.0∼2.1 중량%, 히스티딘(histidine) 1.1∼2.8 중량%, 아스파라진(asparagine) 7.4∼13.3 중량%, 세린(serine) 2.1∼5.2 중량%, 글루타민(glutamine) 13.6∼20.7 중량%, 프로라인(proline) 3.8∼5.8 중량%, 글라이신(glycine) 2.1∼5.5 중량%, 알라닌(alanine) 3.0∼6.0 중량%, 아르기닌(arginine) 0.7∼3.3 중량% 등등이다.

이하 본 발명을 좀 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

열처리 방법은 원료 탈지 대두박 내의 단백질을 변성시키기 위한 것으로 42∼50%의 조 단백질 탈지 대두박을 100∼120℃의 스팀을 이용하여 열처리하는 것이 바람직하다. 100∼120℃의 건열상태에서 1∼2시간 처리된 변성 단백질을 10∼25℃ 물, 에탄올 또는 이들의 혼합용매를 단백질 고형분 대비 4∼8배 첨가시켜 1∼3시간 동안 교반 용해하는 과정을 통하여 가용성 물질을 분리시키고, 잔사로써 불용 성 단백질을 분리 생성시키는 공정을 행한다. 얻어진 잔사 단백질에 단백질 분해효소인 알칼라제(alcalase)와 플래버자임(flavourzyme)을 단독 또는 혼합시켜 잔사 단백질 중량 대비 3∼6 중량%의 범위로 첨가하여 단백질 분해 반응시키면 저분자량의 대두 펩타이드를 수득할 수 있다.

물, 에탄올 또는 이들의 혼합용매로 용해시킨 후 함수 탈지 대두박의 조 단백질 순도 향상을 위해 5∼10배의 양의 물로 1∼3회 세척하여 잔사인 불용성 단백질 내의 잔류된 가용성 당질 및 무기염류를 제거한다.

열처리 공정을 거친 탈지 대두박은 갈변현상을 나타내는데 이는 효소반응공정에서 유리되어 최종제품에서 진한 갈색을 나타내므로 이의 제거를 위해, 단백질 분해효소로 분해된 펩타이드 용액 내에 분말 활성탄을 펩타이드 고형분 대비 3∼7% 첨가하여 실온에서 1∼3시간 교반시켜 불순물을 흡착 제거시킨 후, 여과조제인 펄라이트와 활성백토를 혼합 여과하여 미황색의 저분자 대두펩타이드를 생산한다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예들로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1) 대두 펩타이드의 제조

조 단백질 함량 44∼48%의 탈지 대두박 100g (NSI 18)을 100∼120℃의 증기로 1∼2시간 열처리하여 대두박 단백질을 변성(NSI 6)시킨 후, 20℃의 물 500mL을 가하여 100rpm으로 교반시키면서 2시간 용해시켰다. 수층에 용해된 가용성 물질을 제거하기 위해 상등액을 제거시킨 후, 얻어진 변성 단백질 잔사를 물로 2∼3회 세척한 후 수득된 잔사를 노보노딕스사에서 제조된 단백질 분해효소 알칼라제 2.4L(2.4AU/g) 3g과 플래버자임 500MG(500LAPU/g) 1.5g을 투입하여 효소처리시킨 다. 이 때 효소처리 조건은 반응온도 50∼60℃ 이고 반응시간은 18∼22 시간, pH는 6∼8 이었다. 효소처리 후 얻어진 펩타이드 용액 내의 불순물을 5% 첨가된 활성탄에 흡착시켜 제거한 후, 농축 건조시켜 저분자량 펩타이드를 얻었다. 얻어진 펩타이드의 함량 및 순도를 표 1에 나타내었다.

(실시예 2) 대두 펩타이드의 제조(열처리 방법의 변경)

실시예 1에서 110℃의 증기로 열처리하는 것 대신에 100℃의 끓는 물로 열처리한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하였다. 얻어진 펩타이드의 함량 및 순도를 표 1에 나타내었다.

(실시예 3) 대두 펩타이드의 제조(용매의 변경)

실시예 1에서 물 500mL를 가하여 용해시키는 대신에 물 250mL, 에탄올 250mL 의 혼합용매 500mL를 가하여 용해시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하였다. 얻어진 펩타이드의 함량 및 순도를 표 1에 나타내었다.

(실시예 4) 대두 펩타이드의 제조(용매의 변경)

실시예 1에서 물 500mL를 가하여 용해시키는 대신에 에탄올 500mL를 가하여 용해시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하였다. 얻어진 펩타이드의 함량 및 순도를 표 1에 나타내었다.

(실시예 5) 대두 펩타이드의 제조(단백질 분해효소의 변경)

실시예 1에서 단백질 분해효소를 알칼라제 2.4L(2.4AU/g) 4.5g 단독으로 가하여 분해시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실시하였다. 얻어진 펩타이드의 함량 및 순도를 표 1에 나타내었다.

(비교예 1) 열처리 공정의 삭제를 통한 대두 펩타이드의 제조

실시에 1에서 100∼120℃의 증기로 열처리하여 단백질을 변성시키는 공정을 삭제하고 바로 20℃의 물 500mL를 가하여 탈지 대두박 100g (NSI 18)을 용해시킨 후 나머지 공정은 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 얻어진 펩타이드의 함량 및 순도를 표 1에 나타내었다.

(비교예 2) 열처리 공정의 변경을 통한 대두 펩타이드의 제조

실시에 1에서 100∼120℃의 증기로 열처리하여 단백질을 변성시키는 공정 대신에 50℃의 열수로 2시간 처리 후, 물 500mL를 가하여 탈지 대두박 100g (NSI 18)을 용해시킨 후 나머지 공정은 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 얻어진 펩타이드의 함량 및 순도를 표 1에 나타내었다.

(비교예 3∼6) 단백질 분해효소의 변경을 통한 대두 펩타이드의 제조

실시에 1에서 사용된 단백질 분해효소를 노보노딕스사의 단백질 분해효소 뉴트라제(neutrase) 0.8L(0.8AU/g)(비교예 3), 프로타멕스(protamex)(1.5AU/g)(비교예 4)의 2종과 제넨코사의 단백질 분해효소 펀갈프로테아제(fungal protease)(400, 000HU/g)(비교예 5), 멀티펙트 뉴트럴(multifect neutral)(>1600AU/g)(비교예 6) 2종을 4.5g 투입하여 단백질을 분해한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 얻어진 펩타이드의 함량 및 순도를 표 1에 나타내었다.

수득된 펩타이드의 양과 순도

	펩타이드의 양(g)	순도(%)
실시예 1	56.4	97.7
실시예 2	55.2	96.2
실시예 3	54.9	94.8
실시예 4	55.6	95.0
실시예 5	56.2	93.1
비교예 1	32.5	60.1
비교예 2	44.2	73.1
비교예 3	48.3	85.4
비교예 4	47.1	82.2
비교예 5	44.3	87.6
비교예 6	49.5	81.3

(실시예 6) 수득된 펩타이드의 분자량 분포

실시예 1∼5, 비교예 1∼6에서 제조된 펩타이드의 분자량 분포를 조사하였다. 펩타이드의 분자량의 1,000 이하인 경우, 1,000∼2,000인 경우 및 2,000 이상의 경우로 나누어 조사하였다. 표 2는 그 결과를 나타낸 것이다.

펩타이드 분자량의 분포

	분자량(<1,000)	분자량 (1,000∼2,000)	분자량(>2,000)
실시예 1	95.1	4.7	0.2
실시예 2	93.7	5.1	1.2
실시예 3	94.6	4.6	0.8
실시예 4	95.4	4.2	0.4
실시예 5	95.7	4.1	0.2
비교예 1	67.1	30.4	2.5
비교예 2	65.5	32.3	2.2
비교예 3	70.2	24.1	5.7
비교예 4	68.4	28.4	3.2
비교예 5	57.7	33.2	9.1
비교예 6	63.2	34.4	2.4

(실시예 7) 수득된 펩타이드의 아미노산 분포

실시예 1의 방법에 따라 수득된 대두 펩타이드의 아미노산 조성을 분석하였다. 그 결과 1g의 대두 펩타이드 내에는 하기 조성의 아미노산이 측정되었다.

(%)

아미노산	함량	아미노산	함량
트레오닌	4.22	트립토판	1.68
티로신	3.10	히스티딘	2.31
페닐알라닌	4.17	아스파라진	12.84
시스테인	1.19	세린	3.77
메치오닌	1.42	글루타민	20.26
발린	6.05	프로라인	5.33
이소루신	5.72	글라이신	4.55
루신	9.04	알라닌	5.48
라이신	7.03	아르기닌	1.84

(실시예 8) 활성탄 처리조건

실시예에 의한 효소반응 추출액을 분무 건조시, 옅은 갈색을 나타내는데 이 는 열처리 공정시 탈지 대두박의 갈변화반응에 의한 색소의 유출이므로 이를 제거하기 위해 분말 활성탄 처리조건을 검토하였다. 분말 활성탄 처리시 추출원액에 고형분 대비 1∼7% 첨가 및 실온에서 반응시간별 탈색능을 살펴보았으며 pH 조정이나 열반응을 가하지 않는 조건에서 최대 탈색효과를 검토하였으며 탈색처리 효과는 탈색처리액을 5Brix로 조정한 뒤 500nm에서 흡광도를 측정하였다.

활성탄 첨가량에 따른 흡광도의 변화

시간 활성탄 첨가량(%)	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
대조군	0.23502	-	-	-	-
2	0.14439	0.12292	0.11630	0.11214	0.11011
4	0.09756	0.07417	0.06876	0.06776	0.06770
5	0.08020	0.05872	0.05698	0.05489	0.05321
6	0.07771	0.05399	0.05236	0.05184	0.05147
7	0.07138	0.04221	0.04200	0.04122	0.04011

각 회차별 탈색효과를 확인한 결과 분말 활성탄 5% 첨가량에서 2시간 처리시 0.05489 흡광도를 나타내었으며 농축, 분무 건조시 미황색의 유동성이 뛰어난 제품을 생산할 수 있었다.

실시예를 종합해 본 결과 순도 95% 이상, 조 단백질 추출율 85% 이상, 1,000 이하의 분자량 90% 이상을 함유하며 분말 활성탄 처리를 통해 미황색의 저분자 대두 펩타이드를 제품을 생산할 수 있었다.

본 발명의 효과는 조 단백질 함량 42∼50%의 탈지 대두박을 원재료로하여 100∼120℃의 스팀을 이용하여 열처리하여 단백질을 변성시키고 물 등의 용매를 통해 가용성 단백질을 제거시킨 후 단백질 분해효소를 이용하여 펩타이드를 제조한 것이다. 마지막으로 분말 활성탄을 이용한 탈색처리결과 순도 95% 이상, 분자량 1,000 이하의 함량이 90% 이상인 대두 펩타이드를 간편한 방법으로 제조할 수 있게 된 것이다.

Claims

조 단백질 함량 38∼52%의 질소용해지수 15∼25의 탈지 대두박 100 중량부를 100∼120℃의 증기로 1∼2시간 열처리하여 질소용해지수 5∼8의 대두박 단백질로 변성시킨 후, 실온에서 물, 에탄올 또는 이들의 혼합용매로 용해시켜 상등액에 용해된 가용성 물질을 제거한 후, 수득된 변성 단백질 잔사를 세척하고 박테리아 유래 단백질 분해효소(알칼라제 2.4L) 2∼4 중량부와 진균 유래 단백질 분해효소(플래버자임 500MG) 1∼2 중량부를 투입하여 효소 처리시킨 후, 분리 정제시킴을 특징으로 하는 순도 95∼99%의 대두 펩타이드의 제조방법
제 1항에 있어서, 상기 효소처리 조건은 반응온도 50∼60℃ 이고 반응시간은 18∼22 시간, pH는 6∼8 임을 특징으로 하고, 효소처리 후 얻어진 펩타이드 용액 내의 불순물은 분말 활성탄 5%를 첨가 흡착시켜 제거시킴을 특징으로 하는 순도 95∼99%의 대두 펩타이드의 제조방법
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