KR100740685B1 - 검은콩 단백 분말의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 검은콩의 수용성 단백질을 효율적으로 분리하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 검은콩에 검은콩 무게 대비 10 ~ 20배의 전해알칼리수를 가하여 불리는 단계; 상기에서 불린 검은콩을 믹서로 분쇄한 후 다시 검은콩 무게 대비 10 ~ 20배의 전해알칼리수를 가하고 온도를 30℃ ~ 65℃로 상승시킨 후 셀룰라아제 또는 아밀라아제를 가하여 단백질을 추출하는 단계; 상기 검은콩 추출물의 온도를 85 ~ 95℃로 하여 셀룰라아제 또는 아밀라아제를 불활성 시키는 단계; 상기 검은콩 추출물을 원심 분리하여 상등액을 얻고 1 노르말 염산을 가하여 단백질을 응집한 후, 원심 분리하여 단백질 침전물을 얻는 단계; 상기 단백질 침전물을 물을 이용하여 교반한 후, 원심 분리하여 물을 제거하는 단계; 및 상기에서 생성된 단백 분해물을 1 노르말 수산화 나트륨을 이용하여 중화한 후, 동결 건조하는 검은콩 단백 분말의 제조 방법에 관한 것이다.
상기의 방법으로 분리된 단백 분말은 고유의 냄새와 맛이 거의 없고, 기존 화학 약품을 사용한 방법에 비해 단백 함량을 20% 이상 향상시킬 뿐만 아니라 기타 화학 약품의 사용이 적고 시간의 감소와 환경오염을 최소한으로 줄일 수 있다. 또한, 수도수와 달리 검은콩 내의 색소가 분리되고, 고순도로 정제되는 것이 특징이다.
검은콩, 강전해알칼리수, 셀룰라아제
Description
도1은 강전해알칼리수를 이용한 검은콩 단백 분말 제조 방법을 나타낸 플로우이다.
도2는 물을 이용한 검은콩 단백 분말 제조 방법을 나타낸 플로우이다.
도3은 효소 처리에 의한 수율 향상 효과를 살펴보기 위한 검은콩 단백 분말 제조 방법을 나타낸 플로우이다.
본 발명은 검은콩의 수용성 단백질을 효율적으로 분리하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 검은콩에 검은콩 무게 대비 10 ~ 20배의 전해알칼리수를 가하여 불리는 단계; 상기에서 불린 검은콩을 믹서로 분쇄한 후 다시 검은콩 무게 대비 10 ~ 20배의 전해알칼리수를 가하고 온도를 30℃ ~ 65℃로 상승시킨 후 셀룰라아제 또는 아밀라아제를 가하여 단백질을 추출하는 단계; 상기 검은콩 추출물의 온도를 85 ~ 95℃로 하여 셀룰라아제 또는 아밀라아제를 불활성 시키는 단계; 상기 검은콩 추출물을 원심 분리하여 상등액을 얻고 1 노르말 염산을 가하여 단백질을 응집한 후, 원심 분리하여 단백질 침전물을 얻는 단계; 상기 단백질 침전물을 물을 이용하여 교반한 후, 원심 분리하여 물을 제거하는 단계; 및 상기에서 생성된 단백 분해물을 1 노르말 수산화 나트륨을 이용하여 중화한 후, 동결 건조하는 검은콩 단백 분말의 제조 방법에 관한 것이다.
검은콩에는 주성분인 단백질이 30 ~ 40%를 차지하고 있으며, 최근 콩 단백이 가지는 여러 가지 기능성 효과로 인해 관심의 대상이 되고 있다.
종래 콩 단백의 분리는 수산화 나트륨을 이용한 용매추출, 염을 이용한 침전법, 유기용매를 이용한 추출 방법 등 여러 종류의 방법들이 시도되어 왔다(대한민국 특허 출원 번호 제1982-0001032호-발명의 명칭: 분리대두 단백질의 제조방법).
그러나 상기의 방법들은 콩 단백 수율이 매우 낮으며, 유기용매나 화학 물질을 사용하여 식용에 적합하지 않다는 문제점이 있었다.
즉 상기와 같은 방법은 콩으로부터 단백질을 분리하는데 보편적으로 널리 쓰이고는 있으나, 대량 생산에 있어서 이러한 방법은 효율이 낮고 비경제적이기 때문에 기존의 방법들보다 간단하고 효율적인 방법을 모색하게 되었다.
본 발명의 목적은 우리가 일상에서 섭취하는 식물 단백질원인 검은콩을 사용하여 단백 함량이 강화된 검은콩 단백 분말을 보다 경제적으로 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알 게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 검은콩에 검은콩 무게 대비 10 ~ 20배의 전해알칼리수를 가하여 불리는 단계; 상기에서 불린 검은콩을 믹서로 분쇄한 후 다시 검은콩 무게 대비 10 ~ 20배의 전해알칼리수를 가하고 온도를 30℃ ~ 65℃로 상승시킨 후 셀룰라아제 또는 아밀라아제를 가하여 단백질을 추출하는 단계; 상기 검은콩 추출물의 온도를 85 ~ 95℃로 하여 셀룰라아제 또는 아밀라아제를 불활성 시키는 단계; 상기 검은콩 추출물을 원심 분리하여 상등액을 얻고 1 노르말 염산을 가하여 단백질을 응집한 후, 원심 분리하여 단백질 침전물을 얻는 단계; 상기 단백질 침전물을 물을 이용하여 교반한 후, 원심 분리하여 물을 제거하는 단계; 및 상기에서 생성된 단백 분해물을 1 노르말 수산화 나트륨을 이용하여 중화한 후, 동결 건조하는 검은콩 단백 분말의 제조 방법을 제공한다.
이하 본 발명의 내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용하는 전해알칼리수는 수돗물 또는 수돗물에 전해조제(식염)를 첨가한 다음 전기 분해하여 얻는다(대한민국특허출원번호 제1990-009829호-발명의 명칭: 전해수 연속제조장치, 대한민국특허출원번호 제1994-003119호-발명의 명칭: 전해수 생성방법과 그 장치 참조). 특히 일본 인테크 홀딩사에서 제조한 기기 를 이용하여 강전해알칼리수 (pH 11 이상)를 얻을 수 있었다.
[표1] 전해알칼리수의 특징
| 구분 | 수돗물 | 전해알칼리수 | 강전해알칼리수 |
| PH | 7.2 부근 | 7.5 ~ 10 | 11 이상 |
| ORP(mV) | 500 ~ 700 | -50 ~ -300 | -800 ~ -850 |
| 수돗물과 비교한 이온성분 | - | - | 양이온증가 |
| 용존수소량 | 음이온감소 | 양이온증가 | 음이온감소 |
*ORP(oxidation reduction potential) : 어느 화합물이 다른 화합물을 산화, 환원하는 강함을 mV라는 단위로 수치화 플러스 수치가 큰 만큼 산화력이 크고 마이너스 수치가 큰 만큼 환원력이 크다.
검은콩을 반응조에 넣고 검은콩의 10 ~ 20배의 강전해알칼리수(pH 11 이상)를 가하고 12시간 불린 후, 믹서(mixer)로 분쇄하여 10 ~ 20배의 강전해알칼리수(pH 11 이상)를 가하고 온도를 30℃ ~ 65℃로 상승시켜 라피다제(Rapidase TF)를 3 ~ 5시간 동안 유지하여 단백질을 추출하고 85 ~ 95℃에서 10 ~ 15분 동안 효소를 불활성 시킨 후, 이에 원심분리를 통해 상등액을 취한다. 이어 상등액에 1 노르말 염산을 이용하여 등전점을 이용 단백질을 응집한 후, 원심 분리하여 단백질 침전물을 얻는다. 이 단백질 침전물을 물을 이용하여 교반 후, 원심 분리를 이용하여 물을 제거하는 세척과정을 3회 반복한다. 생성된 단백 분해물을 1 노르말 수산화 나트륨을 이용하여 중화한 후, 동결 건조하여 검은콩 단백 분말을 제조하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(실시예)
실시예 1: 강전해알칼리수를 이용한 검은콩 단백 분말 제조
1ℓ 용량의 반응조에 검은콩 100g을 넣고 강전해알칼리수(pH 11 이상) 0.5ℓ를 가한 후 12시간 불린 후, 믹서(mixer)로 분쇄하여 0.5ℓ의 강전해알칼리수를 추가로 가한 후, 3시간 동안 온도를 30 ~ 55℃로 유지하면서 교반하며 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 7,000RPM에서 20분간 원심 분리 후 상등액을 취한 다음 1 노르말 염산을 이용하여 pH 4.5로 조정하여 단백질을 침전 시켰다. 이에 다시 7,000RPM에서 20분간 원심 분리하여 단백질 침전물을 얻었다. 이에 물을 가해 교반 후, 7,000RPM에서 10분간 원심 분리하여 물을 제거하는 과정을 3회 반복실시 했다. 생산된 단백 분해물을 1 노르말 수산화 나트륨을 이용 pH 7로 조정하여 동결건조를 이용하여 건조시켜 검은콩 단백 분말을 제조하였다 (도1 참조).
비교예 1: 물을 이용한 검은콩 단백 분말 제조
1ℓ 용량의 반응조에 검은콩 100g을 넣고 수도수 0.5ℓ를 가한 후 12시간 불린 후, 믹서(mixer)로 분쇄하여 1 노르말 수산화 나트륨으로 pH를 8.0 ~ 8.5로 조정하여 3 ~ 5시간 온도를 30 ~ 55℃로 유지하면서 교반하며 반응시켰다. 반응이 완료된 후, 7,000RPM에서 20분간 원심 분리 후 상등액을 취한 다음 1 노르말 염산을 이용하여 pH 4.5로 조정하여 단백질을 침전 시켰다. 이에 다시 7,000RPM에서 20분간 원심 분리하여 단백질 침전물을 얻었다. 이에 물을 가해 교반 후, 7,000RPM에서 10분간 원심 분리하여 물을 제거하는 과정을 3회 반복실시 했다. 생산된 단백 분해물을 1 노르말 수산화 나트륨을 이용 pH 7로 조정하여 동결건조를 이용하여 건조시켜 검은콩 단백 분말을 제조하였다(도 2 참조).
비교예 2
본 비교예에서는 약전해알칼리수를 이용한 점을 빼고는 실시예1과 동일한 방법으로 제조하였다.
상기의 실시예1, 비교예1 및 2에서 얻은 검은콩 단백 분말의 함량을 확인하기 위해 Autokjeldahl법 분석을 하였다. 그 결과는 표2와 같다.
[표 2]
| 방법 | TN(%) / 조단백 함량(5) |
| 비교예1 | 10.52 / 60.07 |
| 비교예2 | 10.08 / 57.56 |
| 실시예1 | 14.77 / 84.34 |
강전해알칼리수를 이용한 검은콩 단백 분말은 물과 약전해알칼리수를 이용한 검은콩 단백 분말보다 1.4배, 1.46배의 높은 추출효과를 보였다. 이는 TN (total nitrogen) 분석을 통한 조 단백 함량(TN * 5.71)으로 알 수 있었다.
따라서, 본 발명은 검은콩에서 강전해알칼리수에 의한 단백 분리 효과가 아주 우수하다는 것을 알 수 있다.
그러나 단백 함량은 높지만 수율이 낮은 문제점이 있어 수율 향상을 위해 효소(amylase, cellulose)를 처리하여 수율을 증가시키기 위한 실험을 진행하였다.
실시예 2: 효소 처리에 의한 수율 향상 효과
1ℓ 용량의 반응조에 검은콩 100g을 넣고 강전해알칼리수(pH 11 이상) 0.5ℓ를 가한 후 12시간 불린 후, 믹서(mixer)로 분쇄하여 0.5ℓ의 강전해알칼리수를 추가로 가한 후, 온도를 30 ~ 55℃로 가온하여 셀룰라아제 또는 아밀라아제를 0.01 ~ 0.1 %(w/w)로 처리하여 3시간 동안 온도를 유지하면서 교반하며 반응시켰다. 사용된 효소는 아밀라제(Canalpha, BAN)와 셀룰라아제(Rapidase TF, Riscozyme L)를 사용하였다. 사용된 효소 농도는 0.01 ~ 0.1% (w/w)으로 효소 단독 사용 및 병용처리 하였다. 반응이 완료된 후, 85 ~ 95℃로 10 ~ 15분 동안 효소 불활성을 시킨 후, 7,000RPM에서 20분간 원심 분리하여 상등액을 취한 다음 1 노르말 염산을 이용하여 pH 4.5로 조정하여 단백질을 침전 시켰다. 이에 다시 7,000RPM에서 20분간 원심 분리하여 단백질 침전물을 얻었다. 이에 물을 가해 교반 후, 7,000RPM에서 10분간 원심 분리하여 물을 제거하는 과정을 3회 반복실시 했다. 생산된 단백 분해물을 1 노르말 수산화 나트륨을 이용 pH 7로 조정하여 동결건조를 이용하여 건조시켜 검은콩 단백 분말을 제조하였다(도3 참조). 수율은 건조중량으로 측정하였다.
[표3] 효소 처리에 의한 수율 향상 효과
| 효소 처리군 | 효소명 | 수율(%) | TN(%) | 조단백 함량(%) |
| 무처리군 | 10 | 14.77 | 84.34 | |
| Amylase 단독처리 | BAN | 20.3 | 11.65 | 66.52 |
| Canalpha | 23.5 | 11.33 | 64.69 | |
| Cellulose 단독처리 | Viscozyme L | 23.0 | 12.04 | 68.75 |
| Rapidase TF | 21.0 | 12.36 | 70.57 |
효소 처리에 의한 수율 향상 효과는 아밀라제와 셀룰라아제 둘 다 비슷하지만 단백 함량을 고려할 때 셀룰라아제가 효과가 더 좋았다.
그 중 Rapidase TF의 최적 활성 농도의 범위가 Viscozyme L의 그것의 1/10이고, 두 효소의 가격이 비슷하므로 가격 대비 효율이 좋은 Rapidase TF를 사용하였다.
실시예 3: 라피다제(Rapidase TF)의 처리 농도별 수율 향상 효과
라피다제의 농도를 0.01, 0.05, 0.1%(w/w)로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 검은콩 단백 분말을 제조하였다.
[표4] 라피다제(Rapidase TF)의 처리농도별 수율
| 농도(%) | 수율(%) | TN(%) / 조단백 함량(%) |
| 0 | 10 | 14.77 / 84.34 |
| 0.01 | 20.8 | 11.51 / 65.72 |
| 0.05 | 21.0 | 12.36 / 70.57 |
| 0.1 | 22.8 | 10.48 / 59.84 |
라피다제(Rapidase TF)를 이용한 검은콩 단백 분말은 0.01, 0.05, 0.1%(w/w)농도에서 무처리군에 비해 각각 2.1배, 2.3배의 높은 수율 증가 효과를 보였다. 그러나 조단백 함량의 경우 무처리군에 비해 각각 22, 16, 27%의 감소를 나타내었다. 결과적으로 효과 대비 라피다제(Rapidase TF) 0.05%(w/w) 처리군이 가장 좋았다.
실시예4: 라피다제(Rapidase TF)의 가수량별 수율
효소 농도를 0.05%(w/w)로 사용하고 가수량을 검은콩 무게 대비 10배, 15배, 20배로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 검은콩 단백 분말을 제조하였다.
[표5] 라피다제(Rapidase TF)처리시 가수량에 의한 수율 효과
| 효소명 (농도 %) | 가수량 (배) | 수율(%) | TN(%) / 조단백 함량(%) |
| Rapidase TF (0.05) | 10 | 21.0 | 12.36 / 70.57 |
| 15 | 31.83 | 10.59 / 60.46 | |
| 20 | 25.42 | 10.63 / 60.69 |
가수량을 각각 10배, 15배, 20배 처리 후, 라피다제(Rapidase TF)를 0.05%(w/w)의 농도로 처리한 경우 가수량 10배 군에 비해 각각 1.5배, 1.2배의 높 은 수율 증가 효과를 보였다. 그러나 조단백 함량의 경우 각각 14.3%, 14%의 감소를 나타내었다. 결과적으로 효과 대비 15배의 가수량을 처리하는 것이 가장 좋았다.
본 발명의 검은콩 단백 분말의 제조 방법에 따르면, 통상의 단백질 분리 방법을 사용하는 경우보다 분리된 단백질 분말의 함량이 상당히 높아 경제적으로 검은콩 단백 분말을 얻을 수 있다는 이점이 있다.
Claims (5)
- 검은콩에 검은콩 무게 대비 10 ~ 20배의 전해알칼리수를 가하여 불리는 단계;상기에서 불린 검은콩을 믹서로 분쇄한 후 다시 검은콩 무게 대비 10 ~ 20배의 전해알칼리수를 가하고 온도를 30℃ ~ 65℃로 상승시킨 후 셀룰라아제 또는 아밀라아제를 가하여 단백질을 추출하는 단계;상기 검은콩 추출물의 온도를 85 ~ 95℃로 하여 셀룰라아제 또는 아밀라아제를 불활성 시키는 단계; 상기 검은콩 추출물을 원심 분리하여 상등액을 얻고 1 노르말 염산을 가하여 단백질을 응집한 후, 원심 분리하여 단백질 침전물을 얻는 단계;상기 단백질 침전물을 물을 이용하여 교반한 후, 원심 분리하여 물을 제거하는 단계; 및상기에서 생성된 단백 분해물을 1 노르말 수산화 나트륨을 이용하여 중화한 후, 동결 건조하는 검은콩 단백 분말의 제조 방법
- 제 1항에 있어서,상기 전해알칼리수는 pH 11 이상인 것을 특징으로 하는 검은콩 단백 분말의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 셀룰라아제는 라피다제(Rapidase TF)인 것을 특징으로 하는 검은콩 단백 분말의 제조 방법
- 제 3항에 있어서,상기 라피다제의 농도는 0.01 ~ 0.05%(w/w)인 것을 특징으로 하는 검은콩 단백 분말의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 전해알칼리수는 검은콩 무게 대비 15배로 가하는 것을 특징으로 하는 검은콩 단백 분말의 제조 방법.
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| CN102860406A (zh) * | 2012-09-18 | 2013-01-09 | 吉林工商学院 | 一种提取绿豆活性蛋白的方法 |
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| CN107183306A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-09-22 | 山东禹王生态食业有限公司 | 一种具有肠道调节功能的大豆蛋白粉生产方法 |
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- 2006-06-08 KR KR1020060051275A patent/KR100740685B1/ko not_active IP Right Cessation
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