KR100810135B1 - 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법 - Google Patents

김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 김 또는 파래를 수세 및 탈염하고 가수분해 한 후, 1차 효소분해 및 2차 효소분해 하는 단계를 포함하는 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 김 또는 파래의 수율을 증대하고 영양성분의 손실을 줄여 고부가가치 제품의 생산 전처리 기술로 응용될 수 있고, 산업적 및 기술적으로 국민의 건강 생활을 증진하는데 이바지 할 수 있다.
김, 파래, 효소 분해액

Description

김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법{Method for Preparing Enzyme Hydrolyzed Solution of Layer or Sea lettuce}
도 1은 본 발명에 따른 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 과정을 모식화하여 나타낸 것이다.
도 2는 김 또는 파래의 가수분해 결과, 고형분의 함량, 환원당 및 원료의 가수분해 정도를 나타낸 것이다.
본 발명은 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 김 또는 파래를 수세 및 탈염하고 가수분해 한 후, 1차 효소분해 및 2차 효소분해 하는 단계를 포함하는 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
김의 다당류는 위장의 연동운동을 촉진하여 정장작용을 나타낼 뿐만 아니라 변비를 방지하고 독성이나 중금속 등의 유해성분의 체외 배출을 돕는 것으로 알려져 있다. 또한, 비만을 방지하고 혈중 중성지질이나 콜레스테롤을 억제하여 성인병을 예방하며, 지질대사 조절, 동맥경화 예방 및 비타민 B군 합성 촉진 등의 생리효과를 지니고 있다. 따라서 최근 들어 이러한 김에서 여러 가지 생리활성을 가지는 물질을 추출하는 방법들이 개발되고 있는데, 이와 관련된 종래 기술로는 김으로부터 고지혈증 개선효과가 있는 포피란을 추출 및 정제하는 방법(대한민국 공개특허 제2002-0045980호), 김 추출물을 첨가한 김 젤리 제조방법(대한민국 공개특허 제2003-0072281호)및 천연 항산화성 물질의 추출방법(대한민국 공개특허 제1995-0030875호)등이 개시된 바 있다.
한편, 파래는 오염에 강하고 부영양화된 환경에서도 잘 생육하며, 육상 식물과는 달리 황산기를 함유한 다당을 다량 함유하고 있으며, 주로 글루쿠로노-라암옥실로글리칸(glucurono-rhamnoxyloglycan)으로 구성되어 있고, 황산기와 우론산이 각각 약 20%와 21%정도 함유되어 있다. 이는 항암 및 면역활성과 고혈압 예방 및 항종양 활성을 갖는다고 보고된 바 있고, 골격형성 성분인 무기질, 골다공증 예방효과에 탁월한 칼슘 및 철의 함량이 높으며 칼륨의 함량은 773.4 ~ 1225.0 mg%로 매우 높아서 칼륨에 의한 생리효과를 기대할 수 있다.
따라서 상기와 같은 김과 파래에는 생리활성 물질이 풍부하여 건강기능성 식품의 소재에 유용하게 사용될 수 있고 더 나아가서는 의약품에도 활용할 수 있을 것으로 예상되어짐에 따라 김과 파래의 생리활성 물질을 추출하기 위한 기술들에 관심이 대두되고 있고 이러한 기술들이 개발되고 있다.
그러나 지금까지 김과 파래의 생리활성 물질을 추출하는 방법으로는 열수추출 및 염산가수분해법이 알려져 있으나 상기 방법들은 원료내의 영양성분들의 손실이 많고 수율이 낮은 단점이 있다.
그러므로 김 또는 파래가 함유하고 있는 영양성분의 손실은 줄이고 높은 수율을 얻을 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있다.
이에 본 발명자들은 김 또는 파래를 수세 및 탈염하고 가수분해 한 후, 1차 효소분해 및 2차 효소분해를 함으로써 높은 수율과 영양성분의 손실이 감소된 김 또는 파래의 효소분해액을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 김 또는 파래를 수세 및 탈염하고 가수분해 한 후, 1차 효소분해 및 2차 효소분해 하는 단계를 포함하는 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 김 또는 파래 효소분해액을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 김 또는 파래 효소분해액을 건조하고 분말화하여 제조된 김 또는 파래 효소분해 분말을 제공하는 것이 다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은
(a) 김 또는 파래를 수세 및 탈염하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 수득된 수세 및 탈염된 김 또는 파래에 정제수와 산 또는 염을 첨가하여 가수분해하는 단계;
(c) 상기 (b)단계에서 수득된 김 또는 파래의 가수분해물에 당 분해효소를 첨가하여 1차 효소 분해하는 단계; 및
(d) 상기 (c)단계에서 수득된 1차 효소 분해물에 단백질 분해효소를 첨가하여 2차 효소 분해하는 단계를 포함하는 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 김 또는 파래 효소분해액을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 김 또는 파래 효소분해액을 건조하고 분말화하여 제조된 김 또는 파래 효소분해 분말을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 김 또는 파래를 수세 및 탈염하고 가수분해 한 후, 1차 효소분해 및 2차 효소분해 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하기에 앞서 먼저, 김 또는 파래의 가수분해 공정 시 높은 고형분 함량을 유지하면서 공정이 용이한 적정수의 양을 측정하기 위해 원료가 가수분해 초기에 대하여 정제수를 함수하는 비율을 측정하여 함수지수를 측정하였다. 그 결과, 김의 최대 함수지수는 6.8인 것으로 나타났고, 가시파래의 함수지수는 2.6 및 홑파래의 함수지수는 2.3인 것을 알 수 있었다.
이에 본 발명자들은 상기의 결과를 기초로 하여 본 발명의 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하였으며 제조방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.
제1단계: 김 또는 파래를 수세 및 탈염하는 단계
본 발명에 따른 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하기 위하여, 먼저, 원료인 김 또는 파래를 정제수를 이용하여 침지하고 교반하여 이물질을 제거하도록 수세 및 탈염한다. 본 발명에서 사용할 수 있는 상기 김은 특별히 한정되지는 않으며 시중에서 판매되고 있는 것을 용이하게 구입하여 사용할 수 있다. 그러나 바람직하게는 포피라 예조엔시스(pophyra yezoensis), 즉, 방사무늬돌김을 사용할 수 있다. 또한 본 발명에서 사용할 수 있는 상기 파래는 특별히 한정되지는 않으며 시중에서 판매되고 있는 것을 용이하게 구입하여 사용할 수 있다. 그러나 바람직하게는 엔테로모르파 프롤리페라(Enteromorpha prolifera)과에 속하는 가시파래 또는 모노스트로마 니티듐(Monostroma nitidum)과에 속하는 홑파래를 사용할 수 있다.
본 발명자들이 실험한 결과, 김의 최대 함수지수는 6.8이고, 가시파래의 함수지수 2.6이며 홑파래의 함수지수는 2.3임을 알 수 있었다.
따라서 상기 수세 및 탈염하는 단계에서 사용되는 정제수는 최대 함수지수 보다 1배 ~ 5배 정도 많은 양을 사용한다. 바람직하게는 최대 함수지수 보다 2배 많은 정제수를 사용하여 수세 및 탈염을 한다. 최대 함수지수보다 1배 이하의 정제수를 사용하는 경우에는 함수가 충분히 일어나지 않으며, 함수지수 보다 5배 이상의 정제수를 사용하면 원료 중의 고형분의 손실이 많아져 분해 후 수득할 수 있는 유용성분의 유실이 과다하게 된다.
본 발명의 일시예에서는 건조중량 1kg에 대한 상기 함수측정의 결과를 기반으로 하여 김 또는 파래를 24℃에서 30분간 침지 시 최대 함수량인 건조중량의 6.8배, 2.6배, 2.3배의 함수지수를 고려하여 약 2배씩의 정제수를 더 투입하여 각각 8.8배, 4.6배, 4.3배가 되게 하고 5분간 방치 후 2분 동안 65rpm으로 교반 하면서 전체 액을 방출하여 수세 및 탈염공정을 수행하였다.
제2단계: 가수분해 하는 단계
상기 제1단계에서 수득된 수세 및 탈염된 김 또는 파래에 정제수와 산 또는 염을 첨가하여 가수분해한다.
상기 정제수는 상기의 각 함수지수를 고려하여 건조 중량 기준으로 김은 10배 ~ 16배의 정제수, 가시파래는 7배 ~ 12배의 정제수 및 홑파래는 10배 ~ 14배 정제수를 첨가할 수 있다. 바람직하게는 김은 건조중량당 14배의 정제수, 가시파래는 10배의 정제수 및 홑파래는 12배의 정제수를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 가수분해 하는 단계는 원료에 산 또는 염을 첨가하고 고온에서 반응시킴으로써 상기 원료를 부드럽고 무르게 하여 하기 단계의 효소분해 작용 효율을 증진시키고 환원당 생성량을 증가시킨다. 상기 산은 이에 제한되지는 않으나, 초산, 염산, 구연산 또는 피로인산일 수 있고, 상기 염은 이에 제한되지는 않으나, 나트륨 또는 피로인산칼륨일 수 있다. 김의 경우에는 피로인산나트륨을 사용하는 것이 바람직하고, 파래의 경우에는 염산을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 산 또는 염은 본 발명의 김 또는 파래 원료의 건조중량 100g에 대하여 1 ~ 9%(v/w) 첨가할 수 있고, 80 ~ 110℃의 온도 조건에서 10 ~ 50분간 발효조 내에서 교반하면서 가수분해할 수 있다. 바람직하게는 김의 경우에는 김의 건조중량 100g에 대하여 6 ~ 9%의 피로인산나트륨을 첨가할 수 있고, 파래의 경우에는 파래의 건조중량 100g에 대하여 6 ~ 9%의 염산을 첨가할 수 있다.
제3단계: 당 분해효소를 이용한 1차 효소분해 단계
상기 제2단계에서 수득된 김 또는 파래의 가수분해물에 당 분해효소를 첨가하여 1차 효소분해 한다.
상기 당 분해효소는 김 또는 파래의 전분, 탄수화물 및 섬유소 등을 가수분 해하는 효소를 말한다. 상기 당 분해효소로는 자일라나제(xylanase), 베타-글리코시다제(β-glucosidase) 및 셀룰라제(cellulase)등이 대표적이며 시중에서 판매되고 있는 것을 용이하게 구입하여 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 당 분해효소로는 이에 제한되지는 않으나, 엔도-β-1,4-글루카나제(endo-β-1,4-glucanase), 엑소셀룰로즈(exocellulose), 엔도-1,4-β-자일나제(endo-1,4-β-xylanase) 및 펙틴에스테라제(pectinesterase)일 수 있다.
본 발명에서는 김 또는 파래의 건조중량 100g에 대하여 당 분해효소로 트리코르데르마 비리데(Tricorderma viride) 균주 유래의 엔도-β-1,4-글루카나제(endo-β-1,4-glucanase) 200~500 FBU/g, 트리코르데르마 레세이(Tricorderma reseei) 균주 유래의 엑소셀룰로즈(exocellulose) 500~1,000 PEU/g, 아스퍼질러스 오리자에(Aspergillus oryzae) 균주 유래의 엔도-1,4-β-자일나제(endo-1,4-β-xylanase) 1,000~3,000 FWUX/g 또는 아스퍼질러스 아쿨레아투스(Aspergillus aculeatus) 균주 유래의 펙틴에스테라제(pectinesterase) 10~50 PEU/g을 단독 또는 혼합하여 첨가하고 pH 3~9 및 25~60℃에서 4~8시간 동안 분해하였다.
바람직하게는 김을 원료로 하여 1차 효소분해를 할 경우, 상기 당 분해효소로는 엔도-β-1,4-글루카나제(endo-β-1,4-glucanase), 엑소셀룰로즈(exocellulose) 및 엔도-1,4-β-자일나제(endo-1,4-β-xylanase)를 사용할 수 있고, 파래를 원료로 1차 효소분해를 할 경우에는, 엔도-β-1,4-글루카나제(endo-β-1,4-glucanase), 펙틴에스테라제 및 엔도-1,4-β-자일나제(endo-1,4-β-xylanase)을 사용할 수 있다.
제4단계: 단백질 분해효소를 이용한 2차 효소분해 단계
상기 제3단계에서 수득된 1차 효소 분해물에 단백질 분해효소를 첨가하여 2차 효소분해 한다. 본 발명에 따른 김 또는 파래는 단백질 함량이 높아서 단백질 분해효소를 이용하여 단백질을 분해하여야 한다.
상기 단백질 분해효소는 단백질을 펩타이드를 거쳐 아미노산으로 전환시키는 효소를 말하며 본 발명에서 이용할 수 있는 단백질 분해 효소로는 특별히 한정되지는 않으며 당업계에 공지된 것을 시중에서 구입하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는 바실러스 아밀로리쿠파시엔스(Bacillus amyloliqufacience ) 또는 바실러스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis ) 균주 유래의 프로테아제(protease)를 사용하였다.
상기 2차 효소분해는 김 또는 파래의 건조중량 100g에 대하여 단백질 분해효소인 프로테아제를 2~6AU/g을 첨가하여 pH 3~9 및 25~60℃ 온도에서 4~8시간 동안 분해한다.
따라서 상기 제4단계를 통해 수득된 2차 효소분해물은 회수하기 전에 효소의 기원인자인 미생물의 함유를 완전히 차단하기 위하여 136℃에서 10분~30분간 멸균할 수 있다. 이후, 상기 멸균된 분해물은 여과체를 통해 입자를 제거하고 원심분리기에 투입하여 여과함으로써 액상의 효소분해액을 수득할 수 있다.
그러므로 본 발명은 김 또는 파래의 효소분해액을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기의 효소분해액을 건조하고 분말화 함으로써 김 또는 파래의 효소분해 분말을 제공한다.
이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
< 실험예 1>
함수량 측정에 따른 분해 시 첨가수량 측정
본 발명자들은 먼저 김(방사무늬돌김), 가시파래, 홑파래의 가수분해 공정 시 높은 고형분 함량을 유지하면서 공정이 용이한 적정수의 양을 측정하기 위해 원료가 가수분해 초기에 대하여 함수하는 정제수의 비율을 측정하여 함수측정을 수행하였다. 이를 위해 먼저, 제일물산에서 구입한 완도군의 김, 가시파래 및 홑파래를 건조중량 1kg에 대하여 정제수를 10배, 15배, 20배, 30배로 첨가하여 30분 침지하였고 건조중량에 대하여 함수량을 측정하였다. 또한, 침지 종료 후 교반기를 장착하여 70 rpm에서 교반가능 여부를 관찰하였는데, 김은 30분 후 5mm × 70mm의 낱 실 모양으로 잘게 흩어졌으며, 정제수 15배 투입 발효조에서는 무리없이 교반이 가능하였고, 이때 함수비는 건조중량의 7배인 7kg의 정제수를 함수하였다. 가시파래 및 홑파래는 정제수 10배에서도 교반이 가능하였고, 함수비는 각각 건조중량의 2.9배와 2.1배인 2.9kg 및 2.1kg 이었다. 또한 30분 침지 후의 조체 형상은 가시파래 는 낱실이 뭉친 형상이었고 홑파래는 원래 형상을 유지하고 있었다. 가수분해 공정 시 높은 고형분 함량을 유지하면서 공정이 용이한 적정수량을 설정하기 위해 입수시험의 범위를 좁혀가면서 측정하였다.
그 결과, 건조중량 1kg에 대한 최대 함수지수는 김은 6.8, 가시파래는 2.6 및 홑파래는 2.3인 것을 알 수 있었다. 따라서 상기 함수지수를 고려하여 가수분해 시 높은 고형분 함량을 유지하기 위한 적정 정제수의 양은 김은 건조중량 1kg에 대하여 정제수 14배, 가시파래는 10배 및 홑파래는 12배인 것으로 나타났다. 상기 정제수량과 함수지수는 원료의 효소가수분해법 또는 기타 액화공정에서 기본 정제수 투입량과 고형분 회수량을 결정하는 것으로 실제 발효 공정에서 아주 중요한 인자이다.
< 실시예 1>
김 또는 파래의 효소분해액 제조
<1-1> 수세 및 탈염공정
상기 실험예 1을 바탕으로 본 발명의 김, 가시파래 또는 홑파래의 효소분해액을 제조하기 위하여 먼저, 각 원료 1kg을 절단하여 발효조 내로 투입하고 상기 실험예 1에서 나타난 바와 같이 김, 가시파래, 홑파래의 각 원료가 24℃에서 30분간 침지 시 최대 함수량인 건조중량의 6.8배, 2.6배, 2.3배의 함수지수를 고려하여 약 2배씩의 정제수를 더 투입하여 각각 8.8배, 4.6배, 4.3배의 함수지수가 되게 하 고 5분간 방치 후 2분 동안 65rpm으로 교반 하여 전체 액을 방출하여 수세 및 탈염공정을 수행하였다. 하기 표 1은 본 발명의 공정을 통하여 수세부터 효소분해액 및 효소 분말화 까지의 염도와 수율을 나타낸 결과이다.
김, 가시파래 또는 홑파래의 고형물, 염도 및 수율
김 가시파래 홑파래
수세 유출액량(L) 210 190 187
유출Bx : 유출염도(%) 3.5 / 1.75 4.0 / 2.1 4.4 / 2.3
이론 분해액 Bx(%) 5.88 7.95 6.65
실제 액 수득량(L)(Bx) 1,350(4.28) 1,010(5.96) 1,100(5.0)
분해액량 수율(%) 72 74 75
분말획득량/이론획득(kg) 54.7 /80.85 57.6/79.9 53/78.17
건조제품 수율(%) 67.7 72.2 67.4
분말염도/이론분말염도 5.71/6.46 6.12/7.59 7.35/8.91
분말의 탈염도(%) 11.6 19.36 17.5
상기와 같은 수세 및 탈염 공정 결과, 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 김, 가시파래 또는 홑파래 수세액의 유출량은 각 원료 100kg에 대하여 각각 210kg, 190kg, 187kg의 수세액량을 유출하였으며, 유출액의 고형분 함량은 각각 3.5%, 4.0%, 4.4% 였고, 염분농도는 각각 1.75%, 2.0%, 2.15%로 고형분 중의 염분함량이 약 50%을 차지하고 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 건물 중량으로 환산하여도 원료 중의 염도가 줄어든 결과를 가져오며 엽체에 포함된 이물질 제거에도 적절하다는 것을 알 수 있었다.
<1-2> 원료의 가수분해 단계
상기 실시예 <1-1>에서 수세 및 탈염된 김, 가시파래 또는 홑파래를 가수분해하기 위하여 정제수를 각각의 원료에 대하여 14배를 첨가하고 이어서 원료의 건조 중량 100g에 대하여 초산, 염산, 구연산, 피로인산나트륨, 피로인산칼륨 등의 산과 염을 각각 1, 3, 6, 9% 첨가하여 각각 80℃, 95℃ 또는 110℃의 온도 조건에서 20분 동안 순환시키면서 가수분해 하였다. 이후, 상기 가수분해물을 원심 분리하여 마이크로필터 한 액의 환원당량과 고형분 함량을 측정하고 잔사 조체의 가수분해도를 육안으로 관찰하였다. 상기 환원당 함량의 측정은 소모지-낼슨법(Somogyi-Nelson)(食品分析法, 1984a)으로 먼저 조제한 시료용액 1㎖와 구리시약 1㎖를 시험관에 각각 취하고, 수온조(water bath)에서 20분간 가열하여 산화제1구리(Cu2O)를 생성시켰다. 그런 뒤, 여기에 몰리브덴용액 1㎖를 가하여 발색시킨 후 520㎚에서 흡광도를 측정하고 검량선으로부터 환원당을 정량하였다. 또한 상기 고형분의 함량 측정은 브릭스 미터(Brix meter)(아타고, 일본)로 측정하였다.
그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 김, 가시파래, 홑파래를 80℃에서 20분간 순환시켰을 때 고형분의 함량은 각각 1.5%, 1.3%, 1.6%인 것을 확인할 수 있었다. 이러한 함량은 본 발명의 열수조건에서 수용성 성분이 유출되어 나오는 최소량이었다. 또한, 상기 김, 가시파래 및 홑파래의 환원당량과 육안으로 관찰한 조체 가수분해도는 김 및 홑파래의 경우, 피로인산나트륨을 원료 건조 중량의 6~9% 첨가하여 110℃에서 20분간 발효조 내에서 순환 시 환원당 생성량 및 가수분해도가 가장 높았고, 가시파래의 경우에는 염산을 원료 건조 중량의 6~9% 첨가하여 110℃에서 20분간 가수분해시 환원당 생성량 및 가수분해도가 가장 높았다.
<1-3> 1차 효소분해 및 2차 효소분해
상기 실시예 <1-2>의 과정을 통해 수득한 김, 가시파래 또는 홑파래의 가수분해물에 함유되어 있는 당, 섬유소 및 단백질들을 분해하기 위하여 먼저 상기 가수분해물에 당 분해효소를 첨가하여 1차 효소분해 하였고, 이후 상기 1차 효소분해물에 단백질 분해효소를 첨가하여 2차 효소분해 하였다. 상기 1차 및 2차 효소분해 공정에 사용된 각 효소들의 종류, 효소기원, 역가 및 분해조건은 하기 표 2 및 표3에 기재하였고, 상기 효소분해 공정은 상업적 효소의 미생물 기원에 따라 효소의 종류와 역가 및 분해 방법으로 수행하였다. 특히, 김과 파래류는 단백질 함량이 높아서 2차 효소분해를 위해 프로테아제를 사용하여 수행하였다. 즉, 김을 1차 효소분해 시, 상기 가수분해물에 트리코데르마 비리데(Tricorderma viride ) 유래의 엔도-β-1,4-글루카나제(endo-β-1,4-glucanase), 트리코데르마 레세이(Tricorderma reseei ) 유래의 엑소셀룰로즈(exocellulose), 아스퍼질러스 오리자에(Aspergillus oryzae ) 유래의 엔도-1,4-β-자일나제(endo-1,4-β-xylanase)를 각각 375FBU/g, 937.5EGU/g, 4500FXUW/g를 가하여 50℃에서 pH 5.0으로 6시간 동안 반응시켰다. 이후, 상기 1차 효소분해물에 바실러스 아밀로쿠파시엔스(Bacillus amyloliqufacience ) 유래의 프로테아제(protease)를 3.81AU/g으로 가하여 50℃에서 pH 5로 4시간 동안 반응시켰다.
또한, 가시파래 및 홑파래를 1차 효소분해 시, 상기 가수분해물에 트리코데르마 비리데(Tricorderma viride ) 유래의 엔도-β-1,4-글루카나제(endo-β-1,4-glucanase), 아시퍼질러스 아쿨레에투스(Aspergillus aculeatus ) 유래의 펙틴에스테라제(pectinesterase), 아스퍼질러스 오리자에(Aspergillus oryzae ) 유래의 엔도-1,4-β-자일나제(endo-1,4-β-xylanase)를 각각 375FBU/g, 20PEU/g, 4500FXUW/g를 가하여 50℃에서 pH 5.0으로 6시간 동안 반응시켰다. 이후, 상기 1차 효소분해물에 바실러스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis ) 유래의 프로테아제(protease)를 4.8AU/g으로 가하여 50℃에서 pH 5로 4시간 동안 반응시켰다.
김의 가수분해를 위한 효소
순서 방법 효소종류 효소기원 역가 분해조건
역가 *1 온도 pH
1차 효소분해 혼합분해 엔도-β-1,4-글루카나제 (endo-β-1,4-glucanase) 트리코르데르마 비리데 (Tricorderma viride) 150 FBG/g 375 45℃ 5.0
엑소셀룰로즈 (exocellulose) 트리코르데르마 레세이 (Tricorderma reseei) 750 EGU 937.5 55℃ 4.5
엔도-1,4-β-자일나제 (endo-1,4-β-xylanase) 아스퍼질러스 오리자에 (Aspergillus oryzae) 2250 FXUW/g 4500 50℃ 5.0
2차 효소분해 단독분해 프로테아제(protease) 바실러스 아밀로리쿠파시엔스 (Bacillus amyloliqufacience) 1.5 AU/g 3.81 55℃ 6.0
*1: 역가는 해당효소의 역가단위에 준함. 효소량은 기질(원료) 건조중량 100g에 대한 것임.
가시파래 및 홑파래를 가수분해 하기 위한 효소
순서 방법 효소종류 효소기원 역가 분해조건
역가 *1 온도 pH
1차 효소분해 혼합분해 엔도-β-1,4-글루카나제 (endo-β-1,4-glucanase) 트리코르데르마 비리데 (Tricorderma viride) 150 FBG/g 375 45℃ 5.0
펙틴에스테라제 (pectinesterase) 아스퍼질러스 아쿨레아투스 (Aspergillus aculeatus ) 10 PEU/g 20 60℃ 4.5
엔도-1,4-β-자일나제 (endo-1,4-β-xylanase) 아스퍼질러스 오리자에 (Aspergillus oryzae) 2250 FXUW/g 4500 50℃ 5.0
2차 효소분해 단독분해 프로테아제(protease) 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis) 2.4 AU/g 4.8 55℃ 6.5
*1: 역가는 해당효소의 역가단위에 준함. 효소량은 기질(원료) 건조중량 100g에 대한 것임.
<1-4> 효소분해액의 제조
상기 실시예 <1-3>의 방법으로 1차 및 2차 효소분해 공정을 거친 김, 가시파래 또는 홑파래의 효소분해물을 회수하기 전에 효소의 기원인자인 미생물의 함유를 완전히 차단하기 위하여 136℃에서 10분~30분간 멸균하였다. 이때 온도와 시간경과를 기민하게 살피지 않으면 분해물이 갈변하거나 타는 현상이 발생하므로 적절한 유의가 필요하다. 상기 멸균된 분해물은 먼저 진동여과체 40mesh로 큰 입자를 제거하고, 초고속 원심분리기에 투입하여 8,000×g로 여과하였다. 이후 카트리지 필터시스템에서 50μm, 20μm, 5μm, 0.45μm, 0.2μm 여과막을 통과하여 액상의 김, 가시파래 또는 홑파래의 효소분해액을 수득하였다.
< 실시예 2>
김 또는 파래의 효소분해 분말 제조
상기 실시예 <1-4>에서 수득한 김 또는 파래의 효소분해액으로부터 효소분해 분말을 얻기 위하여 상기 효소분해액을 건조하여 분말화 하였다. 상기 건조 및 분말화하는 과정은 상기 효소분해액을 30%로 배치식 농축기를 사용하여 감압농축하였고, 이를 노즐타입의 아토마이저를 장착한 분무건조기에서 입구온도 145℃ 및 출구온도 90℃로 조절하여 분무 건조하여 건조된 분말을 획득하였다. 상기와 같은 방법에 의해 제조된 김, 가시파래 또는 홑파래의 효소분해 분말내의 성분을 하기 표 4에 나타내었고, 김, 가시파래 또는 홑파래의 효소분해 분말의 유리아미노산 조성을 하기 표 5에 나타내었다. 상기 효소분해 분말내의 성분 분석은 수분은 적외선 수분측정기로 측정하였고, 조단백질은 마이크로 킬달정량법, 조지방은 속실렛측정법, 회분은 건식회화법 및 탄수화물은 전량에 대한 감산법으로 환산하여 측정하였다. 또한, 상기 유리아미노산의 분석은 아미노산 분석기를 통하여 아미노산 표준액의 머무름 시간(retention time)을 조사한 뒤 검출기에 의하여 적분된 값과 비교하여 동정하였다.
김, 가시파래 또는 홑파래의 효소분해분말의 성분 조성 (단위:%, ( ):건조 성분)
수분 조단백질 조지방 회분 탄수화물
김 5.3 40.8 (43.1) 1.1 (1.2) 8.1 (8.6) 44.7 (47.2)
가시파래 4.2 27.1 (27.3) 0.3 (0.3) 18.8 (19.6) 49.6 (51.8)
홑파래 4.5 24.0 (25.1) 0.9 (0.09) 15.4 (16.1) 54.2 (56.7)
김, 가시파래 또는 홑파래의 효소분해분말의 유리아미노산 조성(mg/100g)
아미노산 김 가시파래 홑파래
포스포세린 55.21 35.34 32.15
타우린 869.20 179.81 120.54
아스파르트산 215.15 111.6 121.5
트레오닌 18.01 27.71 20.21
세린 19.52 41.41 35.45
아스파라긴 90.12 621.91 630.4
글루타민산 561.16 623.49 524.2
α-아미노아디픽산 82.25 113.47 105.6
프롤린 - 83.76 90.54
글리신 17.14 120.31 111.5
알라닌 1,102.12 3.59 7.85
시트룰린 - 1.01 2.05
시스틴 - 0.19 0.3
시스타티오닌 84.36 1.51 2.85
이소루신 11.78 13.63 15.54
루신 17.14 7.47 8.51
타이로신 13.21 7.16 6.51
β-알라닌 12.45 2.88 3.87
페닐알라닌 5.21 9.24 5.45
γ-아미노뷰티리산 101.46 26.09 27.54
에탄올아민 98.52 6.74 8.52
히드록실 라이신 - 4.95 2.14
오르니틴 9.02 1.81 2.04
라이신 38.14 4.63 5.20
아르기닌 - 9.16 4.25
총합 3,421.17 2,058.87 1,894.71
본 발명의 방법에 의해 제조된 김, 가시파래 또는 홑파래의 효소분해액을 이용한 효소분해분말은 상기 표 4 및 표 5에서 보는 바와 같이, 효소분해 분말내에 단백질과 탄수화물의 함량이 잘 보존되어 있는 것을 확인할 수 있었고 여러 가지 영양성분 등이 손실 없이 다량으로 함유되어 있음을 알 수 있었다.
이상에서 확인한 바와 같이, 본 발명에 따른 김 또는 파래를 수세 및 탈염하고 가수분해 한 후, 1차 효소분해 및 2차 효소분해 하는 단계를 포함하는 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법은 김 또는 파래의 수율을 증대하고 영양성분의 손실을 줄여 고부가가치 제품의 생산 전처리 기술로 응용될 수 있으며, 산업적 및 기술적으로 국민의 건강 생활을 증진하는데 이바지 할 수 있다.

Claims (12)

  1. (a) 김 또는 파래를 수세 및 탈염하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 수득된 수세 및 탈염된 김 또는 파래에 정제수와 산 또는 염을 첨가하여 가수분해하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 수득된 김 또는 파래의 가수분해물에 당 분해효소를 첨가하여 1차 효소 분해하는 단계; 및
    (d) 상기 (c)단계에서 수득된 1차 효소 분해물에 단백질 분해효소를 첨가하여 2차 효소 분해하는 단계를 포함하는 김 또는 파래의 효소분해액을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a)단계의 파래는 가시파래 또는 홑파래인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계에서 산 또는 염은 초산, 염산, 구연산, 피로인산나트륨 및 피로인산칼륨으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계의 가수분해는 제3항의 산 또는 염을 김 또는 파래의 건조 중량에 대하여 6~9% 첨가하고 80 ~ 110℃ 온도에서 10 ~ 50분간 발효조 내에서 교반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계의 당 분해효소는 엔도-β-1,4-글루카나제(endo-β-1,4-glucanase), 엑소셀룰로즈(exocellulose), 엔도-1,4-β-자일나제(endo-1,4-β-xylanase) 및 펙틴에스테라제(pectinesterase)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 효소인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 당 분해효소는 김의 건조중량 100g에 대하여 엔도-β-1,4-글루카나제(endo-β-1,4-glucanase) 200~500 FBU/g, 엑소셀룰로즈(exocellulose) 500 ~ 1000 PEU/g 및 엔도-1,4-β-자일나제(endo-1,4-β-xylanase) 1000 ~ 3000 FWUX/g을 첨가하는 것임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 당 분해효소는 파래의 건조중량 100g에 대하여 엔도-β-1,4-글루카나제(endo-β-1,4-glucanase) 200~500 FBU/g, 펙틴에스테라제 (pectinesterase)10 ~ 50 PEU/g 및 엔도-1,4-β-자일나제(endo-1,4-β-xylanase) 1000 ~ 3000 FWUX/g을 첨가하는 것임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 (d)단계의 단백질 분해효소는 프로테아제(protease)인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 프로테아제(protease)는 김 또는 파래의 건조중량 100g에 대하여 2 ~ 6AU/g을 첨가하는 것임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계의 1차 효소 분해 또는 상기 (d)단계의 2차 효소 분해는 pH 3~9 및 25 ~ 60℃에서 4 ~ 8시간 동안 분해하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 의해 제조된 김 또는 파래 효소분해액.
  12. 제1항에 의해 제조된 김 또는 파래 효소분해액을 건조하고 분말화하여 제조된 김 또는 파래 효소분해 분말.
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