KR100837858B1 - Preparation of soluble oligopeptide from pork-skin using irradiation - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 방법(도 1a)과 방사선 조사에 의한 돈피 콜라겐으로부터 수용성 올리고 펩타이드의 제조방법(도 1b)을 비교한 것이다.FIG. 1 compares a conventional method (FIG. 1A) with a method of preparing water-soluble oligopeptides from donpi collagen by irradiation (FIG. 1B).
도 2는 방사선조사에 따른 돈피 단백질의 SDS-PAGE 형태를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the SDS-PAGE form of the donpi protein upon irradiation.
도 3은 방사선조사에 의한 콜라겐 올리고 펩타이드의 제조기술을 나타낸 것이다.Figure 3 shows the production of collagen oligopeptides by irradiation.
본 발명은 방사선 조사에 의한 돈피 콜라겐의 수용성 올리고 펩타이드의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 돈피의 콜라겐으로부터 수용성 올리고펩타이드를 제조함에 있어서 돈피의 지방을 제거하여 소금용액으로 수용화하고 효소처리한 후, 방사선 선량 50~300kGy로 조사하면 점차적으로 돈피 중의 고분자의 콜라겐 성분이 분해되어 수용성 올리고 펩타이드를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a water-soluble oligopeptide of donpi collagen by irradiation. More specifically In the preparation of water-soluble oligopeptides from pork skin collagen, the fats of pork skin are removed, solubilized with salt solution and enzymatically treated. It relates to a method of manufacturing.
종래의 콜라겐으로부터 유래하는 기능성 펩타이드의 제조방법은 염가용성 또는 산가용성 콜라겐을 제조한 후, 효소로 처리하여 펩타이드를 분해시켜 필요로 하는 분자량의 펩타이드를 얻고 이를 정제하는 공정으로 이루어져 있다. 이와 같은 종래의 공정은 펩타이드 제조에 약 7일이 소요되므로 처리시간이 길고 산 및 알카리와 같은 다량의 화학물질을 사용하기 때문에 폐수처리에 막대한 비용이 소요되며 또한 처리공정이 복잡하여 각각의 공정에 많은 인력을 필요로 하게 되므로 과다한 생산비용이 요구된다. 더욱이 폐수로 인한 환경오염 문제와 최종제품에 대하여 제조공정 중에 산과 알칼리와 같은 화학적 처리를 하게 되므로 인하여 안전성에 대한 문제가 제기되고 있다. The conventional method for preparing a functional peptide derived from collagen consists of preparing a salt-soluble or acid-soluble collagen, and then treating the enzyme with a enzyme to decompose the peptide to obtain a required molecular weight peptide and to purify it. Such a conventional process takes about 7 days to produce a peptide, which requires a long processing time and uses a large amount of chemicals such as acids and alkalis, and thus requires a huge cost for wastewater treatment. It requires a lot of manpower, so excessive production costs are required. Furthermore, safety problems are raised due to environmental pollution problems caused by waste water and chemical treatment such as acid and alkali during the manufacturing process.
그러나 본 발명의 방사선 조사에 의한 올리고펩타이드의 제조방법은 공정이 매우 간편하여 손쉽게 원하는 분자량의 펩타이드를 얻을 수 있고, 화학물질을 사용하지 않으므로 안전성이 높은 수용성 올리고펩타이드를 얻을 수 있다. 즉, 돈피에 적당량의 방사선을 조사하면 3중 나선구조의 콜라겐이 붕괴되어 펩타이드를 생산하는 데, 매우 유리한 구조적 변화를 가져오며 여기에 효소를 첨가하면 매우 간단한 방법으로 손쉽게 원하는 분자량의 올리고 펩타이드를 생산할 수 있다. 본 발명과 같이 얻어진 펩타이드는 일반적인 분획방법으로 분자량별로 분리할 수 있으며, 분자량에 따른 생리활성을 지닌 맞춤형 펩타이드의 생산이 완료된다. 본 발명의 장점은 화학물질을 사용할 필요가 없다는 점과, 기존의 방법으로 약 7일이 소요되는 공정을 본 발명은 3일 정도면 모든 공정이 완료되므로 제조시간 절감에 의한 생산성이 향상된다는 점과, 원하는 분자량의 펩타이드 수율을 획기적으로 높일 수 있다는 점과, 화학물질을 사용하지 않으므로 폐수처리 비용이 절감되는 점과, 그리고 공정이 간편화되므로 인하여 인력을 절감할 수 있는 점들을 장점으로 할 수 있다.However, the method for preparing oligopeptides by irradiation of the present invention is very simple, so that a peptide having a desired molecular weight can be easily obtained, and a water-soluble oligopeptide having high safety can be obtained because a chemical is not used. In other words, irradiating the right amount of radiation to the pig skin breaks down the triple-stranded collagen to produce peptides, which bring about a very favorable structural change, and adding enzymes to them can easily produce oligopeptides of the desired molecular weight in a very simple way. Can be. Peptides obtained in accordance with the present invention can be separated by molecular weight by a general fractionation method, the production of customized peptides having physiological activity according to the molecular weight is completed. Advantages of the present invention do not require the use of chemicals, and the conventional process takes about seven days. The present invention is about three days, since all processes are completed, and productivity is improved by reducing manufacturing time. In addition, the peptide yield of the desired molecular weight can be drastically increased, the waste water treatment cost can be reduced because no chemicals are used, and the manpower can be saved due to the simplified process.
한편 본 발명과 관련된 종래기술은 한국특허공개 2003-74577(멸균된 순수 수용성 콜라겐 펩타이드의 제조방법)이 있으나, 우피, 돈피, 어류에서 추출한 후 산 알칼리로 전처리하여 콜라겐 펩타이드를 얻고 효소로 처리하여 저분자량의 콜라게 펩타이드를 제조하는 방법과, 한국특허공개 2004-27283(식물성 및 마린 콜라겐 펩타이드 제조방법)은 식물성 또는 해양 콜라겐 펩타이드를 유기산 수용액으로 침지시켜 효소를 첨가하여 단백질의 가수분해하여 펩타이드를 얻는 방법이고, 한국특허공개 2006-81671(콜라겐 펩타이드를 함유한 황토 파우더 조성물 형성 및 그 제조방법)은 어피, 돈피로부터 콜라겐, 엘라스틴을 함유한 황토 파우더 조성물을 얻는 방법이 있다. 그러나 이들 종래기술은 본 발명과 기술적 구성이 다른 것이다.Meanwhile, the related art related to the present invention is Korean Patent Publication No. 2003-74577 (Preparation method of sterilized pure water-soluble collagen peptide), but extracted from cowhide, donpi, fish and pretreated with acid alkali to obtain collagen peptide and then treated with enzyme A method for preparing a molecular weight collagen peptide, and Korean Patent Publication No. 2004-27283 (plant and marine collagen peptide production method) to obtain a peptide by hydrolyzing the protein by adding an enzyme by immersing the vegetable or marine collagen peptide in an aqueous solution of organic acid Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-81671 (form of ocher powder composition containing collagen peptide and its preparation method) has a method of obtaining ocher powder composition containing collagen and elastin from skin and pig skin. However, these prior art is different from the present invention in the technical configuration.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하면서 새로운 돈피 콜라겐 유래 올리고펩타이드의 제조방법을 제공하는 데 있다. 돈피를 충분히 -3℃ 이하로 냉각시킨 후 초파로 분쇄하여 γ-ray irradiator로 50∼300kGy의 범위에서 방사선 조사를 하는 간단한 조작으로도 전체 콜라겐(불용성) 함량에 대하여 수용화 성분이 60% 이상 분리되며, 일반적인 추출법(염가용성 + 산가용성)에서 유리된 약 14%의수용성 성분에 비하여 4배 이상 수율이 증가한다. 또한 방사선 처리 후 효소(파파인) 처리를 하면 기존의 올리고펩타이드 제조방법 보다 신속하고 고함량의 원하는 분자 량의 맞춤형 올리고 펩타이드를 제조할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a method for producing a new donpi collagen-derived oligopeptides while improving the conventional problems as described above. After the pig skin is sufficiently cooled to -3 ℃ or less, it is pulverized by microwave and irradiated in the range of 50 ~ 300kGy with γ-ray irradiator. Soluble component is separated more than 60% with respect to the total collagen (insoluble) content The yield is increased more than four times compared to about 14% water soluble components freed from the general extraction method (salt solubility + acid solubility). In addition, the enzyme treatment (papine) after the radiation treatment is to provide a technology that can produce a customized oligopeptide of the desired molecular weight of a faster and higher content than conventional oligopeptide production method.
본 발명의 돈피로부터 방사선 조사에 의한 콜라겐 올리고 펩타이드의 제조 기술은 다음의 2단계를 통하여 완성하였다. 먼저 돈피 콜라겐을 0~300kGy 범위의 방사선(γ-ray) 조사에 의한 수용화시키는 제 1단계와, 방사선 처리로 수용화된 돈피에 효소를 이용한 맞춤형 올리고펩타이드를 제조하는 제 2단계로 구성된다. 이하, 본 발명의 구성에 대해 설명하고 자 한다.Technique for producing collagen oligopeptides by radiation from the donpi of the present invention was completed through the following two steps. First, it comprises a first step of receiving a donpi collagen by radiation (γ-ray) irradiation in the range of 0 to 300 kGy, and a second step of preparing a customized oligopeptide using a donpi enzyme that has been received by radiation treatment. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described.
(제 1단계; 돈피 콜라겐의 수용화 기술)(Step 1; Technology of Solubilizing Donpi Collagen)
본 발명의 돈피 콜라겐의 수용화는 돈피에 붙어 있는 협잡물(과도한 지방 및 불순물)을 제거한 후 수세하는 공정과, 수세한 돈피를 적당한 크기로 세절하여 초파을 이용하여 조분쇄하는 공정과, 조분쇄된 돈피를 50~300kGy로 방사선조사하여 시료의 5~10배량(W/V)의 0.10M NaCl 용액 이하, 바람직하게는 0.05~0.1M NaCl 용액의 염 농도에서 용출하는 공정으로 구성된다. 이때 수용화의 적정 조건은 100kGy 이상에서 나타났다. 기존의 방법은 많은 양의 산과 알카리의 화학물질을 사용하여야 하는 데, 반하여 본 발명은 산 또는 염을 사용하지 않아도 매우 높은 수율(기존의 4배 이상)의 수용성 저분자물질을 생산할 수 있다.The solubilization of the donpi collagen of the present invention is a step of washing with water after removing the contaminants (excess fat and impurities) attached to the donpi, the process of finely crushing the washed pig skin to an appropriate size and coarsely pulverized by using microwave Irradiation of the pig skin at 50-300 kGy, eluting at a salt concentration of 0.1-10 M NaCl solution of 5-10 times (W / V) or less, preferably 0.05-0.1 M NaCl solution, of the sample. At this time, the proper condition of the solubilization was shown above 100kGy. Conventional methods require the use of large amounts of acid and alkali chemicals, while the present invention can produce very high yields (more than four times as much) of water-soluble low molecular materials without the use of acids or salts.
(제 2단계; 효소를 이용한 맞춤형 올리고펩타이드의 제조)(Step 2; Preparation of Customized Oligopeptides Using Enzymes)
방사선 처리한 돈피에 파파인과 같은 가수분해효소를 첨가하여 수용화 성분을 분리하는 것이다. 방사선 처리한 돈피에 0.5~1% 파파인을 첨가하여 0.5~4시간 동안 처리하면 종래의 방법 보다도 저분자화가 빠르게 일어나게 하는 공정과, 저분자화된 성분은 한외여과법을 이용하여 분자량별로 분획하는 공정과, 각각의 분획된 펩타이드 성분을 동결건조하여 돈피 콜라겐 유래 맞춤형 올리고 펩타이드의 제조하는 공정을 포함한다.Hydrolyzed pork skin is added to hydrolyze enzymes such as papain to separate soluble components. When 0.5 ~ 1% papain is added to the treated pork skin and treated for 0.5 ~ 4 hours, low molecularization occurs faster than the conventional method, and the low molecular weighted components are fractionated by molecular weight using ultrafiltration. Freeze-drying the fractionated peptide component of the pigeon collagen-derived custom oligopeptides.
한편 본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 수용성 올리고 펩타이드를 포함한다. Meanwhile, the present invention includes a water-soluble oligopeptide prepared by the above-mentioned method.
또한 본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 수용성 올리고 펩타이드를 식품학적으로 허용하는 범위내에서 식품 또는 건강기능식품으로 사용하는 방법을 포함한다.The present invention also includes a method of using the water-soluble oligopeptide prepared by the above-mentioned method as a food or health functional food within a food acceptable range.
상기에서 식품 또는 건강기능식품은 액상의 형태로 제형화 할 수 있다.In the above food or health functional food can be formulated in the form of a liquid.
상기에서 식품 또는 건강기능식품은 캡슐, 분말, 산제, 환, 정제 중에서 선택된 어느 하나 이상의 형태로 제형화 할 수 있다.The food or health functional food may be formulated in any one or more forms selected from capsules, powders, powders, pills, tablets.
이하, 실시 예를 통하여 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the embodiment will be described in more detail.
<실시예 1>; γ-ray 조사에 의한 돈피 콜라겐의 수용화 단계<Example 1>; Receptive Step of Donpi Collagen by γ-ray Irradiation
돈피 콜라겐 10kg으로부터 협잡물을 제거하여 수세한 돈피를 초파로 조분쇄한 후, 300kGy까지 방사선조사하여 시료의 7배량(W/V)의 0.1M NaCl 용액 하에서 2시간 동안 용출하여 수용화시켰다. 방사선 조사에 의한 돈피 콜라겐의 수용화는 도 1b와 같다. 도 1b에서와 같이 방사선 조사에 의한 수용화 기술은 종래의 콜라겐 제 조 기술과 비슷한 공정을 거치지만, 종래의 방법(도 1a)은 고농도(0.6M)의 산, 알카리 가용화 성분을 각각의 공정을 통하여 분리하여야 하는 번거로움이 있는 반면에 방사선처리를 거친 경우에는 저농도(0.1M)의 염용액으로 수용화 성분을 분리할 수 있으며, 저농도로 수용화를 유도하기 때문에 투석 공정에 소요되는 비용이 절감되는 효과를 가져 온다. 또한, 앞에서 언급한바와 같이 종래의 방법으로 분리한 콜라겐은 수율이 약 14%이었던 것이 방사선 기술을 이용하면 약 60%의 수율로 4배 이상 증가하는 획기적인 기술이다. 따라서 방사선을 이용한 수용화 콜라겐의 새로운 분리 기술은 공정의 간편화 또는 분리능(수율)에 있어서 종래의 방법보다 매우 효율적이며 경제적인 것으로 판단된다. 이러한 결과는 도 2의 폴리아크릴아마이드 겔 영동(polyacrylamide gel electrophoresis)에 나타난 단백질 띠 형태를 보면 잘 알 수 있다. 즉, 방사선조사를 처리하지 않은 경우(B)에는 100~300kDa의 콜라겐 α-chains, β-components 및 γ-components의 콜라겐 사슬이 대부분이었으나, 방사선조사선량이 증가할 수록 24 kDa 이하의 저분자 물질이 점차 증가하는 현상을 보이고 있음을 알 수 있다.After removing the contaminants from 10kg of pork skin collagen, the washed pork skin was coarsely pulverized, and then irradiated to 300kGy to elute for 2 hours under 7 times (W / V) 0.1M NaCl solution of the sample. The solubilization of donpi collagen by irradiation is shown in Figure 1b. As shown in Fig. 1b, the radiation-solubilization technique is similar to the conventional collagen production technique, but the conventional method (Fig. 1a) is a high concentration (0.6M) of acid and alkali solubilizing components for each process. On the other hand, in case of radiation treatment, it is possible to separate the soluble components with low concentration (0.1M) salt solution and reduce the cost of dialysis process because it induces solubilization at low concentration. Brings effect. In addition, as mentioned above, the collagen separated by the conventional method was about 14%, which is a breakthrough technology that increases more than four times with a yield of about 60% using the radiation technology. Therefore, the new separation technology of soluble collagen using radiation is considered to be much more efficient and economical than the conventional method in terms of process simplification or resolution (yield). These results can be clearly seen from the protein band morphology shown in polyacrylamide gel electrophoresis of FIG. 2. That is, in the case of no irradiation (B), most of the collagen chains of collagen α-chains, β-components and γ-components of 100-300 kDa were present. It can be seen that the phenomenon is gradually increasing.
상기 도 2에서 A는 marker, B는 0kGy, C는 20kGy, D는 40kGy, E는 60kGy, F는 100kGy, G는 150kGy, H는 200kGy, I는 250kGy, J는 300kGy을 나타낸다.In FIG. 2, A denotes a marker, B denotes 0kGy, C denotes 20kGy, D denotes 40kGy, E denotes 60kGy, F denotes 100kGy, G denotes 150kGy, H denotes 200kGy, I denotes 250kGy, and J denotes 300kGy.
<실시예 2>; 방사선 처리 후 효소를 이용한 맞춤형 올리고펩타이드의 제조<Example 2>; Preparation of customized oligopeptides using enzymes after radiation treatment
방사선 처리한 돈피에 1% 파파인을 첨가하여 1시간 동안 반응시켜 저분자화시키고 한외여과법을 이용하여 분자량별로 분획한 후, 분획된 펩타이드 성분을 동 결건조하여 돈피 콜라겐 유래 맞춤형 올리고 펩타이드를 얻었다. 방사선 처리 후 파파인 효소를 이용한 맞춤형 올리고펩타이드의 제조 기술은 도 3과 같고, 이러한 기술을 이용하여 제조한 올리고 펩타이드의 분자량 분포도 및 수율은 표 1과 같다. 도 3과 같이 돈피로부터 맞춤형 올리고 펩타이드의 제조는 방사선 처리한 돈피에 1%의 파파인을 첨가하여 0.5~4시간 동안 처리하면 저분자화가 일어나며, 이러한 저분자 성분을 한외 여과법을 이용하여 각각 분자량 10,000 dalton 이상, 10,000~5,000 dalton, 5,000~3,000 dalton, 3,000~1,000 dalton으로 분획할 수 있으며, 방사선 미처리구(파파인만 1%처리) 보다 빠르고 수율도 월등한 것으로 나타났다. 각각의 분획된 성분은 동결건조 하여 돈피 콜라겐 유래 맞춤형 올리고 펩타이드의 제조를 완성하였다. 또한 이와 같은 분자량의 분획은 방사선 선량, 효소처리 시간에 따라 조절할 수 있다.After 1% papain was added to the radiation-treated pig skin, it was reacted for 1 hour to lower the molecular weight, and fractionated by molecular weight using ultrafiltration. The fractionated peptide components were freeze-dried to obtain a customized oligopeptide derived from donpi collagen. Technique for producing a customized oligopeptide using papain enzyme after radiation treatment is as shown in Figure 3, the molecular weight distribution and yield of the oligopeptide prepared using this technique is shown in Table 1. As shown in FIG. 3, the production of a custom oligopeptide from donpi is performed by adding 1% papain to radiation treated pigs for 0.5 to 4 hours, resulting in low molecular weight, and each of these low molecular weight components using an ultrafiltration method with a molecular weight of 10,000 dalton or more, It can be divided into 10,000 ~ 5,000 daltons, 5,000 ~ 3,000 daltons, 3,000 ~ 1,000 daltons, it was faster than the untreated (1% treatment only papain), and the yield was excellent. Each fractionated component was lyophilized to complete the preparation of donpi collagen derived custom oligopeptides. In addition, the fraction of such molecular weight can be adjusted according to the radiation dose, enzyme treatment time.
표 1. 방사선조사에 의하여 유리된 수용화 성분의 수율(%)Table 1. Yield (%) of soluble components released by irradiation
표 1에는 맞춤형 올리고 펩타이드 제조 결과의 대표적인 예를 든 것이다. 돈피를 300kGy에서 방사선 처리한 후 1% 파파인으로 1시간 동안 처리하여 제조된 올리고 펩타이드의 분자량 분포 및 수율은 분자량 10,000 dalton 이상의 것이 59.3%, 10,000~5,000 dalton이 18.9%, 5,000~3,000 dalton이 13.2%, 3,000~1,000 dalton이 6.6%로 돈피 콜라겐으로 부터 얻어낸 올리고 펩타이드의 총 수율은 98%였다. 이와 비교하여 효소만을 처리한 올리고 펩타이드의 총 수율은 64.1%로 나타나 방사선 처리 후 효소를 처리한 것이 월등하게 효율성이 높은 것으로 확인되었다.Table 1 gives representative examples of the results of tailored oligopeptides. The molecular weight distribution and yield of oligopeptides prepared by irradiation of pork skin at 300kGy for 1 hour with 1% papain was 59.3% for molecular weight of 10,000 dalton or more, 18.9% for 10,000-5,000 daltons, 13.2% for 5,000-3,000 daltons. The total yield of oligopeptides obtained from donpi collagen was 6.6% with 3,000 ~ 1,000 daltons. In comparison, the total yield of oligopeptides treated with enzyme alone was 64.1%, indicating that the enzyme treatment after radiation treatment was significantly more efficient.
본 발명은 돈피의 콜라겐에 방사선을 조사시킴으로써 돈피 콜라겐의 펩타이드 구조가 변화되어 손쉽게 수용화되므로 제조공정이 간편하고 제조원가가 절감되며, 효소처리에 의해 수율 좋은 수용성 펩타이드를 얻을 수 있다. 따라서 수용화된 펩타이드는 각종 단백질 보충 식품 및 건강보조식품의 소재로 뿐만 아니라, 우주식품, 스포츠 음료, 노인식품, 유아식품, 미용식품 등 광범위하게 이용할 수 있다. 한편, 방사선을 이용한 돈피 콜라겐으로부터의 맞춤형 올리고펩타이드는 분자량(구조)에 따라서 항고혈압, 항산화, 항암 작용 등이 있는 것으로 알려져 있어 건강보조식품의 소재로서 활용할 수 있으며 또한 간편하고 효율적으로 대량 생산할 수 있는 기술이므로 앞으로 그 활용가치는 매우 클 것으로 기대된다.According to the present invention, since the peptide structure of the donpi collagen is easily accepted by irradiating the collagen of the donpi, the manufacturing process is simple and the manufacturing cost is reduced, and the yield yields a good water-soluble peptide by the enzyme treatment. Therefore, the peptide is widely used as a material of various protein supplements and health supplements, as well as space foods, sports drinks, elderly foods, infant foods, beauty foods. On the other hand, customized oligopeptides from donpi collagen using radiation are known to have antihypertensive, antioxidant, and anticancer effects depending on the molecular weight (structure), which can be used as a material for health supplements and can be mass-produced simply and efficiently. As it is a technology, its value is expected to be very large in the future.
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