KR100962578B1 - 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법 - Google Patents

항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난백을 효소로 가수분해하는 단계, 난백 가수분해물을 여과하여 여과액을 얻는 단계 및 여과액에 당을 첨가하여 메일라드 반응을 일으켜 메일라드 반응생성물을 얻는 단계를 포함하는 항고혈압 및 항산화 기능을 나타내는 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 혈압이 높은 사람들에게 혈압을 떨어뜨리는 기능을 가지면서 단백질의 효소 가수분해 시에 발생하는 쓴맛을 제거하여 기호성이 우수한 항고혈압 기능성 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.
항고혈압, 펩티드, 난백, 효소, 가수분해, 메일라드반응

Description

항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법{Manufacturing Method of Antihypertensive and Antioxidative Peptides using Albumen}
본 발명은 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난백을 효소로 가수분해하는 단계, 난백 가수분해물을 여과하여 여과액을 얻는 단계 및 여과액에 당을 첨가하여 메일라드 반응을 일으켜 메일라드 반응생성물을 얻는 단계를 포함하는 항고혈압 및 항산화 기능을 나타내는 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법에 관한 것이다.
펩티드는 질소공급원으로서의 영양적 기능 이외에도 미각효과, 항산화 효과, 항균효과 등의 생리활성기능을 갖고 있으며, 면역조절기능, 호르몬 및 신경전달 물질로서의 기능 그리고 항고혈압 효과와 같은 생체조절기능이 있어, 의약품과 식품산업 분야에서 주목을 받고 있다.
기능성 펩티드 소재는 아미노산의 중합에 의한 합성품과 천연식품 소재를 가수분해하여 제조한 천연식품 소재 유래의 펩티드로 나눌 수 있으며, 펩티드의 제조 조건에 따라서 여러 가지 생리 기능성을 나타낸다. 기능성 펩티드의 생산 방법은 단백질 분해효소를 이용한 효소 가수분해 방법, 유기용매 상에서 효소 가수분해의 역반응을 이용한 합성법, 재조합 균주를 이용하는 방법 그리고 화학적 합성법 등으로 분류할 수 있다. 화학적 합성법은 신약을 개발하는 제약 산업에서 주로 사용되며, 펩티드 합성기 내에서 1회에 수 ㎎ 내외의 극소량의 펩티드가 합성된다. 효소 가수분해 방법은 식품원료를 이용하여 대량 생산이 가능하며, 경제적이다.
국내에서는 대두 펩티드, 어육 펩티드, 카제인 펩티드 제조 관련 연구는 다소 보고되어 있으나, 난백 펩티드를 효소 가수분해 방법과 메일라드 반응을 이용한 펩티드 제조 관련 보고는 전무하다.
한편, 본 발명과 관련된 종래기술로서 "어육을 이용한 기능성 펩티드 제조방법"과 "펩타이드 소재를 함유한 단백 강화 기호 식품 조성물 및 이를 함유한 단백 강화 기호 식품" 등이 있다. 그러나 이러한 종래 기술은 여러 가지 식품 단백질을 펩티드 원료로 사용하고 있으며, 단백질을 가수분해하는 효소와 펩티드 원료에 따라서 관능적 특성이 매우 상이하기 때문에 최종 제품의 품질에 큰 차이를 나타낸다.
따라서 본 발명은 난백을 가수분해하기 위하여 사용한 단백질 분해효소 사용과 난백 가수분해물에 당류를 첨가하고 메일라드 반응을 시켜 관능적 특성을 개선한 점에서 기존의 발명과는 기술적 구성이 서로 상이하다.
본 발명의 목적은 난백을 사용하여 펩티드를 제조할 때 발생하는 쓴맛의 문제를 개선하기 위한 것으로서, 난백 가수 분해물에 당류를 첨가하고 메일라드 반응을 유도하여 관능적 특성이 우수한 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 난백을 단백질분해효소로 가수분해하는 단계, 상기 난백 가수 분해물을 여과하여 여과액을 얻는 단계 및 상기 여과액에 당을 첨가하여 메일라드 반응을 일으켜 메일라드 반응생성물을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 난백 가수 분해물에 당류를 첨가하고 메일라드 반응을 유도하여 관능적 특성이 우수한 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물을 제조하는 방법을 제공할 수 있다. 본 발명에 의한 난백 펩티드는 혈압이 높은 사람들에게 혈압을 떨어뜨리는 기능을 가지면서 단백질의 효소 가수분해 시에 발생하는 쓴맛을 제거하여 기호성이 우수한 항고혈압 난백 가수분해물-당 반응조성물이다. 또한, 상기 조성물은 관능적 특성을 향상시켜 용이하게 섭취할 수 있다.
본 발명은 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법에 있어서, 난백을 단백질분해효소로 가수분해하는 단계, 상기 난백 가수 분해물을 여과하여 여과액을 얻는 단계 및 상기 여과액에 당을 첨가하여 메일라드 반응을 일으켜 메일라드 반응생성물을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 항고혈압 기능성 난백 펩티드의 제조에 사용되는 난백은 액상 난백 또는 분말형태의 난백 가운데 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.
상기에서 단백질분해효소는 플라보자임(flavourzyme), 프로타멕스(protamex), 파파인(papain), 프로테아제(protease), 뉴트라아제(neutrase) 및 알칼라아제(alcalase)로 이루어진 군중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
상기에서 당류는 액상당류 및 고상당류 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있는 데, 액상당류는 물엿과 꿀 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 고상당류는 설탕, 프락토 올리고당 및 글루코오스 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기에서 난백을 단백질분해효소로 가수분해하는 단계는 효소 가수 분해에서 난백의 농도는 1~15중량％로 하고, 단백질분해효소는 0.1~2.0% 첨가하고 40~80℃에 서 1~7시간 가수분해하는 것이 바람직하다.
상기에서 얻은 가수분해물을 여과막으로 여과한 후, 얻은 여과액에 당류를 1~10중량％ 첨가하여 메일라드 반응을 일으켜 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물을 제조할 수 있다.
본 발명은 난백 펩티드의 관능적 특성을 향상시키기 위하여, 효소로 가수분해한 난백 가수 분해물에 당류를 첨가하여 메일라드 반응을 일으켜 단백질의 효소 가수분해 시에 발생하는 쓴맛을 제거하여 기호성이 우수한 항고혈압 기능성 펩티드를 제조할 수 있다.
이하 본 발명의 내용을 시험예 및 실시예를 통해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이들 시험예 및 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 시험예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<시험예 1> 난백 가수분해물의 제조방법
난백 가수분해물의 제조를 위하여, 난백 분말 90g에 증류수 3L (3%)를 첨가하였다. pH 7.37인 난백 용액에 Papain 30,000을 1% (v/w) 첨가하여 65℃에서 4시간 가열하여 가수분해하였다. 이때 혼합과정에서 거품이 많이 생겼으나 끓는 과정 중에 서서히 사라졌다. 또한, 가수분해 시간이 지날수록 점점 진한 노란색이 강하게 나타났다. 가수분해를 마친 후 효소의 반응정지를 위하여 80℃에서 5분간 가열처리하였다. 4℃로 냉각시킨 후 가수분해 잔사가 가라앉아 층이 분리된 것을 관찰 할 수가 있었다. 이를 7,000 RPM (7,519×g)에서 40분 동안 원심 분리하였다. 원심분리 한 1차 상층액을 취하여 여과지로 여과한 후, 50℃에서 10.6 브릭스로 농축하였다. 농축액을 진공 동결 건조하여 49.73g의 난백 가수분해물을 만들었다.
<난백 가수분해물의 제조>
Weighing the Albumen
↓
Adding distilled water (3% Albumen solution)
↓
Adding Papain 30,000 1%(v/w) in Albumen
↓
Heating at 65℃ in 4 hour
↓
Heating at 80℃ in 5 min
↓
Let the hydrolysate cool (4℃)
↓
Centrifuge the Albumen hydrolysate for 40 min at 7000 rpm
↓
filtering off impurities through Filter paper
↓
Concentration
↓
Freeze drying
< 시험예 2> 메일라드 최적 반응 조건 설정
(1) 반응 온도
당류와 메일라드(maillard) 반응이 잘 일어나는 L-트립토판(L-Tryptophan)과의 최적 반응 온도를 선정하기 위해 꿀 2%와 L-트립토판 2%를 혼합하여 pH 7을 맞추고 60분간, 각각 60℃, 70℃, 80℃, 90℃, 100℃, 110℃, 120℃에서 가열하여 420㎚에서의 흡광도를 측정한 결과 온도가 올라갈수록 반응물의 갈색도는 증가하였 다. 그 중 다른 당류에 비해 꿀의 갈색도 측정결과 값이 매 온도마다 가장 높았으며 110℃에서 120℃로 올라갈 때 0.1967에서 0.3766으로 메일라드 반응 값이 2배 증가한 것을 볼 수 있었다. 대체적으로 반응액의 대부분이 60-80℃에서는 갈색도의 증가가 완만하였으나, 100℃ 이상에서 크게 급격히 증가하여 최적 반응온도로는 120℃로 정하였다.
(2) 메일라드 반응 시간과 당의 선택
당류와 메일라드 반응이 가장 잘 일어나는 L-트립토판(Tryptophan)과의 최적 반응 시간을 선정하기 위해 당류로써 설탕, 프락토 올리고당, 글루코오스 및 꿀을 각각 2%와 L-트립토판 2%를 혼합하여 pH 7, 120℃에서 각각 30분, 60분, 120분, 180분, 240분 가열하여 420㎚에서의 흡광도를 측정한 결과 시간이 경과할수록 반응물의 갈색도는 증가하였다. 설탕과 프락토 올리고당은 흡광도 값이 유사하였으며, 글루코오스는 그보다 높은 값을 나타내었다. 다른 당류에 비해 꿀의 갈색도 값이 매 시간마다 가장 높았으며 120분에서 240분까지 시간마다 0.6644, 1.2523, 2.5279로 흡광도 값이 2배씩 증가한 것을 볼 수 있었다. 최적 반응시간은 갈색도가 가장 크게 증가한 240분으로 정하였다.
4가지 당을 반응온도와 반응시간의 실험결과를 토대로 당과 L-트립토판을 혼합하여 120℃에서 4시간 가열한 반응물의 갈색도를 비교하여 살펴본 결과, 꿀 > 글루코오스 > 설탕 > 프락토 올리고당의 순서로 갈색도가 증가한 것으로 나타났으며, 이러한 결과를 고려하여 메일라드 반응에 사용할 당으로는 꿀을 선정하였다.
<실시예>
난백 가수분해물과 꿀의 메일라드 반응에서 최적 반응 조건을 설정하기 위한 실험을 실시하였다. 실험에는 난백 가수분해물과 꿀을 각각 5㎖씩 혼합하여 pH 7이 되도록 하여 총 12㎖의 용액을 만들어 5㎖를 취한 후, 120℃에서 2시간 동안 가열하여 반응시켰다. 본 실험에서는 2개의 독립변수를 사용하여 k값은 2이며, X1, X2는 각각 난백 가수분해물의 농도와 꿀의 농도를 나타내어 실험구간을 표 1과 같이 설정하였다.
<표 1> 실험구간 설정
Independent Variables Symbols Coded variables
-1.414 -1 0 1 1.414
Albumen protein hydrolysate
concentration (%)		 X1 5 6.46 10 13.54 15
Honey concentration(%) X2 2 2.59 4 5.14 6
난백 가수분해물과 꿀의 메일라드 반응 최적 반응 조건을 난백 가수분해물의 농도(5-15%)와 꿀의 농도(2-6%)를 2개의 독립변수 X1, X2 로 설정하여, 메일라드 반응, 안지오텐신 전환효소(angiotensin converting enzyme, ACE) 저해활성, 항산화활성과 쓴맛의 정도를 종속변수 Y1, Y2, Y3 및 Y4로 하여 실험한 결과 얻어진 직열 배열표는 표 2와 같다.
실험결과, 메일라드 반응(Y1)에서는 난백 가수분해물 13.54%와 꿀 5.14%에서 1.63로 가장 높았고, 그 다음으로 난백 가수분해물 15%와 꿀 4%에서 1.49, 난백 가 수분해물 13.54%와 꿀 2.59%에서 1.36 순으로 높았다. ACE 저해활성(Y2)에서는 난백 가수분해물 6.46%와 꿀 2.59%에서 69.73%로 가장 높았고, 그 다음으로 난백 가수분해물 6.46%와 꿀 5.14%에서 66.05%로 높다. 난백 가수분해물의 ACE 저해활성은 72.05%로 높으나 꿀과 메일라드 반응을 일으키면서 ACE 저해활성이 저해되었음을 볼 수 있었다. Y3, 항산화활성은 난백 가수분해물 13.54%와 꿀 5.14%에서 70.89%로 가장 높았고, 그 다음으로 난백 가수분해물 10%와 꿀 6%에서 69.76%로 높았다. 난백 가수분해물의 항산화활성은 9.57%로 효능이 없었으나, ACE 저해활성과는 반대로 꿀과 메일라드 반응을 일으켜 항산화활성이 상승한 것을 알 수 있었다. Y4, 쓴맛의 정도는 난백 가수분해물 5%와 꿀 4%에서 7.37점(9점 만점)으로 가장 높고, 그 다음으로 난백 가수분해물 10%와 꿀 6%에서 7.10점으로 높았다.
관능검사는 각 반응물을 시료로 하여 메일라드 반응에 의한 갈색도(갈색의 진한 정도), 향(잡냄새가 없고 구수한 정도), 쓴맛의 정도(쓴맛이 없고 구수한 정도)에 대한 3가지 항목을 9점 척도를 이용하여 '9점은 아주 좋다, 5점은 보통이다, 1점은 아주 싫다'로 채점한 관능평가 결과는 표 3과 같다. 관능 결과, 메일라드 반응에 의한 갈색도는 experiment no. 4, 6, 8번 순으로 진한 갈색을 나타내었으며, 1번은 3.5점으로 갈색도가 낮았다. 향은 메일라드 반응에 의한 구수한 향이 나긴 하나, 달걀의 비린 냄새가 느껴져, 4-5점의 점수분포를 나타내었으며, 유의적 차이는 없었다. 쓴맛의 정도는 5, 8, 3번 순으로 쓴맛의 정도가 약했다.
난백 가수분해물과 꿀의 메일라드 반응 생성물의 항고혈압 활성(표 4)은 52.35-69.73%로 나타났으며, 항산화 활성(표 5)은 38.33-70.89%로 나타났다.
<표 2> 난백 가수분해물의 농도와 꿀의 농도에 따른 메일라드 반응, ACE 저해 활성, 항산화 활성과 쓴맛의 정도
Experiment No. Variable levels Response
X1 1) X2 2) Y1 3) Y2 4) Y3 5) Y4 6)
1 -1 -1 0.75 69.73 38.33 4.33
2 1 -1 1.36 55.62 56.73 1.50
3 -1 1 0.84 66.05 52.98 6.73
4 1 1 1.63 55.01 70.89 3.50
5 -1.414 0 0.69 65.24 43.10 7.37
6 1.414 0 1.49 52.35 67.50 2.17
7 0 -1.414 1.12 61.76 45.06 2.93
8 0 1.414 1.32 57.67 69.76 7.10
9 0 0 1.20 58.69 61.37 5.00
10 0 0 1.18 59.30 63.87 4.53
11 0 0 1.23 58.28 62.56 4.83
1) 난백 가수분해물의 농도(%) 2) 꿀의 농도(%)
3) 메일라드 반응(absorbance at 420㎚) 4) ACE 저해 활성(%)
5) 항산화활성(%) 6) 쓴맛의 정도
<표 3> 난백 가수분해물과 꿀의 메일라드 반응에 의한 관능검사
Experiment No. Sensory attribute
Color Flavor Taste bitter
1 3.5±1.87c 4.33±2.16ns 4.33±0.58bcd
2 4.78±1.71abc 3.83±2.48 1.50±0.50d
3 4.75±2.04abc 4.42±2.38 6.73±0.64abc
4 6.82±1.29a 5.25±1.89 3.50±1.32cd
5 3.67±1.99bc 6±1.1 7.37±1.01a
6 6.22±1.98ab 4.9±2.4 2.17±1.04cd
7 5.08±1.62abc 4.2±2.66 2.93±1.44cd
8 6.03±2.04abc 4.9±2.59 7.10±1.51ab
9 4.73±1.63abc 4.2±2.48 5.00±0.87abc
10 4.67±2.15abc 4.67±1.86 4.53±1.76abc
11 4.43±2.51abc 4.47±2.68 4.83±1.90abc
± 표준편차 (n=6)
다른 알파벳으로 표기된 같은 줄의 값은 듀칸 검정법(Duncan's multiple range test)에 의해 그룹 사이에 유의한 차이(p<0.05)가 있다.
ns 의미 없음(not significant)
<표 4> 난백 가수분해물과 꿀의 메일라드 반응 생성물의 항고혈압 활성
maillard reaction ACE inhibitory
activity (%)
Albumen hydrolysate concentration
(%)		 Honey concentration
(%)
6.46 2.59 69.73
13.54 2.59 55.62
6.46 5.14 66.05
13.54 5.14 55.01
5 4 65.24
15 4 52.35
10 2 61.76
10 6 57.67
10 4 58.69
10 4 59.30
10 4 58.28
<표 5> 난백 가수분해물과 꿀의 메일라드 반응 생성물의 항산화 활성
maillard reaction Antioxidative
activity (%)
Albumen hydrolysate concentration (%) Honey concentration
(%)
6.46 2.59 38.33
13.54 2.59 56.73
6.46 5.14 52.98
13.54 5.14 70.89
5 4 43.10
15 4 67.50
10 2 45.06
10 6 69.76
10 4 61.37
10 4 63.87
10 4 62.56
난백 가수분해물과 꿀의 메일라드 반응 최적 반응 조건을 설정하기 위해 계획된 실험에서 난백 가수분해물의 농도(5-15%)와 꿀의 농도(2-6%)를 2개의 독립변수 X1와 X2로 놓고, 메일라드 반응, ACE 저해활성, 항산화활성과 쓴맛의 정도를 종속변수 Y1, Y2, Y3 및 Y4로 입력하여 그 관계를 추정한 반응표면 회귀식을 아래와 같이 나타내었다.
<표 6> 난백 가수분해물과 꿀의 메일라드반응에서 메일라드 반응, ACE 저해활성, 항산화활성과 쓴맛의 정도에 대한 반응표면 회귀식
Responses Quadratic polynomial model R2
Y1 1) Y1=1.20333+0.31642X1+0.08036X2-0.05917X1 2+0.00583X2 2+0.04500X1X2 0.987
Y2 2) Y2=58.7567-5.2949X1-1.1318X2+0.6698X1 2+1.1298X2 2+1.0225X1X2 0.928
Y3 3) Y3=62.6000+8.95591X1+8.07146X2-4.1075X1 2-3.0525X2 2-0.3300X1X2 0.989
Y4 4) Y4=4.7867-1.6767X1+1.2872X2-0.2277X1 2-0.1052X2 2-0.1000X1X2 0.944
1) 메일라드 반응 (absorbance at 420 ㎚)
2) ACE 저해 활성 (%)
3) 항산화 활성(Antioxidative activity) (%)
4) 쓴맛의 정도(Oranoleptic score of bitter)
반응표면분석법에 의한 난백 가수분해물과 꿀의 메일라드반응에 의한 ACE저해 활성, 항산화 활성과 쓴맛의 정도를 모두 만족시킬 수 있는 반응 최적조건의 최종 결과로서, 난백 가수분해물의 농도는 7.7%이고, 꿀의 농도 5.9%일 때, ACE저해활성 62.01%, 항산화활성 60.55%, 쓴맛의 강도가 약한 7.14점(9점 만점에 점수가 높을수록 쓴맛이 약함)으로 나타났다.
본 발명의 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법은 난백으로부터 항고혈압 및 항산화 기능을 나타내는 펩티드의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 난백을 효소로 가수분해하는 단계, 난백 가수분해물을 여과하여 여과액을 얻는 단계 여과액에 당을 첨가하여 메일라드 반응을 일으켜 메일라드 반응생성물을 얻는 단계를 포함한다. 상기 본 발명의 항고혈압 기능성 성분은 기호성, 항고혈압 활성, 항고혈압 활성이 우수하다. 본 발명은 혈압이 높은 사람들에게 혈압을 떨어뜨리는 기능을 가지면서 단백질의 효소 가수분해 시에 발생하는 쓴맛을 제거하여 기호성이 우수한 항고혈압 기능성 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법을 제공하여 건강 기능식품 생산에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 항고혈압 난백 펩티드(항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물)를 제조하는 방법을 나타낸 것이다.

Claims (3)

  1. 난백을 플라보자임(flavourzyme), 프로타멕스(protamex), 파파인(papain), 프로테아제(protease), 뉴트라아제(neutrase) 및 알칼라아제(alcalase)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단백질분해효소 0.1~2.0%를 첨가하고, 40~80℃에서 1~7시간 가수분해하는 단계;
    상기 난백 가수분해물을 원심분리하고, 원심분리한 1차 상층액을 취하여 여과지로 여과한 후, 농축하는 단계; 및
    상기 난백 가수분해물의 농축액 6.46wt%에 꿀 2.59wt%를 첨가하고, 120℃에서, 240분간 메일라드 반응을 시켜 메일라드 반응생성물을 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항고혈압용 난백 가수분해물-당 반응조성물의 제조방법.
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