KR101020312B1 - 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탈재된 어류비늘에 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제 및 바실러스 유래 프로타멕스를 함께 또는 순차처리하여 효소가수분해하는 단계를 포함하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법을 제공한다.

어류비늘, 콜라겐펩타이드

Description

어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법{Preparation method of collagen peptides from fish scale}

본 발명은 콜라겐펩타이드의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고순도의 균일한 분자량을 가지며, 물에 대한 용해성이 우수하여 인체의 소화흡수가 용이할 뿐만 아니라 건강음료, 미용, 건강식품, 의약품 및 화장품 소재 등 다양한 분야에서 적용할 수 있는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법에 관한 것이다.

콜라겐은 동물의 체내에서 세포와 세포사이를 메우고 있는 섬유상의 경단백질로써 단세포보다 다세포 동물에서 주로 만들어진다. 콜라겐은 단백질의 일종으로 가늘고 긴 섬유 모양을 하고 있으며 분자량이 약 10만 정도의 폴리펩타이드 사슬이 3개 모양의 나선구조로 이루어진 고분자 단백질이다.

또한 콜라겐은 피부의 진피층과 결합조직의 주성분으로서, 신체의 유기적인 기능을 유지시켜 노화를 예방할 수 있다. 콜라겐이 부족하면 피부의 수분이 줄어들어 팽팽함과 윤기를 잃어 피부의 젊음을 유지할 수 없고 뼈의 칼슘이 정착하기 어렵게 되어 최근에 사회문제가 되고 있는 골다공증과 같은 병에 걸리기 쉽게 된다. 그러므로 콜라겐을 적극적으로 섭취함으로서 미용이나 건강뿐만 아니라 병을 예방, 개선하는 등에 기여할 수 있다.

종래의 콜라겐펩타이드 제조방법은 크게 보면 유사한 제조공정을 채택하고 있다. 대한민국 특허등록번호 10-0532153에 의하면 같은 원료인 어류비늘을 이용한 단백질 가수분해물을 제조하는 방법으로 여기에서는 탈재, 탈단백공정인 산, 알칼리 처리단계와 가수분해효소로는 엔도형 가수분해효소로 펩신, 트립신, 파파인, 콜라게나제 또는 카텝신을 사용하였으며, 이때 얻어지는 콜라겐펩타이드는 분자량이 500～10,000인 것을 특징으로 하고 있다.

대한민국 특허등록번호 10-0647033에 의하면 우피(Hide Splits), 돈피(Pig Skin), 건조된 소뼈(Ossein), 어류 등을 원료로 사용하였으며, 산, 알칼리 전처리와 열수추출 후 바실러스 서브틸리스 계통의 효소를 사용하고, 펌프로 1,2차 여과, 카본필터로 3,4차 여과하여 이취를 제거한 다음 살균과 스프레이 드라이어로 건조하는 단계로 콜라겐펩타이드를 제조하는 방법을 기술하고 있다.

또 대한민국 특허등록번호 10-0699324에 의하면 생선비늘을 사용하고, 산ㆍ알칼리를 이용한 전처리를 수행하고, 이어서 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제 효소(0.05～0.6중량%액, pH 7, 40～70℃, 1～48시간처리)를 사용하여 분자량 500～10,000인 콜라겐펩타이드를 제조하는 방법이 기술되어 있고, 대한민국 특허등록번호 10-0492371은 돈피를 원료로 바실러스 리케니포르미스 및 바실러스 아밀로쿠에파시엠스 유래 효소로 2단계 효소반응하여 분자량 1,000내지 2,000인 콜라겐펩타이드를 제조하는 기술이 기재되어 있으며, 대한민국 특허등록번호 10-0488913에서는 식물성 및 마린유래 원료를 사용하고 효소는 트립신 및 파파인을 사용하여 분 자량 1,000～5,000의 콜라겐펩타이드를 제조하는 기술을 개시하고 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래기술들은 모두 산ㆍ알칼리 처리에 의한 전처리 공정이 요구되며 이는 막대한 폐수의 발생과 함께 공정의 복잡함으로 인해 환경문제와 함께 생산성을 저하시키는 문제를 안고 있다.

본 발명은 상기 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 산ㆍ알칼리 처리에 의한 전처리 공정이 요구되지 않는 콜라겐펩타이드의 제조방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명은 고순도의 균일한 분자량을 가지고, 물에 대한 용해성이 우수하여 인체의 소화흡수가 용이할 뿐만 아니라 건강음료, 미용, 건강식품, 의약품 및 화장품 소재 등 다양한 분야에서 적용할 수 있는 콜라겐펩타이드의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 기술적 과제는 본 발명에 따른 다음과 같은 구성에 의해 달성된다.

(1) 탈재된 어류비늘에 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제 및 바실러스 유래 프로타멕스를 함께 또는 순차처리하여 효소가수분해하는 단계를 포함하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법.

(2) 상기 (1)에 있어서, 효소가수분해단계는 탈재된 어류비늘에 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제를 처리하여 1차 가수분해하는 단계; 상기 1차 가수분해된 효소분해물에 바실러스 유래 프로타멕스를 처리하여 2차 가수분해하는 단계를 포함하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 2차 가수분해 결과 얻어진 생성물을 프리 필터, 원심분리, 및 한외여과에서 선택되는 적어도 하나 이상의 처리공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법.

(4) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 2차 가수분해 결과 얻어진 생성물을 프리필터, 원심분리, 및 한외여과하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법.

(5) 탈재된 어류비늘에 적어도 2종의 단백질 분해효소를 처리하여 가수분해하는 단계; 및 상기 효소가수분해물을 프리필터, 원심분리, 및 한외여과하는 단계를 포함하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법.

본 발명의 상기 구성에 의하면, 고순도의 균일한 분자량의 콜라겐펩타이드를 제공할 수 있다.

특히 본 발명에서 얻은 콜라겐펩타이드는 물에 대한 용해성도 월등히 뛰어나 인체의 소화흡수가 용이할 뿐만 아니라 건강음료, 미용, 건강식품, 의약품 및 화장품 소재 등 다양한 분야에서 적용할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 탈재된 어류비늘에 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제 및 바실러스 유래 프로타멕스를 함께 또는 순차처리하여 효소가수분해하는 단계를 포함하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법을 포함한다.

본 발명에서 사용될 수 있는 어류의 비늘은 특별히 한정되는 것은 아니며, 틸라피아 비늘 (Tilapia fish scale), 적도미 (Red snapper fish scale) 등의 비늘을 들 수 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 단백질분해효소는 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제(상품명: Alcalase 2.4L FG) 및 바실러스 유래 프로타멕스 (상품명: Protamex)이다 . 이들 효소들은 현재 노보자임에서 상용화되고 있는 효소들로서, 효소활성은 알카라아제가 2.0～3.0AU/g, 바람직하게는 2.3～2.5AU/g, 프로타멕스가 1.0～2.0AU/g, 바람직하게는 1.4～1.6AU/g 정도이다.

이들 효소를 사용할 경우 고순도의 균일한 분자량의 콜라겐펩타이드를 얻기 위해 기존의 효소분해를 이용한 콜라겐펩타이드 제조방법에서와 같은 산/염기 가수분해에 의한 전처리공정이 요구되지 않는다.

본 발명에서는 이와 같이 산/염기 가수분해 공정을 거치지 않고, 바실러스 유래 단백질 분해효소에 의한 2차 분해과정만으로 수용해성과 인체의 소화흡수성이 우수한 고순도 콜라겐 펩타이드를 제조할 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 두 종류의 단백질분해효소는 탈재처리된 어류의 비늘에 동시에 반응시켜도 좋고, 순차적으로 시차를 두어 반응시켜도 좋다.

이들 단백질 분해효소의 첨가량은 특별한 한정을 요하는 것은 아니지만 전체 중량에 대하여 0.1～5중량%, 바람직하게는 0.5～2중량%가 되도록 투입될 수 있다.

보다 고순도의 콜라겐펩타이드를 얻기 위해 바람직하게는 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제를 이용하여 1차 가수분해반응을 시킨 후, 여기에 바실러스 유래 프로타멕스를 첨가하여 2차 효소가수분해 반응을 시키는 것이 좋다.

탈재된 어류비늘은 특별히 한정되는 것은 아니지만 반응조에 10～20중량%, 바람직하게는 12～18 중량% 되도록 정제수에 침지된다. 그런 다음 60～90℃, 바람직하게는 75～85℃에서 하룻밤 정도 교반하면서 방치한다.

이 후 온도를 50～70℃로 조절한 다음 pH를 중성영역으로 조절한 후 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제 및 바실러스 유래 프로타멕스를 동시에 또는 순차적으로 투입하여 가수분해반응을 완료한 후 효소를 실활화시킨다.

본 발명에서는 더욱 고순도로 보다 균일한 분자량의 콜라겐펩타이드를 얻기 위해 프리필터, 원심분리, 및 한외여과에서 선택되는 적어도 하나 이상의 처리공정을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 3가지 공정 모두를 포함하는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 프리필터, 원심분리 및 한외여과 공정을 순차적으로 수행하는 것이 좋다. 이때 프리필터는 시판되는 것을 사용하면 되고, 바람직하게는 공극의 사이즈가 10㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 원심분리는 효소반응에 의해 얻어진 거대분자를 제거할 목적으로 수행하며, 바람직하게는 7,000rpm으로 20분간 정도 수행한 후 상청액을 회수하여 사용한다. 마지막으로 상기 얻어진 상청액을 바람직하게는 분자량 5,000 이상을 차단하는 한외여과막을 사용하여 여과시킨다.

본 발명에서는 상기 특정한 2종의 효소를 이용한 경우에 한정하여 설명하고 있지만, 이와는 다른 종에 상기와 같이 프리필터, 원심분리 및 한외여과 공정을 수행하여 동등한 결과를 얻는 것이 가능하다.

즉 본 발명은 탈재된 어류비늘에 적어도 2종의 단백질 분해효소를 처리하여 가수분해하고, 얻어진 효소가수분해물을 프리필터, 원심분리, 및 한외여과하는 단 계를 거쳐 상기 본 발명에서 얻은 것과 동등한 결과를 얻는 것도 가능하다. 따라서, 특별히 상기 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제 및 바실러스 유래 프로타멕스의 2종류의 단백질 분해효소를 사용하지 않더라도 2종 이상의 단백질 분해효소로 가수분해반응시키고, 후속공정으로 프리필터, 원심분리, 및 한외여과하는 단계를 거치는 것은 본 발명의 기술범위에 포함되어진다.

이와 같이 한외여과막을 통과된 반응액을 초고온순간살균기(HTST)로 살균하고 스프레이 드라이어로 건조시켜 고순도의 균일한 분자량의 콜라겐펩타이드를 제조한다. 본 발명의 실험결과 최종적으로 얻어지는 모든 콜라겐펩타이드는 분자량이 5,000 이하, 보다 구체적으로는 분자량이 500～3,200 정도의 고순도 콜라겐펩타이드를 얻을 수 있다.

이와 같은 본 발명을 아래와 같이 실시예에 의거하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예>

정제수 2L에 어류비늘(Tilapia fish scale) 300g을 넣고 80℃에서 침지하여 하루밤 방치한 다음 교반하였다. 온도를 60℃로 조절한 후 2N 가성소다 용액 3.5ml를 첨가하여 pH를 7로 조절하였다. 그런 다음 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제 2.4LFG(2.4AU/g, NOVOZYME) 3g을 첨가하고 교반하면서 24시간 동안 효소반응시켰다. 1단계 효소반응 종료 후 온도를 40℃로 조절하고 바실러스 유래 프로타멕스(1.5AU/g, NOVOZYME) 3g을 정제수 50ml에 용해시켜 1단계 효소반응액에 첨가하 여 24시간 동안 2단계 효소반응을 시켰다.

2단계 효소반응이 끝난 후 100℃에서 5분간 효소를 실활시킨 다음 프리필터(10㎛)로 여과하고, 여액을 7,000rpm× 20분간 원심분리하였다. 상등액을 한외여과막(MW 5,000)으로 컷오프한 다음, 통과된 액을 스프레이드라이어로 건조시켜 분말 150g을 얻었다.

얻어진 콜라겐펩타이드의 아미노산 조성과 분자량은 표 1과 도 1에 나타내었다.

<표 1> 콜라겐펩타이드의 아미노산 조성표

종류	함량 (g/100g)	종류	함량 (g/100g)	종류	함량 (g/100g)
아스파라긴산	5.32	알라닌	9.67	히스티딘	1.37
트레오닌	2.87	발린	2.22	라이신	3.29
세린	3.44	이소류신	1.13	알기닌	7.18
글루타민산	9.29	류신	2.41	시스틴	0.24
프로린	13.60	타이로신	0.90	메치오닌	4.94
글리신	22.42	페닐알라닌	2.05	트립토판	0.02

도 1에서와 같이 본 발명에 따라 얻어진 결과물을 MALDI-TOF로 분자량을 측정한 결과 절대평균분자량은 1,410임을 알 수 있었고, 전체적으로 분자량은 500~3,200의 범위내에 분포하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 MALDI-TOF를 이용한 콜라겐펩타이드 분자량 측정결과이다.

Claims (5)

1. 탈재된 어류비늘에 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제 및 바실러스 유래 프로타멕스를 함께 또는 순차처리하여 효소가수분해하는 단계를 포함하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 효소가수분해단계는 탈재된 어류비늘에 바실러스 리케니포르미스 유래 알카라아제를 처리하여 1차 가수분해하는 단계; 상기 1차 가수분해된 효소분해물에 바실러스 유래 프로타멕스를 처리하여 2차 가수분해하는 단계를 포함하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 2차 가수분해 결과 얻어진 생성물을 프리필터, 원심분리, 및 한외여과에서 선택되는 적어도 하나 이상의 처리공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 2차 가수분해 결과 얻어진 생성물을 프리필터, 원심분리, 및 한외여과하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어류비늘 콜라겐펩타이드의 제조방법.
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