KR101406780B1 - 식물 추출 천연 아미노산과 미량 금속원소 복합체 제조방법 - Google Patents

식물 추출 천연 아미노산과 미량 금속원소 복합체 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모링가(Moringaceae)과 작물로 부터 분리된 아미노산과 미량 금속원소를 결합시킨 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법, 이에 의하여 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 비료용 조성물, 정수, 하수 또는 폐수처리용 응집제 조성물, 사료용 조성물 및 미량 금속 원소 보충용 식품 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 비식량 작물로 단백질 조성이 우수한 모링가(Moringaceae)과 작물로 부터 분리된 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 유효성분으로 포함하는 정수, 하수 또는 폐수처리용 응집제 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 원료 지속 생산이 가능하며 사용자가 안심하고 사용할 수 있는 가격이 저렴하며 식용 가능하지만 비식량 작물이며, 제조 공정에서 발생하는 모든 부산물을 생분해성 퇴비로 재활용할 수 있고, 제조 공정에서 일체의 인공 합성 물질 사용을 배제하므로 대기, 수질 및 토양 오염 물질 발생이 없다는 점에서 기존의 미량 원소 복합 비료의 단점을 획기적으로 개선한다.

Description

식물 추출 천연 아미노산과 미량 금속원소 복합체 제조방법{Manufacturing Methods for plant deprived Amino Acids and Trace Mineral Complex}
본 발명은 식물 추출 천연 아미노산-미량 금속원소 복합체 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 비식량 작물인 모링가(Moringaceae)과(科) 작물로 부터 분리된 식물성 아미노산과 미량 금속원소가 결합된 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법이다.
킬레이트제는 금속 원소(미네랄)와 리간드를 가진 단백질, 폴리사카라이드, 아미노산 또는 EDTA로 대표되는 인공 합성 고분자가 결합된 형태를 의미한다.
기존의 기술은 특정의 구리 또는 아연과 필수 아미노산인 라이신을 결합시킨 제품과 철 또는 마그네슘과 메치오닌을 결합시킨 제품 등이 있다.
자연 상태에서 식물체의 잎이나 열매와 같은 특정한 부위에 금속 원소 부족 현상이 발생하면 뿌리에서 유기산이나 아미노산과 같은 천연 수용성 킬레이트제를 분비하여 주변의 미량 금속 원소와 반응시켜 흡수하여 효율적으로 부족한 부위까지 이동시켜 이용한다.
유무기 복합체는 생체 내에 복잡한 이온 흡수 과정을 거치지 않는 활성 흡수 방식으로 쉽게 흡수가 되므로, 식물의 경우 자연 상태에서 토양 속에 존재하는 금속 원소보다 3-4배의 높은 흡수율을 나타낸다.
일반적으로, 식물이나 동물의 공급되는 아미노산과 금속 원소를 결합한 유무기 착물의 종류를 보면, 단순 복합 화합물인 미네랄 현탁액(Mineral Colloid)과 시퀘스터 미네랄(Sequestered Mineral) 또는 킬레이트 화합물(Chelated Mineral) 로 구분할 수 있다.
미네랄 현탁액은 금속 원소 - 산화물, 황화물, 염화물 또는 질화물을 미세하게 분쇄하거나, 급속 결정체로 만들어 콜로이드 형태로 전환시켜 액상으로 제조한 것으로, 무기 금속 성분이 침전이 되지 않고 물속에 미세한 입자로 분산되어 있지만 입자의 크기가 식물이나 동물이 흡수하기에는 너무 거대하여 활성 무기 성분이 세포 내부의 이동 경로에는 도달하지 못한다.
특히, 식물에 표면에 살포하는 액비로 사용하는 경우 잎이나 줄기 표면과 같은 외부에 침착이 되므로 흡수에 의한 생물학적 이용도가 현저하게 감소하고, 심지어 농도가 적절하지 못한 경우 잎 표면에 침착이 되어 광합성을 저해하거나 관주용으로 사용하는 경우 염류장애 등을 일으키기도 한다.
한편, 식물의 미량 금속 원소의 공급을 천연 킬레이트 화합물 형태로 옆면에 공급하면 뿌리로부터 잎까지 이동 기간이 줄고, 토양 시비에 비해 흡수율이 50% 이상 증가된다.
그러나 우수한 단백질을 함유하고 있고 오일 함량이 높아서 천연 킬레이트 화합물의 식물 원료로 주로 사용 되었던 콩의 가격이 87%상승(세계은행, The World Bank, 2008년 3월 발표기준)함에 따라 콩의 사용에 제약이 발생하였으며, 그로 인해 현재 콩을 대체할 수 있는 새로운 작물의 개발이 시급하다. 더불어 국내 시장에 소개되고 있는 킬레이트 유무기 복합체는 동물의 사체 또는 그 부산물 내지 수산업 부산물 등의 원료를 독성 화학 물질로 가수분해하여 제조하는 경우이거나, 인공 합성 또는 유전자 조작 미생물이 생산하는 고분자 아미노산을 이용하는 바, 폐기물 발생률이 높고 대기오염과 같은 각종 환경오염을 수반하는 원료를 사용하고 있는 실정이다.
또한, 거의 모든 제품에 공통적으로 단단한 착염을 유도하기 위하여 수질 환경에 심각한 잔류 독성을 가지는 난분해성 인공 합성 고분자 킬레이트제를 사용하고 있으며, 또한 인공 합성 성장 촉진제, 식욕 증진제, 인공 착색제, 인공 합성 항산화제나 보존제 등 인공적인 물질이 사용되고 있다.
이들 인공합성 화합물은 식품 안전에 대한 관심이 고조되면서 수확을 앞둔, 식품으로 사용하는 채소, 과일 작물에 사용하기에는 거부감이 있으며, 작물 살포 시 사용자 호흡기로나 피부 접촉 등으로 인한 건강 문제가 발생할 수 있으며, 최종 소비자인 사람에게 악영향을 미칠 수 있다.
이러한 인공 화합물 중 인공 합성 킬레이트제로는 주로 구조적으로 아미노산과 비슷한 구조를 가진 분자량이 약 300 g/mol 내외의 인공 합성 고분자로 화장품, 사진, 도금, 제지, 섬유, 반도체, 환경 및 농업 등 다양한 분야에 사용되고 있는데, 이들 인공 합성 유기 킬레이트제는 EDTA(Ethylenediamine tetra acettic acid), DTPA (Diethylenetriamine penta acetic acid), NTA(Nitrilotriacetic acid) 등 외에 HEDTA, GEDTA, TTHA, HIDA, DHEG 등이 있으며 가격이 비싸고 무기성분을 킬레이트화하여 극히 안정된 수용성 착염을 만드는 물질로 고농도인 경우 식물이나 동물에 잔류 독성을 가진다.
또한, 이들 난분해성 유기 고분자 물질이 수생태계에 잔류하는 경우 빠른 반응성 때문에 농지와 같은 자연 환경에 사용할 경우 쉽게 지표수로 흘러들어 갈 수 있으며, 수중에서 여러 무기 금속 원소와 반응을 하여 자연적 침전을 방해하면서 지속적인 이동을 유발하여 지하 대수층과 식수원에 잠재적 위험 요소가 될 수 있으며(Reemtsma, T. etc, Polar pollutants entry into the water cycle by municipal wastewater: a European perspective. Environ . Sci . Technol. 40:5451-5458(2006)) 동시에 햇빛과 온도에 의해 쉽게 분해되거나 미생물 먹이로 이용되는 천연 고분자 아미노산과는 달리 생분해 되는 속도가 극히 느려 일차적으로 자연계에 여러 생물체가 흡수하여야 할 무기 금속 원소의 균형을 교란하여 생태계에 혼란을 일으킬 수 있다. (Nowack, B., etc, Environmental chemistry of aminopolycarboxylate chelating agents. Environ . Sci . Technol . 36:4009-4016(2002); Bucheli-Witschel, M., etc, Environmental fate and microbial degradation of aminopolycarboxylic acids. FEMS Microbiol . Rev. 25:69-106(2001))
따라서, 식용이 가능할 뿐 만 대기, 수질 및 토양 오염 물질이 발생하지 않으며 효과적으로 미량 금속원소를 동식물 체내로 전달할 수 있고 생분해성 수처리 응집제로 활용할 수 있는 신규한 친환경 재료의 필요성이 대두되고 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
본 발명자는 환경에 잔류 독성을 가지는 난분해성 인공 합성 킬레이트제, 인공 합성 성장 촉진제, 인공 착색제, 인공 합성 항산화제나 보존제 등 모든 인공 합성 물질의 사용을 완전하게 배제하고, 국제적으로 이용되는 기존의 식용 작물이 아닌 야생 작물 중에서 단백질 함유량이 높은 대체 작물의 천연 식물성 아미노산과 미량 금속 원소를 결합시킨 복합물 제조방법을 개발하고자 노력하였다.
그 결과, 모링가(Moringaceae)과 작물의 씨앗 또는 잎으로부터 분리된 아미노산에 미량 금속원소를 결합시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조된 아미노산-미량 금속원소 복합체가 식물의 성장을 촉진시켜 수확량을 증대시키고 어류와 동물에 사용하면 비육율을 증대시킬 뿐 만 아니라, 폐수 처리에 사용시 우수한 정화능력을 발휘한다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 (a) 모링가(Moringaceae)과 작물의 씨앗 또는 잎 분말에 무기 용매를 처리하여 펩타이드(peptides) 또는 폴리펩타이드(polypeptides)를 수득하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에 의하여 수득한 펩타이드 또는 폴리펩타이드에 단백질분해효소를 처리하여 아미노산(amino acids)을 수득하는 단계; 및 (c) 상기 단계 (b)에 의하여 수득한 아미노산에 미량 금속 원소를 첨가하여 아미노산-미량금속원소 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 아미노산-미량금속원소 복합체의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법에 의해 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 비료용 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법에 의해 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 정수, 하수 또는 폐수처리용 응집제 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법에 의해 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 동물 사료용 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법에 의해 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 미량 금속 원소 보충용 식품 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 모링가(Moringaceae)과 작물로 부터 분리된 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 유효성분으로 포함하는 정수, 하수 또는 폐수처리용 응집제 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 모링가(Moringaceae)과 작물의 씨앗 또는 잎 분말에 무기 용매를 처리하여 펩타이드(peptides) 또는 폴리펩타이드(polypeptides)를 수득하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에 의하여 수득한 펩타이드 또는 폴리펩타이드에 천연물로부터 추출한 단백질 분해 효소를 처리하여 아미노산(amino acids)을 수득하는 단계; 및 (c) 상기 단계 (b)에 의하여 수득한 아미노산에 충분한 반응성을 확보하기 위하여 미량 금속 원소를 서서히 첨가하여 아미노산-미량 금속원소 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 아미노산-미량금속원소 복합체의 제조방법을 제공한다.
본 발명자는 원료에 있어 대기오염과 폐기물을 발생시키는 동물의 사체와 그 부산물, 수산업 부산물, 또는 독성 화학 물질을 이용하여 제조하는 인공 합성 또는 유전자 조작 미생물을 이용하여 생산하는 고분자 아미노산과 같은 재료를 친환경 저탄소 대체 식물성 원료인 모링가(Moringaceae)과 작물에 함유된 펩타이드를 가수분해 한 저분자의 순수 식물성 복합 아미노산으로 대체하여 안전성을 확보하고, 아미노산과 같은 수착제와 쉽게 배위 결합을 하는 철, 마그네슘, 코발트, 아연, 망간, 칼슘 그리고 구리 등과 같은 미량 금속 원소와 결합시킨 친환경 아미노산-미량 금속원소 복합체 제조방법을 개발하고자 하였다.
이하, 본 발명의 제조방법에 대한 구체적인 내용은 다음과 같다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용하는 용어“복합체”는 복합물, 착물 또는 킬레이트와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 단계 (a)에서의 용어 “모링가(Moringaceae)과 작물의 씨앗 또는 잎 분말”은 조추출물(crude extract) 또는 용매 분획물을 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말 상태로 제조된 분말도 포함될 수 있다.
본 명세서에서, 상기 용어 “모링가과 작물은” 열대작물로써, Moringa arborea, Moringa borziana, Moringa concanensis, Moringa drouhardii, Moringa hildebrandtii, Moringa longituba, Moringa oleifera, Moringa ovalifolia, Moringa peregrina, Moringa pygmaea, Moringa rivae, Moringa ruspoliana, Moringa stenopetala 등의 총 13종으로 구성되어 있으며, 뿌리가 Horeseradish(양고추냉이) 대용으로 사용되고 있어 양고추냉이 나무과(Horseradish Tree)로 분류하기도 한다. 본 발명에서 가장 바람직하게는 모링가과 작물 종 가운데 모링가 올레이페라(Moringa oleifera)의 씨앗 또는 잎 분말에 무기용매를 처리하여 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 수득할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 단계 (a)에서 무기 용매는 (ⅰ)염화물(염화염), (ⅱ)황화물(황화염) 또는 (ⅲ)염화물 및 황화물의 혼합물이며, 보다 바람직하게는 무기 용매가 염화물인 경우 염화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼슘 및 염화암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 염화물이며, 무기 용매가 황화물인 경우 황산나트륨, 황산마그네슘, 황산칼슘 및 황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 황화물이다.
본 발명은 저탄소 원료인 모링가(Moringaceae)과 작물의 잎이나 씨앗에 함유된 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 이용한다.
본 발명에서 이용하는 모링가(Moringaceae)과 작물은 아열대 작물로 잎이나 씨앗은 콩과 비슷한 양의 펩타이드를 가지고 있다.
본 발명에서 이용하는 모링가(Moringaceae)과 작물 중 대표 종인 모링가 올레이페라(Moringa Oleifera)의 씨앗과 잎의 성분 분석결과는 하기 표 1 및 표 2에 나타낼 수 있다.
종류 수분(%) 회분(%) 유기물(%) 펩타이드 (%)
함유량 7.87 ±1.77 3.59 ±0.02 96.23 ±0.01 40.24 ±1.6
종류 수분(%) 회분(%) 유기물(%) 펩타이드 (%)
함유량 76.53 ±0.02 13.98 ±0.03 93.48 ±0.02 21.34±1.4
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에서의 단계 (a)는 물을 50~100 rpm의 속도로 교반하면서 펩타이드를 침전시키는 수용성의 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화칼륨 또는 황산암모늄을 1몰 이하의 용매를 만드는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 1몰 농도의 무기 용매도 펩타이드 추출량에는 큰 차이가 없지만, 경제성을 고려하여 0.5몰 이하, 특히 0.1-0.3몰 농도가 정전기적 상호 작용으로 막이나 다른 성분과 결합하고 있는 펩타이드의 정전기적 결합을 끊기에 가장 적당하다.
본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 상기 단계 (a)에서 무기 용매 농도는 0.01-2몰(mole)이며, 보다 바람직하게는 0.05-1몰이고, 보다 더 바람직하게는 0.1-0.5몰이며, 가장 바람직하게는 0.1-0.3몰이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에서 상기 단계 (a)는 제조된 무기 용매를 20-60℃ 조건에서 50-100 rpm으로 속도로 교반하면서, 기름을 제거하고 입경 1 ㎜이하로 만든 모링가(Moringaceae)과 작물의 잎이나 씨앗 분말을 상기 용매와 1:3~1:5(w/w) 전 후의 비율로 첨가하여 30분 이상 혼합하는 단계를 포함한다.
또한, 온도는 25-60℃일 때 가장 많은 수확량을 기록하였으며, 모링가(Moringaceae)과 작물의 잎이나 씨앗 분말의 첨가량이 적으면 충분한 양의 펩타이드를 추출 할 수 없으며, 너무 많이 들어가면 교반이 힘들어져 효율적인 추출이 힘들어지므로 가장 바람직하게는 용매와 모링가(Moringaceae)과 작물의 잎이나 씨앗 분말의 혼합 중량 비율은 5:1(v:v)이 가장 적당하다.
본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 상기 단계(a)는 모링가(Moringaceae)과 작물의 씨앗 또는 잎 분말에 무기 용매를 처리한 후 10-80℃ 온도에서 1-120분 동안 교반하는 단계를 포함하며, 보다 바람직하게는 15-70℃ 온도에서 10-60분 동안 교반하는 단계를 포함하고, 가장 바람직하게는 20-60℃ 온도에서 20-40분 동안 교반하는 단계를 포함한다.
본 발명에서의 단계 (a)는 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 분리하여 수득하는 경우 염석 공정을 포함한다.
보다 구체적으로, 잎과 씨앗의 섬유질과 같은 불순물 그리고 반응하지 않고 남는 무기염 등을 포함한 고형물을 제거하기 위하여 고속으로 원심 분리하거나 또는 0.1 ㎜이하의 여과막으로 여과하여 펩타이드 또는 폴리펩타이드 수용액을 제조하는 단계를 포함한다.
한편, 여과 공정 전에 염석이 완료된 수용액을 5시간 이상 침전시켜 침전물로 부터 상등액만 분리하여 여과하면 훨씬 빠른 여과가 가능하며, 발생하는 고형물은 식물체의 섬유소, 탄수화물, 무기질 등과 함께 반응되지 않고 남은 미량 금속 원소들로 이루어져 있어 전량 기능성 퇴비로 사용이 가능하다.
본 발명에서 단계 (a)에서 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 분리하여 수득하는 경우 13 kDa 이하의 사이즈로 분리할 수 있는 한외여과, 침지막 여과, 중공사막 등의 막분리 장치를 이용하여 염을 분리하고 펩타이드 수용액을 수득하는 단계를 포함하며, 대량 생산을 할 경우 중공사막 장치를 이용하는 것이 가장 시간이 절약되고 농축에 유리하다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 단계(a)는 1-15 kDa의 크기를 가지는 여과막을 이용하여 용매가 포함된 수용액으로부터 펩타이드, 폴리펩타이드 또는 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 수득하는 단계를 포함하나, 가장 바람직하게는 13 ~15 kDa의 크기를 가지는 여과막을 이용하여 용매가 포함된 수용액으로부터 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 수득하는 단계를 포함한다.
상기 수득된 펩타이드 또는 폴리펩타이드는 수용액을 영하 80℃ 조건으로 동결 건조하면 잎은 16-20 g, 씨앗은 30-35 g의 펩타이드 분말을 제조할 수 있다.
또한, 상기 펩타이드 또는 폴리펩타이드는 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말 상태로 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 단계 (a)는 수득된 펩타이드 또는 폴리펩타이드는 수용액으로 수득되는 것이 바람직하며, 이때 수용액은 염과 분리된 아미노산 수용액을 의미한다.
본 발명 단계 (b)에서의 단계 (a)에 의하여 수득한 펩타이드 또는 폴리펩타이드 수용액에 포함된 펩타이드와 폴리펩타이드를 가수분해하는 경우 파파인(papain), 플라보르자임(flavourzyme), 알칼레이즈(alcalase), 펩신(pepsin), 트립신(trypsin), 브로멜라인(bromelain), 피신(ficin), 프로테아제(Protease) 및 액티니딘(actinidin)으로 이루어진 군으로부터 하나 이상의 단백질가수분해효소(protease)를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 단백질가수분해 효소를 이용하는 경우 플라보르자임, 파파인, 알칼레이즈, 프로테아제 등의 효소를 사용하는 경우 55-65℃가 적당하며, 펩신 및 트립신 등의 효소를 이용하는 경우는 35-40℃가 적당하고, 투입되는 효소의 양은 펩타이드 또는 폴리펩타이드 양의 1/50 정도이면 적당하고, 조건의 밀폐 반응기에 넣어 10시간 이상 반응시킨 후 85℃ 조건으로 10-15분간 동안 가열하여 효소의 활동을 정지시켜 가수분해 된 아미노산 수용액을 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)는 (a)단계에 의하여 수득된 펩타이드 또는 폴리펩타이드에 단백질가수분해효소를 첨가하여 아미노산을 수득하는 단계를 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 단계 (b)에서의 단백질가수분해효소는 파파인(papain), 플라보르자임(flavourzyme), 알칼레이즈(alcalase), 펩신(pepsin), 트립신(trypsin), 브로멜라인(bromelain), 피신(ficin), 프로테아제(Protease) 및 액티니딘(actinidin)으로 이루어진 군으로부터 하나 이상의 단백질가수분해효소를 포함하며, 보다 더 바람직하게는 파파인, 브로멜라인 및 피신으로 이루어진 군으로부터 하나 이상의 단백질가수분해효소를 포함하고, 가장 바람직하게는 파파인이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)는 펩타이드 또는 폴리펩타이드에 단백질가수분해효소를 처리한 후 10-80℃에서 1-20시간 동안 반응시키는 단계를 포함하며, 보다 바람직하게는 20-70℃에서 5-15시간 동안 반응시키는 단계를 포함하고, 가장 바람직하게는 55-65℃에서 10시간 동안 반응시키는 단계를 포함한다.
본 발명 단계 (c)에서 수득된 아미노산은 모링가(Moringaceae)과 작물의 잎이나 씨앗에 함유된 아미노산을 의미한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)에 의해서 수득되는 아미노산은 글루탐산(Glutamic acid), 아르기닌(Arginine), 아스파르트산(Aspartic acid), 루신(Leucin), 글리신(Glycine), 페닐알라닌(Phenylalamine), 세린(Serine), 이소루신(Isoleucine), 리신(Lysine), 알라닌(Alanine), 발린(Valine), 트레오닌(Threonine), 티로신(Tyrosine), 히스티딘(Histidine), 프롤린(Proline), 시스틴(Cystine), 메티오닌(Methionine) 및 트립토판(Tryptophan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 아미노산을 포함한다.
본 발명에서 단계 (c)는 단계 (b)의하여 수득한 아미노산 수용액을 밀폐된 용기에 담아 50-60℃ 조건으로 50-100 rpm으로 교반하면서 전체 펩타이드 중량의 30-100% 분자량에 해당하는 철, 마그네슘, 코발트, 아연, 칼슘, 마그네슘, 구리 그리고 칼륨 등과 같은 미량 금속 원소가 함유된 수용액을 이용하는데 산화물, 탄산염, 질화물, 염화물 또는 황화물 형태를 dH2O에 녹여 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 1L 아미노산 수용액에 정량 펌프로 5-10 ㎖/분의 비율로 정량 주입할 수 있으며, 이는 아미노산과 무기 미량 금속 원소의 충분한 물리적 마찰을 통한 반응성을 확보하는데 유리하기 때문이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 단계 (c)에서 미량 금속 원소는 산화물, 탄산물, 염화물, 질화물 또는 황화물의 형태로 이루어진 군으로 선택된 하나 이상의 미량 금속 원소를 포함하며, 보다 바람직하게는 철, 마그네슘, 코발트, 아연, 칼슘 및 구리와 같은 단일 원소 또는 복합의 미량 금속 원소가 함유된 미량금속 원소를 포함한다. 예컨데, 염화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화암모늄, 탄산나트륨, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 탄산암모늄, 질산칼슘, 황산철, 황산나트륨, 황산마그네슘, 황산칼슘, 황산암모늄, 탄산나트륨, 탄산마그네슘, 탄산칼슘 및 탄산암모늄을 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 단계 (c)는 아미노산 중량 대비20-100중량%의 미량금속원소를 첨가하는 단계를 포함하며, 보다 바람직하게는 아미노산 중량 대비 25-80중량%의 미량금속원소을 첨가하는 단계를 포함하고, 가장 바람직하게는 아미노산 중량 대비 30-50중량%의 미량금속원소를 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하여 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체는 1몰의 금속 원소와 1-3몰의 아미노산을 결합시킨 형태가 가장 바람직하며 일반적으로 가수 분해된 아미노산의 분자량 150 이하, 전체유무기 복합체의 분자량은 800을 넘지 않는 형태가 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법에 의해 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 비료용 조성물을 제공한다.
본 발명은 식물에 있어서 미량 금속원소 부족 또는 결핍을 예방하거나 개선시킬 수 있는 비료용 조성물이다.
본 발명에 포함된 아미노산-미량금속원소 복합체의 양은 식물의 미량 금속 원소 부족 또는 결핍으로 인하여 발생되는 질병 예방 및 개선을 위하여 요구되는 유효한 양을 의미한다.
본 발명이 비료용 조성물로 제공되는 아미노산-미량금속원소 복합체외에도 당 업계에서 사용될 수 있는 첨가제, 영양제 및 비료와 함께 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법에 의해 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 정수, 하수 또는 폐수처리용 응집제 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법에 의해 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 동물 사료용 조성물을 제공한다.
본 발명에서의 아미노산-미량금속원소 복합체는 동물에서의 미량 금속원소 결핍 예방 또는 개선 용도의 동물 사료 첨가제로 사용될 수 있다. 상기 동물 사료 첨가용 조성물에 함유되는 유효성분인 아미노산-미량금속원소 복합체의 양은 특별히 한정되지 않으나, 동물에서 미량 금속원소 결핍을 예방 또는 개선하기에 적합한 양으로 포함된다. 본 발명의 동물 사료용 조성물에는 구연산, 후말산, 아디픽산, 젖산, 사과산 등의 유기산이나 인산나트륨, 인산칼륨, 산성피로인산염, 폴리인산염 (중합인산염) 등의 인산염이나 폴리페놀, 카테킨(catechin), 알파-토코페롤, 로즈메리 추출물(rosemary extract), 비타민 C, 녹차 추출물, 감초 추출물, 키토산, 탄닌산, 피틴산 등의 천연 항산화제 중 어느 하나 또는 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 동물사료 첨가용 조성물에는 보조성분으로 아미노산, 무기염류, 비타민, 항생물질, 항균물질, 항산화, 항곰팡이 효소, 살아있는 미생물 제제 등과 같은 각종보조제; 곡물, 예를 들면 분쇄 또는 파쇄된 밀, 귀리, 보리, 옥수수 및 쌀; 식물성 단백질 사료, 예를 들면 평지, 콩 및 해바라기를 주성분으로 하는 것; 동물성단백질 사료, 예를 들면 혈분, 육분, 골분 및 생선분; 당분 및 유제품, 예를 들면 각종 분유 및 유장 분말로 이루어지는 건조성분; 가열 후에 액체가 되는 성분, 즉 지질, 예를 들면 가열에 의해 임의로 액화시킨 동물성 지방 및 식물성 지방 등을 포함할 수 있고, 상기 성분 이외에 영양 보충제, 소화 및 흡수 향상제, 성장촉진제, 질병 예방제 등과 같은 성분을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 사료용 조성물은 동물에게 단독으로 투여되거나 식용 담체 중에서 선택되는 다른 사료 첨가제와 조합되어 투여될 수 있다. 또한, 본 발명의 동물 사료용 조성물은 탑 드레싱으로서 투여될 수 있고, 이들을 동물 사료에 직접 혼합하거나 또는 사료와 별도로, 별도의 경구 제형으로, 또는 다른 성분과 조합하여 투여할 수 있다. 본 발명의 동물 사료 첨가용 조성물은 당 업계에 공지된 바에 따라 단독 일일 섭취량 또는 분할 일일 섭취량을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법에 의해 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 미량 금속 원소 보충용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물이 식품 조성물로 제조되는 경우, 유효성분으로서 아미노산-미량 금속원소 복합체 뿐만 아니라, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함하며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 (타우마틴, 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제로 제조되는 경우에는 본 발명의 아미노산-미량금속원소 복합체 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 두충 추출액, 대추 추출액, 감초 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.
본 발명의 조성물은 동물에게 있어서 미량 금속원소를 정확하고 효과적으로 전달할 수 있을 뿐 만 아니라 독성이 없는 천연 아미노산이 포함되어 부작용을 동반하지 않으면서 효과를 발휘한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 모링가(Moringaceae)과 작물의 잎이나 씨앗으로 부터 분리된 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 유효성분으로 포함하는 정수, 하수 또는 폐수처리용 응집제 조성물을 제공한다.
본 발명은 모링가(Moringaceae)과 작물로 부터 분리된 펩타이드 또는 폴리펩타이드가 물의 오염원과 결합하여 침전됨으로써 효과를 발휘한다.
보다 구체적으로, 본 발명에서의 펩타이드와 콜로이드 성 염료 물질과의 전기화학적 상호반응을 통하여 응집을 유도하고, 중금속과는 흡착 반응을 통하여 하수 또는 폐수를 정화시킬 수 있다.
본 발명에서의 유효성분인 모링가(Moringaceae)과 작물로부터 분리된 펩타이드 또는 폴리펩타이드의 수득 방법은 상기 아미노산-미량 금속원소 복합체 제조방법에 개시되어 있기에 본 발명의 상세한 설명의 과도한 기재를 회피하기 위하여 그 기재를 생략한다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(a) 본 발명은 모링가(Moringaceae)과 작물로 부터 분리된 아미노산과 미량 금속원소를 결합시킨 아미노산-미량 금속원소 복합체 제조방법을 제공한다.
(b) 또한, 본 발명은 모링가(Moringaceae)과 작물로 부터 분리된 펩타이드 또는 폴리펩타이드를 유효성분으로 포함하는 정수, 하수 또는 폐수처리용 응집제 조성물을 제공한다.
(c) 본 발명은 원료 지속 생산이 가능하며 국제 곡물 가격에 영향을 주지 않으면서도 사용자가 안심하고 사용할 수 있는 식용 가능하면서도 가격이 저렴한 식물이며, 제조 공정에서 발생하는 모든 부산물을 생분해성 퇴비로 재활용할 수 있고, 제조 공정에서 일체의 인공 합성 물질 사용을 배제하므로 대기, 수질 및 토양 오염 물질 발생이 없다는 점에서 기존의 미량 원소 복합 비료의 단점을 획기적으로 개선한다.
(d) 또한, 본 발명은 상대적으로 인공 합성 고분자 킬레이트제보다 식물이나 동물이 흡수하기 쉬운 느슨한 형태의 복합체를 형성하므로 생체 내로 흡수되면 신속하게 해리 아미노산과 무기성분과 같은 유효 성분의 흡수와 이동이 극대화되어 동물의 성장을 촉진하거나, 식물의 녹색 기간을 연장하여 수확량을 증대하는 효과를 나타내며, 동시에 사용자가 안심하고 사용할 수 있으며 모든 원료가 천연물을 기반으로 이용하므로 시간이 지남에 따라 햇빛이나 온도 변화에 쉽게 생분해되는 특성을 가지고 있어 식물 옆면 및 토양 살포용 미량 원소 복합 아미노산 액상 비료, 식품 첨가제, 동물 사료 첨가제 그리고 폐수 및 녹조 처리용 응집제 등 다양한 용도로 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명에서의 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에서의 아미노산-미량금속원소 복합체 농도별 전자공여능을 나타낸 결과 그래프이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
실시예 1: 모링가 올레이페라의 잎 및 씨앗으로부터 펩타이드 분말 분리 및 제조
2개의 2 ℓ 비이커에 dH2O 1.5 ℓ를 담아 마그네틱 교반기 위에 놓고 100 rpm의 속도로 교반하면서 0.25 M의 염화칼슘을 첨가하여 완전히 용해시킨 후 온도를 50℃로 셋팅 한 상태에서 미세하게 분쇄한 스리랑카산 모링가 올레이페라(Moringa oleifera)의 잎 분말과 씨앗 분말 100 g을 각각 천천히 투입하고 1시간 동안 교반한 후, 삼베 여과포로 짜 일차 고형물을 제거한 후, 다시 0.1 ㎜ 여과포로 여과하여 각각 1.2ℓ의 수용액을 수득하였다.
상기 2종류의 수용액을 12~14 kDa의 사이즈의 Cellulose Dialysis Tubing(Spectrum 社)에 담고 상하부를 클램프로 고정시킨 후 dH2O에 침지하여 24시간 방치하여 염을 제거하고 펩타이드 수용액을 수득한 다음, 영하 80℃이하의 감압 동결 장치에 넣어 얻은 분말을 정량한 결과 잎은 총 17 g, 씨앗은 총 23 g의 펩타이드 분말을 수득할 수 있었다. 아미노산 조성을 분석하여 백분율로 환산한 결과 대부분 분자량 150 내외의 8종의 필수 아미노산과 비필수 아미노산 10종이 고르게 분포되어 동식물 모두에게 사용될 수 있는 우수한 영양원임을 알 수 있으며, 모링가 올레이페라 잎과 씨앗의 아미노산 조성은 표 3에 나타내었다.
아미노산 종류 분자량(dalton) 잎 씨앗
글루탐산(Glutamic acid) 146.2 12.43% 19.95%
아르기닌(Arginine) 174.2 9.27% 11.32%
아스파르트산(Aspartic acid) 132.1 7.99% 7.78%
루신(Leucin) 131.2 8.97% 7.51%
글리신(Glycine) 75.1 4.73% 5.03%
페닐알라닌(Phenylalamine) 165.2 6.08% 5.28%
세린(Serine) 105.1 4.24% 6.11%
이소루신(Isoleucine) 131.2 5.21% 4.30%
리신(Lysine) 146.2 5.69% 3.09%
알라닌(Alanine) 89.1 6.17% 3.20%
발린(Valine) 117.1 6.48% 5.34%
트레오닌(Threonine) 119.1 4.38% 5.27%
티로신(Tyrosine) 181.2 4.33% 2.98%
히스티딘(Histidine) 155.2 2.23% 2.77%
프롤린(Proline) 115.1 6.26% 2.73%
시스틴(Cystine) 121.2 1.44% 2.73%
메티오닌(Methionine) 149.2 1.44% 2.74%
트립토판(Tryptophan) 204.2 2.67% 1.88%
계 100.00% 100.00%
실시예 2: 식물 옆면 살포 비료용 칼슘-아미노산 복합체 제조
2 ℓ 비이커에 dH2O 1.4 ℓ를 담아 마그네틱 교반기 위에 놓고 100 rpm의 속도로 교반하면서 0.5 몰의 NH42SO4(황산암모늄, 덕산화학)을 용해시킨 후, 온도를 50℃로 셋팅 한 상태에서 미세하게 분쇄하여 0.1 ㎜ 체가름한 모링가 올레이페라의 잎 분말 100 g을 천천히 투입하고 1시간 동안 교반하였다.
교반을 완료한 후 삼베 여과포로 짜 일차 고형물을 제거한 후 다시 고속 원심 분리기에 넣어 10,000 rpm 속도로 원심 분리한 후 1 ℓ의 상등액을 수득하였다.
수득한 수용액을 13 kDa 이하 사이즈의 Cellulose Dialysis Tubing (Spectrum 社)에 담고 상하부를 클램프로 고정시킨 후 dH2O 에 침지하여 24시간 방치하여 염을 제거하고 펩타이드 수용액을 수득하였다.
이 과정에서 펩타이드의 양을 확인하기 위하여 수용액을 영하 80℃ 조건으로 3일 동안 감압 동결한 결과 총 16 g의 펩타이드 분말을 수득할 수 있었다.
상기 펩타이드 분말을 dH2O에 첨가하여 30,000 ppm으로 1 ℓ를 만든 후, 파파인 효소 0.6 g을 투입한 후 65℃ 조건의 밀폐 반응기에 넣어 24시간을 반응시킨 후, 90℃ 조건으로 15분간 가열하여 효소의 활동을 정지시킨 후 방냉시켜 가수 분해된 아미노산 수용액을 제조하였다.
제조 완료된 수용액 1ℓ를 비이커에 담고 상부를 파라필름으로 밀봉한 다음 50℃로 승온시켜 60rpm으로 교반하면서 dH2O 1ℓ에 10,000 ppm의 염화칼슘 수용액 1ℓ를 정량펌프로 0.5㎖/분으로 주입하여 총 2ℓ의 칼슘-아미노산 복합체 수용액을 제조하고, 다시 0.45 ㎛ 여과포로 여과하여 반응하지 않고 남는 금속 원소를 제거하여 칼슘-아미노산 유무기 복합체 수용액을 수득하였다.
이와 같이 제조한 칼슘-아미노산 복합체 수용액 1ℓ를 옆면 살포 적정 농도인 500 ppm 칼슘-아미노산 복합체 수용액으로 만들기 위하여 1 ㎖를 dH2O 200 ㎖에 희석하여 옆면 살포용 비료로 만들었다.
시중에서 고추 씨앗을 구매하여 묘판에 담아 싹을 내 발아 5주 후, 높이 50 ㎝, 지름 30 ㎝의 플라스틱 화분 10개에 멸균 유기농 범용 상토를 담아 묘판에서 화분으로 1그루씩 옮겨 심고 5개는 대조군, 5개는 시험군으로 표기하여 1 m 정도 거리를 두고 분리하였다.
그리고 생육 기간 동안 대조군과 시험군은 동일한 양의 액상수화제 섹큐어 살충제(동부하이텍)와 액상수화제-5%인 한빛 살균제(경농)를 사용설명서 기준 양으로 살포하고 그리고 동시에 고추 전용 비료(KG 케미칼)를 월 1회씩 시비하고, 또한 동일한 양의 물을 주면서 시험군 5개에는 아미노산 복합체 수용액을 2주 간격으로 한그루 당 50 ㎖을 옆면에 살포하고, 꽃이 피는 시기에 뿌리에서 상단까지의 높이를 측정하고, 동시에 최종 수확 후 총 고추의 평균 수량과 평균 중량 그리고 한그루 당 평균 수확량을 평균하여 비교한 결과는 아래와 같이 칼슘-아미노산 복합체의 효과를 확인할 수 있었다(표 4).
측정항목 대조군 시험균 백분율
줄기 높이(m) 44.98 56.22 25%
그루당 고추 수량 76 112 47%
고추의 길이(㎝) 6.89 10.33 50%
고추 중량(g) 2.66 3.8836 46%
고추 수확량(g) 237 396 67%
실시예 3: 철-아미노산 복합체 수용액의 제조
1ℓ 비이커에 dH2O 500 ㎖을 담아 마그네틱 교반기 위에 놓고 100 rpm의 속도로 교반하면서 0.5 몰의 덕산화학의 염화마그네슘을 용해시킨 후, 온도를 50도로 셋팅 한 상태에서 미세하게 분쇄하여 0.1㎜ 체가름한 모링가 올레이페라의 씨앗 분말 100 g을 천천히 투입하고 1시간 동안 교반하였다.
교반을 완료한 후 삼베 여과포로 짜 일차 고형물을 제거한 후 분액 깔대기에 담아 5시간 침전시킨 후 상등액을 수득하였다.
상기 제 3단계 공정에서 수득한 수용액을 13 kDa 이하 사이즈의 셀룰로오즈 여과막에 담은 후 dH2O 1 ℓ에 침지하여 2시간 마다 물을 교체해주면서 12시간 동안 염을 제거하고 펩타이드 수용액을 수득하였다.
상기 펩타이드 수용액 400 ㎖에 파파인 효소 0.2 g을 투입한 후 65℃ 조건의 밀폐 반응기에 넣어 24시간을 반응시킨 후, 90℃ 조건으로 15분간 가열하여 효소의 활동을 정지시킨 후 영하 80℃ 조건으로 감압 동결하여 분말을 수득하였다.
철-아미노산 유무기 복합체 제조를 위하여 상기 아미노산 분말 0.38 g을 dH2O 350 ㎖에 용해시켜 2L 비이커에 담고 상부를 파라필름으로 밀봉한 다음 50℃로 승온시켜 60 rpm으로 교반하면서 FeSO47H2O 수용액 350 ㎖를 정량 펌프로 5 ㎖/분으로 주입하여 반응이 완료된 후 300 ㎖의 dH2O를 가수하여 다시 10분 동안 교반하여 1ℓ의 철-아미노산 복합체 수용액을 제조하였다.
실시예 4: 복합미량원소-아미노산 복합체 수용액의 제조
교반 날개가 달린 원통의 알루미늄 교반기에 수도물 20 ℓ를 담고 100 rpm의 속도로 교반하면서 0.25 몰의 염화마그네슘(덕산화학)을 용해시킨 후, 온도를 50℃로 셋팅 한 상태에서 미세하게 분쇄하여 0.1 ㎜ 체가름한 모링가 올레이페라의 씨앗 분말 2 ㎏을 천천히 투입하고 1시간 동안 교반하였다.
교반기를 정지시킨 후 5시간 침전시킨 후 침전물을 분리하여 고형 퇴비로 사용하기 위하여 건조시키고, 상등액을 분리하였다.
수득한 수용액을 13 kDa 이하 막 사이즈를 지닌 중공사막 여과설비를 이용하여 염을 분리하고 3 ℓ로 농축한 다음, 파파인 효소 14 g을 투입한 후 65℃ 조건의 밀폐 반응기에 넣어 24시간을 반응시킨 후, 90℃ 조건으로 15분간 가열하여 효소의 활동을 정지시킨 후 영하 80℃ 조건으로 감압 동결하여 187 g의 아미노산 분말을 수득하였다.
철-아미노산 복합체 제조를 위하여 원형 알루미늄 반응기에 수돗물 1리터를 담고 상기 아미노산 분말을 140 g을 용해시킨 다음 50℃로 승온시켜 60 rpm으로 교반하면서, 수돗물 1리터에 MgSO47H2O(덕산화학) 123 g, MnSO44H2O(덕산화학) 0.62 g 및 ZnSO4(덕산화학) 0.3 g을 녹여 만든 수용액 1ℓ를 정량 펌프로 10 ㎖/분으로 주입하여 반응시켜 1ℓ의 복합미량원소-아미노산 복합체 수용액을 제조하였다.
실시예 5: 수처리용(중금속 제거) 응집제 제조
상기 실시예 1에서 얻은 씨앗 추출 펩타이드 10 g을 1 ℓ 비이커에 dH2O 1 ℓ를 담아 마그네틱 교반기 위에 놓고 100 rpm의 속도로 교반하여 완전히 용해시켰다.
이를 응집제로 사용하기 위하여 염색 공장에서 폐수를 샘플링하여 원수 1 ℓ에 아래와 같이 각각의 농도로 펩타이드 수용액을 주입하여 급속교반(140 rpm)으로 5분, 완속교반(40 rpm)으로 20분 후, 30분간 침전시킨 후 탁도와 색도 그리고 중금속 제거능을 관찰하였다.
실험 결과에서 보는 바와 같이 폐수 속에 포함된 색도와 탁도를 유발하는 이온상 오염 물질은 물론 거의 모든 중금속을 균질하게 제거하는 것을 확인할 수 있었다(표 5 및 표 6).
아미노산의 응집 기전은 폐수 내부 콜로이드 성 염료 물질의 비 안정화로, 염색 재료의 음이온성 분자와 아미노산의 양이온성 분자가 전기화학적 상호반응으로 응집이 유도되는 것이며, 이차적으로 중금속 제거는 아미노산의 흡착 반응에 의해 착물을 형성하므로 점차적으로 플락이 성장하여 침전하는 것으로 개발자가 이미 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0102518호(발명의 명칭: 응집 및 항균용 유무기 복합물 및 그 제조방법)에서 공지한 바와 같다.
펩타이드 주입량 색도(C.U) 탁도(NTU) 색도 제거율(%) 탁도 제거율(%)
원수 1150 131.4 -　 　-
150 mg 1540 279.8 -33.91 -112.94
200 mg 830 88.04 27.83 33.00
250 mg 80.92 22.1 92.96 83.18
300 mg 57.8 5.716 94.97 95.65
400 mg 51.8 4.728 95.50 96.40
500 mg 52.2 6.448 95.46 95.09
600 mg 48.04 9.432 95.82 92.82
700 mg 41.86 10.746 96.36 91.82
800 mg 39.64 11.66 96.55 91.13
900 mg 36.06 12.96 96.86 90.14
1000 mg 30.6 12.32 97.34 90.62
1100 mg 29.2 12.6 97.46 90.41
중금속 원수 펩타이드 주입 후
Al 2.241 0.053
Ca 3.78 0.012
Cr 0.027 0.013
Cu 0.088 0.015
Fe 20.76 0.15
Mg 4.395 1.554
Mn 0.004 N.D
Zn 0.087 N.D
실시예 6: 미량금속원소-아미노산 복합체의 폐수 정화능
2 ℓ 비이커에 dH2O 2 ℓ를 담아 마그네틱 교반기 위에 놓고 100 rpm의 속도로 교반하면서 NaCl 0.5 M 농도를 만든 후 미세하게 분쇄한 모링가 올레이페라의 씨앗 분말 100 g을 천천히 투입하고 1시간 동안 교반하였다.
교반을 완료한 후 삼베 여과포로 짜 일차 고형물을 제거한 후 다시 고속 원심 분리기에 넣어 10,000 rpm 속도로 원심 분리한 후 1 ℓ의 상등액을 수득하였다.
상기 제 3단계 공정에서 수득한 수용액을 13 kDa 이하의 사이즈의 셀룰로오즈 여과막에 담은 후 dH2O에 침지하여 24시간 방치하여 염을 제거하고 펩타이드 수용액을 수득하였다.
이 과정에서 펩타이드의 양을 확인하기 위하여 수용액을 영하 80℃ 조건으로 감압 동결한 결과 총 31 g의 펩타이드 분말을 수득할 수 있었다.
가수 분해를 위하여 동결 건조 전의 제조가 완료된 펩타이드 수용액 500 ㎖에 파파야에서 추출한 파파인 효소 0.6 g을 투입한 후 60℃ 조건의 밀폐 반응기에 넣어 24시간을 반응시킨 후, 85℃ 조건으로 15분간 가열하여 효소의 활동을 정지시킨 후 방냉시켜 가수 분해된 아미노산 수용액을 제조하였다.
다시, 상기 방법으로 제조한 아미노산 수용액 500 ㎖을 1 ℓ 비이커에 담고 상부를 파라필름으로 밀봉한 다음 50℃로 승온시켜 60 rpm으로 교반하면서 20% CaCl2 수용액 500 ㎖을 정량펌프로 1 ㎖/분으로 주입하여 총 1 ℓ의 칼슘 아미노산 유무기 복합체를 제조하였다.
자 테스터기에 양돈 농가에서 30일 동안 발효한 액비를 10배의 수돗물로 희석하여 인공 폐수로 사용하고, 500 ㎖ 시료 6개를 준비하고, 한 개는 대조군으로 나머지는 주입량을 증가하여 첨가하면서 급속교반(140 rpm)으로 5분, 완속교반(40 rpm)으로 20분 그리고 30분간 침전시킨 다음 색도와 탁도를 실험하였다. 표 7에 나타낸 바와 같이 복합체 주입량이 증가할수록 탁도와 색도 제거율이 증가하였다.
조건 탁도(NTU) 색도(C.U.)
원수 211 4860
복합체 65 ㎖ 122 2490
복합체 75 ㎖ 98.5 1295
복합체 85 ㎖ 57.2 915
복합체 100 ㎖ 31.9 680
복합체 120 ㎖ 3.79 456
실시예 7 :아미노산-미량 금속원소 복합체의 전자 공여능
2 ℓ 비이커에 dH2O 1.4 ℓ를 담아 마그네틱 교반기 위에 놓고 100 rpm의 속도로 교반하면서 0.5 몰의 황산암모늄을 용해시킨 후, 온도를 50℃로 셋팅 한 상태에서 미세하게 분쇄하여 0.1 ㎜ 체가름한 모링가 올레이페라의 잎 분말 100 g을 천천히 투입하고 1시간 동안 교반하였다.
교반을 완료한 후 삼베 여과포로 짜 일차 고형물을 제거한 후 다시 고속 원심 분리기에 넣어 10,000 rpm 속도로 원심 분리한 후 1 ℓ의 상등액을 수득하였다.
상기 제 3단계 공정에서 수득한 수용액을 13 kDa 이하 사이즈의 셀룰로오즈 여과막에 담은 후 dH2O에 침지하여 24시간 방치하여 염을 제거하고 펩타이드 수용액을 수득하였다.
상기 펩타이드 수용액을 밀폐 반응기에 넣어 파파인 효소 0.6 g을 투입한 후 65℃ 조건으로 24시간을 반응시킨 후, 90℃ 조건으로 15분간 가열하여 효소의 활동을 정지시킨 후 방냉시킨 후 영하 80℃ 조건으로 감압 동결한 결과 총 16g의 아미노산 분말을 제조하였다.
상기 분획한 아미노산의 전자 공여능을 확인하기 위하여 Blois의 방법(Blois, M.S.: Antioxidant determination by the use of a stable free radical. Nature, 181:1199-1200(1958))을 변형하여 DPPH(2,2 diphenyl hydrazyl)를 메탄올(Methanol)에 녹여 시료와 1:1로 섞고 30분간 반응 시킨 후 517 ㎚에서 측정하였다.
그 결과, 하기 식 1에서 CABC는 메탄올과 DPPH의 흡광도 합을 의미하며, SABC는 시료와 DPPH의 흡광도합을 의미한다.
수학식 1
전자 공여능(Electron Donating Ability, %) = CABC - SABC/CABC × 100
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. (a) 모링가(Moringaceae)과 작물의 씨앗 또는 잎 분말을 무기 용매로 처리하여 펩타이드(peptides) 또는 폴리펩타이드(polypeptides)를 수득하는 단계;
    (b) 상기 단계 (a)에 의하여 수득한 펩타이드 또는 폴리펩타이드에 단백질가수분해효소를 처리하여 아미노산(amino acids)을 수득하는 단계; 및
    (c) 상기 단계 (b)에 의하여 수득한 아미노산에 미량 금속 원소를 첨가하여 아미노산-미량금속원소 복합체를 제조하는 단계;
    를 포함하는 아미노산-미량금속원소 복합체의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서 무기 용매는 (ⅰ)염화물, (ⅱ)황화물속 (ⅲ) 염화물 및 황화물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서 무기 용매 농도는 0.01 - 1몰(mole)인 것을 특징으로 하는 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계(a)는 씨앗 또는 잎 분말에 무기 용매를 처리한 후 10-80℃ 온도에서 1-120분 동안 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아미노산-미량 금속원소 복합체 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계(a)는 1-15 kDa의 크기를 가지는 여과막을 이용하여 용매가 포함된 수용액으로부터 펩타이드, 폴리펩타이드를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아미노산-미량 금속원소 복합체 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 (a)단계에 의하여 수득된 펩타이드 또는 폴리펩타이드에 단백질가수분해효소를 첨가하여 아미노산을 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서의 단백질가수분해효소는 파파인(papain), 플라보르자임(flavourzyme), 알칼레이즈(alcalase), 펩신(pepsin), 트립신(trypsin), 브로멜라인(bromelain), 피신(ficin) 및 액티니딘(actinidin)으로 이루어진 군으로부터 하나 이상의 단백질 가수분해 효소인 것을 특징으로 하는 아미노산-미량 금속원소 복합체 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (b)에 의해서 수득되는 아미노산은 글루탐산(Glutamic acid), 아르기닌(Arginine), 아스파르트산(Aspartic acid), 루신(Leucin), 글리신(Glycine), 페닐알라닌(Phenylalamine), 세린(Serine), 이소루신(Isoleucine), 리신(Lysine), 알라닌(Alanine), 발린(Valine), 트레오닌(Threonine), 티로신(Tyrosine), 히스티딘(Histidine), 프롤린(Proline), 시스틴(Cystine), 메티오닌(Methionine) 및 트립토판(Tryptophan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 아미노산인 것을 특징으로 하는 아미노산-미량 금속원소 복합체 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서 미량 금속 원소는 산화물, 탄산화물, 질화물, 염화물 및 황화물 형태로 이루어진 군으로 선택된 하나 이상의 미량 금속 원소인 것을 특징으로 하는 아미노산-미량 금속원소 복합체 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 아미노산 중량 대비 10-80중량%의 미량 금속 원소를 첨가하는 단계를 포함하는 아미노산-미량금속원소 복합체 제조방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 비료용 조성물.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 정수, 하수 또는 폐수처리용 응집제 조성물.
  13. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 동물 사료용 조성물.
  14. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 아미노산-미량금속원소 복합체를 유효성분으로 포함하는 미량금속원소 보충용 식품 조성물.
  15. 삭제
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