KR101506591B1 - A simultaneous extraction method of beta-glucan，protein，and starch from domestic barley cultivars - Google Patents
A simultaneous extraction method of beta-glucan，protein，and starch from domestic barley cultivars Download PDFInfo
- Publication number
- KR101506591B1 KR101506591B1 KR1020130142898A KR20130142898A KR101506591B1 KR 101506591 B1 KR101506591 B1 KR 101506591B1 KR 1020130142898 A KR1020130142898 A KR 1020130142898A KR 20130142898 A KR20130142898 A KR 20130142898A KR 101506591 B1 KR101506591 B1 KR 101506591B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- glucan
- beta
- starch
- protein
- barley
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
- A23J1/12—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from cereals, wheat, bran, or molasses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L7/00—Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
- A23L7/10—Cereal-derived products
Abstract
Description
본 발명은 보리로부터 유용성분인 베타글루칸, 단백질 및 전분을 동시에 추출하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 분쇄보리의 전처리 공정; 분쇄보리의 습식 제분 공정; 베타글루칸 및 단백질 용출을 위한 알칼리 추출 공정; 단백질 및 베타글루칸 분리 공정; 및 전분 추출 공정;을 포함하는 베타글루칸, 단백질 및 전분의 동시 추출법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for simultaneously extracting beta-glucan, protein and starch as useful components from barley, Wet milling of crushed barley; Alkali extraction process for beta glucan and protein elution; A protein and beta-glucan separation process; And a starch extraction process. The present invention also relates to a method for simultaneous extraction of beta-glucan, protein and starch.
보리는 생산량 규모(세계 기준)로 보면 밀, 쌀, 옥수수 다음으로 큰 4대 주요 곡물이며, 화학적 구성 성분은 전분 65-68%, 단백질 10-17%, 베타글루칸(β-glucan) 4-9%를 함유하고 있고, 수분, 섬유질 등 기타 성분이 약 20%로 이루어져 있다. 전 세계적으로 보리의 대부분은 별도의 가공처리를 거치지 않고 사료로 소비되고 있으며, 일부를 양조에 이용하고 극히 소량만이 식품용으로 이용된다. 이는 상대적으로 가격이 저렴하고 생산량이 풍부한 밀, 쌀, 옥수수 등이 산업용 식품 소재로 이용되고 있기 때문이다. Barley is the fourth largest grain, followed by wheat, rice and corn in terms of production volume (world standard). The chemical constituents are 65-68% starch, 10-17% protein, 4-9 β-glucan %, And other components such as moisture and fiber are about 20%. Around the world, most of the barley is consumed as feed without any additional processing, some are used for brewing, and only very small amounts are used for food. This is because wheat, rice, and corn, which are relatively inexpensive and rich in production, are used as industrial food materials.
최근 보리의 건강 기능성이 부각되면서 그 관심이 증대되고 있으며, 특히 베타글루칸의 콜레스테롤 저하 등의 생리기능성이 밝혀지면서 “21세기 미래 식량 작물”로 간주되고 있다. 또한, 보리는 균형 있는 아미노산(amino acid)으로 구성된 단백질의 급원이며, 비타민 E 및 항산화 성분(polyphenols)을 많이 함유하고 있어 앞으로 이러한 관심은 더욱 부각될 전망이다. 그러나 현재 보리에 대한 가공식품에의 응용은 미비한 실정이며, 주로 쌀과 혼식 형태로 소비되고 있다. 또한, 국내에서 보리의 생산 면적 및 생산량은 꾸준히 감소하고 있는 추세이다. 이러한 현상은 급속한 경제성장에 따른 가족의 단일화와 여성의 사회진출 등으로 인하여 혼식으로의 보리 소비가 한계에 다다르고 있음을 나타내고 있으며, 보리의 소비가 다른 형태로 이루어져야 함을 강력하게 시사하고 있다. In recent years, interest in barley health function has been increasing, and it has been regarded as "future food crop in the 21st century" as biologically functionalities such as beta-glucan decrease cholesterol have been revealed. In addition, barley is a source of protein composed of balanced amino acids, and contains vitamin E and antioxidants (polyphenols). However, the application of barley to processed foods is insufficient and is mainly consumed in rice and mixed form. In addition, the production area and production volume of barley in Korea is steadily decreasing. This phenomenon suggests that barley consumption in marriage is reaching its limit due to the unification of the family due to rapid economic growth and the advancement of women into society and it strongly suggests that the consumption of barley should be made in different forms.
보리 이용성의 증대를 위해서는 더 이상 식용 자체가 아닌 보리의 주요 성분인 베타글루칸, 전분, 단백질 등을 분리하여 산업용 식품 소재로 이용해야 한다. 하지만 이와 같은 유용 성분들은 보리 곡물 중 불균일하게 분포하고 있기 때문에 이들의 분리 및 추출은 용이하지 않다. 일반적으로 보리 배유부 외층의 구성물질은 70-75%의 베타글루칸, 20-25%의 아라비노자일란(arabinoxylan), 3-5%의 단백질, 2% 정도의 만난(mannan) 등이 겹겹이 쌓여있는 메트릭스(matrix) 형태를 형성하고 있다. 또한 배유부 내에서는 큰 전분 입자와 작은 전분 입자가 단백질에 불규칙적인 형태로 둘러싸여 있는 모양이다. 따라서 보리에서 전분을 분리하기 위해서는 배유부 외층의 베타글루칸을 베타글루카나아제(β-glucanase)를 사용해 분해시킨 뒤, 배유부 내에서 전분을 둘러싸고 있는 단백질 미들라멜라(protein middle-lamella)를 제거해야 한다. 하지만 이와 같은 방법으로 높은 전분 추출 수율을 기대할 수 있지만 베타글루칸은 효소에 분해되어 획득할 수 없는 문제점을 지니고 있다. 또한 보리에서 베타글루칸을 분리하기 위한 방법으로 건식제분(dry milling) 및 체거름(sieving)법, 용매 추출법(solvent extraction) 등이 이용되고 있지만, 이와 같은 방법으로는 전분 획득 수율이 낮을 뿐만 아니라, 물리적으로 손상되거나 이화학적 성질이 변화되는 문제가 있다. In order to increase the availability of barley, beta-glucan, starch, and protein, which are the main ingredients of barley, should be isolated and used as industrial food materials. However, these useful components are not uniformly distributed in barley cereals, so their separation and extraction is not easy. In general, the constituents of the outer layer of barley marrow are composed of 70-75% of beta-glucan, 20-25% of arabinoxylan, 3-5% of protein, and 2% of mannan And forms a matrix form. In addition, large starch particles and small starch particles are surrounded by irregular shapes in the protein. Therefore, in order to separate starch from barley, the beta-glucan in the outer layer of the outer part of the outer part of the barley is decomposed with beta-glucanase and the protein middle-lamella surrounding the starch in the outer part of the outer part of the barley is removed do. However, although high yield of starch extraction can be expected in this way, beta glucan has problems that can not be obtained by decomposition with enzymes. In addition, dry milling, sieving, solvent extraction and the like have been used as methods for separating beta-glucan from barley. In this method, however, not only the yield of starch acquisition is low, There is a problem of being physically damaged or changing physico-chemical properties.
이러한 문제를 해결하기 위한 시도가 종래에 있었다. Zheng & Bhatty (1998)는 상기한 보리 세포벽의 구성 물질을 분해하는 다양한 효소를 사용하여 베타글루칸, 전분, 단백질을 얻을 수 있었으나, 효소에 의해 베타글루칸이 분해되어 상업적으로 이용하기에 여전히 낮은 수율을 보였다.
Attempts have been made to overcome this problem. Zheng & Bhatty (1998) reported that beta-glucan, starch and protein could be obtained by using various enzymes that decompose the constituents of the barley cell wall. However, since beta-glucan was degraded by the enzyme, It looked.
이에, 본 발명자들은 이런 문제점을 해결하기 위하여, 분쇄보리의 전처리 공정; 분쇄보리의 습식 제분 공정; 베타글루칸 및 단백질 용출을 위한 알칼리 추출 공정; 단백질 및 베타글루칸 분리 공정; 및 전분 추출 공정;을 통해 보리의 유용 성분(전분, 베타글루칸, 단백질 등)을 동시에 효율적으로 추출할 수 있는 방법을 개발함으로써, 본 발명을 완성하였다.
To solve these problems, the inventors of the present invention have found that a pretreatment process of crushed barley; Wet milling of crushed barley; Alkali extraction process for beta glucan and protein elution; A protein and beta-glucan separation process; (Starch, beta-glucan, protein, and the like) at the same time through a process for extracting starch and starch.
본 발명의 목적은 보리 유용 성분들을 효율적으로 추출하고, 이를 산업용 식품 소재로 이용하여 보리의 상업적 이용 및 부가가치의 증대에 기여하기 위해, 보리로부터 유용성분인 베타글루칸，단백질 및 전분을 동시에 효율적으로 추출하는 방법을 제공하는 것이다.
The object of the present invention is to efficiently extract the useful ingredients of barley and to use it as an industrial food material to contribute to the commercial use and the added value of the barley, To provide a method to do so.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 a) 보리의 전처리 과정 및 분쇄보리 제조 공정; b) 분쇄보리의 습식제분 공정; c) 베타글루칸 및 단백질 용출을 위한 알칼리 추출 공정; d) 단백질 및 베타글루칸 분리 공정; 및 e) 전분 추출 공정;을 포함하는 베타글루칸, 단백질 및 전분의 동시 추출 방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a process for producing a barley comprising: a) a pretreatment process of barley; b) wet grinding of crushed barley; c) an alkali extraction process for eluting beta-glucan and protein; d) a protein and beta-glucan separation process; And e) a step of starch extraction; and a method for simultaneous extraction of beta-glucan, protein and starch.
본 발명의 추출 방법에 의해 획득한 베타글루칸, 단백질 및 전분은 높은 추출수율과 순도를 보유하며, 이들 베타글루칸, 단백질 및 전분을 동시에 추출할 수 있어 효율적이며, 이들 베타글루칸, 단백질 및 전분은 산업용 식품 소재로 이용할 수 있고, 보리의 부가가치 증대에 기여할 수 있으므로 그 산업적 효과가 매우 크다.
The beta-glucan, protein and starch obtained by the extraction method of the present invention have high extraction yield and purity and are effective because they can simultaneously extract these beta-glucans, proteins and starches. These beta-glucans, It can be used as a food material and contributes to an increase in the added value of barley, and therefore its industrial effect is very large.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보리의 전처리 과정(수침, 건조)과 분쇄보리 제조 방법에 관한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분쇄보리의 습식제분 방법에 관한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베타글루칸 및 단백질 용출을 위한 알칼리 추출 방법에 관한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 및 베타글루칸의 분리 방법에 관한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베타글루칸를 이용한 전분 추출 방법에 관한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기존의 전분 추출 방법에 관한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 기존의 전분 추출법에 따른 전분 및 잔여물들의 중량을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 동시 추출법에 따른 베타글루칸, 단백질, 전분, 잔여물들의 중량을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 기존의 전분 추출법에 따른 전분 및 잔여물들의 베타글루칸 함량을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 동시 추출법에 따른 베타글루칸, 단백질, 전분, 잔여물들의 베타글루칸 함량 및 순도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 기존의 전분 추출법에 따른 전분 및 잔여물들의 단백질 함량을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 동시 추출법에 따른 베타글루칸, 단백질, 전분, 잔여물들의 단백질 함량 및 순도를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 기존의 전분 추출법에 따른 전분 및 잔여물들의 전분함량 및 순도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 동시 추출법에 따른 베타글루칸, 단백질, 전분, 잔여물들의 전분함량 및 순도를 나타낸 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart of a pretreatment process (immersion and drying) of barley according to an embodiment of the present invention and a method for producing pulverized barley.
2 is a flow chart of a wet milling method of grinding barley according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an alkali extraction method for eluting beta-glucan and protein according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for separating protein and beta-glucan according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for extracting starch using beta-glucan according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a conventional method for extracting starch according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the weight of starch and residues according to the conventional starch extraction method according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the weights of beta-glucan, protein, starch, and residues according to the simultaneous extraction method according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing beta-glucan content of starch and residues according to the conventional starch extraction method according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing beta-glucan content and purity of beta-glucan, protein, starch, and residues according to the simultaneous extraction method according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing the protein content of starch and residues according to the conventional starch extraction method according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph showing protein content and purity of beta-glucan, protein, starch, and residues according to the simultaneous extraction method according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing the starch content and purity of starch and residues according to the conventional starch extraction method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the content and purity of starch of beta-glucan, protein, starch, and residues according to the simultaneous extraction method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 보리의 베타글루칸, 단백질, 전분을 동시에 추출하는 단계를 포함하는 추출 방법을 제공한다.The present invention provides an extraction method comprising simultaneous extraction of beta-glucan, protein and starch of barley.
상기 방법은The method
a) 보리의 전처리 과정 및 분쇄보리 제조 공정;a) Pretreatment process of barley and crushed barley production process;
b) 분쇄보리의 습식제분 공정;b) wet grinding of crushed barley;
c) 베타글루칸 및 단백질 용출을 위한 알칼리 추출 공정;c) an alkali extraction process for eluting beta-glucan and protein;
d) 단백질 및 베타글루칸 분리 공정; 및d) a protein and beta-glucan separation process; And
e) 전분 추출 공정;을 포함하는 것이 바람직하다.e) a starch extraction process.
상기 방법에 있어서, 상기 a) 공정은In the above method, the step a)
i) 보리를 15 내지 25℃의 수돗물에 5 내지 20시간 동안 수침하는 단계; i) soaking the barley in tap water at 15 to 25 DEG C for 5 to 20 hours;
ii) 침지 후 20 내지 40℃, 상대습도 50 내지 80% 조건에서 30분 내지 2시간 건조하는 단계; 및ii) drying for 30 minutes to 2 hours at 20 to 40 DEG C and 50 to 80% relative humidity after immersion; And
iii) 롤 밀(roll mill)을 이용하여 1 내지 5회 분쇄하는 단계;를 포함할 수 있다.iii) pulverizing 1 to 5 times using a roll mill.
상기 방법에 있어서, 상기 b) 공정은In the above method, the step b)
i) 분쇄보리를 침지액에 10 내지 55℃의 조건에서 침지하는 단계; i) immersing the ground barley in an immersion liquid at a temperature of 10 to 55 캜;
ii) 옴니 믹서(omni-mixer) 설정값 2.5 내지 5 범위의 조건으로 설정한 후 3 내지 10분간 습식제분하는 단계; ii) wet milling for 3 to 10 minutes after setting the omni-mixer set value to a range of 2.5 to 5;
iii) 상기 습식제분을 1 내지 3회 반복하는 단계;를 포함할 수 있다.iii) repeating the wet milling one to three times.
상기 방법에 있어서, 상기 c) 공정은 In the above method, the step c)
알칼리 추출시 전분의 알칼리에 의한 호화가 발생됨이 없이 분쇄보리를 pH 11.5 내지 12의 범위로 조절하는 단계를 포함할 수 있다.And adjusting the ground barley to a pH of 11.5 to 12 without causing alkalization of the starch by alkaline extraction.
상기 방법에 있어서, 상기 d) 공정은 In the above method, the step d)
i) 단백질 침전시 추출액의 pH를 4.3 내지 4.8의 범위로 조절하는 단계; 및i) adjusting the pH of the extract to a range of 4.3 to 4.8 during protein precipitation; And
ii) 베타글루칸 침전시 추출액에 90 내지 100% 범위의 에탄올을 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
ii) adding 90 to 100% ethanol to the extract during beta-glucan precipitation.
구체적으로, 본 발명은Specifically, the present invention provides
a) 보리를 물에 수침한 후 건조시키는 단계; a) immersing the barley in water and drying it;
b) 건조된 보리를 분쇄한 후 건조시키는 단계;b) pulverizing and drying the dried barley;
c) 분쇄된 보리를 산에 침지시키는 단계;c) immersing the ground barley in an acid;
d) 침지된 보리를 옴니 믹서(omni-mixer)로 습식 제분한 후 여과 및 세척하는 단계;d) wet grinding the immersed barley with an omni-mixer, followed by filtration and washing;
e) 상기 단계 d)에서 여과 후 여과액을 원심분리하여 상등액(S1)과 침전물(P2)을 분리하는 단계; e) separating the supernatant (S1) and the precipitate (P2) by centrifuging the filtrate after filtration in step d);
f) 상기 단계 d)에서 여과 후 잔여물(P1)에 물을 첨가한 후 pH 11.5 내지 12의 범위로 조절한 다음, 원심분리하여 상등액(S2)과 침전물(P3)을 분리하는 단계;f) separating the supernatant (S2) and the precipitate (P3) by adding water to the residue (P1) after the filtration in the step d), adjusting the pH to the range of 11.5 to 12 and then centrifuging;
g) 상기 단계 e)의 상등액(S1)과 상기 단계 f)의 상등액(S2)을 pH를 4.3 내지 4.8의 범위로 조절한 후 원심분리하여 상등액과 침전물을 분리하는 단계; g) adjusting the pH of the supernatant (S1) of step e) and the supernatant (S2) of step f) to a range of 4.3 to 4.8, and then centrifuging to separate the supernatant and the precipitate;
h) 상기 단계 g)의 침전물을 건조하여 단백질을 획득하는 단계;h) drying the precipitate of step g) to obtain a protein;
i) 상기 단계 g)의 상등액에 에탄올 또는 에탄올 수용액을 첨가한 후 방치한 다음 원심분리하여 분리한 침전물을 건조하여 베타글루칸을 획득하는 단계;i) adding ethanol or an aqueous ethanol solution to the supernatant of step g), allowing to stand, and centrifuging the separated precipitate to obtain beta-glucan;
j) 상기 단계 f)의 침전물(P3)에 베타글루카나제를 첨가한 후 pH 5.5 내지 pH 7.5의 범위로 조절한 다음, 여과 및 세척하는 단계;j) adding β-glucanase to the precipitate (P3) in step f), adjusting the pH to a range of from pH 5.5 to pH 7.5, and then filtering and washing;
k) 상기 단계 j)의 여과액과 상기 단계 e)의 침전물에 물을 첨가한 후 pH 11 내지 pH 12의 범위로 조절한 다음, 여과 및 세척하는 단계;k) adding water to the filtrate of step j) and the precipitate of step e), adjusting the pH to the range of 11 to 12, then filtering and washing;
l) 상기 단계 k)의 여과액을 원심분리하여 백색층 침전물을 분리하는 단계; 및l) separating the white layer precipitate by centrifuging the filtrate of step k); And
m) 상기 단계 l)의 백색층 침전물에 물을 첨가한 다음, pH 5.5 내지 pH 7.5의 범위로 조절한 후, 건조하여 전분을 획득하는 단계;를 포함하는 방법으로 수행될 수 있다.
m) adding water to the white layer precipitate of step 1), adjusting the pH to a range of from pH 5.5 to pH 7.5, and drying to obtain starch.
기존의 공지된 추출 방법은, 보리에서 베타글루칸 또는 전분 중 하나 밖에 획득할 수 없는 제한성이 있을 뿐만 아니라, 그 추출 수율은 산업용 식품 소재로 이용되기에 낮은 문제점이 있다.Conventional known extraction methods have limitations in that only one of beta-glucan or starch can be obtained in barley, and the extraction yield thereof is low because it is used as an industrial food material.
반면, 본 발명은 보리에서 베타글루칸, 단백질 및 전분 등 보리의 유용 성분을 동시에 추출하여 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명에 의해 획득한 베타글루칸, 단백질 및 전분의 추출 수율 및 순도가 기존 기술 보다 월등이 높아 산업용 식품 소재로 이용 가능하다.
On the other hand, the present invention not only extracts and extracts useful components of barley such as beta-glucan, protein and starch from barley, but also obtains extraction yield and purity of beta-glucan, protein and starch obtained by the present invention It can be used as an industrial food material due to its high surface finish.
기존의 공지된 효소를 이용한 추출 방법은 베타글루카나아제를 사용해 높은 전분 추출 수율을 얻었지만, 베타글루칸은 효소에 분해되어 획득할 수 없는 문제점을 지니고 있으며, 또한 보리에서 베타글루칸을 분리하기 위한 기존의 방법은 전분 획득 수율이 낮을 뿐만 아니라, 물리적으로 손상되거나 이화학적 성질이 변화되는 문제가 있다.Although the conventional extraction method using known enzymes has obtained a high yield of starch extraction using beta glucanase, beta glucan has a problem that it can not be obtained because it is decomposed by enzymes. In addition, the conventional method for extracting beta-glucan from barley Has a problem that not only the yield of starch acquisition is low but also the physically damaged or physicochemical properties are changed.
반면, 본 발명은 (1) 보리 전처리(수침, 건조) 과정과 분쇄보리 제조시 롤 밀(roll-mill) 횟수를 조절하여 전분손상도를 낮출 수 있고, (2) 기존 전분 추출 공정 초기의 잔사(residue)에 알카리 처리시 pH 범위를 조정하여 전분의 알칼리 호화를 방지함과 동시에 베타글루칸 및 단백질을 동시에 추출할 수 있으며, (3) 전분의 효율적 추출을 위하여 베타글루칸과 단백질 추출을 하고 남은 잔사(residue)에 베타글루카나아제를 가하여 전분 추출 수율과 순도를 크게 상승시키는 효과를 가진다.
On the other hand, the present invention can reduce starch damage by controlling (1) the number of roll mills in the process of barley pretreatment (water immersion and drying) and pulverized barley, (2) (3) the extraction of beta-glucan and protein for efficient extraction of starch, and (3) the removal of residual residues of beta-glucan and protein for efficient extraction of starch. beta-glucanase is added to the residue to greatly increase the yield and purity of the starch.
이하에서는 본 발명의 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples.
다만, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예로 제한되는 것은 아니다.
However, the following examples and experimental examples are provided only to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples and experimental examples.
<< 실시예Example 1> 본 발명에 따른 보리로부터 1> From the barley according to the present invention 베타글루칸Beta Glucan ，단백질 및 전분의 동시 추출, Simultaneous extraction of protein and starch
<1-1> 보리의 전처리(수침, 건조) 및 분쇄보리의 제조 공정≪ 1-1 > Preparation process of barley (water immersion, drying) and crushed barley
보리 1 kg을 5 kg(5배, w/w)의 15 내지 20℃ 수돗물에 5 내지 20시간 침지시킨 후, 체(Standard testing sieve, Chung gye sang gong sa, Korea)에 걸러 물기를 제거한 다음, 온도 20 내지 40℃ 및 상대습도 50 내지 80% 조건에서 30분 내지 2시간 동안 건조시킨 후, 롤 제분(Roll milling; DK104, 동광기계)(롤 간극: 1 mm)하여 1회 내지 5회 보리를 분쇄시킨 다음, 45℃ 건조기(HB-502LP, Hanbaek Co, Korea)에서 수분함량 10% 이하까지 건조시켜 분쇄보리를 제조하여, 1 kg의 분쇄보리를 수득하였다.
1 kg of barley was immersed in 5 kg (5 times, w / w) of tap water at 15 to 20 ° C for 5 to 20 hours, then sieved through a sieve (Standard testing sieve, Chunggye sang gong sa, Korea) After drying for 30 minutes to 2 hours at a temperature of 20 to 40 캜 and a relative humidity of 50 to 80%, roll milling (DK104, cooper machine) (roll gap: 1 mm) Followed by drying at 45 ° C in a drier (HB-502LP, Hanbaek Co, Korea) to a water content of 10% or less to prepare crushed barley, and 1 kg of ground barley was obtained.
<1-2> 분쇄보리의 습식제분 공정<1-2> Wet milling of crushed barley
분쇄 보리 50 g에 5배(w/w)의 0.03M HCl을 첨가한 후, 10 내지 55℃에서 16시간 침지시킨 다음, 옴니 믹서(omni-mixer)('2.5 내지 5', 3 내지 10분으로 세팅)로 습식제분(wet milling)한 후 여과 및 세척(75 um)하고, 이때 잔여물(P1)은 습식제분, 여과 및 세척 단계를 1회 내지 3회 반복하고 남은 잔여물을 수득하였고, 나머지 여과액은 원심분리기(Supra 22K, Hanil, Korea)를 이용해 원심분리(3,000 X g, 5분)하여 2900 g의 상등액(S1)과 100 g(wet base)의 침전물(P1)을 분리하였다.
(W / w) of 0.03M HCl was added to 50 g of the pulverized barley, followed by immersion at 10 to 55 ° C for 16 hours. Then, the omni-mixer ('2.5 to 5' , And the residue (P1) was subjected to wet milling, filtration and washing steps one to three times to obtain the remainder of the residue, The remaining filtrate was centrifuged (3,000 × g, 5 minutes) using a centrifuge (Supra 22K, Hanil, Korea) to separate 2900 g of the supernatant (S1) and 100 g (wet base) of the precipitate (P1).
<1-3> <1-3> 베타글루칸Beta Glucan 및 단백질 용출을 위한 알칼리 추출 공정 And alkali extraction process for protein elution
잔여물(P1)에 20배(w/w)의 수돗물을 첨가한 후 1N NaOH를 사용하여 pH 11.5 내지 12로 조절한 다음, 45℃에서 30분간 교반한 후 원심분리(10,000 X g, 30분)하여 침전물(P3)과 상등액(S2)를 분리하였다. 이때, 새쌀보리의 경우, 23.28 g(dry base)의 잔여물(P1)에 465.6 g(20배, w/w)의 수돗물을 첨가하였고, 흰찰보리의 경우, 20.18g(dry base)의 잔여물(P1)에 403.6 g(20배, w/w)의 수돗물을 첨가하였다.
Twenty times (w / w) of tap water was added to the residue (P1) and the pH was adjusted to 11.5 to 12 using 1N NaOH. The mixture was stirred at 45 DEG C for 30 minutes and centrifuged (10,000 X g, 30 minutes ) To separate the precipitate (P3) and the supernatant (S2). At this time, 465.6 g (20 times, w / w) tap water was added to the residue (23.28 g, dry base) of the new barbara and the remaining water (P1) was added 403.6 g (20 times, w / w) of tap water.
<1-4> 단백질 및 ≪ 1-4 > protein and 베타글루칸의Beta-glucan 분리 공정 Separation process
2900 g의 상등액(S1) 및 새쌀보리의 경우 485 g, 흰찰보리의 경우 420 g의 상등액(S2)를 혼합한 후 pH 4.3 내지 4.8로 조절한 다음, 원심분리(10,000 X g, 30분)하여 획득한 침전물을 pH 7.0으로 조절한 후 동결건조기(Clean vac 8B, Hanil Science, Korea)를 이용해 동결건조하여 새쌀보리의 경우 2.53 g, 흰찰보리의 경우 2.41 g의 단백질을 획득하였다. 또한, 상기 원심분리하여 획득한 상등액에 2배의 90 내지 100% 에탄올 첨가한 후 진탕한 다음 4℃에서 12시간 방치한 후 원심분리(5,000 X g, 30분)하여 7000 g의 상등액(R2)을 분리하고, 45℃에서 건조하여 새쌀보리의 경우 4.3 ~ 5.3 g, 흰찰보리의 경우 6.7 ~ 7.7 g 범위의 상등액(R2)를 수득하였다. 또한, 상기 원심분리하여 분리된 침전물을 45℃에서 건조하여 새쌀보리의 경우 1.08 g, 흰찰보리의 경우 1.84 g의 베타글루칸을 획득하였다. 획득한 단백질의 함량은 AOAC법(1990)의 Micro-Kjeldahl법으로 측정하였다. 추출해서 동결건조 시킨 약 0.5 g의 시료와 25 ml의 진한 황산, 1g 의 촉매제(CuSO4:K2SO4=1:9)를 켈달분석기(Turbotherm TT625, CM corporation Ltd, Germany)의 분해 플라스크(flask)에 넣은 다음, 시료의 색이 옅은 청색이 될 때까지 분해하고 실온에서 냉각시켰다. 온도는 세팅(setting)값 2(100℃ 이상)에서 1시간, 3(300℃ 이상)에서 1시간, 3.5(380℃ 이상)에서 5시간 이상 가열하여 분해시켰다. 분해 시료를 각각의 시험관에 1st D.W 100 ml 씩 넣어 희석시킨 뒤, 반자동 증류기(Vapodest 10s, CM corporation Ltd, Germany)를 이용해서 세팅(setting)값 3으로 조절하여 증류과정을 거쳤다. 증류과정을 거쳐 발생한 2NH3 기체를 100 g의 붕산(boric acid)(4%. w/w)에 포집한 후 0.1N의 H2SO4 용액으로 역적정하여 소비량(ml)을 구하여 최종적으로 보리 단백질의 질소계수 5.83을 곱하여 단백질 함량을 구하였다. 획득한 베타글루칸의 함량은 AOAC 995.16 방법(McCleary and Codd, 1991)에 따른 Megazyme β-glucan assay kit(Megazyme Pty. Ltd., Australia)를 사용하여 측정하였다. 즉 β-glucan 500 mg에 50%(v/v) 에탄올 1 ml을 첨가 및 교반한 후 20 mM sodium phosphate buffer(pH6.5) 4.0 mL을 가하고 100℃에서 6분간 반응하였다. 추출액에 리체나아제(lichenase)(10 unit) 0.2 ml을 첨가한 후 40℃에서 1시간 효소처리 한 후, 증류수를 이용해 30 mL 정용하여 원심분리(1,000 × g, 10 min)하여 상등액을 취하였다. 상등액 0.1 mL을 각각 3개의 시험관에 담고 하나의 시험관에는 50 mM 아세트산나트륨 완충용액(sodium acetate buffer)(pH 4.0) 0.1 mL, 나머지 두 개의 시험관에는 베타글루코시다제(β-glucosidase) 0.1 mL을 가한 후 40℃에서 15분 반응하였다. 반응액에 GOPOD reagent 3 mL을 가하고 40℃에서 20분간 반응 후 510 nm에서 흡광도를 측정하여 최종적으로 베타글루칸 함량을 구하였다.
After adjusting the pH to 4.3 to 4.8 by mixing 2900 g of supernatant (S1), 485 g of fresh barley and 420 g of supernatant (S2) in the case of white aliquot, the mixture was centrifuged (10,000 x g, 30 minutes) The obtained precipitate was adjusted to pH 7.0 and then lyophilized using a freeze dryer (Clean vac 8B, Hanil Science, Korea) to obtain 2.53 g of a new barbie and 2.41 g of a white barbie. The supernatant thus obtained was centrifuged (5,000 x g, 30 minutes) to obtain 7000 g of supernatant (R2). The supernatant was centrifuged at 4 ° C for 12 hours, And dried at 45 캜 to obtain a supernatant (R2) in the range of 4.3 to 5.3 g for fresh barley and 6.7 to 7.7 g for white barley. In addition, the precipitate separated by centrifugation was dried at 45 ° C to obtain 1.08 g of fresh barley and 1.84 g of beta-glucan in the case of white algae. The content of the obtained protein was measured by the Micro-Kjeldahl method of AOAC method (1990). About 0.5 g of the extracted and lyophilized sample and 25 ml of concentrated sulfuric acid and 1 g of a catalyst (CuSO 4 : K 2 SO 4 = 1: 9) were added to a digestion flask (Turbotherm TT625, CM corporation Ltd, Germany) flask) and then decomposed until the color of the sample became pale blue and cooled at room temperature. The temperature was decomposed by heating at setting value 2 (100 ° C or higher) for 1 hour, 3 (300 ° C or higher) for 1 hour and 3.5 (380 ° C or more) for 5 hours or more. The diluted samples were diluted by adding 100 ml of 1st DW to each test tube and distilled at a setting value of 3 using a semi-automatic distiller (Vapodest 10s, CM corporation Ltd, Germany). The amount of 2NH3 gas produced by the distillation process was collected in 100 g of boric acid (4% w / w) and then backreflected with 0.1 N H 2 SO 4 solution to determine consumption (ml) The protein content was determined by multiplying the nitrogen factor by 5.83. The content of the obtained β-glucan was measured using the Megazyme β-glucan assay kit (Megazyme Pty. Ltd., Australia) according to AOAC 995.16 method (McCleary and Codd, 1991). In other words, 1 ml of 50% (v / v) ethanol was added to 500 mg of β-glucan, and 4.0 mL of 20 mM sodium phosphate buffer (pH 6.5) was added thereto. 0.2 ml of lichenase (10 units) was added to the extract, and the mixture was subjected to enzymatic treatment at 40 ° C for 1 hour, followed by centrifugation (1,000 × g, 10 min) using 30 ml of distilled water and supernatant. 0.1 mL of the supernatant is added to each of three test tubes, 0.1 mL of 50 mM sodium acetate buffer (pH 4.0) is added to one test tube, and 0.1 mL of β-glucosidase is added to the remaining two test tubes Followed by reaction at 40 ° C for 15 minutes. 3 mL of GOPOD reagent was added to the reaction solution, reacted at 40 ° C for 20 minutes, and the absorbance at 510 nm was finally measured to determine the content of beta-glucan.
<1-5> 전분 추출 공정<1-5> Starch Extraction Process
새쌀보리의 경우 22.28 ~ 24.38 g, 흰찰보리의 경우 19.18 ~ 21.18 g인 침전물(P3)에 베타글루카나제(β-glucanase)를 첨가(분쇄보리의 0.2 내지 2% w/v)(가수량 2 내지 5배)한 후, 45℃, pH 5.5 내지 7.5 조건에서 1 내지 10시간 반응한 다음, 여과 및 세척(75 um)하여 잔여물(R1)을 분리하여 새쌀보리의 경우 3.57 ~ 4.57 g, 흰찰보리의 경우 3.19 ~ 4.19 g을 수득하고, 나머지 여과액 및 침전물(P2)를 총 1L가 되도록 수돗물을 첨가한 후, pH 11.5에서 30분 동안 교반한 다음, 여과 및 세척(25 um)하여 잔여물(R3)을 분리하여 새쌀보리의 경우 0.81~1.41 g, 흰찰보리의 경우 0.84 ~ 1.24 g을 수득하고, 나머지 여과액을 원심분리(3,000 X g, 5분)하여 상등액(R4)를 분리하여 새쌀보리의 경우 3.01 ~ 4.01 g, 흰찰보리의 경우 3.64 ~ 4.64 g을 수득하고, 또한 갈색층(R5)를 분리하여 새쌀보리의 경우 2.40 ~ 3.00 g, 흰찰보리의 경우 2.08 ~ 2.68 g을 수득하였으며, 나머지 분리된 백색층은 5배의 수돗물을 첨가하였으며, 이를 원심분리를 통한 상등액, 갈색층 및 백색층 분리 과정을 총 2회 반복한 후, pH 7.0으로 조절한 후 45℃에서 건조하여 새쌀보리의 경우 24.88~25.88 g, 흰찰보리의 경우 25.98~26.98 g의 전분을 획득하였다. 추출한 전분의 함량을 측정하기 위한 실험 방법으로 AOAC방법의 아밀로글루코시다아제(amyloglucosidase)/알파아밀라아제(α-amylase) 방법(method)을 이용한 kit(K-TSTA, Megazyme International lreland Ltd, Bray, Ireland)를 사용하여 분석하였다. 전분 100 mg에 80%(v/v) 에탄올 0.2 ml을 첨가 및 교반한 후 내열성 알파아밀라아제(thermostable α-amylase)를 100 mM 아세트산나트륨 완충용액(sodium acetate buffer)에 1 : 30으로 희석한 용액을 3 ml 가하고 100℃에서 6분간 반응하였다. 반응이 끝나면 50℃까지 냉각하여 아밀로글루코시다아제(amyloglucosidase)를 0.1 ml 가하여 50℃ 진탕수조(shaking water bath)에서 30분간 진탕한 뒤, 100 ml 정용플라스크에 옮겨 100 ml로 정용하고, 일부분을 취해 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 취하였다. 시험관 3개를 준비하여 하나의 시험관에는 상등액 0.1 ml을 담고, 나머지 두 개의 시험관에는 각각 증류수와 D-글루코즈(D-glucose)를 0.1 ml씩 담아 각각의 시험관에 GOPOD reagent 3 mL을 가하고 50℃에서 20분간 반응 후 510 nm에서 흡광도를 측정하여 최종적으로 전분 함량을 구하였다.
Β-glucanase (0.2-2% w / v of pulverized barley) was added to the precipitate (P3), which was 22.28 ~ 24.38 g in the case of new barley and 19.18 ~ 21.18 g in the case of white barley The reaction mixture was reacted at 45 ° C and pH 5.5 to 7.5 for 1 to 10 hours and then filtrated and washed (75 μm) to separate the residue (R1) to obtain 3.57 to 4.57 g of fresh barley, 3.19 g to 4.19 g were obtained in the case of charcoal, tap water was added to a total of 1 L of the remaining filtrate and the precipitate (P2), stirred at pH 11.5 for 30 minutes and then filtered and washed (R3) was separated to obtain 0.81 to 1.41 g of fresh barley and 0.84 to 1.24 g of white algae. The remaining filtrate was centrifuged (3,000 X g, 5 minutes) to separate the supernatant (R4) 3.01 ~ 4.01 g for barley, 3.64 ~ 4.64 g for white barley, and 2.40 ~ 3.00 g for new barley, separated from brown layer (R5) 2.08 to 2.68 g were obtained. The remaining separated white layer was added with 5 times of tap water. The supernatant, the brown layer and the white layer were separated by centrifugation twice, and the pH was adjusted to 7.0 After drying at 45 ℃, 24.88 ~ 25.88 g of fresh barley and 25.98 ~ 26.98 g of starch were obtained. As an experimental method for measuring the content of extracted starch, a kit (K-TSTA, Megazyme International Ltd., Bray, Ireland) using amyloglucosidase / alpha amylase method of AOAC method ). To 100 mg of starch, 0.2 ml of 80% (v / v) ethanol was added and stirred, and then a solution of thermostable α-amylase diluted 1: 30 in 100 mM
<< 비교예Comparative Example 1> 기존의 전분 추출 공정 1> Conventional starch extraction process
분쇄보리 50 g에 5배(w/w)의 0.03M HCl를 첨가한 후, 45℃에서 16시간 동안 침지한 다음, 옴니 믹서(omni-mixer)('2.5', 5분으로 세팅)로 습식제분(wet milling)한 후 여과 및 세척(75 um)하여 잔여물(R1)은 분리하고, 여과액을 원심분리(3,000 X g, 5분)하여 상등액(R2)을 분리하고, 나머지 침전물에 총 1L가 되도록 수돗물을 첨가한 후, pH 11.5에서 30분 동안 교반한 다음, 여과 및 세척(25 um)하여 잔여물(R3)를 분리하고, 나머지 여과액을 원심분리(3,000 X g, 5분)하여 상등액(R4)을 분리하고, 또한 갈색층(R5)를 분리하였으며, 나머지 분리된 백색층은 5배의 수돗물을 첨가하였으며, 이를 원심분리를 통한 상등액, 갈색층 및 백색층 분리 과정을 총 2회 반복한 후, pH 7.0으로 조절한 후 45℃에서 건조하여 전분을 획득하였다.
(W / w) of 0.03M HCl was added to 50 g of the pulverized barley, followed by immersion at 45 ° C for 16 hours, followed by immersion in an omni-mixer ('2.5' The residue (R1) was separated by filtration and washing (75 μm) after wet milling and the supernatant (R2) was separated by centrifugation (3,000 × g, 5 minutes) The residue (R3) was separated by filtration and washing (25 μm), and the remaining filtrate was centrifuged (3,000 × g, 5 minutes) The supernatant (R4) was separated and the brown layer (R5) was separated. The other separated white layer was added with 5 times of tap water. The supernatant, brown layer and white layer were separated by centrifugation. After repeating the cycle, the pH was adjusted to 7.0, and the starch was obtained by drying at 45 ° C.
<< 실험예Experimental Example 1> 본 발명의 추출법 및 기존의 전분 추출법에 따른 추출량 비교 1> Comparing the extraction amount according to the extraction method of the present invention and the conventional starch extraction method
상기 <실시예 1>의 추출법과 <비교예 1>의 추출법에 따른 추출물들의 건물량(중량) 및 유용성분의 함량을 측정한 후 비교하였다.The amounts of dry matter (weight) and useful components of the extracts according to the extraction method of Example 1 and the extraction method of Comparative Example 1 were measured and compared.
추출물들의 건물량(dry base)은 추출물들을 45℃에서 건조한 후 무게(g)를 측정하고 수분함량(%)을 측정하여 하기 [수학식 1]을 통해 구하였다. 추출수율(%)은 하기 [수학식 2]를 통해 구하였다.
The dry base of the extracts was obtained by measuring the weight (g) after drying the extracts at 45 ° C and measuring the moisture content (%) by the following formula (1). The extraction yield (%) was obtained by the following formula (2).
추출물들의 유용성분 함량은 다음과 같이 측정하였다.The contents of useful components of the extracts were measured as follows.
구체적으로, 추출물들의 단백질의 함량은 AOAC 방법(1990)의 Micro-Kjeldahl법으로 측정하였다. 약 0.5 g의 시료와 25 ml의 진한황산, 1g 의 촉매제(CuSO4:K2SO4=1:9)를 켈달분석기(Turbotherm TT625, CM corporation Ltd, Germany)의 분해 플라스크에 넣은 다음, 시료의 색이 옅은 청색이 될 때까지 분해하고 실온에서 냉각시켰다. 온도는 세팅값 2(100℃ 이상)에서 1시간, 3(300℃ 이상)에서 1시간, 3.5(380℃ 이상)에서 5시간 이상 가열하여 분해시켰다. 분해 시료를 각각의 시험관에 1st D.W 100ml 씩 넣어 희석시킨 뒤, 반자동 증류기(Vapodest 10s, CM corporation Ltd, Germany)를 이용해서 세팅값 3으로 조절하여 증류과정을 거쳤다. 증류과정을 거쳐 발생한 2NH3 기체를 100g 의 붕산(boric acid)(4%, w/w)에 포집한 후 0.1N의 H2SO4 용액으로 역적정하여 소비량(ml)을 구하여 최종적으로 보리 단백질의 질소계수 5.83을 곱하여 단백질 함량을 구하였다. Specifically, the protein content of the extracts was measured by the Micro-Kjeldahl method of AOAC method (1990). A sample of about 0.5 g and 25 ml of concentrated sulfuric acid and 1 g of a catalyst (CuSO4: K2SO4 = 1: 9) were placed in a decomposition flask of a Kjeldahl analyzer (Turbotherm TT625, CM corporation Ltd, Germany) Lt; / RTI > and cooled to room temperature. The temperature was decomposed by heating at a setting value of 2 (100 ° C or higher) for 1 hour, 3 (300 ° C or more) for 1 hour, or 3.5 (380 ° C or more) for 5 hours or more. The diluted samples were diluted by adding 100ml of 1st D.W to each test tube and then distilled at a set value of 3 using a semiautomatic distiller (Vapodest 10s, CM corporation Ltd, Germany). The amount of 2NH3 gas produced by distillation was collected in 100 g of boric acid (4%, w / w), and the amount of consumption (ml) was determined by inverting with 0.1 N H2SO4 solution. Finally, the nitrogen content of barley protein was 5.83 And the protein content was determined.
또한, 추출물들의 베타글루칸의 함량은 AOAC 995.16 방법(McCleary and Codd, 1991)에 따른 Megazyme β-glucan assay kit(Megazyme Pty. Ltd., Australia)를 사용하여 측정하였다. 즉 시료 500 mg에 50%(v/v) 에탄올 1 ml을 첨가 및 교반한 후 20 mM 인산나트륨 완충용액(sodium phosphate buffer)(pH6.5) 4.0 mL을 가하고 100℃에서 6분간 반응하였다. 추출액에 리체나아제(lichenase)(10 unit) 0.2 ml을 첨가한 후 40℃에서 1시간 효소처리 한 후, 증류수를 이용해 30 mL 정용하여 원심분리(1,000 × g, 10 min)하여 상등액을 취하였다. 상등액 0.1 mL을 각각 3개의 시험관에 담고 하나의 시험관에는 50 mM 아세트산나트륨 완충용액(sodium acetate buffer)(pH 4.0) 0.1 mL, 나머지 두 개의 시험관에는 베타글루코시다아제(β-glucosidase) 0.1 mL을 가한 후 40℃에서 15분 반응하였다. 반응액에 GOPOD reagent 3 mL을 가하고 40℃에서 20분간 반응 후 510 nm에서 흡광도를 측정하여 최종적으로 베타글루칸 함량을 구하였다. The content of beta-glucan in the extracts was measured using the Megazyme beta-glucan assay kit (Megazyme Pty. Ltd., Australia) according to AOAC 995.16 method (McCleary and Codd, 1991). That is, 1 ml of 50% (v / v) ethanol was added to 500 mg of the sample and stirred. Then 4.0 ml of 20 mM sodium phosphate buffer (pH 6.5) was added and reacted at 100 ° C for 6 minutes. 0.2 ml of lichenase (10 units) was added to the extract, and the mixture was subjected to enzymatic treatment at 40 ° C for 1 hour, followed by centrifugation (1,000 × g, 10 min) using 30 ml of distilled water and supernatant. 0.1 mL of the supernatant is added to each of three test tubes, 0.1 mL of 50 mM sodium acetate buffer (pH 4.0) is added to one test tube, and 0.1 mL of β-glucosidase is added to the remaining two test tubes Followed by reaction at 40 ° C for 15 minutes. 3 mL of GOPOD reagent was added to the reaction solution, reacted at 40 ° C for 20 minutes, and the absorbance at 510 nm was finally measured to determine the content of beta-glucan.
또한, 추출물들의 전분의 함량을 측정하기 위한 실험 방법으로 AOAC 방법의 아밀로글루코시다아제(amyloglucosidase)/알파아밀라아제(α-amylase) 방법을한 kit(K-TSTA, Megazyme International lreland Ltd, Bray, Ireland)를 사용하여 분석하였다. 시료 100 mg에 80%(v/v) 에탄올 0.2 ml을 첨가 및 교반한 후 thermostable α-amylase를 100 mM sodium acetate buffer에 1 : 30으로 희석한 용액을 3 ml 가하고 100℃에서 6분간 반응하였다. 반응이 끝나면 50℃까지 냉각하여 아밀로글루코시다아제(amyloglucosidase)를 0.1 ml 가하여 50℃ 진탕수조(shaking water bath)에서 30분간 진탕한 뒤, 100 ml 정용플라스크에 옮겨 100 ml로 정용하고, 일부분을 취해 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 취하였다. 시험관 3개를 준비하여 하나의 시험관에는 상등액 0.1 ml을 담고, 나머지 두 개의 시험관에는 각각 증류수와 D-글루코즈(D-glucose)를 0.1 ml씩 담아 각각의 시험관에 GOPOD reagent 3 mL을 가하고 50℃에서 20분간 반응 후 510 nm에서 흡광도를 측정하여 최종적으로 전분 함량을 구하였다.
As a test method for measuring the starch content of the extracts, a kit of amyloglucosidase / alpha-amylase method of AOAC method (K-TSTA, Megazyme International Ltd., Bray, Ireland ). To 100 mg of sample, 0.2 ml of 80% (v / v) ethanol was added and stirred. 3 ml of a solution of thermostable α-amylase diluted 1: 30 in 100 mM sodium acetate buffer was added and reacted at 100 ° C for 6 minutes. After completion of the reaction, the mixture is cooled to 50 ° C, and 0.1 ml of amyloglucosidase is added thereto. The mixture is shaken in a shaking water bath at 50 ° C for 30 minutes, transferred to a 100 ml flask, adjusted to 100 ml, The supernatant was taken by centrifugation at 3,000 rpm for 10 minutes. Prepare three test tubes, add 0.1 ml of supernatant to one test tube, add 0.1 ml of D-glucose (D-glucose) to each of the remaining two test tubes, add 3 ml of GOPOD reagent to each tube, After 20 minutes of reaction, the absorbance was measured at 510 nm and finally the starch content was determined.
분석 결과, 기존의 전분 추출법에 의해 추출된 경우, 전분은 약 17 내지 19 g 추출되고 R1 및 R2의 잔여물이 20 g 이상 상당히 많이 추출되었으며(도 7), 이런 R1 및 R2의 잔여물에는 베타글루칸 함량이 약 1.0 이상 포함되어 있는 것으로 나타냈다(도 9).As a result of the analysis, when extracted by the conventional starch extraction method, about 17 to 19 g of starch was extracted and a large amount of more than 20 g of the residue of R1 and R2 was extracted (Fig. 7) And a glucan content of about 1.0 or more (FIG. 9).
반면, 본 발명의 추출법에 의해 추출된 경우, 전분, 단백질 및 베타글루칸이 모두 동시에 추출되었으며, 전분은 약 27 내지 28 g 추출되어서 기존의 전분 추출법에 비해 추출 효율이 높은 것으로 나타냈으며(도 8), 추출된 베타글루칸의 순도가 높고, 나머지 잔여물에는 베타글루칸이 거의 없는 것으로 나타내었다(도 10).
On the other hand, when extracted by the extraction method of the present invention, starch, protein, and beta-glucan were all extracted at the same time, and starch was extracted from about 27 to 28 g, , The purity of the extracted beta-glucan was high, and the remaining residue showed almost no beta-glucan (Fig. 10).
또한, 기존의 전분 추출법에 의해 추출된 경우, 단백질이 추출되지는 않았으나 R1 및 R2 등의 잔여물에 각각 약 3.0 내지 4.0 g, 약 1.0 내지 1.5 g을 포함하고 있는 것으로 나타냈다(도 11).In addition, when extracted by the conventional starch extraction method, the protein was not extracted but contained about 3.0 to 4.0 g and about 1.0 to 1.5 g, respectively, in the residues such as R1 and R2 (Fig. 11).
반면, 본 발명의 추출법에 의해 추출된 경우, 단백질에는 약 2.5 내지 2.7 g 함량을 나타내고, 나머지 잔여물에 약 1.0 g 이하의 미량의 단백질을 포함하고 있는 것으로 나타냈다(도 12).
On the other hand, when extracted by the extraction method of the present invention, the protein showed a content of about 2.5 to 2.7 g, and the remaining residue contained a trace amount of protein of about 1.0 g or less (FIG. 12).
또한, 기존의 전분 추출법에 의해 추출된 경우, R1의 잔여물에 전분이 약 10 g 이상 포함하고 있으며, 분리된 전분에 전분 함량이 약 16 내지 18 g인 것으로 나타냈다(도 13).Also, when extracted by the conventional starch extraction method, the residue of R1 contained more than about 10 g of starch, and the starch content of the isolated starch was about 16 to 18 g (Fig. 13).
반면, 본 발명의 추출법에 의해 추출된 경우, 대부분의 잔여물들에 전분 함량이 1 g 이하로 미량 포함하고 있으며, 분리된 전분에 전분 함량이 약 25 g 이상인 것으로 나타냈다(도 14).
On the other hand, when extracted by the extraction method of the present invention, most of the residues had a starch content of less than 1 g and a starch content of about 25 g or more (Fig. 14).
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
본 발명은 보리의 유용성분인 베타글루칸, 단백질 및 전분을 동시에 추출할 수 있으므로 경제적이고, 상기 추출법에 의해 획득한 베타글루칸, 단백질 및 전분의 추출 수율 및 순도가 상당히 높아서, 기능성 식품, 전분당 산업 및 단백질 강화 식품(예를 들면, 에너지바) 등의 산업용 식품 소재 개발에 유용하게 사용될 수 있다.
The present invention is economical because it can simultaneously extract beta-glucan, protein and starch, which are useful components of barley, and the extraction yield and purity of beta-glucan, protein and starch obtained by the extraction method are considerably high, And protein-fortified foods (for example, energy bars).
Claims (7)
b) 분쇄보리의 습식제분 공정;
c) 베타글루칸 및 단백질 용출을 위한 알칼리 추출 공정으로서,
pH 11.5 내지 12의 범위로 조절한 후 원심분리하는 단계를 포함하는 공정;
d) 단백질 및 베타글루칸 분리 공정으로서,
단백질 침전시 추출액의 pH를 4.3 내지 4.8의 범위로 조절한 후 원심분리하는 단계, 및 베타글루칸 침전시 추출액에 에탄올 또는 에탄올 수용액을 첨가한 후 원심분리하는 단계를 포함하는 공정; 및
e) 전분 추출 공정으로서,
베타글루카나제(β-glucanase)를 0.2 내지 2 중량%의 범위로 첨가한 후, pH 5.5 내지 pH 7.5의 범위로 조절한 후 1 내지 10시간 반응시킨 다음, 원심분리하는 단계를 포함하는 공정;
을 포함하는 베타글루칸, 단백질 및 전분의 동시 추출 방법.
a) Pretreatment process of barley and crushed barley production process;
b) wet grinding of crushed barley;
c) an alkali extraction process for eluting beta-glucan and protein,
adjusting the pH to a range of 11.5 to 12 and then centrifuging;
d) a protein and beta-glucan separation process,
A step of adjusting the pH of the extract to a range of 4.3 to 4.8 at the time of protein precipitation, followed by centrifugation, and a step of centrifuging after adding ethanol or an aqueous ethanol solution to the extract to precipitate beta-glucan; And
e) as a starch extraction process,
Adding β-glucanase in an amount of 0.2 to 2% by weight, adjusting the pH to a range of 5.5 to 7.5, reacting the mixture for 1 to 10 hours, and then centrifuging;
≪ / RTI > a method for simultaneous extraction of beta-glucan, protein, and starch.
i) 보리를 15 내지 25℃의 수돗물에 5 내지 20시간 동안 수침하는 단계;
ii) 침지 후 20 내지 40℃, 상대습도 50 내지 80% 조건에서 30분 내지 2시간 건조하는 단계; 및
iii) 롤 밀(roll mill)을 이용하여 1 내지 5회 분쇄하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 베타글루칸, 단백질 및 전분의 동시 추출 방법.
The method according to claim 1, wherein the step a)
i) soaking the barley in tap water at 15 to 25 DEG C for 5 to 20 hours;
ii) drying for 30 minutes to 2 hours at 20 to 40 DEG C and 50 to 80% relative humidity after immersion; And
iii) pulverizing 1 to 5 times using a roll mill;
Wherein the method comprises simultaneous extraction of beta-glucan, protein and starch.
i) 분쇄보리를 침지액에 10 내지 55℃의 조건에서 침지하는 단계; 및
ii) 습식제분을 1 내지 3회 반복하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 베타글루칸, 단백질 및 전분의 동시 추출 방법.
The method according to claim 1, wherein the step b)
i) immersing the ground barley in an immersion liquid at a temperature of 10 to 55 캜; And
ii) repeating the wet milling one to three times;
Wherein the method comprises simultaneous extraction of beta-glucan, protein and starch.
b) 건조된 보리를 분쇄한 후 건조시키는 단계;
c) 분쇄된 보리를 산에 침지시키는 단계;
d) 침지된 보리를 습식 제분한 후 여과 및 세척하는 단계;
e) 상기 단계 d)에서 여과 후 여과액을 원심분리하여 상등액(S1)과 침전물(P2)을 분리하는 단계;
f) 상기 단계 d)에서 여과 후 잔여물(P1)에 물을 첨가한 후 pH 11.5 내지 12의 범위로 조절한 다음, 원심분리하여 상등액(S2)과 침전물(P3)을 분리하는 단계;
g) 상기 단계 e)의 상등액(S1)과 상기 단계 f)의 상등액(S2)을 pH를 4.3 내지 4.8의 범위로 조절한 후 원심분리하여 상등액과 침전물을 분리하는 단계;
h) 상기 단계 g)의 침전물을 건조하여 단백질을 획득하는 단계;
i) 상기 단계 g)의 상등액에 에탄올 또는 에탄올 수용액을 첨가한 후 방치한 다음 원심분리하여 분리한 침전물을 건조하여 베타글루칸을 획득하는 단계;
j) 상기 단계 f)의 침전물(P3)에 베타글루카나제를 첨가한 후 0.2 내지 2 중량%의 범위로 pH 5.5 내지 pH 7.5의 범위로 조절한 다음, 1 내지 10시간 반응시킨 다음, 여과 및 세척하는 단계;
k) 상기 단계 j)의 여과액과 상기 단계 e)의 침전물에 물을 첨가한 후 pH 11 내지 pH 12의 범위로 조절한 다음, 여과 및 세척하는 단계;
l) 상기 단계 k)의 여과액을 원심분리하여 백색층 침전물을 분리하는 단계; 및
m) 상기 단계 l)의 백색층 침전물에 물을 첨가한 다음, pH 5.5 내지 pH 7.5의 범위로 조절한 후, 건조하여 전분을 획득하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 베타글루칸, 단백질 및 전분의 동시 추출 방법.
a) immersing the barley in water and drying it;
b) pulverizing and drying the dried barley;
c) immersing the ground barley in an acid;
d) wet grinding the immersed barley followed by filtration and washing;
e) separating the supernatant (S1) and the precipitate (P2) by centrifuging the filtrate after filtration in step d);
f) separating the supernatant (S2) and the precipitate (P3) by adding water to the residue (P1) after the filtration in the step d), adjusting the pH to the range of 11.5 to 12 and then centrifuging;
g) adjusting the pH of the supernatant (S1) of step e) and the supernatant (S2) of step f) to a range of 4.3 to 4.8 and then separating the supernatant and the precipitate by centrifugation;
h) drying the precipitate of step g) to obtain a protein;
i) adding ethanol or an aqueous ethanol solution to the supernatant of step g), allowing to stand, and centrifuging the separated precipitate to obtain beta-glucan;
j) adding betaglucanase to the precipitate (P3) in step f), adjusting the pH to a range of from pH 5.5 to pH 7.5 in the range of 0.2 to 2% by weight, reacting for 1 to 10 hours, Washing;
k) adding water to the filtrate of step j) and the precipitate of step e), adjusting the pH to the range of 11 to 12, then filtering and washing;
l) separating the white layer precipitate by centrifuging the filtrate of step k); And
m) adding water to the white layer precipitate of step 1), adjusting the pH to a range of from pH 5.5 to pH 7.5, and drying to obtain starch;
Wherein the method comprises simultaneous extraction of beta-glucan, protein and starch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130142898A KR101506591B1 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | A simultaneous extraction method of beta-glucan，protein，and starch from domestic barley cultivars |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130142898A KR101506591B1 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | A simultaneous extraction method of beta-glucan，protein，and starch from domestic barley cultivars |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101506591B1 true KR101506591B1 (en) | 2015-03-30 |
Family
ID=53028768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130142898A KR101506591B1 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | A simultaneous extraction method of beta-glucan，protein，and starch from domestic barley cultivars |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101506591B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101848840B1 (en) * | 2017-07-14 | 2018-04-13 | 아이삭 주식회사 | Method for producing rice starch |
| KR102128370B1 (en) * | 2020-02-05 | 2020-06-30 | 아이사텍 주식회사 | Continuous process for producing rice starch by multistage counter-current extraction system |
| KR20220065254A (en) * | 2020-11-13 | 2022-05-20 | 대상 주식회사 | Manufacturing method of rice protein and rice starch |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4311714A (en) * | 1979-06-12 | 1982-01-19 | Endowment And Research Foundation At Montana State University | Production of products from waxy barley grain |
| KR890003736B1 (en) * | 1984-08-10 | 1989-10-04 | 바르코 인코퍼레이티드 | Process for recovery of products from woxy barley |
| CN101617787A (en) | 2009-07-27 | 2010-01-06 | 中国科学院西北高原生物研究所 | Process for continuously extracting a plurality of products from highland barley |
-
2013
- 2013-11-22 KR KR1020130142898A patent/KR101506591B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4311714A (en) * | 1979-06-12 | 1982-01-19 | Endowment And Research Foundation At Montana State University | Production of products from waxy barley grain |
| KR890003736B1 (en) * | 1984-08-10 | 1989-10-04 | 바르코 인코퍼레이티드 | Process for recovery of products from woxy barley |
| CN101617787A (en) | 2009-07-27 | 2010-01-06 | 中国科学院西北高原生物研究所 | Process for continuously extracting a plurality of products from highland barley |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 김선영 외 1인, ‘보리겨 β-glucan의 추출 및 이화학적 특성’, 한국조리과학회지 제19권제5호, 616~623쪽, 2003.10월.* |
| 김선영 외 1인, '보리겨 beta-glucan의 추출 및 이화학적 특성', 한국조리과학회지 제19권제5호, 616~623쪽, 2003.10월. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101848840B1 (en) * | 2017-07-14 | 2018-04-13 | 아이삭 주식회사 | Method for producing rice starch |
| WO2019013522A1 (en) * | 2017-07-14 | 2019-01-17 | 아이삭 주식회사 | Method for producing rice starch |
| KR102128370B1 (en) * | 2020-02-05 | 2020-06-30 | 아이사텍 주식회사 | Continuous process for producing rice starch by multistage counter-current extraction system |
| KR20220065254A (en) * | 2020-11-13 | 2022-05-20 | 대상 주식회사 | Manufacturing method of rice protein and rice starch |
| KR102493618B1 (en) * | 2020-11-13 | 2023-02-06 | 대상 주식회사 | Manufacturing method of rice protein and rice starch |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10154679B2 (en) | Protein concentrate and an aqueous stream containing water-soluble carbohydrates | |
| CN100338096C (en) | Process for continuous extraction of buckwheat starch, buckwheat protein, flavone, and dietary-fiber from buckwheat | |
| US5066218A (en) | Composition of a steeped starched-containing grain and a cellulase enzyme | |
| CN101773189B (en) | Process for producing glutinous rice starch and glutinous rice protein with glutinous rice flour | |
| KR101506591B1 (en) | A simultaneous extraction method of beta-glucan，protein，and starch from domestic barley cultivars | |
| CN101012468A (en) | Yeast glucans extraction process | |
| CN102871134B (en) | Method for increasing dietary fiber | |
| Sharma et al. | Extraction of starch from hulled and hull-less barley with papain and aqueous sodium hydroxide | |
| US4795101A (en) | Use of cellulase in a method of wet milling a starch-containing grain | |
| JP2020528748A (en) | GH5 and GH30 in wet milling | |
| CN102863548A (en) | Method for extracting xylan from wheat bran | |
| Tian et al. | Effect of alkali treatment combined with high pressure on extraction efficiency of β-D-glucan from spent brewer’s yeast | |
| KR101170685B1 (en) | Method for producing a water-soluble dietary fiber from a rice by-products | |
| CN105854822A (en) | Method for preparing Cu<2+> adsorbent from corn stalk enzymolysis residue and application of Cu<2+> adsorbent | |
| KR100476239B1 (en) | A process of producing water soluble and water insoluble hemicellulose | |
| CN102356881B (en) | Preparation method for high water-holding capacity and water-insolubility corn dietary fiber | |
| CN105795355B (en) | Method for increasing content of soluble dietary fiber in black soybean hulls | |
| CN107540757A (en) | A kind of method that enzyme process auxiliary carragheen decolourizes | |
| US11278041B2 (en) | Processes of treating grain | |
| CN104822838A (en) | Milling process | |
| CN104812778A (en) | Milling process | |
| Pascual et al. | Properties of cell wall preparations of milled rice | |
| Bae et al. | β-Glucanase-assisted extraction of starch from glutinous barley | |
| CN101230370A (en) | Alkali-enzyme compound preparation method of high-purity rice starch | |
| CN101904413A (en) | Process for extracting proteins and dietary fibers by utilizing kelp residues |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180219 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190226 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200128 Year of fee payment: 6 |