KR101692925B1 - 동물 부산물을 이용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법 - Google Patents

동물 부산물을 이용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동물 부산물을 이용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법으로서, 동물 부산물을 이용하되 보다 효율적이고 단시간에 양질의 아미노산 조성물을 얻을 수 있는 방안을 마련한 것이며, 본 발명의 방법을 이용할 경우 동물 부산물로부터 보다 효율적이고 신속하게 아미노산 조성물을 수득할 수 있게 되므로, 축산 폐기물 등과 관련된 활용 증진을 도모할 수 있고 다양한 제품으로 응용을 기대할 수 있다.

Description

동물 부산물을 이용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법{A method of manufacturing an amino-acid composition using animal by-products}
본 발명은 동물의 부산물 등을 활용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
우리가 식생활에서 많이 식용하고 있는 소고기, 돼지고기, 닭고기 등의 육류는 사육된 가축을 도축장에서 도축하고 가식 부분만을 유통하여 일반 소비자가 식용하게 되는 것인데, 도축장에서는 가축의 털은 물론 혈액(축혈, 畜血), 가죽, 내장, 태반, 발톱 및 불가식 부분 등이 포함된 여러 부산물이 생성되고 있다.
이러한 부산물은 식용으로 사용되는 일부를 제외하고는 대부분이 폐기물로 처리되고, 또한 가죽도 극히 일부가 천연 가죽으로 가공되고 있는 실정으로 도축장에서 발생하는 다량의 폐기물이 매립이나 소각에 의존하여 처리되고 있다. 최근에는 이와 관련된 환경 오염 문제가 사회적 이슈로 대두되면서 처리를 위한 다양한 대안이 제시되고 있으나, 이러한 대안들은 처리 비용이 많이 소요되고 처리 효율도 낮은 문제점이 있다.
그러나 다른 측면에서 동물 부산물은 단백질 등 영양소가 풍부한 유용한 자원으로 활용될 수 있다. 그럼에도, 동물 부산물에 대해 충분히 활용하지 못하고 폐기에만 의존하고 있는 실정이므로 동물 부산물과 관련된 적절한 활용 방안이 요구되고 있다. 특히, 도축 혈액(축혈)의 경우에는, 폐기물로 매립하는 대신에 액체 비료를 만들기 위한 기존의 시도가 있었다. 이에 대해서는, 대한민국 등록특허공보 제10-0936626호를 참조할 수 있다.
그러나 상기 문헌의 내용에 따라 도축 혈액을 처리할 경우 많은 시간이 소요되고, 효율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명자들은, 상기와 같은 문제를 해결하고자 연구하던 중 동물 부산물을 이용하되 보다 효율적으로 아미노산을 얻을 수 있는 방안을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
(대한민국 등록특허) KR10-0936626 (2010.01.05.)
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 동물 부산물을 이용하되 보다 효율적이고 단시간에 양질의 아미노산 조성물을 얻을 수 있는 방안을 마련하는 것이 본 발명의 목적 중 하나이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 일 측면에서 동물 부산물을 이용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법으로서, 하기의 단계를 포함하는 방법을 제공한다:
(1)동물 부산물의 세포막을 파쇄하는 단계;
(2)세포막이 파쇄된 상기 부산물을 발효시켜 발효물을 얻는 단계; 및
(3)상기 발효물을 살균하는 단계.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 동물 부산물 유래의 아미노산 조성물 전체 중량에 대비하여, 동물 부산물 유래의 총 유리 아미노산 15 중량 % 내지 25 중량 %, 동물 부산물 유래의 아스파르트산 1 중량 % 내지 4 중량 %, 동물 부산물 유래의 글루탐산 1 중량 % 내지 4 중량 %, 동물 부산물 유래의 알라닌 0.5 중량 % 내지 3 중량%, 동물 부산물 유래의 류신 1 중량 % 내지 4 중량 %, 및 동물 부산물 유래의 라이신 1 중량 % 내지 3 중량 %를 포함하는 동물 부산물 유래의 아미노산 조성물을 함유하는 제품을 제공한다.
상기 동물은 가축 및 어류를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 방법을 활용할 경우 동물 부산물로부터 보다 효율적이고 신속하게 아미노산 조성물을 수득할 수 있게 되므로, 축산 폐기물 등과 관련된 활용 증진을 도모할 수 있고 다양한 제품으로 응용을 기대할 수 있으며, 나아가 축산 관련 환경오염 해소 및 사회적 비용 절감을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 아미노산 조성물의 제조 과정을 간략화한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 나노버블 장치의 일 예에 대한 사시도로서, 1은 유입 배관, 2는 토출 배관, 3은 모터, 100은 베이스, 110은 유입구, 120은 유출구, 200은 외측 슬리브, 300은 헤드부이다.
도 3은 본 발명에 사용되는 나노버블 장치의 다른 실시태양에 대한 입형다단 부분의 단면도로서, 12는 회전 샤프트, 13은 원형 임팰러, 14는 고정 챔버, 15는 압력판, 16은 토출공간, 및 화살표는 유체의 흐름방향이다.
도 4는 본 발명의 일 실시태양에 의한 나노버블 장치에 사용될 수 있는 원형 임팰러의 종류를 나타낸 것이다.
본 명세서에서, "아미노산 조성물"이란, 단일 또는 여러 종류의 아미노산으로 구성되거나, 아미노산을 비롯하여 다른 성분도 포함될 수 있는 조성물을 의미한다.
본 명세서에서, "나노버블 장치"란, 액체에 미세한 기포를 인위적으로 주입시켜 기체를 액체에 전달하기 위한 기포 발생 장치로서, 더욱 상세하게는 액체를 흡입하여 다시 내뿜는 과정에서 초미세 기포인 나노 크기의 나노 버블이 혼합된 액체를 형성하는 장치를 의미한다.
본 발명은 일 측면에 있어서, 동물 부산물을 이용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 일 측면에 있어서, 동물 부산물을 이용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법으로서, 하기의 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다:
(1)동물 부산물의 세포막을 파쇄하는 단계;
(2)세포막이 파쇄된 상기 부산물을 발효시켜 발효물을 얻는 단계; 및
(3)상기 발효물을 살균하는 단계.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 단계 (1) 의 상기 동물 부산물은 가축의 피부, 근육, 혈액, 및 내장을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 동물은 일 측면에서, 어류를 포함하는 것일 수 있고, 상기 내장은 태반을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 단계 (1)의 상기 세포막을 파쇄하는 단계는 분쇄 과정, 정제수의 첨가 과정, 알칼리성 물질이 첨가된 정제수의 첨가 과정, 및 나무의 재로 만든 잿물의 첨가 과정으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 본 발명의 다른 측면에서 상기 알칼리성 물질은 강염기나 약염기 중 어떤 것이라도 사용가능하며, 바람직하게는 NaOH 또는 KOH일 수 있다. 상기 강염기나 약염기의 배합비는 제한이 없으나, NaOH 또는 KOH의 경우 정제수 1kg 대비 10%를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 나무의 재로 만든 잿물은, 특별한 제한은 없으나, 낙엽침엽수를 태운 잿가루를 정제수 1kg 대비 10%를 첨가한 후 10일간 추출한 용액일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 세포막을 파쇄하는 단계는 분쇄 과정, 정제수의 첨가 과정, 알칼리성 물질이 첨가된 정제수의 첨가 과정, 및 나무의 재로 만든 잿물의 첨가 과정으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 과정 이후 또는 중간에, pH 조절 과정을 추가적으로 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 세포막을 파쇄하는 단계는 분쇄 과정, 정제수의 첨가 과정, 알칼리성 물질이 첨가된 정제수의 첨가 과정, 및 나무의 재로 만든 잿물의 첨가 과정으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 과정 이후 또는 중간에, 온도를 조절하는 과정을 추가적으로 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시태양에 의하면, 상기 pH 조절 과정과 온도를 조절하는 과정의 순서는 제한이 없을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 분쇄 과정은 균질기를 이용하는 과정, 교반 및 회전을 이용하는 과정, 폭쇄에 의한 과정, 초음파에 의한 과정, 나노버블장치에 의한 과정, 및 냉각에 의한 과정 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 나노버블 장치를 이용하여 실시하는 과정을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 정제수, 알칼리성 물질이 첨가된 정제수, 또는 나무의 재로 만든 잿물은 부산물 전체 중량 대비 5 내지 15 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 정제수, 알칼리성 물질이 첨가된 정제수, 또는 나무의 재로 만든 잿물은 상기 부산물 전체 중량 대비 1중량 % 이상, 2 중량% 이상, 3중량 % 이상, 4중량 % 이상, 5중량 % 이상, 6중량 % 이상, 7중량 % 이상, 8중량 % 이상, 9중량 % 이상, 10중량 % 이상, 11중량 % 이상, 12중량 % 이상, 13중량 % 이상, 14중량 % 이상, 15중량 % 이상, 16중량 % 이상, 17중량 % 이상, 18중량 % 이상, 19중량 % 이상, 20중량 % 이상, 25중량 % 이상, 30중량 % 이상, 35중량 % 이상, 40중량 % 이상, 50중량 % 이상, 60중량 % 이상, 또는 70중량 % 이상이거나 1 중량% 이하, 2중량 % 이하, 3중량 % 이하, 4중량 % 이하, 5중량 % 이하, 6중량 % 이하, 7중량 % 이하, 8중량 % 이하, 9중량 % 이하, 10중량 % 이하, 11중량 % 이하, 12중량 % 이하, 13중량 % 이하, 14중량 % 이하, 15중량 % 이하, 16중량 % 이하, 17중량 % 이하, 18중량 % 이하, 19중량 % 이하, 20중량 % 이하, 25중량 % 이하, 30중량 % 이하, 35중량 % 이하, 40중량 % 이하, 50중량 % 이하, 60중량 % 이하, 또는 70중량 % 이하를 첨가하는 것일 수 있고, 바람직하게는 3 내지 18 중량 %를 첨가하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량 %를 첨가하는 것일 수 있고, 더더욱 바람직하게는 10 중량%를 첨가하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 pH 조절은 pH가 5 내지 7 범위 내에서 유지되도록 하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 pH는 1 이상, 2 이상, 3 이상, 4 이상, 5 이상, 5.5 이상, 5.6 이상, 5.7 이상, 5.8 이상, 5.9 이상, 6 이상, 6.1 이상, 6.2 이상, 6.3 이상, 6.4 이상, 6.5 이상, 7 이상, 8 이상, 9 이상, 10 이상, 11 이상, 12 이상, 또는 12 이상이거나 1 이하, 2 이하, 3 이하, 4 이하, 5 이하, 5.5 이하, 5.6 이하, 5.7 이하, 5.8 이하, 5.9 이하, 6 이하, 6.1 이하, 6.2 이하, 6.3 이하, 6.4 이하, 6.5이하, 7 이하, 8 이하, 9 이하, 10 이하, 11 이하, 12 이하, 또는 13 이하가 되도록 유지하는 것일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 7의 범위로 유지하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5.7 내지 6.1로 유지하는 것일 수 있고, 더더욱 바람직하게는 5.9로 유지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 온도를 조절하는 과정은 온도가 52 내지 65℃가 되도록 조절하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 온도는 30 ℃ 이상, 35 ℃ 이상, 40 ℃ 이상, 45 ℃ 이상, 47 ℃ 이상, 49 ℃ 이상, 50 ℃ 이상, 51 ℃ 이상, 52 ℃ 이상, 53 ℃ 이상, 54 ℃ 이상, 55 ℃ 이상, 57 ℃ 이상, 60 ℃ 이상, 62 ℃ 이상, 65 ℃ 이상, 67 ℃ 이상, 70 ℃ 이상, 또는 75 ℃ 이상이거나, 30 ℃ 이하, 35 ℃ 이하, 40 ℃ 이하, 45 ℃ 이하, 47 ℃ 이하, 49 ℃ 이하, 50 ℃ 이하, 51 ℃ 이하, 52 ℃ 이하, 53 ℃ 이하, 54 ℃ 이하, 55 ℃ 이하, 57 ℃ 이하, 60 ℃ 이하, 62 ℃ 이하, 65 ℃ 이하, 67 ℃ 이하, 70 ℃ 이하, 또는 75 ℃ 이하가 되도록 조절하는 것일 수 있고, 바람직하게는 52 ℃ 내지 65 ℃가 되도록 조절하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 단계 (2)의 상기 발효는 효소를 혼합하여 실시하는 것을 포함하는 것일 수 있다. 상기 효소는 생체 내 화학반응에 관여하는 단백질 등의 물질을 말하며, 효소는 반응 과정에서 일시적으로 기질과 결합하여 효소-기질 복합체를 형성한 후 촉매로 작용하고, 생성된 반응산물은 효소로부터 분리된다. 효소는 활성부위에 있는 아미노산의 3차 구조와 전기화학적 특성에 꼭 맞는 특정 기질분자만을 허용하는 효소 특이성이 있다. 효소반응의 속도는 기질농도에 비례하고 효소 표면의 모든 활성부위에 기질이 완전히 채워지면 최대속도에 이른다. 효소는 경쟁적 저해, 비경쟁적 저해 등에 의해 그 작용을 방해받기도 하고, 비경쟁적 저해 중에는 다른 자리입체성(알로스테릭)저해도 포함된다. 본 발명의 일 실시태양에서는, 효소의 반응이 최대가 되도록 하기 위해 효소의 특성 등을 충분히 참작하여 기질의 분쇄, 산도, 신선도를 고려한 많은 효소 제제를 확인하였고, 발효가 단시간에 실행될 수 있도록 단일 및 복합효소 제제를 제조하여 사용하였다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 효소는 단백질 분해효소, 프로테아제(protease), 펩신(pepsin), 레닌(rennin), 트립신(trypsin), 키모트립신(chymotrypsin), 에렙신(erepsin), 아미노펩티데이스(aminopeptidase), 프롤리네이스(prolinase), 프롤리데이스(prolidase), 엔테로키네이스(enterokinase), 펩티데이스(peptidase), 카복시펩티데이스(carboxypeptidase), 다이펩티데이스(dipeptidase), 파파인(papain), 브로멜린(bromelin), 피신(ficin), 액티니딘(actinidin), 엘라스테이스(elastase), 서브틸리신(subtilisin), 판크레아틴(Pancreatin), 나토키나아제(nattokinase), 아라자임(Arazyme), 콜라게나아제(collagenase), 케라티나아제(keratinase), 젤라티나아제(gelatinase), 사비나제(Savinase), 알칼라인 프로테아제(alkaline protease), 이들 각각의 하위 분류에 해당하는 효소, 식품가공에 일반적으로 사용되는 효소, 비료 제조에 일반적으로 사용되는 효소, 식품첨가물 제조에 일반적으로 사용되는 효소, 시중에서 판매되는 일반적인 단백질 가수분해 효소, 및 사료 제조에 일반적으로 사용되는 효소를 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 효소는 비료, 식품, 식품첨가물 등에 사용될 수 있는 여러 가지 효소를 대상으로 단백질, 지방, 탄수화물 등을 골고루 발효 또는 분해할 수 있는 효소를 복합제제로 만들어서 적용하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 효소 또는 복합제제는 상기 부산물에 정제수, 알칼리성 물질이 첨가된 정제수, 또는 나무의 재로 만든 잿물이 첨가된 전체 중량 대비 1 중량 % 이상, 1.5 중량 % 이상, 2 중량 % 이상, 2.5 중량 % 이상, 3 중량 % 이상, 3.5 중량 % 이상, 4 중량 % 이상, 4.5 중량 % 이상, 5 중량 % 이상, 5.5 중량 % 이상, 6 중량 % 이상, 6.5 중량 % 이상, 7 중량 % 이상, 8 중량 % 이상, 9 중량 % 이상, 10 중량 % 이상, 11 중량 % 이상, 12 중량 % 이상, 13 중량 % 이상, 14 중량 % 이상, 15 중량 % 이상, 16 중량 % 이상, 17 중량 % 이상, 18 중량 % 이상, 19 중량 % 이상, 20 중량 % 이상, 또는 30 중량 % 이상 이거나, 1 중량 % 이하, 1.5 중량 % 이하, 2 중량 % 이하, 2.5 중량 % 이하, 3 중량 % 이하, 3.5 중량 % 이하, 4 중량 % 이하, 4.5 중량 % 이하, 5 중량 % 이하, 5.5 중량 % 이하, 6 중량 % 이하, 6.5 중량 % 이하, 7 중량 % 이하, 8 중량 % 이하, 9 중량 % 이하, 10 중량 % 이하, 11 중량 % 이하, 12 중량 % 이하, 13 중량 % 이하, 14 중량 % 이하, 15 중량 % 이하, 16 중량 % 이하, 17 중량 % 이하, 18 중량 % 이하, 19 중량 % 이하, 20 중량 % 이하, 또는 30 중량 % 이하를 혼합하는 것일 수 있고, 바람직하게는 2.5 내지 4.5 중량%를 혼합하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3.5 중량%를 혼합하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 혼합은 제1항의 단계 (1)을 거친 이후 부산물의 온도가 0 내지 30℃인 조건에서 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 효소의 혼합은 제1항의 단계 (1)을 거친 이후 부산물의 온도가 -25 ℃ 이상, -20 ℃ 이상, -15 ℃ 이상, -10 ℃ 이상, -6 ℃ 이상, -3 ℃ 이상, -1 ℃ 이상, 0 ℃ 이상, 3 ℃ 이상, 4 ℃ 이상, 5 ℃ 이상, 6 ℃ 이상, 7 ℃ 이상, 8 ℃ 이상, 9 ℃ 이상, 10 ℃ 이상, 11 ℃ 이상, 12 ℃ 이상, 15 ℃ 이상, 18 ℃ 이상, 20 ℃ 이상, 21 ℃ 이상, 24 ℃ 이상, 28 ℃ 이상, 32 ℃ 이상, 또는 35 ℃ 이상이거나, -25 ℃ 이하, -20 ℃ 이하, -15 ℃ 이하, -10 ℃ 이하, -6 ℃ 이하, -3 ℃ 이하, -1 ℃ 이하, 0 ℃ 이하, 3 ℃ 이하, 4 ℃ 이하, 5 ℃ 이하, 6 ℃ 이하, 7 ℃ 이하, 8 ℃ 이하, 9 ℃ 이하, 10 ℃ 이하, 11 ℃ 이하, 12 ℃ 이하, 15 ℃ 이하, 18 ℃ 이하, 20 ℃ 이하, 21 ℃ 이하, 24 ℃ 이하, 28 ℃ 이하, 32 ℃ 이하, 또는 35 ℃ 이하 일 때 수행하는 것일 수 있고, 바람직하게는 온도가 5 내지 25 ℃일 때 수행하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 온도가 15 내지 25 ℃일 때 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 효소를 혼합한 이후에 효소가 투입된 부산물의 온도를 조절하는 과정을 추가적으로 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 과정에서 온도는 30 ℃ 이상, 35 ℃ 이상, 40 ℃ 이상, 45 ℃ 이상, 47 ℃ 이상, 49 ℃ 이상, 50 ℃ 이상, 51 ℃ 이상, 52 ℃ 이상, 53 ℃ 이상, 54 ℃ 이상, 55 ℃ 이상, 57 ℃ 이상, 60 ℃ 이상, 61 ℃ 이상, 62 ℃ 이상, 63 ℃ 이상, 64 ℃ 이상, 65 ℃ 이상, 66 ℃ 이상, 67 ℃ 이상, 68 ℃ 이상, 70 ℃ 이상, 또는 75 ℃ 이상 이거나, 30 ℃ 이하, 35 ℃ 이하, 40 ℃ 이하, 45 ℃ 이하, 47 ℃ 이하, 49 ℃ 이하, 50 ℃ 이하, 51 ℃ 이하, 52 ℃ 이하, 53 ℃ 이하, 54 ℃ 이하, 55 ℃ 이하, 57 ℃ 이하, 60 ℃ 이하, 61 ℃ 이하, 62 ℃ 이하, 63 ℃ 이하, 64 ℃ 이하, 65 ℃ 이하, 66 ℃ 이하, 67 ℃ 이하, 68 ℃ 이하, 70 ℃ 이하, 또는 75 ℃ 이하가 되도록 조절하는 것일 수 있고, 바람직하게는 52 ℃ 내지 65 ℃가 되도록 조절하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 단계 (2)의 상기 발효물을 얻는 단계는 교반 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 교반은 20 rpm 이상, 25 rpm 이상, 30 rpm 이상, 35 rpm 이상, 40 rpm 이상, 45 rpm 이상, 50 rpm 이상, 55 rpm 이상, 60 rpm 이상, 65 rpm 이상, 70 rpm 이상, 75 rpm 이상, 80 rpm 이상, 85 rpm 이상, 90 rpm 이상, 95 rpm 이상, 100 rpm 이상, 110 rpm 이상, 또는 120 rpm 이상 이거나, 20 rpm 이하, 25 rpm 이하, 30 rpm 이하, 35 rpm 이하, 40 rpm 이하, 45 rpm 이하, 50 rpm 이하, 55 rpm 이하, 60 rpm 이하, 65 rpm 이하, 70 rpm 이하, 75 rpm 이하, 80 rpm 이하, 85 rpm 이하, 90 rpm 이하, 95 rpm 이하, 100 rpm 이하, 110 rpm 이하, 또는 120 rpm 이하로 하는 것일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 70 rpm으로 하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 60 rpm으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 단계 (3)의 상기 살균은 오존 살균을 포함하는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 통상적으로 사용될 수 있는 기존의 살균 방법을 사용할 수도 있는데, 70 ℃에서 30분간 가열하여 서서히 냉각시키는 저온살균법, 자외선에 일정시간 노출시키는 자외선 살균법 등이 이용될 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 단계 (3) 이후에 보존료를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 보존료는 천연 방부 성분을 함유한 식물의 추출물을 활용하며, 구체적으로 쑥, 질경이, 알로에, 모란, 자몽 및 목초액(나무를 탄화하면서 생긴 수증기를 응축하여 만든 것으로서 시중에서 용이하게 입수가능한 것)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 보존료는 바람직하게는, 쑥, 질경이, 알로에 모란, 자몽을 정제수 중량 대비 2 %를 정제수에 넣고 열을 가하여 추출한 용액과 목초액을 1:1의 비율로 혼합한 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 보존료는 상기 부산물에 정제수, 알칼리성 물질이 첨가된 정제수, 또는 나무의 재로 만든 잿물이 첨가된 전체 중량 대비 1 내지 10 중량 %를 첨가하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 보존료는 상기 부산물에 정제수, 알칼리성 물질이 첨가된 정제수, 또는 나무의 재로 만든 잿물이 첨가된 전체 중량 대비 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 10 중량% 이상, 11 중량% 이상, 12 중량% 이상, 13 중량% 이상, 14 중량% 이상, 15 중량% 이상, 18 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상 이거나 1 중량% 이하, 2 중량% 이하, 3 중량% 이하, 4 중량% 이하, 5 중량% 이하, 6 중량% 이하, 7 중량% 이하, 8 중량% 이하, 9 중량% 이하, 10 중량% 이하, 11 중량% 이하, 12 중량% 이하, 13 중량% 이하, 14 중량% 이하, 15 중량% 이하, 18 중량% 이하, 20 중량% 이하, 25 중량% 이하, 또는 30 중량% 이하를 첨가하는 것일 수 있고, 바람직하게는 3 내지 7 중량 % 또는 4 내지 6 중량 %를 첨가하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5 중량% 또는 5.1 중량 %를 첨가하는 것일 수 있다.
본 발명은 일 측면에 의하면, 동물 부산물 유래의 아미노산 조성물 전체 중량에 대비하여, 동물 부산물 유래의 총 유리 아미노산 15 중량 % 내지 25 중량 %, 동물 부산물 유래의 아스파르트산 1 중량 % 내지 4 중량 %, 동물 부산물 유래의 글루탐산 1 중량 % 내지 4 중량 %, 동물 부산물 유래의 알라닌 1 중량 % 내지 4 중량%, 동물 부산물 유래의 류신 1 중량 % 내지 4 중량 %, 및 동물 부산물 유래의 라이신 1 중량 % 내지 4 중량 %를 포함하는 동물 부산물 유래의 아미노산 조성물을 함유하는 제품에 관한 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 동물 부산물 유래의 아미노산 조성물은 조성물 전체 중량에 대비하여, 총 유리 아미노산을 10 중량 % 이상, 12 중량 % 이상, 14 중량 % 이상, 15 중량 % 이상, 16 중량 % 이상, 17 중량 % 이상, 18 중량 % 이상, 19 중량 % 이상, 20 중량 % 이상, 21 중량 % 이상, 22 중량 % 이상, 23 중량 % 이상, 24 중량 % 이상, 25 중량 % 이상, 27 중량 % 이상, 30 중량 % 이상, 또는 35 중량 % 이상 포함하거나, 35 중량% 이하, 27 중량 % 이하, 25 중량 % 이하, 24 중량 % 이하, 23 중량 % 이하, 22 중량 % 이하, 21 중량 % 이하, 20 중량 % 이하, 19 중량 % 이하, 18 중량 % 이하, 17 중량 % 이하, 16 중량 % 이하, 15 중량 % 이하, 14 중량 % 이하, 12 중량 % 이하, 또는 10 중량 % 이하 포함할 수 있으며, 바람직하게는 15 중량 % 내지 25 중량 % 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 20.84 중량 % 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 동물 부산물 유래의 아미노산 조성물은 조성물 전체 중량에 대비하여, 상기 아스파르트산, 글루탐산, 알라닌, 류신, 및 라이신을 각각 0.1 중량 % 이상, 0.3 중량 % 이상, 0.5 중량 % 이상, 0.7 중량 % 이상, 0.9 중량 % 이상, 1 중량 % 이상, 2 중량 % 이상, 3 중량 % 이상, 4 중량 % 이상, 5 중량 % 이상, 6 중량 % 이상, 7 중량 % 이상, 또는 10 중량 % 이상 포함하거나, 10 중량 % 이하, 9 중량 % 이하, 8 중량 % 이하, 7 중량 % 이하, 6 중량 % 이하, 5 중량 % 이하, 4 중량 % 이하, 3 중량 % 이하, 2 중량 % 이하, 1 중량 % 이하, 0.9 중량 % 이하, 0.7 중량 % 이하, 0.5 중량 % 이하, 0.3 중량 % 이하, 또는 0.1 중량 % 이하 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 아스파르트산 1.5 내지 3.5 중량 %, 글루탐산 1 내지 3 중량 %, 알라닌 0.5 내지 3 중량 %, 류신 2 내지 4 중량 %, 및 라이신 1 내지 3 중량 %를 포함하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 아스파르트산 2.47 중량%, 글루탐산 1.92 중량%, 알라닌 1.71 중량%, 류신 2.81 중량%, 및 라이신 2.15 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 동물 부산물 유래의 아미노산 조성물은, 조성물 전체 중량에 대비하여, 동물 부산물 유래의 트레오닌, 동물 부산물 유래의 세린, 동물 부산물 유래의 글라이신, 동물 부산물 유래의 발린, 동물 부산물 유래의 이소류신, 동물 부산물 유래의 타이로신, 동물 부산물 유래의 페닐알라닌, 동물 부산물 유래의 히스티딘, 동물 부산물 유래의 아르기닌, 동물 부산물 유래의 프롤린, 동물 부산물 유래의 메티오닌, 및 동물 부산물 유래의 시스테인을 각각 0.01 내지 5 중량 % 더 포함하는, 동물 부산물 유래의 아미노산 조성물일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 동물 부산물 유래의 아미노산 조성물은 조성물 전체 중량에 대비하여, 트레오닌, 세린, 글라이신, 발린, 이소류신, 타이로신, 페닐알라닌, 히스티딘, 아르기닌, 프롤린, 메티오닌, 및 시스테인을 각각 0.01 중량 % 이상, 0.05 중량 % 이상, 0.1 중량 % 이상, 0.5 중량% 이상, 1 중량 % 이상, 1.5 중량 % 이상, 2.0 중량 % 이상, 2.5 중량 % 이상, 3.0 중량 % 이상, 3.5 중량 % 이상, 4 중량 % 이상, 4,5 중량 % 이상, 5 중량 % 이상, 또는 10 중량 % 이상 포함하거나, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4.5 중량% 이하, 3.5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3.5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 0.05 중량% 이하, 또는 0.01 중량% 이하 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 트레오닌, 세린, 글라이신, 발린, 이소류신, 타이로신, 페닐알라닌, 히스티딘, 아르기닌, 프롤린, 메티오닌, 및 시스테인을 각각 0.1 내지 2 중량 % 포함하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 트레오닌 0.85 중량%, 세린 1.01 중량%, 글라이신 0.98 중량%, 발린 1.32 중량%, 이소류신 0.12 중량%, 타이로신 0.58 중량%, 페닐알라닌 1.4 중량%, 히스티딘 1.35 중량%, 아르기닌 0.83 중량%, 프롤린 0.92 중량%, 메티오닌 0.16 중량%, 및 시스테인 0.26 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제품은 비료, 사료 첨가제, 및 식품 첨가제 중 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제품은 액상, 분말형, 및 펠렛형 중 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 그 종류에 제한이 없다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명을 응용하여 제조할 수 있는 상기 사료의 종류에는 제한이 없다. 가축용, 애완동물용, 양식용 등 동물에 급이할 수 있는 어떠한 종류의 사료에도 활용될 수 있다. 또한, 또한 상기 사료첨가제는 추가적으로 급이에 허용되는 담체를 함유할 수 있다. 본 발명에 있어서는 상기 사료첨가제를 그대로 또는 공지의 담체, 안정제 등을 가할 수 있으며, 필요에 따라 비타민, 아미노산류, 미네랄 등의 각종 양분, 항산화제, 항생물질, 항균제 및 기타의 첨가제 등을 가할 수도 있으며, 그 제형으로서는 액상, 분체, 과립, 펠릿, 현탁액 등의 적당한 상태일 수 있다. 본 발명의 사료첨가제를 공급하는 경우는 단독으로 또는 다른 사료에 혼합하여 공급할 수 있다.
본 발명의 상기 아미노산 조성물을 사료에 첨가하는 양은 별다른 제한은 없으나, 본 발명의 일 측면에 의하면, 액상일 경우 사료 전체 중량 대비 0.01 중량 % 이상, 0.03 중량 % 이상, 0.08 중량 % 이상, 0.1 중량 % 이상, 0.2 중량 % 이상, 0.3 중량 % 이상, 0.4 중량 % 이상, 0.5 중량 % 이상, 0.6 중량 % 이상, 0.7 중량 % 이상, 0.8 중량 % 이상, 0.9 중량 % 이상, 1.0 중량 % 이상, 1.5 중량 % 이상, 2.0 중량 % 이상, 2.5 중량 % 이상, 3.0 중량 % 이상, 5.0 중량 % 이상, 7.0 중량 % 이상, 10 중량 % 이상, 13 중량 % 이상, 또는 15 중량 % 이상 이거나 0.01 중량 % 이하, 0.03 중량 % 이하, 0.08 중량 % 이하, 0.1 중량 % 이하, 0.2 중량 % 이하, 0.3 중량 % 이하, 0.4 중량 % 이하, 0.5 중량 % 이하, 0.6 중량 % 이하, 0.7 중량 % 이하, 0.8 중량 % 이하, 0.9 중량 % 이하, 1.0 중량 % 이하, 1.5 중량 % 이하, 2.0 중량 % 이하, 2.5 중량 % 이하, 3.0 중량 % 이하, 5.0 중량 % 이하, 7.0 중량 % 이하, 10 중량 % 이하, 13 중량 % 이하, 또는 15 중량 % 이하로 첨가하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 0.3 중량%를 첨가하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 아미노산 조성물을 분말화할 경우 사료 전체 중량 대비 0.01 중량% 이상, 0.015 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.15 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.25 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.35 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.45 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.55 중량% 이상, 0.6 중량% 이상, 0.7 중량% 이상, 0.8 중량% 이상, 0.9 중량% 이상, 1.0 중량% 이상, 3.0 중량% 이상, 5.0 중량% 이상, 8.0 중량% 이상, 또는 10.0 중량% 이상 이거나, 0.01 중량% 이하, 0.015 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 0.15 중량% 이하, 0.2 중량% 이하, 0.25 중량% 이하, 0.3 중량% 이하, 0.35 중량% 이하, 0.4 중량% 이하, 0.45 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.55 중량% 이하, 0.6 중량% 이하, 0.7 중량% 이하, 0.8 중량% 이하, 0.9 중량% 이하, 1.0 중량% 이하, 3.0 중량% 이하, 5.0 중량% 이하, 8.0 중량% 이하, 또는 10.0 중량% 이하 첨가하는 것일 수 있고, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 중량%를 첨가하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 식품에는 제한이 없다. 발명의 아미노산 조성물이 첨가될 수 있는 식품의 예로는 드링크제, 육류, 소세지, 빵, 비스켓, 떡, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 기호 식품, 건강 식품, 보조 식품, 건강기능식품, 및 다양한 식품첨가제를 모두 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 아미노산 조성물을 식품에 첨가하는 양은 식품 전체 중량 대비 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.6 중량% 이상, 0.7 중량% 이상, 0.8 중량% 이상, 0.9 중량% 이상, 1.0 중량% 이상, 2.0 중량% 이상, 3.0 중량% 이상, 5.0 중량% 이상, 1.0 중량% 이상, 5.0 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상이거나, 0.1 중량% 이하, 0.2 중량% 이하, 0.3 중량% 이하, 0.4 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.6 중량% 이하, 0.7 중량% 이하, 0.8 중량% 이하, 0.9 중량% 이하, 1.0 중량% 이하, 2.0 중량% 이하, 3.0 중량% 이하, 5.0 중량% 이하, 1.0 중량% 이하, 5.0 중량% 이하, 10 중량% 이하, 15 중량% 이하, 20 중량% 이하, 또는 30 중량% 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 아미노산 조성물을 포함하는 식품첨가제는 본 발명이 목적으로 하는 주 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 다른 성분 등을 함유할 수 있다. 예를 들어, 물성 개선을 위하여 향료, 색소, 살균제, 산화방지제, 방부제, 보습제, 점증제, 무기염류, 유화제 및 합성 고분자 물질 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 그 외에도, 수용성 비타민, 유용성 비타민, 고분자 펩티드, 고분자 다당 및 해초 엑기스 등의 보조 성분을 더 포함할 수도 있다. 상기 성분들은 제형 또는 사용 목적에 따라서 당업자가 어려움 없이 적의 선정하여 배합할 수 있으며, 그 첨가량은 본 발명의 목적 및 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 성분들의 첨가량은, 조성물 전체 중량을 기준으로, 0.001 내지 10 중량%, 보다 구체적으로는 0.001 ~ 5 중량% 범위일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 아미노산 조성물을 포함하는 식품첨가제의 제형은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 껌, 츄잉껌, 고체, 반고체, 정제, 과립제, 펠렛제, 분말제, 드링크제와 같은 액제, 유화물, 점성형 혼합물, 타블렛, 캐러멜, 겔, 바 등의 다양한 형태로 제형화될 수 있다. 각 제형은 유효 성분 이외에 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 성분들을 제형 또는 사용 목적에 따라 당업자가 어려움 없이 적의 선정하여 배합할 수 있으며, 다른 원료와 동시에 적용할 경우 상승 효과가 일어날 수 있다.
상기 외에 본 명세서의 일 측면인 상기 식품 첨가제는 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 증진제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 포함할 수 있다. 그 밖에 본 명세서의 식품 첨가제는 천연 과일 쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 포함할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 부가적인 원료의 비율은 그리 중요하진 않으나 본 명세서의 식품 첨가제 100 중량부 당 0 내지 약 80 중량부의 범위에서 포함되는 것이 일반적이다.
이하 구체적인 실시예, 비교예, 및 제조예를 통하여 본 발명을 더욱 자세하게 설명한다. 그러나 하기 구체예는 본 발명을 설명하기 위한 것이고, 본 발명의 권리범위가 하기 구체예에만 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 시료의 세포막 제거
효소와 기질이 접촉하는 표면적을 최대화시키고, 효소가 원활하게 기능을 발휘할 수 있는 약산성 조건을 유지하며, 단백질의 결합력을 약화시켜 보다 용이하게 아미노산으로 분해될 수 있는 최적의 온도 조건을 유지하기 위해 다음과 같은 과정을 통해 기질의 세포막을 제거하였다.
<1-1> 혈액 시료의 준비 및 분쇄
효소와 기질이 접촉하는 표면적이 최대화될 때 효소가 최대의 효과를 발휘할 것이므로, 적절한 분쇄 과정를 통해 혈액 시료를 분쇄하였다.
구체적으로, 도축장에서 소를 도축한 후 부산물로서의 혈액을 입수하여 분쇄하기 전까지 일부는 냉장보관(5 내지 7℃)하고 일부는 냉동보관(-20℃ 이하)하였다.
이후, 나노버블 장치에 혈액을 350g 투입하고 일정 시간(30분 내지 1시간) 동안 분쇄하였다. 상기 나노버블 장치는 낮은 압력에서 더 높은 압력으로 액체를 움직이는 장치일 수 있고, 전기를 동력으로 사용하는 펌프의 경우 전기를 이용해 원동력을 발생시키는 모터와, 상기 모터의 구동력에 의해 회전을 하면서, 액체를 직접 움직이는 임펠러와, 상기 모터의 구동축과 임펠러 사이를 연결하는 커플링을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 임펠러를 적층하여 동일한 공간에서 보다 강하게 가압하고자 하는 경우 입형다단 구조의 장치를 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시태양에서 사용되는 나노버블 장치(구경 32 내지 125mm, 최대용량 250 m2/h, 허용압력 최대 30 bar, 동력 0.75 - 100 kW, 버블 크기: 평균 직경 1㎛ 이하)는 입형다단 구조의 장치로서 시중에서 용이하게 구입할 수 있는 것이고, 그 모식도는 도 2 및 도 3과 같다.
본 발명에서는 상기 나노버블 장치 또는 그 이상의 사양을 갖춘 장치를 사용할 수 있다. 도 2는 나노버블 장치의 외관을 나타낸 것이고, 도 3은 나노버블을 일으키는 원형 임펠러가 다단으로 배치된 부분의 단면을 나타낸 것이다.
상기 나노버블 장치는 나노버블을 일으켜 혈액을 분쇄하기 위한 핵심장치로, 입형다단 구조로 원형 임팰러가 배치되고 원형 임팰러에는 액체의 난류, 캐비테이션, 공기입자 등을 발생시키는 돌기가 설치된 것일 수 있으며, 도 4(세 가지 원형 임팰러의 사시도, 평면도, 및 측면도를 나타낸 것이다)에 제시된 여러 가지 형태 중 Type 3의 형태로 제작된 제품이 발효시 가장 효율이 좋은 결과를 나타내어 본 발명에서는 Type 3를 적용하였다.
나노버블 장치를 사용하여 발효에 소요되는 시간을 측정한 결과, 동일한 발효 조건 하에서 기존의 기계식 분쇄장치(스테인리스로(STS304) 재질로 만든 회전식 프로펠라에 의한 기계식 분쇄장치)를 사용할 경우 9시간 이상 소요됨에 비해 나노버블 장치를 사용할 경우 3시간 30분 이하로 훨씬 발효 시간이 단축됨을 확인하였다. 구체적인 실험결과는 표 1 및 2에서 확인할 수 있다.
그 후 물을 첨가하여 삼투압 원리에 의해 세포막을 제거하는데, 이때 물의 배합율은 시료 양의 약 10%일 때가 가장 효율이 높았다. 본 발명의 일 측면에서는 상기 시료가 350g일 때 물을 35g 첨가하였고, 이 때 물은 정제수가 아닌 알칼리성 물질이 첨가된 정제수((NaOH 또는 KOH를 정제수 1kg 중량 대비 10%만큼 정제수에 첨가하여 제조) 또는 나무의 재(낙엽침엽수를 태운 가루)를 이용하여 만든 잿물(정제수 1kg 중량 대비 10 중량 %의 잿가루를 정제수에 첨가한 뒤, 약 10일간 추출한 것)을 사용하였다. 나무의 재를 이용한 잿물을 사용할 경우 잿가루의 미네랄 성분이 추출되어 최종 제품의 기능 및 효과의 향상을 가져온다.
<1-2> pH 및 온도 조건 설정
시료의 세포막을 효과적으로 제거하고 효소가 원활하게 기능을 발휘할 수 있는 적절한 pH 조건 및 온도 조건을 설정하였다.
구체적으로, 아미노산의 변성을 막고 세포막을 효과적으로 제거하기 위하여 pH 조건은 5.9 근처로 유지하는 것이 바람직함을 확인하였다.
또한, 단백질의 결합력을 약화시키고 아미노산으로 용이하게 전환시키기 위해 다양한 방안을 연구하였다. 즉, 단백질의 결합력을 약화시키는 방법은 ① 열을 가하는 방법, ② 고주파 처리, ③ 전기분해, ④ 산을 가하는 방법, ⑤ 동결하는 방법 등 있는데, 확인 결과 고주파 처리는 고분자 단백질의 주변에 있는 외부 얕은 깊이만 효과를 발휘하여 효율적인 방법이라 할 수 없고, 전기분해와 산을 가하는 방법은 단백질의 변성을 가져와서 아미노산이 전환 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다. 따라서 단백질의 결합력을 아미노산 변성 없이 효과적으로 약화시키는 방법은 일정온도 이하의 ①열을 가하는 방법과 ⑤동결하는 방법이 합당한 것으로 확인되었다.
본 발명에서는 일 측면에서, 효소를 통한 발효 방식을 채택하였으므로, 효소가 최적의 효과를 발휘하는 온도를 고려하는 것이 타당하다. 확인결과 본 발명의 일 측면에서 사용된 효소의 최적 온도는 52～65℃이고, 65℃에서 최대 효과를 발휘하였으며, 65℃를 항온으로 유지하는 것이 중요한 것으로 나타났다. 65℃를 넘어서면 아미노산의 변성이 나타나 혈액이 굳으며 교반 및 발효가 불가능한 상태가 되는 것으로 확인되었다.
< 실시예 2> 시료의 발효, 교반 , 및 보존
실시예 <1-1>에 의해 얻은 시료에 효소를 13.5g 투입하고 시료를 발효시켰다.
적용 효소의 종류는 아래와 같다.
①제조사: NEC(National Enzyme Company), 제품명: Gluten Digest, 기능: 단백질 분해제
②제조사: NEC(National Enzyme Company), 제품명:INNATE, 기능: 복합 분해제
③제조사: (주)비전바이오켐, 제품명: Papain T100, 기능: 식물성 protease
④제조사: (주)비전바이오켐, 제품명: Actinidin, 기능: 단백질 분해제
⑤제조사: (주)Great Food Biochem, 제품명: Bromelain 12poGDU, 기능: 단백질 분해제
⑥제조사: (주)인섹트바이오텍, 제품명: Metallo-protease, 기능: 단백질 분해제
⑦제조사: 케이세라퓨틱스, 제품명: Florazyme, 기능: 복합 분해제

효소는 기질의 pH에 따라 달리 적용할 수 있음에 착안하여, 고분자 단백질(도축혈액 및 내장 등)을 포함한 기질의 초기 pH는 산성을 띄고 있음을 확인한 후 세포막의 원할한 제거 및 효소의 활발한 활동을 돕기 위해 <1-1>에 의한 알칼리성 물질 또는 잿물을 혼합하여 약산성으로 만들어 주는 것이 효과적임을 확인하였다.
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즉, pH 5~7.5 범위(약산성)의 조건을 만든 후 이 범위에서 효과적으로 활동하는 복합제제 효소를 넣어주게 되면 아미노산 추출이 효과적으로 단시간에 이루어짐을 확인하였다. 여기에 적용하는 효소는 저온(20~30℃)에서는 ③, ④ 효소를(1:1 중량비 혼합) 투입하는 것이 효과적임을 확인하였고, 도축 후 시료의 신선도와 관계없이 투입할 수 있음을 확인하였다. 고온(52~65℃)에서 시료의 부패 정도에 따라서 도축 후 1일 이내의 신선한 선도가 유지된 상태일 경우 ①, ⑤, ⑦(1:1:1 중량비 혼합) 번을 혼합하여 투입하여 발효를 진행할 때 효과적으로 발효가 가능한 것으로 나타났다. 중간정도의 신선도(2~3일)가 유지된 상태일 경우 ①, ②, ⑥(1:1:1 중량비 혼합) 번의 효소를 혼합하여 투입하여 발효를 진행할 때 효과적으로 발효가 가능한 것으로 나타났다. 4일 이상이 경과한 경우 ①, ②, ⑥(1:1:1 중량비 혼합) 번의 효소로 진행을 하여 발효의 진행 상태를 확인한 후 발효 진행이 더디게 될 경우 ①, ⑤, ⑦(1:1:1 중량비 혼합, 전체중량대비 3.5%) 번의 효소를 혼합하여 투입하면 발효가 원활하게 진행이 되었다.
단계별 효소의 혼합비율은 동일한 중량 비율로 혼합하여 투입하며, 표 1 및 표 2와 같이 각각 시료 전체 중량 대비 일정한 비율로 투입하였다.
또한, 발효의 효율성 증진을 위해 상기 효소를 투입한 이후에는 일정한 속도로 교반하였고 속도별 결과는 아래 표 2와 같았다.
발효단계 완료 후 효소의 활성을 억제하는 살균단계를 거치도록 하였다. 효소가 활성화된 상태에서 발효가 완료된 용액에서 효소의 추가반응으로 인해 아미노기(-NH2)가 수소와 반응할 경우 암모니아로 변형되어 불쾌한 냄새를 주어 성능에는 변화가 없으나 제품의 심미적 불쾌감을 유발할 수 있다. 따라서 이 반응이 나타나지 않도록 효소활성을 억제하는 것이 바람직하다. 효소활성을 억제하는 방법으로 가열하는 방식을 채택할 수 있다. 가열하는 방식은 70~80℃로 1분간 가열할 경우 효소의 활성을 억제할 수 있다. 또 다른 방법은 살균기능을 활용하는 것이다. 살균과정을 거치게 되면 효소의 활성을 억제할 수가 있다. 본 발명에서 마지막 단계에 오존을 용액에 혼합하여 수산기(OH)를 활용하여 강력한 살균과정을 거치도록 하여 효소의 활성을 억제할 수 있게 된다.
아울러, 발효가 끝난 시료의 장기간 보존을 위해 보존료로서 쑥, 질경이, 알로에, 모란, 및 자몽을 정제수 중량 대비 2 %를 넣고 열을 가하여 추출한 용액과 목초액(나무를 탄화하면서 생긴 수증기를 응축하여 만든 것으로서, 시중에서 용이하게 입수가능한 것)을 중량비 1:1로 배합한 보존액을 19.3g 투입하였다.
< 비교예 1> 효소 투입 시기, 승온 시간 및 교반 속도 등에 따른 발효시간
본 발명의 일 측면에 따른 상기 발효에 있어서, 효소를 투입하기 전의 시료 온도, 효소를 투입한 시간, 65℃에 도달한 시간, 교반 속도를 각각 달리 하여 그에 따라 발효 완료시까지 소요된 시간을 측정하였더니 아래 표 2과 같았다.
표 2에 따르면, 기존의 기계식 분쇄방식으로 시료를 분쇄한 뒤, 효소는 상기 <1-1>에 의한 알칼리성 물질이 첨가된 정제수 또는 잿물이 첨가된 시료 전체 중량 대비 0.5 중량 % 즉 혈액 350 g과 상기 알칼리성 물질이 첨가된 정제수 또는 잿물 35 g을 합친 시료 385 g 대비 효소 1.93 g를 사용하되, 교반속도는 45 rpm로 한 경우(예1)과 달리, 효소를 상기 알칼리성 물질이 첨가된 정제수 또는 잿물이 첨가된 시료 전체 중량(385 g) 대비 3.5 %(13.5 g)을 사용하고 교반속도를 60 rpm으로 한 결과(예1-1) 전체 발효 소요시간이 7시간에서 6시간으로 줄어드는 것을 알 수 있다. 발효 완료 여부는 침전 여부로 확인이 가능한데, 발효 과정을 마친 시료를 끓인 후 정제수에 넣었을 경우 분말 알갱이가 발생하지 않고 고르게 정제수에 녹을 경우 발효가 완료된 것이다. 발효가 완료되지 않은 경우 정제수에 고르게 녹는 현상이 발생하지 많고 분말 알갱이가 침전되거나 분말 알갱이가 표면에 남아 있게 된다.
또한, 표 2에 따르면, 기존의 조건에서 시료를 65℃까지 올리는 시간이 1시간일 때(예1-1)보다 30분일 때(예1-2) 전체 발효 소요시간이 6시간에서 5시간 5분으로 줄어드는 것을 알 수 있다.
또한, 기계식 분쇄로 시료를 분쇄하고 시료온도를 65℃까지 높인 이후에 효소를 투입하는 것(예1, 예1-1 및 예1-2) 보다, 나노버블 장치를 이용하여 시료를 분쇄하고 효소를 투입한 후 65℃로 온도를 높이는 것(예2, 예3-1 및 예3-2)이 발효시간을 보다 현저히 단축시키는 조건임을 확인하였다. 이 경우, 교반속도는 90 rpm 보다 60 rpm으로 할 때 발효시간이 더 단축됨을 알 수 있었다(예3-1 및 예3-2)
아울러, 시료에 상기 알칼리성 물질이 첨가된 정제수 또는 잿물을 첨가하지 않고 -25℃에서 5시간 동안 냉동시킨 뒤, 분쇄하여 발효시킬 경우(예4)에도 발효는 진행되나, 발효시간은 다소 늘어나는 것으로 확인되었다.
구분 시료 분쇄방식 효소(g) 효소 투입 전 온도(℃) 교반속도
(rpm)		 효소 투입 전 시료준비 완료시각
(시:분)		 효소 투입시각
(시:분)		 52℃ 도달 시각
(시:분)		 발효 완료 시각
(시:분)		 소요시간
기존방식 기계식 1.93 21 45 13:09 14:42 14:42 23:30 10시간21분
구분 시료 분쇄방식 효소(g) 효소 투입 전 온도(℃) 교반속도(rpm) 효소 투입 전 시료준비 완료시각(시:분) 효소 투입시각(시:분) 65℃ 도달 시각(시:분) 발효 완료 시각(시:분) 소요시간
예1 기계식 1.93 21 45 10:15 12:11 12:11 17:15 7시간
예1-1 기계식 13.5 20 60 09:15 10:15 10:15 15:15 6시간
예1-2 기계식 13.5 21 60 15:15 15:45 15:45 20:20 5시간5분
예2 나노버블 방식 13.5 21 60 16:30 16:47 18:00 20:00 3시간30분
예3-1 나노버블 방식 13.5 20 60 20:32 20:32 21:55 23:45 3시간13분
예3-2 나노버블 방식 13.5 21 90 09:32 09:32 11:00 13:10 3시간38분
예4 나노버블 방식 13.5 냉동5시간(-20℃) 60 13:50 15:25 17:25 19:30 5시간40분
< 실시예 3> 혈액이 아닌 다른 시료
혈액이 아닌 동물의 내장을 이용하여 본 발명을 적용할 수 있는지 여부를 아래와 같이 확인하였다.
<3-1> 돼지 간
시중에서 판매하는 돼지 간 2kg을 믹서기로 잘게 분쇄하여 물 2kg을 혼합하여 시료를 만들고, 이후 상기 시료 1.5kg마다 물 1.5kg 씩을 배합하여 A시료 및 B시료를 만들었으며, 상기 시료 600g에 상기 <1-1>의 알칼리성 물질이 첨가된 정제수를 600g 추가하여 C시료를 만들었다.
상기 A, B, 및 C 시료에 대하여 상기 실시예 및 비교예와 유사하게 발효를 실시하되, A시료는 상기 과정으로 준비되자 마자 효소를 투입하였고, B시료 및 C시료는 58℃가 되었을 때 효소를 투입하였다. 이후 온도를 58℃로 유지하면서 발효 여부를 확인한 결과 C 시료만 발효가 완료됨을 확인하였다. 아래 표는 이에 대한 세부내용을 나타낸 것이다.
구분 효소(g) 시료준비 완료시각(시:분) 교반속도(rpm) 효소투입시각(시:분) 효소투입당시 시료 온도(℃) 발효완료 시각(시:분)
A시료 13.5 15:15 60 15:15 10 다음날 09시까지 발효완료
B시료 13.5 15:15 60 17:05 58 다음날 09시까지 발효완료
C시료 13.5 15:15 60 17:30 58 다음날 09:00에 발효완료
<3-2> 돼지 염통
시중에서 판매하는 돼지 염통 2.2kg을 믹서기로 잘게 분쇄하여 물 4kg을 배합한 뒤 이물질을 여과하고 남은 3리터를 준비하였고 그 중 2.5리터에 물 1리터를 배합하였다.
상기와 같은 방법으로 A시료 및 B 시료를 준비하였고, 두 시료에 대해 상기 실시예 및 비교예와 유사하게 발효를 실시하되, 상기 두 시료가 준비되자마자 효소를 투입하였으며, B시료에는 상기 <1-1>의 알칼리성 물질이 첨가된 정제수 5 중량 %를 추가 투입하였다.
A시료의 경우 교반 도중 힘줄 등 덩어리 상당량이 발생하여 이를 제거하였고, B는 온도가 64℃ 까지 상승하여 온도를 조절(68℃)하였다. 두 시료 모두 200 매쉬(mesh) 여과를 거쳐 다시 5℃에서 보관하였다.
그 결과, 상기 효소를 투입한 시각은 13시 44분이었고 발효가 완료된 시각은 다음날 09시 정각이었다.
<3-3> 소 간 및 돼지 간의 혼합
시중에서 판매하는 소 간 11.2kg 및 돼지 간 8.9kg을 믹서기로 잘게 분쇄한 후 각각 물을 첨가하여 소 간에 대해서는 22.4kg의 시료를, 돼지 간에 대해서는 17.8kg의 시료를 만든 후 나노버블 장치로 다시 분쇄하였다. 이후 각 시료에서 2kg씩을 제거하고 혼합하여 36.2kg의 시료를 준비하였다.
혼합된 36.2kg의 시료에 대해 효소를 투입하고 교반하여 발효시킨 결과는 아래 표와 같다.
구분 효소(g) 혼합시료준비 완료시각(시:분) 교반속도(rpm) 효소투입시각(시:분) 효소투입당시 시료 온도(℃) 58℃도달시각(시:분) 발효완료 시각(시:분)
혼합시료 13.5 14:48 60 14:48 10 16:34 20:38
<3-4> 소 간 및 돼지 간의 대비
시중에서 판매하는 소 간 6kg 및 돼지 간 2kg을 믹서기로 잘게 분쇄한 후 각각 6kg, 2kg의 물을 첨가하여 소 간에 대해서는 12kg의 시료를, 돼지 간에 대해서는 4kg의 시료를 만든 후 나노버블 장치로 다시 분쇄하였다.
이렇게 준비한 각각의 시료 1.5리터씩에 대해 효소를 투입한 후 교반하면서 발효시킨 결과는 아래 표와 같다.
구분 효소(g) 혼합시료준비 완료시각(시:분) 교반속도(rpm) 효소투입시각(시:분) 효소투입당시 시료 온도(℃) 58℃도달시각(시:분) 발효완료 시각(시:분)
소간 시료 13.5 15:10 60 15:15 10 16:54 20:10
돼지간 시료 13.5 15:10 60 15:15 10 16:54 20:10
<3-5> 소 간 및 돼지 간의 대비(알칼리성 물질이 첨가된 정제수를 사용한 경우)
시중에서 판매하는 소 간 1.5kg 및 돼지 간 1.5kg을 믹서기로 잘게 분쇄한 후 각각 0.15kg, 0.15kg의 물을 첨가하여 소 간에 대해서는 1.65kg의 시료를, 돼지 간에 대해서는 1.65kg의 시료를 만든 후 상기 <1-1>에 의한 알칼리성 물질이 첨가된 정제수를 상기 각각의 시료에 시료 중량 대비 20%씩 각각 투입한 뒤 믹서기로 다시 분쇄하였다.
이렇게 준비한 각각의 시료에 대해 효소를 투입한 후 교반하면서 발효시킨 결과는 아래 표와 같다.
구분 효소(g) 혼합시료준비 완료시각(시:분) 교반속도(rpm) 효소투입시각(시:분) 효소투입당시 시료 온도(℃) 58℃도달시각(시:분) 발효완료 시각(시:분)
소간 시료 13.5 09:24 60 09:24 10 11:01 14:42
돼지간 시료 13.5 09:24 60 09:24 10 11:01 14:42
< 제조예1 > 비료의 제조
고분자 단백질의 아미노산 전환 후 여러 가지 제품으로 활용이 가능한데, 활용분야는 크게 비료, 사료, 식품의 첨가물로 나뉠 수 있으며, 각각 액상, 분말, 팰릿의 형태로 제조가 가능하다.
상기 실시예 및 비교예에 따른 아미노산 조성물을 액상비료로 활용할 경우 최종 산출된 아미노산에 각종 영양소를 첨가하여 여러 가지 형태로 각각 특화하여 생산할 수 있으며, 생산된 제품은 물과의 배합비율에 따라 토양 혹은 엽면 시비용으로 활용할 수 있다.
<1-1> 기본 액상비료
상기 실시예 및 비교예에 따른 아미노산 조성물에 수용성 질소(N), 인(P), 칼륨(K) 및 구리(Cu), 붕소(B) 등을 첨가하여 제4종 복합비료를 완성하였다.
<1-2> 고농축 아미노산 액상비료
기본 액상비료 보다 아미노산 함량을 높여 고농축 제품 제조할 수 있음을 확인하였다. 칼륨(K), 칼슘(Ca), 규소(Si) 등 미네랄 및 미량요소를 보강하여 근채 및 뿌리, 꽃, 분재, 잔디 등에 특화된 제품 생산할 수도 있다.
<1-3> 고급 액상비료
기본 액상비료에 미네랄과 병충해에 강한 기능성 원료를 첨가하여 모든 작물에 적용할 수 있으며, 병충해에 강하도록 특화하여 고급 액상비료를 제조할 수 있음을 확인하였다.
상기 기능성 원료의 일 예로는 황토유황 배합물이 있으며, 이는 황토유황 배합물 전체 중량 대비 유황 10 중량 %, 소금 10 중량 %, 황토 10 중량 %, 및 가성소다 10 중량 %를 물에 녹여 64리터가 되도록 한 뒤, 2 내지 3일 경과 후 36리터의 물을 추가로 배합하여 완성될 수 있다.
<1-4> 펠렛형 비료
상기 액상 제품을 부형제에 함침하여 경작지 토양에 직접 뿌리는 펠렛형 비료를 제조할 수 있음을 확인하였다. 상기 부형제는 미강, 옥수수, 보리, 밀, 및 쌀 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이다.
또는, 액상으로 제조된 아미노산을 목재에 흡수시킨 후 목재에서 접착제의 역할을 하는 타르 성분의 특성을 활용하여 펠렛 형상으로 제조하는 방법을 이용하여 펠렛형 비료를 생산할 수 있었다. 펠렛형 비료는 토양에 뿌릴 경우 토양으로 서서히 흡수되는 특징이 있어 가로수, 조경수, 분재 등에 여러 방면으로 활용이 가능하다.
< 제조예2 > 사료 보조제 또는 사료 첨가제의 제조
<2- 1> 액상 사료 보조제 또는 액상 사료 첨가제
원 사료(옥수수, 복합사료 등)에 상기 실시예 또는 비교예에 의한 아미노산 조성물을 원 사료 총 중량 대비 0.1~0.3 중량% 섞어서 동물에 급이할 수 있도록 제품화할 수 있음을 확인하였다.
<2-2> 분말( 펠렛 형태 포함)
상기 실시예 또는 비교예에 의한 아미노산 조성물을 저온진공건조, 동결 저온건조, 열풍건조 등에 의해 분말화한 뒤, 원 사료에 원 사료 총 중량 대비 0.2~0.5 중량% 혼합하여 제조하는 분말형 또는 펠렛형 사료 보조제 또는 사료 첨가제를 제조할 수 있다. 이 경우 관련 법령이나 기준 및 규격 등에 적합하도록 추가적인 설비 및 공정을 통해 가공하는 과정을 더 포함할 수도 있다.
열풍건조방식은 제품의 산화가 발생하여 유효성분이 손상될 우려가 있으므로, 따라서 유효성분의 손상 없이 거의 보존되고 제조비가 저렴한 저온진공건조 방식이 유효성분을 보다 온전히 보존할 수 있어 분말형 또는 펠렛형을 제조하기에 보다 바람직한 방식일 수 있다.
< 제조예3 > 식품첨가제 또는 식품보조제의 제조
<3-1> 액상 식품첨가제 또는 식품보조제
상기 실시예 또는 비교예에 의해 생산된 아미노산 조성물을 식품에 식품 총중량 대비 0.5~1.0 중량% 첨가하여 식품의 영양을 효과적으로 증진시킬 수 있다. 이 경우, 식품위생법 및 식품공전 상의 기준 및 규격에 적합하도록 함량을 적절히 조절하거나 추가적인 식품 제조 및 가공 공정을 거칠 수 있다.
<3-2> 분말 식품첨가제 또는 식품보조제
상기 실시예 또는 비교예에 의해 생산된 아미노산 조성물을 저온진공건조, 동결 저온건조, 열풍건조 등에 의해 분말로 제조하여 식품에 첨가할 수 있도록 할 수 있다.
열풍건조방식은 제품의 산화가 발생하여 유효성분이 손상될 우려가 있으므로 유효성분의 손상이 없고 제조비가 저렴한 저온진공건조 방식이 제품의 유효성분을 온전히 보존할 수 있어 분말형으로 제조하기에 보다 바람직한 방식일 수 있다.
<3-3> 미강 , 보리, 밀, 쌀, 옥수수 등과 혼합
미강, 보리, 밀, 쌀, 옥수수 등의 곡류 식품에 상기 실시예 또는 비교예에 의해 생산된 아미노산 조성물을 총 중량 대비 0.5~1.0 중량% 혼합하여 인체에 필요한 필수 아미노산을 공급할 수 있는 있도록 활용할 수 있음을 확인하였다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 유입 배관
2: 토출 배관
3: 모터
100: 베이스
110: 유입구
120: 유출구
200: 외측 슬리브
300: 헤드부
12: 회전 샤프트
13: 원형 임팰러
14: 고정 챔버
15: 압력판
16: 토출공간

Claims (23)

  1. 동물 부산물을 이용하여 아미노산 조성물을 제조하는 방법으로서, 하기의 단계를 포함하는 방법:
    (1)평균 직경이 1μm이하인 버블을 생성하는 나노버블 장치로 동물 부산물을 분쇄한 후 알칼리성 물질이 첨가된 정제수, 또는 나무의 재로 만든 잿물을 첨가하는 과정을 거치고, 그 후 pH를 5 내지 6.5로 조절하는 과정을 포함하는, 동물 부산물의 세포막을 파쇄하는 단계;
    (2)세포막이 파쇄된 상기 부산물에 펩신(pepsin), 레닌(rennin), 에렙신(erepsin), 아미노펩티데이스(aminopeptidase), 프롤리네이스(prolinase), 프롤리데이스(prolidase), 엔테로키네이스(enterokinase), 펩티데이스(peptidase), 카복시펩티데이스(carboxypeptidase), 다이펩티데이스(dipeptidase), 파파인(papain), 브로멜린(bromelin), 피신(ficin), 액티니딘(actinidin), 엘라스테이스(elastase), 판크레아틴(pancreatin), 나토키나아제(nattokinase), 아라자임(arazyme), 콜라게나아제(collagenase), 케라티나아제(keratinase), 젤라티나아제(gelatinase), 사비나제(savinase), 및 이들 각각의 하위 분류에 해당하는 효소를 포함하는 군에서 선택되는 둘 이상의 효소를 혼합하고, 50 내지 70 rpm으로 교반하면서, 온도를 조절하여 55℃ 내지 65℃가 유지되도록 하는 과정을 포함하는, 발효물을 얻는 단계; 및
    (3)상기 발효물을 살균하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 단계 (1)의 상기 동물 부산물은 가축 또는 어류의 피부, 근육, 혈액, 내장, 및 태반을 포함하는, 아미노산 조성물을 제조하는 방법.
  3. 삭제
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  7. 제1항에 있어서, 상기 알칼리성 물질이 첨가된 정제수, 또는 나무의 재로 만든 잿물은 부산물 전체 중량 대비 5 내지 15 중량%인, 아미노산 조성물을 제조하는 방법.
  8. 삭제
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  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 효소는 단계 (1)을 거친 이후 전체 부산물 중량 대비 2.5 내지 4.5 중량%인, 아미노산 조성물을 제조하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 혼합은 단계 (1)을 거친 이후 부산물의 온도가 5 내지 25℃인 조건에서 수행하는 것인, 아미노산 조성물을 제조하는 방법.
  14. 삭제
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  18. 제1항에 있어서, 단계 (3)의 상기 살균은 오존 살균을 포함하는 것인, 아미노산 조성물을 제조하는 방법.
  19. 제1항에 있어서, 단계 (3) 이후에 보존료를 첨가하는 단계를 더 포함하는, 아미노산 조성물을 제조하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 보존료는 쑥, 질경이, 알로에, 모란, 및 자몽으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 추출하여 만든 추출액과 목초액을 포함하는 것으로서, 제1항의 단계 (1)을 거친 이후의 부산물 전체 중량 대비 3 내지 7 중량 %를 첨가하는 것인, 아미노산 조성물을 제조하는 방법.
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