KR102107824B1 - 식품용 실크 피브로인의 가용화 조성물 및 실크 펩타이드 제조용 가용화 된 실크 피브로인 - Google Patents

식품용 실크 피브로인의 가용화 조성물 및 실크 펩타이드 제조용 가용화 된 실크 피브로인 Download PDF

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KR102107824B1 KR1020190133333A KR20190133333A KR102107824B1 KR 102107824 B1 KR102107824 B1 KR 102107824B1 KR 1020190133333 A KR1020190133333 A KR 1020190133333A KR 20190133333 A KR20190133333 A KR 20190133333A KR 102107824 B1 KR102107824 B1 KR 102107824B1
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Abstract

발명은 실크 가용화용 조성물 및 이를 이용하여 가용화 된 실크 피브로인에 관한 것이다. 본 발명에 따른 실크 피브로인 가용화용 조성물은 염화나트륨 및 탄산나트륨을 포함하는 것일 수 있다.

Description

식품용 실크 피브로인의 가용화 조성물 및 실크 펩타이드 제조용 가용화 된 실크 피브로인{SOLUBILIZED COMPOSITION OF SILK FIBROIN FOR FOOD AND SOLUBILIZED SILK FIBROIN FOR SILK PEPTIDE PREPARATION}
발명은 실크 가용화용 조성물 및 이를 이용하여 가용화물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 염화칼슘을 사용하지 않으면서도 실크 피브로인을 용해할 수 있는 실크 피브로인 가용화용 조성물 및 이를 이용하여 실크 펩타이드 제조용 가용화 된 실크 피브로인을 제공하기 위한 것이다.
자연계에 존재하는 수많은 다당류 또는 단백질과 같은 천연고분자들은 합성고분자에 비해 고가이고 가공성이 떨어지는 단점을 지니지만 생체적합성과 생분해성이 합성고분자 보다 우수하여 의료용 소재로 이용하기 위한 연구들이 지속되고 있다.
특히 누에고치로부터 얻어지는 천연단백질인 실크 단백질은 대표적인 천연고분자로 중심부에 두 가닥으로 존재하는 피브로인과 그 주변을 감싸고 있는 세리신으로 구성되어 있다. 이 중 친수성이며 점착성을 갖는 단백질인 세리신은 정련과정을 거쳐 제거되며, 의료용 소재로서, 외용제 또는 식품, 기타 약제 등으로는 일반적으로 피브로인만을 이용하는 것이 일반적이다.
또한, 최근 실크 단백질의 다양한 기능이 소개되고 있는데, 이러한 실크 단백질을 기능성 식품 또는 약제 등으로 사용하기 위해서는 상술한 바와 같이 실크 단백질로부터 실크 펩타이드를 얻기 위하여 실크에서 세리신을 제거하여 피브로인을 정제한다. 또한 정제된 피브로인을 일정한 효소 또는 산을 사용하여 가수분해하는 과정을 진행하게 된다.
세리신을 제거하는 단계는 약 알칼리성의 용액으로 처리하여 진행하는 것이 일반적이다. 한편, 실크 피브로인은 강력한 수소결합과 결정성 구조를 갖는 섬유상 단백질로서, 물이나 용매에 쉽게 용해되지 않기 때문에, 피브로인 단백질의 결합을 끊을 수 있는 유/무기 염, 플르오르화 용매, 이온화 용액, 강산 등을 이용하여 실크단백질을 용해시켜야 한다.
이러한 실크 피브로인을 용해하는데는 염화칼슘을 사용하는 것이 일반적이다. 또한, 식품 소재로서 피브로인 가수분해물을 사용하기 위해서는 순도가 높은 염화칼슘을 사용하여야 한다. 그러나 식품 소재를 생산하는 공정에서 사용할 수 있는 고순도의 염화칼슘은 일본산이 주류를 이루고 있다.
최근 일본산 소재의 국내 수출 규제에 따라 식품 생산공정에서 사용할 수 있는 고순도의 염화칼슘은 그 수급이 상당히 불안정한 실정이라 할 수 있다. 또한 역시 국내의 다양한 기능성 소재를 개발하여 활용하는데 있어, 일본산 염화칼슘 소재를 필수적으로 사용하는 점은 국내의 기능성 식품 소재 분야의 발전을 저해하는 요인이 될 수 밖에 없다는 문제가 있다.
따라서 본 발명자들은 일본산 소재의 국내 수출 규제가 진행되기 전부터 위와 같은 문제점을 인식하고, 고순도의 염화칼슘을 사용하지 않고 피브로인을 용해할 수 있는 방법을 연구하였다. 특히 식품 공정에 적용될 수 있는 소재만을 사용하여 피브로인을 용해함으로서, 일본산 고순도 염화칼슘을 사용하지 않으면서 실크 피브로인을 용해하여 용해 이후의 피브로인 가공단계가 진행될 수 있는 실크 피브로인 용해방법을 완성하였다. 또한 본 발명에서 개시하는 용해방법으로 처리된 실크 피브로인의 가수분해물이 염화칼슘을 이용하여 용해한 실크 피브로인과 동일한 물성 및 용도상 효과를 가질 수 있다는 점을 확인하였다.
선행기술 1(WO 2016-159500 A)의 경우 세리신이 제거하여 실크 피브로인을 정제한 뒤 브롬화리튬 또는 염화칼슘으로 용해시키는 방법을 개시하고 있다. 특히 위 선행기술 1은 식품 소재에 대한 것이 아니므로 실크 피브로인을 용해하기 위하여 사용하는 염의 종류가 비교적 다양할 수 있다는 점을 감안하여도 본 발명에서 대체하기 위한 대상으로 특정하고 있는 염화칼슘을 가용화를 위한 필수요소로 개시하고 있다.
선행기술 2(10-2018-0101802)의 경우 역시 실크 피브로인을 가용화 하기 위하여 브롬화리튬 또는 염화칼슘을 사용하는 점을 알 수 있다. 이 경우 역시 본 발명이 해결하기 위한 종래의 기술의 범주에 있으며, 실크 피브로인을 용해시키기 위하여 브롬화리튬 또는 염화칼슘을 사용하는 점을 확인할 수 있다.
따라서 상술한 바와 같이 염화칼슘, 특히 식품 소재로 사용되는 경우 고순도 염화칼슘을 사용하지 않으면서도 실크 피브로인을 가용화할 수 있는 방법의 개발이 필요하다.
WO 2016-159500 A KR 10-2018-0101802 A
본 발명의 목적은 실크 펩타이드를 제조하는데 사용하는 실크 피브로인을 가용화 할 수 있는 가용화 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 실크 피브로인의 가용화에 사용되는 염화칼슘을 사용하지 않고 실크 피브로인을 가용화 할 수 있는 가용화 조성물을 제공한다. 특히, 본 발명에서 개시하는 실크 피브로인을 가용화 하는 조성물은 고순도 염화칼슘을 사용하지 않으면서도 실크 피브로인이 염화칼슘으로 가용화 된 경우와 동일한 물성 및 성상의 최종 생산물을 얻을 수 있게 한다.
본 발명은 고순도 실크 피브로인의 가용화에 고순도 염화칼슘을 대체함으로서 국내 소재응용 분야에 있어 일본산 소재의 의존도를 줄일 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 실크 피브로인 가용화용 조성물은 염화나트륨 및 탄산나트륨을 포함하는 것이다.
상기 실크 피브로인 가용화용 조성물은 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 실크 피브로인 가용화용 조성물은 염화나트륨을 포함하고, 상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여 탄산나트륨 10 내지 1000 중량부; 및 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 1 내지 10 중량부가 포함된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 실크 펩타이드 제조용 가용화 된 실크 피브로인은 실크 피브로인; 염화나트륨 및 탄산나트륨을 포함하는 실크 피브로인 가용화용 조성물이 혼합되고, 점도가 5 내지 300 cP인 것일 수 있다.
상기 실크 펩타이드 제조용 가용화 된 실크 피브로인에 있어서, 상기 가용화용 조성물은 염화나트륨을 포함하고, 상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여 탄산나트륨 10 내지 1000 중량부; 및 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 1 내지 10 중량부가 포함된 것일 수 있다.
추가적으로, 실크 피브로인 가용화 방법은 누에고치와 정제수를 혼합하고 열처리하여 세리신(sericin)이 제거하고 실크 피브로인을 수득하는 세리신 제거단계; 실크 피브로인을 염화나트륨을 포함하는 혼합 용액에 용해하는 가용화 단계; 및 상기 용해물에서 실크 피브로인 가용화용 조성물을 제거하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 실크 피브로인 가용화 방법에 있어서, 상기 실크 피브로인 가용화용 조성물은 탄산나트륨을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 실크 피브로인 가용화 방법에 있어서, 상기 실크 피브로인 가용화용 조성물은 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 실크 피브로인 가용화 방법에 있어서, 상기 가용화 단계는 상기 실크 피브로인을 염화나트륨을 포함하고 상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여 탄산나트륨 10 내지 1000 중량부; 및 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 1 내지 10 중량부가 포함된 실크 피브로인 가용화용 조성물과 혼합하는 가용화 제1 단계; 실크 피브로인과 실크 피브로인 가용화용 조성물의 혼합물을 교반하면서, 상기 혼합물에 대한 점도를 높이는 가용화 제2 단계; 및 상기 혼합물의 점도가 5 내지 300 cP가 되면, 방치하는 가용화 제3 단계; 상기 혼합물에 물을 혼합하는 가용화 제4 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 실크 피브로인 가용화 방법에 있어서, 상기 가용화 제1 단계 이전에 상기 실크 피브로인에 대하여 에탄올을 혼합하는 전처리 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 실크 피브로인 가수분해물의 제조방법은 누에고치와 정제수를 혼합하고 열처리하여 세리신(sericin)이 제거하고 실크 피브로인을 수득하는 세리신 제거단계; 실크 피브로인을 염화나트륨을 포함하는 혼합 용액에 용해하는 가용화 단계; 상기 용해물에서 실크 피브로인 가용화용 조성물을 제거하는 정제단계; 및 상기 정제단계에서 얻어진 실크 피브로인 용해물을 단백질 가수분해 효소 또는 산으로 가수분해 하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 식품은 상기 실크 피브로인 또는 상기 실크 피브로인 가수분해물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 인지기능장애 예방 또는 개선용 의약품은 상기 실크 피브로인 또는 상기 실크 피브로인 가수분해물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 인지기능장애는 치매, 학습장애, 실인증, 건망증, 실어증, 실행증, 섬망, AIDS 유발 치매, 빈스완거 병, 루이소체 치매, 전두측두엽성 치매, 경도 인지 장애, 다발성 경색성 치매, 픽병, 의미치매, 알츠하이머성 치매 또는 혈관성 치매로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실크 피브로인 가용화용 조성물은 염화나트륨 및 탄산나트륨을 포함하는 것이다.
상기 실크 피브로인 가용화용 조성물은 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 실크 피브로인 가용화용 조성물은 염화나트륨을 포함하고, 상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여 탄산나트륨 10 내지 1000 중량부; 및 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 1 내지 10 중량부가 포함된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 실크 펩타이드 제조용 가용화 된 실크 피브로인은 실크 피브로인; 염화나트륨 및 탄산나트륨을 포함하는 실크 피브로인 가용화용 조성물이 혼합되고, 점도가 5 내지 300 cP인 것일 수 있다.
상기 실크 펩타이드 제조용 가용화 된 실크 피브로인에 있어서, 상기 가용화용 조성물은 염화나트륨을 포함하고, 상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여 탄산나트륨 10 내지 1000 중량부; 및 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 1 내지 10 중량부가 포함된 것일 수 있다.
상기 점도가 5 내지 300 cP의 용해된 실크 피브로인은 정제수를 혼합하고, 가수분해 효소를 사용하여 가수분해 함으로서, 실크 펩타이드를 제조하는데 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실크 피브로인 가용화 방법은 누에고치와 정제수를 혼합하고 열처리하여 세리신(sericin)이 제거하고 실크 피브로인을 수득하는 세리신 제거단계; 실크 피브로인을 염화나트륨을 포함하는 혼합 용액에 용해하는 가용화 단계; 및 상기 용해물에서 실크 피브로인 가용화용 조성물을 제거하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
실크(silk)란 누에가 만든 고치로부터 얻어지는 섬유를 말하며, 이것을 원료로 한 견사로 제조한 제품을 총칭한다. 넓은 뜻으로는 작잠사 등의 야잠사, 견 방사를 원료한 견 제품을 포함하여 가리키기도 한다. 보통 견이라고 부르는 가잠견(true silk)은 사육 견(cultivated or domestic silk)이라고도 한다.
본 발명에서 말하는 누에고치는 실크를 포함하는 개념으로 정의한다.
실크 섬유는 피브로인과 세리신으로 구성되어 있으며, 그 밖에 소량의 뇌질, 지방질 및 무기염류를 함유하고 있다.
실크의 구성성분은 피브로인과 세리신이고 이들은 섬유모양의 단백질이다. 이것은 천연의 상태에서는 생체 고분자로 구성되어 있다. 보통 분자량이 10,000이상인 화합물은 섬유, 막(membrance) 또는 덩이모양이다. 실크는 고분자의 단백질이고, 단백질은 아미노산으로 되어있으며, 아미노산은 탄소에 아미노기(-NH2)와 카르복실기(-COOH)가 결합되어 단순한 알파 아미노산으로 구성된다.
그리고 수많은 아미노산들이 사슬고리를 가지고 염주모양으로 연결된 고분자를 폴리펩타이드라 한다. 결국 두 개의 아미노산의 -NH2와 -COOH가 반응하여 물(H2O)이 빠져나가게 되고 평행으로 배열하여 섬유화가 이루어진다
피브로인을 이루는 아미노산은 글라이신(측쇄 -H), 알라닌(-CH3)이 많은데 이들 아미노산은 분자의 측쇄가 짧은 것이 특색이다. 그리고 세린(측쇄 -CH2OH), 티로신(측쇄-CH(OH)CH2)를 합하면 90% 이상이다. 그리고 산성 아미노산(아스파르트산, 글루탐산)과 여기성 아미노산(라이신, 알라닌, 히스디틴)의 함량이 적은 것이 세리신의 아미노산 조성과의 차이이다. 이들 아미노산을 서로 다른 연결조합으로 결합하면 폴리펩타이드를 형성한다. 피브로인을 가수분해시키면 아미노산이 되고, 분자량이 30 내지 50만으로부터 3,000 내지 3,500의 알파 아미노산이 결합하여 한 가닥의 분자를 구성한다.
한편, 체내에 흡수될 수 있는 정도의 크기로 상기 실크에서 유래한 실크 피브로인을 일정한 아미노산 서열을 가지는 것으로 가수분해하여 가공한 것을 실크 피브로인 유래 펩타이드 또는 실크 피브로인 단백질로 말할 수 있다.
또한 본 발명에서 말하는 실크 유래 펩타이드는 실크 단백질로도 표현될 수 있고 같은 의미로 사용될 수 있다.
상기 세리신 제거단계는 실크를 알칼리로 처리하여 제거하는 방법이 가장 일반적으로 사용된다. 다만 본 발명은 위 방법에 한정하는 것은 아니며 상기 세리신 제거단계는 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자가 세리신을 제거하고 피브로인을 수득하는 사용할 수 있는 모든 수단을 포함하는 것으로 본다.
상기 가용화 단계는 실크피브로인을 염화나트륨을 포함하는 실크 피브로인 가용화용 조성물에 용해하는 것일 수 있다.
상기 혼합 용액은 상기 실크 피브로인 가용화용 조성물은 탄산나트륨을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 혼합 용액은 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게 상기 가용화 단계에 있어서 상기 실크 피브로인 가용화용 조성물은 염화나트륨을 포함하고, 상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여 탄산나트륨 10 내지 1000 중량부; 및 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 1 내지 10 중량부가 포함된 것일 수 있다.
일반적으로 염화칼슘이 아닌 용액을 사용하는 경우 실크 피브로인이 완전히 용해되지 않는다. 즉 염화나트륨을 사용하는 경우, 물의 함량을 실크피브로인 질량에 대비하여 50 배 이상으로 하고, 상당량의 염화나트륨을 사용하여도 실크 피브로인이 효과적으로 용해되지 않는 문제가 있다.
따라서 염화나트륨, 탄산나트륨를 혼합하고, 추가적으로 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함되게 하는 경우 실크 피브로인에 대한 용해도를 높일 수 있다.
실크 피브로인의 용해물에 사용되는 용매의 양은 무엇보다 중요하다. 용매의 양이 증가하면 공정의 크기가 커질 수 밖에 없고, 이후 단계에서 처리하는 양에 비하여 수득되는 최종 생성물의 양이 작아질 수 밖에 없다. 상기 범위에 의하는 경우 실크 피브로인에 대하여 3 내지 6 배의 질량부의 용매를 사용하여도 실크 피브로인이 가용화 되도록 할 수 있다.
구체적으로 실크 피브로인의 상기 가용화 단계는 상기 가용화 단계는 상기 실크 피브로인을 염화나트륨을 포함하고 상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여 탄산나트륨 10 내지 1000 중량부; 및 자일나아제, 소르비톨, 만니톨, 칼락토오스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 1 내지 10 중량부가 포함된 실크 피브로인 가용화용 조성물과 혼합하는 가용화 제1 단계; 실크 피브로인과 실크 피브로인 가용화용 조성물의 혼합물을 교반하면서, 상기 혼합물에 대한 점도를 높이는 가용화 제2 단계; 및 상기 혼합물의 점도가 5 내지 300 cP가 되면, 방치하는 가용화 제3 단계; 상기 혼합물에 물을 혼합하는 가용화 제4 단계를 포함하는 것일 수 있다.
특히 상기 가용화 단계에 의하는 경우 염화칼슘을 사용하지 않으면서 실크 피브로인을 완전히 용해시킬 수 있다. 특히, 위 단계에 의하는 경우 실크 피브로인을 용해하기 위해 사용하는 용매의 양을 적게 할 수 있기 때문에 공정효율을 증진시킬 수 있다.
상기 제1 가용화 단계에 의하는 경우 단순히 염화나트륨, 탄산나트륨을 용해하여 용매로 사용하는 경우에 비하여 높은 가용화 효과를 나타낸다. 그러나 가용화 제1 단계에 의하는 경우 실크 피브로인이 완전히 용해되지 않는 문제가 있다.
본 발명자들은 혼합용매를 변경하면 다양한 반복실험을 진행하였는데, 그 과정에서 우연히 실수로 고점도의 용액이 제조 되었고, 이 경우 추가적인 가용화가 진행될 수 있다는 점을 발견하게 되었다. 이에 따라 점도를 조절하는 공정을 정량화 하여 가용화 가용화 제2 단계 이후의 세부 공정을 완성하였다.
한편, 상기 제1 가용화 단계 이후에 상기 제2 가용화 단계에 따라 실크 피브로인 가용화용 조성물 및 실크 피브로인 혼합물의 점도를 높이고, 상기 제3 가용화 단계에 따라 일정한 수준의 점도 범위에 도달하면, 일정 시간을 방치하여 고점도의 피브로인 혼합물의 구조가 안정화 및 수화될 수 있도록 한다.
상기 점도를 높이는 방법은 점증제를 사용하거나, 열처리 또는 압력, 온도 조절 등의 방법으로 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 방법을 모두 포함한다.
바람직하게 상기 점도 조절은 실크 피브로인 가용화용 조성물 및 실크 피브로인 혼합물을 가열 및 감압한 뒤 온도를 낮추는 방법으로 점도를 높이는 것일 수 있다. 이 경우 실크 피브로인이 적은 량의 용매와 충분히 수화되면서 안정화 될 수 있다.
바람직하게 가용화 제3 단계에 있어서 상기 점도는 30 내지 80 cP인 것일 수 있다. 30 cP 미만인 경우 충분한 수화가 진행되지 않아 가용화 제4 단계를 진행하여도 용해되지 않은 피브로인이 남는다는 문제가 있고, 80cP를 초과하는 경우 피브로인끼리 엉겨 붙으면서 수화되지 않고 오히려 딱딱하게 굳어지는 부분이 생기기 때문에 가용화 제4 단계를 진행하여도 용해되지 않는 잔유물이 상당히 발생한다는 문제가 있다.
바람직하게 상기 실크 피브로인 가용화 방법에 있어서, 상기 가용화 단계는 상기 실크 피브로인을 염화나트륨을 포함하고 상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여 탄산나트륨 100 내지 500 중량부; 및 자일나아제, 소르비톨, 만니톨의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 1 내지 5 중량부가 포함된 실크 피브로인 가용화용 조성물과 혼합하는 가용화 제1 단계; 실크 피브로인과 실크 피브로인 가용화용 조성물의 혼합물을 교반하면서, 상기 혼합물에 열처리 후 온도 조절을 하여 상기 혼합물의 점도를 높이는 가용화 제2 단계; 및 상기 혼합물의 점도가 30 내지 80 cP가 되면, 방치하는 가용화 제3 단계; 상기 혼합물에 물을 혼합하는 가용화 제4 단계를 포함하는 것일 수 있다. 이에 의하는 경우 가용화 단계에서 잔유물 없이 실크 피브로인이 용해될 수 있을 뿐만 아니라, 실크 피브로인에 상대적으로 적은 량의 용매를 사용하여도 상기 실크 피브로인이 용해되게 할 수 있다.
바람직하게 상기 실크 피브로인 가용화 방법에 있어서, 상기 가용화 제1 단계 이전에 상기 실크 피브로인에 대하여 에탄올을 혼합하는 전처리 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 전처리 단계를 진행하는 경우 상기 가용화 제 2단계에서 피브로인 끼지 들러붙지 않고 적은 량의 용매와 접촉되면서 효과적으로 수화될 수 있게 된다. 이에 따라 제4 단계에서 석출 등의 문제 없이 공정 재현성을 안정적으로 유지하게 할 수 있게 된다.
더 바람직하게 상기 전처리 단계는 상기 실크 피브로인에 대하여 에탄올 및 레시틴을 포함하는 전처리제를 혼합하는 것일 수 있다. 이 경우 가용화 단계에서 고 점도에 의한 수화가 효과적으로 진행될 수 있을 뿐만 아니라. 에탄올에 의하여 직접적으로 분해되는 실크 피브로인을 최소화 할 수 있다. 이에 따라 동일한 가수분해 과정을 진행한 경우 최종 생성물이 염화칼슘을 사용하여 실크 피브로인을 용해한 경우와 같은 성상 및 물성이 되게 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 실크 피브로인 가수분해물의 제조방법은 누에고치와 정제수를 혼합하고 열처리하여 세리신(sericin)이 제거하고 실크 피브로인을 수득하는 세리신 제거단계; 실크 피브로인을 염화나트륨을 포함하는 혼합 용액에 용해하는 가용화 단계; 상기 용해물에서 실크 피브로인 가용화용 조성물을 제거하는 정제단계; 및 상기 정제단계에서 얻어진 실크 피브로인 용해물을 단백질 가수분해 효소 또는 산으로 가수분해 하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 식품은 상기 실크 피브로인 또는 상기 실크 피브로인 가수분해물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 인지기능장애 예방 또는 개선용 의약품은 상기 실크 피브로인 또는 상기 실크 피브로인 가수분해물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 인지기능장애는 치매, 학습장애, 실인증, 건망증, 실어증, 실행증, 섬망, AIDS 유발 치매, 빈스완거 병, 루이소체 치매, 전두측두엽성 치매, 경도 인지 장애, 다발성 경색성 치매, 픽병, 의미치매, 알츠하이머성 치매 또는 혈관성 치매로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
본 발명은 실크 펩타이드를 제조하는데 사용하는 실크 피브로인을 가용화 할 수 있는 가용화 조성물을 제공한다.
본 발명은 실크 피브로인의 가용화에 사용되는 염화칼슘을 사용하지 않고 실크 피브로인을 가용화 할 수 있는 가용화 조성물을 제공한다. 특히, 본 발명에서 개시하는 실크 피브로인을 가용화 하는 조성물은 고순도 염화칼슘을 사용하지 않으면서도 실크 피브로인이 염화칼슘으로 가용화 된 경우와 동일한 물성 및 성상의 최종 생산물을 얻을 수 있게 한다.
본 발명은 고순도 실크 피브로인의 가용화에 고순도 염화칼슘을 대체함으로서 국내 소재응용 분야에 있어 일본산 소재의 의존도를 줄일 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름도에 관한 것이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름도에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실크 펩타이드의 인지기능 및 기억력 개선효과 실험에 관한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예 1: 실크 피브로인 가용화용 조성물의 제조]
가용화 제1 단계에서 사용할 수 있는 실크 피브로인 가용화용 조성물을 평가하기 위하여 세리신이 제거된 실크 피브로인을 하기의 표 1과 같은 혼합용매를 사용하여 용해과정을 진행하였다. 동일한 온도로 열처리를 진행하면서 실크피브로인의 5배의 질량비가 되도록 용매로 사용되는 실크 피브로인 가용화용 조성물을 혼합하였다.
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9
W1 100 - - - - - - - -
W2 - 100 100 100 100 100 100 100 100
W3 - 50 100 300 500 600 300 300 300
W4 - - - - - - 0.5 3 6
(단위: 중량부)- W1: 염화칼슘
- W2: 염화나트륨
- W3: 탄산나트륨
- W4: 자일나아제, 소르비톨, 만니톨 혼합물
[실험예 1: 실크 피브로인 가용화용 조성물의 평가]
가용화 제1 단계로서, 혼합용을 사용한 경우로서 각 실크 피브로인 가용화용 조성물의 사용한 결과를 유관으로 평가하여 그 용해되는 정도를 평가하였다. 객관적인 비교를 위하여 일반적으로 사용되는 T1의 값을 100으로 하고, 이와 비교하여 용해된 정도(수화된 정도)를 5인의 관찰자가 지수로 평가하고 그 결과 값을 평균으로 나타내었다. 하기의 지수는 100에 가까울수록 수화 정도가 우수한 것이다.
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9
수화정도 100 34 42 43 45 31 44 52 42
상기 [표 2]를 참조하면, T3 내지 T5에 의하는 경우 수화되는 정도가 소폭 상승한다는 사실을 확인할 수 있다, 특히 T8에 의하는 경우 추가적인 상승효과를 낼 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
위의 공정에 있어서, T8이 가장 우수하지만, 위 혼합용매를 사용하는 경우 가용화 제1단계만으로 염화칼슘을 대체하는데 일정한 한계가 있다는 점을 확인할 수 있다.
[제조예 2: 가용화 공정]
하기의 가용화 공정에 있어, 전처리 단계 S0, 가용화 제 1단계는 S1, 가용화 제 2단계는 S2, 가용화 제3 단계는 S3, 가용화 제4 단계는 S4로 표기하였다.
각 가용화 제2 내지 제3단계의 공정조건의 변경에 따라 실크 피브로인의 가용화 정도를 평가하였다.
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7
S0 - - - - - S0A S0B
S1 S1A S1A S1A S1A S1A S1A S1A
S2 S2A S2A S2A S2A S2A S2A S2A
S3 S3A S3B S3C S3D S3E S3C S3C
S4 S4A S4A S4A S4A S4A S4A S4A
- S0A: 실크피브로인에 에탄올 혼합
- S0B: 실크피브로인에 에탄올 및 레시틴 혼합
- S1A: T8을 용매로 사용하고, 용매 : 실크 피브로인 = 5 : 1의 질량비로 혼합.
- S2A: 실크 피브로인 및 용매 혼합물을 교반하면서 가열 후 감압하면서, 온도를 낮추면서 점도를 조절.
- S3A: 실크 피브로인 및 용매 혼합물의 점도를 5cP로 조절하고, 1시간 동안 방치함.
- S3B: 실크 피브로인 및 용매 혼합물의 점도를 30cP로 조절하고, 1시간 동안 방치함.
- S3C: 실크 피브로인 및 용매 혼합물의 점도를 50cP로 조절하고, 1시간 동안 방치함.
- S3D: 실크 피브로인 및 용매 혼합물의 점도를 80cP로 조절하고, 1시간 동안 방치함.
- S3E: 실크 피브로인 및 용매 혼합물의 점도를 300cP로 조절하고, 1시간 동안 방치함.
- S4A: 점도가 조절된 혼합물에 물을 혼합하여 교반하여 가용화 진행.
[실험예 2-1: 용해도 평가]
상기 [표 3]에 따른 공정별 실크피브로인의 용해 정도를 평가하였다. 객관적인 평가를 위하여 염화칼슘으로 용해시킨 경우(T1)와 비교하여 용해 정도, 잔유물을 유관으로 평가하여 하기의 [표 4]에 나타내었다. 객관적인 비교를 위하여 5인의 시험자가 관찰한 결과값을 평균으로 나타내었으며, T1을 100으로 하고 용해 정도가 우수할수록 높은 수치로 평가되게 하였다.
T1 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7
S0 100 52 84 88 87 X 89 93
상기 [표 4]를 참조하면, R1에 의하는 경우 점도 조절에 의한 효과가 나타나지 않는다는 점을 확인할 수 있다. 반면, R2 내지 R4에 의하는 경우에는 혼합물을 일정한 점도범위로 상승시킨 뒤 일정하게 방치하는 경우 고점도에 의한 수화 및 안정화의 진행으로 이후 용해되지 않던 실크 피브로인이 용해된다는 사실을 확인할 수 있다. 한편, R5에 의하는 경우 굳어진 실크 피브로인이 생성되어 물을 혼합하여도 풀어지지 않아 용해 정도를 평가할 수가 없었다.
또한 R6에 의하는 경우 용해 정도 증가하는 것은 아니지만, 공정 자체에서 혼합이 보다 용이하게 진행될 수 있다는 점을 확인하였다. 즉, 고점도 범위에서도 교반이 보다 원활히 진행되었다는 점을 기초로 볼 때, 공정을 스케일 업하는 경우에 있어 R6에 의하는 경우 공정효율을 높일 수 있을 것으로 예상된다.
특히, R7의 경우에는 위와 같은 교반 등이 용이하여 R6와 마찬가지로 공정효율이 높았을 뿐만 아니라, 최종적으로 생성된 용해물이 T1와 거의 유사하여 실질적으로 T1을 대체할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 대량 생산 공정을 목적으로 한 스케일 업 단계에서도 높은 공정 효율을 보여줄 수 있을 것으로 예상된다.
[실험예 2-2: 실크 펩타이드의 효과 실험]
염화칼슘이 없이 가용화 단계를 진행한 경우 가수분해단계를 거쳐 최종적으로 생산된 실크 펩타이드가 종래의 염화칼슘으로 가용화를 진행한 경우와 동일한 효과를 나타내는지 확인하기 위하여 하기의 [표 5]와 같은 가수분해효소로 상기 T1, R3, R7에 의하여 제조된 실크 피브로인을 가수분해 하여 실크 펩타이드를 제조하였다.
T1 R3 R7
가수분해효소 A B1 B2 B3
가수분해효소 B C2 C2 C3
- 가수분해 효소 A: 브로멜라인 + 징지바인 혼합효소- 가수분해 효소 B: 브로멜라인 + 징지바인 + 칼파인 + 우마미자임 혼합효소
인지기능 개선에 대한 동물 모델 실험
A. 실험 동물의 준비
실험 동물은 웅성 백서 (Sprague Dawley, 140 내지 180 g, 대한실험동물센터)로서, 이들은 일정한 환경 (실내온도 25±1℃, 상대습도 60±10%)에서 일주일 동안 하나의 사육 상자 당 4 마리씩 넣어 물은 제한 없이 제공하였으며, 이때, 몸무게의 80%를 유지하도록 제한 급식을 실시하였다. 본 실험에서는 총 50 마리를 사용하였다. 훈련 3일 전부터 5분씩 미로에 적응시켜 검사를 진행하였다.
B. 교대 지연 검사(delayed alternation test)
총 세 개의 통로(왼쪽, 오른쪽, 중앙부)가 있으며, 각 통로 입구는 실험자가 동물의 출입을 통제할 수 있도록 칸막이를 설치한 T자 모양의 미로를 준비하였다.
첫 시행에서는 출발 상자에 1분간 적응시켰다. 첫 시행은 '강제 선택 시행'으로, 칸막이로 한쪽 통로를 막아놓고 반대편 통로에 동물이 들어가면 칸막이로 후방을 막았다. 동물의 사지가 통로 입구를 통과하면 동물이 들어간 것으로 간주하였다. 60초간 동물이 해당 통로에서 먹이를 먹도록 하였다.
다음 시행부터는 '자유 선택 시행'으로 동물이 출발상자에서 출발하여 자유롭게 통로의 방향(왼쪽 혹은 오른쪽)을 선택하도록 하였다. 동물은 바로 이전의 시행에서 들어갔던 통로와 반대편 통로로 들어갔을 경우에만 먹이 보상을 하였다.
시행 간격은 5초 및 20초로 지연 시간(delay)를 두고 구성되며, 매 시행의 제한시간(cut-off time)은 60초로 하였다. 동물이 강화가 주어지는 통로에 정확하게 들어간 횟수와 통로까지 들어가는데 걸린 시간을 측정하였다. 하루에 10 시행식 9일 동안 동일한 절차를 수행하여 평가하였다.
C. 투여 방법
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 실크 펩타이드 B1 내지 B3, C1 내지 C3를 100 ㎎/㎖의 용액으로 제조하여 구강 투여하였다. 모든 시료들은 증류수에 용해하여 구강 투여하였다.
D. 인지 기억 평가 결과
실크 펩타이드 B1 내지 B3, C1 내지 C3을 투여한 군에 대해 T-maze 실험을 진행한 결과를 하기의 [도 3]에 나타내었다. 도 3은 시행 간격을 5초로 구성하여 실험을 진행한 것으로, 9일 간의 훈련 기간 동안 성능이 점차적으로 향상되었다.
하기의 [도 3]을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 실크 펩타이드는 염화칼슘으로 용해 및 가수분해한 경우와 동일한 정도의 활성을 나타낸다는 점을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (5)

  1. 염화나트륨을 포함하고,
    상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여
    탄산나트륨 100 내지 500 중량부; 및
    자일나아제, 소르비톨, 만니톨의 혼합물을 1 내지 5 중량부를 포함하는
    식품용 실크 피브로인의 가용화 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 실크 피브로인;
    염화나트륨 및 탄산나트륨을 포함하는 실크 피브로인 가용화용 조성물이 혼합되고,
    점도가 30 내지 80 cP이고,
    상기 가용화용 조성물은,
    염화나트륨을 포함하고,
    상기 염화나트륨 100 중량부에 대하여 탄산나트륨 100 내지 500 중량부; 및
    자일나아제, 소르비톨, 만니톨의 혼합물을 1 내지 5 중량부가 포함된 것이고
    상기 실크 피브로인은 식품용인 것인
    실크 펩타이드 제조용 가용화 된 실크 피브로인.
  5. 삭제
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