KR102478487B1 - 액상 키토산 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액상 키토산 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 게 다리 껍질의 석회질, 단백질, 색소를 제거하고 탈아세틸화를 통해 키토산을 추출하고 발효과정을 통해 혈액과 세포로 흡수되는 저분자키토산을 액상 형태로 제조하는 액상 키토산 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 갑각류 껍질을 물리적·화학적 가공을 거쳐 액상형태의 저분자키토산을 추출하여 키토산을 간편하고 다량으로 섭취 가능하게 함으로써, 장내 기능과 혈관 정화 및 세포·면역체계 활성에 도움을 주는 액상 키토산 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다. 또한, 본 발명은 외부환경에 대한 미생물의 침입을 막아주어 비 정상 세포에 흡착하여 암 세포의 증식과 성장을 방해하는 항암 작용 및 몸속에 유입된 여러가지 독성물질들과 유해 물질들을 분해하여 간의 과부하를 막아주는 담즙산의 분비를 촉진하여 간 기능 개선에 효과가 있으며, 대사작용을 통해 몸속의 독소와 오염물질, 중금속 등을 체외로 배출시키는 해독효과가 있다.

Description

액상 키토산 제조 방법{Method for manufacturing liquid chitosan}

본 발명은 액상 키토산 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 갑각류 껍질의 석회질, 단백질, 색소를 제거하고, 탈아세틸화를 통해 키토산을 추출하고 발효과정을 통해 혈액과 세포로 흡수되는 키토산을 액상 형태로 제조하는 액상 키토산 제조 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 액상형태의 키토산 성분을 통해 장내 기능과 혈관 정화 및 면역체계 활성에 도움을 주는 액상 키토산 제조 방법에 관한 것이다.

키토산은 1980년대 중반부터 산업분야에서 키토산의 다양한 용도가 밝혀지기 시작하면서 특정용도 및 응용분야에 부합되는 고유한 물성을 갖는 키토산 원료와 그 유도체의 개발이 활기를 띠기 시작하였다.

1980년대 초부터 1980년대 후반에 해당하는 기간 동안에 밝혀진 키토산의 용도는 대략 폐수처리 응용분야, 농업 응용분야, 식품과 음료 응용분야, 화장품 응용분야, 보건 위생 응용분야, 섬유관련 응용분야, 의약품 응용분야 등으로 대별될 수 있다. 그러나 앞에 제시된 고유한 응용분야에서 최적의 효능이 발휘되려면 사용되는 키토산 자체가 엄격히 차별화되어야만 한다는 사실이 밝혀진 것은 최근의 일이다. 키토산이 유래되는 갑각의 종류(게, 새우, 갑오징어, 곤충의 갑각), 키토산의분자량과 결정화도, 키토산의 순도, 키토산의 탈아세틸화도의 차이로부터 키토산의 차별화가 이루어질 수 있다.

특히, 키토산은 천연물 중 유일하게 아미노기(NH2+) 이온을 가지고 있어 화학적으로 음이온과 결합하기 쉬운 성질을 가지고 있어서 체내에서 유해한 중금속, 세균, 바이러스, 다이옥신 등과 같은 음이온을 배출시키는 역할을 할 수 있으며, 과잉의 지방물질과 결합함으로써 소화기 계통에서 지방질 포획제로 작용하기 때문에 지방질과 콜레스테롤을 포획하여 체외로 배출시키는 것으로 알려져 있다.

이러한 역할을 증진시키기 위해서는 아미노기를 더욱 많이 가질 수 있는 고분자량의 키토산이 필요하다. 또한, 키토산이 수용성이면 식품과 음료 응용분야, 화장품 응용분야, 보건 위생 응용분야, 의약품 응용분야 등에서는 사용하기가 용이한 것으로 평가되고 있다.

키토산의 장점과 특징이 밝혀지면서 용도가 더욱 확대되고 고급 키토산은 천연 고분자로서 생체에 무해하여 가공기술의 진보에 따라 섬유상, 부직포상, 입자상, 비드상, 필름상 등으로 성형·가공할 수 있어 그 용도가 확대되고 있으며, 건강식품, 식품첨가제, 화장품, 모발제 외에 부가가치가 높은 의료용 재료로써 응용되고 있다.

특히 기능개발을 위한 기초연구로는 세균과의 결합성 및 키토산의 가교화와 흡착능력과의 관계, 방적(紡績)을 위한 키토산용액의 점성에서의 용매의 영향, 선택투과성 키틴·키토산 막과 겔의 형성조건과 투과성, 키틴·키토산을 담체로 한 고정화 효소의 개발, 중금속 흡착능의 키틴·키토산 및 중금속 크롬에 의한 염색 키토산의 개발, 흡습성(보습성, 팽윤성), 생분해성 graft공중합체의 개발, 종이의 강도 증가를 위한 키토산의 혼입방법 등이 최근 연구 발표되고 있다. 또한, 키틴·키토산 및 올리고당의 생리활성 분자를 다른 폴리머분자(단백질)로 분지 시키거나 역으로 키틴 ·키토산을 주사슬로 하고 기능성분자를 분지 시키는 방법도 기대되고 있는 연구분야로 향후 고령화나 식생활의 변화에서 야기되는 여러 성인병을 둘러싼 현대인의 생활건강에 큰 역할을 수행할 것을 기대되고 있다.

상술한 바와 같이 저분자량이면서 수용성인 키토산의 필요성이 증대하고 있으나 고분자량의 키토산은 분자량이 100만 이상으로 구성되며, 견고한 구조를 가지고 있으므로, 흡수가 어려운 구조로 인해 장내에서만 기능을 발휘하며 체내 흡수율이 3% 이하인 단점이 있다.

대한민국 공개특허 제2003-0010293호(2003.02.05 공개) '고분자량의 수용성 키토산을 함유하는 음료'

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 액상 키토산 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 게 다리 껍질의 석회질, 단백질, 색소를 제거하고 탈아세틸화를 통해 키토산을 추출하고 발효과정을 통해 혈액과 세포로 흡수되는 저분자키토산을 액상 형태로 제조하는 액상 키토산 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 갑각류 껍질을 물리적·화학적 가공을 거쳐 액상형태의 저분자키토산을 추출하여 키토산을 간편하고 다량으로 섭취 가능하게 함으로써, 장내 기능과 혈관 정화 및 세포·면역체계 활성에 도움을 주는 액상 키토산 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 액상 키토산 제조 방법은, 갑각류 껍질의 단백질과 아세틸을 제거하는 전처리 단계, 상기 전처리된 갑각류 껍질을 액상으로 변환하는 액화단계, 상기 갑각류 껍질 액상에 미생물을 활성화하는 발효단계를 포함한다.

또한, 상기 전처리 단계 이전에, 갑각류의 살과 껍질을 분리하여 상기 갑각류 껍질을 준비하는 준비단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 전처리 단계는 상기 갑각류 껍질을 온풍건조하여 건조시키되, 수분측정기를 통해 갑각류 껍질의 수분을 측정하는 제1 건조단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전처리 단계는 상기 갑각류 껍질을 물과 염산이 100 : 2 중량비로 혼합된 염산액에 넣어 6 시간 동안 침지시킨 후, 상기 갑각류 껍질의 PH 농도가 7이 될 때까지 상기 갑각류 껍질을 물과 교반하는 제1 세척단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전처리 단계는, 상기 제1 세척단계를 거친 갑각류 껍질을 물과 가성소다가 100 : 14 중량비로 혼합된 제1 가성소다액에 추가하여 100℃로 3 시간 동안 가열하는 제1 가열단계를 포함하고, 상기 제1 가열단계를 거친 갑각류 껍질의 PH 농도가 7 이 될 때까지 상기 갑각류 껍질을 물과 교반하여 세척하는 제2 세척단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전처리 단계는 상기 제2 세척단계를 거친 갑각류 껍질을 물과 가성소다가 100 : 35 중량비로 혼합된 제2 가성소다액에 추가하여 100℃로 12 시간 동안 가열하는 제2 가열단계를 포함하고, 상기 제2 가열단계를 거친 갑각류 껍질의 PH 농도가 7이 될 때까지 상기 갑각류 껍질을 물과 교반하여 세척하는 제3 세척단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전처리 단계는 상기 제3 세척단계를 거친 갑각류 껍질을 온풍건조하여 건조시키되, 수분측정기를 통해 갑각류 껍질의 수분을 측정하는 제2 건조단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 액화단계는, 상기 전처리된 갑각류 껍질의 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2시간 동안 합친 후, 글루탐산 2,000 중량부를 첨가하여 12 시간 동안 교반하는 교반단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 액화단계는, 상기 전처리된 갑각류 껍질의 섬유질 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2시간 동안 합친 후, 빙초산 2,000 중량부를 첨가하여 12시간 동안 교반하는 교반단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 발효단계는, 상기 액화단계를 거친 상기 갑각류 껍질 액상을 발효탱크에 넣고 6 시간 마다 산소를 공급하되, 상기 발효탱크는 10℃ 내지 50℃로 유지되는 실내에 배치될 수 있다.

상기와 같은 해결수단에 의해, 키토산을 액상형태로 제조하여 사람에게 제공함으로써, 간편하며 다량으로 음용 가능하고 체내 흡수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 게나 가재, 새우 껍데기 등의 갑각류에 함유된 키틴을 물리적·화학적 가공으로 추출된 키토산에 발효과정을 거침으로써, 액상형태의 키토산을 제조하여, 사람이 다량으로 간편하게 음용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 액화단계를 거친 갑각류 껍질 액상을 발효함으로써, 키토산의 분자량을 2,000 ~ 6,000의 저분자키토산으로 제조하여 체내로 흡수되는 키토산이 99% 이상 되도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 인체 면역력 강화 및 암 세포의 증식과 성장을 방해할 수 있는 효과가 있으며, 유해 콜레스테롤을 흡착 및 배설하여 혈관 질환을 예방 및 개선하고, 인슐린 인식 세포의 정상화에 도움을 주어 혈당을 일정하게 유지하여 주는 효과가 있다.

또한, 장 내 유해한 물질을 흡착하여 체외로 배출하고, 유해균의 증식 억제 및 장내의 유효 세균을 증식시켜 장의 연동 운동을 활발하게 하여 장내 기능을 증진하는데 효과가 있으며, 담즙산의 분비를 촉진하여 간의 과부하를 막아주어 간 기능 개선 및 뛰어난 해독효과로 대사작용을 통해 몸속의 여러 가지 독소와 오염물질, 중금속 등을 체외로 배출시켜주어, 인체 면역계를 활성시켜 면역력을 증강하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액상 키토산 제조 방법에 관한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전처리 단계를 설명하기 위한 순서도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상부에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 액상 키토산 제조 방법에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

먼저, 본 발명의 주 원료인 키토산은 게나 가재, 새우 껍데기 등의 갑각류에 함유되어 있는 키틴을 인체에 흡수가 쉽도록 탈아세틸화하여 얻어낸 물질로, 노폐해진 세포를 활성화하여 노화를 억제하고 면역력을 강화해주며 질병을 예방하고, 생체의 자연적인 치유 능력을 활성화하는 기능 등 다양한 효과 및 효능를 포함하고 있다.

키토산의 원재료인 키틴은 절지동물의 외골격과 균류의 세포벽을 구성하는 주성분이며, 키토산 또한 물체에 코팅 시 외부환경에 대한 미생물의 침입을 막아주는 효과가 있다.

암 세포의 증식을 억제하는 항암 작용을 하며, 직접적인 암 세포 파괴가 아닌 면역력 강화와 비정상 세포에 흡착하여 암 세포의 증식과 성장을 방해하는 역할을 한다.

또한 경구 투여시, 콜레스트테롤에 관련하여 체내에 과잉된 유해 콜레스테롤을 흡착 및 배설하는 역할로, 탈콜레스테롤 작용을 하며, 혈관 질환을 예방 및 개선하는데 큰 효과가 있음을 식약처에서 인정된 바 있다.

혈압 상승의 원인이 되는 염화물 이온을 흡착, 장에서의 흡수를 억제한 뒤 체외로 배출시킴으로써 혈압 상승 억제 작용 및 당분의 흡수를 조절하여 고혈당과 저혈당을 막아 일정한 혈당치를 유지시켜 주며, 췌장의 인슐린 생산 부하를 방지하고, 인슐린 인식 세포의 정상화로 인슐린의 인식 능력이 올라가며, 혈당의 급작스러운 상승을 억제시키기 때문에 혈당을 일정하게 유지하여 주는 효능도 있다.

소화 효소에 의해서 소화가 되지 않는 동물성 식이섬유의 특징을 가지고 있기 때문에, 식이섬유로써의 효능으로 장 내 유해한 물질들과의 흡착하여 체외로 배출하는 것을 도와주고, 유해균의 증식 억제 및 장내의 유효 세균을 증식시켜, 장의 연동 운동을 활발하게 하여 장의 전반적인 건강 증진에 도움이 된다.

키토산은 담즙산의 분비를 촉진하기 때문에 간 콜레스트레롤이 담즙산의 농도를 조절할 수 있는 작용을 하고, 간은 인체에서 많은 대사 작용에 관여를 하며, 그 중 하나가 몸속으로 유입된 여러 가지 독성 물질들과 여러 유해한 물질들을 분해하여 간의 과부하를 막아주고, 간 기능을 개선하는데 좋은 작용을 한다.

키토산은 뛰어난 해독 효과로 인해 대사작용을 통하여 몸속의 여러 가지 독소와 오염물질, 중금속 등을 체외로 배출시켜주는 역할을 하고, 인체 면역계를 활성시켜 면역력을 증강시키기 위해 흡수율이 높은 수용성 키토산으로 활용되기고 한다.

본 발명은 상술한 바와 같이 면역체계 활성과 콜레스테롤 감소, 혈관 해독 및 장내기능 강화에 도움을 주는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 액상 키토산 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액상 키토산 제조 방법에 관한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 액상 키토산 제조 방법은, 갑각류 껍질의 단백질과 아세틸을 제거하는 전처리 단계, 전처리된 갑각류 액상으로 변환하는 액화단계, 갑각류 껍질 액상에 미생물을 활성화하는 발효하는 발효단계를 통해 제조할 수 있다.

본 발명에 의한 액상 키토산은 가재, 게, 새우 등의 갑각류의 껍질로 제조된다.

이하에서의 갑각류는 게를 예로 설명하기로 하나, 이에 한정하지 않고, 가재, 새우 등으로 적용될 수 있으며, 갑각류 외 골격에 키틴을 포함하는 곤충이나 수산물도 적용 가능할 수 있다.

전처리 단계를 설명하기에 앞서, 본 발명의 갑각류는 전처리 단계 전에 준비단계 더 포함할 수 있으며, 준비단계는 갑각류의 살과 껍질을 분리하는 단계이다.

준비단계는, 갑각류의 살과 껍질을 분리하기 위한 것으로, 원심 분리기를 이용해 살과 껍질을 분리하는 방법으로 수행할 수 있다.

준비단계의 원심분리기는 절단된 갑각류를 탱크에 넣어 원심력에 의해 살과 껍질을 분리하는 껍질분리부(미도시)와, 분리된 살과 껍질을 저장하는 저장부(미도시)를 포함하여 구성된 것을 일 예로 할 수 있다. 원심분리기는, 통상적으로 실시하는 공지된 기술로 상세한 설명은 여기서 생략하도록 한다.

또한, 준비단계는, 갑각류의 살을 쉽게 빼내기 위해서 고압노즐을 이용해 절단된 갑각류에 기능수를 고압분사하여 살과 껍질을 분리하는 방법으로 수행할 수 있다.

또한, 준비단계는, 살균, 세정 효과가 있는 나노 버블이 함유된 기능수(육안으로 보이지 않는 미세한 산소 버블이 함유된 물)로 고압분사하여 살과 껍질을 분리할 수도 있다.

나노 버블이 함유된 기능수는 마이크로 버블과 비교할 때 직경이 50μm 이하인 마이크로 버블은 용존 산소를 공급하고 수질정화 기능만을 수행할 수 있는 반면에 직경 1μm(1 마이크로 미터：100만 분의 1미터) 이하의 매우 미세한 기포로서 나노 버블(nano bubbles)은 마이크로 버블의 용존 산소 공급 및 수질정화 기능에 더하여 살균이나 세정 기능의 특징적 차이점으로 나노 버블이 함유된 기능수를 이용하여 갑각류의 살과 껍질을 분리함과 동시에 불순물을 제거할 수도 있다.

여기서 사용되는 갑각류는 열을 가해 익혀진 갑각류 및 날것의 갑각류 중 어느 하나로 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전처리 단계를 설명하기 위한 순서도이다.

도 2를 참조하면, 전처리 단계는, 갑각류 껍질을 액상으로 변환하는 단계에 앞서 갑각류 껍질에 화학적·물리적 작용을 가하여 예비적으로 하는 처리 단계이다.

전처리 단계는 갑각류 껍질에 함유된 단백질, 석회질 및 탈아세틸화를 통해 아세틸기를 제거하여 키틴 또는 키토산을 생물학적 활성을 가진 유도체로 전환시키거나, 물성을 변화시키는 것이다.

여기서 사용되는 갑각류 껍질은 열을 가해 익혀짐으로써 색이 변한 갑각류 껍질일 수도 있고, 날것의 갑각류 껍질일 수도 있으며, 선택적으로 사용될 수 있다. 익혀진 갑각류 껍질을 사용할 경우 전처리 단계에서 색소 제거도 가능하다.

본 발명에 의한 전처리 단계는, 갑각류 껍질을 건조시키되, 갑각류 껍질의 수분을 측정하는 제1 건조단계를 포함할 수 있다.

제1 건조단계는 갑각류 껍질을 온풍건조로 수행하는 것이 바람직하다.

제1 건조단계는 갑각류 껍질에 따뜻한 공기를 강제로 통과시켜 균일하게 갑각류 껍질을 건조시키는 온풍건조 방법이며, 갑각류 껍질에 온풍건조시키되, 수분측정기를 통해서 갑각류 껍질의 수분을 측정하는 것이 바람직하고, 이를 통해 갑각류 껍질이 균일하게 건조될 수 있다.

또한, 제1 건조단계는 갑각류 껍질을 건조시키기 위한 것으로, 식품 건조기를 이용해 갑각류 껍질을 건조하는 방법으로 수행할 수 있다.

갑각류 껍질을 식품 건조기에 넣어 외부의 찬 공기를 온풍으로 바꿔주는 니켈 크롬 히터부(미도시)의 구성과 온풍으로 변환된 따뜻한 공기를 순환하여 가운데로 유입되는 대류 순환 히팅 시스템부(미도시)를 포함한 구성을 이용하여 식품 전체에 골고루 열을 공급하는 것을 일 예로 할 수 있다. 식품 건조기는 통상적으로 실시하는 공지된 기술로 상세한 설명은 여기서 생략하도록 한다.

이어서, 제1 건조단계를 거친 갑각류 껍질에 함유된 석회질과 단백질을 녹여 내기 위해 산성 용액을 추가하여 일정시간 동안 침지시킨 후, 산성 용액에 의해 빠져나온 갑각류 껍질에 함유된 석회질과 단백질 및 색소를 세척하기 위한 제1 세척단계를 포함할 수 있다.

산성 용액은 갑각류 껍질에 함유된 석회질과 단백질을 녹여내기 위한 것으로, 염화수소를 물에 용해시켜 형성되는 부식성 강산의 염산을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고, 알칼리를 중화시키며, 염기에 수소이온을 잘 주는 산이 포함된 수용액 또는 탄산칼슘을 녹일 수 있는 용액도 이용 가능하다.

제1 세척단계는 제1 건조단계를 거친 갑각류 껍질을 물과 염산이 100 : 2 중량비로 혼합된 염산액에 넣어 4 내지 8시간 동안 침지시킨 후, 갑각류 껍질의 PH 농도가 6 내지 9가 될 때까지 물과 교반하여 세척하는 것이 바람직하다.

갑각류는 절지동물의 집합으로, 키틴질의 단단한 외골격으로 덮여 있으나, 제1 세척단계를 거친 갑각류 껍질은 갑각류 특유의 단단함이 사라지고, 고무줄처럼 부러지지 않으며 연질 상태로 변환된다. 갑각류에 함유된 석회질과 단백질을 염산액으로 녹여낼 수 있고, 섬유질 형태인 키틴이 추출된다.

키틴은 아미노산중합체로 이루어진 키틴은 매우 견고한 구조를 가지고 있는 불수용성 섬유질로, 물에 녹지 않으며 우리 몸에서 소화·흡수되지 않는 섬유질이기 때문에 물리적·화학적 가공 과정을 통해서 수용성 키토산 형태로 바꿔야 한다.

키틴으로부터 아세틸기를 제거하여 추출 및 정제한 것이 키토산이다.

다음으로, 제1 세척단계를 거친 갑각류 껍질에서 추출된 키틴에 아세틸기를 제거(탈아세틸화)하기 위한 강한 염기성 용액을 추가한 후, 일정 시간 동안 가열하고, 염기성 용액을 세척하기 위한 제2 세척단계를 포함할 수 있다.

제1 세척단계를 거친 후 첨가되는 염기성 용액은 갑각류 껍질에 아세틸기를 제거하는 화학적 가공을 하기 위한 것으로, 대표적인 강염기 물질인, 부식성이 강한 수산화나트륨(가성소다)을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고, 화합물에서 아세틸기를 제거하는 반응을 할 수 있는 수용액도 이용 가능하다.

제1 세척단계를 거친 갑각류 껍질에 탈아세틸화 하기 위한 강한 염기성 용액은 물과 가성소다가 100 : 14 중량비로 혼합된 제1 가성소다액을 추가하여 100℃로 3 내지 5 시간 동안 가열하고, 제1 가열단계를 거친 갑각류 껍질의 PH 농도가 6 내지 9가 될 때까지 물과 교반하여 세척하는 것이 바람직하다.

이어서, 제2 세척단계를 거친 갑각류 껍질을 탈아세틸화(아세틸기 제거)하기 위한 강한 염기성 용액을 추가한 후, 일정 시간 동안 가열하고, 염기성 용액을 세척하기 위한 제3 세척단계를 포함할 수 있다.

제2 세척단계를 거친 후 첨가되는 염기성 용액은 갑각류 껍질에 아세틸기를 제거하는 화학적 가공을 하기 위한 것으로, 대표적인 강염기 물질인, 부식성이 강한 수산화나트륨(가성소다)을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고, 화합물에서 아세틸기를 제거하는 반응을 할 수 있는 수용액도 이용 가능하다.

제2 세척단계를 거친 갑각류 껍질에 탈아세틸화 하기 위한 강한 염기성 용액은 물과 가성소다가 100 : 35 중량비로 혼합된 제2 가성소다액을 추가하여 100℃로 10 내지 14 시간 동안 가열하고, 상기 제2 가열단계를 거친 갑각류의 껍질의 PH 농도가 6 내지 9가 될 때까지 물과 교반하여 세척하는 것이 바람직하다.

염기성 용액을 통해 갑각류 껍질에 포함된 아세틸 및 섬유질이 동시에 녹아버리는 것을 방지하고 갑각류 껍질의 키틴에서 아세틸기를 제거한 섬유질 형태의 키토산을 추출하기 위해서 염기성 용액의 중량비를 다르게 구성하여 가열하고 세척하는 단계를 반복적으로 2 내지 4회 수행하는 것이 바람직하다.

강한 염기성 용액을 제조할 때, 물과 가성소다의 중량비는 100 : 12 내지 50 중량비로 혼합하며, 단계적으로 추가되는 가성소다액을 제조할 때, 가성소다의 비율을 점차 증가시키고 가열·세척 단계를 수행할 수 있다.

다음으로, 상기 제3 세척단계를 거친 갑각류 껍질을 건조시키되, 갑각류 껍질의 수분을 측정하는 제2 건조단계를 포함할 수 있다.

제2 건조단계는 갑각류 껍질에 따뜻한 공기를 강제로 통과시켜 균일하게 갑각류 껍질을 건조시키는 온풍건조 방법이며, 갑각류 껍질에 온풍건조시키되, 수분측정기를 통해서 갑각류 껍질의 수분을 측정하는 것이 바람직하고, 이를 통해 갑각류 껍질이 균일하게 건조될 수 있다.

또한, 제2 건조단계는 갑각류 껍질을 건조시키기 위한 것으로, 식품 건조기를 이용해 갑각류 껍질을 건조하는 방법으로 수행할 수 있다.

갑각류 껍질을 식품 건조기에 넣어 외부의 찬 공기를 온풍으로 바꿔주는 니켈 크롬 히터부(미도시)의 구성과 온풍으로 변한된 따뜻한 공기를 순환하여 가운데로 유입되는 대류 순환 히팅 시스템부(미도시)를 포함한 구성을 이용하여 식품 전체에 골고루 열을 공급하는 것을 일 예로 할 수 있다. 식품 건조기는 통상적으로 실시하는 공지된 기술로 상세한 설명은 여기서 생략하도록 한다.

본 발명에 의한 액화단계는, 전처리된 갑각류 껍질을 액상으로 변환하는 단계이다.

먼저, 전처리된 갑각류 껍질을 일정 시간 동안 물과 혼합한 후, 키르복시산이 함유된 화합물을 첨가하여 일정 시간 동안 교반하여 액상으로 변환시킬 수 있다.

여기서, 갑각류 껍질을 물과 혼합하는 과정은, 교반기를 이용하여 교반하거나, 갑각류 껍질과 물이 수용되는 탱크에 저장된 상태로 혼합될 수 있다.

전처리된 갑각류 껍질 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2 내지 4 시간 동안 혼합되는 것이 바람직하다.

물과 혼합된 갑각류 껍질에 첨가되는 식품첨가제는 글루탐산 2,000 중량부를 첨가하여 10 내지 14 시간 동안 교반하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고, 식품첨가제는 알파 아미노산을 이용하여 다른 아미노산의 합성과 분해에 도움을 주는 화합물 수용액으로 대체하여도 가능하다.

또한, 전처리된 갑각류 껍질 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2 내지 4 시간 동안 혼합되는 것이 바람직하다. 물과 혼합된 갑각류 껍질에 첨가되는 식품첨가제는 빙초산 2,000 중량부를 첨가하여 10 내지 14 시간 동안 교반하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고, 식품첨가제는 물과 용해되고 산성을 띄는 수용액으로 대체하여도 가능하다.

이를 통해 전처리된 갑각류 껍질에 식품첨가제를 첨가하여 액상으로 변환이 가능하다.

또한, 사람이 음용 시 거부감 없는 목넘김이 가능하도록 액화시키기 위해 액상 키토산의 점도는 훈증단계를 통해서 제조를 수행할 수 있으며, 액상 키토산의 점도는 10 내지 20%의 점도 비율이 바람직하나, 이에 한정하지 않고, 높은 점도 비율로도 제조 가능하다.

훈증단계는 훈증탱크 내에서 산 성분의 연기를 키토산에 쐬어 키토산의 분자를 변형시킴으로써 점도를 달리 하는 방법이다.

또한, 점도조절 방법에는 변성전분 및 셀룰로오스를 함유한 원료를 액화된 키토산 껍질과 일정 시간동안 혼합하거나, 일정 시간 동안 가열하여 점도를 높이는 방법을 수행할 수 있다.

변성전분 및 셀룰로오스를 함유한 원료인 식품첨가제를 액화된 키토산 껍질과 2 내지 4 시간 동안 교반하거나, 40 내지 60 ℃로 2 내지 4 시간 동안 가열하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 첨가되는 식품첨가제의 구성 성분에 따라 다양하게 제조될 수 있다.

본 발명에 의한 발효단계는, 액화단계를 거친 갑각류 껍질 액상에 미생물을 활성화시키는 단계이다.

갑각류 껍질 액상을 발효탱크에 넣어 일정 시간 마다 산소를 공급하며, 실내에 배치되는 발효탱크의 온도를 일정 온도로 유지하여 미생물을 활성화하여 발효하는 단계이다.

액화단계를 거친 갑각류 껍질 액상을 발효탱크에 넣고 6 시간 마다 산소를 공급하며, 발효탱크가 배치되는 실내의 온도는 10℃ 내지 50℃로 유지하는 것이 바람직하다.

이를 통해 분자량이 변화하고, 흡수율이 99% 이상이 효과가 있으며 물에 용해되는 수용성 키토산이 제조된다.

고분자 상태인 키토산은 위장 속에서 분해되지 않아 3% 정도밖에 흡수되지 않고, 건강식품으로 복용하려면 체내 흡수가 가능한 저분자 상태의 수용성 키토산이어야 한다.

위나 장에서 직접 흡수할 수 있는 분자량은 약 20,000 분자량인데, 보통의 키토산은 분자량이 고분자 다당류로 견고한 구조를 가지고 있기 때문에 물에 녹지 않는 성질을 지니고 있다. 또한 위장 속에서 거의 분해 되지 않으므로 체내 흡수가 어렵다.

따라서 고분자키토산을 적당한 크기로 잘게 분해하면 저분자키토산이 되어 장내, 혈액, 세포 등 광범위한 기능과 효능을 발휘하며 체내 흡수율이 높다.

이와 같이 제조되는 본 발명에 의한 액상 키토산 제조 방법은, 갑각류 껍질을 물리적·화화적 가공을 거친 후 액상 형태로 제조하기 위한 발효 기술을 접목시켜 체내에 키토산이 99% 이상 흡수될 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 게나 가재, 새우 껍데기 등의 갑각류 함유되어 있는 키틴을 탈아세틸화 하여 면역력 증진과 질병 예방 및 생체의 자연적인 치유 능력, 노폐해진 세포를 활성화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 키틴과 키토산은 물체에 코팅 시 외부환경에 대한 미생물의 침입을 막아주어 비 정상 세포에 흡착하여 암 세포 파괴가 아닌 면역력 강화 및 암 세포의 증식과 성장을 방해하는 항암 작용 효과가 있다.

또한, 체내에 과잉된 유해 콜레스테롤을 흡착 및 배설하는 역할로, 혈관 질환을 예방 및 개선하는데 효과가 있다.

또한, 혈압 상승의 원인이 되는 염화물 이온을 흡착하고, 장에서의 흡수를 억제한 뒤 체외로 배출시킴으로써 고혈당과 저혈당을 막아 일정한 혈당치를 유지해주며, 인슐린 인식 세포의 정상화에 도움을 주기 때문에 혈당의 급작스런 상승을 억제시키기 때문에 혈당을 일정하게 유지하여 주는 효과가 있다.

또한, 식이섬유로써의 효능으로 장 내 유해한 물질들과의 흡착으로 체외로 배출하고, 유해균의 증식 억제 및 장내의 유효 세균을 증식시켜, 장의 연동 운동을 활발하게 하여 장내 기능을 증진하는데 효과가 있다.

또한, 키토산은 담즙산의 분비를 촉진하기 때문에 몸속에 유입된 여러 가지 독성물질들과 유해 물질들을 분해하여 간의 과부하를 막아주고, 간 기능 개선에 효과가 있으며, 뛰어난 해독효과를 가지므로 대사작용을 통해 몸속의 여러 가지 독소와 오염물질, 중금속 등을 체외로 배출시켜주며, 인체 면역계를 활성시켜 면역력 증강 효과가 있기 때문에 많은 장점이 있다.

상기의 전처리 단계, 액화단계, 발효단계를 포함하여 제조하는 액상 키토산을 아래 실시예 별로 구성하여 소비자들에게 액상 키토산의 맛과 점도에 대한 실시예별 기호도를 조사하였다.

[실시예 1]

갑각류의 살과 껍질을 분리하여 갑각류 껍질을 온풍건조하여 건조시킨 뒤, 물과 염산이 100 : 2 중량비로 혼합된 염산액에 넣어 6 시간 동안 침지시킨 후, 갑각류 껍질의 PH 농도가 7이 될 때까지 갑각류 껍질을 세척하고, 물과 가성소다가 100 : 14 중량비로 혼합된 제1 가성소다액에 갑각류 껍질을 100℃로 3 시간 동안 가열하고, 갑각류 껍질의 PH 농도가 7이 될 때까지 갑각류 껍질을 세척한 뒤, 물과 가성소다가 100 : 35 중량비로 혼합된 제2 가성소다액에 갑각류 껍질을 100℃로 12 시간 동안 가열하고, 갑각류 껍질의 PH 농도가 7이 될 때까지 갑각류 껍질을 세척한 후, 갑각류 껍질을 온풍건조하여 건조시킨 뒤, 전처리된 갑각류 껍질 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2시간 동안 혼합한 후 글루탐산 2,000 중량부를 첨가하여 12 시간 동안 교반하여 액상 키토산을 제조하였다.

최종적으로 전처리된 갑각류 껍질 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2시간 동안 혼합한 후 식품첨가제인 빙초산 2,000 중량부를 첨가하여 12 시간 동안 교반하고, 액화된 갑각류 껍질을 발효탱크에 넣고 6 시간 마다 산소를 공급하되, 발효탱크는 10℃ 내지 50℃ 로 유지되는 실내에 배치하여 액상 키토산을 제조하였다.

[실시예 2]

전처리된 갑각류 껍질 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2시간 동안 혼합한 후 식품첨가제인 빙초산 3,000 중량부를 첨가하여 12 시간 동안 교반하고, 액화된 갑각류 껍질을 발효탱크에 넣고 6 시간 마다 산소를 공급하되, 발효탱크는 10℃ 내지 50℃ 로 유지되는 실내에 배치하여 액상 키토산을 제조하였다.

[실시예 3]

전처리된 갑각류 껍질 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2시간 동안 혼합한 후 식품첨가제인 빙초산 4,000 중량부를 첨가하여 12 시간 동안 교반하고, 액화된 갑각류 껍질을 발효탱크에 넣고 6 시간 마다 산소를 공급하되, 발효탱크는 10℃ 내지 50℃ 로 유지되는 실내에 배치하여 액상 키토산을 제조하였다.

[실험예]

	실시예 1	실시예 2	실시예 3
신맛	3.5%	5.8%	6.2%
쓴맛	3.4%	6.4%	8.1%
점도	1.1%	3.9%	5.8%
전체적인 기호도	9.1%	7.4%	6.6%

관능검사는 성인 남녀 각 10명을 대상으로 10 점 척도법(1점 가장 좋다, 5점 보통이다. 10점 가장 나쁘다)에 의해 실시한 후 평균값으로 나타내었다.

관능검사 항목은 신맛, 쓴맛, 점도 및 전체적인 기호도로 하였고, 상기 제조예를 통한 액상 키토산을 제조하는 과정 중에 식품첨가제인 빙초산의 중량부에 따른 실시예로 액상 키토산을 제조하여 비교하였다.

관능검사 측정결과, 실시예 1에 의해 제조된 액상 키토산의 전체적인 기호도가 가장 높은 것으로 확인되었다.

실시예 1의 경우, 물과 갑각류 껍질을 혼합한 후 식품첨가제인 빙초산을 2,000 중량부 첨가하였을 때, 빙초산 특유의 맛이 실시예 2 및 3에 비해 약하게 느껴 소비자들의 기호도가 높은 것을 알 수 있었다.

실시예 2는, 실시예 1에 비해 소비자의 전체적인 기호도가 다소 낮았다. 실시예 2의 경우, 빙초산의 신맛과 쓴맛이 실시예 1에 비해 강해져 소비자들의 기호도가 다소 낮은 것을 알 수 있었다.

실시예 3의 경우, 전체적인 기호도가 가장 낮은 것으로 확인되며, 신맛과 쓴맛, 점도의 관능검사에서 소비자들의 기호도가 가장 낮은 것을 알 수 있었다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

1. 갑각류 껍질의 단백질과 아세틸을 제거하는 전처리 단계; 및
   상기 전처리된 갑각류 껍질을 액상으로 변환하는 액화단계; 및
   상기 갑각류 껍질 액상에 미생물을 활성화하는 발효단계;를 포함하고,
   상기 전처리 단계는,
   상기 갑각류 껍질을 온풍건조하여 건조시키되, 수분측정기를 통해 갑각류 껍질의 수분을 측정하는 제1 건조단계;를 포함하며,
   상기 전처리 단계는,
   상기 갑각류 껍질을 물과 염산이 100 : 2 중량비로 혼합된 염산액에 넣어 6 시간 동안 침지시킨 후,
   상기 갑각류 껍질의 PH 농도가 7이 될 때까지 상기 갑각류 껍질을 물과 교반하는 제1 세척단계;를 포함하고,
   상기 전처리 단계는,
   상기 제1 세척단계를 거친 갑각류 껍질을 물과 가성소다가 100 : 14 중량비로 혼합된 제1 가성소다액에 추가하여 100℃로 3 시간 동안 가열하는 제1 가열단계;를 포함하며,
   상기 제1 가열단계를 거친 갑각류 껍질의 PH 농도가 7이 될 때까지 상기 갑각류 껍질을 물과 교반하여 세척하는 제2 세척단계;를 포함하며,
   상기 전처리 단계는,
   상기 제2 세척단계를 거친 갑각류 껍질을 물과 가성소다가 100 : 35 중량비로 혼합된 제2 가성소다액에 추가하여 100℃로 12 시간 동안 가열하는 제2 가열단계;를 포함하고,
   상기 제2 가열단계를 거친 갑각류 껍질의 PH 농도가 7이 될 때까지 상기 갑각류 껍질을 물과 교반하여 세척하는 제3 세척단계;를 포함하며,
   상기 갑각류 껍질 액상의 점도를 조절하는 점도조절 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 점도조절 단계는,
   상기 발효단계를 거친 갑각류 껍질 액상과 변성전분 및 셀룰로오스로 혼합된 첨가제를 3 시간 동안 교반하며,
   50 ℃로 3 시간 동안 가열하는 제3 가열단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 키토산 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전처리 단계 이전에,
   갑각류의 살과 껍질을 분리하여 상기 갑각류 껍질을 준비하는 준비단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 키토산 제조 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전처리 단계는,
   상기 제3 세척단계를 거친 갑각류 껍질을 온풍건조하여 건조시키되, 수분측정기를 통해 갑각류 껍질의 수분을 측정하는 제2 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 키토산 제조 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 액화단계는,
   상기 전처리된 갑각류 껍질 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2 시간 동안 혼합한 후,
   글루탐산 2,000 중량부를 첨가하여 12 시간 동안 교반하는 교반단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 키토산 제조 방법
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 액화단계는,
   상기 전처리된 갑각류 껍질 4,000 중량부와 물 10,000 중량부를 2 시간 동안 혼합한 후,
   빙초산 2,000 중량부를 첨가하여 12 시간 동안 교반하는 교반단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 키토산 제조 방법.
   
6. 제 3항에 있어서,
   상기 발효 단계는,
   상기 액화단계를 거친 갑각류 껍질을 발효탱크에 넣고 6 시간 마다 산소를 공급하되,
   상기 발효탱크는 10℃ 내지 50℃ 로 유지되는 실내에 배치되는 것을 특징으로 하는 액상 키토산 제조 방법.
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