KR102669771B1 - 연어 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법 및 그 용도 - Google Patents
연어 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법 및 그 용도 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 연어 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법 및 그 용도에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1) 연어머리에서 연어살, 뼈로부터 연골을 분리하는 연골 발췌 단계; 2) 상기 발췌된 연골을 세척하고 세절시키는 단계; 3) 상기 세절된 연골에서 60~121℃의 열수 또는 가압 열수추출로 프로테오글리칸(PG)을 추출하고 90~100℃에서 농축하여 20~46 Brix의 농축액을 제조하는 단계; 4) 상기 추출 및 농축된 프로테오글리칸 농축액에 10 내지 15 배수의 75 내지 100% 에탄올을 넣어 상기 프로테오글리칸을 침지시키는 단계; 및 5) 상기 침지된 프로테오글리칸을 원심분리 내지 자연침지 후 상층액 제거를 통해 분리하는 단계;를 포함하는 연어머리 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법 및 상기 방법으로 얻어진 프로테오글리칸을 이용한 식품, 화장품 및 수산동물용 영양제에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 연어 연골 습중량 대비 26.2%의 건조중량 PG를 추출할 수 있다. 또한, 용도에 따라 40% 이상의 수율의 열수추출 동결건조 PG와 80% 이상의 수율인 에탄올 침지 PG를 추출할 수 있는 다양한 변형이 가능하다. 그리고 이 PG는 식품, 화장품 및 수산동물의 생존력향상을 위한 영양제 개발에 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 연어 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법과 그 용도에 관한 것이다.
연어는 자기가 태어난 곳으로 회귀하는 신비한 어류로 잘 알려져 있다. 일본 홋카이도의 원주민인 아이누족은 연어를 ‘카무이세프’라고 부르고 있는데 아이누어로 카무이는 ‘신’을 뜻하며 ‘세프’는 물고기를 뜻한다. 즉 아이누족은 연어를 신이 선사해준 물고기라고 믿고 있었다.
일반적으로 연어는 회귀어류로 유명한데, 태어나자마자 강을 내려와 3~5년 동안 북태평양을 회유하며 알래스카와 캐나다 근해까지 약 2만km 이상을 이동하는 것으로 알려져 있는데, 더욱 신비한 사실은 연어는 특별한 후각으로 강물 안의 독특한 아미노산 냄새를 구별하여 자신이 태어난 장소로 되돌아온다는 점이다.
이처럼 특별한 능력을 가진 연어의 코에 착안하여, 일본의 한 업체에서는 이미 연어의 코연골에서 한때 1g당 3000만엔의 가격으로 유명했던 프로테오글리칸(NPG)을 85% 이상의 고순도로 추출, 대량생산에 성공하여 업계의 주목을 한 몸에 받고 있다.
프로테오글리칸은 코어 단백질과 그에 결합하는 글리코사미노글리칸(산성 뮤코다당)으로 구성되는 복합 당질로서 알려져 있고, 세포외 매트릭스의 주된 구성 요소이며, 피부 조직, 연골 조직, 뼈 조직, 혈관 조직 등에 존재하고 있다. 프로테오글리칸은 콜라겐 및 히알루론산과 더불어 인체 내의 세포와 세포 사이를 결합시켜주고, 세포에 영양분을 공급해주는 역할을 하는데, 노화가 진행됨에 따라 인체 내에서 그 수가 줄어드는 것으로 알려져 있다. 이와 같이, 프로테오글리칸은 동물의 결합 조직의 세포 외 매트릭스 중 기질이나 체액으로 넓게 존재하고 있고, 마찬가지로 결합 조직 등에 존재하는 히알루론산이나 콜라겐과 함께 보수성 물질로서 알려져 있으며, 피하 세포의 증식이나 접착에 관련되어 있는 것이 보고되어 있다.
하지만 지금까지 프로테오글리칸은 콜라겐 및 히알루론산과는 달리 인공적인 합성이나 제조가 불가능하다고 알려져 왔다. 프로테오글리칸은 피부, 관절연골, 추간판, 혈관 등에 특히 많이 포함되어 있는데, 히알루론산의 130%에 이를 정도로 강력하게 물을 머금는 특징이 있을 뿐만 아니라, EGF(상피성장인자)작용과 함께 히알루론산 및 콜라겐의 생성을 촉진하는 기능을 가지고 있어 차세대 이미용 소재로 불리고 있을 뿐만 아니라 관절연골 및 척추건강에도 매우 유망한 물질로도 평가받고 있다. 또한, 항알레르기 작용과 함께 항비만 소재로써의 효능 등이 밝혀지고 있다.
또한, 프로테오글리칸은 염증성 질환이나 자기면역 질환의 예방 또는 치료, 장기 이식시의 거부반응의 억제, 알레르기 증상의 예방 또는 개선, 당뇨병의 예방 또는 개선 등에 유용하다는 것도 보고되어 있다.
프로테오글리칸은 글리코사미노글리칸과 단백질의 공유결합물의 총칭이고, 일반의 당단백질에 비해, 당함량이 지극히 많은 것이 특징이다. 프로테오글리칸의 당으로서는 아미노당과 우론산(uronic acid)이 많아, 중성당은 적다. 아미노당은 황산화되어 있는 것이 많다. 기원이 되는 원료나 추출·제조 조건에 따라, 분자량이나 포함되는 아미노산이나 당 종류나 양, 황산화의 비율도 다르고, 여러가지 분자종이 존재한다.
프로테오글리칸에 대한 연구 및 응용은 현재 일본이 가장 앞서 있는데, 일본에서는 고순도(순도 85%) 원료와 저순도(순도 20%) 원료가 전체 시장공급을 양분하고 있는 상황이다. 천연물 소재의 경우 순도확인이 매우 중요한데, 그 이유는 순도가 높을수록 상대적으로 소량만 사용하면 되고, 또한 불순물이 매우 적기 때문에 인체에 안전할 뿐만 아니라 체험효과도 단연 높을 수밖에 없다.
일본에서 작년에 800억원대의 시장규모에서 올해 1000억원대 이상의 시장을 형성할 것으로 예상되는 등 폭발적인 성장세를 보이고 있는 프로테오글리칸은 국내에서도 작년부터 관련 제품이 선보이는 등 본격적인 상륙을 준비하고 있는 모습이다.
국내에서도 상기 일본의 업체로부터 수입한 프로테오글리칸(NPG) 원료를 함유한 제품을 최근 출시하였으며, 일부 화장품 메이커에서도 프로테오글리칸이 함유된 화장품 및 이너뷰티 제품을 출시하는 등 국내 이미용 및 관절시장에 새로운 바람을 불러일으키고 있다.
종래의 문헌 등에 따른 프로테오글리칸 추출방법은 다음과 같다.
첫째, 일본 전통식품에서 초산에 절여서 식품에 이용하는 것에 착안된 식초 절임 방법을 택하고 있다(아오모리PG社)
둘째, 열수 추출 후 에탄올 침지로 불순물 제거시 100 g 연골에서 6g의 PG를 회수하였다. (Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi Vol. 60, No. 5, 237∼241 (2013) サケ鼻軟骨粉末から異なる溶媒で抽出したプロテオグリカンの性質の比較) (일본 특허 번호 2021-138660 연어코연골에서 프로테오글리칸추출방법)
셋째, 4M MgCl2 수용액에서 추출하였다. (Tatara et al., 2015. Preparation of proteoglycan from salmon nasal cartilage under nondenaturing conditions. Biosci Biotechnol Biochem 79, 1615-8)
넷째, 100℃가 바람직하지만 90℃에서 추출하는 공정을 소개하였다.(일본 논문)
다섯째, Proteoglycan은 150-230℃ 사이에서 구조적 파괴가 일어나기 때문에 그 이하에서는 열변성이 없다(Yuliya and Novikov. 2019 THERMAL DESTRUCTION OF CHONDROITIN SULPHATE ISOLATED FROM BARENTS SEA HYDROBIONTS. ·IZVESTIYA VYSSHIKH UCHEBNYKH ZAVEDENIY KHIMIYA KHIMICHESKAYA TEKHNOLOGIYA 63(1):39-44)
이에, 본 발명자들은 국내의 기술로 프로테오글리칸(PG)을 추출하고 이를 원료로 사용한 제품을 개발하고자 노력하던 중, 독자적인 프로테오글리칸 분리 및 추출, 농축 공정을 개발하고 그 효과를 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
1) Tatara T, Suto S, Sasaki Y and Endo Masahiko, 2015. Preparation of proteoglycan from salmon nasal cartilage under nondenaturing conditions, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 79:10, 1615-1618, DOI:10.1080/09168451.2015.1044933
2) Kakizaki I, Miura A, Mineta T, Hong J and Kato Y. 2017. Characterization_of_Proteoglycan_and_Hyaluronan_in Hot water extraction from salmon cartilage. J Appl Glycosci 64, 83-90. doi: 10.5458/jag.jag.JAG-2017_005
본 발명의 목적은 분리, 추출 및 농축 공정을 통해 고순도의 프로테오글리칸을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 연어머리에서 연어살, 뼈로부터 연골을 분리하는 연골 발췌 단계; 2) 상기 발췌된 연골을 세척하고 세절시키는 단계; 3) 상기 세절된 연골에서 60~121℃의 열수 또는 가압 열수추출로 프로테오글리칸(PG)을 추출하고 90~100℃에서 농축하여 20~46 Brix의 농축액을 제조하는 단계; 4) 상기 추출 및 농축된 프로테오글리칸 농축액에 10 내지 15 배수의 75 내지 100% 에탄올을 넣어 상기 프로테오글리칸을 침지시키는 단계; 및 5) 상기 침지된 프로테오글리칸을 원심분리 내지 자연침지 후 상층액 제거를 통해 분리하는 단계;를 포함하는 연어머리 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 얻어진 프로테오글리칸을 이용한 식품, 화장품 및 수산동물용 영양제를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 프로테오글리칸은 proteoglycan 또는 PG로 기재할 수 있다.
본 발명은 1) 연어머리에서 연어살, 뼈로부터 연골을 분리하는 연골 발췌 단계; 2) 상기 발췌된 연골을 세척하고 세절시키는 단계; 3) 상기 세절된 연골에서 60~121℃의 열수 또는 가압 열수추출로 프로테오글리칸(PG)을 추출하고 90~100℃에서 농축하여 20~46 Brix의 농축액을 제조하는 단계; 4) 상기 추출 및 농축된 프로테오글리칸 농축액에 10 내지 15 배수의 75 내지 100% 에탄올을 넣어 상기 프로테오글리칸을 침지시키는 단계; 및 5) 상기 침지된 프로테오글리칸을 원심분리 내지 자연침지 후 상층액 제거를 통해 분리하는 단계;를 포함하는 연어머리 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 연어머리 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법에 있어서, 상기 1) 단계의 연골 발췌는 50℃의 물에 20분 동안 연어머리를 침지시킨 후 냉각수로 연어머리를 냉각시켜 머리 내 연골의 유실을 막는 것이 바람직하고, 상기 5) 단계에서 분리한 프로테오글리칸을 동결건조를 통해 장기간 보존하는 단계를 추가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 연어머리 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법에 있어서, 상기 3) 단계의 추출은 121℃의 가압 열수추출을 0.5~2시간 동안 수행한 후 100℃에서 농축하는 것이 바람직하고, 이때, 상기 3) 단계의 추출 전 60℃까지 승온시 단백질분해효소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 얻어진 프로테오글리칸을 이용한 식품, 화장품 및 수산동물용 영양제를 제공한다.
이때, 상기 식품은 프로테오글리칸을 함유하는 관절 건강용이고, 화장품은 멀티밤이며, 수산동물용 영양제는 어류의 먹이인 동물플랑크톤 영양강화제인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예 및 시험예에 따른 주요 내용은 다음과 같다.
1. 연어머리 연골을 채취하고 세척 후 세절된 연골을 121℃에서 추출을 하고 100℃에서 농축을 진행한다.
2. 연어 연골 습중량 대비 26.2%의 건조중량 PG를 추출할 수 있는 방법을 제시하고 있다.
3. 물에 용해되어 빠져나가는 PG의 손실을 줄이기 위해 연어연골 추출 농축액에 에탄올을 10 내지 15 배수를 넣어서 이물질을 제거하면서 PG를 침지시킨다. 이때 에탄올 사용량을 줄이기 위하여 20 내지 46 Brix 이상으로 농축한다.
4. 열수추출된 농축 PG는 에탄올 함량 99% 이상에서 침지해야 함량의 변화는 없지만 높은 수율을 나타낸다.
5. 에탄올 침지는 2회 이상 진행하는 경우 PG 회수량이 낮아지기 때문에 1회 침지만 진행한다.
6. 용도에 맞도록 40% 이상의 열수추출 동결건조 PG와 에탄올 침지 80% 이상의 PG를 추출할 수 있는 방법을 제시한다.
7. pH를 낮춰서 추출하는 경우 함량은 높일 수 있지만, 수율이 낮아지는 특징을 보이기 때문에 pH 조절 없이 중성의 정제수로 작업하는 것이 바람직하다.
8. 상기와 같이 제조된 PG는 식품, 화장품 및 수산동물의 영양제로 개발할 수 있다.
종래의 방법에 의하면 연어 연골 습중량 대비 대략 6% 정도(100 g 연골에서 6g)의 PG를 추출할 수 있는 반면 본 발명에 따르면 연어 연골 습중량 대비 26.2%의 건조중량 PG를 추출할 수 있다. 또한, 용도에 따라 40% 이상의 수율의 열수추출 동결건조 PG와 80% 이상의 수율인 에탄올 침지 PG를 추출할 수 있는 다양한 변형이 가능하다. 그리고 이 PG는 식품, 화장품 및 수산동물의 생존력 향상을 위한 영양제 개발에 사용할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 연어 머리 유래 연골의 추출수의 온도에 따른 프로테오글리칸의 함량(%)(1a)과 추출 수율(%)(1b)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2a 및 도 2b는 연어 머리 유래 연골의 추출수의 pH 조절에 따른 프로테오글리칸의 함량(%)(2a)과 추출효율(%)(2b)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 100℃에서 열수 추출된 연어 머리 유래 프로테오글리칸의 알콜침지 농도에 따른 PG 분말 회수 효율(%)을 나타낸 그래프이다.
도 4는 100℃에서 열수 추출된 연어 머리 유래 프로테오글리칸의 알콜침지 농도에 따른 PG 분말 회수 효율(%)을 나타낸 그래프이다.
도 2a 및 도 2b는 연어 머리 유래 연골의 추출수의 pH 조절에 따른 프로테오글리칸의 함량(%)(2a)과 추출효율(%)(2b)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 100℃에서 열수 추출된 연어 머리 유래 프로테오글리칸의 알콜침지 농도에 따른 PG 분말 회수 효율(%)을 나타낸 그래프이다.
도 4는 100℃에서 열수 추출된 연어 머리 유래 프로테오글리칸의 알콜침지 농도에 따른 PG 분말 회수 효율(%)을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 연어 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸(PG)의 추출 공정을 각 단계별로 설명한다.
1 단계 : 연골 채취 단계
연어 머리를 정제수에 담그고 상온에서 50℃까지 가열한다. 연어 연골은 상온의 온도에서는 잘 분리되지 않으나, 50℃ 부터는 연어의 살, 뼈, 연골이 분리가능하므로, 대략 20분 동안 50℃를 유지한다. 다만, 50℃에서 20분 이상을 초과하거나 50℃를 초과하여 지나치게 열을 가하면 연어 주둥이, 코 부분의 연골부분이 많이 녹아버리기 때문에 오히려 채취에 불리하므로, 상기 온도와 시간을 잘 지키는 것이 바람직하다. 따라서, 20분 정도 50℃에서 방치한 후, 냉각수로 최대한 상기 열을 가한 연어 머리의 온도를 낮추는 것이 바람직하다.
2 단계 : 연골 순수 분리 단계
연어의 뼈와 붙어있는 연골 부분을 손으로 분리해 낸다. 연어 눈알이 위치한 부분은 시신경 등의 단백질 불순물이 상대적으로 많으므로, 핀셋으로 정밀하게 불순물을 제거하는 것이 바람직하다. 분리된 연어 연골은 차가운 수돗물로 세척한 후 냉동 보관한다.
3 단계 : 연어 연골의 추출과 농축 단계
열수를 이용하여 추출과 농축한다. 먼저, 해동된 연골을 호모믹서 등으로 미세하게 분쇄하여 추출 효율을 높인다. 60℃부터 추출이 가능하지만, 교반기와 열을 가할 수 있는 추출기에서 90℃ 이상(100℃ 까지)으로 끓이면서 농축과 추출을 함께 진행하는 것이 바람직하다. 이때 선택적으로 단백질분해효소를 사용하는 것도 바람직한 방법이다. 또한, 가능하다면 교반기와 열을 가할 수 있는 가압식 추출기에서 121℃로 0.5~2시간, 바람직하게는 1시간 동안 끓이면서 농축과 함께 추출하는 것이 가장 바람직하다. 이후 끓는 물에서 4시간 이상 열수추출하면서 농축한다. 이때, 찌꺼기는 뮬러 거즈 등으로 걸러 제거할 수 있다.
4 단계 : 알콜 침지에 의한 PG 분리
상기 3단계에서 추출 및 농축된 연어연골의 PG에 3-15배수의 에탄올을 처리하여 침지시킨다. 상기 에탄올 침지된 PG를 40 μm 뮬러거즈로 걸러서 회수하거나 원심분리 내지 자연침지 후 상층액 제거를 수행하면 보다 용이하게 용매로부터 PG를 회수할 수 있다.
이때, 상기 사용된 에탄올은 농축 장치를 통해서 알콜을 회수하는 것을 기본으로 한다.
5 단계 : 동결 건조 단계
상기 분리된 PG를 동결 건조시키고 필요시 분쇄하여 사용한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 제시하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 상기와 같은 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1 내지 5> 열수 추출
연어머리를 핫니더에 넣고, 상온의 물을 넣은 후 50℃ 정도가 되도록 가온하면서 연어 머리가 잘 부서지는 시점을 정하였다. 이 시점에서 손으로 연어 머리의 껍질, 뼈, 살을 연골과 분리한 후 연골을 별도로 보관하였다.
이 연어 머리 유래 연골에는 눈, 시신경 등 추출 상의 이물질이 포함되어 있으므로, 핀셋 등으로 상온의 차가운 물에서 최대한 이물질을 제거하고, 연골의 뒷부분에 연결되어 있는 척추골을 제거하였다.
이 뼈와 이물질이 제거된 깨끗한 연골을 정제수에 넣고 온도를 60℃, 75℃, 90℃, 100℃로 일정하게 유지하면서 4시간 동안 추출 및 121℃에서 가압추출(1시간)하였다. 이때 60℃까지 승온하는 과정에서 추출에 사용하는 물량 대비 0.1 내지 0.5%의 단백질분해 효소의 적용도 바람직하다. 이때 사용하는 단백질분해 효소는 콜라게네이츠가 바람직하지만, 상용화 효소로 개발되어 있지 않기 때문에 alcalase, amino-peptidase와 같은 효소제를 사용해서 이물질을 제거해도 무방하다.
추출 후 농축과정에서 100℃에서 농축이 되기 때문에 끓여놓은 물을 보충하여 마르지 않도록 하였다. 각 온도에서 추출된 추출물은 찌꺼기를 40 um Muller gauze (Sieve 채)로 제거하고 100℃에서 4배 농축하였고, 농축된 농축 추출물을 동결건조하여 분말을 얻었다.
<시험예 1> 연어 머리 연골의 추출온도별 PG 함량과 추출효율
상기 실시예 1에서 얻어진 분말로 된 각 시료를 glycosaminoglycans (GAGs)를 표준물질로 하는 분석키트로 프로테오글리칸(Proteoglycan, PG)을 분석하였으며 이때 표준곡선은 GAGs (ug/50 uL) = 4.1352 ×OD656 + 0.2699 (R2=0.997) 이었다. 그 결과를 추출효율과 함께 하기 표 1 및 도 1a에 기재하였다.
| 발췌된 연어 머리 유래 연골의 추출온도 | |||||
| 60℃ | 75℃ | 90℃ | 100℃ | 121℃ | |
| 함량(%) | 42.4±2.17a | 43.4±3.21a | 44.2±2.28a | 44.7±1.48a | 45.5±0.97a |
| 추출효율(%) | 12.3±1.82a | 16.0±1.73b | 22.3±0.95c | 24.0±0.79cd | 25.0±1.93d |
연골 가수분해물을 60℃에서 추출된 시료는 42.4±2.17로, 100℃에서 추출된 시료는 44.7±1.48로 상승하는 경향은 보였지만, Duncan의 다중검정에서는 추출온도별 함량의 유의적인 차이는 보이지 않았다(P>0.05). 하지만, 추출온도별 함량의 회귀분석에서 ANOVA test 결과 유의적으로 추출온도 상승에 따른 함량의 증가는 확인되었다(P<0.05).
결과적으로 각 온도별 유의적인 차이는 보이지 않았지만, ANOVA test에서 유의적인 함량의 증가를 보였기 때문에 121℃에서 가압 추출하는 것이 가장 바람직한 방법이었다.
<시험예 2> pH별 PG 침지 및 PG 열수 추출 과정에서 pH 산성화 효과
초산 처리에 따른 pH별 PG 추출 효율을 보기 위하여 처리하지 않은 경우(pH 6.9)와 양조식초(7% 초산) 5%, 10, 20%의 수용액 첨가해서 pH 3.92, pH 3.72 및 pH 3.58로 조절하여 세척된 연골 1kg을 넣고 3배수 pH 조절된 정제수를 넣고 3일 동안 침지하였다. 침지 후 호모믹서 10분 가동으로 분쇄한 후 고압멸균기를 활용해서 121℃에서 1차 추출 4시간 동안 방치한 후 뮬러거즈 40 μm 짜리로 걸른 후 100℃에서 농축하여 동결건조하였다.
동결건조 후 앞의 방법과 같이 프로테오글리칸 함량을 측정하였으며, 아울러 습중량의 연골과 동결건조물의 중량을 비교하여 수율을 계산하였다.
그 결과를 하기 표 2 및 도 2a 및 도 2b에 기재하였다. 그 결과, 동결건조 후 PG 함량은 모든 pH 조절 실험구에서 57.3-65.0%로 유의적인 차이는 보이지 않았다(P>0.05). 하지만 추출 효율에서는 중성에서 가장 높았고, 산성 pH에서는 수율이 급격히 감소하였다.
| 추출액의 pH | ||||
| 6.9 | 3.92 | 3.72 | 3.58 | |
| 함량(%) | 61.4±4.02 | 57.3±1.61 | 65.0±0.89 | 63.5±1.25 |
| 수율(%) | 26.1±3.25b | 5.6±0.92a | 6.3±1.18a | 5.6±1.33a |
<실시예 3 및 실험예 3> 열수추출된 PG의 농축 후 에탄올 비율별 침지에 따른 PG의 함량과 추출효율
열수추출 연어머리 유래 프로테오글리칸 분말을 에탄올 농도에 따른 침지를 통해 이물질 제거를 한 후 고순도 프로테오글리칸 분말을 회수하였다.
에탄올처리 전의 PG 함량은 44.0±2.026으로 분석되었지만, 에탄올 함량별로 침지 하였을 때 회수되는 PG의 함량의 차이는 없었다(P>0.05). 하지만 회수되는 PG의 양은 알콜 비율의 증가에 따라 증가하여 99% 이상의 에탄올에 침지 하였을 때 유의적으로 높은 PG 회수율을 보였다(P<0.05)
그 결과를 하기 표 3 및 도 3에 기재하였다.
| Before EtOH (FD)* | Ethanol concentration (%) | ||||||
| 75% | 87% | 93% | 97% | 99% | 100% | ||
| 함량(%) | 44.0±2.028a | 88.7±3.82b | 91.4±4.48b | 81.8±5.71b | 86.4±4.83b | 87.0±5.26b | 88.0±6.27b |
| 추출 효율 (Yield, %) |
88.82±1.24a | 91.24±2.31b | 92.9±1.43bc | 93.14±2.08b | 94.84±2.41c | 95.38±3.11c | |
* 에탄올 처리 전 동결건조 물
<실시예 4 및 실험예 4> 동결건조된 PG의 에탄올 재침지 횟수에 따른 PG 함량과 추출효율
열수추출에 의해서 추출 후 동결건조된 PG를 에탄올에 재침지하여 함량과 추출 효율에 대한 검토를 하였다.
그 결과를 하기 표 4 및 도 4에 기재하였다. 그 결과, 동결건조 후 PG의 알콜 재침지 횟수에 따른 함량은 88.0-91.7%로 유의적인 차이를 보이지 않았지만(P>0.05), 추출효율에 있어서는 재침지 횟수가 증가함에 따라 1회 재침지에서 95.38±3.11에서 3차 침지시 63.02±5.77까지 유의적으로 감소하였다. (P<0.05)
결과적으로 함량을 높이기 위한 방법으로 에탄올에 여러회 재침지하였지만, 재침지에 따른 불순물 제거는 되었지만, 함량의 유의적인 향상이 없는 것으로 1회 침지하는 것이 가장 바람직한 방법이었다.
| 100% Ethanol 침지 횟수 | |||
| 1st | 2nd | 3rd | |
| 함량(%) | 88.0±6.27 | 90.9±4.16 | 91.7±3.82 |
| 추출효율(Yield, %) | 95.38±3.11c | 70.88±4.28ab | 63.02±5.77a |
* 에탄올 처리 전 동결건조 물
<실시예 5> 식품, 화장품 및 수산동물용 영양제 레시피 개발
열수추출에 의해서 추출 후 동결건조된 PG를 에탄올에 재침지하여 함량과 추출 효율에 대한 검토를 하였다. 이하, 표 5 내지 표 7에 각각 식품, 화장품, 수산동물용 영양제에 대한 주요 성분 및 함량을 기재하였다.
| 원료명 | 함량 | 비율 |
| 프로테오글리칸 | 30mg | 3.8% |
| 브로멜라인 | 40mg | 5.0% |
| 콘드로이친황상 | 18mg | 2.3% |
| 유근피 | 16mg | 2.0% |
| 글루타치온 | 18mg | 2.3% |
| 저분자생선콜라겐펩타이드 | 18mg | 2.3% |
| 우슬초추출분말 | 16mg | 2.0% |
| 비타민 미네랄 믹스 등 | 644mg | 80.5% |
| 합계 | 800 | 100% |
| NO | 원료명 | 비율(%) |
| 1 | 무취 오일 | 36.98585 |
| 2 | 고형 왁스 | 30.10000 |
| 3 | 세틸에틸헥사노에이트 | 16.00000 |
| 4 | 카프릴릭/카프릭트라이글리세라이드 | 15.00000 |
| 5 | 토코페릴아세테이트 | 0.10000 |
| 6 | 비사보롤 | 0.50000 |
| 7 | 비타민 C | 0.00100 |
| 8 | 세틸피이지/피피지-10/1디메치콘 | 0.10000 |
| 9 | 정제수 | 1.00000 |
| 10 | 소듐 디엔에이 | 0.05000 |
| 11 | 수용성 프로테오글리칸 | 0.05000 |
| 12 | 글루타티온 | 0.01000 |
| 13 | 소듐하이알루로네이트 | 0.01000 |
| 14 | 기능성 펩타이드 | 0.00005 |
| 15 | 아데노신 | 0.04000 |
| 16 | 스타아니스추출물 | 0.00100 |
| 17 | 카프릴릴글라이콜 | 0.00100 |
| 18 | 부틸렌글라이콜 | 0.00100 |
| 19 | 1,2-헥산다이올 | 0.00010 |
| 20 | 향료 | 0.05000 |
| 합계 | 100.00000 | |
| 순번 | 원료명 | 함량 |
| 1 | DNA 분말 | 22.15% (v/w) |
| 2 | 탄수화물원(전분) | 20.00% (v/w) |
| 3 | 인지질 60% 이상의 오일 | 15.00% (w/w) |
| 4 | 클로렐라 분말 | 10.00% (v/w) |
| 5 | 가수분해 단백질분말 | 15.00% (v/w) |
| 6 | 비타민, 타우린 등 미네랄 | 5.20% (w/w) |
| 7 | 항산화제 | 0.15% (w/w) |
| 8 | 아연 등 활성 촉진제 | 1.50% (w/w) |
| 9 | 정제수 | 11.00% |
| 합계 | 100% | |
이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
Claims (6)
1) 50℃의 물에 20분 동안 연어머리를 침지시킨 후 냉각수로 연어머리를 냉각시켜 머리 내 연골의 유실을 막는 것을 특징으로 하는 연어머리에서 연어살, 뼈로부터 연골을 분리하는 연골 발췌 단계;
2) 상기 발췌된 연골을 세척하고 세절시키는 단계;
3) 상기 세절된 연골에서 121℃의 가압 열수추출을 0.5~2시간 동안 수행하여 프로테오글리칸(PG)을 추출하고 100℃에서 농축하여 20~46 Brix의 농축액을 제조하는 단계;
4) 상기 추출 및 농축된 프로테오글리칸 농축액에 10 내지 15 배수의 75 내지 100% 에탄올을 넣어 상기 프로테오글리칸을 침지시키는 단계; 및
5) 상기 침지된 프로테오글리칸을 원심분리 내지 자연침지 후 상층액 제거를 통해 분리하는 단계;를 포함하는 연어머리 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법.
2) 상기 발췌된 연골을 세척하고 세절시키는 단계;
3) 상기 세절된 연골에서 121℃의 가압 열수추출을 0.5~2시간 동안 수행하여 프로테오글리칸(PG)을 추출하고 100℃에서 농축하여 20~46 Brix의 농축액을 제조하는 단계;
4) 상기 추출 및 농축된 프로테오글리칸 농축액에 10 내지 15 배수의 75 내지 100% 에탄올을 넣어 상기 프로테오글리칸을 침지시키는 단계; 및
5) 상기 침지된 프로테오글리칸을 원심분리 내지 자연침지 후 상층액 제거를 통해 분리하는 단계;를 포함하는 연어머리 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법.
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제 1항에 있어서, 상기 3) 단계의 추출 전 60℃까지 승온시 단백질분해효소를 사용하는 것을 특징으로 하는 연어머리 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 5) 단계에서 분리한 프로테오글리칸을 동결건조를 통해 장기간 보존하는 단계;를 추가하는 것을 특징으로 하는 연어머리 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법.
제 1항의 방법으로 얻어진 프로테오글리칸과 함께 브로멜라인, 콘드로이친황상, 유근피, 글루타치온, 저분자생선콜라겐펩타이드, 우슬초추출분말 및 비타민 미네랄 믹스를 포함한 관절 건강용 기능성 식품 조성물.
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|---|---|---|---|
| KR1020230113889A KR102669771B1 (ko) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 연어 연골 유래의 고순도 프로테오글리칸 제조 방법 및 그 용도 |
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|---|---|
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Citations (3)
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| WO2004083257A1 (ja) * | 2003-03-20 | 2004-09-30 | Hosokawa Micron Corporation | 軟骨魚類から単離されたプロテオグリカンおよびその製造方法 |
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| KR102464344B1 (ko) * | 2022-02-08 | 2022-11-04 | 주식회사 코씨드바이오팜 | 연어 유래 프로테오글리칸을 유효성분으로 포함하는 dtc 유전자 개인 맞춤형 색소 침착 방지용 화장료 조성물 |
-
2023
- 2023-08-29 KR KR1020230113889A patent/KR102669771B1/ko active IP Right Grant
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| 논문 (BIOSCIENCE, BIOTECHNOLOGY, AND BIOCHEMISTRY, 2015, VOL. 79, NO. 10, 1615-1618) * |
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