KR102690070B1 - 항산화 기능성이 우수한 유청단백질 가수분해물이 첨가된 발효유 및 그 제조방법 - Google Patents
항산화 기능성이 우수한 유청단백질 가수분해물이 첨가된 발효유 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 항산화 및 항노화 기능성이 우수한 유청단백질 가수분해물의 제조방법과 이를 이용하여 제조한 기능성 발효유 식품에 관한 것이다. 본 발명에 의한 유청단백질 가수분해물을 이용하는 발효유 제품은 고령자의 섭식장애 및 소화장애의 개선에 매우 효과적이다.
Description
우유단백질 가수분해물의 제조방법과 이를 이용하여 제조한 발효유 식품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항산화 및 항노화 기능성이 우수한 유청단백질 가수분해물의 제조방법과 이를 이용하여 제조한 기능성 발효유 식품에 관한 것이다.
인구 고령화에 따른 고령친화식품에 대한 소비자 니즈가 빠르게 증가하고 있으며, 이를 충족시켜주기 위한 시니어 프랜들리 기능성 식품들이 다양하게 개발되고 있다. 그중 단백질은 음료, 파우더, 육가공품 등에 가장 널리 이용되고 있으며, 영양적 및 기능적으로 높이 평가되는 소재 중 하나이다.
단백질의 품질은 영양적 이익과 인체의 생리 기능에 영향을 미치며, 필수 아미노산의 조성, 소화력, 생체 이용률, 보정 아미노산 점수 등으로 평가된다. 이러한 단백질은 효소가수분해 등과 같은 이화학적 또는 생화학적 변화를 통해 장내 소화 흡수이용률을 높여줄 수 있다.
한편, 프로바이오틱스(probiotics)는 살아있는 건강에 유익한 미생물로서 장내 감염 예방, 면역기능 증진, 장내 균총 균형유지 등의 효능이 알려져 있다. 또한, 감염균, 식중독균에 대한 길항작용을 통하여 질병 발병 예방, 식중독 발생 방지에 기여하는 것으로 밝혀져 있다.
또한, 발효유의 영양학적 이점은, 유산균이 생성하는 효소에 의한 단백질, 지방, 탄수화물 등 고분자 물질의 분해로 인한 다양한 풍미물질 생성, 단백질과 지방의 소화흡수 증진, 유당 소화불량 개선, 칼슘·인·철분 이용도 향상, 체내 비타민 B1, B2, niacin, 엽산 합성 증가 등이 있다.
본 발명에서는 우수한 항산화 기능성 및 항노화 활성을 갖는 유가공품을 제공하고자 한다. 구체적으로, 인체 흡수가 용이한 형태로 유청단백질을 효소가수분해하는 최적의 분해 조건과 이를 이용하는 발효유 제조방법 및 그 발효유 제품을 제공하고자 한다.
본 발명은 유청단백질에 단백질분해효소인 판크레아틴을 첨가하여 가수분해함으로써 수득되는 유청단백질 가수분해물을 함유하는 것을 특징으로 하는 노화 개선용 식품 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 유청단백질에 단백질분해효소인 판크레아틴을 첨가하여 가수분해함으로써 수득되는 유청단백질 가수분해물을 포함하는 우유에 유산균을 접종하고 발효시켜 제조되는 발효유를 제공한다.
본 발명의 발효유에 있어서, 상기 우유는 바람직하게 프락토올리고당이 첨가된 것일 수 있다.
본 발명의 발효유에 있어서, 상기 유산균은 바람직하게 락토바실러스 아시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 비피도박테리움 락티스 (Bifidobacterium lactis), 스트렙토코쿠스 써모필러스 (Streptococcus thermophilus)가 혼합된 복합 유산균일 수 있다.
본 발명은 항산화 및 항노화 기능성을 높게 갖는 새로운 형태의 유청단백질 효소가수분해물의 제조방법 및 그 가수분해물을 제공한다.
또한, 본 발명은 매우 효과적인 고령친화식품을 제공한다. 고령자의 주요 섭식장애로는 저작장애, 연하장애, 소화장애 등이 흔하게 발생될 수 있으며, 노화의 진행에 따라 타액 및 위, 췌장에서의 소화효소 분비가 감소됨은 물론 소화기 연동운동성 저하에 따라 소화장애가 수반될 수 있다. 그런데, 본 발명에 의한 유청단백질 가수분해물을 이용하는 발효유 제품은 고령자의 섭식장애 및 소화장애의 개선에 매우 효과적이다.
또한, 본 발명은 유청단백질 가수분해물을 함유하는 발효유 제조에 있어서, 관능적으로 우수한 최적의 배합비율 및 그 제조방법을 제공한다.
도 1은 본 발명 '유청단백질 가수분해물'의 HPLC에 의한 분획(펩타이드)화 양상을 보여준다.
도 2는 본 발명 '유청단백질 가수분획물'의 항산화 효능을 확인한 결과이다.
도 3은 본 발명 '유청단백질 가수분해물'의 세포 증식 효과 결과이다.
도 4는 본 발명 '유청단백질 가수분획물'에 의한 피부 세포에서의 노화 억제 효과를 보여준다. 도 4의 a는 인간의 피부 섬유아세포 (human dermal fibroblast; HDF)에 β-galactosidase assay를 진행한 이미지이며 파란색을 띄는 세포는 노화가 유도된 세포를 의미한다. 도 4의 b는 도 4의 a를 수학식 2의 수식으로 통계를 낸 그래프를 의미한다.
도 5는 본 발명의 '유청단백질 가수분해물'을 이용한 발효유 제조과정을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 '유청단백질 가수분해물'을 적용한 발효유 제품의 관능검사 결과이다.
도 2는 본 발명 '유청단백질 가수분획물'의 항산화 효능을 확인한 결과이다.
도 3은 본 발명 '유청단백질 가수분해물'의 세포 증식 효과 결과이다.
도 4는 본 발명 '유청단백질 가수분획물'에 의한 피부 세포에서의 노화 억제 효과를 보여준다. 도 4의 a는 인간의 피부 섬유아세포 (human dermal fibroblast; HDF)에 β-galactosidase assay를 진행한 이미지이며 파란색을 띄는 세포는 노화가 유도된 세포를 의미한다. 도 4의 b는 도 4의 a를 수학식 2의 수식으로 통계를 낸 그래프를 의미한다.
도 5는 본 발명의 '유청단백질 가수분해물'을 이용한 발효유 제조과정을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 '유청단백질 가수분해물'을 적용한 발효유 제품의 관능검사 결과이다.
본 발명은 유청단백질에 단백질분해효소인 판크레아틴을 첨가하여 가수분해함으로써 수득되는 유청단백질 가수분해물을 함유하는 것을 특징으로 하는 노화 개선용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명에서는 단백질 가수분해효소로 Pancreatin을 사용하여 유청단백질 가수분해물을 제조하였다. 유청단백질은 구입해서 사용하거나, 일 예로, 우유로부터 등전점을 이용하여 분리하여 사용할 수 있다. 가수분해는 45~55℃에서 3~7시간 정도 수행하는 것이 좋다. 본 발명의 가수분해되어 수득된 유청단백질 가수분해물은 유청단백질에 비해 항산화능, 세포 활성도, 세포노화 억제효능 모두가 더 우수한 것으로 확인되었다.
한편, 본 발명은 유청단백질에 단백질분해효소인 판크레아틴을 첨가하여 가수분해함으로써 수득되는 유청단백질 가수분해물을 포함하는 우유에 유산균을 접종하고 발효시켜 제조되는 발효유를 제공한다. 이때, 상기 우유는 바람직하게 프락토올리고당이 첨가된 것일 수 있다. 유청단백질 가수분해물은 우유에 0.1~0.25%(w/v) 첨가되는 것이 좋고, 프락토올리고당은 3~5%(w/v) 첨가되는 것이 좋다.
또한, 본 발명에서는 발효 종균으로서, 바람직하게 락토바실러스 아시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 비피도박테리움 락티스 (Bifidobacterium lactis), 스트렙토코쿠스 써모필러스 (Streptococcus thermophilus)가 혼합된 복합 유산균을 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 발효유는 관능검사 결과, 7점평가법 기준에서 5.0 이상으로 높이 평가되어 신규한 발효유 제품으로서 관능적으로 우수한 것으로 결론내릴 수 있었다.
이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예 및 실험예를 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에만 한정되는 것은 아니고 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
[실시예 1: Pancreatin에 의한 우유단백질(유청단백질) 가수분해물 제조]
단백질분해효소(Pancreatin)를 이용하여 유청단백질을 펩타이드화하고자 하였다. 우유로부터 등전점을 이용하여 유청단백질을 분리하고 동결건조하였다. 펩타이드화 조건은 유청단백질 30g과 상기 판크레아틴 단백질분해효소액을 첨가하고 50℃에서 5시간 반응시켰다. 단 효소액은 1/100 희석한 것을 사용하였다. 펩타이드화된 분해물은 HPLC를 이용하여 분획화 양상을 조사하였다.
유청단백질 분해물(펩타이드)의 HPLC 분리 조건을 하기와 같이 확립하였다.
· HPLC 기기 : YMC
· Column : Vydac 218TPTM C18
· HPLC 작동 조건
A: 0.1% TFA in water, B: 0.1% TFA in Acetonitrile, Absorbance: 214nm
Flow rate : 1 ml/min, Elution time: 40min, Elution gradient: linear (0-100%)
유청단백질을 펩타이드화한 시료를 HPLC로 분리 및 분획한 결과는 도 1과 같았다. 가수분해하지 않은 유청단백질의 분리패턴은 단순하고 peak의 숫자도 적었지만, 유청단백질 가수분해물은 다양한 peak가 생성되었음을 알 수 있었고, peak의 높이도 많은 차이를 보였다. 이는 효소에 의해 peptide화가 양호하게 진행되었음을 의미한다. 즉 효소에 의해 매우 다양한 펩타이드가 생성되었음을 도 1을 통해 알 수 있었다.
한편, 유청단백질 가수분해물의 분획(fraction)에 따른 acetonitrile 농도는 하기 표 1과 같았다. HPLC로 펩타이드를 분리함에 있어 acetonitrile 농도에 따라 분리 양상이 결정된다. Acetonitrile 농도를 표 1과 같이 증가시키면서 분리하여 6개의 peak 그룹으로 나누어 시료를 취하고 증류수로 투석 후 동결건조하여 실험에 사용하였다.
| Fractions | Acetonitrile concentration(%) |
| 1 | 1 |
| 2 | 3 |
| 3 | 15 |
| 4 | 20 |
| 5 | 25 |
| 6 | 31 |
[실시예 2: 우유단백질(유청단백질) 가수분해물의 항산화 효과 검증]
유청단백질(Whey protein ; WP)과 유청단백질 가수분획물(Fraction)의 항산화 효과를 확인하고자 하였다. 항산화 효과를 가지는 대표적인 물질인 resveratrol (Rsv)을 양성 대조군으로 사용하여, 2,2′-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS) assay를 수행하였다.
기존에 우유 성분이 항산화 능력을 가지고 있는 것으로 보고되어 있지만, 기존에는 다양한 방법을 통하여 서로 다른 기준에서 시험을 수행하였기 때문에 동일한 조건에서 상대적인 항산화 능력을 비교할 수 없었다. 따라서, 본 발명에서는 ABTS 방법을 통하여 동일한 기준으로 우유 성분에 대한 항산화 능력을 확인하였다.
실험 방법은 ABTS (2,2′-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) 7 mM과 potassium persulfate 2.4 mM을 1:1 로 혼합하여 24시간 동안 암실에서 반응시켜 ABTS를 free radical 상태로 만들어 준 후, 실험 사용 전에 물로 희석하여 ABTS 용액이 734 nm에서 흡광도가 0.7이 되도록 하였다. 시험하고자 하는 시료 20 μl와 희석해 놓은 ABTS 용액 80 μl를 혼합한 뒤 10분간 차광시킨 후 microplate reader에서 734 nm로 흡광도를 측정하였으며, 항산화능은 아래와 같은 공식으로 계산하였다.
[수학식 1]
유청단백질과 유청단백질 가수분획물을 2.5, 5.0 mg/ml 농도로 처리하고, rsv는 25, 50 μM 로 처리하여 항산화 능력을 확인한 결과, 도 2에서와 같이, 유청단백질과 유청단백질 가수분획물이 rsv와 비교하여도 높은 항산화 효능이 있는 것으로 확인되었다. 특히, 유청단백질 가수분획물 1, 2, 3번이 탁월한 항산화 효능을 발휘하는 것으로 확인되었다.
[실시예 3: 우유단백질(유청단백질) 가수분해물의 세포 활성도 측정]
유청단백질 (WP)과 유청단백질 가수분획물 (Fraction)의 세포 활성에 대한 효능을 측정하고자 하였다. 폐암 세포 (A549), 간암 세포 (HepG2), 대식 세포(RAW 264.7)에 유청 단백질과 유청단백질 가수분획물을 0.05, 0.25, 1.25 mg/ml의 농도로 48시간 동안 처리한 후 MTS (tetrazolium compound3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)- 2H-tetrazolium) 방법을 이용하여 세포의 활성도를 확인하였다.
A549 세포에 1.25 mg/ml 농도의 유청단백질 가수분획물 6번을 처리하자 세포활성이 198.7% 까지 향상됨을 확인할 수 있었다.
HepG2 세포에 1.25 mg/ml 농도의 유청단백질 가수분획물 4, 5번을 처리하자 세포활성이 각각 443.3, 677.3% 증가되었고, 유청단백질 가수분획물 6번을 0.25, 1.25 mg/ml의 농도로 처리한 경우 세포활성은 824.3, 939.2%까지 증가되었다.
RAW 264.7 세포는 유청단백질 가수분획물 6번을 1.25 mg/ml의 농도로 처리하였을 때 세포활성이 416.2%까지 증가되는 것을 확인하였다.
상기의 결과를 바탕으로 유청단백질 가수분획물 6번이 세포활성도를 증가시키는데 가장 탁월한 효능을 보이는 것을 알 수 있었다 (도 3).
[실시예 4: 우유단백질(유청단백질) 가수분해물의 세포 노화 억제 효과]
노화가 된 세포는 세포 안에서 대사 작용은 일어나지만, 더 이상 증식하지 않고 세포 분열이 멈춘 상태로 존재한다. 이런 노화된 세포에서 특이적으로 pH 6.0일 때β-galactosidase의 활성이 나타나기 때문에 β-galactosidase는 노화 마커로 사용되고 있다 (senescence -associated β-galactosidase (SA-β-gal)).
다양한 활성산소로 인해 노화된 세포에서 유청단백질 (WP)과 유청단백질 가수분획물 (Fraction)이 노화 예방에 영향이 있는지 확인하기 위하여 H2O2로 노화를 유도한 세포에서 노화 마커를 확인하였다.
세포에 유청단백질과 유청단백질 가수분해물을 24시간 처리한 후에 600μM H2O2를 2시간 처리하여 노화를 유도하고, 유청단백질과 유청단백질 가수분해물을 각각 1.25 mg/ml 씩 48시간 처리하였다. 세포에 4% 파라포름알데히드를 넣어 세포를 고정시킨 후 X-Gal이 포함되어 있는 SA-β-gal 염색용액 (pH 6.0)을 고정된 세포에 넣고 염색이 될 때까지 24시간 더 배양을 시켜주었다. X-Gal은 β-galactosidase의 활성에 의해 가수분해되어 파란색으로 발색되어 나타나며, 이렇게 파란색을 띄는 세포는 노화가 된 세포를 표시한다.
도 4의 a는 인간의 피부 섬유아세포 (human dermal fibroblast; HDF)에 β-galactosidase assay를 진행한 이미지이며, 파란색을 띄는 세포는 노화가 유도된 세포를 의미한다. 도 4의 b는 도 4의 a를 아래와 같은 수식으로 통계를 낸 그래프를 의미한다.
[수학식 2]
도 4의 a에서 보듯이 Control(Cont.)과 H2O2를 처리하여 노화를 유도한 Control (Cont.(H2O2))을 비교하면, Control(H2O2)에서 파란색으로 염색이 된 세포가 더 많은 것을 확인할 수 있다. 또한, 이를 통계적으로 나타낸 도 4의 b에서도 Cont. 보다 Cont.(H2O2)에서 파란색으로 염색이 된 세포가 87.5% 더 많다는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 H2O2에 의해 노화가 유도된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 유청단백질과 유청단백질 가수분해물을 1.25 mg/ml 처리한 HDF 세포에서 노화된 세포가 현저히 감소되는 것을 확인하였다. 이는 노화마커를 통해 유청단백질과 유청단백질 가수분해물 모두가 피부노화 억제에 효과가 있음을 보여주는 것이다. 특히, 유청단백질 가수분해물 6번이 항노화에 대해 탁월한 효능을 나타내었으며, 이는 유청단백질 가수분해물을 1.25 mg/ml 농도로 함유할 때 세포노화 억제 물질로 작용할 수 있음을 보여주는 것이다.
[실시예 5: 우유단백질(유청단백질) 가수분해물을 첨가한 발효유의 관능특성]
유청단백질 가수분해물을 함유하는 발효유를 제조하고, 관능특성을 확인하고자 하였다. 유청단백질 가수분해물의 첨가 비율 및 프리바이오틱스로서 올리고당의 첨가 비율에 따른 발효유 특성을 시험하였다.
유청단백질 가수분해물을 0.1%, 0.15%, 0.2% 및 0.3%(w/v) 씩 혼합하여 각각 발효유를 제조하고 (도 5), 외관 특성 및 유청분리 현상을 확인하였다. 실험 결과 0.3% 이상 시료에서 유청분리 현상이 뚜렷하게 확인되었다. 이를 통하여 유청단백질 가수분해물의 발효유 중 최적 배합비율은 0.1 내지 0.25%가 바람직한 것으로 판단되었다.
또한, 프리바이오틱스로서 프락토올리고당을 각각 2% 및 4%(w/v)씩 첨가하여 발효유를 제조하고 관능평가를 통하여 품질을 확인하였다. 평가결과 2% 첨가시료에 비하여 4% 첨가시료가 25 내지 30% 높은 수치로 더 우수하게 평가되었다.
상기 실험 결과를 바탕으로, 유청단백질 가수분해물을 0.15%(w/v), 프리바이오틱스로서 프락토올리고당을 4%(w/v)씩 우유에 혼합하고, 복합유산균을 다르게 사용하여 발효유 시료를 제조한 후, 관능평가를 통하여 품질을 평가하였다.
| 구분 | 전체기호도 | 향미 | 신맛 | 단맛 | 감칠맛 | 바디감 |
| F4ABT1) | 5.85 | 5.82 | 5.30 | 5.39 | 5.48 | 5.52 |
| F4B2) | 5.36 | 5.30 | 5.30 | 4.97 | 5.21 | 4.88 |
| F4Y3) | 5.30 | 5.33 | 5.06 | 4.73 | 4.97 | 5.15 |
1) F4ABT : Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis BB12, Streptococcus thermophilus
2) F4B : Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis, Streptococcus thermophilus
3) F4Y : Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus
유청단백질 가수분해물을 적용하여 발효유 제품을 제조하고 관능검사를 통하여 품질을 평가한 결과 (도 6), 상기 표 2와 같이 F4ABT 시료가 가장 우수하게 평가되었다. 결과적으로 유청단백질 가수분해물 0.15%(w/v) 및 프락토올리고당 4%(w/v)씩를 혼합하고, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis BB12, Streptococcus thermophilus 의 복합유산균으로 발효한 발효유가 발효유의 품질이 7점평가법 기준에서 5.0 이상으로 높이 평가되어 신규한 발효유 제품으로서 관능적으로 우수한 것으로 결론내릴 수 있었다.
Claims (4)
- 삭제
- 유청단백질에 단백질분해효소인 판크레아틴을 첨가하여 50℃에서 5시간 동안 가수분해함으로써 수득되는 유청단백질 가수분해물을 포함하는 우유에 유산균을 접종하고 발효시켜 제조되며,
상기 우유는 상기 유청단백질 가수분해물 0.15%(w/v) 및 프락토올리고당 4%(w/v)가 첨가된 것이고,
상기 유산균은 락토바실러스 아시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 비피도박테리움 락티스 (Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필러스 (Streptococcus thermophilus)가 혼합된 복합 유산균인 것을 특징으로 하는 항산화 효과가 있는 유청단백질 가수분해물이 첨가된, 발효유.
- 삭제
- 유청단백질에 단백질분해효소인 판크레아틴을 첨가하여 50℃에서 5시간 동안 가수분해하여 유청단백질 가수분해물을 제조한 후,
우유에 상기 유청단백질 가수분해물 0.15%(w/v) 및 프락토올리고당 4%(w/v)를 첨가한 후,
락토바실러스 아시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 비피도박테리움 락티스 (Bifidobacterium lactis) 및 스트렙토코쿠스 써모필러스 (Streptococcus thermophilus)가 혼합된 복합 유산균을 접종하고 발효하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 항산화 효과가 있는 유청단백질 가수분해물이 첨가된, 발효유의 제조방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102691618B1 (ko) * | 2023-06-26 | 2024-08-08 | 충남대학교산학협력단 | 발효유 및 유청단백질 가수분해물을 포함하는 프로바이오틱스 조성물 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140227393A1 (en) * | 2013-02-08 | 2014-08-14 | A.G.V. Products Corp. | Process for preparing a functional fermented milk product with low acidity and containing a low content of lactose and enhanced with galactooligosaccharides and Bifidobacterium, and functional fermented milk product prepared therewith |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2683491B2 (ja) * | 1993-09-30 | 1997-11-26 | 雪印乳業株式会社 | ホエー蛋白質発酵乳およびその製造方法 |
| TWI317636B (en) | 2002-11-22 | 2009-12-01 | Meiji Dairies Corp | Nutritional compositions for liver disease patients or for patients underhigh levels of invasive stress |
| AU2014330269B2 (en) * | 2013-10-04 | 2017-06-01 | Innoway Co., Ltd | Hydrolysate of animal protein, manufacturing method thereof and use thereof |
| US20190021387A1 (en) | 2016-01-29 | 2019-01-24 | Roquette Freres | Nutritional formulations comprising a pea protein isolate |
-
2021
- 2021-02-26 KR KR1020210026667A patent/KR102690070B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140227393A1 (en) * | 2013-02-08 | 2014-08-14 | A.G.V. Products Corp. | Process for preparing a functional fermented milk product with low acidity and containing a low content of lactose and enhanced with galactooligosaccharides and Bifidobacterium, and functional fermented milk product prepared therewith |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Journal of Medicinal Food, 8(3), 2005, 337-342. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220122264A (ko) | 2022-09-02 |
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