KR20010105931A - 실크 펩타이드를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실크로부터 펩타이드를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 종래 산 및 염기에 의한 가수분해시 단점인 장치의 부식문제, 폐수발생 문제, 효소에 의한 가수분해시의 단점인 염의 다량발생 문제 등을 해결하고 간단히 고수율로 실크 펩타이드를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실크 펩타이드 제조방법은 피브로인, 정련하지 않은 누에고치 또는 부잠사를 고압증기멸균기에서 질소분위기하에 가열로 고압증기멸균기 내를 6~25Kg/㎠의 압력이 되게 하여 4~48시간동안 가수분해하여 평균분자량 200~2,000의 피브로인 올리고펩타이드 및 혼합실크 펩타이드를 얻는 것이다.

Description

실크 펩타이드를 제조하는 방법{A manufacturing method of silk peptide}

본 발명은 피브로인, 정련하지 않은 누에고치 또는 부잠사 등으로부터 실크 펩타이드를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 좀더 자세히는 기존에 알려진 팽윤에 의한 단섬유화의 방법(일본 특개평 3-35024)을 응용하여 고압증기멸균기(auto clave)의 내압을 6~25Kg/㎠으로 하여 저분자량의 단백질, 폴리펩타이드, 올리고펩타이드 및 아미노산 등을 간단히 제조하는 방법에 관한 것으로 기존의 화학적인 가수분해와 효소 가수분해에서의 단점인 장치의 부식, 과량의 염 제거 등의 복잡한 공정을 피하고, 식.음료, 화장품, 세정제 등에 사용시 고도의 기능을 발휘할 수 있게 한 것이다.

견섬유는 오래전부터 우아하고 광택성이 있어 고품위의 의류소재로 취급되고 있으나 화학섬유의 기술발전에 따라 시장 한계성에 직면하여 잠사업계는 생산량 감소와 함께 큰 어려움을 겪고 있는 실정이다. 그러므로 누에고치 등을 이용하여 고기능의 제품 개발시 잠사업계의 활성화에 기여할 수 있을 것이다.

종래부터 견은 여러분야에서 기초소재로 널리 이용되고 있으며, 최근에는 이같은 단백질을 기능성 식품 등으로 이용하기 위한 개발이 활발해지고 있으나 여러가지 문제점이 있어 개선연구를 진행 중이나 한계에 직면하여 있다.

기능성 식품의 소재는 여러 가지가 있으나 성인병과 관련해서는 올리고 펩타이드가 효과적인 것으로 알려져 있다.

그 일례로 세린은 포스포세린의 형태로 중성영역에서 인산 존재하에서도 칼슘과 같은 무기질을 가용화 상태로 유지하는 능력이 있어 그 결과로 사람의 소화관내에서 칼슘의 흡수를 촉진한다(J.Seric.Sci. 62,5,392,1993).

더 나아가 화상환자의 피부 재생촉진을 위한 의약품으로의 개발, 함유 아미노산의 효능을 이용한 고혈압(Agric Biol.Chem.49,12,3455,1985), 당뇨병(New Food Ind. 35,1,17,1993)등 성인병 약제로의 개발 등이 올리고펩타이드를 이용하는 새로운 방향이다.

또한 올리고펩타이드의 항당뇨 효과, 숙취해소 효과 등이 알려져 있으며 그 구성성분의 대부분을 차지하는 글리신, 알라닌 등은 중성아미노산으로 피부와의 친화력이 뛰어나 화장품, 두발용품 등으로의 이용 가능성 및 응용이 더욱 증대되고 있다.

피브로인 펩타이드 또는 혼합실크 펩타이드를 손쉽게 제조하여 의약품 및 저가의 고기능성 식품, 피부친화력이 뛰어난 화장품, 두발보호력이 뛰어난 두발용품 또는 피부친화력이 뛰어난 세제 등의 분야에 기능성 소재로 공급할 수 있다면 잠사농가는 물론 국민건강에 기여도가 클 것으로 예측된다.

종래의 경우 피브로인 펩타이드의 제조시 정련된 피브로인을 산으로 가수분해하면 반응수율이 적고 분자량 조절이 어려울 뿐 아니라 고농도의 산을 사용함으로 인한 장치의 부식도 상업화시 큰 문제로 부각되고 있다.

염기에 의한 가수분해 역시 독성물질의 생성문제 및 반응후 산으로 중화후 탈염공정이 요구되며 생성물의 라세미화 등의 문제가 야기되고 있다.

그래서 최근에는 효소에 의한 가수분해 방법이 선호되고 있으나 실크의 가용화시 다량의 염화칼슘 등 중성염이 요구되어 탈염에 상당한 시간이 요구될 뿐 아니라 제조물의 변성이 우려되고 또한 고가의 효소를 사용하여 상업화시 장치의 복잡성, 제조원가의 상승 등의 문제가 야기되었다.

기존의 산이나 염기에 의한 가수분해의 경우 고농도의 산이나 염기의 사용에 의해 장치의 부식 뿐 아니라 분자량 제어의 난이도와 유리이미노산의 다량생성 또한 독성물질생성 등의 단점이 함유되어 있는 방법이어서 최근 효소가수분해법이 주목되고 있으나 이 효소가수분해의 경우 염화칼슘 등의 중성염이 다량 사용되어 생성된 염의 제거를 위해 투석을 행하나 많은 시간이 소요되어 단백질의 변성이 초래되고 투석과정에서 저분자량의 손실로 수율이 저하되는 경향이 있다.

그래서 산, 염기, 효소 등을 사용하지 않고 가수분해하여 탈염, 장치부식, 독성물질 등의 해결로 손쉽게 실크펩타이드를 제조하기 위한 방법의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 종래의 가수분해 방법과는 다른 방법을 채택하여 간단한 방법으로 실크펩타이드를 제조하는데 목적이 있다.

즉, 본 발명은 산 등 장치부식물질을 사용하지 않고 공정을 단순화시키고, 중성염 및 투석공정을 필요로 하지 않고 간단히 실크펩타이드를 제조할 수 있는 방법을 제공하려는 것이다.

본 발명은 가수분해 원료로 정련된 피브로인, 정련되지 않은 고치 또는 생사, 세리신 등을 사용하여 종래의 방법과는 다른 신규의 방법으로 손쉽게 실크 펩타이드 등을 제조하여 잠사업계, 섬유업계 등 관련회사의 활성화 뿐 아니라 화장품, 식품, 의약품 등의 제품에 저가의 기능성 소재로 공급할 수 있게 하려는 것이다.

본 발명에 따른 원료는 정련된 피브로인 및 정련되지 않은 고치를 벤데기등의 이물질을 제거후 절단 또는 압축하여 가수분해의 원료로 사용한다.

본 발명에 따른 실크펩타이드의 제조는 두가지의 경우로 반응조건을 달리하여 가수분해할 수 있다.

첫번째는 화학정련, 효소정련 또는 고압정련에 의해 얻어진 피브로인 및 부잠사를 사용한 경우 두번째는 정련하지 않은 고치 및 생피자 및 부잠사를 이용하여 가수분해하는 것이다.

더 자세히는 피브로인을 가수분해할 경우 특개평J3-35024에서 사용한 4Kg/㎠의 수증기로 가온 가압후 급속감압하여 팽윤후 건조 분쇄하여 단섬유화를 유도한 방법을 더욱 발전시켜 가열로 6~25Kg/㎠까지 가압하여 단섬유화가 아닌 가수분해를 진행시켜 펩타이드화하였으며, 미가수분해물, 불순물, 취기물질, 착색물질, 유리아민 등의 제품력에 영향을 주는 물질은 한외여과, 전기투석 또는 역삼투막으로 제거하여 본 발명을 완성하였다.

또한 두번째는 정련하지 않은 고치 또는 부잠사를 직접 가수분해하는 것도 가능하다. 즉 고치 또는 부잠사를 사용할 경우 가열로 내압이 8~20Kg/㎠로 되게 하여 가수분해하였다.

즉, 가열처리로 실크펩타이드를 간단히 얻는 방법으로 반응시 약간의 미반응물이 생성되나 수율에 큰 영향 없이 가수분해됨을 알 수 있었다.

과도한 가열로 가수분해하는 경우에는 생성물에 취기 및 착색이 발생하나 활성탄, 알루미나, 실리카겔 등으로 후처리하면 간단히 수율좋게 가수분해된 실크펩타이드를 얻을 수 있었다.

또한 가수분해시 반응물의 산화를 방지하기 위해 반응기 내부를 질소분위기로 하는 것이 더욱 좋으며, 물은 원료에 대해 중량대비 5~30배의 물을 사용하며 이온수를 사용하는 것이 더욱 좋다.

이때 미량의 고분자량 단백질과 미반응물 및 불순물이 남아있는 경우 이들을 제거하기 위해 평균분자량 5,000~100,000의 한외여과막으로 분리하여 제거할 수 있다.

또한 유리아민등 제품의 품질에 영향을 주는 저분자량의 취기물질 및 착색물질을 제거하기 위해 흡착, 전기투석 등의 투석법 또는 역삼투막 등의 멤브레인을 이용하여 분자량 분포가 좁고 설탕에 대해 10배 정도의 감미를 가진 올리고펩타이드를 제조할 수 있었다.

본 발명에 의한 실크펩타이드의 제조로 식생활 개선 즉, 현대인의 불규칙한 식사, 과도한 음주 등에 따른 성인병의 발병율이 높아지고 있어 상기제품의 개발로 성인 하루 필요한 아미노산(약100g)을 손쉽게 섭취 가능하고 이를 이용한 응용제품의 개발 즉, 각종 기능의 검색과 확립시 화장품, 성인병 예방식품과 섬유가공 등에의 제품개발이 가능해진다.

이하에서는 본 발명에 따른 피브로인펩타이드 또는 혼합 실크펩타이드의 신규 제조법에 관한 것으로 다음의 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1:피브로인의 가수분해

고압분해기에 정련된 견피브로인 섬유 40g과 700ℓ의 이온수를 넣고 반응기 내부를 질소분위기로 한 후 가열로 반응기의 내압을 12Kg/㎠로 상승시켜 20시간동안 가수분해 반응을 실시하였다.

가수분해를 실시한 후 냉각하고 미반응물을 제거하기 위해 분획분자량 10,000의 한외여과막으로 처리하고 취기물질 및 착색물질 등을 제거하기 위하여 전기투석막 또는 역삼투막을 사용하여 미황색의 액체를 얻었다.

얻어진 미황색의 투명한 액체를 냉동건조기로 건조하여 30그람을 얻었으며 겔여과 크로마토그래피(gel permeation chromatography)로 분자량을 측정하여 평균분자량 600의 피브로인 펩타이드를 얻었으며 아미노산 분석기로 아미노산의 조성을 분석한 결과 표1과 같았다.

비교예 1

가열로 내압을 14Kg/㎠로 하여 15시간동안 가수분해를 실시하였으며 기타의 방법은 실시예1과 같이 행하여 미황색의 투명한 액체를 얻었다.

냉동건조기로 건조하여 32g을 얻었으며 겔여과 크로마토그래피로 분자량을 측정한 결과 평균분자량 550의 피브로인펩타이드를 얻었다.

비교예 2

가열로 내압을 16Kg/㎠로 하여 12시간동안 가수분해를 실시하였으며 기타의 방법은 실시예1과 같이 행하였다.

그 결과 얻어진 미황색의 투명한 액체를 냉동건조기로 건조하여 38g을 얻었으며 겔여과 크로마토그래피로 분자량 측정 결과 평균분자량 400의 피브로인펩타이드를 얻었다.

실시예 2: 고치의 가수분해

고치의 이물질을 제거하고 약10등분으로 자른후 정련 과정 없이 고압분해기에 40g 가하고 이온수 700ℓ를 가한 후 반응기 내부를 질소로 치환후 가열로 내압을 12Kg/㎠로 하여 18시간동안 가수분해를 실시한 후 냉각하였다. 미반응물을 제거하기 위해 분획분자량 10,000의 한외여과막으로 처리하고, 취기물질 및 착색물질 등을 제거하기 위하여 전기투석 또는 역삼투막을 사용하여 미황색의 액체를 얻었다.

냉동건조기로 건조하여 30g을 얻었으며 겔여과 크로마토그래피로 분자량을 측정하여 평균분자량 600의 혼합 실크펩타이드를 얻었으며 아미노산분석기로 분석하여 표2와 같은 아미노산 조성의 혼합 실크펩타이드를 얻었다.

비교예 3

가열수증기로 내압을 14Kg/㎠로 하여 14시간 가수분해를 실시하였으며 기타의 방법은 실시예2와 같이 행하였다.

그 결과 얻어진 미황색의 투명한 액체를 냉동건조기로 건조하여 33g을 얻었으며 겔여과 크로마토그래피로 분자량 측정 결과 평균분자량 400의 혼합 실크펩타이드를 얻었다.

비교예 4

가열로 내압을 16Kg/㎠로 하여 10시간동안 가수분해를 실시하였으며 기타의 방법은 실시예2와 같이 행하였다.

그 결과 얻어진 미황색의 투명한 액체를 냉동건조기로 건조하여 36g을 얻었으며 겔여과 크로마토그래피로 분자량 측정 결과 평균분자량 300의 혼합실크펩타이드를 얻었다.

본 발명의 실크 펩타이드 제조방법에 의하면 정련, 세척, 멸균, 효소분해 또는 산처리, 여과, 탈색, 여과, 농축, 중화 등의 복잡한 공정을 거치지 않고도 빠른 시간 내에 효율적으로 실크 펩타이드를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실크 펩타이드 제조방법에 의하면 산 등 화학물질에 의한 장치의 부식 문제가 전혀 발생하지 않는다.

또한, 본 발명의 실크 펩타이드 제조방법에 의하면 중화과정이 필요하지 않으므로 중성염 발생으로 인한 후처리 문제가 없다.

또한, 본 발명의 실크 펩타이드 제조방법에 의하면 효소법에 의하여 얻어지는 평균 분자량 8,500∼11,000의 실크세리신 펩타이드 및 110℃에서 3∼5시간 고압처리하여 얻어지는 평균 분자량 12,000~15,000 펩타이드에 비하여 평균분자량 200∼2,000의 약효가 뛰어나고 기능성인 올리고펩타이드를 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. 피브로인, 부잠사, 고치, 생사 또는 세리신에 중량대비 5∼30배의 물 또는 이온수를 가하고, 고압증기멸균기에서 6~25Kg/㎠로 가압하여 가수분해하여 실크 펩타이드를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 고압증기멸균기에서 4~48시간 가수분해하는 것을 특징으로 하는 실크 펩타이드를 제조하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 가수분해 반응온도는 100~300℃인 것을 특징으로 하는 실크 펩타이드를 제조하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 가수분해 반응후 미반응물질 및 이물질을 한외여과막으로 제거하는 공정이 추가되는 것을 특징으로 하는 실크 펩타이드를 제조하는 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 가수분해 반응후 취기성분, 착색성분 등 저분자량 물질을 흡착하여 제거하는 공정이 추가되는 것을 특징으로 하는 실크 펩타이드를 제조하는 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 가수분해 반응후 취기성분, 착색성분 등 저분자량 물질을 멤브레인으로 제거하는 공정이 추가되는 것을 특징으로 하는 실크 펩타이드를 제조하는 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 가수분해 반응후 취기성분, 착색성분 등 저분자량 물질을 투석법으로 제거하는 공정이 추가되는 것을 특징으로 하는 실크 펩타이드를 제조하는 방법.