KR20020050397A - Process for isolation of a protein from animal organic substance and stabilization of the protein - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동물성 유기질로부터 순수한 단백질을 분리하여 안정화시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for the isolation and stabilization of pure protein from animal organics.
더욱 상세하게는 동물성 유기질을 알칼리 수용액상에서 유지(lipid)와 단백질(protein)로 분해한 다음, 이들 중 단백질만을 함유하는 수용액을 분리한 후, 분리된 단백질수용액을 미생물 발효를 통해 안정된 상태의 고순도 단백질을 수득하는 방법에 관한 것이다.More specifically, animal organic matter is decomposed into lipids and proteins in an aqueous alkali solution, and then an aqueous solution containing only protein is separated therefrom, and the separated protein aqueous solution is stabilized through microbial fermentation. To a method for obtaining the same.
일반적으로 동물성 유기질은 유지(lipid)와 단백질(protein)의 결합으로 이루어져 있다. 더욱이 유지는 육안으로 관찰되는 큰 덩어리 형태로 존재하는 것 외에 단백질과 함께 고루 섞여있는 포화 및 불포화 등의 지방구조가 일반적인 형태이다. 그리고 유지와 단백질의 결합형태는 동물이 생존하는 동안의 활동에 필요한 자연적 결합체이다. 즉, 형태를 부여하는 단백질과 이 형태를 조직체로서 형성하게 하고 자유로이 움직이게 도움을 주어 윤활작용을 하는 것이 유지성분인 것이다. 따라서 유지는 반드시 단백질과 혼합된 형태로 존재한다. 이러한 구조적인 해석 속에서 유지와 단백질간의 결합의 분리는 유기질을 분해할 수 있는 것을 의미하며 분리 후 이들은 또 다른 산업의 재료 또는 자원으로 개발될 수 있다In general, animal organic matter consists of a combination of lipids and proteins. In addition, fats and fats exist in the form of large lumps that are observed with the naked eye, and fat structures such as saturated and unsaturated, which are evenly mixed with proteins, are common forms. And the combination of fat and protein is the natural binder that is required for the activity of the animal during survival. In other words, it is a maintenance ingredient that gives shape to the protein and forms it as a tissue and helps it move freely. Thus, oils and fats must exist in mixed form with protein. In this structural interpretation, the separation of bonds between fats and oils means that organic matter can be broken down, and after separation they can be developed as materials or resources of another industry.
최근 가정, 식당, 식품공장 등에서 배출되는 음식물 찌꺼기, 축산 폐기물, 도살장 폐기물 및 식품가공 잔여물등 유기성 폐기물들은 도시 쓰레기 처리량의 30% 이상을 차지하면서도 일부만이 수거되어 동물사료나 비료로 재활용 될 뿐 대부분의 유기성 폐기물들은 단순한 소각 또는 매몰 등 초보단계의 처리과정을 벗어나지 못하고 있는 실정에 있다. 이러한 유기성 폐기물들은 부패 시 악취가 심할 뿐만 아니라 부패과정에서 발생하는 부패수는 토양과 수질을 오염시키는 등 2차 공해를 유발시키고, 환경을 파괴하는 문제를 야기해 왔다.In recent years, organic wastes such as food waste, livestock waste, slaughterhouse waste and food processing residues emitted from homes, restaurants, food factories, etc. account for more than 30% of urban waste disposal, but only a part of them are collected and recycled as animal feed or fertilizer. Organic wastes do not escape from the initial process such as simple incineration or burial. These organic wastes are not only bad smells when they decay, but the decay water generated during the decay process causes secondary pollution such as polluting the soil and water quality, and causes the problem of destroying the environment.
이러한 유기성 폐기물에 대한 매립지의 포화, 매립 등에 따른 2차 환경오염 등의 문제 야기로 인해 최근에는 유기성 폐기물의 재활용을 위한 다양한 방법들이시도되고 있고, 동물용 사료나 유기질 비료의 생산에 활용하는 방법이 개발되고 있다.Due to problems such as saturation of landfills for organic wastes, secondary environmental pollution due to landfilling, various methods for recycling organic wastes have recently been attempted, and methods used for the production of animal feed or organic fertilizers have been attempted. Is being developed.
한국공개특허 제2000-0040640호는 탈지어분, 오징어 내장 등을 분쇄한 후 스팀을 부여하고, 이에 탄수화물원을 주입시킨 후 pH보정제를 투여하여 중화시키고 이를 다시 미생물로 발효하여 발효사료를 수득하는 방법을 개시하고 있다.Korean Laid-Open Patent No. 2000-0040640 gives steam after pulverizing skim powder, squid gut, etc., injecting a carbohydrate source, neutralizing it by administering a pH modifier, and fermenting it again with microorganisms to obtain fermented feed. A method is disclosed.
한국공개특허 제1999-0024717호는 각종 폐기물에서 수득된 유기물을 원료로 하여 단백질을 생성하는 미생물로 발효시키고 이에 참깨, 대두 등으로부터 수득한 고 함량의 단백질을 혼합하여 단백질 함유 동물사료를 제조하는 방법을 개시하고 있다.Korean Laid-Open Patent No. 1999-0024717 discloses a method for producing a protein-containing animal feed by fermenting a microorganism that produces proteins using organic materials obtained from various wastes as a raw material, and mixing high contents of proteins obtained from sesame seeds and soybeans. Is starting.
한국공개특허 제1999-0000420호는 유기성 폐기물과 석회질을 이용한 저공해 제설제의 제조방법을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 1999-0000420 discloses a method for preparing a low pollution snow removing agent using organic waste and lime.
이러한 선행기술들은 유기질을 곧 바로 발효시키거나, 아니면 고열로 처리하는 방법에 관한 것이고 또한 그 수득물 역시 저함량의 단백질이거나 아니면 여러 성분의 혼합물로써 동물사료 등에 사용된다.These prior arts relate to a method of fermenting organics directly or treating them at high temperatures, and the obtained products are also used in animal feed or the like as low-protein proteins or mixtures of various components.
또 다른 방법으로는 동물성 유기질을 고열의 수증기로 삶아 압착한 후 분쇄하는 과정을 통해 동물성 단백질을 수득하는 방법이 이용되고 있다.As another method, a method of obtaining animal protein through a process of boiling, compressing, and then crushing animal organic matter with high temperature steam is used.
그러나, 이러한 방법은 제조공정에서 발생하는 악취와 오수로 인한 환경오염문제, 원료의 고열처리로 인한 유효한 아미노산의 파괴와 단백질의 변성으로 인한 섭취시의 흡수율 저하, 고열처리를 수반한 연료비용에 따른 높은 생산단가, 처리 후 원료의 2차적인 유해 미생물 감염 및 부패와 같은 다양한 문제점을 안고 있었다.However, this method is not only related to the environmental pollution problem caused by odors and sewage generated in the manufacturing process, but also due to the destruction of effective amino acids due to high heat treatment of raw materials, the decrease in absorption rate when ingested due to protein denaturation, and the fuel cost associated with high heat treatment. There were various problems such as high production cost, secondary harmful microbial infection and decay of raw materials after processing.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 동물성 유기질 특히, 폐 유기질로부터 고순도의 부패되지 않는 단백질 및 아미노산을 수득하면서도 2차 환경오염을 유발하지 않는 방법을 제공하는 것에 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to obtain a high-purity, non-corrosive protein and amino acids from animal organic, in particular waste organic, while not causing secondary environmental pollution Is to provide.
또한 본 발명은 동물성 유기질로부터 고순도의 안정된 상태의 단백질 및 아미노산을 분리해 냄으로써 단백질 첨가식품, 기능성 식품, 식물영양제, 동물사료 첨가제 등의 고부가가치 상품을 창출하는 것에 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to create high value-added products, such as protein-added foods, functional foods, phytonutrients and animal feed additives, by separating proteins and amino acids in a stable state of high purity from animal organics.
아울러 본 발명은 신선한 동물성 유기질뿐만 아니라 폐 동물성 유기질을 원료로 사용하여 최근 심각한 문제로 대두되고 있는 유기성 폐기물을 처리, 재활용함으로써 환경오염을 방지하는 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides an effect of preventing environmental pollution by treating and recycling organic waste, which has recently emerged as a serious problem by using waste animal organic material as raw material as well as fresh animal organic material.
도 1은 본 발명의 유기질의 분해에 따른 점성도의 변화를 나타낸 그래프.1 is a graph showing the change in viscosity according to the decomposition of the organic matter of the present invention.
도 2는 본 발명의 유기질의 분해에 따른 단백질 정량을 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the protein quantification according to the decomposition of the organic matter of the present invention.
도 3은 본 발명의 발효시간에 따른 pH의 변화를 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the change in pH according to the fermentation time of the present invention.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 동물성 유기질로부터의 단백질 분리 및 안정화 방법은 1)동물성 유기질을 분쇄한 후, 분쇄된 동물성 유기질에 수산기(hydroxide radical, -OH)를 함유하는 화학제 및 물을 첨가하여 유지(lipid)와 단백질(protein)의 결합을 절단한 후, 2)유지성분과 단백질성분을 분리하여, 3)분리된 단백질 수용액에 미생물을 첨가하여 발효시킴으로써 안정한 상태의 단백질을 수득하는 방법에 관한 것이다.In order to achieve the above object, the method for separating and stabilizing proteins from animal organics according to the present invention comprises: 1) pulverizing animal organics, and chemicals and water containing a hydroxyl radical (-OH) in the pulverized animal organics; After cleaving the binding of fat and protein by adding 2), 2) separating the oil and protein components, and 3) adding a microorganism to the separated aqueous solution of protein to ferment to obtain a stable protein. It is about a method.
따라서 본 발명은 수산기를 이용한 동물성 유기질의 분해단계, 해리된 지질과 단백질의 분리 단계 및 수용액상태로 부유된 단백질의 안정화 단계로 구성됨을 특징으로 한다.Therefore, the present invention is characterized by consisting of the decomposition step of the animal organic matter using a hydroxyl group, the separation step of the dissociated lipid and protein and the stabilization step of the protein suspended in an aqueous solution.
이하 본 발명에 따른 동물성 유기질로부터의 단백질 분리 및 안정화 방법을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for separating and stabilizing proteins from animal organics according to the present invention will be described in more detail.
본 발명의 첫 번째 단계는 수산기를 이용한 동물성 유기질의 분해단계이다.The first step of the invention is the decomposition of animal organics using hydroxyl groups.
동물성 유기질을 절단기(mincer)로 50 mash정도로 분쇄한 후 이를 1volume 기준으로 정하고, 물 2volume(단백질 성분이 많은 유기질을 분해 시) 내지 3volume(지방성분이 많은 유기질을 분해 시)에 혼합한다. 그런다음 전체부피의 0.1% 내지 1%농도, 바람직하게는 0.2% 내지 0.3%농도가 되게 수산기(-OH)를 함유하는 화학제를 첨가하여 상온에서 교반한다.Animal organic material is crushed to about 50 mash by a cutter, and then it is set as a 1volume standard, and mixed in 2volume of water (when decomposing organic matters containing a lot of protein) to 3volume (when decomposing organic matter containing lots of fat). Then, a chemical agent containing a hydroxyl group (-OH) is added to a concentration of 0.1% to 1%, preferably 0.2% to 0.3% of the total volume, followed by stirring at room temperature.
상기 수산기를 함유하는 화학제로는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 및 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 중 하나 이상을 선택하여 사용한다.As the chemical agent containing the hydroxyl group, at least one selected from sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) is used.
이 때 사용되는 수산기를 함유하는 화학제의 양은 동물성 유기질내의 유지방의 총량과 유지방이 함유하고 있는 탄소숫자 즉, 유지방의 종류에 따라 증감 할 수 있다.The amount of chemicals containing hydroxyl groups used at this time can be increased or decreased depending on the total amount of milk fat in animal organic matter and the carbon number contained in the milk fat, that is, the type of milk fat.
또한 상기 교반방식은 shaking, vertical impeller 및 motor pumping circulation등이 사용가능하며, 바람직하게는 vertical impeller 또는 motor pumping circulation 방식을 사용한다.In addition, the stirring method may be used, such as shaking, vertical impeller and motor pumping circulation, preferably using a vertical impeller or motor pumping circulation.
vertical impeller 또는 motor pumping circulation 교반방식을 사용하면 동물성 유기질의 분해가 매우 빨라 30분 내지 1시간이면 동물성 유기질이 완전히 분해된다.Using vertical impeller or motor pumping circulation agitation is very fast in the decomposition of animal organic matter, so it can be completely decomposed in 30 minutes to 1 hour.
이 때 단백질과 유지가 분리되는데 소요되는 시간은 동물성 유기질내의 유지방의 총량과 유지방이 함유하고 있는 탄소숫자 즉, 유지방의 종류에 따라 다소 차이가 있다.At this time, the time taken for protein and fat to separate is somewhat different depending on the total amount of milk fat in animal organic matter and the carbon number of milk fat.
본 단계에 있어서 유지와 단백질이 분리되는 원리는 알칼리성 가수분해(alkaline hydrolysis)에 의해 이루어지는 것이며, 이때 유지성분들은 수산화나트륨등 수산기를 함유하는 화학제의 수용액에서 에스테르화(ester) 반응을 일으키면서 글리세롤(glycerol) 화합물로 변화하여 해리 되고, 해리 된 글리세롤화합물은 첨가하였던 수산기 함유 화학제의 금속 양이온(예: Na+, Ca++, K+, Mg++등)과 에스테르화 반응을 일으켜 흡착된 형태로 존재한다. 또한 분리된 유지와 단백질은 각각 수용액 내에 부유하게 된다.In this step, the principle of oil and protein is separated by alkaline hydrolysis, where the fats and oils are produced by glycerol while causing esterification in an aqueous solution of chemicals containing hydroxyl groups such as sodium hydroxide. The glycerol compound is dissociated and converted into a (glycerol) compound. The dissociated glycerol compound is adsorbed by causing an esterification reaction with a metal cation (eg, Na + , Ca ++ , K + , Mg ++, etc.) of the hydroxy group-containing chemical added. Exists in form. Separated fats and oils are also suspended in aqueous solution.
한편, 수산기(-OH)와 혼합된 동물성 유기질은 교반과 함께 액상형태로 분해되기 시작하는데 이때 점성도가 증가되며, 동물성 유기질이 완전히 분해되어 액상화 되면서 점성도는 점차 감소한다. 분해가 완료되면 수용액상에 단백질, 펩타이드 및 아미노산들이 미세입자 형태로 존재하게 된다.On the other hand, the animal organic matter mixed with the hydroxyl group (-OH) begins to decompose into a liquid form with stirring, and the viscosity increases, and as the animal organic matter is completely decomposed and liquefied, the viscosity gradually decreases. When the decomposition is complete, proteins, peptides and amino acids are present in the form of microparticles in the aqueous solution.
따라서 본 단계상의 기술적 특징은 낮은 농도의 알칼리성 화학제를 이용하여 유기질 조직내의 단백질로부터 지방성분을 이탈시키면서 동시에 단백질 역시 작은 입자로서 분해하여 순수하게 추출하는 것이다. 또한 단백질이 분리되는 과정에서 함께 유리되어 나오는 아미노산은 하기 세 번째 단계인 수용액상태로 부유 된 단백질의 안정화 단계에서 미생물 발효 시 미생물들의 배지 및 영양성분으로 활용되어 손쉽게 고부가가치의 발효단백질을 생산할 수 있다는 것에 그 특징이 있다.Therefore, the technical feature of this step is to remove the fatty components from the protein in the organic tissue using a low concentration of alkaline chemicals, while at the same time decomposing the protein as small particles and purely extracted. In addition, amino acids that are released together in the process of separating proteins can be easily used to produce high value-added fermented protein by being used as a medium and nutritional component of microorganisms during microbial fermentation in the stabilization of suspended proteins in aqueous solution, the third step below. It has that feature.
본 발명의 두 번째 단계는 해리 된 지질과 단백질의 분리 단계이다.The second step of the invention is the separation of dissociated lipids and proteins.
상기 첫 번째 단계인 수산기를 이용한 동물성 유기질의 분해단계를 통해 완전히 액상화 된 동물성 유기질은 교반을 멈추고 상온에서 방치하면 수용액 상층부는 유지성분으로, 수용액 하층부는 단백질로 각각의 분리층을 형성한다.The animal organic matter completely liquefied through the decomposition of the animal organic matter using the hydroxyl group, which is the first step, stops stirring and is allowed to stand at room temperature.
이는 기름성분이 물과 섞이지 않고 물 표면에 위치하는 것과 같은 원리이다. 동물성 유기질의 분리정도는 조직의 부위에 따라 다소 차이가 있으나 본 발명에 의하면 단백질과 지방성분을 90% 이상 해리 시킬 수 있다. 해리 후 지방은 수용액 상부로 위치하고, 단백질은 수용액상태로 하층부에 부유되기 때문에 유지성분과 단백질을쉽게 분리하여 추출할 수 있고, 사용목적에 따라 단백질과 유지성분 모두를 재활용 할 수 있다.This is the same principle that oil is placed on the water surface without mixing with water. The degree of separation of animal organic matter is somewhat different depending on the part of the tissue, according to the present invention can dissociate more than 90% protein and fat components. After dissociation, the fat is located in the upper part of the aqueous solution, and the protein is suspended in the lower layer in the aqueous state, so the oil and protein can be easily separated and extracted, and both the protein and the oil and fat can be recycled according to the purpose of use.
본 단계에 있어서의 기술상 특징은 상기 첫 번째 단계에서 첨가되었던 화학제의 나트륨 등 금속이온의 일부분이 지방성분과 함께 에스테르화 된 염형태로 제거되며, 수산화 이온(OH-)은 일부분이 지방성분과 결합하여 제거되기 때문에 입자화된 단백질 수용액 내에는 실제적으로 적용된 수산화 이온의 농도보다 낮은 몰수(약70%)의 수산화 이온이 존재하게 되는 것이다.The technical feature in this step is that a part of the metal ions, such as sodium, of the chemical agent added in the first step is removed in the form of an esterified salt with the fatty component, and the hydroxide ions (OH − ) are partially combined with the fatty component. Since it is removed by the aqueous solution of the granulated protein is present in the molar number (about 70%) of hydroxide ions lower than the concentration of the hydroxide ions actually applied.
또한 에스테르화 된 염형태 또는 수산화 이온과 결합한 형태로 제거된 유지성분은 세제원료, 윤활류, 페인트 등에 재활용될 수 있는 잇점을 제공한다.In addition, oils and fats removed in the form of esterified salts or in combination with hydroxide ions provide the advantage that can be recycled to detergent raw materials, lubricants, paints and the like.
아울러 하기 세 번째 단계인 수용액상태로 부유된 단백질의 안정화 단계에 있어서도 발효를 통한 중화 시 미생물 배양조건(pH 조절 및 동물성 아미노산 성분의 배지성분 첨가 등)에 대한 추가적인 조절을 필요로 하지 않으며, 적은 volume의 미생물 배양액으로도 빠른 발효 및 안정화가 이루어지는 잇점을 제공한다. 한편, 화학적 산을 이용한 중화 시에도 적은 양과 비용으로 안정한 중화점을 이룰 수 있다.In addition, in the stabilization step of the protein suspended in the aqueous solution state, which is the third step below, the neutralization through fermentation does not require additional control of the microbial culture conditions (pH control and addition of animal amino acid medium components, etc.) Microbial culture also provides the advantage of fast fermentation and stabilization. On the other hand, even when neutralized with a chemical acid can be achieved a stable neutralization point in a small amount and cost.
본 발명의 세 번째 단계는 수용액상태로 부유된 단백질의 안정화 단계이다.The third step of the invention is the stabilization step of the protein suspended in aqueous solution.
상기 두 번째 단계인 해리된 지질과 단백질의 분리 단계를 통해 유지방과 분리된 단백질은 알칼리성의 수용액형태로 존재하므로 불안정하다. 따라서 pH를 조절하여 안정한 상태로 유도하여야 한다. 안정화시키는 방법으로는 화학적 산을 첨가하는 방법과 미생물학적인 발효공법을 사용하는 방법이 있다.The protein separated from the milk fat through the separation step of the dissociated lipid and protein, which is the second step, is unstable because it exists in the form of an aqueous alkaline solution. Therefore, the pH should be adjusted to a stable state. Stabilizing methods include chemical acid addition and microbiological fermentation methods.
그러나 화학적인 산을 첨가하는 방법 즉, 수소(H+)가 함유된 화학제를 이용하여 부유 단백질의 pH 조절하는 방법은 상기 첫 번째 단계인 동물성유기질내의 단백질을 분리시키는 과정에서 첨가하였던 화학제의 수산기(-OH)와 중화반응시켜 원하는 pH조절을 이룰 수는 있으나, counter ion으로 중화 시에 형성된 물분자( H++ OH-→ H2O ) 이외에 다량의 염(salt) 형성을 유도할 수 있으므로, 순수한 단백질만을 취득하여 이용할 경우 일종의 화학적 잔류물로 간주되는 문제점이 있다.However, a method of adding a chemical acid, that is, a method of adjusting the pH of the suspended protein using a chemical agent containing hydrogen (H + ), is a method of adding the chemical agent in the process of separating the protein in the animal organic substrate. a hydroxyl group (-OH) and to achieve the desired pH control by neutralizing the reaction. However, the water molecules formed upon neutralization with ion counter - can lead to a large amount of the salt (salt) form in addition to (H + + OH → H 2 O) Therefore, there is a problem in that it is regarded as a kind of chemical residue when acquiring and using only pure protein.
따라서 본 발명은 화학적인 산 첨가에 의한 중화의 문제점을 해결하기 위하여 미생물발효를 이용한다.Therefore, the present invention utilizes microbial fermentation to solve the problem of neutralization by chemical acid addition.
미생물발효는 부유된 알칼리성의 단백질 수용액을 중화시키며, 더 나아가 단백질의 부패를 방지하여 안정한 형태로 단백질을 전환시키므로 식품 등의 용도로 사용 시 향상된 기능을 부여하게 되는 것이다.Microbial fermentation neutralizes the aqueous solution of the alkaline protein, and furthermore, it prevents the protein from decaying and converts the protein into a stable form. Thus, the microbial fermentation gives an improved function when used for foods.
본 발명의 미생물 발효에 따르면, 상기 첫 번째 단계인 동물성유기질 내의 단백질을 분리시키는 과정에서 첨가하였던 화학제의 수산기(-OH)를 미생물 발효과정에서 생성되는 유기산의 카르복실기(-COOH)의 수소이온과 결합 및 중화시킴으로써 안정된 상태의 단백질을 수득할 수 있다. 더욱이 발효에 의하여 생성되는 유기산의 수소이온들은 1분자 이상의 수소이온들을 포함하고 있으므로 중화의 효율 면에서도 매우 높다.According to the microbial fermentation of the present invention, the hydroxyl group (-OH) of the chemical agent added in the first step of separating the protein in the animal organic substrate and the hydrogen ion of the carboxyl group (-COOH) of the organic acid produced in the microbial fermentation process By binding and neutralizing a protein in a stable state can be obtained. Moreover, since the hydrogen ions of the organic acid produced by fermentation contain more than one molecule of hydrogen ions, the hydrogen ions are very high in terms of the efficiency of neutralization.
본 발명의 미생물발효에 사용되는 균주로는 발효균의 주종을 이루고 있는 유산균인 락토바실러스(Lactobacillus)계와 효모균인 사카로마이세스(Saccharomyces) 계가 바람직하다.As strains used for the fermentation of microorganisms of the present invention, lactobacillus (Lactobacillus) system and the yeast bacterium Saccharomyces system are preferred.
이러한 미생물의 발효에 의한 중화방법은 사용자가 원하는 pH수치에서 발효를 중지시킬 수 있고, 또한 미생물에 의하여 분비되는 유기산이므로 완전히 발효를 시킨다 하여도 pH4∼3 정도의 유기산농도를 유지하므로 장기간 보관 시에도 전혀 부패할 위험이 없고, 화학적 산에 의한 염(salt)의 형성이 없다는 잇점을 제공한다. 또한 미생물 발효과정에서 미생물들이 만들어내는 유기 카르복실기가 단백질분자와 결합함으로서, 화학적 처리를 하지 않은 안정된 형태의 단백질로 침전, 농축이 가능하다.The neutralization method by fermentation of such microorganisms can stop the fermentation at the pH value desired by the user, and since it is an organic acid secreted by the microorganisms, the organic acid concentration of pH 4 to 3 is maintained even when fully fermented. There is no risk of spoilage at all, and there is no salt formation by chemical acids. In addition, organic carboxyl groups produced by microorganisms in the process of microbial fermentation bind to protein molecules, so that they can be precipitated and concentrated into stable proteins that are not chemically treated.
본 발명에 의한 또 다른 특징은 동물성 유기질을 분해 시 첨가하였던 화학제의 수산기 이온들이 지방성분을 제거하는 과정에서 일부가 제거되어져, 처음 투여하였던 양과 비교시 상대적으로 낮은 알칼리성 이온세기를 나타내므로 미생물 발효 시 별도의 pH 조절을 필요로 하지 않다는 특장점이 있고, 또한 생성되는 단백질 수용액내의 동물성 아미노산이 양호한 미생물 발효환경을 제공함으로써 신속하고도 효율적인 미생물발효 진행 및 안정한 단백질로의 전환이 가능하다는 것이다.Another feature of the present invention is that the hydroxyl ions of the chemicals added during the decomposition of the animal organic matter are partially removed in the process of removing the fat component, so that the microbial fermentation is relatively low compared to the first dose. There is a feature that does not require a separate pH control, and the animal amino acid in the resulting protein aqueous solution provides a good microbial fermentation environment, it is possible to proceed quickly and efficiently microbial fermentation and stable protein conversion.
본 발명에 따라 수득된 안정한 단백질은 수용액 상태이므로 사료로 활용시 선진국에서 실시하고 있는 액상급이 형태로 이용이 가능하며, 필요에 따라 다른 사료 배합물에 스프레이법으로 코팅함으로써 건식사료 형태로도 사용이 가능하다.Since the stable protein obtained according to the present invention is in an aqueous solution, it can be used in the form of a liquid grade that is being developed in developed countries when used as a feed, and can be used as a dry feed form by coating a different feed formulation with a spray method as necessary. It is possible.
이하 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
이들 실시 예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하는 것으로, 이들 실시 예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서 자명할 것이다.These embodiments are only to specifically describe the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these embodiments.
실시 예1: 수산기를 이용한 동물성 유기질의 분해방법Example 1 Degradation Method of Animal Organics Using a hydroxyl Group
1) 냉동육(소, 돼지, 생선 등), 폐 동물의 육질, 폐 동물의 내장, 또는 열로서 가공하지 않은 동물의 육질부위 10Kg을 절단기(mincer)를 이용하여 50 mash정도로 분쇄하여 저민다.1) Grind 10Kg of frozen meat (cow, pig, fish, etc.), meat of lung animal, internal organ of lung animal, or meat part of animal that has not been processed as heat and grind to 50 mash by using a cutter.
2) 교반기(motor pumping circulator: 1마력)가 장착된 50 liter 용량의 반응기에 물 25 liter를 준비한 후 위에서 준비한 분쇄육 10Kg을 합한 volume(35 liter)의 50mM에 해당하는 수산화나트륨 70g을 투입하고 수산화나트륨이 녹을 때까지 약 3분간 교반한다.2) Prepare 25 liters of water in a 50 liter reactor equipped with a motor pumping circulator (1 hp), and add 70 g of sodium hydroxide equivalent to 50 mM of the volume (35 liters) of 10 kg of ground meat prepared above. Stir for about 3 minutes until the sodium is dissolved.
3) 상기2)의 반응기 교반을 지속하면서 이 반응기에 상기1)의 저민 육질을 함께 넣고 육안으로 관찰하여 점성도가 감소할 때까지 약 30분간 연속 교반 시킨다. 점성도가 없어진 후 보이지 않는 작은 육질 덩어리를 분해하기 위하여 약 20∼30분간 추가 교반 시키면 분쇄된 육질은 완전히 미세분자 크기의 액상형태로 변화한다.3) While continuing to stir the reactor of 2), put the minced meat of 1) together in this reactor and visually observe and continuously stir for about 30 minutes until the viscosity decreases. After viscous disappearance, further stirring for about 20-30 minutes to break up the invisible small meat mass, the ground meat is completely changed to a liquid state of fine molecular size.
4) 상기 circulator의 교반을 멈추고 방치시키면 지방성분은 수용액 상층부로 이동되어 단백질과 유지성분의 분리단계로 들어간다.4) When the stirring of the circulator is stopped and left, the fat component is moved to the upper portion of the aqueous solution and enters the separation step of the protein and the oil component.
본 단계에서 수용액상으로 유리되어 나오는 단백질의 양은 점성도의 변화 또는 액상화 과정의 진행 정도에 따라 점차 증가한다. 하기 표1은 유기질의 분해에 따른 점성도의 변화를 나타낸 것이며 도 1은 이를 그래프화 한 것이다.In this step, the amount of protein released into the aqueous phase gradually increases with the change of viscosity or the progress of the liquefaction process. Table 1 shows the change in viscosity according to the decomposition of organic matter and Figure 1 is a graph.
(표1) 유기질 분해에 따른 점성도의 변화(Table 1) Viscosity change due to organic decomposition
또한 하기 표2는 유기질의 분해에 따라 해리 된 단백질의 양을 나타낸 것이며 도 2는 이를 그래프화 한 것이다.In addition, Table 2 below shows the amount of dissociated protein according to the decomposition of organic matter and Figure 2 is a graph of this.
(표2) 유기질 분해에 따른 단백질 정량Table 2 Protein Determination by Organic Degradation
실시 예2: 해리 된 지질과 단백질의 분리 방법Example 2 Separation Method of Dissociated Lipids and Proteins
1)상기 실시 예 1에 따라 완전히 액상화 된 동물성 육질을 약 3시간 정도 상온에서방치하면 반응기내에 수층상부는 유지층으로 수층하부는 단백질로 각각 분리층이 형성된다. 이때 분리된 유지층은 이미 유기질에서 이탈되어, 하층부의 단백질 수용액과 쉽게 섞이지 않는다.1) When the fully liquefied animal meat is left at room temperature for about 3 hours according to Example 1, separate layers are formed in the upper part of the water layer and the lower part of the water layer in the reactor. At this time, the separated holding layer is already separated from the organic material, and does not easily mix with the aqueous protein solution of the lower layer.
2) 분리층 형성이 완료되면 반응기내의 단백질 수용액만을 포집하기 위하여 반응기 하부에 있는 출수구를 통하여 분별 분리하는 방법인 하방포집으로 새로운 반응용기에 유지층을 제외한 단백질 수용액만을 분리 포집한다.2) When the formation of the separation layer is completed, to collect only the aqueous solution of the protein in the reactor to collect by separating the discharge through the outlet in the lower portion of the reactor to collect only the aqueous solution of protein except the holding layer in the new reaction vessel.
실시 예3: 수용액상태로 부유 된 단백질의 안정화 방법Example 3: Method of stabilizing suspended protein in aqueous solution
1) 하기 표3의 발효조건하에 3%(v/w) sugar(900g), 배양균액 6 liter를 발효용기에 넣은 다음, 이 발효용기에 상기 실시 예2 에서 수득된 단백질 수용액 30 liter를 투입한 후 균일한 발효를 위하여 30분 간격으로 5분씩 교반 한다.1) 3% (v / w) sugar (900 g) and 6 liter of the culture cell solution were added to a fermentation vessel under the fermentation conditions of Table 3, and then 30 liter of the aqueous protein solution obtained in Example 2 was added to the fermentation vessel. After stirring for 5 minutes at 30 minutes intervals for uniform fermentation.
(표3) 단백질 수용액의 발효조건Table 3 Fermentation Conditions of Aqueous Protein Solution
2) 발효된 단백질을 장기보관 하기 위하여 27시간 동안 발효하여 단백질 수용액을 산성인 pH4∼3까지 유도한다.2) The fermented protein is fermented for 27 hours for long-term storage to induce an aqueous protein solution to pH 4-3.
하기 표4는 발효시간에 따른 pH의 변화를 나타낸 것이며 도 3은 발효시간에 따른pH의 변화를 그래프화 한 것이다.Table 4 shows the change in pH with fermentation time and Figure 3 is a graph of the change in pH with fermentation time.
(표4) 발효시간에 따른 pH의 변화(Table 4) pH change with fermentation time
본 발명에 따르면 낮은 농도의 알칼리 수용액을 사용하여 고순도(50mg/ml이상)의 단백질을 수득할 수 있으며, 이 수용액에 함유된 단백질을 침전 및 농축 시 고농도(150mg/ml)의 단백질 수용액을 형성시킬 수 있다. 이 때 수득된 단백질은 미세입자(10∼25㎛)이므로 섭취 시 소화흡수 및 이용율이 매우 뛰어난 잇점을 제공한다.According to the present invention, a high concentration (50 mg / ml) protein can be obtained using a low concentration of aqueous alkali solution, and a high concentration (150 mg / ml) protein solution can be formed when the protein contained in the aqueous solution is precipitated and concentrated. Can be. The protein obtained at this time is a fine particle (10-25㎛) provides an excellent digestive absorption and utilization rate when ingested.
본 발명은 동물성 유기질을 생화학적인 방법으로 처리함으로써 종래의 고열 처리과정에서 야기되었던 2차 환경오염문제와 결과물인 단백질의 변성문제 등을 일시에 해결 할 수 있다. 따라서 본 발명은 공정의 단순화에 따른 처리비용의 절감, 변성이 되지 않은 양질의 단백질의 추출가능, 처리 과정에서 발생되는 부수적인 2차 환경오염의 배제, 생산 공정 상에 열처리과정이 없으므로 유용한 아미노산 및 단백질의 파괴배제, 발효공법을 이용함에 따른 장기간 보관시의 부패 위험 배제, 대량생산 가능 등의 탁월한 효과를 제공한다.The present invention can solve the secondary environmental pollution problem and the resulting protein denaturation problem caused by the conventional high heat treatment by treating the animal organic material in a biochemical method at one time. Therefore, the present invention provides a useful amino acid because it reduces the processing cost according to the simplification of the process, extracts high-quality protein that is not denatured, eliminates secondary secondary environmental pollution generated during the treatment, and does not have a heat treatment process in the production process. It provides excellent effects such as destruction of protein, elimination of the risk of corruption during long-term storage by using fermentation method, and mass production.
또한 본 발명에서 수득한 고함량의 안정된 단백질은 단백질 첨가식품, 기능성 식품, 의약분야의 단백질 코팅원료, 축산어류의 사료첨가제, 유기질 비료의 원료 등다양한 산업분야에 적용될 수 있는 효과를 가진다.In addition, the high content of the stable protein obtained in the present invention has an effect that can be applied to various industrial fields such as protein-added foods, functional foods, protein coating raw materials of the pharmaceutical field, feed additives of livestock fish, raw materials of organic fertilizers.
아울러 본 발명은 막대한 환경오염원으로 등장한 생활 폐 동물성 유기질을 재활용함으로써 간편하고 경제적인 방법으로 환경오염문제를 해결하는데 커다란 기여를 할 수 있다.In addition, the present invention can make a great contribution to solving the environmental pollution problem in a simple and economic way by recycling the living waste animal organic matter appeared as a huge environmental pollution source.
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| KR (1) | KR20020050397A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030000884A (en) * | 2001-06-27 | 2003-01-06 | 주식회사 밀텍 | Method of Crude Protein with Livestock Waste Matter |
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2000
- 2000-12-21 KR KR1020000079536A patent/KR20020050397A/en not_active Application Discontinuation
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