KR20120014014A - 화분 단백질 추출 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화분 단백질의 추출 방법에 있어서, 대량 생산을 가능하게 하여 생산 효율의 향상을 도모하면서도, 공정수 저감 등의 작업 부담의 경감, 설비 비용 및 가동 비용의 저감, 작업 환경의 개선을 실현하는 것이다. 구체적으로는, 화분으로부터 수용성 단백질을 추출하기 위한 화분 단백질 추출 방법에 있어서, 화분과 PBS를 혼합하고, 당해 혼합액에 천연 무기계 성분으로 이루어지는 응집제를 첨가하고 교반하여 화분의 응집체를 형성한 후에, 필터 여과하여 고액분리하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 삼나무 화분으로부터 수용성 단백질을 추출하기 위한 삼나무 화분 단백질 추출 방법 및 당해 추출 방법에 바람직하게 이용되는 추출 장치에 관한 것이다.
근래, 삼나무 화분에 의해 일어나는 알레르기 반응(꽃가루 알레르기)을 억제하는 식품 조성물로서, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 다당 수식(修飾)에 의해 항원 구조가 피복된 삼나무 화분 알레르겐 단백질을 유효 성분으로 하여, 경구 면역 관용에 의한 알레르기 억제 효과를 갖는 식품 조성물이 고려되고 있다.
그리고, 화분 알레르겐 단백질을 삼나무 화분으로부터 추출하는 방법으로는 삼나무 화분과 완충액을 혼합하여 삼나무 화분 중으로부터 수용성 단백질을 수중에 용해시킨 후, 원심분리기에 걸음으로써, 수용성 단백질을 함유한 액체와 고형물로 분리하는 방법이 고려되고 있다.
그렇지만, 상기와 같이 원심분리기를 이용한 수용성 단백질의 추출 방법에서는 1 로트 당의 처리량에 한계가 있어 대량 추출에는 적합하지 않다. 또, 원심분리 전후의 로터의 착탈 작업 및 원심분리 후의 세정 작업 등의 작업 부하가 매우 크고, 가동 비용도 다대하게 되고 만다.
아울러, 대량 추출, 추출 효율의 향상을 도모하기 위해서는 대용량의 원심분리기를 준비하거나, 또는 복수대의 원심분리기를 준비하는 것이 고려되지만, 이것으로는 설비 비용이 들뿐만 아니라 운전 비용도 소요되고 말아 상책은 아니다.
아울러, 원심분리기를 이용한 방법에서는 원심분리기에 의한 진동 및 소음 등에 의해 작업 환경이 악화되고 만다고 하는 문제가 있다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 일거에 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 삼나무 화분 알레르겐 단백질(이하, '삼나무 화분 단백질'이라 함)의 추출에 있어서, 대량 추출을 가능하게 하고, 추출 효율의 향상을 도모하면서도, 작업 부담의 경감, 설비 비용 및 가동 비용의 저감, 작업 환경의 개선을 실현하는 것을 그 주된 소기의 과제로 하는 것이다.
즉, 본 발명에 관한 삼나무 화분 단백질 추출 방법은, 삼나무 화분으로부터 수용성 단백질을 추출하기 위한 삼나무 화분 단백질 추출 방법에 있어서, 삼나무 화분과 인산 완충 생리식염수(이하, 'PBS')를 혼합하고, 당해 혼합액에 천연 무기계 응집제를 첨가하고 교반하여 삼나무 화분의 응집체를 형성한 후에, 필터 여과하여 고액분리하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 것이라면 필터 여과 방식에 의해 대량 추출을 가능하게 하여 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 삼나무 화분, PBS 및 천연 무기계 응집제를 혼합 교반하여 필터 여과할 뿐이므로, 종래의 원심분리기를 이용한 방식에 있어서의 문제점(작업 부담, 비용, 작업 환경 등)을 해결할 수 있다. 아울러, 응집제를 이용하여 삼나무 화분의 응집체를 형성한 후에 고액분리함으로써, 0.5 ㎛ 입경의 화분에서도 가교 현상을 나타내 필터가 조기에 로딩하는 것을 방지할 수 있어, 필터 기능을 잃는 일 없이 확실히 분리할 수 있다. 아울러, 천연 무기계 응집제를 이용해 추출하고 있으므로, 얻어진 삼나무 화분 단백질을 식품 조성물의 유효 성분으로 바람직하게 이용할 수 있다.
또, 삼나무 화분은 고가의 원료이고, 유효 활용하는 것이 바람직할 뿐더러, 상기 방법만으로는 화분에 포함되는 수용성 단백질을 완전히 추출할 수 없다. 이와 같은 사실로부터, 상기 필터 여과에 의해 필터 위에 형성된 케이크를 분쇄해 분말 형상으로 한 후에 다시 PBS와 혼합하고, 천연 무기계 응집제를 첨가해 교반하여 삼나무 화분의 응집체를 다시 형성한 후에, 필터 여과하여 고액분리하는 것이 바람직하다.
또, 상기 삼나무 화분 단백질 추출 방법에서 바람직하게 이용되는 삼나무 화분 단백질 추출 장치는 삼나무 화분, PBS 및 천연 무기계 응집제를 혼합 교반하는 혼합 교반부와, 상기 혼합 교반부에 의해 얻어진 혼합액을 여과하여 고액분리하는 필터부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수법은 삼나무 화분으로부터의 단백질 추출 방법으로 한정되는 것은 아니며, 그 외의 초목의 화분(예를 들면, 오리나무, 자작나무, 편백나무 등의 수목 화분이나 벼과 또는 국화과 등의 화분)으로부터의 단백질의 추출 방법에도 적용할 수 있다. 이 때 본 발명의 화분 단백질 추출 방법은, 화분으로부터 수용성 단백질을 추출하기 위한 화분 단백질 추출 방법에 있어서, 화분과 완충액을 혼합하고, 당해 혼합액에 천연 무기계 응집제를 첨가해 교반하여 화분의 응집체를 형성한 후에, 필터 여과하여 고액분리하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 삼나무 화분 단백질의 추출에 있어서 대량 추출을 가능하게 하여, 추출 효율의 향상을 도모하면서도 작업 부담의 경감, 설비 비용 및 가동 비용의 저감, 작업 환경의 개선을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 삼나무 화분 단백질 추출 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 천연 무기계 응집제 및 고분자계 응집제의 비교 결과를 나타내는 표이다.
도 2는 천연 무기계 응집제 및 고분자계 응집제의 비교 결과를 나타내는 표이다.
이하에 본 발명에 관한 삼나무 화분 단백질 추출 장치의 일 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 삼나무 화분 단백질 추출 장치(100)는 삼나무 화분과 PBS를 혼합함으로써 삼나무 화분 중에 포함되는 수용성 단백질을 PBS 중에 용해시킴으로써 추출하는 것이다.
구체적으로, 이것은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 혼합 교반부(2)와, 당해 혼합 교반부(2)의 아래쪽에 설치되어 혼합 교반부(2)에 의해 얻어진 혼합액을 여과하는 여과 필터(32)를 수용하는 필터부(3)를 구비하고 있다.
혼합 교반부(2)는 삼나무 화분, PBS 및 응집제가 수용되는 교반조(21)와, 당해 교반조(21) 내에 설치되어 교반조(21) 내에 수용된 삼나무 화분, PBS 및 응집제를 혼합 교반하는 교반날개(221)를 갖는 교반체(22)를 구비하고 있다. 여기서, 응집제는 PBS 중에 혼합된 삼나무 화분을 응집해 응집체(프록)를 형성하는 것이다.또, PBS는 pH를 조절함으로써 단백질의 추출 효율을 높이는 동시에, 삼나무 화분의 수용성 단백질의 변성을 막아 그 안정성을 높이는 기능을 발휘한다. 또한, 도 1 중의 부호 24는 교반체(22)를 구동하는 모터 등의 액추에이터(actuator)이다.
교반조(21)는 상부에 삼나무 화분을 투입하기 위한 삼나무 화분 투입부, PBS를 투입하기 위한 PBS 투입부 및 천연 무기계 응집제가 투입되는 응집제 투입부가 설치되어 있다. 또, 교반조(21) 바닥부에는 혼합 교반되어 형성된 혼합액을 외부에 배출하기 위한 배출 포트(211)가 형성되고 있고, 당해 배출 포트(211)에는 개폐 밸브(23)가 설치되어 있다.
또, 교반조(21)에는 순수(純水) 제조 장치(200)가 접속되어 있고, 당해 순수 제조 장치(200)에 의해 제조된 순수가 교반조(21)의 상부로부터 공급된다. 이것에 의해 PBS의 조정을 수행하도록 구성되어 있다.
필터부(3)는 교반조(21)의 배출 포트(211)의 아래쪽에 설치되어 있고, 상부에 개구하는 여과조(31)와, 당해 여과조(31)의 중복부(中腹部)에 설치된 구획부(311) 위에 배치되는 여과 필터(32)를 구비하고 있다. 구획부(311)에는 여과 필터(32)를 통과한 액체를 아래쪽에 흘리는 복수의 관통공이 형성되어 있다. 혼합액의 필터 여과에 있어서, 여과 필터(32) 위에 삼나무 화분의 응집체로 이루어지는 케이크(K)가 형성되는 동시에, 삼나무 화분 단백질을 함유하는 액체가 통과하여 고액분리된다. 또한, 여과 필터(32) 위에 형성되는 케이크의 두께는 최대로 15 ㎜로 하고, 여과하는 혼합액의 양에 따라 여과 필터(32)의 크기(면적)를 설정한다.
그리하여, 본 실시형태의 응집제는 천연 무기계 성분으로 이루어지는 분말 응집제이다. 이하, 고분자계 응집제를 이용한 경우의 비교예와 함께 천연 무기계 응집제에 대해 설명한다.
본 실시형태의 천연 무기계 응집제는 황산칼슘(CaSO4), 산화알루미늄(Al2O3), 이산화규소(SiO2), 황산알루미늄(Al2SO4)을 주성분으로 하는 환경창연 주식회사제의 제오프록 30, 제오프록 70 또는 제오프록 70 GWP, 혹은 칼슘, 규소 등을 주성분으로 하는 주식회사 산음 프로스하트제의 MI-1(저농도용) 또는 ZA-1(고농도용)을 이용하고 있다. 또한, 천연 무기계 응집제로서 식품첨가물 용도에 있어서 사용이 인정되고 있는 규산칼슘을 주성분으로 하는 응집제를 이용하면 식품으로서의 안전성을 보증할 수 있다.
한편, 비교에 이용하는 고분자계 응집제는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산 소다 또는 변형 폴리아크릴아미드계를 주성분으로 하는 MT 아쿠아폴리머 주식회사제의 아코프록(N-100 등)을 이용하고 있다.
이들 천연 무기계 응집제와 고분자계 응집제의 시험 평가 결과를 도 2에 나타낸다. 도면 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 고분자계 응집제를 이용하여 삼나무 화분 단백질을 추출하는 경우에는 응집제 첨가시에 유체 점도가 커져 취급이 곤란하게 될 뿐만 아니라, 삼나무 화분 등의 고형물과 액체를 완전히 분리할 수 없다는 것을 알 수 있었다.
한편, 천연 무기계 응집제를 이용하여 삼나무 화분 단백질을 추출하는 경우에는 어느 쪽의 천연 무기계 응집제를 첨가한 경우라도 점도가 커지는 일이 없고, 30분 정치한 후에 필터 여과하면 고분자계 응집제를 이용한 경우에 비해 분리가 양호하다는 것을 알 수 있었다. 특히 제오프록 70 GWP를 이용한 경우에는, 30분 정치한 후에 필터 여과하면 투명한 여과액을 얻을 수 있어, 거의 완전히 고액분리할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
다음에, 이와 같이 구성한 삼나무 화분 단백질 추출 장치(100)를 이용한 삼나무 화분 단백질 추출 방법에 대해 설명한다.
우선, 교반조(21) 내에 삼나무 화분, 순수 및 PBS를 넣고, 교반체(22)에 의해 순수 중에 화분을 혼합시킨다. 그 후, 천연 무기계 응집제를 첨가하고, 교반체(22)에 의해 교반시킨다. 이것에 의해, 삼나무 화분 중의 수용성 단백질이 PBS 중에 용해하는 동시에, 삼나무 화분의 응집체(프록)가 형성된다.
교반 종료 후, 교반조(21)의 배출 포트(211)의 개폐 밸브(23)를 개방하고, 필터부(3)에 혼합액을 도입한다. 또한, 개폐 밸브(23)의 개방 전에 필터부(3)에는 여과 필터(32)를 세팅해 둔다.
필터부(3)에 도입된 혼합액은 여과 필터(32) 위에 흐르고, 당해 여과 필터(32) 위에 삼나무 화분의 응집체에 의한 케이크가 형성되는 동시에, 당해 케이크 및 여과 필터(32)를 통과한 삼나무 화분 중의 수용성 단백질을 함유한 액체가 필터부(3) 아래에 설치된 수용 용기(4) 내에 모인다.
이 필터 여과 종료 후에, 여과 필터(32) 위에 형성된 케이크를 분쇄하여 분말 형상으로 한다. 그리고, 케이크를 분말 형상으로 하여 얻어진 삼나무 화분을 다시 교반조(21)에 투입하여 PBS와 혼합한다. 그리고, 천연 무기계 응집제를 첨가하고 교반하여 삼나무 화분의 응집체를 다시 형성한 후에, 필터 여과하여 고액분리한다. 이와 같이 케이크를 분쇄하고 다시 필터 여과함으로써, 1회에서 삼나무 화분으로부터 추출되지 않는 수용성 단백질을 보다 완전히 추출할 수 있어, 고가 원료인 삼나무 화분을 유효 활용할 수 있다.
<본 실시형태의 효과>
이와 같이 구성한 본 실시형태에 관한 삼나무 화분 단백질 추출 방법에 의하면, 필터 여과 방식에 의해, 원심분리기를 이용한 경우에 비해 5?10배의 규모로 추출할 수 있어 삼나무 화분 단백질의 대량 추출을 가능하게 하여 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 삼나무 화분, PBS 및 천연 무기계 응집제를 혼합 교반하여 필터 여과할 뿐이므로, 종래의 원심분리기를 이용한 방식에서의 문제점(작업 부담, 비용, 작업 환경 등)을 해결할 수 있다. 또, 응집제를 이용하여 삼나무 화분의 응집체를 형성한 후에 고액분리함으로써, 필터 성능을 잃는 일 없이 확실히 분리할 수 있다. 아울러, 천연 무기계 응집제를 이용하여 추출하고 있으므로, 얻어진 삼나무 화분 단백질을 식품 조성물의 유효 성분으로 바람직하게 이용할 수 있다.
<그 외의 변형 실시형태>
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는 삼나무 화분 및 PBS를 혼합한 후에 PBS 및 천연 무기계 응집제를 첨가하여 교반하도록 하고 있지만, 삼나무 화분, PBS 및 천연 무기계 응집제를 동시에 혼합하여 교반하도록 해도 된다.
또, 상기 실시형태의 삼나무 화분 단백질 추출은 여과 필터 위에 형성된 케이크를 분쇄하고, 다시 삼나무 화분 단백질을 추출하는 것이었지만, 이것을 복수회 수행하도록 해도 된다.
아울러, 상기 실시형태의 완충액은 PBS를 이용한 것이었지만, 그 외에 탄산수소나트륨 및 염화나트륨을 함유하는 완충액을 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 상기 실시형태에서는 삼나무 화분 단백질 추출 방법에 대해 설명하였지만, 그 외의 초목 화분, 예를 들면, 오리나무, 자작나무, 편백나무 등의 수목 화분이나 벼과 또는 국화과 등의 화분으로부터의 단백질 추출 방법에 적용할 수도 있다.
그 외, 전술한 실시형태나 변형 실시형태의 일부 또는 전부를 적절히 조합해도 되며, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능함은 말할 것도 없다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 화분 단백질의 추출에 있어서 대량 추출을 가능하게 하여 추출 효율의 향상을 도모하면서도, 작업 부담의 경감, 설비 비용 및 가동 비용의 저감, 작업 환경의 개선을 실현할 수 있다.
100 … 삼나무 화분 단백질 추출 장치
2 … 혼합 교반부
21 … 교반조
22 … 교반체
3 … 필터부
31 … 여과조
32 … 여과 필터
2 … 혼합 교반부
21 … 교반조
22 … 교반체
3 … 필터부
31 … 여과조
32 … 여과 필터
Claims (4)
- 삼나무 화분으로부터 수용성 단백질을 추출하기 위한 삼나무 화분 단백질 추출 방법에 있어서,
삼나무 화분과 인산 완충 생리식염수를 혼합하고, 당해 혼합액에 천연 무기계 응집제를 첨가하고 교반하여 삼나무 화분의 응집체를 형성한 후에, 필터 여과 해 고액분리하는 것을 특징으로 하는 삼나무 화분 단백질 추출 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 필터 여과에 의해 필터 위에 형성된 케이크를 분쇄하여 분말 형상으로 한 후에 다시 인산 완충 생리식염수와 혼합하고, 천연 무기계 응집제를 첨가하고 교반하여 삼나무 화분의 응집체를 다시 형성한 후에, 필터 여과하여 고액분리하는 것을 특징으로 하는 삼나무 화분 단백질 추출 방법. - 삼나무 화분, 인산 완충 생리식염수 및 천연 무기계 응집제를 혼합 교반하는 혼합 교반부와,
상기 혼합 교반부에 의해 얻어진 혼합액을 여과하여 고액분리하는 필터부를 구비하는 삼나무 화분 단백질 추출 장치. - 화분으로부터 수용성 단백질을 추출하기 위한 화분 단백질 추출 방법에 있어서,
화분과 완충액을 혼합하고, 당해 혼합액에 천연 무기계 응집제를 첨가하고 교반하여 화분의 응집체를 형성한 후에, 필터 여과하여 고액분리하는 것을 특징으로 하는 화분 단백질 추출 방법.
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