KR20160081911A - 동물성 단백질 가수분해물, 이의 제조방법 및 이의 용도 - Google Patents

동물성 단백질 가수분해물, 이의 제조방법 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동물성 단백질 원료로부터 지방을 일차적으로 제거하는 단계 및 이를 고압 조건에서 단백질 분해효소로 가수분해하는 단계를 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 제조방법으로 동물성 단백질 가수분해물을 제조하는 경우 가수분해도가 매우 높고, 제조과정 중에 산패 또는 미생물의 성장이 억제되어 제품 품질의 신뢰성 내지 에너지 비용 등과 같은 경제성 측면에서 매우 뛰어나다. 또한, 본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물은 가수분해된 단백질이 대부분 1 kDa 이하로 저분자화되어 있어서 소장벽 흡수율이 매우 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물은 지방 함량이 매우 낮아 장기간 보관하는 경우에도 산패 또는 미생물의 성장이 억제되고 제품의 변성이 일어나지 않는다.

Description

동물성 단백질 가수분해물, 이의 제조방법 및 이의 용도{Hydrolysate of animal protein, manufacturing method thereof and use thereof}
본 발명은 육류, 우유 등과 같은 유제품, 알류 등에 포함된 동물성 단백질의 가수분해물, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고압 조건에서 효소 가수분해에 의해 저분자화되어 소장에서의 흡수율 또는 보존 안정성이 향상된 동물성 단백질 가수분해물, 상기 동물성 단백질 가수분해물을 짧은 시간에 신뢰성 있게 제조하는 방법 및 상기 동물성 단백질 가수분해물의 기능성에 기반한 다양한 용도에 관한 것이다.
음식물을 통하여 얻는 단백질은 체내 단백질 합성에 필요한 아미노산을 제공한다. 단백질의 일반적인 권장 섭취량은 표준 또는 조정 체중당 0.8-1.2g 수준이며, 한국인을 위한 단백질 권장 섭취량은 표준 체중당 1.0g 수준이다. 인체에 단백질을 공급하는 경우 생체 이용률이 높은 양질의 단백질 위주로 공급하는 것이 바람직하고, 열량 제한의 정도가 클수록 단백질 섭취 상태가 중요하다. 체중 조절과 관련하여 체지방이 소모될 때 근육 단백질의 손실도 발생하지만, 단백질을 적절히 섭취하면 근육 단백질의 손실량을 최소로 줄일 수 있다.
환자 및 노약자의 경우 면역력 증가를 위하여 신체에 필요한 필수 아미노산을 모두 함유하고 있는 양질의 육류 단백질 섭취가 권장된다. 그러나 암이나 당뇨 등과 같은 질병과 투병하는 환자 및 노약자의 경우 약화된 신체적 상태 때문에 소화 능력이 정상인에 비하여 떨어지게 되고 소화 및 흡수율이 매우 낮은 것으로 보고되고 있다. 한편, 육류를 고온에서 구운 형태로 섭취할 경우 구울 때 발생하는 heterocyclic amine류, 연기에서 발생하는 polycyclic aromatic hydrocarbon류, 고기에 함유된 돌연변이 유발 물질인 N-nitro 화합물(NOC) 등이 문제될 수 있으며, 하루 100-200g 이상의 적색 고기류 섭취는 대장암 발생율을 12-24% 증가시키는 것으로 보고된 바 있다(Sandhu et al 2001; Norta et al 2002). 또한, 최근 연구 결과에 의하면 고기 속에 함유된 헴철(heme iron)이 건강한 사람에게도 NOC 형성을 증가시키는 것으로 밝혀졌다.
단백질을 추가로 섭취할 경우 운동 능력과 근력의 증진 효과가 있는 것으로 알려지면서, 최근 다양한 육류 단백질 제품이 출시되고 있고, 그 시장 규모가 점진적으로 증가되고 있다. 그러나 단백질 보충용 시판 제품은 대부분 육류 상태가 그대로 보존된 형태로 판매되고 있어, 섭취시 거북하고 부드러운 식감을 주지 못하는 단점이 있다. 한편, 단백질을 가수분해한 액상 형태의 제품은 기호도와 체내 흡수율의 향상이 기대되기 때문에 기존의 단백질 식품과 차별화된 제품이 될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 단위 포장당 정량의 단백질이 함유된 단백질 제품을 섭취할 경우 과다 섭취에서 오는 탄수화물 이용 감소 및 운동 능력 감소 등과 같은 문제를 방지할 수 있다.
단백질 가수분해물의 소화 및 흡수에 관한 연구에서 10명의 남자 노인을 대상으로 가수분해 단백질 (hydrolysate protein)과 원래의 원형 단백질(intact protein)을 비교한 결과, 가수분해 단백질은 원래의 원형 단백질과 비해 장에서의 소화 흡수력이 촉진되고 식후의 아미노산의 이용도와 골격근 내의 식이 아미노산의 유입이 증가되는 것으로 나타났다(RenKoopman et al 2009). 또한, 저분자량의 펩타이드가 함유된 단백질 가수분해물은 고영양 공급 소재 또는 치료용 소재로 이용되는데(Bhaskar eta al 2007), 예를 들어 중증 알러지 소아용 식이조성물 제조에 사용되기도 한다(Mahmoud 1994). 또한, 펩타이드는 체내에 쉽게 흡수되기 때문에 스포츠 영양에 있어 최적 질소 공급원이 되며, 고도의 생물학적 가치가 있는 펩타이드는 다양한 식이제품의 일반적인 단백질 보조제로서 이용성이 높다(Sliet al 2005).
단백질 가수분해물은 통상적으로 효소, 산 또는 알칼리 가수분해 방법에 의해 제조될 수 있는데, 이중 효소적 가수분해 방법이 산업적 활용성 측면에서 가장 유리하다. 효소적 분해방법은 단백질 분해효소를 육류 단백질 등과 같은 동물성 단백질에 작용시켜 단백질을 용해 및 분열시키는 방법이며, 이를 통해 펩타이드 형태의 용해성 물질을 얻을 수 있다. 이 과정에서 육류의 향미를 증진시키는 아미노산이 방출되기 때문에, 식품산업에서 육류 단백질 가수분해물은 향미 증진제와 같은 기능성 소재로 이용되고 있다. 반면, 산 또는 알칼리 가수분해 방법은 가열처리 과정을 거치게 되는데, 이때 열에 의하여 단백질이 응고(coagulation)되어 단백질 변성에 따른 이화학적 품질특성이 변함과 동시에 생산 수율도 낮아지는 단점이 있다.
최근 식품분야에서 고압기술은 식품 생산공정 중의 살균 또는 멸균 목적의 범주를 벗어나 비가열 처리방법의 하나로 사용되는데, 예를 들어 50℃ 이하의 온도에서 식품 영양소 및 고유 성분의 파괴나 손실을 최소화하면서 기능성 식품원료를 저분자화하여 용해하거나 추출하는 목적으로 활용할 수 있는 기술이 시도되고 있다. 특히, 고압처리에 의하여 수용화 및 추출 효과가 증가하고, 유용 성분의 색상, 향미, 영양 등을 유지할 수 있는 장점이 부각되면서 기존 가열처리 공정에 의한 제품에 비해 기능 특성이 차별화된 제품을 생산할 수 있다. 고압 조건에서 단백질 분해효소에 의해 육류 단백질 가수분해물을 제조하는 방법과 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0021293호(선행기술 1)에는 50~125 ㎫의 압력, 40~60℃의 온도, 12~24 시간 및 0.1~0.5 중량%의 효소 첨가량 조건으로 고압/효소분해공정에 의해 쇠고기 조미 소재를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0085803호(선행기술 2)에는 물에 대한 쇠고기 또는 닭 가슴살과 같은 육류의 비율 10~40 중량%, 육류 대비 단백질 분해효소 0.05-4.0중량%, 고압처리 시간 4-48 hr, 고압처리 압력 25-400 ㎫, 고압처리 온도 25℃-60℃의 범위에서 고압기를 이용하여 육류 단백질의 가수분해도를 높이는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 선행기술 1은 조미 소재에 관한 제조방법이고, 가수분해율이 50% 전후여서 유아, 환자, 노인 등에게 단백질을 공급하기 위한 소재로는 한계가 있다. 또한, 선행기술 2는 단백질 가수분해물 중 1 kDa 이하의 분자량을 갖는 가수분해물이 75% 전후이어서 유아, 환자, 노인 등에게 단백질을 공급하기 위한 소재로는 한계가 있고, 단백질 가수분해물을 제조하는 과정 내지 장기간 보관하는 과정에서 산패에 의한 악취가 발생하는 등 보존 안정성 측면에서도 문제가 있다.
본 발명은 이러한 배경하에 도출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 유아, 환자, 노인 등에게 단백질을 공급하기 위한 소재로 유용하면서 동시에 제조과정 또는 장기간의 보관 과정 중에 산패 내지 미생물의 성장 등이 발생하지 않는 동물성 단백질 가수분해물 및 이의 제조방법을 제공하는데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 동물성 단백질 가수분해물의 다양한 용도를 제공하는데에 있다.
본 발명의 발명자들은 육류 단백질을 고압 조건에서 단백질 분해효소로 가수분해할 때, 육류에 포함된 지방을 미리 제거하면 가수분해가 촉진되어 저분자화된 단백질 가수분해물을 얻을 수 있고, 제조과정 내지 장기간의 보관과정 중에 산패를 방지할 수 있으며, 저분자화된 단백질 가수분해물은 소장벽 흡수율이 매우 우수하다는 점을 발견하고 본 발명을 완성하였다. 또한, 본 발명의 발명자들은 알의 흰자에 포함된 동물성 단백질 또는 유청에 포함된 동물성 단백질을 고압 조건에서 단백질 분해효소로 가수분해하면 저분자화된 단백질 가수분해물을 고수율로 얻을 수 있다는 점을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 동물성 단백질을 단백질 분해효소로 가수분해한 것으로서, 가수분해된 전체 단백질 중 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질의 비율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물을 제공한다. 이때, 상기 육류 단백질의 가수분해물은 고형분 전제 중량을 기준으로 지방 함량이 1 중량% 미만인 것이 바람직하다. 또한, 상기 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질은 100 Da 이상 내지 1 kDa 미만의 분자량 분포를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 단백질 분해효소는 Alcalase, 파인애플 추출 단백질 분해효소, 파파야 추출 단백질 분해효소, 키위 추출 단백질 분해효소, Flavourzyme, α-chymotrypsin, papain, 아세틸화 트립신(trypsin acetylated), ficin, thermolysin, pancreatin, pepsin, trypsin, serine proteases, thereonine proteases, cysteine proteases, aspartate proteases, glutamic proteases 및 metalloproteases로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 일 예로 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 100~300 중량부의 물에 분산시킨 후, 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 육류 슬러리에 단백질 분해효소를 육류 100 중량부 대비 0.25~5 중량부로 첨가하고 75~200 ㎫의 압력 조건 및 40~60℃의 온도 조건에서 5~50 시간 동안 효소 가수분해를 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하는 단계를 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법을 제공한다. 이때, 본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 바람직하게는 상기 효소 가수분해 반응 산물을 지방이 응고되는 온도로 냉각하고 원심분리에 의해 응고된 지방 또는 불용성 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 바람직하게는 상기 상층액에 포함된 단백질 분해효소를 불활성화시키고 여과재로 여과하여 여과액을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 바람직하게는 상기 여과액을 고형화하는 단계, 상기 여과액을 농축하는 단계 또는 농축된 여과액을 고형화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 다른 예로 액상 흰자 또는 액상 유청에서 선택되는 동물성 단백질 함유 수용액을 준비하는 단계; 및 상기 동물성 단백질 함유 수용액에 단백질 분해효소를 동물성 단백질 100 중량부 대비 0.25~5 중량부로 첨가하고 75~200 ㎫의 압력 조건 및 40~60℃의 온도 조건에서 5~50 시간 동안 효소 가수분해를 진행하여 액상의 효소 가수분해 반응 산물을 제조하는 단계를 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 다른 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 바람직하게는 상기 액상의 효소 가수분해 반응 산물에 포함된 단백질 분해효소를 불활성화시키고 여과재로 여과하여 여과액을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전술한 동물성 단백질 가수분해물 또는 전술한 제조방법으로 제조된 동물성 단백질 가수분해물을 포함하는 건강기능 식품을 제공한다. 이때, 상기 건강기능 식품은 바람직하게는 음료, 이유식, 환자식, 태블릿 형태 또는 캡슐 형태인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제조방법으로 동물성 단백질 가수분해물을 제조하는 경우 가수분해도가 매우 높고, 제조과정 중에 산패 또는 미생물의 성장이 억제되어 제품 품질의 신뢰성 내지 에너지 비용 등과 같은 경제성 측면에서 매우 뛰어나다. 또한, 본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물은 가수분해된 단백질이 대부분 1 kDa 이하로 저분자화되어 있어서 소장벽 흡수율이 매우 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물은 지방 함량이 매우 낮아 장기간 보관하는 경우에도 산패 또는 미생물의 성장이 억제되고 제품의 변성이 일어나지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물은 음료, 환자식, 이유식, 캡슐, 태블릿 등과 같은 형태의 건강기능 식품에 대한 소재로 사용될 수 있다.
도 1은 전기 영동법을 이용하여 육류 단백질 가수분해물의 분자량을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 도 1에서 첫 번째 레인은 표준물질, 두 번째 레인은 효소 가수분해하기 전의 소고기 홍두깨살에 포함된 단백질, 세 번째 레인은 소고기 홍두깨살을 4시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 네 번째 레인은 닭 가슴살을 4시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 다섯 번째 레인은 돼지 안심을 4시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 여섯 번째 레인은 사슴 홍두깨살을 4시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 일곱 번째 레인은 소고기 홍두깨살을 8시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 여덟 번째 레인은 닭 가슴살을 8시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 아홉 번째 레인은 돼지 안심을 8시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 열 번째 레인은 사슴 홍두깨살을 8시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물에 대한 분석 결과이다.
도 2는 지방 제거 단계를 포함하는 제조방법에 의해 소고기 홍두깨살로부터 제조한 단백질 가수분해물의 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight) 질량분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 우유 유청으로부터 제조한 단백질 가수분해물의 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight) 질량분석 결과를 나타낸 것이다.
1. 본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법
본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 동물성 단백질 공급 원료로 육류를 사용하며, 지방을 제거하기 위한 별도의 과정을 포함한다. 이하, 본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법을 세분화하여 설명한다.
육류의 선별
본 발명에서 사용되는 용어 "육류"는 식용 가능한 조류나 포유류의 고기 뿐만 아니라 어패류의 고기까지 포함한다. 상기 육류는 단백질을 포함하는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 소고기, 돼지 고기, 닭 고기, 사슴 고기, 연어 고기 또는 참치 고기로부터 선택될 수 있다. 또한, 육류는 지방 함량이 상대적으로 낮고 단백질 함량이 상대적으로 높은 부위인 것이 바람직한데, 예를 들어 홍두깨살, 안심, 가슴살 등에서 선택될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 육류는 구체적으로 닭 가슴살, 소 홍두깨살, 돼지 안심, 사슴 홍두깨살 등에서 선택되는 것이 바람직하다. 한편, 육류에 포함된 지방은 육류를 마쇄하기 전에 칼 등을 이용하여 적정 수준에서 제거하는 것이 바람직하다.
육류 마쇄물의 준비
선별된 육류는 분쇄기를 통해 적정 크기로 마쇄된다. 마쇄된 육류의 크기는 크게 제한되지 않으며, 취급의 용이성 및 단백질 분해효소의 분해효율 향상 등을 고려할 때 10 메쉬(mesh) 이상인 것이 바람직하고, 20 메쉬(mesh) 이상인 것이 더 바람직하고, 30 메쉬(mesh) 이상인 것이 가장 바람직하다. 예를 들어, 마쇄된 육류의 크기는 10~100 메쉬(mesh), 바람직하게는 20~80 메쉬(mesh), 더 바람직하게는 30~50 메쉬(mesh)이다. 한편, 육류를 마쇄할 때 마쇄를 용이하기 위해 습식 마쇄기를 이용할 수 있고, 이때 육류에 물을 육류 100 중량부 대비 50~150 중량부로, 바람직하게는 50~100 중량부로 첨가할 수 있다.
*육류 슬러리의 제조
준비된 육류 마쇄물을 물에 분산시킨 후, 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조한다. 이때, 육류 슬러리 내에서 물은 육류 100 중량부 대비 100~300 중량부의 양으로 존재하는 것이 바람직하고, 150~250 중량부의 양으로 존재하는 것이 더 바람직하다. 이를 위해, 육류 마쇄물을 물에 분산시킬 때 물의 사용량은 육류 100 중량부 대비 100~300 중량부인 것이 바람직하고, 150~250 중량부인 것이 더 바람직하다. 또한, 육류를 마쇄하는 단계에서 육류에 물을 첨가한 경우 육류 슬러리 내에서 물이 육류 100 중량부 대비 100~300 중량부가 되도록 물의 사용량을 조정할 수 있다. 한편, 육류 슬러리를 제조하는 단계에서 지방의 일부 또는 대부분이 제거되기 때문에 육류 슬러리 내에서의 지방 함량은 최초 육류에 비해 약 1/2 수준으로 감소한다. 예를 들어, 육류 슬러리에서 육류 전체 중량을 기준으로 한 지방의 함량은 약 1~2.5% 수준이다.
효소 가수분해 반응 산물의 제조
육류 슬러리를 제조한 후, 여기에 단백질 분해효소를 첨가하고 고압 조건 및 소정의 온도에서 소정의 시간 동안 육류 단백질을 가수분해하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조한다. 이때, 사용되는 단백질 분해효소는 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 예를 들어 Alcalase, 파인애플 추출 단백질 분해효소(예를 들어 Bromelain), 파파야 추출 단백질 분해효소(예를 들어 Collupulin MG), 키위 추출 단백질 분해효소, Flavourzyme, α-chymotrypsin, papain, 아세틸화 트립신(trypsin acetylated), ficin, thermolysin, pancreatin, pepsin, trypsin, serine proteases, thereonine proteases, cysteine proteases, aspartate proteases, glutamic proteases 및 metalloproteases로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있고, 경제성을 고려할 때 Alcalase인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른 제조방법에서 단백질 분해효소 첨가량은 육류 100 중량부 대비 0.25~5 중량부인 것이 바람직하고, 육류 단백질의 가수분해도 및 경제성을 고려할 때, 0.4~2 중량부인 것이 더 바람직하고, 0.4~1 중량부인 것이 가장 바람직하다. 또한, 효소 가수분해 반응시 압력 조건은 75~200 ㎫인 것이 바람직하고, 육류 단백질의 가수분해도 및 경제성을 고려할 때 75~150 ㎫인 것이 더 바람직하고, 80~120 ㎫인 것이 가장 바람직하다. 또한, 효소 가수 분해 반응시 온도 조건은 40~60℃인 것이 바람직하고, 육류 단백질의 가수분해도 및 경제성을 고려할 때 45~60℃인 것이 더 바람직하고, 45~55℃인 것이 가장 바람직하다. 또한, 효소 가수 분해 반응시 반응 시간은 5~50 시간인 것이 바람직하고, 육류 단백질의 가수분해도 및 경제성을 고려할 때 5~24 시간인 것이 더 바람직하고, 6~12 시간인 것이 가장 바람직하다.
효소 가수분해 반응 산물로부터 지방 등의 제거
본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 바람직하게는 효소 가수분해 반응 산물로부터 지방 등을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 효소 가수분해 반응 산물을 지방이 응고되는 온도로 냉각하고 원심분리에 의해 응고된 지방 또는 불용성 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하면 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득할 수 있다. 효소 가수분해 반응 산물에는 단백질 가수분해물 외에 소량의 지방이 존재하는데, 육류 단백질 가수분해물에 지방이 존재하는 경우 산패 등을 발생시켜 제품의 품질을 저하시킬 수 있다. 본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법에서 효소 가수분해 반응 산물은 원심분리 이전에 효소 가수분해 반응 산물에 포함된 지방이 응고되는 온도로 냉각된다. 이때, 상기 지방이 응고되는 온도는 1~6℃인 것이 바람직하고, 1~5℃인 것이 더 바람직하나, 효소 가수분해 반응 산물에 존재하는 지방의 종류 및 분포에 따라 다양한 범위에서 선택될 수 있다. 본 발명의 일 예에 제조방법에서 효소 가수분해에 의해 제조된 효소 가수분해 반응 산물은 약 40~50℃의 온도를 갖게 되는데, 효소 가수분해 반응 산물을 냉각하지 않고 바로 원심분리하는 경우 지방이 단백질 가수분해물과 쉽게 분리되지 않게 되고, 최종 동물성 단백질 가수분해물에 존재하여 동물성 단백질 가수분해물의 보존 안정성을 저하시킬 염려가 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 제조방법에서 가수분해되지 않은 단백질 등과 같은 불용성 단백질은 원심분리에 의해 가수분해된 단백질 등과 같은 수용성 단백질과 분리된다. 다만, 본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법에서는 육류 단백질의 대부분이 가수분해되어 수용성 단백질로 전환되기 때문에 효소 가수분해 반응 산물 내에서 불용성 단백질은 매우 미량으로 존재한다. 한편, 효소 가수분해 반응 산물을 지방이 응고되는 온도로 냉각하고 원심분리하면 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액 내 지방의 함량은 고형분(육류 단백질 가수분해물을 포함) 전체 중량을 기준으로 약 1% 미만으로 떨어진다. 본 발명의 일 예에 따른 제조방법에서 원심분리에 의해 얻은 상층액 내 육류 단백질 가수분해물은 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질의 비율이 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 더 바람직하게는 98~100%인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질은 바람직하게는 100 Da 이상 내지 1 kDa 미만의 분자량 분포를 가진다.
상층액에 포함된 단백질 분해효소의 불활성화 및 여과
본 발명의 일 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 바람직하게는 원심분리에 의해 얻은 상층액을 소정의 조건으로 열 처리하여 상층액에 포함된 단백질 분해효소를 불활성화시키고 여과재로 여과하여 여과액을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상층액에 포함된 단백질 분해효소의 불활성화 단계는 원심분리에 의해 얻은 상층액을 약 90~110℃에서 5~30분 동안 열 처리하는 것으로 구성될 수 있다. 또한, 단백질 분해효소의 불활성화 단계를 거친 상층액의 여과 단계는 0.1~100㎛, 바람직하게는 0.5~80㎛, 더 바람직하게는 10~60㎛의 기공 크기를 가진 여과재에 상층액을 통과시켜 여과액을 얻는 것으로 구성될 수 있다. 이후, 여과액은 가열살균 처리 후 액상 형태의 육류 단백질 가수분해물로 사용될 수 있다.
여과된 액상 형태의 육류 단백질 가수분해물의 후처리 단계
여과 후 얻어지는 액상 형태의 육류 단백질 가수분해물은 이후 감압 농축과 같은 다양한 농축 방법에 의해 농축액 형태로 변환될 수 있다. 농축액 형태의 육류 단백질 가수분해물 내에서 고형분 함량은 60% 이상, 바람직하게는 80% 이상이다. 또한, 액상 형태의 육류 단백질 가수분해물 또는 농축액 형태의 육류 단백질 가수분해물은 스프레이 드라이, 동결건조 등과 같은 다양한 고형화 방법에 의해 분말 형태의 육류 단백질 가수분해물로 변환될 수 있다.
2. 본 발명의 다른 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법
본 발명의 다른 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 동물성 단백질의 공급 원료로 육류 대신 알의 흰자 또는 유청을 이용하기 때문에, 지방을 제거하기 위한 별도의 과정이 생략될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 다른 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 액상 흰자 또는 액상 유청에서 선택되는 동물성 단백질 함유 수용액을 준비하는 단계; 및 상기 동물성 단백질 함유 수용액에 단백질 분해효소를 동물성 단백질 100 중량부 대비 0.25~5 중량부로 첨가하고 75~200 ㎫의 압력 조건 및 40~60℃의 온도 조건에서 5~50 시간 동안 효소 가수분해를 진행하여 액상의 효소 가수분해 반응 산물을 제조하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법은 바람직하게는 상기 액상의 효소 가수분해 반응 산물에 포함된 단백질 분해효소를 불활성화시키고 여과재로 여과하여 여과액을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예에 따른 제조방법에서, 상기 액상 흰자는 알에서 껍질 및 노른자를 제거하거나 분말 형태의 흰자를 물에 분산시켜 수득할 수 있다. 또한, 상기 액상 유청도 유제품 제조과정 중에 발생하는 부산물의 형태로 수득할 수도 있고, 유청 분말 또는 유청 단백질 분말을 물에 분산시켜 수득할 수도 있다.
본 발명의 다른 예에 따른 제조방법에서 상기 단백질 분해효소는 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 Alcalase, 파인애플 추출 단백질 분해효소(예를 들어 Bromelain), 파파야 추출 단백질 분해효소(예를 들어 Collupulin MG), 키위 추출 단백질 분해효소, Flavourzyme, α-chymotrypsin, papain, 아세틸화 트립신(trypsin acetylated), ficin, thermolysin, pancreatin, pepsin, trypsin, serine proteases, thereonine proteases, cysteine proteases, aspartate proteases, glutamic proteases 및 metalloproteases로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있고, 경제성을 고려할 때 Alcalase인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 예에 따른 제조방법에서 단백질 분해효소 첨가량은 액상 흰자 또는 액상 유청에 포함된 동물성 단백질 100 중량부 대비 0.25~5 중량부인 것이 바람직하고, 동물성 단백질의 가수분해도 및 경제성을 고려할 때, 0.4~2 중량부인 것이 더 바람직하고, 0.4~1 중량부인 것이 가장 바람직하다. 또한, 효소 가수분해 반응시 압력 조건은 75~200 ㎫인 것이 바람직하고, 동물성 단백질의 가수분해도 및 경제성을 고려할 때 75~150 ㎫인 것이 더 바람직하고, 80~120 ㎫인 것이 가장 바람직하다. 또한, 효소 가수 분해 반응시 온도 조건은 40~60℃인 것이 바람직하고, 동물성 단백질의 가수분해도 및 경제성을 고려할 때 45~60℃인 것이 더 바람직하고, 45~55℃인 것이 가장 바람직하다. 또한, 효소 가수 분해 반응시 반응 시간은 5~50 시간인 것이 바람직하고, 동물성 단백질의 가수분해도 및 경제성을 고려할 때 5~24 시간인 것이 더 바람직하고, 6~12 시간인 것이 가장 바람직하다.
3. 본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물의 특징 및 용도
본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물은 동물성 단백질을 단백질 분해효소로 가수분해한 것으로서, 가수분해된 전체 단백질 중 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질의 비율이 적어도 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 더 바람직하게는 98~100% 인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질은 바람직하게는 100 Da 이상 내지 1 kDa 미만의 분자량 분포를 가지고, 더 바람직하게는 400~900 Da의 분자량 분포를 갖는다. 본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물은 대부분 저분자화 단백질(또은 펩티드)로 이루어져 있기 때문에 소장벽에서의 흡수율이 우수하다.
본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물을 제조하기 위해 사용되는 동물성 단백질은 육류, 우유 등과 같은 유제품, 알류 등에 포함된 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 육류 단백질, 알의 흰자에 포함된 단백질 또는 유청 단백질 등에서 선택될 수 있다. 상기 육류 단백질은 식용 가능한 포유류의 고기, 어패류의 고기 등에 포함된 단백질을 의미하며, 육류 단백질을 공급하는 육류의 종류는 크게 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 육류는 소고기, 돼지 고기, 닭 고기, 사슴 고기, 연어 고기 및 참치 고기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성될 수 있고, 가슴살, 홍두깨살 또는 안심에서 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 동물성 단백질을 공급하는 알의 흰자는 식용가능한 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 계란, 타조알, 오리알 등과 같이 다양한 조류 알의 흰자에서 선택될 수 있다. 또한, 본 발명에서 동물성 단백질을 공급하는 유청은 식용가능한 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 우유 유청, 말 젖의 유청, 산양유 유청 등과 같이 다양한 포유류 젖의 유청에서 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물이 육류로부터 제조되는 경우 동물성 단백질 가수분해물 내의 고형분 전체 중량을 기준으로 한 지방 함량은 소정 수준 이하로 제한되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 육류 단백질 가수분해물 내에 존재하는 지방의 함량은 고형분 전체 중량을 기준으로 1 중량% 미만인 것이 바람직하고, 0.5 중량% 미만인 것이 더 바람직하다. 본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물은 지방 함량이 낮기 때문에 보존 안정성이 우수하고, 식품 소재로 사용되더라도 지방 섭취에 의한 악영향을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 동물성 단백질 가수분해물은 유아, 환자, 노인 등에게 단백질을 공급하는 유용한 소재로 사용될 수 있다. 예를 들어, 액상 형태의 동물성 단백질 가수분해물은 기능성 음료로 이용될 수 있다. 또한, 농축액 형태의 동물성 단백질 가수분해물은 음료, 환자식, 이유식 등과 같은 건강기능 식품의 첨가 소재로 사용될 수 있다. 또한, 분말 형태의 동물성 단백질 가수분해물은 음료, 환자식, 이유식, 캡슐, 태블릿 등과 같은 건강기능 식품의 첨가 소재로 사용될 수 있다.
본 발명에서 건강기능 식품은 환제, 분말, 과립, 침제, 정제, 캡슐, 또는 액제 등의 형태를 포함하며, 구체적인 식품의 예로는 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 기능수, 드링크제, 알코올음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강식품을 모두 포함한다. 또한, 본 발명에서 건강기능 식품은 육류 단백질 가수분해물 외에 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 건강기능 식품은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명에 따른 건강기능 식품은 천연 과일주스, 과일주스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분들은 독립적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드, 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드, 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알코올이다. 향미제로는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 향미제나 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 향미제 등을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것은 아니다.
1. 육류의 선별
육류로 닭 가슴살(breast meat), 사슴 홍두깨살(eye of round), 돼지 안심(tenderloin) 및 소 홍두깨살(eye of round)을 사용하였다. 하기 표 1은 육류 단백질 가수분해물을 제조하기 위해 사용한 육류별 구성성분을 나타낸 것이다.
육류 육류 전체 중량을 기준으로 한 구성성분의 함량(중량%)
수분 조단백질 조지방 조회분
닭 가슴살 72.4 24.3 2.7 0.6
사슴 홍두깨살 70.4 25.6 3.2 0.8
돼지 안심 70.8 24.6 3.7 0.9
소 홍두깨살 73.4 20.1 5.8 0.7
2. 육류 단백질 가수분해물의 제조 및 최적 제조 조건 확립
실시예 1 : 육류와 정제수의 비율에 따른 육류 단백질의 가수분해도
습식 분쇄기로 육류를 약 30~60 메쉬(mesh) 크기로 마쇄하여 육류 마쇄물을 제조하였다. 이후, 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 50~300 중량부에 해당하는 물에 분산시킨 후 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조하였다. 이후, 육류 슬러리의 pH를 7.0으로 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국)을 육류 100 중량부 대비 0.5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이 주식회사, 대한민국)를 이용하여 100 ㎫의 압력 조건 및 50℃의 온도 조건에서 8시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 반응 산물을 4℃로 냉각하고 원심분리(5,000gf; 30분)에 의해 응고된 지방 및 분해되지 않은 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하였다. 상기 상층액을 95℃에서 20분간 처리하여 상층액에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후 여과액을 121℃에서 가열살균 처리하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
하기 표 2에 육류 대비 물의 사용량에 따른 육류 단백질의 가수분해도를 나타내었다. 이때, 육류 단백질의 가수분해도는 효소 가수분해 반응 산물을 냉각하고 원심분리에 의해 수용성층과 침전층으로 분리한 후 각 층의 내용물에 포함된 총 질소량을 켈달 정량법(Kjeldahl method)으로 분석하고, 하기 식으로 계산한 값이다. 이후의 실시예에서 육류 단백질의 가수분해도는 동일한 방법을 사용하였다.
Figure pct00001
육류 100 중량부 대비 정제수의 사용량 사용한 육류별 단백질 가수분해도(%)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
50 중량부 82.3 79.5 78.5 78.6
100 중량부 90.3 89.5 86.7 89.9
200 중량부 99.5 99.5 99.5 99.5
300 중량부 99.5 99.5 99.5 99.5
상기 표 2로부터 육류 단백질 가수분해물을 제조할 때 육류의 종류에 상관없이 물의 최적 사용량은 육류 100 중량부 대비 100~300 중량부, 바람직하게는 200 중량부인 것으로 나타났다.
실시예 2 : 단백질 분해효소의 첨가량에 따른 육류 단백질의 가수분해도
습식 분쇄기로 육류를 약 30~60 메쉬(mesh) 크기로 마쇄하여 육류 마쇄물을 제조하였다. 이후, 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 200 중량부에 해당하는 물에 분산시킨 후 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조하였다. 이후, 육류 슬러리의 pH를 7.0으로 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국)을 육류 100 중량부 대비 0.1~5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이 주식회사, 대한민국)를 이용하여 100 ㎫의 압력 조건 및 50℃의 온도 조건에서 8시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 산물을 4℃로 냉각하고 원심분리(5,000gf; 30분)에 의해 응고된 지방 및 분해되지 않은 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하였다. 상기 상층액을 95℃에서 20분간 처리하여 상층액에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후 여과액을 121℃에서 가열살균 처리하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
하기 표 3에 육류 대비 단백질 분해효소인 Alcalase® 2.4L의 첨가량에 따른 육류 단백질의 가수분해도를 나타내었다.
육류 100 중량부 대비 단백질 분해효소 첨가량 사용한 육류별 단백질 가수분해도(%)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
0.1 75.3 70.2 69.5 73.7
0.2 85.1 82.1 81.6 86.2
0.5 99.5 99.5 99.5 99.5
1 99.5 99.5 99.5 99.5
5 99.5 99.5 99.5 99.5
상기 표 3으로부터 육류 단백질 가수분해물을 제조할 때 육류의 종류에 상관없이 단백질 분해효소의 최적 사용량은 육류 100 중량부 대비 0.2 중량부 초과 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.5 중량부인 것으로 나타났다.
실시예 3 : 효소 가수분해 반응의 압력 조건별 육류 단백질의 가수분해도
습식 분쇄기로 육류를 약 30~60 메쉬(mesh) 크기로 마쇄하여 육류 마쇄물을 제조하였다. 이후, 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 200 중량부에 해당하는 물에 분산시킨 후 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조하였다. 이후, 육류 슬러리의 pH를 7.0으로 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국)을 육류 100 중량부 대비 0.5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이 주식회사, 대한민국)를 이용하여 25~200 ㎫의 압력 조건 및 50℃의 온도 조건에서 8시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 산물을 4℃로 냉각하고 원심분리(5,000gf; 30분)에 의해 응고된 지방 및 분해되지 않은 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하였다. 상기 상층액을 95℃에서 20분간 처리하여 상층액에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후 여과액을 121℃에서 가열살균 처리하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
또한, 고압 반응 조건과의 비교를 위해 대기압(0.1 ㎫)에서 동일한 방법으로 효소 가수분해 반응을 진행하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
하기 표 4에 효소 가수분해 반응의 압력 조건별 육류 단백질의 가수분해도를 나타내었다.
효소 가수분해 반응 압력(㎫) 사용한 육류별 단백질 가수분해도(%)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
0.1(대기압) 45.1 49.4 45.4 47.2
25 65.3 69.2 70.8 68.7
50 85.5 82.8 84.2 82.8
75 97.5 95.3 93.5 96.7
100 99.5 99.5 99.5 99.5
200 92.8 90.3 93.5 95.8
상기 표 4로부터 육류 단백질 가수분해물을 제조할 때 육류의 종류에 상관없이 효소 가수분해 반응의 최적 압력은 75~200 ㎫, 바람직하게는 100 ㎫인 것으로 나타났다. 한편, 대기압 조건에서 육류를 효소 가수분해하는 경우 미생물의 오염 및 생육을 억제하기가 힘들었고 가수분해 반응이 약 8시간 경과하였을 때 악취가 발생하였다.
실시예 4 : 효소 가수분해 반응의 온도 조건별 육류 단백질의 가수분해도
습식 분쇄기로 육류를 약 30~60 메쉬(mesh) 크기로 마쇄하여 육류 마쇄물을 제조하였다. 이후, 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 200 중량부에 해당하는 물에 분산시킨 후 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조하였다. 이후, 육류 슬러리의 pH를 7.0으로 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국)을 육류 100 중량부 대비 0.5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이 주식회사, 대한민국)를 이용하여 100 ㎫의 압력 조건 및 20~60℃의 온도 조건에서 8시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 산물을 4℃로 냉각하고 원심분리(5,000gf; 30분)에 의해 응고된 지방 및 분해되지 않은 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하였다. 상기 상층액을 95℃에서 20분간 처리하여 상층액에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후 여과액을 121℃에서 가열살균 처리하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
하기 표 5에 효소 가수분해 반응의 온도 조건별 육류 단백질의 가수분해도를 나타내었다.
효소 가수분해 반응 온도(℃) 사용한 육류별 단백질 가수분해도(%)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
20 52.3 49.5 48.2 47.5
30 82.6 78.5 79.5 78.7
40 88.9 87.5 86.8 90.2
50 99.5 99.5 99.5 99.5
60 93.5 92.5 91.8 92.5
상기 표 5로부터 육류 단백질 가수분해물을 제조할 때 육류의 종류에 상관없이 효소 가수분해 반응의 최적 온도는 40~60℃, 바람직하게는 50℃인 것으로 나타났다.
실시예 5 : 효소 가수분해 반응 시간별 육류 단백질의 가수분해도
습식 분쇄기로 육류를 약 30~60 메쉬(mesh) 크기로 마쇄하여 육류 마쇄물을 제조하였다. 이후, 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 200 중량부에 해당하는 물에 분산시킨 후 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조하였다. 이후, 육류 슬러리의 pH를 7.0으로 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국)을 육류 100 중량부 대비 0.5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이 주식회사, 대한민국)를 이용하여 100 ㎫의 압력 조건 및 50℃의 온도 조건에서 2~48시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 산물을 4℃로 냉각하고 원심분리(5,000gf; 30분)에 의해 응고된 지방 및 분해되지 않은 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하였다. 상기 상층액을 95℃에서 20분간 처리하여 상층액에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후 여과액을 121℃에서 가열살균 처리하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
하기 표 6에 효소 가수분해 반응 시간별 육류 단백질의 가수분해도를 나타내었다.
효소 가수분해 반응 시간(hr) 사용한 육류별 단백질 가수분해도(%)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
2 79.2 65.5 62.3 69.8
4 88.3 80.1 82.6 84.5
8 99.5 99.5 99.5 99.5
24 99.5 99.5 99.5 99.5
48 99.5 99.5 99.5 99.5
상기 표 6으로부터 육류 단백질 가수분해물을 제조할 때 육류의 종류에 상관없이 최적 효소 가수분해 반응 시간은 4시간 초과 내지 45시간, 바람직하게는 8시간인 것으로 나타났다.
실시예 6 : 단백질 분해효소 종류별 육류 단백질의 가수분해도
습식 분쇄기로 육류를 약 30~60 메쉬(mesh) 크기로 마쇄하여 육류 마쇄물을 제조하였다. 이후, 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 200 중량부에 해당하는 물에 분산시킨 후 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조하였다. 이후, 사용하고자 하는 단백질 분해효소에 따라 육류 슬러리의 pH를 5.0~8.0에서 선택하여 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국) 대신 다른 단백질 분해효소를 육류 100 중량부 대비 0.5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이 주식회사, 대한민국)를 이용하여 100 ㎫의 압력 조건 및 50℃의 온도 조건에서 8시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 산물을 4℃로 냉각하고 원심분리(5,000gf; 30분)에 의해 응고된 지방 및 분해되지 않은 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하였다. 상기 상층액을 95℃에서 20분간 처리하여 상층액에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후 여과액을 121℃에서 가열살균 처리하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
실시예 6에서 사용한 단백질 분해효소는 파인애플에서 추출한 Bromelain, 파파야에서 추출한 Collupulin MG, Flavourzyme 500MG, α-chymotrypsin, papain, 아세틸화 트립신(trypsin acetylated), ficin, thermolysin, pancreatin, pepsin, trypsin, serine proteases, thereonine proteases, cysteine proteases, aspartate proteases, glutamic proteases, metalloproteases 등이었고, 모두 Sigma-Aldrich(미국)에서 구입하여 사용하였다. 실시예 6에서 단백질 분해효소 종류별 육류 단백질의 가수분해도는 Alcalase® 2.4L를 사용한 것과 큰 차이를 보이지 않았으며, 모두 98% 이상의 값을 보였다.
비교실시예 1 : 지방 제거 단계를 포함하지 않는 방법에 의한 육류 단백질 가수분해물의 제조
습식 분쇄기로 육류를 약 30~60 메쉬(mesh) 크기로 마쇄하여 육류 마쇄물을 제조하였다. 이후, 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 200 중량부에 해당하는 물에 분산시켜 육류 슬러리를 제조하였다. 이후, 육류 슬러리의 pH를 7.0으로 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국)을 육류 100 중량부 대비 0.5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이 주식회사, 대한민국)를 이용하여 대기압 및 100 ㎫의 압력 조건과 50℃의 온도 조건에서 8시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 산물을 원심분리(5,000gf; 30분)하여 분해되지 않은 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하였다. 상기 상층액을 95℃에서 20분간 처리하여 상층액에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후 여과액을 121℃에서 가열살균 처리하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
하기 표 7에 지방 제거 단계 없이 육류 단백질 가수분해물을 제조하였을 때의 육류별 단백질 가수분해도를 나타내었다.
효소 가수분해 반응 압력(㎫) 사용한 육류별 단백질 가수분해도(%)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
대기압(0.1) 43.4 40.5 42.8 44.1
100 76.5 69.5 70.9 73.1
상기 표 7에서 보이는 바와 같이 효소 가수분해 반응을 대기압으로 진행하는 경우 지방 제거 여부와 상관없이 단백질 가수분해도는 유사한 값을 나타내었으나, 미생물의 오염 및 생육을 억제하기가 힘들어 가수분해 반응이 약 8시간 경과하였을 때 악취가 발생하였다. 또한, 효소 가수분해 반응을 100 ㎫의 고압 조건으로 진행하는 경우 지방 제거 단계를 포함하지 않는 제조방법에 의해 제조된 육류 단백질 가수분해물은 지방 제거 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 육류 단백질 가수분해물에 비해 단백질 가수분해도가 약 25% 정도 낮게 나타났다.
3. 육류 단백질 가수분해물의 물성 분석
(1) 육류 단백질 가수분해물의 제조단계별 지방 함량 분석
실시예 5에 기재된 방법에서 효소 가수분해 반응 시간을 8시간으로 선택하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다. 또한, 육류 단백질 가수분해물을 제조하기 위한 육류로 연어 살을 추가하였다.
육류 단백질 가수분해물의 제조단계별 지방 함량을 마쇄 전의 육류, 마쇄 후 1차로 지방이 제거된 육류 슬러리, 효소 가수분해 후 냉각 및 원심분리에 의해 2차로 지방이 제거된 육류 단백질 가수분해물에 대해 분석하였다. 하기 표 8은 육류 단백질 가수분해물의 제조단계별 지방 함량을 분석한 결과이다.
분석 대상 육류(육류 단백질 가수분해물 포함) 내 지방 함량(%)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살 연어 살
마쇄 전의 육류 2.7 5.8 3.7 3.2 4.5
마쇄 후 1차로 지방이 제거된 육류 슬러리 1.4 2.4 1.8 1.6 1.5
효소 가수분해 후 냉각 및 원심분리에 의해 2차로 지방이 제거된 육류 단백질 가수분해물 0.4 0.5 0.4 0.3 0.2
(2) 전기 영동법을 이용한 육류 단백질 가수분해물의 분자량 분포 측정
실시예 5에 기재된 방법에서 효소 가수분해 반응 시간을 4시간 및 8시간으로 선택하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
이후, 전기 영동법을 이용하여 육류 단백질 가수분해물의 분자량 분포를 측정하였다. 상기 육류 단백질 가수분해물을 0.2㎛ syringe filter로 여과한 것을 분석시료로 사용하였다. 또한, 5 kDa 내지 250 kDa의 분자량 크기를 가진 표준물질을 마커로 사용하였고, 대조구로 효소 가수분해하기 전의 소고기 홍두깨살에 포함된 단백질을 사용하였다. 도 1은 전기 영동법을 이용하여 육류 단백질 가수분해물의 분자량 분포를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 도 1에서 첫 번째 레인은 표준물질, 두 번째 레인은 효소 가수분해하기 전의 소고기 홍두깨살에 포함된 단백질, 세 번째 레인은 소고기 홍두깨살을 4시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 네 번째 레인은 닭 가슴살을 4시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 다섯 번째 레인은 돼지 안심을 4시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 여섯 번째 레인은 사슴 홍두깨살을 4시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 일곱 번째 레인은 소고기 홍두깨살을 8시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 여덟 번째 레인은 닭 가슴살을 8시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 아홉 번째 레인은 돼지 안심을 8시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물, 열 번째 레인은 사슴 홍두깨살을 8시간 동안 효소 가수분해한 단백질 가수분해물에 대한 분석 결과이다. 표 1에서 보이는 바와 같이 전기영동법으로는 육류 단백질 가수분해물은 가수분해 전 육류 단백질에 비해 분획이 전혀 이루어지지 않았고, 이는 전기 영동법으로 저분자화된 육류 단백질 가수분해물의 분자량 및 이의 분포를 측정하는 것이 어렵다는 것을 의미한다.
(3) MALDI-TOF를 이용한 육류 단백질 가수분해물의 분자량 분포 측정
1) 지방 제거 단계를 포함하는 방법에 의한 육류 단백질 가수분해물의 제조
실시예 5에 기재된 방법에서 효소 가수분해 반응 시간을 8시간으로 선택하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
2) 지방 제거 단계를 포함하지 않는 방법에 의한 육류 단백질 가수분해물의 제조
또한, 대조군으로 비교실시예 1의 방법과 같이 지방 제거 단계를 포함하지 않는 방법으로 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
3) 이후, 육류 단백질 가수분해물의 분자량 분포를 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight) 질량분석 방법을 이용하여 측정하였다. 도 2는 지방 제거 단계를 포함하는 제조방법에 의해 소고기 홍두깨살로부터 제조한 단백질 가수분해물의 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight) 질량분석 결과를 나타낸 것이다. 도 2에서 보이는 바와 같이 지방 제거 방법을 포함하는 방법에 의해 소고기 홍두깨살로부터 제조한 단백질 가수분해물은 99% 이상이 100 Da 내지 1000 Da 미만의 분자량 분포를 보였다. 육류 원료로 닭 가슴살, 돼지 안심, 사슴 홍두깨살을 사용하고 지방 제거 단계를 포함하는 방법에 의해 제조한 단백질 가수분해물도 99% 이상이 1 kDa 미만의 분자량 분포를 보였다.
하기 표 9에 지방 제거 단계의 포함 여부에 따른 육류 단백질 가수분해물의 분자량 분포를 나타내었다.
단백질 가수분해물 제조방법 사용한 육류별 단백질 가수분해물에서 분자량이 1 kDa 미만인 성분의 함량
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
지방 제거 단계를 포함 99% 이상 99% 이상 99% 이상 99% 이상
지방 제거 단계를 포함하지 않음 45% 42% 43% 41%
상기 표 9에서 보이는 바와 같이 지방 제거 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 단백질 가수분해물은 사용한 육류의 종류와 상관없이 99% 이상이 1 kDa 미만의 분자량 분포를 보였으나, 지방 제거 단계를 포함하지 않는 방법에 의해 제조된 단백질 가수분해물은 모두 사용한 육류의 종류와 상관없이 50% 이상이 1 kDa 이상의 분자량 분포를 보였다.
(4) 육류 단백질 가수분해물의 보존 안정성에 대한 정성석 평가
실시예 5에 기재된 방법에서 효소 가수분해 반응 시간을 8시간으로 선택하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
육류로 소고기 홍두깨살을 사용하여 제조한 소고기 홍두깨살 단백질 가수분해물을 용기에 밀봉하고 빛을 차단한 상태에서 4℃, 20℃, 37℃, 50℃의 온도 조건별로 12개월간 보관하고 냄새, 색, 산도, 미생물의 성장 여부를 관찰하였다. 그 결과 모든 온도 조건에서 어떠한 변화도 발견되지 않았고, 육류 원료로 닭 가슴살, 돼지 안심, 사슴 홍두깨살을 사용하여 동일한 방법으로 제조한 단백질 가수분해물에서도 동일한 결과를 보였다.
*
(5) 육류 단백질 가수분해물의 보존 안정성에 대한 정량적 평가
1) 지방 제거 단계를 포함하는 방법에 의한 육류 단백질 가수분해물의 제조
실시예 5에 기재된 방법에서 효소 가수분해 반응 시간을 8시간으로 선택하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
2) 지방 제거 단계를 포함하지 않는 방법에 의한 육류 단백질 가수분해물의 제조
또한, 대조군으로 비교실시예 1의 방법과 같이 지방 제거 단계를 포함하지 않는 방법으로 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다.
3) 이후, 액상 형태인 육류 단백질 가수분해물을 용기에 밀봉하고 빛을 차단한 상태에서 상온 조건으로 12개월간 보관한 후, TBARS 시험 키트(Thiobarbituric acid reactive substances assay kit)를 이용하여 지방 산화도를 측정하였다. 하기 표 10에 12개월간 보관한 육류 단백질 가수분해물의 지방 산화도를 나타내었다. 이때, 지방 산화도는 측정 시료에 존재하는 말론다이알데하이드(malondialdehyde, MDA) 양으로 표시하였다.
단백질 가수분해물 제조방법 사용한 육류별 단백질 가수분해물을 12개월간 보관한 후의 지방 산화도(MDA μM)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
지방 제거 단계를 포함 0.01 0.01 0.01 0.05
지방 제거 단계를 포함하지 않음 1,245 2,379 0.956 1.424
상기 표 10에서 보이는 바와 같이 지방 제거 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 단백질 가수분해물은 사용한 육류의 종류와 상관없이 장기 보관에 따른 지방 산화가 거의 발생하지 않았다. 반면, 지방 제거 단계를 포함하지 않는 방법에 의해 제조된 단백질 가수분해물은 모두 사용한 육류의 종류와 상관없이 장기 보관에 따른 지방 산화가 발생하였으며, 닭 가슴살 및 소 홍두께살로부터 제조한 단백질 가수분해물에서 지방 산화가 매우 심하였다.
4. 육류 단백질 가수분해물의 기능성 측정
(1) 육류 단백질 가수분해물의 항산화 효과
실시예 5에 기재된 방법에서 효소 가수분해 반응 시간을 8시간으로 선택하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다. 이후, 최종 육류 단백질 가수분해물에 포함된 항산화 물질의 농도를 측정하였다. 항산화 물질의 농도 측정은 항산화 진단 키트(모델명 : CS0790; 공급사 : Sigma, USA)를 이용하였다. 육류 단백질 가수분해물을 마이오글로빈(myoglobin)과 ABTS[2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)] 용액에 잘 분산한 후 분광 광도계(spectrophotometer)를 이용하여 405㎚에서의 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도를 Trolox(6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid) 와 비타민 C를 사용한 표준 검량선(standard curve)와 비교하여 항산화 함량을(mM) 계산하였다. 하기 표 11에 육류 별 단백질 가수분해물에 포함된 항산화 물질의 농도를 나타내었다.
사용한 육류별 단백질 가수분해물의 항산화 물질 농도(mM)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
1.21 1.15 0.96 1.25
상기 표 11에서 보이는 바와 같이 사슴 홍두깨살 단백질의 가수분해물이 가장 많은 항산화 물질을 함유하는 것으로 나타났다.
(2) 육류 단백질 가수분해물의 분자량별 소장벽 흡수율
실시예 5에 기재된 방법에서 효소 가수분해 반응 시간을 2시간으로 선택하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다. 이후, 육류 단백질 가수분해물을 컷-어프(Cut-off)가 각각 10 KDa, 3 kDa, 1 kDa인 한외 여과막(UF membranes; 제조사 : Millipore Corp., Bedford, MA, USA)에 순차적으로 통과시켜 분자량이 10 KDa 이상, 3~10 kDa, 1~3 kDa, 1 kDa 미만인 육류 단백질 가수분해물의 분자량별 분획물을 제조하였다. 이후, 육류 단백질 가수분해물의 분자량별 분획물에 대해 소장벽 흡수율을 측정하였다.
소장 세포는 사람 소장 세포인 Caco2 세포를 사용하였다. 세포 배양 플레이트는 BD-Science회사 제품의 insert 배양 시스템을 사용하였다. 세포 배양플 레이트에 사람 소장 세포를 배양하여 인위적으로 소장벽을 만든 후, 단백질 가수분해물의 분자량별 분획물을 소장벽에 같은 양으로 첨가한 후, 2시간 후에 소장벽에 남아있는 단백질 함량(질소 함량으로 계산)과 소장벽을 통과 한 단백질 함량을 측정하여 소장벽 흡슈율을 계산하였다. 하기 표 12에 육류 단백질 가수분해물의 분자량별 분획물의 소장벽 흡수율 측정 결과를 나타내었다.
육류 단백질 가수분해물의 분획물 분자량 사용한 육류별 단백질 가수분해물 분획물의 소장벽 흡수율(%)
닭 가슴살 소 홍두깨살 돼지 안심 사슴 홍두깨살
10 KDa 이상 5.2 5.0 4.5 5
3~10 kDa 22 23 23 26
1~3 kDa 55 52 53 59
1 kDa 미만 90 88 89 92
상기 표 12에서 보이는 바와 같이 육류 단백질 가수분해물의 분자량이 1 kDa 미만인 경우 높은 소장벽 흡수율을 보였으며, 특히 사슴 홍두깨살로부터 제조된 육류 단백질 가수분해물에서 가장 높은 소장벽 흡수율을 나타내었다.
5. 육류 이외의 동물성 단백질로부터 고압 효소 가수분해 반응에 의한 단백 질 가수분해물의 제조
실시예 7 : 계란 흰자로부터 단백질의 가수분해물의 제조
계란의 껍데기와 노른자를 분리하여, 단백질 함유량이 약 10%인 액상 흰자를 준비하였다. 이후, 액상 흰자의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국)을 액상 흰자에 포함된 단백질 100 중량부 대비 0.5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이 주식회사, 대한민국)를 이용하여 100 ㎫의 압력 조건 및 50℃의 온도 조건에서 8시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 반응 산물을 95℃에서 20분간 처리하여 효소 가수분해 반응 산물에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후 여과액을 121℃에서 가열살균 처리하여 계란 흰자로부터 단백질 가수분해물을 제조하였다.
실시예 8 : 우유 유청(cow milk whey)으로부터 단백질 가수분해물의 제조
단백질 함유량이 약 10%인 액상 우유 유청을 준비하였다. 이후, 액상 우유 유청의 pH를 약 6.0으로 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국)을 액상 우유 유청에 포함된 단백질 100 중량부 대비 0.5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이 주식회사, 대한민국)를 이용하여 100 ㎫의 압력 조건 및 50℃의 온도 조건에서 8시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 반응 산물을 95℃에서 20분간 처리하여 효소 가수분해 반응 산물에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후 여과액을 121℃에서 가열살균 처리하여 우유 유청으로부터 단백질 가수분해물을 제조하였다.
계란 흰자로부터 제조한 단백질 가수분해물 및 우유 유청으로부터 제조한 단백질 가수분해물의 총 질소량을 켈달 정량법(Kjeldahl method)으로 측정하고, 측정한 총 질소량을 단백질량으로 환산한 후 하기 식으로 단백질 가수분해물의 수율을 계산하였다. 그 결과 계란 흰자로부터 제조한 단백질 가수분해물 및 우유 유청으로부터 제조한 단백질 가수분해물의 수율은 99% 이상이었다.
Figure pct00002
또한, 제조한 단백질 가수분해물의 분자량 분포를 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight) 질량분석 방법을 이용하여 측정하였다. 도 3은 우유 유청으로부터 제조한 단백질 가수분해물의 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight) 질량분석 결과를 나타낸 것이다. 계란 흰자 및 우유 유청을 고압 조건에서 효소 가수분해 반응시켜 제조한 단백질 가수분해물은 99% 이상이 1 kDa 미만의 분자량 분포를 보였다.
6. 육류 단백질 가수분해물의 다양한 제형 및 이의 용도
(1) 액상 형태의 육류 단백질 가수분해물 제조 및 이의 용도
실시예 5에 기재된 방법에서 효소 가수분해 반응 시간을 8시간으로 선택하여 최종 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다. 상기 최종 육류 단백질 가수분해물은 액상 형태이므로 기능성 음료로 이용될 수 있다.
(2) 농축액 형태의 육류 단백질 가수분해물 제조 및 이의 용도
습식 분쇄기로 육류를 약 30~60 메쉬(mesh) 크기로 마쇄하여 육류 마쇄물을 제조하였다. 이후, 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 200 중량부에 해당하는 물에 분산시킨 후 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조하였다. 이후, 육류 슬러리의 pH를 7.0으로 조정하고, 여기에 Alcalase® 2.4L(공급사 : Sigma-Aldrich, 미국)을 육류 100 중량부 대비 0.5 중량부에 해당하는 양으로 첨가하고 초고압기(상품명 : TFS-10L; 제조사 : 이노웨이, 대한민국)를 이용하여 100 ㎫의 압력 조건 및 50℃의 온도 조건에서 8시간 동안 효소 가수분해 반응을 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하였다. 이후, 효소 가수분해 산물을 4℃로 냉각하고 원심분리(5,000gf; 30분)에 의해 응고된 지방 및 분해되지 않은 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하였다. 상기 상층액을 95℃에서 20분간 처리하여 상층액에 포함된 효소를 불활성화시키고 약 50㎛ 기공 크기의 여과재로 여과한 후, 여과액을 50~100℃에서 감압 농축하고 살균처리하여 농축액 형태의 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다. 농축액 형태의 육류 단백질 가수분해물의 고형분 함량은 80% 이상이었다. 농축액 형태의 육류 단백질 가수분해물은 음료, 환자식, 이유식 등과 같은 건강기능 식품의 첨가 소재로 사용될 수 있다.
(3) 분말 형태의 육류 단백질 가수분해물 제조 및 이의 용도
실시예 5에 기재된 방법에서 효소 가수분해 반응 시간을 8시간으로 선택하여 액상 형태의 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다. 이후, 액상 형태의 육류 단백질 가수분해물을 동결건조하여 분말 형태의 육류 단백질 가수분해물을 제조하였다. 상기 분말 형태의 육류 단백질 가수분해물은 음료, 환자식, 이유식, 캡슐, 태블릿 등과 같은 건강기능 식품의 첨가 소재로 사용될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (24)

  1. 동물성 단백질을 단백질 분해효소로 가수분해한 것으로서,
    가수분해된 전체 단백질 중 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질의 비율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 동물성 단백질은 육류 단백질인 것을 특징으로 하는 단백질 가수분해물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 육류는 소고기, 돼지 고기, 닭 고기, 사슴 고기, 연어 고기 및 참치 고기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 육류는 가슴살, 홍두깨살 또는 안심에서 선택되는 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 육류 단백질의 가수분해물은 고형분 전제 중량을 기준으로 지방 함량이 1 중량% 미만인 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 동물성 단백질은 알의 흰자에 포함된 단백질 또는 유청 단백질인 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질은 100 Da 이상 내지 1 kDa 미만의 분자량 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 단백질 분해효소는 Alcalase, 파인애플 추출 단백질 분해효소, 파파야 추출 단백질 분해효소, 키위 추출 단백질 분해효소, Flavourzyme, α-chymotrypsin, papain, 아세틸화 트립신(trypsin acetylated), ficin, thermolysin, pancreatin, pepsin, trypsin, serine proteases, thereonine proteases, cysteine proteases, aspartate proteases, glutamic proteases 및 metalloproteases로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물.
  9. 육류 마쇄물을 육류 100 중량부 대비 100~300 중량부의 물에 분산시킨 후, 물 위로 떠오른 지방을 제거하여 육류 슬러리를 제조하는 단계; 및
    상기 육류 슬러리에 단백질 분해효소를 육류 100 중량부 대비 0.25~5 중량부로 첨가하고 75~200 ㎫의 압력 조건 및 40~60℃의 온도 조건에서 5~50 시간 동안 효소 가수분해를 진행하여 효소 가수분해 반응 산물을 제조하는 단계를 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 효소 가수분해 반응 산물을 지방이 응고되는 온도로 냉각하고 원심분리에 의해 응고된 지방 또는 불용성 육류 단백질을 포함하는 침전층을 제거하고 육류 단백질 가수분해물을 포함하는 상층액을 수득하는 단계를 더 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 지방이 응고되는 온도는 1~6℃인 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 상층액에 포함된 단백질 분해효소를 불활성화시키고 여과재로 여과하여 여과액을 얻는 단계를 더 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 여과액을 고형화하는 단계를 더 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 여과액을 농축하는 단계 또는 농축된 여과액을 고형화하는 단계를 더 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 육류 단백질 가수분해물은 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질의 비율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 분자량 크기가 1 kDa 이하로 가수분해된 단백질은 100 Da 이상 내지 1 kDa 미만의 분자량 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  17. 제 9항에 있어서, 상기 육류는 소고기, 돼지 고기, 닭 고기, 사슴 고기, 연어 고기 및 참치 고기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 육류는 가슴살, 홍두깨살 또는 안심에서 선택되는 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  19. 제 9항에 있어서, 상기 단백질 분해효소는 Alcalase, 파인애플 추출 단백질 분해효소, 파파야 추출 단백질 분해효소, 키위 추출 단백질 분해효소, Flavourzyme, α-chymotrypsin, papain, 아세틸화 트립신(trypsin acetylated), ficin, thermolysin, pancreatin, pepsin, trypsin, serine proteases, thereonine proteases, cysteine proteases, aspartate proteases, glutamic proteases 및 metalloproteases로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  20. 액상 흰자 또는 액상 유청에서 선택되는 동물성 단백질 함유 수용액을 준비하는 단계; 및
    상기 동물성 단백질 함유 수용액에 단백질 분해효소를 동물성 단백질 100 중량부 대비 0.25~5 중량부로 첨가하고 75~200 ㎫의 압력 조건 및 40~60℃의 온도 조건에서 5~50 시간 동안 효소 가수분해를 진행하여 액상의 효소 가수분해 반응 산물을 제조하는 단계를 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 액상의 효소 가수분해 반응 산물에 포함된 단백질 분해효소를 불활성화시키고 여과재로 여과하여 여과액을 얻는 단계를 더 포함하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 단백질 분해효소는 Alcalase, 파인애플 추출 단백질 분해효소, 파파야 추출 단백질 분해효소, 키위 추출 단백질 분해효소, Flavourzyme, α-chymotrypsin, papain, 아세틸화 트립신(trypsin acetylated), ficin, thermolysin, pancreatin, pepsin, trypsin, serine proteases, thereonine proteases, cysteine proteases, aspartate proteases, glutamic proteases 및 metalloproteases로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동물성 단백질 가수분해물의 제조방법.
  23. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 동물성 단백질 가수분해물 또는 제 9항 내지 제 22항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 동물성 단백질 가수분해물을 포함하는 건강기능 식품.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 건강기능 식품은 음료, 이유식, 환자식, 태블릿 형태 또는 캡슐 형태에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 건강기능 식품.
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