KR20200049691A - 장수풍뎅이 유충 추출물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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신동주
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박홍욱
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Abstract

본 출원은 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법 및 장수풍뎅이 유충 추출물에 관한 것이다.

Description

장수풍뎅이 유충 추출물 및 이의 제조 방법{Extract of Allomyrina Dichotoma Larva and Methods for Preparing Thereof}
본 출원은 장수풍뎅이 유충 추출물의 분말 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
2013년에 곤충을 식량으로 추천하는 유엔 보고서가 나온 이후, 미래 식량 및 환경에 대한 관심이 더욱 높아지면서 식용 곤충에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이 중, 장수풍뎅이(Allomyrina dichotoma)는 딱정벌레목 풍뎅이과에 속하며, 장수풍뎅이의 유충은 국내에 식품 원료로 등록되어 있다. 상기 장수풍뎅이 유충은 양질의 영양분을 가지나, 장수풍뎅이 유충을 원물 형태 그대로 섭취하기에는 익숙하지 않을 뿐만 아니라, 종래와 같이 단순히 건조 및 분말화한 경우에는 장수풍뎅이 유충에 포함된 지방 성분으로 인해 분말의 형태가 곱지 않고, 체내 흡수성이 떨어질 수 있다.
이에, 장수풍뎅이 유충과 같은 곤충 식품 원료의 유용한 영양성분들을 활용하고자 하는 시도가 있어 왔다. 특히, 장수풍뎅이 유충에 대해서는 한국 등록특허공보 제10-1533600호와 같은 기능성 소재로 사용하려는 시도는 있었으나, 체내 흡수성을 위해 단백질의 함량을 높여서 식품 소재로서의 활용성을 높이기 위한 연구는 미흡한 실정일 뿐만 아니라, 식품 소재로서의 개발은 많이 이루어지지 않았다.
한국 등록특허공보 제10-1533600호(2015.07.10.)
본 출원은 장수풍뎅이 유충에 포함된 영양성분을 식용으로 이용할 수 있도록 개선된 장수풍뎅이 유충 추출물 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 출원의 일 측면은 장수풍뎅이 유충을 100℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계; 및 상기 가열물에 단백질 분해 효소를 처리하는 단계;를 포함하는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 출원의 다른 측면은 장수풍뎅이 유충 추출물의 고형분 총 중량을 기준으로 단백질의 함량이 35 중량% 이상인 장수풍뎅이 유충 추출물로서,
상기 장수풍뎅이 유충 추출물에 포함된 단백질의 총 중량을 기준으로 크기가 500 Da 이하인 폴리펩티드 및 유리 아미노산이 45 중량% 이상의 함량으로 포함되는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물을 제공한다.
본 출원에 따른 장수풍뎅이 유충 추출물은 크기가 500 Da 이하인 폴리펩티드 및 유리 아미노산의 함량이 높아서 체내 흡수성이 우수하여 식품 소재로서의 유용성이 높을 뿐만 아니라, 분말 제형으로서 보관/저장 또는 유통이 용이하여 식품 소재로서의 활용성 또한 높은 장점이 있다.
도 1은 본 출원의 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 출원의 장수풍뎅이 유충 추출물 제조 시에 첨가된 단백질 분해 효소의 농도에 따른 추출물 내의 L-티로신의 함량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 출원의 장수풍뎅이 유충 추출물 제조 시에, 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 함량에 따른 추출물 내의 L-티로신의 함량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 단백질 분해 효소를 처리하기 전의 장수풍뎅이 유충 분쇄물 내의 단백질을 FPLC(Fast Protein Liquid Chromatography)로 분석한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 5는 폴리펩티드 크기에 따른 함량 분포를 계산한 결과표이다.
도 6은 단백질 분해 효소를 처리한 장수풍뎅이 유충 추출물 내의 단백질을 FPLC(Fast Protein Liquid Chromatography)로 분석한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 7은 폴리펩티드 크기에 따른 함량 분포를 계산한 결과표이다.
이하, 본 출원을 구체적으로 설명한다.
본 출원의 하나의 일 양태는 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하는 방법을 제공한다.
본 출원의 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조방법은 장수풍뎅이 유충을 100℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계; 및 상기 가열물에 단백질 분해 효소를 처리하는 단계;를 포함한다.
먼저, 장수풍뎅이 유충을 100℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계를 거친다.
상기 장수풍뎅이 유충을 100℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계는 장수풍뎅이 유충을 살균하는 것에 더하여, 장수풍뎅이 유충에 포함되어 있는 유용성분 중 하나인 단백질의 추출 효율을 높이는 공정이다. 또한 위와 같은 공정을 수행함으로써 장수풍뎅이 유충 추출물의 분말의 제조를 용이하게 하는 역할을 한다.
상기 장수풍뎅이 유충의 가열물은, 100℃ 이상의 온도에서 가열된 장수풍뎅이 유충을 의미하며, 상기 가열물은 장수풍뎅이 원물과 장수풍뎅이 원물로부터 추출되는 유용성분을 포함하는 혼합물일 수 있다.
이 때 단백질 분해 효소의 작용 효율을 더욱 향상시키기 위해서 일정량의 용매를 첨가할 수 있는데, 상기 용매의 함량은 상기 장수풍뎅이 유충 총 100 중량부에 대하여 100 중량부, 150 중량부, 200 중량부, 250 중량부, 300 중량부, 350 중량부, 400 중량부로부터 선택되는 하나의 하한선 및/또는 3000 중량부, 2800 중량부, 2600 중량부, 2500 중량부, 2400 중량부, 2200 중량부, 2000 중량부로부터 선택되는 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 100 내지 3000 중량부, 100 내지 2800 중량부, 150 내지 2600 중량부일 수 있고, 구체적으로 200 내지 2500 중량부, 250 내지 2400 중량부, 또는 300 내지 2200 중량부일 수 있고, 더욱 구체적으로 400 내지 2000 중량부의 용매를 첨가할 수 있다. 상기 장수풍뎅이 유충 총 100 중량부 대비 첨가되는 용매의 양이, 상기 범위를 만족하는 경우에는 장수풍뎅이 유충의 분쇄 효율이 향상되고, 고형분의 함량이 높아서 추후에 농축과정 등에서 공정 경제성이 개선되는 효과가 있다.
상기 용매는 장수풍뎅이 유충의 추출 효율을 저하시키지 않는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 물, 에탄올, 아세톤 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
상기 장수풍뎅이 유충을 가열하는 온도는 100℃, 102℃, 104℃, 105℃, 106℃, 108℃, 110℃, 112℃, 114℃, 115℃, 116℃, 118℃, 120℃, 122℃, 124℃, 125℃, 126℃, 128℃, 130℃, 132℃, 134℃, 135℃, 136℃, 138℃, 140℃로부터 선택되는 하나의 하한선 및/또는 150℃, 149℃, 148℃, 147℃, 146℃, 145℃, 144℃, 143℃, 142℃, 141℃, 140℃, 139℃, 138℃, 137℃, 136℃, 135℃, 134℃, 133℃, 132℃, 131℃, 130℃, 129℃, 128℃, 127℃, 126℃, 125℃, 124℃, 123℃, 122℃, 121℃, 120℃로부터 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 100℃ 이상 150℃ 이하, 105℃ 이상 145℃ 이하, 110℃ 이상 140℃ 이하, 또는 100℃ 이상 130℃ 이하일 수 있고, 구체적으로는 100℃ 이상 120℃ 이하일 수 있다. 상기 장수풍뎅이 유충을 가열하는 온도가 상기 범위를 만족하는 경우에는 장수풍뎅이 유충에 포함된 유용성분의 추출 효율이 향상될 수 있다.
상기 장수풍뎅이 유충을 가열하는 단계는 필요에 따라 가압 조건에서 수행될 수 있다. 예를 들어 상기 장수풍뎅이 유충을 가열하는 단계는 1 kg/cm2, 1.1 kg/cm2, 1.2 kg/cm2, 1.3 kg/cm2, 1.4 kg/cm2 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 2.0 kg/cm2, 1.9 kg/cm2, 1.8 kg/cm2, 1.7 kg/cm2, 1.6 kg/cm2, 1.5 kg/cm2 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 이루어진 압력 조건 하에서 수행될 수 있고, 예를 들어 1 내지 2 kg/cm2, 1.1 내지 1.9 kg/cm2, 1.2 내지 1.8 kg/cm2, 1.3 내지 1.7 kg/cm2, 1.4 내지 1.6 kg/cm2, 또는 1 내지 1.5 kg/cm2의 범위의 압력 조건 하에서 수행될 수 있다.
또한 상기 장수풍뎅이 유충의 고형분의 함량은 20 중량%, 21 중량%, 22 중량%, 23 중량%, 24 중량%, 25 중량%, 26 중량%, 27 중량%, 28 중량%, 29 중량%, 30 중량%로부터 선택되는 하나의 하한선 및/또는 40 중량%, 39 중량%, 38 중량%, 37 중량%, 36 중량%, 35 중량%, 34 중량%, 33 중량%, 32 중량%, 31 중량%, 30 중량%로부터 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 20 내지 40 중량%일 수 있고, 구체적으로는 25 내지 35 중량%일 수 있고, 더 구체적으로는 25 내지 30 중량%일 수 있다.
상기 장수풍뎅이 유충을 가열하는 시간은 10분, 11분, 12분, 13분, 14분, 15분, 16분, 17분, 18분, 19분, 20분, 21분, 22분, 23분, 24분, 25분, 26분, 27분, 28분, 29분, 30분으로부터 선택되는 하나의 하한선 및/또는 60분, 59분, 58분, 57분, 56분, 55분, 54분, 53분, 52분, 51 분, 50분, 49분, 48분, 47분, 46분, 45분, 44분, 43분, 42분, 41분, 40분, 39분, 38분, 37분, 36분, 35분으로부터 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 10 내지 60분, 15 내지 50분, 15 내지 45분, 20 내지 35분, 또는 25 내지 30분일 수 있다.
상기 가열물의 brix가 0.2, 0.24, 0.3, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35로부터 선택되는 하나의 하한선 및/또는 0.5, 0.49, 0.48, 0.47, 0.46, 0.45, 0.44, 0.42, 0.41, 0.4, 0.39, 0.38, 0.37, 0.36으로부터 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어, 0.2 내지 0.5, 0.24 내지 0.5, 0.3 내지 0.45일 수 있다.
상기와 같은 가열물의 brix를 만족하는 경우에는 후에 단백질 분해 효소를 처리하는 경우에 짧은 시간(약 10분 내외) 안에 추출물의 brix가 증가할 수 있다.
상기 가열물에 단백질 분해 효소를 처리하는 단계는 상기 장수풍뎅이 유충에 포함되어 있는 유용성분 중 하나인 단백질을 유리 아미노산이나 폴리펩티드로 분해하여 체내 흡수가 용이한 형태로 만들기 위한 공정이다.
상기 단백질 분해 효소는, 특별히 제한되지는 않으나, 경제성을 고려하여 상업적으로 널리 사용되는 것을 사용할 수 있고, 구체적으로는 펩신, 트립신, 플라보르자임(Flavourzyme®), 프로타멕스(Protamex®), 파파인, 알파키모트립신, 판크레아제 등을 이용할 수 있고, 더욱 구체적으로는 플라보르자임(Flavourzyme®), 프로타멕스(Protamex®) 등일 수 있다. 상기 플라보르자임(Flavourzyme®)은 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae) 유래의 단백질 분해 효소로 엔도프로테아제(endoprotease)의 특성과 엑소프로테아제(exoprotease)의 특성을 모두 가지고 있고, 상기 프로타멕스(Protamex®)는 바실러스 서브틸리스(Bacillus Subtillis) 유래의 단백질 분해 효소로 엔도프로테아제(endoprotease)의 특성을 가지고 있다.
상기 단백질 분해 효소는, 상기 장수풍뎅이 유충 가열물(가열 이후에 분쇄 단계를 거치는 경우에는 분쇄물)의 고형분 총 100 중량부에 대하여, 0.5 중량부, 1 중량부, 2 중량부, 3 중량부, 3.33 중량부, 4 중량부, 5 중량부, 5.5 중량부, 6 중량부, 6.5 중량부, 7 중량부, 8 중량부, 9 중량부, 10 중량부 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 160 중량부, 150 중량부, 140 중량부, 135 중량부, 130 중량부, 120 중량부, 115 중량부, 110 중량부, 100 중량부, 90 중량부, 80 중량부, 70 중량부, 67 중량부, 60 중량부, 50 중량부, 40 중량부 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위의 농도로 처리될 수 있고, 예를 들어 0.5 내지 160 중량부, 2 내지 140 중량부, 3 내지 120 중량부, 4 내지 120 중량부, 5 내지 100 중량부, 또는 6 내지 160 중량부, 8 내지 150 중량부의 농도로 처리될 수 있다.
상기 단백질 분해 효소를 처리한 장수풍뎅이 유충 추출물의 brix는 0.6, 0.65, 0.7, 0.75, 0.8, 0.85, 0.9, 0.95로부터 선택되는 하나의 하한선 및/또는 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 1로부터 선택되는 하나의 상한선으로 구성된 범위일 수 있고, 예를 들어 0.6 내지 1.5, 0.6 내지 1.4, 0.7 내지 1.3, 0.8 내지 1.2, 또는 0.9 내지 1.1일 수 있다.
상기 단백질 분해 효소를 처리하는 시간은 5분, 10분, 20분, 30분, 45분, 1시간으로부터 선택되는 하한선 및/또는 5시간, 4시간, 3.5시간, 3시간, 2.5시간, 2시간, 1.5시간으로부터 선택되는 상한선으로 구성된 범위일 수 있고, 예를 들어 5분 내지 5시간 동안, 10분 내지 4시간 동안, 또는 20분 내지 4시간 동안, 구체적으로는 30분 내지 2시간 동안, 더욱 구체적으로는 40분 내지 1.5시간 동안 처리될 수 있다.
상기 단백질 분해 효소의 함량 및/또는 처리하는 시간이 상기 범위를 만족하는 경우에, 영양 성분의 함량을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기와 같이 장수풍뎅이 유충을 가열하는 단계 이전에, 장수풍뎅이 유충을 절식시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 장수풍뎅이 유충을 절식시키는 단계는 장수풍뎅이 유충의 내장에 잔존하는 사료 및 배설물의 함량을 낮추어 장수풍뎅이 유충 고유의 이미나 이취, 또는 이물감을 제거하기 위한 공정이다. 상기 장수풍뎅이 유충은 적당한 온도와 습도를 유지시켜 생육되는 것으로, 주로 톱밥이나 밀겨 등의 식이로 생육되는데, 장수풍뎅이 유충을 절식 없이 가공하게 되면 장수풍뎅이 유충의 내장에 있던 잔여 사료나 배설물로 인하여 가공에도 불구하고 강한 이미, 이취 또는 이물감이 남아있게 되므로, 상기와 같은 절식 과정을 통해 장수풍뎅이 유충 고유의 이미나 이취, 또는 이물감을 한층 더 감소시킬 수 있다.
상기와 같은 절식 단계는 1시간, 2시간, 3시간, 5시간, 7시간, 9시간, 10시간, 12시간, 15시간, 18시간, 21시간, 24시간 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 120시간, 114시간, 108시간, 102시간, 96시간, 90시간, 84시간, 78시간, 72시간, 66시간, 60시간, 54시간, 48시간, 42시간, 36시간, 30시간 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위의 시간 동안 수행될 수 있고, 예를 들어 1시간 내지 120시간, 구체적으로는 12시간 내지 96시간, 더욱 구체적으로는 24시간 내지 72시간 동안 수행될 수 있다. 상기 절식 시간이 상기 범위를 만족하는 경우에, 장수풍뎅이 유충의 내장의 사료 및 배설물이 충분히 제거되어서, 이미, 이취 또는 이물감이 없어진다.
또한, 상기 절식 단계 이전에 상기 장수풍뎅이 유충을 톱밥이나 밀겨 등의 식이 대신에, 밀가루 등의 곡물 식이로 생육하는 단계를 더 포함함으로써 장수풍뎅이 유충의 이미, 이취 또는 이물감을 더욱 감소시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 절식시킨 장수풍뎅이 유충을 가열하는 단계 이후, 단백질 분해 효소를 처리하기 전에, 상기 단백질 분해 효소의 작용 효율을 향상시키기 위하여 분쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 분쇄는 상기 절식 후 가열된 장수풍뎅이 유충을 부위별로 절단 또는 분해한 후 필요한 부위만을 선택적으로 분쇄하거나, 별도의 절단 또는 분해 공정 없이 모든 부위를 분쇄할 수 있다.
또한, 이 때 상기와 같은 분쇄를 용이하게 하고 단백질 분해 효소의 작용 효율을 더욱 향상시키기 위하여, 일정량의 용매를 첨가하여서 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분의 함량을 조절할 수 있다. 상기 분쇄물이란 단백질 분해 효소를 처리하기 전에, 분쇄된 장수풍뎅이 유충을 의미할 수 있다. 상기 용매는 단백질 분해 효소의 작용을 저하시키지 않는 용매라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 물, 에탄올, 아세톤 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
상기 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분의 함량은 장수풍뎅이 유충 분쇄물 총 중량을 기준으로 1.25 중량%, 1.5 중량%, 1.75 중량%, 2 중량%, 2.5 중량%, 3 중량%, 5 중량% 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 20 중량%, 15 중량%, 10 중량%, 7 중량% 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 1.25 내지 20 중량%, 1.25 내지 15 중량%, 2.5 내지 10 중량%, 또는 5 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우에 단백질 분해 효소에 의한 가수분해 효율이 높아질 수 있다.
상기 장수풍뎅이 유충 분쇄물에 용매를 첨가함으로써 상기와 같은 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분의 함량을 만족하는 경우에는 단백질 분해 효소의 가수분해 효율을 높여줄 수 있다. 또한 추후 농축 과정에서 효율을 높여 주어 공정 경제성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기와 같이 단백질 분해 효소가 처리된 효소 처리물을 분말화하는 단계를 거친다. 즉 상기 장수풍뎅이 유충 추출물 분말의 제조 방법은, 상기 효소 처리물을 분말화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 효소 처리물을 분말화하는 단계는 장수풍뎅이 유충의 효소 처리물이 용이하게 보관/저장 또는 유통될 수 있도록 하여 식품 소재로서의 활용성을 향상시키기 위한 공정이다.
상기 효소 처리물을 분말화하는 단계는 상기 효소 처리물을 종래 식품 분야에서 일반적으로 이용되는 분말화 방법을 통해 수행될 수 있고, 예컨대 상기 효소 처리물을 열풍 건조, 동결 건조, 또는 분무 건조하여 수행될 수 있다.
상기 열풍 건조는 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃ 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 80℃, 75℃, 70℃, 65℃ 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 온도 범위에서 수행될 수 있고, 예를 들어 40℃ 내지 80℃, 구체적으로 50℃ 내지 70℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 열풍 건조 시간은 24시간, 30시간, 36시간 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 72시간, 66시간, 60시간, 54시간, 48시간 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 24시간 내지 72시간, 구체적으로 30시간 내지 60시간 동안 열풍이 공급되는 조건에서 수행될 수 있다.
상기 동결 건조는 -70℃, -65℃, -60℃, -55℃, -50℃ 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 30℃, 25℃, 20℃, 15℃, 10℃, 5℃, 0℃ 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위의 시간 동안 수행될 수 있고, 예를 들어 -70℃ 내지 30℃, 구체적으로 -50℃ 내지 0℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 동결 건조 시간은 3시간, 4시간, 5시간, 6시간 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 48시간, 42시간, 36시간, 30시간, 24시간, 18시간, 12시간 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 3시간 내지 48시간, 구체적으로 6시간 내지 24시간 동안 냉각되는 조건에서 수행될 수 있다. 또한 동결 건조는 단계별로 상기 온도 범위를 조합하여 설정할 수 있다.
추가로 남아 있는 수분을 제거하기 위하여 10℃ 내지 40℃, 구체적으로 20℃ 내지 30℃의 온도에서 3시간 내지 24시간, 구체적으로 6시간 내지 12시간 동안 2차 건조하는 과정이 더 수행될 수 있다.
또한, 상기 분무 건조는 인렛(inlet)이 100℃, 110℃, 120℃, 130℃ 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 150℃, 140℃, 130℃ 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 온도 범위에서 수행될 수 있고, 예를 들어 100℃ 내지 150℃, 구체적으로는 110℃ 내지 140℃의 온도일 수 있으며, 아웃렛(outlet)이 50℃, 55℃, 60℃, 65℃, 70℃ 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 100℃, 95℃, 90℃, 85℃, 80℃, 75℃, 70℃ 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 온도 범위에서 수행될 수 있고, 예를 들어 50℃ 내지 100℃, 구체적으로는 60℃ 내지 90℃의 온도인 조건에서 수행될 수 있다.
한편, 상기와 같이 분말화하기 전에, 상기 효소 처리물은 가열 및 냉각하는 단계, 여과하는 단계 및 농축하는 단계 중 선택되는 어느 하나 이상의 단계를 더 거칠 수 있다.
상기 효소 처리물을 가열 및 냉각하는 단계는 상기 효소 처리물 내의 단백질 분해 효소를 불활성화시키는 동시에 미생물을 살균하여 식품으로서의 안정성을 향상시키는 공정이다. 상기 가열 단계는 90℃, 95℃, 100℃, 105℃, 110℃ 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 150℃, 145℃, 140℃, 135℃, 130℃, 125℃, 120℃, 115℃, 110℃ 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 온도 범위에서 수행될 수 있고, 예를 들어 90℃ 내지 150℃, 구체적으로는 95℃ 내지 130℃, 더욱 구체적으로는 100℃ 내지 120℃의 온도 조건에서 수행될 수 있다.
상기 가열하는 시간은 5분, 6분, 7분, 8분, 9분, 10분 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 120분, 100분, 80분, 60분, 40분, 30분, 20분 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 5분 내지 120분, 6분 내지 100분, 7분 내지 80분, 8분 내지 60분, 9분 내지 40분, 10분 내지 20분의 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 가열 단계의 온도 및 시간 조건이 상기 범위를 만족하는 경우에는 단백질 분해 효소의 실활이나 미생물의 살균이 충분히 이루어지고, 영양성분의 파괴를 최소화할 수 있다.
또한, 상기와 같은 가열 단계 이후에는 냉각 단계를 거칠 수 있다. 상기 냉각 단계는 0℃, 1℃, 2℃, 3℃, 4℃, 5℃ 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 10℃, 9℃, 8℃, 7℃, 6℃, 5℃ 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 온도 조건으로 수행될 수 있고, 예를 들어 0℃ 내지 10℃, 구체적으로는 1℃ 내지 7℃, 더욱 구체적으로는 3℃ 내지 5℃의 온도 조건으로 수행될 수 있다. 상기 냉각 단계의 시간은 30분, 35분, 40분, 45분, 50분, 55분, 60분 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 120분, 110분, 100분, 90분, 80분, 70분 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 30분 내지 120분, 구체적으로는 45분 내지 90분, 더욱 구체적으로는 50분 내지 70분의 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 냉각 단계의 온도와 시간 조건이 상기 범위를 만족하는 경우에는 상기 효소 처리물이 충분히 냉각될 수 있고, 공정경제성을 저하시키지 않을 수 있다.
또한, 상기 효소 처리물을 여과하는 단계는 장수풍뎅이 유충에서 유래한 이물감을 감소시키는 한편, 상기와 같은 분말화의 효율을 더욱 향상시키기 위한 공정으로서, 상기 효소 처리물에서 침전물을 제외하고 수용성 상등액만을 분리하는 것인데, 필터 등과 같은 통상의 여과 방법이 이용될 수 있다. 예컨대, 상기 효소 처리물을 0.2㎛ 내지 5㎛의 필터로 여과할 수 있다. 상기와 같은 여과 조건을 만족하는 경우에 효소 처리물이 충분히 분리될 수 있고, 공정 경제성이 개선될 수 있다.
또한, 상기 효소 처리물을 농축하는 단계는 고형분의 함량을 높여 식품 소재로서의 유용성을 더욱 향상시키기 위한 공정으로서, 종래 식품 분야에서 일반적으로 이용되는 농축 방법을 통해 수행될 수 있다. 예컨대, 통상의 농축기를 이용하여 40℃ 내지 60℃, 10rpm 내지 100rpm, 20mbar 내지 100mbar의 조건에서 농축할 수 있다. 상기 농축 단계는 상기 효소 처리물의 농도가 5brix 내지 40brix, 구체적으로 10brix 내지 30brix가 되도록 농축할 수 있다. 한편, 상기 가열 및 냉각 단계와 상기 농축 단계가 모두 수행되는 경우, 상기 효소 처리물은 90℃ 이상의 온도에서 10분 이상의 시간 동안 단백질 분해 효소만을 간단히 실활시킨 후 농축 단계를 먼저 수행하고, 가열 및 냉각 단계는 상기 농축 단계 이후에 수행할 수 있다.
본 출원의 다른 일 양태는 장수풍뎅이 유충 추출물을 제공한다.
상기 장수풍뎅이 유충 추출물은 액상, 겔, 또는 분말 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 장수풍뎅이 유충 추출물은 전술한 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법에 의해서 제조된 것일 수 있다.
상기 장수풍뎅이 유충 추출물은, 상기 장수풍뎅이 유충 추출물의 고형분 총 중량을 기준으로, 단백질의 함량이 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 43 중량% 이상, 45 중량% 이상, 46 중량% 이상, 49 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 100 중량% 이하, 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위일 수 있고, 예를 들어 35 중량% 이상 100 중량% 이하, 구체적으로 35 중량% 이상 99 중량% 이하, 35 중량% 이상 95 중량% 이하, 35 중량% 이상 90 중량% 이하, 35 중량% 이상 80 중량% 이하, 35 중량% 이상 70 중량% 이하, 또는 구체적으로 40 중량% 이상 100 중량% 이하, 40 중량% 이상 99 중량% 이하, 40 중량% 이상 95 중량% 이하, 40 중량% 이상 90 중량% 이하, 40 중량% 이상 80 중량% 이하, 40 중량% 이상 70 중량% 이하, 또는 구체적으로 43 중량% 이상 100 중량% 이하, 43 중량% 이상 99 중량% 이하, 43 중량% 이상 95 중량% 이하, 43 중량% 이상 90 중량% 이하, 43 중량% 이상 80 중량% 이하, 43 중량% 이상 70 중량% 이하, 또는 구체적으로 46 중량% 이상 100 중량% 이하, 46 중량% 이상 99 중량% 이하, 46 중량% 이상 95 중량% 이하, 46 중량% 이상 90 중량% 이하, 46 중량% 이상 80 중량% 이하, 46 중량% 이상 70 중량% 이하, 또는 구체적으로 49 중량% 이상 100 중량% 이하, 49 중량% 이상 99 중량% 이하, 49 중량% 이상 95 중량% 이하, 49 중량% 이상 90 중량% 이하, 49 중량% 이상 80 중량% 이하, 49 중량% 이상 70 중량% 이하일 수 있다.
또한, 상기 장수풍뎅이 유충 추출물에 포함된 단백질은, 상기 단백질 총 중량 100 중량% 중, 크기가 500 Da 이하인 폴리펩티드 및 유리 아미노산의 함량 합계가 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 51 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 100 중량% 이하, 99 중량% 이하, 98 중량% 이하, 97 중량% 이하 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위의 함량으로 포함될 수 있고, 예를 들어 45 중량% 이상 100 중량% 이하의 함량으로, 구체적으로 45 중량% 이상 99 중량% 이하, 또는 구체적으로 50 중량% 이상 100 중량% 이하, 50 중량% 이상 99 중량% 이하, 또는 구체적으로 51 중량% 이상 100 중량% 이하, 51 중량% 이상 99 중량% 이하의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 크기가 500 Da 이하인 폴리펩티드는 디펩티드 또는 트리펩티드를 포함할 수 있다.
상기 유리 아미노산(free amino acid)은 단백질이나 펩티드와 같은 결합형 아미노산에 반해 아미노산이 단독분자로 존재하는 아미노산을 의미할 수 있다.
상기 장수풍뎅이 유충 추출물은, 상기 장수풍뎅이 유충 추출물 고형분 총 중량을 기준으로, 유리 아미노산이 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 10 중량% 이상, 12 중량% 이상, 14 중량% 이상, 16 중량% 이상, 18 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 45 중량% 이하, 44 중량% 이하, 43 중량% 이하, 42 중량% 이하, 41 중량% 이하, 40 중량% 이하, 39 중량% 이하, 38 중량% 이하, 37 중량% 이하, 36 중량% 이하, 35 중량% 이하 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위의 함량으로 포함될 수 있고, 예를 들어 5 중량% 이상 45 중량% 이하, 구체적으로 5 중량% 이상 40 중량% 이하, 또는 구체적으로 6 중량% 이상 45 중량% 이하, 6 중량% 이상 40 중량% 이하, 또는 구체적으로 7 중량% 이상 45 중량% 이하, 7 중량% 이상 40 중량% 이하의 함량으로 포함될 수 있다. 그 결과 상기 장수풍뎅이 유충 추출물은 체내 흡수성이 우수할 뿐만 아니라, 보관/저장 또는 유통도 용이한 장점이 있다.
상기 장수풍뎅이 유충 추출물은 상기 장수풍뎅이 유충 추출물 고형분 총 중량을 기준으로, 필수 아미노산이 30 중량% 이상, 31 중량% 이상, 32 중량% 이상, 33 중량% 이상, 34 중량% 이상, 35 중량% 이상 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 50 중량% 이하, 49 중량% 이하, 48 중량% 이하, 47 중량% 이하, 46 중량% 이하, 45 중량% 이하, 44 중량% 이하, 43 중량% 이하, 42 중량% 이하, 41 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위의 함량을 포함될 수 있고, 예를 들어 30 내지 50 중량%, 30 내지 49 중량%, 31 내지 48 중량%, 31 내지 45 중량%, 또는 30 내지 45 중량%, 30 내지 40 중량%, 30 내지 35 중량%, 또는 31 내지 40 중량%, 31 내지 35 중량%일 수 있다.
상기 필수 아미노산은 히스티딘(Histidine), 트레오닌(Threonine), 발린(Valine), 메티오닌(Methionine), 페닐알라닌(Phenylalanine), 이소류신(Isoleucine), 류신(Leucine), 라이신(Lysine), 또는 트립토판(Tryptophan) 등을 포함할 수 있다.
또한 상기 필수 아미노산은 유리 아미노산, 또는 폴리펩티드 등의 어느 형태로든 포함될 수 있다.
이 때 상기 필수 아미노산은 상기 장수풍뎅이 유충 추출물에 포함되는 단백질 총 중량을 기준으로 60 중량%, 65 중량%, 67 중량%, 70 중량%, 71 중량%, 72 중량%, 73 중량%, 74 중량% 중에서 선택되는 하나의 하한선 및/또는 90 중량%, 89 중량%, 88 중량%, 87 중량%, 86 중량%, 85 중량%, 84 중량%, 83 중량%, 82 중량%, 81 중량%, 80 중량%, 79 중량%, 77 중량%, 76 중량%, 75 중량% 중에서 선택되는 하나의 상한선으로 구성되는 범위의 함량으로 포함될 수 있고, 예를 들어, 60 내지 90 중량%, 65 내지 85 중량%, 67 내지 80 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
본 출원의 다른 일 양태는 장수풍뎅이 유충 추출물을 포함하는 식품을 제공한다.
상기 장수풍뎅이 유충 추출물은 전술한 바와 같다. 또한, 상기 장수풍뎅이 유충 추출물은 식품 소재용 조성물이나 식품의 일 성분으로 이용 또는 포함될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되지 아니한다.
제조예 1-1
(1) 장수풍뎅이 유충을 절식시키는 단계
톱밥 식이로 생육한 5~6월령의 장수풍뎅이 유충을, 사용 전 밀가루 식이로 변경하고, 48시간 동안 절식하면서 배설물을 배출시킨 다음, 세척 후 냉동 보관하였다.
(2) 장수풍뎅이 유충을 가열하는 단계
상기 절식시킨 장수풍뎅이 유충을 세척한 다음, 상기 장수풍뎅이 유충 총 100 중량부에 대하여 1900 중량부의 물을 첨가하고, 100℃에서 30분 동안 가열하였다.
(3) 장수풍뎅이 유충을 분쇄하는 단계
상기 가열한 장수 풍뎅이 유충을 호모게나이저를 이용하여 6000rpm으로 10분 동안 분쇄하여 액상으로 제조하였다.
(4) 단백질 분해 효소를 처리하는 단계
상기 액상의 분쇄물의 고형분 함량을 5 중량%가 되도록 물을 첨가하고, 장수풍뎅이 유충 분쇄물 총 100 중량부에 대하여 단백질 분해 효소인 프로타멕스(Protamex®)(Novozymes)를 0.1 중량부 첨가하고, 60℃의 온도에서 1시간 동안 처리한 후, 100℃의 온도에서 10분 동안 상기 단백질 분해 효소를 불활성화시켰다.
(5) 효소 처리물을 여과하는 단계
상기 효소 처리물을 1㎛ 유리섬유여과지에 통과시켜 감압 여과한 후 여과액만 수득하였다.
(6) 여과물을 농축하는 단계
상기 여과물을 감압 농축기로 농축하여 10brix 이상의 농축물을 제조하였다.
(7) 농축물을 분말화하는 단계
상기 농축물을 FISHER ISOTEMP OVEN 300SERIES MODEL 350G를 이용하여, 60℃의 온도에서 48시간 동안 열풍건조(Air Drying)시켜 분말화하였다.
제조예 1-2
상기 제조예 1-1의 (2) 장수풍뎅이 유충을 가열하는 단계에서 100℃ 대신 60℃로 가열하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 1-3
상기 제조예 1-1의 (2) 장수풍뎅이 유충을 가열하는 단계에서 100℃ 대신 80℃로 가열하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 1-4
상기 제조예 1-1의 (2) 장수풍뎅이 유충을 가열하는 단계에서 100℃ 대신 120℃로 가열하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 2-1
상기 제조예 1-1의 (4) 단백질 분해 효소를 처리하는 단계에서 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분 함량을 5 중량% 대신 1.25 중량%가 되도록 물을 첨가하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 2-2
상기 제조예 1-1의 (4) 단백질 분해 효소를 처리하는 단계에서 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분 함량을 5 중량% 대신 2.5 중량%가 되도록 물을 첨가하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 2-3
상기 제조예 1-1의 (4) 단백질 분해 효소를 처리하는 단계에서 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분 함량을 5 중량% 대신 10 중량%가 되도록 물을 첨가하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 2-4
상기 제조예 1-1의 (4) 단백질 분해 효소를 처리하는 단계에서 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분 함량을 5 중량% 대신 20 중량%가 되도록 물을 첨가하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 3-1
상기 제조예 1-1의 (4) 단백질 분해 효소를 처리하는 단계에서 상기 장수풍뎅이 유충 분쇄물 100 중량부를 기준으로 단백질 분해 효소인 프로타멕스(Protamex®)(Novozymes)를 0.1 중량부 첨가하는 것 대신 0.5 중량부 첨가하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 3-2
상기 제조예 1-1의 (4) 단백질 분해 효소를 처리하는 단계에서 상기 장수풍뎅이 유충 분쇄물 100 중량부를 기준으로 단백질 분해 효소인 프로타멕스(Protamex®)(Novozymes)를 0.1 중량부 첨가하는 것 대신 1 중량부 첨가하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 3-3
상기 제조예 1-1의 (4) 단백질 분해 효소를 처리하는 단계에서 상기 장수풍뎅이 유충 분쇄물 100 중량부를 기준으로 단백질 분해 효소인 프로타멕스(Protamex®)(Novozymes)를 0.1 중량부 첨가하는 것 대신 1.5 중량부 첨가하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 3-4
상기 제조예 1-1의 (4) 단백질 분해 효소를 처리하는 단계에서 상기 장수풍뎅이 유충 분쇄물 100 중량부를 기준으로 단백질 분해 효소인 프로타멕스(Protamex®)(Novozymes)를 0.1 중량부 첨가하는 것 대신 2 중량부 첨가하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 4-1
상기 제조예 1-1의 (7) 농축물을 분말화하는 단계에서 열풍건조시키는 것 대신에 LabPlant SD-Basic를 이용하여 인렛(inlet)의 온도를 130℃로, 아웃렛(outlet)의 온도를 80℃로 하여 분무건조(Spray Drying)시켜 분말화시키는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
제조예 4-2
상기 제조예 1-1의 (7) 농축물을 분말화하는 단계에서 열풍건조시키는 것 대신에 Heto PowerDry PL9000를 이용하여 0.09hPa의 압력하에서 -45℃에서 6시간 동안, -20℃에서 21시간 동안, -15℃에서 11시간 동안, -5℃에서 11시간 동안, 0℃에서 10시간 동안 동결건조(Freeze Drying)한 뒤 25℃에서 8시간 동안 2차 건조하여 잔류 수분을 모두 건조시킨 후 분말화시키는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 장수풍뎅이 유충 추출물을 제조하였다.
실험예 1 : 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 시 가열 온도별, 장수풍뎅이 유충 추출물의 추출 효율
장수풍뎅이 유충을 가열하는 단계의 온도를 조절함에 따라, 장수풍뎅이 유충으로부터 유래되는 유용성분의 추출 효율을 가열물의 농도(Brix)를 측정하여 확인하였다.
상기 제조예 1-1 내지 제조예 1-4에서와 같이, 각각 60℃, 80℃, 100℃, 120℃의 온도 조건에서 30분 동안 가열하여 얻어지는 가열물의 농도를 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.
가열 온도(℃) 가열 시간(분) 가열물 농도(Brix)
제조예 1-2) 60 30 0.03
제조예 1-3) 80 30 0.01
제조예 1-1) 100 30 0.24
제조예 1-4) 120 30 0.38
그 결과 표 1에 나타낸 바와 같이 100℃ 이상의 온도로 가열하는 경우에는 가열물의 농도가, 100℃ 미만의 온도에서 가열하는 경우와 대비하여 약 8배 이상으로 높아지는 것을 확인할 수 있어서, 장수풍뎅이 유충에 포함된 유용성분인 단백질의 추출 효율이 향상되는 것으로 확인되었다.
상기와 같이 가열물의 농도가 높은 가열온도 100℃, 120℃의 조건에서 가열 한 후, 가열물을 분쇄하고 이어서 단백질 분해 효소를 처리하여, 효소 처리 시간에 따른 추출물의 추출 효율을 평가한 결과를 표 2에 나타내었다. 대조군으로는 100℃의 조건에서 가열 및 분쇄한 후, 단백질 분해 효소를 처리하지 않았다 (효소 처리 시간에 따른 추출물 농도의 단위: Brix).
가열 효소 처리 효소 처리 시간(분)
가열 온도
(℃)		 가열 시간
(분)		 가열물 농도
(Brix)		 Protamex® 0 10 20 30 40 50 60
제조예 1-1) 100 30 0.24 ○ 0.57 1.06 1.18 1.16 1.26 1.32 1.32
제조예 1-4) 120 30 0.38 ○ 0.7 1.15 1.18 1.33 1.33 1.32 1.32
100(제조예 1-1에서 효소처리 안함) 30 0.24 X 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.63 0.63
그 결과 표 2에 나타난 바와 같이, 먼저 장수풍뎅이 유충을 100℃ 이상의 온도에서 가열한 후에 단백질 분해 효소를 처리하는 경우에는, 효소 처리 시간 10분 내로 추출물의 농도(Brix)가 효소 처리한 직후와 대비하여 약 2배로 증가하는 것이 확인되었다.
실험예 2 : 장수풍뎅이 유충 생물 원료와 장수풍뎅이 유충 추출물 분말의 영양소 성분 분석
톱밥 식이로 생육한 5~6월령의 장수풍뎅이 유충을, 사용 전 밀가루 식이로 변경하고, 48시간 동안 절식하면서 배설물을 배출시킨 다음 냉동 보관한 장수풍뎅이 유충 생물 원료(블루파크영농조합법인)와, 시중에 판매되는 장수풍뎅이 유충 분말(블루파크영농조합법인), 그리고 상기 제조예 1-1에서 제조된 장수풍뎅이 유충 추출물 분말을 대상으로, 식품공전에 따라 영양소의 함량을 분석하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
상기 제조예 1-1에서 제조된 장수풍뎅이 유충 추출물 분말은 장수풍뎅이 유충 생물 원료에 비해 단백질 함량은 높고, 시중에 판매되는 장수풍뎅이 유충 분말 대비 지방 함량은 적은 것을 확인할 수 있었다.
시험항목 단위 시험방법 장수풍뎅이 유충 생물 원료 시중 판매 장수풍뎅이 유충 분말 제조예 1-1의 장수풍뎅이 유충 추출물 분말
열량 kcal/100g 식품공전 133 491 329
탄수화물 g/100g 식품공전 9.42 16.4 38.8
단백질 g/100g 식품공전, Protein Analyzer 11.3 54.3 44.9
지방 g/100g 식품공전 6.07 23.8 0.08
당류 g/100g 식품공전, HPLC/RI - 3.15 4.31
포화지방 g/100g 식품공전, GC/FID 2.67 9.76 -
트랜스지방 g/100g 식품공전, GC/FID 0.017 0.094 -
콜레스테롤 mg/100g 식품공전, GC/FID 7.03 35.9 -
나트륨 mg/100g 식품공전, ICP/OES 56.5 277 336.8
수분 g/100g 식품공전 72 1.91 1.91
회분 g/100g 식품공전 1.21 3.61 14.3
식이섬유 g/100g 식품공전 2.13 3.12 3.01
(위 표에서 '-'는 검출 한계 미만의 값을 의미한다.)
실험예 3 : 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 시 첨가된 단백질 분해 효소의 농도별, 장수풍뎅이 유충 추출물 내의 L-티로신의 함량
장수풍뎅이 유충에 단백질 분해 효소를 처리하여 가수분해 시키는데 필요한 적정 효소 농도를 확인하기 위하여 단백질 분해 효소의 처리 농도를 달리하여 제조된 추출물에서 L-티로신(L-tyrosine)의 함량을 측정함으로써 가수분해 정도를 확인하였다.
상기 제조예 1-1, 및 제조예 3-1 내지 3-4에서와 같이, 액상의 장수풍뎅이 유충 분쇄물에 프로타멕스(Protamex®)(Novozymes)를, 상기 액상의 분쇄물 총 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부, 0.5 중량부, 1.0 중량부, 1.5 중량부, 및 2.0 중량부의 농도로 첨가하여 60℃의 온도에서 1시간 동안 반응시키고, 100℃의 온도에서 10분 동안 상기 단백질 분해 효소를 불활성화시킨 다음, 제조된 추출물에서 L-티로신의 함량을 측정하였다.
그 결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 프로타멕스(Protamex®) 효소의 처리 농도가 증가할수록 가수분해 효율이 향상되는 것으로 확인되었고, 경제성을 고려하였을 때 단백질 분해 효소는 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량%의 농도만을 처리하여도 충분한 가수분해 효과를 달성할 수 있는 것으로 판단하였다.
실험예 4 : 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 시, 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 함량별, 장수풍뎅이 유충 추출물 내의 L-티로신의 함량
장수풍뎅이 유충에 단백질 분해 효소를 처리하여 가수분해 시키는데 필요한 적정 고형분 함량을 확인하기 위하여, 액상의 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분의 함량을 달리하여 제조된 추출물에서 L-티로신(L-tyrosine)의 함량을 측정함으로써 가수분해 정도를 확인하였다.
상기 제조예 1-1, 및 제조예 2-1 내지 2-4에서와 같이, 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분의 함량이 각각 5 중량%, 1.25 중량%, 2.5 중량%, 10 중량%, 20 중량%가 되도록 한 후, 제조된 추출물에서 L-티로신의 함량을 측정하였다.
그 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분의 함량이 2.5 중량%인 경우와 5 중량%인 경우에 높은 가수분해 효율을 나타내는 것으로 확인되었다.
실험예 5 : 장수풍뎅이 유충 추출물 내의 단백질 성분의 조성 분석
상기 제조예 1-1에서 제조된 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분의 함량이 5 중량%인 액상의 장수풍뎅이 유충 분쇄물에, 상기 장수풍뎅이 유충 분쇄물 총 100 중량부에 대해 0.1 중량부의 프로타멕스(Protamex®) 효소를 1시간 동안 처리하여 반응시키고, 100℃의 온도에서 10분 동안 상기 단백질 분해 효소를 불활성화시킨 다음, 제조된 추출물을 0.2㎛ 유리섬유여과지에 통과시켜 감압 여과한 후 여과액만 수득하여, FPLC(Fast Protein Liquid Chromatography)로 단백질의 분해 정도를 분석하였다.
이에 대한 대조군으로 상기와 같은 프로타멕스 효소를 처리하기 전인 분쇄물을 물로 희석하여 고형분의 함량이 5 중량%가 되도록 한 다음, 이를 FPLC로 분석하였다. 이때, 상기 FPLC에는 용매로 100% 물을, 컬럼으로 Hiload 16/600 superdex 30pg를 사용하였고, fraction size는 1 ㎖, flow rate는 1 ㎖/min으로 설정하였다.
그 결과, 도 4 내지 도 7에 따르면, 단백질 분해 효소를 처리하기 전의 분쇄물에는 단백질 총 중량을 기준으로 크기가 500 Da 이하인 폴리펩티드(78.51ml 이후) 및 유리 아미노산의 함량이 30.8 중량%인데 반해(도 4 및 도 5), 단백질 분해 효소를 처리한 이후의 추출물에는 단백질 총 중량을 기준으로 크기가 500 Da 이하인 폴리펩티드(78.51ml 이후) 및 유리 아미노산의 함량이 54.5 중량%인 것으로 확인되었다(도 6 및 도 7). 또한, 단백질 분해 효소 처리 전에 0.63 brix이던 분쇄물이 단백질 분해 효소 처리 이후에는 1.33 brix로, 그 농도가 증가된 것으로 확인되었다.
아미노산의 평균 크기가 약 138 Da인 것을 고려하면, 단백질 분해 효소를 처리하여 제조되는 장수풍뎅이 유충 추출물에는 소장에서 바로 흡수 가능한 트리펩티드 이하의 작은 크기의 폴리펩티트가 다수를 이루는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 6 : 장수풍뎅이 유충 추출물 분말 내의 단백질의 조성 분석
상기 제조예 1-1, 제조예 4-1, 및 제조예 4-2에서 제조된 장수풍뎅이 유충 추출물 분말을 대상으로, 가스 크로마토그래피를 이용하여 상기 분말에 포함된 수용성 단백질의 함량을 분석하여 아래 표 4에 나타내었다.
그 결과, 장수풍뎅이 유충 생물 원료에선 11.3 중량%의 단백질이 포함되어 있는데 반해, 아래 표 4에 기재된 바와 같이, 본 출원의 장수풍뎅이 유충 추출물 분말에는 단백질이 40 중량% 이상의 함량으로 포함되어 있고, 그 중 필수 아미노산(히스티딘(Histidine), 트레오닌(Threonine), 발린(Valine), 메티오닌(Methionine), 페닐알라닌(Phenylalanine), 이소류신(Isoleucine), 류신(Leucine), 라이신(Lysine), 트립토판(Tryptophan))은 30 중량% 이상인 것으로 확인되었다. 아울러, 본 출원의 장수풍뎅이 유충 추출물 분말에는 유리 아미노산이 7.0 중량% 이상의 함량으로 포함되어 있는 것으로 확인되었다.
분말화 방법 총 단백질 (중량%) 필수 아미노산 (중량%) 유리 아미노산 (중량%)
제조예 1-1) 열풍 건조 46.218 32.81 8.638
제조예 4-1) 분무 건조 43.83 32.67 7.004
제조예 4-2) 동결 건조 49.034 33.06 7.99
실험예 7 : 장수풍뎅이 유충의 가열 전, 동결 건조 유무에 따른 장수풍뎅이 유충 추출물의 추출 효율
상기 제조예 1-1과는 별도로, 상기 제조예 1-1의 (1) 장수풍뎅이 유충을 절식시키는 단계에서, 장수풍뎅이 유충을 절식시킨 후에 통상의 동결 건조 방법을 이용하여 동결 건조시킨 장수풍뎅이 유충을 이용하는 것을 제외하고는, 상기 제조예 1-1과 동일한 방법에 따라 추출물의 농도를 측정한 결과를 표 5에 나타내었다.
구분 추출물의 농도(Brix)
제조예 1-1 1.27
동결 건조 0.93
그 결과 표 5에 나타낸 바와 같이 동일한 고형분의 함량을 기준으로, 장수풍뎅이 유충을 동결 건조 후 가열 및 분쇄한 건조 분말을 이용하는 경우에 비하여, 상기 제조예 1-1과 같이 동결 건조 공정 없이 장수풍뎅이 유충으로부터 얻어지는 액상의 분쇄물을 이용하는 경우에, 최종 추출물의 농도가 약 1.37배 더 높은 것을 확인할 수 있어서, 장수풍뎅이 유충에 포함된 유용성분인 단백질의 추출 효율이 향상되는 것으로 확인되었다.

Claims (17)

  1. 장수풍뎅이 유충을 100℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계; 및
    상기 가열물에 단백질 분해 효소를 처리하는 단계;를 포함하는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열 시간은 10 내지 60분인 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 장수풍뎅이 유충의 고형분의 함량은 20 내지 40 중량%인 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열 단계 이후에, 가열된 장수풍뎅이 유충을 분쇄하는 단계를 더 포함하는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분쇄된 장수풍뎅이 유충 분쇄물의 고형분의 함량은 장수풍뎅이 유충 분쇄물 총 중량을 기준으로 1.25 내지 20 중량%인 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 단백질 분해 효소는 펩신, 트립신, 플라보르자임(Flavourzyme®), 프로타멕스(Protamex®), 파파인, 알파키모트립신 및 판크레아제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 단백질 분해 효소는 상기 장수풍뎅이 유충 가열물의 고형분 총 100 중량부에 대하여 0.5 내지 160 중량부의 농도로 처리되는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 단백질 분해 효소는 5분 내지 5시간 동안 처리되는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 효소 처리물을 분말화하는 단계를 더 포함하는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 효소 처리물을 분말화하는 단계는 상기 효소 처리물을 열풍 건조, 동결 건조 및 분무 건조 중에서 선택되는 적어도 하나의 단계를 포함하는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 효소 처리 단계 이후에 상기 효소 처리물을 여과 또는 농축하는 단계를 더 포함하는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물의 제조 방법.
  12. 장수풍뎅이 유충 추출물의 고형분 총 중량을 기준으로 단백질의 함량이 35 중량% 이상인 것인 장수풍뎅이 유충 추출물로서,
    상기 장수풍뎅이 유충 추출물에 포함된 단백질의 총 중량을 기준으로 크기가 500 Da 이하인 폴리펩티드 및 유리 아미노산이 45 중량% 이상의 함량으로 포함되는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 장수풍뎅이 유충 추출물은 액상, 겔, 또는 분말 형태인 것인 장수풍뎅이 유충 추출물.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 크기가 500 Da 이하인 폴리펩티드는 디펩티드 및 트리펩티드 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 단백질의 함량은 상기 장수풍뎅이 유충 추출물의 고형분 총 중량을 기준으로 40 중량% 이상인 것인 장수풍뎅이 유충 추출물.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 장수풍뎅이 유충 추출물은, 상기 장수풍뎅이 유충 추출물 고형분 총 중량을 기준으로 유리 아미노산이 5 중량% 이상의 함량으로 포함되는 것인 장수풍뎅이 유충 추출물.
  17. 청구항 12 내지 청구항 16 중 어느 한 항의 장수풍뎅이 유충 추출물을 포함하는 것인 식품.
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