KR20220048535A

KR20220048535A - 유청단백질 가수분해물의 제조방법

Info

Publication number: KR20220048535A
Application number: KR1020200131497A
Authority: KR
Inventors: 김육용
Original assignee: (주)이삭에프앤비
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2022-04-20

Abstract

본 발명은 흡수율이 우수하면서도 pH와 열에 안정한 유청단백질 가수분해물, 구체적으로 넓은 범위의 pH와 온도 변화에서도 응고되거나 침전되지 않는 유청단백질 가수분해물 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 유청단백질 가수분해물에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 유청단백질 용액을 제조하는 유청단백질 용액 제조 단계; 상기 유청단백질 용액에 단백질 가수분해효소를 첨가하고, 가수분해하여 유청단백질 가수분해용액을 제조하는 가수분해 단계; 상기 유청단백질 가수분해용액을 열처리하여 상기 유청단백질 가수분해용액내의 가수분해 효소를 비활성화시키는 가수분해 효소 비활성화 단계; 및 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액을 농축 및 건조하여 유청단백질 가수분해물을 제조하는 유청단백질 가수분해물 제조단계를 포함하는 유청단백질 가수분해물의 제조방법에 관한 것이다.

Description

유청단백질 가수분해물의 제조방법{A METHOD OF PREPARING A HYDROLYSATE OF WHEY PROTEIN}

본 발명은 유청단백질 가수분해물의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 유청단백질 가수분해물에 관한 것이다.

음식물을 통하여 얻는 단백질은 체내 단백질 합성에 필요한 아미노산을 제공한다. 단백질의 일반적인 권장섭취량은 표준 또는 조정 체중당 0.8 내지 1.2g 수준이며, 한국인을 위한 단백질 권장섭취량은 표준 체중당 1.0g 수준이다.

인체에 단백질을 공급하는 경우 생체 이용률이 높은 양질의 단백질 위주로 공급하는 것이 바람직하고, 열량제한의 정도가 클수록 단백질 섭취 상태가 중요하다. 체중조절과 관련하여 체지방이 소모될 때 근육단백질의 손실도 발생하지만, 단백질을 적절히 섭취하면 근육단백질의 손실량을 최소로 줄일 수 있다.

환자 및 노약자의 경우 면역력증가를 위하여 신체에 필요한 필수아미노산을 모두 함유하고 있는 양질의 육류 단백질섭취가 권장된다. 그러나, 암이나 당뇨 등과 같은 질병과 투병하는 환자 및 노약자의 경우 약화된 신체적 상태 때문에 소화능력이 정상인에 비하여 떨어지게 되고 소화 및 흡수율이 매우 낮은 것으로 보고되고 있다.

또한, 육류를 고온에서 구운 형태로 섭취할 경우 구울 때 발생하는 heterocyclic amine류, 연기에서 발생하는 polycyclic aromatic hydrocarbon류, 고기에 함유된 돌연변이 유발물질인 N-nitro 화합물(NOC) 등이 문제될 수 있으며, 하루 100 내지 200g 이상의 적색 고기류 섭취는 대장암 발생율을 12 내지 24% 증가시키는 것으로 보고된 바 있다

한편, 단백질을 추가로 섭취할 경우 운동능력과 근력의 증진효과가 있는 것으로 알려지면서, 최근 다양한 육류 단백질 제품이 출시되고 있고, 그 시장규모가 점진적으로 증가되고 있다. 그러나 단백질 보충용 시판제품은 대부분 육류상태가 그대로 보존된 형태로 판매되고 있어, 섭취시 거북하고 부드러운 식감을 주지 못하는 단점이 있다.

이러한 기존 단백질 제품의 한계로 인하여, 최근 그 시장이 확대되고 있는 단백질을 가수분해한 액상형태의 제품은 기호도와 체내흡수율의 향상이 기대되기 때문에기존의 단백질 식품과 차별화된 제품이 될 수 있을 것으로 평가된다. 또한, 단위 포장당 정량의 단백질이 함유된 단백질 제품을 섭취할 경우 과다섭취에서 오는 탄수화물 이용감소 및 운동능력 감소 등과 같은 문제를 방지할 수 있다.

단백질가수분해물의 소화 및 흡수에 관한 연구에서 10명의 남자 노인을 대상으로 가수분해단백질(hydrolysate protein)과 원래의 원형단백질(intact protein)을 비교한 결과, 가수분해단백질은 원래의 원형단백질과 비해 장에서의 소화흡수력이 촉진되고 식후의 아미노산의 이용도와 골격근내의 식이 아미노산의 유입이 증가되는 것으로 확인되었다. 또한, 저분자량의 펩타이드가 함유된 단백질가수분해물은 고영양공급소재 또는 치료용 소재로 이용되는데, 예를들어 중증알러지 소아용 식이조성물 제조에 사용되기도 한다. 또한, 펩타이드는 체내에 쉽게 흡수되기 때문에 스포츠 영양에 있어 최적 질소공급원이 되며, 고도의 생물학적 가치가 있는 펩타이드는 다양한 식이 제품의 일반적인 단백질 보조제로서 이용성이 높다.

이러한 여러 장점을 갖는 단백질가수분해물은 통상적으로 효소, 산 또는 알칼리 가수분해방법에 의해 제조될 수 있는데, 이 중 효소적 가수분해방법이 산업적 활용성 측면에서 가장 유리하다. 상기 효소적 분해방법은 단백질 분해효소를 육류 단백질 등과 같은 동물성 단백질에 작용시켜 단백질을 용해 및 분해시키는 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 기능성소재로 이용되고 있다.

또한, 우유단백질의 20%를 차지는 유청단백질은 치즈 제조나 카제인(casein)생산시 분리되어 나오는 액상 부산물로, β-lactoglobulin, α-lactalbumin, serum albumin, 면역 글로불린, 락토페린 등이 함유되어 있어 풍부한 아미노산 조성과 높은 생물가를 가지고 있다. 따라서, 유청단백질은 그 우수한 영양적 가치와 물리적 특성 때문에 널리 이용되어 왔으며, 최근에는 영양이외의 생리활성성분의 보고로 밝혀지면서 새로운 연구 및 이용방법의 개발이 각국에서 진행되고 있다.

본 발명은 영양적으로 우수하고 상기 생리활성 특성을 가진 유청단백질의 활용성을 증가시키기 위하여, 상기 유청단백질의 가수분해물을 제조하는 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조방법은 기존 제조방법에 비하여 흡수율이 뛰어나고, 기호도가 우수하며, 넓은 범위의 열과 pH 범위에서 안정성을 갖는 유청단백질의 가수분해물을 높은 수율로 얻을 수 있는 방법을 제공한다.

10-1249082B 10-2016-0081911A 10-2011-0089705A 10-2009-0037085A

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 기존 제조방법에 비하여 흡수율이 뛰어나고, 기호도가 우수하며, 넓은 범위의 열과 pH 범위에서 안정성을 갖는 유청단백질의 가수분해물을 높은 수율로 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유청단백질 가수분해물의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 유청단백질 가수분해물을 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 유청단백질 용액을 제조하는 유청단백질 용액 제조 단계; 상기 유청단백질 용액에 단백질 가수분해효소를 첨가하고, 가수분해하여 유청단백질 가수분해 용액을 제조하는 가수분해단계; 상기 유청단백질 가수분해 용액을 열처리하여 상기 유청단백질 가수분해 용액내의 가수분해 효소를 비활성화시키는 가수분해 효소비활성화 단계; 및 상기 열처리한 유청단백질 가수분해 용액을 농축 및 건조하여 유청단백질 가수분해물을 제조하는 유청단백질 가수분해물 제조단계를 포함하는 유청단백질 가수분해물의 제조방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 상기 유청단백질 가수분해물의 제조방법은 유청단백질 용액을 제조하는 유청단백질 용액 제조 단계; 상기 유청단백질 용액에 트립신(Trypsin), 뉴트라제(Neutrase), 펩티다아제(Peptidase), 브로멜라인(Bromelain), 프로타맥스(Protamax), 알카라제(Alcalase),펩신(Pepsin), 플라보자임(Flavourzyme), 피신(Ficin), 파파인(Papain), 및 프로테아제(Protease)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 단백질 가수분해효소를 첨가하고, pH 6.5 내지 pH 7.5의 pH 조건 및 50℃ 내지 60℃의 온도 조건에서 10시간 내지 12시간 동안 가수분해하여 유청단백질 가수분해 용액을 제조하는 가수분해단계; 상기 유청단백질 가수분해 용액을 95℃ 이상의 온도 조건에서 10분 내지 30분 동안 열처리하여 상기 유청단백질 가수분해 용액내의 가수분해 효소를 비활성화시키는 가수분해효소 비활성화단계; 및 상기 열처리한 유청단백질 가수분해 용액을 농축 및 건조하여 유청단백질 가수분해물을 제조하는 유청단백질 가수분해물 제조단계를 포함하는 것일 수 있다.

상기 유청단백질은 분리유청단백질 또는 농축유청단백질, 바람직하게는 분리유청단백질일 수 있다.

상기 유청단백질 용액 제조 단계는 상기 분리유청단백질에 물을 상기 분리유청단백질 중량을 기준으로 5 %(w/w, 분리유청단백질 / 물)의 농도로 첨가하여, 유청단백질 용액을 만드는 방법으로 수행하는 것일 수 있다.

상기 가수분해 단계는 상기 유청단백질 용액에 상기 분리유청단백질 중량을 기준으로 트립신(Trypsin) 1%(w/w, 트립신/분리유청단백질), 펩티다아제(Peptidase) 1%(w/w, 펩티다아제/분리유청단백질) 및 뉴트라제(Neutrase) 1%(w/w, 뉴트라제/분리유청단백질)를 첨가하고, pH 7.0의 pH 조건 및 55℃의 온도 조건에서 11시간 동안 가수분해하는 방법으로 수행하는 것일 수 있다.

상기 유청단백질 가수분해물 제조단계는 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액의 pH를 pH 4.5로 조절한 후, 상기 pH를 조절한 가수분해용액에 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액 100 중량 대비 활성탄 0.3 중량부를 첨가하고, 70℃의 온도 조건에서 30분 동안 교반하면서 반응시킨 다음, 필터프레스를 이용하여 여과하여 청징한 유청단백질 가수분해용액을 제조하는 과정; 상기 청징한 유청단백질 가수분해용액을 고형분 함량이 25%(w/w) 내지 40%(w/w)이 되도록 농축하여 유청단백질 가수분해용액 농축액을 제조하는 과정; 및 상기 유청단백질 가수분해용액 농축액을 분무건조기를 이용하여 분말화하여 유청단백질 가수분해분말을 제조하는 과정을 포함하는 방법으로 수행하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 유청단백질 가수분해물의 제조방법 제조된 유청단백질 가수분해물에 관한 것이다.

상기 유청단백질 가수분해물의 제조방법 제조된 유청단백질 가수분해물은 기존 제조방법에 의하여 제조된 유청단백질 가수분해물에 비하여 흡수율이 뛰어나고, 기호도가 우수하며, 넓은 범위의 열과 pH 범위에서 안정성을 가질 수 있다.

본 발명은 영양적으로 우수하고, 생리활성 특성도 있는 유청단백질을 이용하여, 체내흡수율이 높은 유청단백질 가수분해물을 제조함에 있어서, 수율이 높고 공정에 소요되는 시간을 최소화하여 보다 경제적일 뿐만 아니라, 최종적으로 생산된 유청가수분해물이 체내흡수율도 우수하고, 쓴 맛이 적어 기호도도 뛰어나며 넓은 범위의 온도와 pH에서 안정성을 가지는 것으로 확인되어, 제조된 유청단백 가수분해물은 스포츠 음료, 기능성 음료, 청징 음료, 산성혼합음료를 포함한 다양한 음료와 유제품, 두유제품, 노인식, 유아식 등 여러 일반식품에 응용될 수 있으므로, 그 경제적 가치가 높고 관련 산업분야에서 산업적 효과가 뛰어날 것으로 인정된다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서, 유청(Whey)은 우유로부터 치즈를 만드는 제조공정중에 형성되는 커드를 회수하고 남은 맑은 액상의 물질을 의미한다. 상기 유청은 여타의 단백질보다 근육내 흡수되는 비율이 더 뛰어나고 근육합성을 최적으로 유지해 주는 아미노성분을 다량으로 포함되어 있다.

상기 유청에서 산이나 린넨을 처리하여 침전한 카제인을 회수하고 남은 액에 다시 단백질을 회수하여 분말화한 것을 농축유청단백질(WPC:Whey Protein Concentrates)이라하고, 상기 농축유청단백질에서 미세필터링을 통해 유당과 비단백 성분을 제거한 것이 분리유청단백질(WPI:Whey Protein Isolates)이다. 각각의 단백질 함량은 상기 농축유청단백질이 약 80% 이상이고, 상기 분리유청단백질이 약 90% 이상이다.

우유단백질의 20%를 차지하는 상기 유청단백질은 알파-락토알부민, 베타-락토알부민이 주성분이고 카세노글리코마크로펩타이드 성분, 혈청 알부민, 면역글로불린, 락토페린 등이 함유되어 있으며, 소량이지만 명확하게 확인되거나 정량되지 않는 그 외의 수 많은 단백질들이 포함되어 있다.

또한, 상기 유청단백질을 가수분해하여 수득한 가수분해물을 가수분해유청(WPH:Whey Protein hydrolysates)이라고 한다.

본 발명은 유청단백질 용액을 제조하는 유청단백질 용액 제조 단계; 상기 유청단백질 용액에 트립신(Trypsin), 뉴트라제(Neutrase), 펩티다아제(Peptidase), 브로멜라인(Bromelain), 프로타맥스(Protamax), 알카라제(Alcalase), 펩신(Pepsin), 플라보자임(Flavourzyme), 피신(Ficin), 파파인(Papain), 및 프로테아제(Protease)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 단백질가수분해효소를 첨가하고, pH 6.5 내지 pH 7.5의 pH 조건 및 50℃ 내지 60℃의 온도 조건에서 10시간 내지 12시간 동안 가수분해하여 유청단백질 가수분해용액을 제조하는 가수분해단계; 상기 유청단백질 가수분해용액을 75℃ 내지 110℃, 바람직하게는 95℃ 이상 의 온도 조건에서 5분 내지 120분, 바람직하게는 10분 내지 30분 동안 열처리하여 상기 유청단백질 가수분해용액내의 가수분해효소를 비활성화시키는 가수분해효소 비활성화단계; 및 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액을 농축 및 건조하여 유청단백질 가수분해물을 제조하는 유청단백질 가수분해물 제조 단계를 포함하는 유청단백질 가수분해물의 제조방법에 관한 것이다.

상기 유청단백질은 분리유청단백질, 농축유청단백질 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 분리유청단백질일 수 있다.

상기 유청단백질 용액 제조 단계는 상기 분리유청단백질에 물을 상기 분리유청단백질 중량을 기준으로 0.5 %(w/w, 분리유청단백질 / 물)내지 55 %(w/w, 분리유청단백질 / 물), 바람직하게는 1 %(w/w, 분리유청단백질 / 물) 10%(w/w, 분리유청단백질 / 물), 더욱 바람직하게는 5 %(w/w, 분리유청단백질 / 물)의 농도로 첨가하여, 유청단백질 용액을 만드는 방법으로 수행하는 것일 수 있다.

상기 가수분해 단계는 트립신(Trypsin), 뉴트라제(Neutrase), 펩티다아제(Peptidase), 브로멜라인(Bromelain), 프로타맥스(Protamax), 알카라제(Alcalase), 펩신(Pepsin), 플라보자임(Flavourzyme), 피신(Ficin), 파파인(Papain), 및 프로테아제(Protease)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 단백질가수분해효소, 바람직하게는 트립신, 펩티다아제 및 뉴트라제의 혼합물, 더욱 바람직하게는 상기 유청단백질 용액에 상기 분리유청단백질 중량을 기준으로 트립신 1%(w/w, 트립신/ 분리유청단백질), 펩티다아제 1%(w/w, 펩티다아제/ 분리유청단백질)및 뉴트라제 1%(w/w, 뉴트라제/ 분리유청단백질)를 첨가하고, pH 2.5 내지 pH 9.5, 바람직하게는 pH 6.0 내지 pH 8.0, 더욱 바람직하게는 pH 7.0의 pH 조건 및 10℃ 내지 75℃, 바람직하게는 40℃ 내지 65℃, 더욱 바람직하게는 55℃의 온도조건에서 가수분해율이 20% 이상이 될 수 있도록, 1시간 내지 48시간, 바람직하게는 10시간 내지 12시간, 더욱 바람직하게는 11시간 동안 가수분해하는 방법으로 수행하는 것일 수 있다.

상기 유청단백질 가수분해물 제조단계는 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액을 농축 및 건조하여 유청단백질 가수분해물을 제조하는 방법으로 수행할 수 있다.

또한, 상기 유청단백질 가수분해물 제조단계는 상기 열처리한 유청단백질 가수분해 용액을 여과하는 여과과정을 추가로 포함할 수 있다. 상기 여과 과정은 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액의 pH를 조절하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 유청단백질 가수분해물 제조단계에서 여과 과정은 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액을 원하는 pH로 조정하여 원심분리, 한외여과, 필터프레스, 역삼투압여과 등의 방법으로 여과하여 투명한 가수분해물을 회수, 바람직하게는 pH 6.0 이하로 조정한 가수분해물을 필터프레스로 압착 여과하여 투명한 액상의 가수분해물을 회수하는 방법으로 수행할 수 있다. 상기의 pH 조정과 여과 공정은 제조과정 및 최종 결과물에 요구되는 기준에 따라 선택적으로 행할 수 있다.

또한, 필요에 따라서 가수분해물 여과액을 탈색, 탈취 공정을 추가하여 이미, 이취를 제거할 수 있으며, 일 예로 이온교화수지 등을 이용할 수도 있지만 바람직하게는 활성탄을 여액 중량대비 0.1%(w/w) 내지 10%(w/w), 바람직하게는 0.2%(w/w) 내지 1.0%(w/w), 더욱 바람직하게는 0.3%(w/w) 첨가하고, 50℃ 내지 80℃, 바람직하게는 70℃에서 10분 내지 60분, 바람직하게는 30분 동안 교반하면서 반응시키고 여과하여 청징한 액상의 가수분해물을 회수할 수 있다. 상기의 탈색, 탈취 공정은 제조과정 및 최종 결과물에 요구되는 기준에 따라 선택적으로 행할 수 있다.

상기 농축은 통상의 식품공정에서 액상을 농축하는 방법으로 수행할 수 있으며, 바람직하게는 저온진공농축기를 이용하여 고형분 함량이 20% 이상, 바람직하게는 25%(w/w) 내지 40%(w/w), 더욱 바람직하게는 30%(w/w)이 되도록 농축하는 방법으로 수행할 수 있다.

상기 건조는 통상의 식품공정에서 액상을 건조하는 방법으로 수행할 수 있으며, 바람직하게는 분무건조기를 이용하여 연속적으로 분말화하는 방법으로 수행할 수 있다.

상기 유청단백질 가수분해물 제조단계는 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액의 pH를 pH 4.5로 조절한 후, 상기 pH를 조절한 열처리한 유청단백질 가수분해용액에 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액 100 중량 대비 활성탄 0.3 중량부를 첨가하고, 70℃의 온도 조건에서 30분 동안 교반하면서 반응시킨 다음, 필터프레스를 이용하여 여과하여 청징한 유청단백질 가수분해용액을 제조하는 과정; 상기 청징한 유청단백질 가수분해용액을 고형분 함량이 25%(w/w) 내지 40%(w/w)이 되도록 농축하여 유청단백질 가수분해용액 농축액을 제조하는 과정; 및 상기 유청단백질 가수분해용액 농축액을 분무건조기를 이용하여 분말화하여 유청단백질 가수분해분말을 제조하는 과정을 포함하는 방법으로 수행하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 유청단백질 가수분해물의 제조방법 제조된 유청단백질 가수분해물에 관한 것이다.

상기 본 발명의 유청단백질 가수분해물의 제조방법의 효과를 확인하기 위하여 다음과 같이 실험을 수행하였다.

모든 실험 결과는 최소한 3회 이상 반복하여 평균치로 표시하였고, 각 군과의 비교는 ANOVA test를 이용하여 각각 p<0.05인 경우를 유의성 있는 것으로 판정하였다.

실시예 1. 농축유청단백질(WPC) 가수분해물(WPCH-1, WPCH-2)의 제조

농축유청단백질 가수분해물은 다음과 같은 방법으로 제조하였다.

우선, 상기 농축유청단백질 가수분해물을 제조하기 위하여 시판중인 농축유청단백질(WPC) 분말 100g을 물 1,900리터에 용해하여, 5.0%(w/w)의 농축유청단백질 용액을 제조하였다. 상기 제조된 농축유청단백질 용액에 단백분해효소(Protease), 구체적으로 농축유청단백질분말 100 중량부를 기준으로, 트립신(Trypsin) 1 g, 뉴트라제(Neutrase) 0.5 g 및 펩티다아제(Peptidase) 1 g을 첨가하였다.

상기 단백분해효소를 첨가한 후, pH 7.0 및 55℃로 조건을 조절하여, 서서히 교반하면서 15시간 동안 가수분해하였다. 상기 가수분해하며서 시간별로 가수분해율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

항 목	가수분해시간(hr)
항 목	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
가수분해율 (%)	0	5.2	12.7	19.9	25.2	31.7	35.9	39.6	43.4	48.8	67.6	68.7	67.7	67.6	67.5	67.1
pH	7.21	7.03	6.91	6.88	6.81	6.65	6.53	6.47	6.48	6.37	6.18	6.19	6.21	6.22	6.18	6.21

상기에서 pH의 측정은 20℃에서 전극법으로 수행하였고, 상기 가수분해율(%)은 트리니트로벤젠술폰산(trinitrobenzenesulfonic acid)법으로 측정하였다.

상기 실험 결과, 10시간 내지 12시간, 바람직하게는 11시간 동안 수행하는 것이 가장 바람직한 것으로 확인되었다.

상기 각각의 시간 동안 가수분해를 수행한 후, 98℃ 이상에서 10분 동안 열처리하여, 단백분해효소를 비활성화하였다.

상기 단백분해효소를 비활성화한 후, 2가지 방법으로 가수분해물을 제조하였다.

우선, 상기 가수분해용액을 고형분 함량으로 35%까지 진공농축기로 농축하여 농축액을 제조한 후, 상기농축액을 분무건조기로 분말화하여 농축유청단백 가수분해물 분말을 85.5g 정도 얻을 수 있었다(수율은 약 85%). 상기 수득한 분말을 농축유청단백가수분해물분말(WPCH-1)이라고 하였다.

또한, 상기 가수분해용액을 우선, pH 4.5로 조정한 후, 상기 가수분해용액에 상기 가수분해용액 100 중량부를 기준으로 활성탄 0.3%(w/w)을 첨가하고 70℃에서 30분 정도 교반하면서 반응시킨 다음, 필터프레스로 여과하여 청징한 액상을 회수하였다.

이후, 상기 청징한 액상을 고형분 함량으로 35%까지 진공농축기로 농축하여 농축액을 제조한 후, 상기 농축액을 분무건조기로 분말화하여 농축유청단백 가수분해물 분말을 65.2g 정도 얻을 수 있었다(수율은 약 65%). 상기 수득한 분말을 농축유청단백가수분해물분말(WPCH-2)이라고 하였다.

상기 수득한 농축유청단백 가수분해물분말의 가수분해율을 각각 하기 표 2에 나타내었다.

항 목	농축유청단백분말(WPC)	농축유청단백가수분해물분말
항 목	농축유청단백분말(WPC)	WPCH-1	WPCH-2
가수분해율(%)	0	67.52	78.93
단백질함량(%)	82.34	80.74	80.12

상기 표 2의 단백질 질소계수는 6.38로 계산하였고,상기 가수분해율(%)은 트리니트로벤젠술폰산(trinitrobenzenesulfonic acid)법으로 측정하였다.

실시예 2. 분리유청단백질(WPI) 가수분해물(WPIH-1, WPIH-2)

분리유청단백질 가수분해물은 다음과 같은 방법으로 제조하였다.

우선, 상기 분리유청단백질 가수분해물은 시판중인 분리유청단백질(WPI)분말 100g을 물 1,900리터에 용해하여, 5.0%(w/w)의 분리유청단백질 용액을 제조하였다. 상기 제조된 분리유청단백질 용액에 단백분해효소(Protease), 구체적으로 분리유청단백질분말 100 중량부를 기준으로, 트립신(Trypsin) 1 g, 뉴트라제(Neutrase) 0.5 g 및 펩티다아제(Peptidase) 1 g을 첨가하였다

상기 단백분해효소를 첨가한 후, pH 7.0 및 55℃로 조건을 조절하여, 서서히 교반하면서 15시간 동안 가수분해하였다. 상기 가수분해하며서 시간별로 가수분해율을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.

항 목	가수분해시간(hr)
항 목	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
가수분해율(%)	0	7.42	15.5	21.7	27.8	35.1	38.5	48.0	55.5	69.3	68.9	69.6	68.6	69.0	68.2	69.0
pH	7.11	6.89	6.77	6.57	6.48	6.41	6.21	6.33	6.11	6.21	6.05	6.08	6.01	6.02	6.11	6.11

우선, 상기 가수분해용액을 고형분 함량으로 35%까지 진공농축기로 농축하여 농축액을 제조한 후, 상기 농축액을 분무건조기로 분말화하여 분리유청단백 가수분해물 분말을 82.7g 정도 얻을 수 있었다(수율은 약 83%). 상기 수득한 분말을 분리유청단백가수분해물분말(WPIH-1)이라고 하였다.

이후, 상기 청징한 액상을 고형분 함량으로 35%까지 진공농축기로 농축하여 농축액을 제조한 후, 상기 농축액을 분무건조기로 분말화하여 분리유청단백가수분해물 분말을 62.8g 정도 얻을 수 있었다(수율은 약 63%). 상기 수득한 분말을 분리유청단백가수분해물분말(WPIH-2)이라고 하였다.

상기 수득한 분리유청단백가수분해물분말의 가수분해율을 각각 하기 표 4에 나타내었다.

항 목	분리유청단백분말(WPI)	분리유청단백가수분해물분말
항 목	분리유청단백분말(WPI)	WPIH-1	WPIH-2
가수분해율(%)	0	68.35	80.11
단백질함량(%)	93.82	92.38	90.99

실시 예 3. 상기 제조된 유청단백가수분해물의 체내 흡수율(소화율)(Coefficient of Digestibility(%))의 변화

상기의 실시 예 1과 2에서 회수한 농축유청단백가수분해물분말(WPCH-2), 분리유청단백가수분해물분말(WPIH-2), 농축유청단백분말(WPC) 및 분리유청단백분말(WPI)의 체내 단백질 흡수율(소화율)을 측정하였는데, 표 5에 나타내었다(대조군으로 카제인을 사용).

상기 실험을 위한 실험동물은 평균체중 145 ± 5g의 Sprague-Dawley계 랫드(5내지 6주령의 웅성)을 입수한 후 1주일간 고형사료로 적응 순화 및 검역후 일반 증상 및 체중감소가 없는 건강한 개체만 골라 실험에 사용하였다. 사육조건은 온도 23 ± 2℃, 상대습도 50 ± 5%, 환기회수는 10내지 12회/hr, 명암 cycle은 12시간(7:00 시 점등, 19:00 시 소등, 형광등 조명), 조도는 150내지 300 Lux 및 음수는 상수도 자유섭취로 설정된 사육장에서 실시하였다.

실험군은 7군으로 3 내지 4마리씩 사육상자(polycarbonate, 220W×320L×170H mm)에 넣어 식별가능라벨을 부착후 사육하였다.

각군의 실험식이는 표 5와 같다. 실험식이중 AIN-76 mineral mixture와 AIN-76 vitamine mixture는 ICN제(U.S.A.)를 사용하였으며, 전 사육기간동안 실험식이와 음수는 자유섭취케 하였다.

재 료	식 이 조 성 (%)				비 고
재 료	순화기간	식이전1일	식이중3일	식이후3일	비 고
Corn starch	33.0	33.0	33.0	33.0
Sucrose	32.8	32.0	32.8	32.8
Casein	20.0	-	-	-
Dextrin	-	20.0	-	20.0
Casein WPC WPI WPCH-1 WPCH-2 WPIH-1 WPIH-2	-	-	20.0	-	Group-1 Group-2 Group-3 Group-4 Group-5 Group-6 Group-7
Corn oil	8.0	8.0	8.0	8.0
AIN-76 mineral mixture	3.0	3.0	3.0	3.0
AIN-76 vitamine mixture	1.0	1.0	1.0	1.0
Tyrosin	1.0	1.0	1.0	1.0
Tryptophan	1.0	1.0	1.0	1.0
Choline bitartrate	0.2	0.2	0.2	0.2

상기 식이를 수행한 후, 실험동물의 단백질 체내흡수율(소화율)(Coefficient of Digestibility(%))의 측정은 다음과 같은 방법으로 수행하였다.

각 실험군의 식이는 표 5와 같으며 본 시료의 식이전 1일째는 단백질원 대신에 덱스트린으로 대체하고 단백질원의 식이를 3일 동안 자유섭취케 한 후에 바로 식이전의 식이조성으로 바꾸어 자유 섭취케하였다.

단백질 식이조성으로 3일 동안 자유섭취케 한 사료량을 측정하고 단백질 식이 12시간 이후부터 단백질식이후 1일 이후까지 분변을 수집하고 분변의 무게를 적확히 측정하였다

식이조성중의 섭취한 사료량의 총무게를 측정하고 이를 단백질량으로 환산하여 투여한 단백질량을 계산하였다. 체외로 배출된 단백질량은 채취한 분변량을 측정한 후에 완전히 혼합하고 이를 단백질 함량을 측정(질소계수는 6.38로 환산)하여 체외로 배출된 단백질량을 계산하였다.

단백질의 체내 흡수율(소화율)(Coefficient of Digestibility(%))은 다음과 같은 계산식으로 환산하여 평균값(n=7)으로 나타내었다.

단백질의 체내흡수율(소화율)(Coefficient of Digestibility(%)) = (투여한 단백질량, g - 체외로 배출된 분변중의단백질량, g)/(투여한 단백질량, g) × 100

상기의 방법으로 유청단백가수분해물분말(WPCH-1, 2, WPIH-1, 2), 농축유청단백분말(WPC) 및 분리유청단백분말(WPI)의 체내 단백질 흡수율(소화율)을 측정한 결과를 표 6에 나타내었다(대조군으로 카제인을 사용).

항 목	카제인	농축유청단백분말 (WPC)	분리유청단백분말 (WPI)	유청단백가수분해물분말
항 목	카제인	농축유청단백분말 (WPC)	분리유청단백분말 (WPI)	WPCH-1	WPCH-2	WPIH-1	WPIH-2
가수분해율(%)	-	-	-	67.52	78.93	68.35	80.11
체내흡수율(%)	31.92	45.67	48.77	75.32	92.77	85.18	97.88

상기 표 6에서 단백질 질소계수는 6.38로 계산하였고,가수분해율(%)은 트리니트로벤젠술폰산(trinitrobenzenesulfonic acid)법으로 측정하였으며, 체내흡수율(%)은 (투여한 단백질량,g - 체외로 배출된 분변중의 단백질량,g) / (투여한 단백질량,g) × 100으로 환산하여 나타내었다.

상기 표 6과 같이, 대조군으로서의 카제인의 체내 흡수율은 31.92%, 농축유청단백분말(WPC)의 체내 흡수율은 45.67%이었고 분리유청단백분말(WPI)의 체내 단백질 흡수율은 농축유청단백분말(WPI)보다 현저한 차이와 유의성이 없이 약간 높은 48.77%이었으나 농축유청단백가수분해물분말(WPCH-1)의 체내 흡수율은 75.32%, 농축유청단백가수분해물분말(WPCH-2)의 체내 흡수율은 92.77%이었고, 분리유청단백가수분해물분말(WPIH-1)의 체내 흡수율은 85.18%, 분리유청단백가수분해물분말(WPIH-2)의 체내 흡수율은 97.88%로 거의 대부분의 단백질이 체내에 흡수되는 것으로 나타났다. 농축유청단백가수분해물분말(WPCH-1과 WPCH-2)보다 분리유청단백가수분해물분말(WPIH-1과 WPIH-2)의 체내 흡수율이 유의성있게 높은 것은 유당(Lactose)의 함유량 차이가 체내 흡수율과 관계가 있음을 나타내었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

유청단백질 용액을 제조하는 유청단백질 용액 제조 단계;
상기 유청단백질 용액에 트립신(Trypsin), 뉴트라제(Neutrase), 펩티다아제(Peptidase), 브로멜라인(Bromelain), 프로타맥스(Protamax), 알카라제(Alcalase),펩신(Pepsin), 플라보자임(Flavourzyme), 피신(Ficin), 파파인(Papain), 및프로테아제(Protease)로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 단백질가수분해효소를 첨가하고, pH 6.5 내지 pH 7.5의 pH조건 및 50℃ 내지 60℃의 온도 조건에서 10시간 내지 12시간 동안 가수분해하여 유청단백질 가수분해용액을 제조하는 가수분해 단계;
상기 유청단백질 가수분해용액을 95℃ 이상의 온도조건에서 10분 내지 30분 동안 열처리하여 상기 유청단백질 가수분해용액내의 가수분해 효소를 비활성화시키는 가수분해효소 비활성화 단계; 및
상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액을 농축 및 건조하여 유청단백질 가수분해물을 제조하는 유청단백질 가수분해물 제조단계를 포함하는 유청단백질 가수분해물의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 유청단백질은 분리유청단백질 또는 농축유청단백질인 것을 특징으로 하는 유청단백질 가수분해물의 제조방법.
제 2항에 있어서,
상기 유청단백질 용액 제조 단계는 상기 분리유청단백질에 물을 상기 분리유청단백질 중량을 기준으로 5 %(w/w, 분리유청단백질/ 물)의 농도로 첨가하여, 유청단백질 용액을 만드는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 유청단백질 가수분해물의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 가수분해 단계는 상기 유청단백질 용액에 상기 분리유청단백질 중량을 기준으로 트립신(Trypsin) 1%(w/w, 트립신/ 분리유청단백질), 펩티다아제(Peptidase) 1%(w/w, 펩티다아제/ 분리유청단백질) 및 뉴트라제(Neutrase) 1%(w/w, 뉴트라제/ 분리유청단백질)를 첨가하고, pH 7.0의 pH 조건 및 55℃의 온도 조건에서 11시간 동안 가수분해하는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하고,
상기 유청단백질 가수분해물 제조단계는 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액의 pH를 pH 4.5로 조절한 후, 상기 pH를 조절한 열처리한 유청단백질 가수분해용액에 상기 열처리한 유청단백질 가수분해용액 100 중량 대비 활성탄 0.3 중량부를 첨가하고, 70℃의 온도조건에서 30분 동안 교반하면서 반응시킨 다음, 필터프레스를 이용하여 여과하여 청징한 유청단백질 가수분해용액을 제조하는 과정; 상기 청징한 유청단백질 가수분해용액을 고형분함량이 25%(w/w) 내지 40%(w/w)이 되도록 농축하여 유청단백질 가수분해용액 농축액을 제조하는 과정; 및 상기 유청단백질 가수분해용액 농축액을 분무건조기를 이용하여 분말화하여 유청단백질 가수분해분말을 제조하는 과정을 포함하는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 유청단백질가수분해물의 제조방법.
제1항의 제조방법으로 제조된 유청단백질 가수분해물.