KR20230130789A - 수미 감자로부터 추출한 레그헤모글로빈을 함유한 대체육의 제조방법 - Google Patents

Abstract

수미 감자로부터 추출한 레그헤모글로빈을 함유한 대체육의 제조방법은 레그헤모글로빈(Leghemoblobin)을 함유한 대체육 제조방법에 있어서, (a) 수미 감자에 인산염 완충액을 혼합하고 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 추가하여 균질화하는 단계; (b) 상기 균질화된 혼합물을 원심분리하는 단계; (c) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 황산암모늄으로 처리하여 침전물을 분리하는 단계; (d) 상기 침전물을 Tris-HCl에 용해하고 원심분리하는 단계; (e) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 여과하여 농축하는 단계; (f) 상기 농축물로부터 레그헤모글로빈을 추출하는 단계; (g) 조직단백, 코코넛오일, 혼합농축단백, 비트분말, 마늘분말, 양파분말, 정제수를 혼합한 후 상기 추출된 레그헤모글로빈을 첨가하는 단계; 및 (h) 상기 (g)단계의 혼합물을 발효하여 대체육을 제조하는 단계를 포함하는 .

Description

수미 감자로부터 추출한 레그헤모글로빈을 함유한 대체육의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING OF MEAT ANALOGUE CONTAINING LEGHEMOGLOBIN FROM POTATO}

본 발명은 수미 감자로부터 추출한 레그헤모글로빈을 함유한 대체육의 제조방법에 관한 것이다.

질소는 식물의 생장에 중요한 역할을 하지만, 공기 중의 산소는 뿌리혹박테리아가 질소를 식물에게 제공하는 동안 질소고정 과정을 저해한다. 따라서, 식물이 질소를 잘 활용하기 위하여 산소를 피할 수 있는 환경이 필요하다. 다만 식물의 생장에는 ATP가 많이 요구되어 산소를 이용한 고효율의 에너지 합성 또한 필요하므로, 이러한 딜레마를 해결하기 위한 해결책이 바로 레그헤모글로빈이다.

레그헤모글로빈은 식물의 열매 및 뿌리에서 발견되는 산소친화성이 강한 미오글로빈형 단위체로, 산소와의 결합력이 헤모글로빈보다 10배 정도 높다. 따라서 질소고정효소가 잘 작동하도록 산소를 낮추는 역할 및 호흡이 필요한 부위에 산소를 제공하는 두 가지 역할을 동시에 수행하기에 적합하다.

한편, 전세계 육류 소비가 증가함에 따라, 고혈압, 당뇨, 비만 등의 질병이 유발되며, 가축 사육과 사료 생산과정에서 30억톤 이상의 이산화탄소가 배출되됨으로써 심각한 환경 문제를 야기하는 등 여러 문제가 대두되고 있다.

이러한 육류 소비 문제점의 해결책으로 대체육이 제시되고 있으나, 식물 성분의 대체육은 맛과 향·식감이 실제 고기와는 많이 달라 선호도가 떨어지는 단점이 있다. 특히 실제 고기의 혈액 내 헤모글로빈에 포함되는 철분이 지나치게 적을 경우 고기의 식감을 느끼기가 어려워, 육류의 헤모글로빈을 대체하면서 고기의 식감을 느낄 수 있도록 하는 대체물질이 필요하다.

등록특허 제10-0961403호, 레그헤모글로빈을 함유한 개인 관리용 조성물(등록일 : 2010년 05월 27일)

본 발명은 헤모글로빈을 대체하여 대체육에 적용할 수 있는 물질인 레그헤모글로빈을 수미 감자에서 추출한 후 추출된 레그헤모글로빈을 이용하여 대체육을 제조하는 방법을 제공한다.

일실시예로서, 수미 감자로부터 추출한 레그헤모글로빈을 함유한 대체육의 제조방법은 레그헤모글로빈(Leghemoblobin)을 함유한 대체육 제조방법에 있어서, (a) 수미 감자에 인산염 완충액을 혼합하고 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 추가하여 균질화하는 단계; (b) 상기 균질화된 혼합물을 원심분리하는 단계; (c) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 황산암모늄으로 처리하여 침전물을 분리하는 단계; (d) 상기 침전물을 Tris-HCl에 용해하고 원심분리하는 단계; (e) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 여과하여 농축하는 단계; (f) 상기 농축물로부터 레그헤모글로빈을 추출하는 단계; (g) 조직단백, 코코넛오일, 혼합농축단백, 비트분말, 마늘분말, 양파분말, 정제수를 혼합한 후 상기 추출된 레그헤모글로빈을 첨가하는 단계; 및 (h) 상기 (g)단계의 혼합물을 발효하여 대체육을 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 수미 감자로부터 추출한 레그헤모글로빈을 함유한 대체육의 제조방법은 수미 감자로부터 레그헤모글로빈을 추출할 수 있으며, 추출한 레그헤모글로빈은 식품, 특히 대체육에서 육류의 헤모글로빈을 대체하면서 고기의 식감을 느낄 수 있도록 유용하게 사용할 수있는 효과를 갖는다.

도 1은 수미 감자에 인산염 완충액을 혼합하는 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 수미 감자에 폴리비닐피롤리돈을 넣어 균질화하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3은 분리한 상등액을 황산암모늄으로 처리하는 과정을 나타낸 것이다.
도 4는 침전물을 Tris-HCl로 교반하여 용해하는 과정을 나타낸 것이다.
도 5는 상등액을 압력 여과하는 과정을 나타낸 것이다.
도 6은 SDS-PAGE로 추출한 레그헤모글로빈을 확인한 결과이다.
도 7은 웨스턴-블랏으로 추출한 레그헤모글로빈을 확인한 결과이다.
도 8은 LC-MS로 추출한 레그헤모글로빈(레그헤모글로빈 A, 레그헤모글로빈 C1, 레그헤모글로빈 C2 및 레그헤모글로빈 C3)을 확인한 결과이다.

이하 설명되는 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 구분하여 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한 본 출원에서 적어도 2개의 상이한 실시예들이 각각 기재되어 있을 경우, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 별다른 기재가 없더라도 각 실시예들은 구성요소의 전부 또는 일부를 상호 병합 및 혼용하여 사용할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 양태로서, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 레그헤모글로빈(Leghemoblobin)의 추출방법을 제공한다.

(a) 수미 감자에 인산염 완충액을 혼합하고 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 추가하여 균질화하는 단계 (b) 상기 균질화된 혼합물을 원심분리하는 단계; (c) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 황산암모늄으로 처리하여 침전물을 분리하는 단계; (d) 상기 침전물을 Tris-HCl에 용해하고 원심분리하는 단계; (e) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 여과하여 농축하는 단계; 및 (f) 상기 농축물로부터 [0040] 레그헤모글로빈을 추출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 용어 '레그헤모글로빈'은 콩과식물에서 질소고정이 일어나는 뿌리혹에서 발견되는 단백질로, 하기 화학식 1의 구조를 가진다.

식물 성분의 대체육은 맛과 향·식감이 실제 고기와는 많이 달라 선호도가 떨어지는 단점이 있다. 특히 실제 고기의 혈액 내 헤모글로빈에 포함되는 철분이 지나치게 적을 경우 고기의 식감을 느끼기가 어렵다. 식물 유래 레그헤모글로빈은 육류의 헤모글로빈을 대체하면서 고기의 식감을 느낄 수 있도록 하는 역할을 한다.

본 발명에 있어서, 상기 인산염 완충액은 0.01 M 내지 0.2 M 농도일 수 있고, 0.05 M 내지 0.15 M 농도일 수 있으며, 구체적으로 0.1 M일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 폴리비닐피롤리돈은 뿌리혹 1 중량부 당 0.1 내지 0.5 중량부로 추가하는 것일 수 있고, 0.2 내지 0.4 중량부로 추가하는 것일 수 있으며, 구체적으로 0.3 중량부로 추가하는 것일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (b)단계의 원심분리는 3,000 rpm 내지 5,000 rpm에서, 10분 내지 90분간 원심분리하는 것일 수 있고, 구체적으로 4,000 rpm에서 50분간 원심분리하는 것일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 황산암모늄은 55 내지 80 중량% 일 수 있고, 구체적으로 60 내지 75 중량% 일 수 있으며, 더욱 구체적으로 70 중량%일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (d)단계는 상기 침전물을 0.01 M 내지 0.2 M 농도인 Tris-HCl에 1시간 내지 10시간 동안 용해하는 것일 수 있고, 구체적으로 상기 침전물을 0.05 M 내지 0.15 M 농도인 Tris-HCl에 3시간 내지 8시간 동안 용해하는 것일 수 있으며, 더욱 구체적으로 상기 침전물을 0.1 M 농도인 Tris-HCl에 5시간 동안 용해하는 것일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (d)단계의 원심분리는 3,000 rpm 내지 5,000 rpm에서, 10분 내지 90분간 원심분리하는 것일 수 있고, 구체적으로 4,000 rpm에서 50분간 원심분리하는 것일 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에서는 수미 감자으로부터 상기 추출 방법을 통해 레그헤모글로빈을 추출할 수 있음을 확인하였다.

본 발명의 다른 양태로서, 본 발명은 상기 방법으로 추출한 레그헤모글로빈을 포함하는, 식품 조성물을 제공한다.

본 발명의 식품 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있다. 본 발명의 식품 조성물은 어떠한 형태로도 제조될 수 있으며, 구체적으로는 정제, 캡슐, 환, 과립, 액상, 분말, 편상, 페이스트상, 시럽, 겔, 젤리, 바 등의 건강기능식품 제제류, 음료류, 껌류 및 캔디류로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제형일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 식품 조성물에는 그 유효성분 이외에 식품 첨가물이 포함될 수 있다. 식품 첨가물은 일반적으로 식품을 제조, 가공 또는 보존함에 있어 식품에 첨가되어 혼합되거나 침윤되는 물질로서 이해될 수 있으며, 식품과 함께 매일 그리고 장기간 섭취되므로 그 안전성이 보장되어야 한다. 상기 식품 첨가물은 기능 면에 있어서 감미제, 풍미제, 보존제, 유화제, 산미료, 점증제 등으로 구분되며, 본 발명의 식품 조성물이 달성하고자 하는 목적에 부합하는 한 특별히 제한되지 않는다. 또한, 본 발명의 식품 조성물은 상기 식품 첨가물 이외에 기능성과 영양 보충의 목적으로 당업계에 공지되고 식품 첨가물로서 안정성이 보장된 생리활성 물질 또는 미네랄류를 포함할 수 있다. 상기 생리활성 물질 또는 미네랄류는 본 발명의 식품 조성물이 달성하고자 하는 목적에 부합하는 한 특별히 제한되지 않는다.

본 발명의 식품 조성물에는 전술한 바의 식품 첨가물이 제품 유형에 따라 그 첨가 목적을 달성할 수 있는 유효량으로 포함될 수 있으며, 본 발명의 식품 조성물에 포함될 수 있는 기타의 식품 첨가물과 관련하여서는 각국 식품공전이나 식품 첨가물 공전을 참조할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 식품은 대체육일 수 있다.

본 발명의 용어 "대체육"은 육류가 아닌 원료를 이용하여 만든 인조육으로, 동물세포를 배양해 만든 대체육과 비동물성분을 사용한 대체육으로 나뉜다. 본 발명에 있어서, 대체육은 비동물성분을 사용한 대체육일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 대체육의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 상기 대체육의 예로는, 이에 제한되는 것은 아니나, 버거용 패티, 소시지, 베이컨, 너겟, 육포, 미트볼, 햄 등일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 추출방법에 따라 추출한 레그헤모글로빈을 함유한 대체육의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 레그헤모글로빈을 함유한 대체육 제조방법을 제공한다.

(a) 수미 감자에 인산염 완충액을 혼합하고 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 추가하여 균질화하는 단계; (b) 상기 균질화된 혼합물을 원심분리하는 단계; (c) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 황산암모늄으로 처리하여 침전물을 분리하는 단계; (d) 상기 침전물을 Tris-HCl에 용해하고 원심분리하는 단계; (e) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 여과하여 농축하는 단계; (f) 상기 농축물로부터 레그헤모글로빈을 추출하는 단계; (g) 조직단백, 코코넛오일, 혼합농축단백, 비트분말, 마늘분말, 양파분말, 정제수를 혼합한 후 상기 추출된 레그헤모글로빈을 첨가하는 단계; 및 (h) 상기 (g)단계의 혼합물을 발효하여 대체육을 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명에 있어서, 조직단백은 수미 감자에서 추출한 단백질일 수 있다.

본 발명에 있어서, 혼합농축단백은 수미 감자 뿐만 아니라 대두, 녹두, 적두 및 완두에서 선택되는 둘 이상에서 추출한 단백질을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (g)단계는 조직단백 100 중량부 당 코코넛오일 10 내지 30 중량부, 혼합농축단백 40 내지 60 중량부, 비트분말 10 내지 30 중량부, 마늘분말 10 내지 30 중량부, 양파분말 10 내지 30 중량부, 정제수 100 내지 200 중량부로 혼합되는 것을 포함할 수 있으며, 구체적으로 조직단백 100 중량부 당 코코넛오일 15 내지 25 중량부, 혼합농축단백 45 내지 55 중량부, 비트분말 15 내지 25 중량부, 마늘분말 15 내지 25 중량부, 양파분말 15 내지 25 중량부, 정제수 120 내지 180 중량부로 혼합되는 것을 포함할 수 있고, 더욱 구체적으로 조직단백 100 중량부 당 코코넛오일 20 중량부, 혼합농축단백 50 중량부, 비트분말 20 중량부, 마늘분말 20 중량부, 양파분말 20 중량부, 정제수 150 중량부로 혼합되는 것을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (g)단계의 레그헤모글로빈은 조직단백 100 중량부 당 0.1 내지 10 중량부로 첨가될 수 있고, 구체적으로 1 내지 5 중량부로 첨가될 수 있으며, 더욱 구체적으로 2 내지 4 중량부로 첨가될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 (h)단계의 발효는 1 내지 10 ℃에서 1 내지 10시간 수행될 수 있고, 구체적으로 3 내지 8 ℃에서 3 내지 8시간 수행될 수 있으며, 더욱 구체적으로 4 내지 5 ℃에서 4시간 내지 6시간 수행될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 대두의 뿌리혹으로부터 레그헤모글로빈 추출

도 1에 나타낸 바와 같이, 수미 감자에 0.1M의 인산염 완충액(phosphate buffer)을 뿌리혹 1g 당 80 내지 100 mL으로 혼합하였다. 이후, 도 2에 나타낸 바와 같이, 뿌리혹 1g 당 0.3g의 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 넣어 균질화한 뒤 혼합물을 4,000 rpm으로 50분간 원심분리하였다.

그 후, 도 3에 나타낸 바와 같이 상등액을 분리하여 55 내지 80 중량 %의 황산암모늄(ammonium sulfate)으로 밤새 처리한 후, 침전물을 분리하였다.

이후 도 4에 나타낸 바와 같이 침전물의 9배의 0.1 mM EDTA가 포함된 0.1M Tris-HCl과 함께 5시간 동안 교반하여 용해한 후, 4,000 rpm으로 50분간 원심분리하였다. 그 후 상등액을 도 5에 나타낸 바와 같이 필터를 장착한 주사기를 사용해 압력 여과하고 농축하였다.

농축액에 SDS-PAGE를 이용해 레그헤모글로빈이 추출되었는지 여부를 확인하였다.

구체적으로, SDS-PAGE의 Gel은 10%의 Separating Gel과 Stacking Gel로 구성하였다. 농축액에 동량의 2×SDS sample buffer (0.5 M Tris-HCl buffer, pH 6.8, containing 10% SDS, 4% 2-mercaptoethanol, 20% glycerol, 0.05% bromo-phenol blue, and 10 mM EDTA)가 첨가된 후, 95 ℃에서 15분간 가열하였다. 전기영동장치를 이용하여 전기영동 후 겔은 염색액 (0.025 Coomassie brilliant blue R-250, 50% methanol and 5% acetic acid)을 이용하여 4시간 이상 염색된 후 탈색액 (7% Glacial acetic acid and 5% methanol)으로 탈색하였다.

그 결과, 레그헤모글로빈이 추출되었음을 도 6에 나타낸 바와 같이 확인하였다.

또한 웨스턴-블랏으로 레그헤모글로빈이 검출됨을 도 7과 같이 확인하였고, LC-MS를 이용하여 도 8에 나타낸 바와 같이 레그헤모글로빈 A, 레그헤모글로빈 C1, 레그헤모글로빈 C2 및 레그헤모글로빈 C3 의 레그헤모글로빈이추출되었음을 확인하였다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명에 따른 수미 감자로부터 추출한 레그헤모글로빈을 함유한 대체육의 제조방법은 수미 감자로부터 레그헤모글로빈을 추출할 수 있으며, 추출한 레그헤모글로빈은 식품, 특히 대체육에서 육류의 헤모글로빈을 대체하면서 고기의 식감을 느낄 수 있도록 유용하게 사용할 수있는 효과를 갖는다.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

Claims (1)

1. 레그헤모글로빈(Leghemoblobin)을 함유한 대체육 제조방법에 있어서,
   (a) 수미 감자에 인산염 완충액을 혼합하고 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 추가하여 균질화하는 단계;
   (b) 상기 균질화된 혼합물을 원심분리하는 단계;
   (c) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 황산암모늄으로 처리하여 침전물을 분리하는 단계;
   (d) 상기 침전물을 Tris-HCl에 용해하고 원심분리하는 단계;
   (e) 상기 원심분리로 얻은 상등액을 여과하여 농축하는 단계;
   (f) 상기 농축물로부터 레그헤모글로빈을 추출하는 단계;
   (g) 조직단백, 코코넛오일, 혼합농축단백, 비트분말, 마늘분말, 양파분말, 정제수를 혼합한 후 상기 추출된 레그헤모글로빈을 첨가하는 단계; 및
   (h) 상기 (g)단계의 혼합물을 발효하여 대체육을 제조하는 단계를 포함하는 수미 감자로부터 추출한 레그헤모글로빈을 함유한 대체육의 제조방법.