KR20240070878A - 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 감자부산물을 자숙하는 단계; 자숙된 감자부산물을 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 감자부산물에 알파-아밀라아제 및 글루코아밀라아제를 처리하여 가수분해하는 단계; 가수분해물을 여과하여 감자 펄프와, 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액으로 분리하는 단계; 및 상기 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액을 분무건조하여 단백질 및 글루코즈 분말을 얻는 단계를 포함하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법을 제공한다.
Description
본 발명은 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 간단한 방법으로 감자 부산물로부터 유용 성분을 분리하고, 이에 의해 분리된 식이섬유를 이용한 생분해성 식품 포장재, 영양성분인 단백질, 탄수화물을 이용한 미생물 배지 소재로 활용이 가능한 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법에 관한 것이다.
감자는 전 세계 150여 개국에서 재배되며 연간 2억 4,000만 ~ 3억 3,000만 톤 정도가 생산되고 있는데, 생산량으로는 옥수수, 벼, 밀 다음으로 많이 생산되는 품종이다. 우리나라는 전 세계 생산량의 연간 0.19%인 약 563,000톤 정도의 감자가 생산되고 있다. 연간 유통되는 감자는 757,330톤 규모이며, 이 중에서 193,600톤 규모가 가공하지 않은 생감자로 수입되고 있다. 감자 소비는 식용 및 가공용 감자가 각각 70%와 16%로서 전체 소비량의 86% 이상을 차지하고 있다.
감자는 저칼로리 식품으로서 식이섬유, 단백질, 미네랄, 비타민, 탄수화물을 풍부하게 함유하고 있어서 다이어트식품, 영양보충제 등으로 활발하게 사용되고 있다. 최근에는 크기가 작거나 모양이 불균형적으로 생장한 감자는 상품성이 낮아서 등외 제품으로 농경지에서 수확되지 않고 바로 폐기되고 있다. 또한, 인건비 상승으로 낮은 등급의 감자를 선별하고 수확하는데 비용이 발생하기 때문에 폐기되는 이유도 있다.
국내에서 생산되는 총 감자량에서 폐기될 것으로 예측되는 감자는 약 10% 이상으로써 연간 약 62,636.7톤이 농경지에서 바로 폐기되고 있다. 가공 중에 발생하는 감자 부산물인 껍질은 약 10~13% 정도로서 연간 60,000톤 이상이 식품 가공 부산물로 폐기되고 있는 것으로 예측된다. 감자의 비가식 부위인 껍질에는 단백질, 탄수화물, 식이섬유는 각각 2.5, 27.0, 4.6% 정도를 함유하고 있는데, 단백질, 탄수화물, 식이섬유 함유량은 각각 2,795.9, 33,111.9, 5,641.3톤으로서 재활용 가치가 매우 높은 소재로 평가된다.
감자를 산업소재로 활용하는 방안에는 식이섬유를 이용한 생분해성 식품 포장재, 영양성분인 단백질, 탄수화물을 이용하여 미생물 배지 소재로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 실제로 버섯 균사체 종균 배양에는 감자 열수 추출물을 활용하는 것이 일반적으로서 수용성 단백질, 탄수화물을 추출하여 사용하고 있다. 또한, 탄수화물은 글루코즈로 분해하여 균사체 배양에 에너지원으로 사용될 수 있다. 현재 국내에서 유통되는 감자 추출물 배지는 전량을 수입에 의존하고 있다.
호주의 그레이트랩(Great Wrap)은 버려지는 감자 폐기물에서 추출한 전분과 폐식용유, 카사바를 활용해 친환경 '포테이토 랩(Potato Wrap)을 개발하였으며, 영국의 칩스보드(Chips Board)는 정제한 감자껍질과 대나무, 재활용 목재, 맥주 홉 등의 섬유질을 활용해 바이오 플라스틱(bio-plastics)을 개발하였다.
하지만 이들 기술은 산업적으로 적용하기에는 제조 공정이 매우 까다롭고 설비비가 많이 소요되는 단점이 있다. 폐기되고 있는 감자와 감자 부산물의 산업적 활용도를 높이기 위하여서는 제조 공정이 단순하며 인력 투입비 및 시설 투자비가 낮은 공정 개발이 필요하다.
따라서, 본 발명에서는 감자 부산물과 폐기되는 감자에서 경제적으로 식이섬유와 단백질, 탄수화물을 분리하는 기술을 제시하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 갖는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 주된 목적은 간단한 방법으로 감자 부산물로부터 유용 성분을 분리하고, 이에 의해 분리된 식이섬유를 이용한 생분해성 식품 포장재, 영양성분인 단백질, 탄수화물을 이용한 미생물 배지 소재로 활용이 가능한 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법을 제공함에 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
(1) 감자부산물을 자숙하는 단계;
자숙된 감자부산물을 분쇄하는 단계;
상기 분쇄된 감자부산물에 알파-아밀라아제 및 글루코아밀라아제를 처리하여 가수분해하는 단계;
가수분해물을 여과하여 감자 펄프와, 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액으로 분리하는 단계; 및
상기 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액을 분무건조하여 단백질 및 글루코즈 분말을 얻는 단계를 포함하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법.
(2) 상기 (1)에 있어서, 가수분해는 50~70℃, 3~4시간 동안 수행되어지는 것을 특징으로 하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법.
(3) 상기 (1)에 있어서, 여과는 100㎛ 나일론망을 이용하여 수행되어지는 것을 특징으로 하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법.
(4) 상기 (1)에 있어서, 자숙과정에서 물에 구연산, 시트르산, 및 타르타르산이 동량으로 조성된 유기산 1~10 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법.
(5) 상기 (4)에 있어서, 자숙과정에서 물에 레몬즙 0.1~5.0 중량% 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법.
상기한 바와 같이, 본 발명은 간단한 방법으로 감자 부산물로부터 유용 성분을 분리하고, 이에 의해 분리된 식이섬유를 이용한 생분해성 식품 포장재, 영양성분인 단백질, 탄수화물을 이용한 미생물 배지 소재로 활용이 가능한 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리과정의 절차도이다.
도 2는 실시예 1에 의해 얻어진 감자펄프의 사진이다.
도 3은 실시예 2에 의해 얻어진 배율별 감자 펄프의 상세 이미지이다.
도 2는 실시예 1에 의해 얻어진 감자펄프의 사진이다.
도 3은 실시예 2에 의해 얻어진 배율별 감자 펄프의 상세 이미지이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 따른 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법은, 감자부산물을 자숙하는 단계; 자숙된 감자부산물을 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 감자부산물에 알파-아밀라아제 및 글루코아밀라아제를 처리하여 가수분해하는 단계; 가수분해물을 여과하여 감자 펄프와, 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액으로 분리하는 단계; 및 상기 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액을 분무건조하여 단백질 및 글루코즈 분말을 얻는 단계를 포함한다.
이하 상기 본 발명의 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법에 관하여 단계별로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
(1) 감자부산물 자숙단계
본 발명에서 감자부산물은 폐기되는 생감자, 껍질을 제거한 상태의 가식부위 또는 감자로부터 분리된 껍질을 모두 포함하는 것으로 한다. 감자부산물의 자숙은 끓는 물에 충분히 삶아 얻어진 것, 예로, 10~30분 정도 끓이는 것으로 충분하다. 바람직하게는 상기 자숙과정에서 물에 구연산, 시트르산, 및 타르타르산이 동량으로 조성된 유기산 1~10 중량% 첨가한다. 이들 유기산은 처리과정에서 발생할 수 있는 갈변현상을 방지할 뿐만 아니라, 조직을 연화시켜 펄프의 분리효율을 개선하는 효과를 제공한다. 보다 바람직하게는 위와 같은 효과를 보다 제고하기 위해 레몬즙 0.1~5.0중량%를 더 포함한다.
(2) 자숙된 감자부산물을 분쇄단계
2~10배수의 정제수에 상기 (1) 과정에 의해 자숙된 감자를 넣고, 가정용 믹서기를 이용하여 분쇄한다.
(3) 가수분해단계
상기 (2) 과정에서 얻어진 분쇄된 감자부산물(액상)에 알파-아밀라아제 및 글루코아밀라아제를 처리하여 가수분해한다. 이때, 상기 효소는 1~10중량% 첨가하는 것이 바람직하되, 50~70℃, 3~4시간 동안 가수분해 반응을 수행하는 것이 바람직하다.
(4) 가수분해물의 여과단계
본 과정에서는 상기 (3) 과정에서 얻어진 가수분해물을 여과하여 감자 펄프와, 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액으로 분리한다. 이와 같이 분리된 감자펄프는 생분해성 식품 포장재 등 각종 친환경 산업용 소재로의 활용이 가능하다. 바람직하게는 상기 여과과정은 10~200㎛, 보다 바람직하게는 100㎛ 나일론망을 이용하여 수행되어진다.
(5) 단백질 및 글루코즈 분말 획득단계
상기 (4) 과정에 의해 얻어진 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액을 분무건조하여 단백질 및 글루코즈 분말을 얻는다. 이와 같이 얻어진 단백질은 동물 혹은 사람을 대상으로 하는 각종 영양성분으로 제공될 수 있으며, 글루코즈는 미생물 배지 소재로 활용이 가능하다.
이하 본 발명의 내용을 실시예를 참조하여 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제시된 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것으로 해석되어져서는 아니될 것이다.
[실시예 1,2]
감자를 박피한 가식부(실시예 1) 및 이때 분리된 감자껍질(실시예 2)을 끓는 물에 각각 20분 자숙하고, 자숙된 감자껍질에 5배수의 정제수를 첨가하여 가정용 믹서기를 이용하여 분쇄하였다. 분쇄된 액상의 감자부산물에 알파-아밀라아제 및 글루코아밀라아제를 각각 1중량% 첨가하고, 50℃로 3시간 동안 가수분해 반응을 수행하였다. 얻어진 가수분해물을 100㎛ 나일론망으로 여과하여 감자 펄프와, 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액으로 분리하였다. 도 2에 상기 과정에 따라 분리된 실시예 1의 펄프 및 도 3에 실시예 2의 배율별 감자 펄프의 상세 이미지를 나타내었으며, 조직이 균일하여 각종 친환경 소재로서 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단되었다. 아울러 얻어진 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액은 분무건조하여 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 공시방법에 따라 성분 분석이 이루어졌으며, 만족할 만한 수준의 단백질 및 글루코즈 분말을 얻었다. 이와 같이 얻어진 단백질은 추가 분리를 통해 동물 혹은 사람을 대상으로 하는 각종 영양성분으로 제공될 수 있으며, 글루코즈는 미생물 배지 소재로 활용이 가능하다.
| 펄프(중량%) | 단백질(중량%) | 글루코즈(중량%) | |
| 실시예1 | 62 | 6.7 | 8.2 |
| 실시예2 | 65 | 5.7 | 7.5 |
[실시예 3,4]
실시예 1,2에서 감자부산물의 자숙과정에서 구연산, 시트르산, 및 타르타르산이 동량으로 조성된 유기산 10 중량%를 첨가하여 준 것을 제외하고 실시예 1,2에서와 동일한 과정에 의해 각 성분을 분리하였다. 그 결과 유기산을 자숙과정에 처리함에 따라 실시예 1, 2에 비하여 특히 펄프의 분리효율이 보다 증가하는 것을 알 수 있다.
| 펄프(중량%) | 단백질(중량%) | 글루코즈(중량%) | |
| 실시예3 | 69 | 6.9 | 9.5 |
| 실시예4 | 73 | 6.3 | 11.2 |
[실시예 5,6]
실시예 3,4에서 감자부산물의 자숙과정에서 레몬즙 2중량%를 첨가하여 준 것을 제외하고 실시예 3,4에서와 동일한 과정에 의해 각 성분을 분리하였다. 그 결과 레몬즙을 추가 첨가함에 따라 실시예 3, 4에 비하여 특히 펄프의 분리효율이 보다 증가하는 것을 알 수 있다.
| 펄프(중량%) | 단백질(중량%) | 글루코즈(중량%) | |
| 실시예3 | 72 | 7.1 | 9.7 |
| 실시예4 | 78 | 6.6 | 11.8 |
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- 감자부산물을 자숙하는 단계;
자숙된 감자부산물을 분쇄하는 단계;
상기 분쇄된 감자부산물에 알파-아밀라아제 및 글루코아밀라아제를 처리하여 가수분해하는 단계;
가수분해물을 여과하여 감자 펄프와, 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액으로 분리하는 단계; 및
상기 단백질 및 글루코즈를 함유한 용액을 분무건조하여 단백질 및 글루코즈 분말을 얻는 단계를 포함하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법. - 제 1항에 있어서,
가수분해는 50~70℃, 3~4시간 동안 수행되어지는 것을 특징으로 하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법. - 제 1항에 있어서,
여과는 100㎛ 나일론망을 이용하여 수행되어지는 것을 특징으로 하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법. - 제 1항에 있어서,
자숙과정에서 물에 구연산, 시트르산, 및 타르타르산이 동량으로 조성된 유기산 1~10 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법. - 제 4항에 있어서,
자숙과정에서 물에 레몬즙 0.1~5.0 중량% 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법.
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| KR1020220152326A KR20240070878A (ko) | 2022-11-15 | 2022-11-15 | 감자 부산물을 이용한 감자 펄프, 단백질 및 글루코즈 분리방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20170067033A (ko) | 2015-12-07 | 2017-06-15 | 백종찬 | 감자전분이 포함된 친환경 보냉 펄프몰드 및 이의 제조방법 |
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2022
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