WO2020091216A1 - 대두 단백 농축물의 가수분해물을 제조하는 방법 - Google Patents

대두 단백 농축물의 가수분해물을 제조하는 방법 Download PDF

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이승은
한성욱
홍영호
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Definitions

  • the present application relates to a method for preparing a hydrolyzate of a soy protein concentrate.
  • Soy protein concentrates are processed soybeans in which protein is concentrated compared to soybeans by removing non-proteins such as oil and carbohydrates from soybeans. Because of its high protein content, it is widely used as a substitute for fishmeal, and since it causes an inflammatory reaction to fish, such as salmon contained in soybeans, it removes saponin, which negatively affects growth, so it is one of the most useful feeds as a plant protein source. .
  • soy protein concentrates consist of proteins of various molecular weights, including polymers, as they contain natural subunits that make up the soy protein.
  • the protein of the polymer present in the vegetable protein has a lower digestibility than the protein of the low molecule.
  • hydrolysis of soy protein concentrate can be a good means to further enhance utility value as a protein source, for example, feed.
  • soy protein processed products such as soy protein concentrate, soy protein isolate or soy protein hydrolysate, which are currently being produced, are produced by chemical treatment or enzymatic treatment.
  • US Patent Publication No. US 2011-0136745 discloses hydrolysis using proteolytic enzymes such as pepsin and pancreatin after heat treatment on soy beans
  • US Patent No. 4376128 discloses the edible protein of legumes.
  • a method of treating an enzyme containing bromelin or papain is disclosed. As such, various studies have been conducted to improve the effectiveness of soy protein, but the situation is still insufficient.
  • One object of the present application is a step of incubating an aqueous mixture comprising soy protein concentrates, proteolytic enzymes and water, wherein the water content of the aqueous mixture is 5 to 60% (w / w). , To provide a method for producing a hydrolyzate of a soy protein concentrate.
  • Another object of the present application is to provide a hydrolyzate of soy protein concentrate prepared by the method of the present application.
  • Another object of the present application is to provide a feed composition comprising a hydrolyzate of a soy protein concentrate of the present application.
  • the present application is a step of incubating an aqueous mixture comprising soy protein concentrates, protein hydrolase and water in one aspect, wherein the water content of the aqueous mixture is 5 to 60% (w / w). , Provides a method for preparing a hydrolyzate of a soy protein concentrate.
  • the water content of the aqueous mixture in the method of the present application may be 8 to 60% (w / w), 5 to 55% (w / w) or 8 to 55% (w / w) based on the total weight. have.
  • soybean protein concentrate is a soybean processed product in which protein is concentrated compared to soybean by removing non-proteins such as oil and carbohydrate from soybean. Soybean has a protein content of 30 to 40% (w / w) based on the total weight of soybean, but soybean protein concentrate has a protein content of 50% (w / w) or more and 55% (w / w) based on the total weight of soybean protein concentrate.
  • 50% (w / w) to 80% (w / w), 55% (w / w) to 80% (w / w), 50% (w / w) to 70% (w / w) , 55% (w / w) to 70% (w / w), 50% (w / w) to 65% (w / w) or 55% (w / w) to 65% (w / w) have.
  • aqueous mixture refers to a mixture comprising a soy protein concentrate, proteolytic enzyme, and water, and the water content of the aqueous mixture is added, for example, when preparing the aqueous mixture. It can be adjusted by changing the content of water to be made, or through an additional drying process.
  • hydrolyzate refers to a product in which a proteolytic reaction has been performed by contacting the aqueous mixture with the proteolytic enzyme.
  • soybean protein production processes include processing such as concentration and heating. This process induces protein denaturation, such as protein aggregation and hydrophobicity increase, which may affect quality characteristics such as low molecular protein content and protein solubility, thereby acting as a factor inhibiting protein digestibility. Therefore, unfolding the insoluble protein produced by this processing process and increasing the ratio of the water-soluble protein and the low-molecular protein may improve digestive enzyme action and absorption into the intestine during digestion. In other words, the low molecular weight of soy protein and the increase in water-soluble protein content are closely related to the quality as a protein source.
  • the water content of the aqueous mixture in the process of the present application is greater than or equal to 5% (w / w) from greater than 25% (w / w) and less than 60% (w / w) in the incubating step of the present application, and Can be reduced to less than 25% (w / w), specifically greater than 25% (w / w) and less than 55% (w / w), greater than 25% (w / w) and 50% (w / w) ) Or less, more than 25% (w / w) and 45% (w / w) or less, more than 25% (w / w) and 40% (w / w) or less, 30% (w / w) to 60% ( w / w), 30% (w / w) to 55% (w / w), 30% (w / w) to 50% (w / w), 30% (w / w) to 45% (w / w) or from 30% (w / / w
  • the reduction of moisture content in the method of the present application can be performed by drying. Drying in the method of the present application may be performed by a conventional drying method known in the art, specifically, may be performed by applying heat, and more specifically, may be performed by applying hot air.
  • the heat or hot air is 50 °C to 100 °C, 50 °C to 90 °C, 50 °C to 80 °C, 50 °C to 75 °C, 50 °C to 70 °C, 50 °C to 60 °C, 60 °C To 100 ° C, 60 ° C to 90 ° C, 60 ° C to 80 ° C, 60 ° C to 75 ° C, 60 ° C to 70 ° C, 65 ° C to 100 ° C, 65 ° C to 90 ° C, 65 ° C to 80 ° C, 65 ° C to 75 ° C °C, 65 °C to 70 °C, 70 °C to 100 °C, 70 °C to 90 °C, 70 °C to 80 °C or 70 °C to 75 °C.
  • the temperature of the heat or hot air does not inactivate the proteolytic enzyme in the method of the present application, while making the central temperature (ie, product temperature) of the aqueous mixture in the method of the present application the same as the incubation temperature in the method of the present application. If not, it can be applied to any temperature. More specifically, when the water content is reduced, the center temperature of the aqueous mixture is 50 to 100 ° C, 50 to 90 ° C, 50 to 80 ° C, 50 to 70 ° C, 50 to 65 ° C, 55 to 100 ° C, 55 to 90 °C, 55 to 80 °C, 55 to 70 °C or 55 to 65 °C.
  • drying in the method of the present application may be performed for the same time as the execution time of the incubation step of the present application, or may be performed starting after the incubation start point of the present application.
  • drying of the present application is 0.5 to 12 hours, 0.5 to 9 hours, 0.5 to 8 hours, 0.5 to 7 hours, 0.5 to 6 hours, 0.5 to 5 hours, 0.5 to 4 hours, 0.5 to 3 hours, 0.5 to 2 hours, 0.5 to 1 hour, 1 to 12 hours, 1 to 9 hours, 1 to 8 hours, 1 to 7 hours, 1 to 6 hours, 1 to 5 hours, 1 to 4 hours, 1 to 3 hours, 1 to 2 hours, 2 to 12 hours, 2 to 9 hours, 2 to 8 hours, 2 to 7 hours, 2 to 6 hours, 2 to 5 hours, 2 to 4 hours, 2 to 3 hours, 3 to 12 hours, 3 to 9 hours, 3-8 hours, 3-7 hours, 3-6 hours, 3-5 hours, 3-4 hours, 4-12 hours 4-9 hours, 4-8 hours, 4-7 hours, 4-6 hours Hours
  • drying of the present application is performed after the incubation start point of the present application, the drying is performed after 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, or 12 hours from the incubation start point can do.
  • the drying may be performed in two or more steps in the incubation step of the present application. Specifically, when drying is performed in two or more steps, drying after step 2 is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, Or it can be performed after 12 hours.
  • the term "protein hydrolase” refers to an enzyme that has a decomposition activity for a protein under conditions in which water is added.
  • Protease of the present application includes, but is not limited to, pepsin, peptidase, and trypsin.
  • the proteolytic enzyme may be a chemical enzyme or a biological enzyme containing a microorganism, and specifically, Bacillus licheniformis , Bacillus subtilis , And it may be at least one protease selected from the group consisting of proteolytic enzymes derived from Bacillus amyloliquefaciens ( Bacillus amyloliquefaciens ).
  • the proteolytic enzyme can be used by appropriately selecting the appropriate type and concentration of the enzyme and the reaction time according to the composition and content of the protein in the hydrolyzate of the soy protein concentrate. More specifically, in the method of the present application, the proteolytic enzyme may be a proteolytic enzyme derived from Bacillus licheniformis.
  • the concentration of proteolytic enzyme in the method of the present application is 0.01 to 0.50% (w / w), 0.01 to 0.35% (w / w), 0.01 to 0.25 based on the weight of the soy protein concentrate of the present application.
  • incubation in the method of the present application is 50 to 100 ° C, 50 to 90 ° C, 50 to 80 ° C, 50 to 70 ° C, 50 to 65 ° C, 55 to 100 ° C, 55 to 90 ° C, 55 to 80 °C, 55 to 70 °C or may be carried out at a temperature of 55 to 65 °C.
  • incubation in the method of the present application is 0.5 to 12 hours, 0.5 to 9 hours, 0.5 to 8 hours, 0.5 to 7 hours, 0.5 to 6 hours, 0.5 to 5 hours, 0.5 to 4 hours, 0.5 to 3 hours, 0.5 To 2 hours, 0.5 to 1 hour, 1 to 12 hours, 1 to 9 hours, 1 to 8 hours, 1 to 7 hours, 1 to 6 hours, 1 to 5 hours, 1 to 4 hours, 1 to 3 hours, 1 To 2 hours, 2 to 12 hours, 2 to 9 hours, 2 to 8 hours, 2 to 7 hours, 2 to 6 hours, 2 to 5 hours, 2 to 4 hours, 2 to 3 hours, 3 to 12 hours, 3 To 9 hours, 3 to 8 hours, 3 to 7 hours, 3 to 6 hours, 3 to 5 hours, 3 to 4 hours, 4 to 12 hours, 4 to 9 hours, 4 to 12 hours, 4 to 9 hours, 4 to 8 hours, 4 to 7 hours, 4 To 6 hours, 4 to 5 hours, 5 to 12 hours, 5 to 9 hours, 5 to 4 hours, 4 to 12 hours, 4 to 12
  • the initial water content of the aqueous mixture is increased, and the drying process is carried out with a hydrolysis reaction to reduce the water content of the aqueous mixture, and after the hydrolysis of the high water content aqueous mixture, the water content
  • the content of the water-soluble protein in the hydrolyzate was significantly increased. This effect was superior to the case where the aqueous mixture with a low initial moisture content was hydrolyzed together with the drying process, and compared to the case where the aqueous mixture with a high initial moisture content was hydrolyzed without the drying process.
  • the hydrolysis process of the soy protein concentrate grafted with the initial high moisture content aqueous mixture and its drying process can improve the quality of the hydrolyzate.
  • this drying process can not only reduce the concentration of the enzyme used, but also can omit a separate drying process for preparing the final product, thereby improving the efficiency of the overall production process.
  • This application provides in another aspect a hydrolyzate of a soy protein concentrate produced by the method of the present application.
  • the hydrolyzate of the soy protein concentrate prepared by the method of the present application may have a molecular weight of 30 kDa or less, based on the total protein in the hydrolyzate, from 30 to 90%, specifically 30 to 80%, 30 to 70%, 30-60%, 30-50%, 30-40%, 40-90%, 40-80%, 40-70%, 40-60%, 40-50%, 50-90%, 50- 80, 50 to 70%, 50 to 60%, 60 to 90%, 60 to 80%, 60 to 70%, 70 to 90%, 70 to 80% or 80 to 90%.
  • % of the present application means the percentage of the partial area ratio for each molecular weight range of the protein molecular weight distribution by GPC.
  • the hydrolyzate of soy protein concentrate prepared by the method of the present application may have a nitrogen solubility index (NSI) of 5 to 40% (w / w), specifically, 5 to 35% (w / w), 5 to 30% (w / w), 5 to 20% (w / w), 5 to 15% (w / w), 5 to 10% (w / w), 10 to 40% (w) / w), 10 to 35% (w / w), 10 to 30% (w / w), 10 to 20% (w / w), 10 to 15% (w / w), 15 to 40% (w) / w), 15 to 35% (w / w), 15 to 30% (w / w) or 15 to 20% (w / w).
  • NAI nitrogen solubility index
  • nitrogen solubility index is an index for measuring the degree of denaturation of soy protein along with KOH solubility and protein dispersibility index (PDI), and can be used to evaluate the content of water-soluble protein in the hydrolyzate. Can be. That is, a high nitrogen solubility index indicates an increase in the content of a water-soluble protein or low protein denaturation.
  • a hydrolyzate of a soy protein concentrate having a high NSI may mean improved utility as a protein source.
  • the present application provides a feed composition comprising a hydrolyzate of a soy protein whole product prepared by the method of the present application.
  • the content of the hydrolyzate of the soy protein concentrate in the feed composition of the present application can be appropriately adjusted according to the type and age of the applied livestock, the type of application, the desired effect, for example, 1 to 99% (w / w), 10 to 90% (w / w), or 20 to 80% (w / w).
  • organic acids such as citric acid, fumaric acid, adipic acid, and lactic acid
  • Phosphates such as potassium phosphate, sodium phosphate, and polymerized phosphate
  • Polyphenols, catechins, tocopherols, vitamin C, green tea extract, chitosan, tannic acid, etc. can be used by mixing one or more of natural antioxidants, and other conventional additives such as anti-influenza, buffer, bacteriostatic agent can be added as needed can do.
  • the feed composition of the present application may be formulated into an injectable formulation such as an aqueous solution, suspension, emulsion, capsule, granule or tablet by additionally adding a diluent, dispersant, surfactant, binder or lubricant.
  • the feed composition of the present application is an auxiliary ingredient such as amino acids, inorganic salts, vitamins, antioxidants, antifungal agents, antibacterial agents, and various supplements and vegetable protein feeds such as crushed or crushed wheat, barley, corn, blood, meat, fish powder
  • main ingredients such as animal protein feeds, animal fats and vegetable fats, etc., it can be used in combination with nutritional supplements, growth promoters, digestive absorption promoters, and disease prevention agents.
  • the feed composition of the present application When the feed composition of the present application is used as a feed additive, the feed composition may be added as it is or used with other ingredients, and may be suitably used according to a conventional method.
  • the dosage form of the feed composition can be prepared in an immediate release or sustained release formulation in combination with a non-toxic pharmaceutically acceptable carrier.
  • a non-toxic pharmaceutically acceptable carrier can be corn starch, lactose, sucrose, and propylene glycol.
  • a solid carrier it may be a dosage form such as a tablet, a powder, or a torki agent
  • a liquid carrier it may be a dosage form such as syrup, liquid suspension, emulsion, or solution.
  • the dosing agent may contain a preservative, a lubrication agent, a solution accelerator, and a stabilizing agent, and may also contain other inflammatory disease-improving agents and substances useful for the prevention of viruses.
  • the feed composition of the present application is applicable to a number of animal diets, ie feed, including mammals, poultry, fish and crustaceans. It can be used for commercially important mammals such as pigs, cows, goats, zoo animals such as elephants and camels, and livestock such as dogs and cats.
  • Commercially important poultry includes chicken, duck, goose, and the like, and may include commercially bred fish and crustaceans such as trout and shrimp.
  • the feed composition of the present application may be mixed with livestock feed in an amount of about 10 to 500 g per kg, for example, 10 to 100 g, based on dry weight. Through this, it may be subjected to a palletizing, expanding or extrusion process.
  • the present application can provide a hydrolyzate of a soy protein concentrate having high utility as a protein source.
  • M biomarker
  • 1 soy protein concentrate raw material
  • 2 40% moisture (w / w) hydrolyzate
  • 4 30% moisture (w / w) hydrolysis
  • 5 25% moisture (w / w) hydrolyzate
  • 6 20% moisture (w / w) hydrolyzate
  • 7 15% moisture (w / w) hydrolyzate
  • 8 10% moisture (w / w) ) Hydrolyzate.
  • Figure 2 is a result of confirming the change in protein degradation by hydrolysis under low water content conditions through SDS-PAGE.
  • M biomarker
  • 1 soy protein concentrate raw material
  • 2 water 10% (w / w) and 1 hour reaction
  • 3 water 10% (w / w) and 2 hours reaction
  • 4 water 15% (w / w) and 1 hour reaction
  • 5 15% moisture (w / w) and 2 hour reaction.
  • FIG. 4 is a result of confirming a change in protein degradation by hydrolysis and a simultaneous drying process through SDS-PAGE for an aqueous mixture having a water content of 40% (w / w).
  • M biomarker
  • 1 Raw material of soy protein concentrate.
  • 2 Initial moisture 40% (w / w), 1 hour reaction and drying, moisture 31.2% (w / w)); 3: Initial moisture 40% (w / w), 2 hours reaction and drying, moisture 22.1% (w / w); 4: initial moisture 40% (w / w), 3 hours reaction and drying, moisture 11.53% (w / w); 5: Initial moisture 40% (w / w), 4 hours reaction and drying, moisture 7% (w / w).
  • Figure 5 is a result of confirming the change in protein degradation according to the progress of the hydrolysis and simultaneous drying process, for the aqueous mixture having a water content of 40% through SDS-PAGE.
  • M biomarker
  • S soy protein concentrate raw material
  • 0 enzyme reaction 0 hours
  • 1 enzyme reaction 1 hour
  • 2 enzyme reaction 2 hours
  • 3 enzyme reaction 3 hours
  • 4 enzyme reaction 4 hours
  • 5 Enzyme reaction 5 hours
  • 6 Enzyme reaction 6 hours
  • 7 Enzyme reaction 7 hours
  • 8 Enzyme reaction 6 hours
  • 8.5 Enzyme reaction 8.5 hours.
  • FIG. 6 shows the results of SDS-PAGE confirming changes in proteolysis by hydrolysis and a simultaneous drying process for an aqueous mixture having a water content of 30% (w / w).
  • M biomarker
  • S soy protein concentrate raw material
  • 0 enzyme reaction 0 hours
  • 1 enzyme reaction 1 hour
  • 2 enzyme reaction 2 hours
  • 3 enzyme reaction 3 hours
  • 4 enzyme reaction 4 hours
  • 5 Enzyme reaction 5 hours
  • 6 Enzyme reaction 6 hours.
  • Figure 7 is a result of confirming the change in protein decomposition by hydrolysis and simultaneous drying process through SDS-PAGE for an aqueous mixture having a water content of 20% (w / w).
  • M biomarker
  • S soy protein concentrate raw material
  • 0 enzyme reaction 0 hours
  • 1 enzyme reaction 1 hour
  • 2 enzyme reaction 2 hours
  • 3 enzyme reaction 3 hours
  • 4 enzyme reaction 4 hours.
  • M biomarker
  • 1 soy protein concentrate raw material
  • 2 proteolytic enzyme from Bacillus amyloliquefaciens ; Moisture 25% (w / w)
  • 3 proteolytic enzyme from Bacillus amyloliquefaciens ; Moisture 15% (w / w)
  • 4 proteolytic enzyme from Bacillus licheniformis ; Moisture 25% (w / w)
  • 5 protease from Bacilus licheniformis ; 15% moisture (w / w).
  • Figure 10 is a result of confirming the change in the proteolytic degree of soy protein-rich hydrolyzate according to moisture content using a proteolytic enzyme derived from Bacillus subtilis through SDS-PAGE.
  • M biomarker
  • 1 water 40% (w / w)
  • 2 water 35% (w / w)
  • 3 water 30% (w / w)
  • 4 water 25% (w / w)
  • 5 Moisture 20% (w / w)
  • 6 Moisture 15% (w / w)
  • 7 Moisture 10% (w / w).
  • Example 1 Comparison of the degree of protein decomposition by changing the moisture content and the content of water-soluble protein in the hydrolyzate of soy protein concentrate
  • the aqueous mixture is in a reaction vessel containing soy protein concentrate (100 g, X-soy 600, CJ Selecta, total protein content of 60% (w / w) or greater), soy protein concentrate 0.35% (w / w) by weight )
  • Bacillus licheniformis Prozyme AK, Vision Biochem
  • Bacillus licheniformis Prozyme AK, Vision Biochem
  • Bacillus licheniformis Prozyme AK, Vision Biochem
  • derived from Bacillus licheniformis is diluted in water and added to it, water is added to add water content to 10% of the total weight (w / w), 15% (w / w), 20% (w / w), 25% (w / w), 30% (w / w), 35% (w / w), or 40% (w / w) ) Level to prepare.
  • the hydrolysis reaction was performed by incubating the aqueous mixture at 60 ° C. for 4 hours.
  • the hydrolysis reaction was stopped by heating each experimental group at 100 ° C. for 20 minutes.
  • the hydrolyzate of each experimental group in which the reaction was stopped was crushed after drying.
  • Samples for SDS-PAGE, gel permeation chromatography (GPC), and nitrogen solubility index (NSI) analysis were suspended in 100 ml of hydrolyzate of the ground soy protein concentrate in 5 ml of 8M urea solvent. , The suspension was sonicated and centrifuged at 8000 rpm for 10 minutes.
  • the sample was quantified with bicinchronic acid, and a predetermined amount of the sample was loaded onto the SDS-PAGE gel.
  • the distribution of the protein contained in the hydrolyzate by molecular weight was confirmed by filtering the sample with a 0.45um syringe filter and performing GPC analysis on the filtrate.
  • the degree of protein degradation increased as the water content of the aqueous mixture decreased from 40% to 10%. Accordingly, as the water content decreased, some high molecular weight protein bands of the SDS-PAGE gel disappeared, and low molecular weight protein bands Increased ( Figure 1). In addition, the proportion of low molecular weight protein bands ( ⁇ 30 kDa) increased as the water content of the aqueous mixture decreased (Table 1).
  • the water-soluble protein content in the hydrolyzate of the soy protein concentrate was evaluated by measuring NSI.
  • NSI added water to a reaction vessel containing 1 g of a hydrolyzate of the crushed soy protein concentrate to obtain a total 40 ml solution, and centrifuged it for 2 hours at 30 ° C and 120 rpm, and obtained a supernatant therefrom. Then, it was measured by the Kjeldahl method according to the following formula.
  • NSI extract supernatant protein / sample solid protein x 100
  • NSI decreased as the water content of the aqueous mixture decreased from 40% (w / w) to 25% (w / w), while the water content in the aqueous mixture decreased from 25% (w / w) to 10% (w) / w) showed a tendency to increase (Table 2). That is, when the hydrolysis reaction proceeds in an aqueous mixture having a water content of 30% (w / w) or more or 20% (w / w) or less, a high level of NSI is observed. In addition, the highest NSI was observed when the water content was 40% (w / w).
  • sample NSI (% (w / w)) Soy protein concentrate 5.36 Water 40% (w / w) hydrolyzate 19.07 Moisture 35% (w / w) hydrolyzate 12.41 Water 30% (w / w) hydrolyzate 8.47 Moisture 25% (w / w) hydrolyzate 5.96 Moisture 20% (w / w) hydrolyzate 6.97 Water 15% (w / w) hydrolyzate 11.70 Moisture 10% (w / w) hydrolyzate 13.58
  • the water content of the aqueous mixture was increased to 50% (w / w), and incubation was performed in the same manner as in the above example to confirm whether the NSI content increased.
  • the degree of protein decomposition increased in the low moisture aqueous mixture.
  • the aqueous mixture is added to the reaction vessel containing the soy protein concentrate (500 g) 0.2% (w / w) concentration of Prozyme AK based on the weight of the soy protein concentrate, and water is added to complete the moisture content.
  • the water content of the aqueous mixture containing the soy protein concentrate was set equal to 15% (w / w), and the hydrolysis effect by concentration of protease was compared.
  • the aqueous mixture is 0.05% (w / w), 0.1% (w / w), 0.2% (w / w), or 0.35% (by weight of soy protein concentrate in a reaction vessel containing soy protein concentrate (100 g).
  • w / w) concentration of Prozyme AK was added, and water was added to adjust the moisture content to a level of 15% (w / w) relative to the total weight. Thereafter, the hydrolysis reaction was performed by incubating the aqueous mixture at 60 ° C. for 4 hours.
  • the hydrolyzed reactant was obtained every hour, and deactivation was performed by heating it at 100 ° C. for 20 minutes.
  • the inactivated reactant was dried and then pulverized, and used as a sample for SDS-PAGE, GPC, and NSI analysis. The analysis was conducted in the same manner as in Example 1.
  • the concentration of the protein hydrolase did not significantly affect the ratio of the protein of 75 kDa or more, whereas the ratio of the protein of 10 kDa or less of the protein hydrolase It increased with higher concentration (Table 5).
  • NSI was higher as the concentration of protease increased, especially, when the concentration of protease was 0.2% (w / w) or more, 10% (w / w) or more (Table 6). .
  • the difference in NSI with reaction time of 1 to 4 hours at the same concentration was hardly observed, whereas the concentration of the enzyme had a significant effect on NSI (Table 6).
  • the aqueous mixture was added with Prozyme AK at a concentration of 0.2% based on the weight of soy protein concentrate to a reaction vessel containing soy protein concentrate (100 g), and water was added to increase the water content to 40% (w / w) based on total weight. Adjusted to prepare. Subsequently, the hydrolysis reaction was performed by incubating the aqueous mixture at 60 ° C for 4 hours, and drying was performed by setting the central temperature of the aqueous mixture to 60 ° C equal to the incubation temperature by applying 60 ° C hot air at the same time as the incubation. At this time, the hydrolyzed reactant was obtained every 1 hour, and after measuring its moisture content, it was deactivated by heating at 100 ° C. for 20 minutes. The inactivated reactant was dried and then pulverized, and used as a sample for SDS-PAGE, GPC, and NSI analysis. The analysis was conducted in the same manner as in Example 1.
  • the dynamic change of the water content of the aqueous mixture that is, the adjustment of the water content of the aqueous mixture from the high water content to the low water content, enables a good hydrolysis effect to be obtained even with a small amount of enzyme.
  • soy protein concentrate was increased to compare protein degradation and water-soluble protein content according to the initial moisture content of the aqueous mixture.
  • the aqueous mixture is added with 0.2% (w / w) concentration of Prozyme AK based on the weight of soy protein concentrate in a reaction vessel containing soy protein concentrate (500 g), and water is added to compare the initial moisture content to the total weight.
  • 40% (w / w), 30% (w / w), and 20% (w / w) were prepared by adjusting respectively.
  • the hydrolysis reaction was performed by incubating the aqueous mixture at 60 ° C for 8 hours, and drying was performed by setting the central temperature of the aqueous mixture to 60 ° C equal to the incubation temperature by applying 60 ° C hot air at the same time as the incubation.
  • each hydrolyzed reactant was obtained every 1 hour, and after measuring its moisture content, it was deactivated by heating at 100 ° C. for 20 minutes.
  • the inactivated reactant was dried and then pulverized, and used as a sample for SDS-PAGE, GPC, and NSI analysis. The analysis was conducted in the same manner as in Example 1.
  • an aqueous mixture comprising a soy protein concentrate having an initial moisture content of 40% (w / w), 30% (w / w), or 20% (w / w).
  • a soy protein concentrate having an initial moisture content of 40% (w / w), 30% (w / w), or 20% (w / w).
  • the change in water content by reaction time, the ratio of ⁇ 30 kDa protein, and the change in NSI were analyzed.
  • the degree of protein decomposition is greatly improved when the water content of the aqueous mixture decreases to 20% (w / w) or less by the drying process, and the protein ratio of 30 kDa or less occupies about 80% or more of the total protein, and NSI
  • NSI was found to be more effective to increase the initial water content and gradually lower the water content through a drying process.
  • Example 4 Protein degradation and soy protein hydrolysis according to the drying process after hydrolysis for a certain period of time Comparison of water-soluble protein content in decomposition products of concentrate
  • the aqueous mixture was adjusted to a water content of 40% (w / w) relative to the total weight by adding water to a reaction vessel containing 25 kg of soy protein concentrate, and then 0.2% concentration (w) based on the weight of the concentrate. / w) was prepared by adding Prozyme AK. Thereafter, the hydrolysis reaction was performed by incubating the aqueous mixture at 60 ° C. for 4 hours. At this time, it was classified into two experimental groups depending on the presence or absence of the drying process, and these were further classified into a total of eight experimental groups according to the hydrolysis reaction time (1 hour, 2 hours, 3 hours, or 4 hours). The drying process was performed by applying a hot air of 70 ° C.
  • Example 1 The analysis was conducted in the same manner as in Example 1.
  • the aqueous mixture was prepared by measuring the moisture in the soy protein concentrate, adding water, and adjusting the water content to 15% (w / w) and 25% (w / w), respectively, based on the total weight.
  • Bacillus amyloliquefaciens- derived protein hydrolase (Vision Biocam, Alphalase NP) or Bacillus licheniformis- derived protein hydrolase (Vision Biocam, FoodPro Alkaline Protease) was 0.35% (w / w) by weight of soy protein concentrate. w) added.
  • the soy protein concentrate to which the water and enzyme was added induced an enzyme reaction at 60 ° C for 4 hours.
  • the enzyme reaction was stopped by heat-treating them at 100 ° C. for 20 minutes.
  • the soy protein concentrate of each experimental group was dried and ground.
  • the degradation degree and molecular weight distribution of the protein in each experimental group were measured by SDS-PAGE and GPC method described in Example 1.
  • the composition ratio of low-molecular protein of 30 kDa or less is 25% (w / w) and 15% (w / w) of moisture when a protein hydrolase from Bacillus amyloliquefaciens is used
  • the results showed 33.9% and 68.1%, respectively, and when using a protein hydrolase derived from Bacillus licheniformis , 69.1% and 83.6%, respectively, at 25% (w / w) and 15% (w / w) of moisture (Table 15). ).
  • the aqueous mixture was measured for moisture in the soy protein concentrate, and then water was added to set the moisture content to 10% (w / w), 15% (w / w), and 20% (w / w), respectively, based on the total weight. , 25% (w / w), 30% (w / w), 35% (w / w) and 40% (w / w).
  • proteolytic enzyme (Benesol, Alkaline protease) derived from Bacillus subtilis was added 0.35% (w / w) based on the weight of soy protein concentrate.
  • the soy protein concentrate to which the water and enzyme was added was placed at 45 ° C. for 4 hours to induce an enzymatic reaction.
  • the enzymatic reaction was stopped by heat-treating them at 100 ° C. for 20 minutes.
  • the soy protein concentrate of each experimental group was dried and ground.
  • the molecular weight distribution of the proteins in each experimental group was measured by SDS-PAGE and GPC method described in Example 1.
  • the amount of low-molecular protein increased as the water content in the soy protein concentrate decreased, and in particular, the water content was 20% (w / w) or less, specifically 15% ( w / w) or less, it was confirmed that the amount of low-molecular protein was particularly high (Table 16).
  • the soy protein concentrate having a water content of 10 to 20% (w / w) was hydrolyzed, the content of the low-molecular protein of 30 kDa or less was about 64 to about 80%. That is, in hydrolyzing the soybean protein concentrate having a low moisture content, it was confirmed that proteolysis was significantly increased even when Bacillus subtilis- derived protease was used (Table 16).

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Abstract

대두 단백 농축물의 가수분해물을 제조하는 방법, 상기 방법에 의해 제조된 대두 단백 농축물의 가수분해물, 및 상기 가수분해물을 포함하는 사료 조성물에 관한 것이다.

Description

대두 단백 농축물의 가수분해물을 제조하는 방법
본 출원은 대두 단백 농축물의 가수분해물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
대두 단백 농축물(Soy protein concentrates: SPC)은 대두에서 오일 및 탄수화물 등의 비단백질을 제거하여 대두에 비하여 단백질이 농축된 대두 가공품이다. 단백질 함량이 높기 때문에 어분의 대체재 등으로 많이 사용되고 있으며, 대두에 포함되어 있는 연어 등의 어류에 염증 반응을 일으켜 생장에 부정적인 영향을 미치는 사포닌 성분이 제거되므로 식물성 단백질 공급원으로서 효용 가치가 높은 사료 중 하나이다.
그러나, 대두 단백 농축물은 대두 단백을 구성하는 천연의 서브유닛(subunit)을 포함함에 따라, 고분자를 포함한 다양한 분자량의 단백질로 이루어져 있다. 특히, 식물성 단백 내에 존재하는 고분자의 단백질은 저분자의 단백질에 비해 소화율이 떨어지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 대두 단백 농축물의 가수분해는 단백질 공급원, 예를 들어, 사료로서의 효용 가치를 보다 증진시키기 위한 좋은 수단이 될 수 있다.
한편, 현재 생산되고 있는 대두 단백 농축물, 대두 단백 분리물(soy protein isolate) 또는 대두 단백 가수분해물(soy protein hydrolysate) 등과 같은 대두 단백질 가공품은 화학적 처리 또는 효소적 처리에 의하여 생산되고 있다. 미국 공개특허 US 2011-0136745는 대두(soy bean)에 열처리 후 단백질 분해 효소인 펩신 및 판크레아틴 등을 이용한 가수분해를 개시하고 있고, 미국 등록특허 US 4376128는 콩과 식물(legumes)의 식용 단백질의 수율 개선을 위하여 브로멜린(bromelin)이나 파파인(papain) 함유 효소를 처리하는 방법을 개시하고 있다. 이와 같이, 대두 단백의 효용성을 증진시키기 위한 다각적인 연구가 진행되고 있으나, 아직은 미비한 실정이다.
이러한 배경 하에, 본 발명자들은 단백질 공급원으로서 효용성이 높은 대두 단백 농축물의 가수분해물을 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 효소처리 시 대두 단백 농축물의 수분 함량을 조절함으로써 대두 단백 농축물의 단백질 분해도를 향상시키고, 이와 동시에 수용성 단백질의 함량까지 높일 수 있음을 확인함으로써 본 출원을 완성하였다.
본 출원의 일 목적은 대두 단백 농축물(Soy protein concentrates), 단백질 가수분해효소 및 물을 포함하는 수성 혼합물을 인큐베이션하는 단계로서, 상기 수성 혼합물의 수분 함량은 5 내지 60 %(w/w)인, 대두 단백 농축물의 가수분해물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 출원의 다른 목적은 본 출원의 방법에 의해 제조된 대두 단백 농축물의 가수분해물을 제공하는 것이다.
본 출원의 또 다른 목적은 본 출원의 대두 단백 농축물의 가수분해물을 포함하는 사료 조성물을 제공하는 것이다.
본 출원의 다른 목적 및 이점은 첨부한 청구범위 및 도면과 함께 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 본 명세서에 기재되지 않은 내용은 본 출원의 기술 분야 또는 유사한 기술 분야 내 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
출원에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 출원에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 출원의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 출원의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.
본 출원은 일 양상으로 대두 단백 농축물(Soy protein concentrates), 단백질 가수분해효소 및 물을 포함하는 수성 혼합물을 인큐베이션하는 단계로서, 상기 수성 혼합물의 수분 함량은 5 내지 60 %(w/w)인, 대두 단백 농축물의 가수분해물을 제조하는 방법을 제공한다.
일 구현예로, 본 출원의 방법에서 수성 혼합물의 수분 함량은 전체 중량 대비 8 내지 60 %(w/w), 5 내지 55 %(w/w) 또는 8 내지 55 %(w/w)일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "대두 단백 농축물"은 대두에서 오일 및 탄수화물 등의 비단백질을 제거하여 대두에 비하여 단백질이 농축된 대두 가공품이다. 대두는 단백질 함량이 대두 총 중량 기준 30 내지 40 %(w/w)이나, 대두 단백 농축물은 대두 단백 농축물 총 중량 기준 단백질 함량이 50 %(w/w) 이상, 55 %(w/w) 이상, 50 %(w/w) 내지 80 %(w/w), 55 %(w/w) 내지 80 %(w/w), 50 %(w/w) 내지 70 %(w/w), 55 %(w/w) 내지 70 %(w/w), 50 %(w/w) 내지 65 %(w/w) 또는 55 %(w/w) 내지 65 %(w/w)일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "수성 혼합물"은 대두 단백 농축물, 단백질 가수분해효소, 및 물을 포함하는 혼합물을 지칭하며, 상기 수성 혼합물의 수분 함량은, 예를 들어, 상기 수성 혼합물 제조시 첨가되는 수분의 함량을 변화시키거나, 추가적인 건조 공정을 통하여 조정될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "가수분해물"은 상기 수성 혼합물을 상기 단백질 가수분해효소와 접촉시켜 단백질 가수분해 반응이 진행된 산물을 지칭한다.
통상적인 대두 단백의 생산 과정은 농축 및 가열 등과 같은 가공 과정을 포함한다. 이러한 과정은 단백질의 응집 및 소수성의 증가 등과 같은 단백질의 변성을 유도하며, 이는 저분자 단백질 함량 및 단백질의 수용성과 같은 품질 특성에 영향을 미쳐 단백질의 소화율을 저해시키는 요인으로 작용할 수 있다. 따라서, 이러한 가공 과정에 의해 생성된 불용성 단백질을 풀어주고(unfolding), 수용성 단백질 및 저분자 단백질의 비율을 증가시키는 것은, 소화 과정에서 소화효소 작용 및 장으로의 흡수를 향상시킬 수 있다. 즉, 대두 단백의 저분자화 및 수용성 단백질 함량 증가는 단백질 공급원으로서의 품질과 밀접한 관계에 있다.
일 구현예로, 본 출원의 방법에서 수성 혼합물의 수분 함량은 본 출원의 인큐베이션하는 단계에서 25 %(w/w) 초과 및 60 %(w/w) 이하로부터 5 %(w/w) 이상 및 25 %(w/w) 미만으로 감소할 수 있으며, 구체적으로, 25 %(w/w) 초과 및 55 %(w/w) 이하, 25 %(w/w) 초과 및 50 %(w/w) 이하, 25 %(w/w) 초과 및 45 %(w/w) 이하, 25 %(w/w) 초과 및 40 %(w/w) 이하, 30 %(w/w) 내지 60 %(w/w), 30 %(w/w) 내지 55 %(w/w), 30 %(w/w) 내지 50 %(w/w), 30 %(w/w) 내지 45 %(w/w) 또는 30 %(w/w) 내지 40%(w/w)로부터, 8 %(w/w) 이상 및 25 %(w/w) 미만, 8 %(w/w) 내지 20 %(w/w) 또는 5 %(w/w) 내지 20 %(w/w)로 감소할 수 있다.
일 구현예에서, 본 출원의 방법에서 수분 함량의 감소는 건조에 의해 수행할 수 있다. 본 출원의 방법에서 건조는 당업계에 알려진 통상의 건조 방법에 의하여 수행할 수 있고, 구체적으로, 열을 가하여 수행할 수 있으며, 보다 구체적으로, 열풍을 가하여 수행할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 열 또는 열풍은 온도가 50℃ 내지 100℃, 50℃ 내지 90℃, 50℃ 내지 80℃, 50℃ 내지 75℃, 50℃ 내지 70℃, 50℃ 내지 60℃, 60℃ 내지 100℃, 60℃ 내지 90℃, 60℃ 내지 80℃, 60℃ 내지 75℃, 60℃ 내지 70℃, 65℃ 내지 100℃, 65℃ 내지 90℃, 65℃ 내지 80℃, 65℃ 내지 75℃, 65℃ 내지 70℃, 70℃ 내지 100℃, 70℃ 내지 90℃, 70℃ 내지 80℃ 또는 70℃ 내지 75℃일 수 있다. 상기 열 또는 열풍의 온도는 본 출원의 방법에서의 수성 혼합물의 중심 온도(즉, 품온)를 본 출원의 방법에서의 인큐베이션 온도와 동일하게 만들면서 본 출원의 방법에서의 단백질 가수분해효소를 실활시키지 않는 온도라면, 어느 온도로도 적용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 수분 함량의 감소 시, 수성 혼합물의 중심 온도는 50 내지 100℃, 50 내지 90℃, 50 내지 80℃, 50 내지 70℃, 50 내지 65℃, 55 내지 100℃, 55 내지 90℃, 55 내지 80℃, 55 내지 70℃ 또는 55 내지 65℃일 수 있다.
일 구현예로, 본 출원의 방법에서 건조는 본 출원의 인큐베이션하는 단계의 수행 시간과 동일한 시간 동안 수행하거나, 본 출원의 인큐베이션 시작 시점 이후 시작하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 건조는 0.5 내지 12시간, 0.5 내지 9시간, 0.5 내지 8시간, 0.5 내지 7시간, 0.5 내지 6시간, 0.5 내지 5시간, 0.5 내지 4시간, 0.5 내지 3시간, 0.5 내지 2시간, 0.5 내지 1시간, 1 내지 12시간, 1 내지 9시간, 1 내지 8시간, 1 내지 7시간, 1 내지 6시간, 1 내지 5시간, 1 내지 4시간, 1 내지 3시간, 1 내지 2시간, 2 내지 12시간, 2 내지 9시간, 2 내지 8시간, 2 내지 7시간, 2 내지 6시간, 2 내지 5시간, 2 내지 4시간, 2 내지 3시간, 3 내지 12시간, 3 내지 9시간, 3 내지 8시간, 3 내지 7시간, 3 내지 6시간, 3 내지 5시간, 3 내지 4시간, 4 내지 12시간 4 내지 9시간, 4 내지 8시간, 4 내지 7시간, 4 내지 6시간, 4 내지 5시간, 5 내지 12시간, 5 내지 9시간, 5 내지 8시간, 5 내지 7시간, 5 내지 6시간, 6 내지 12시간, 6 내지 9시간, 6 내지 8시간, 6 내지 7시간, 7 내지 12시간, 7 내지 9시간, 7 내지 8시간 또는 8 내지 9시간 동안 수행할 수 있다.
본 출원의 건조가 본 출원의 인큐베이션 시작 시점 이후 수행하는 경우, 상기 건조는 인큐베이션 시작 시점으로부터 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 또는 12시간 이후 수행할 수 있다. 또한, 상기 건조는 본 출원의 인큐베이션 하는 단계에서 2회 이상의 단계로 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 2회 이상의 단계로 건조를 수행하는 경우 2단계 이후의 건조는 1단계 건조가 종료된 시점으로부터 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 또는 12시간 이후 수행할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "단백질 가수분해효소"는 물이 첨가되는 조건 하에서 단백질에 대한 분해 활성을 갖는 효소를 의미한다. 본 출원의 단백질 가수분해효소는 펩신(pepsin), 펩티데이즈(peptidase), 및 트립신(trypsin)을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 일 구현예로, 본 출원의 방법에서 단백질 가수분해효소는 화학적 효소 또는 미생물 유래를 포함하는 생물학적 효소일 수 있으며, 구체적으로, 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 및 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus amyloliquefaciens) 유래의 단백질 가수분해효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 단백질 가수분해효소일 수 있다. 본 출원의 방법에서, 단백질 가수분해효소는 대두 단백 농축물의 가수분해물 내 단백질의 구성 및 함량에 따라, 적절한 효소의 종류와 농도, 및 반응 시간을 적절히 선택하여 사용할수 있다. 보다 구체적으로, 본 출원의 방법에서 단백질 가수분해효소는 바실러스 리체니포미스 유래의 단백질 가수분해효소일 수 있다.
일 구현예에서, 본 출원의 방법에서 단백질 가수분해효소의 농도는 본 출원의 대두 단백 농축물의 중량 기준으로 0.01 내지 0.50 %(w/w), 0.01 내지 0.35 %(w/w), 0.01 내지 0.25 %(w/w), 0.01 내지 0.25 %(w/w), 0.01 내지 0.20 %(w/w), 0.05 내지 0.50 %(w/w), 0.05 내지 0.35 %(w/w), 0.05 내지 0.30 %(w/w), 0.05 내지 0.25 %(w/w), 0.05 내지 0.20 %(w/w), 0.10 내지 0.50 %(w/w), 0.10 내지 0.35 %(w/w), 0.1 내지 0.30 %(w/w), 0.10 내지 0.25 %(w/w), 0.10 내지 0.20 %(w/w), 0.15 내지 0.50 %(w/w), 0.15 내지 0.35 %(w/w), 0.15 내지 0.25 %(w/w), 0.15 내지 0.20 %(w/w), 0.20 내지 0.50 %(w/w), 0.20 내지 0.35 %(w/w), 0.20 내지 0.30 %(w/w) 또는 0.20 내지 0.25 %(w/w)일 수 있다.
일 구현예에서, 본 출원의 방법에서 인큐베이션은 50 내지 100℃, 50 내지 90℃, 50 내지 80℃, 50 내지 70℃, 50 내지 65℃, 55 내지 100℃, 55 내지 90℃, 55 내지 80℃, 55 내지 70℃ 또는 55 내지 65℃의 온도 조건에서 수행할 수 있다. 또한, 본 출원의 방법에서 인큐베이션은 0.5 내지 12시간, 0.5 내지 9시간, 0.5 내지 8시간, 0.5 내지 7시간, 0.5 내지 6시간, 0.5 내지 5시간, 0.5 내지 4시간, 0.5 내지 3시간, 0.5 내지 2시간, 0.5 내지 1시간, 1 내지 12시간, 1 내지 9시간, 1 내지 8시간, 1 내지 7시간, 1 내지 6시간, 1 내지 5시간, 1 내지 4시간, 1 내지 3시간, 1 내지 2시간, 2 내지 12시간, 2 내지 9시간, 2 내지 8시간, 2 내지 7시간, 2 내지 6시간, 2 내지 5시간, 2 내지 4시간, 2 내지 3시간, 3 내지 12시간, 3 내지 9시간, 3 내지 8시간, 3 내지 7시간, 3 내지 6시간, 3 내지 5시간, 3 내지 4시간, 4 내지 12시간, 4 내지 9시간, 4 내지 8시간, 4 내지 7시간, 4 내지 6시간, 4 내지 5시간, 5 내지 12시간, 5 내지 9시간, 5 내지 8시간, 5 내지 7시간, 5 내지 6시간, 6 내지 12시간, 6 내지 9시간, 6 내지 8시간, 6 내지 7시간, 7 내지 9시간, 7 내지 8시간 또는 8 내지 9시간 동안 수행할 수 있다.
본 출원의 방법에 있어서, 수성 혼합물의 초기 수분 함량을 높이고, 가수분해 반응과 함께 건조 공정을 진행하여 수성 혼합물의 수분 함량을 감소시킨 경우, 그리고 수분 함량이 높은 수성 혼합물을 가수분해시킨 후 수분 함량을 감소시키고 가수분해를 추가로 진행한 경우 모두에서, 가수분해물 내 수용성 단백질의 함량이 유의적으로 증가되었다. 이러한 효과는 초기 수분 함량이 낮은 수성 혼합물을 건조 공정과 함께 가수분해시킨 경우, 및 초기 수분 함량이 높은 수성 혼합물을 건조 공정없이 가수분해시킨 경우에 비해 우수한 것이었다. 따라서, 초기 고수분 함량의 수성 혼합물 및 이의 건조 공정이 접목된 대두 단백 농축물의 가수분해 과정은 가수분해물의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 건조 공정은 사용되는 효소의 농도를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 최종 제품를 제조하기 위한 별도의 건조 공정을 생략할 수 있게 하여, 전체적인 생산 공정의 효율성을 증진시킬 수 있다.
본 출원은 다른 양상으로 본 출원의 방법에 의해 제조된 대두 단백 농축물의 가수분해물을 제공한다.
본 출원의 방법에 의하여 제조된 대두 단백 농축물의 가수분해물은 상기 가수분해물 내 총 단백질을 기준으로, 분자량 30 kDa 이하 단백질의 비율이 30 내지 90%일 수 있으며, 구체적으로 30 내지 80%, 30 내지 70%, 30 내지 60%, 30 내지 50%, 30 내지 40%, 40 내지 90%, 40 내지 80%, 40 내지 70%, 40 내지 60%, 40 내지 50%, 50 내지 90%, 50 내지 80%, 50 내지 70%, 50 내지 60%, 60 내지 90%, 60 내지 80%, 60 내지 70%, 70 내지 90%, 70 내지 80% 또는 80 내지 90%일 수 있다. 본 출원의 단백질의 비율에 있어서, 본 출원의 %는 GPC에 의한 단백질 분자량 분포도의 각 분자량 범위별 부분 면적 비율의 백분율을 의미한다.
또한, 본 출원의 방법에 의하여 제조된 대두 단백 농축물의 가수분해물은 질소 용해도 지수(Nitrogen solubility index: NSI)가 5 내지 40 %(w/w)일 수 있으며, 구체적으로, 5 내지 35 %(w/w), 5 내지 30 %(w/w), 5 내지 20 %(w/w), 5 내지 15 %(w/w), 5 내지 10 %(w/w), 10 내지 40 %(w/w), 10 내지 35 %(w/w), 10 내지 30 %(w/w), 10 내지 20 %(w/w), 10 내지 15 %(w/w), 15 내지 40 %(w/w), 15 내지 35 %(w/w), 15 내지 30 %(w/w) 또는 15 내지 20 %(w/w)일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어, "질소 용해도 지수"는 KOH 용해도 및 단백질 분산 지수(protein dispersibility index: PDI)와 함께 대두 단백질의 변성 정도를 측정하는 지표로서, 가수분해물 내 수용성 단백질의 함량을 평가하는데 사용될 수 있다. 즉, 높은 질소 용해도 지수는 수용성 단백질의 함량 증가 또는 낮은 단백질 변성도를 나타낸다. 따라서, 높은 NSI((Nitrogen solubility index)를 지닌 대두 단백 농축물의 가수분해물은 단백질 공급원으로서의 효용성이 향상된 것을 의미할 수 있다.
본 출원은 또 다른 양상으로, 본 출원의 방법에 의하여 제조된 대두 단백 통축물의 가수분해물을 포함하는 사료 조성물을 제공한다.
본 출원의 사료 조성물 내 대두 단백 농축물의 가수분해물의 함량은 적용 가축의 종류 및 연령, 적용 형태, 목적하는 효과 등에 따라서 적절하게 조절 가능하며, 예를 들어, 1 내지 99 %(w/w), 10 내지 90 %(w/w), 또는 20 내지 80 %(w/w)로 사용될 수 있다.
본 출원의 사료 조성물은 투여를 위해서 대두 단백 농축물의 가수분해물 이외에 추가로 구연산, 푸마르산, 아디프산, 젖산 등의 유기산; 인산칼륨, 인산나트륨, 중합 인산염 등의 인산염; 폴리페놀, 카테친, 토코페롤, 비타민 C, 녹차 추출물, 키토산, 탄니산 등의 천연 항산화제 중 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항인플루엔자제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한, 본 출원의 사료 조성물은 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 또는 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. 또한, 본 출원의 사료 조성물은 보조성분으로 아미노산, 무기염류, 비타민, 항산화제, 항진균제, 항균제 등과 같은 각종 보조제 및 분쇄 또는 파쇄된 밀, 보리, 옥수수 등의 식물성 단백질 사료, 혈분, 육분, 생선분 등의 동물성 단백질 사료, 동물성 지방 및 식물성 지방 같은 주성분 이외에도 영양 보충제, 성장 촉진제, 소화 흡수 촉진제, 질병 예방제와 함께 사용될 수 있다.
본 출원의 사료 조성물을 사료 첨가물로 사용할 경우, 상기 사료 조성물을 그대로 첨가하거나 다른 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 사료 조성물의 투여 형태는 비독성 제약상 허용가능한 담체와 조합하여 즉시 방출 또는 서방성 제형으로 제조할 수 있다. 이러한 식용 담체는 옥수수 전분, 락토스, 수크로스, 프로필렌 글리콜일 수 있다. 고체형 담체의 경우에는 정제, 산제, 토로키제 등의 투여 형태일 수 있으며, 액체형 담체의 경우에는 시럽제, 액체 현탁액제, 에멀젼제, 용액제 등의 투여 형태일 수 있다. 또한, 투여제는 보존제, 윤화제, 용액 촉진제, 안정화제를 함유할 수 있으며 다른 염증 질환 개선제 및 바이러스 예방상 유용한 물질을 함유할 수도 있다.
본 출원의 사료 조성물은 포유류, 가금류, 어류 및 갑각류를 포함하는 다수의 동물 식이 즉, 사료에 적용할 수 있다. 상업용으로 중요한 돼지, 소, 염소 등의 포유류, 코끼리, 낙타 등의 동물원 동물, 개, 고양이 등의 가축에게 사용할 수 있다. 상업적으로 중요한 가금류에는 닭, 오리, 거위 등이 포함되며, 송어와 새우와 같은 상업적으로 사육되는 어류 및 갑각류를 포함할 수 있다.
본 출원의 사료 조성물은 가축사료에 건조 중량 기준으로 1 ㎏당 약 10 내지 500 g, 예를 들어, 10 내지 100 g의 양으로 혼합될 수 있고, 완전히 혼합한 후 매쉬로 공급하거나, 추가 가공 공정을 통하여 팰렛화, 팽창화 또는 압출 공정을 거칠 수 있다.
본 출원의 방법은 대두 단백 농축물의 가수분해 과정에서 수성 혼합물의 수분 함량을 조정함으로써, 단백질 가수분해효소 처리에 따른 단백질 분해도 및 가수분해물 내 수용성 단백질의 함량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 출원은 단백질 공급원으로서 효용성이 높은 대두 단백 농축물의 가수분해물을 제공할 수 있다.
도 1은 대두 단백 농축물을 포함하는 수성 혼합물의 수분 함량에 따른 가수분해 반응의 단백질 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커, 1: 대두 단백 농축물 원료, 2: 수분 40 %(w/w) 가수분해물, 3: 수분 35 %(w/w) 가수분해물, 4: 수분 30 %(w/w) 가수분해물, 5: 수분 25 %(w/w) 가수분해물, 6: 수분 20 %(w/w) 가수분해물, 7: 수분 15 %(w/w) 가수분해물, 8: 수분 10 %(w/w) 가수분해물.
도 2는 저수분 함량 조건의 가수분해에 의한 단백질 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커, 1: 대두 단백 농축물 원료, 2: 수분 10 %(w/w) 및 1시간 반응, 3: 수분 10 %(w/w) 및 2시간 반응, 4: 수분 15 %(w/w) 및 1시간 반응, 5: 수분 15 %(w/w) 및 2시간 반응.
도 3은 단백질 가수분해효소의 농도에 따른 가수분해 반응의 단백질 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커, 1: 대두 단백 농축물 원료, 2: 효소 0.05 %(w/w) 및 1시간 가수분해물, 3: 효소 0.05 %(w/w) 및 2시간 가수분해물, 4: 효소 0.05 %(w/w) 및 3시간 가수분해물, 5: 효소 0.05 %(w/w) 및 4시간 가수분해물, 6: 효소 0.1 %(w/w) 및 1시간 가수분해물, 7: 효소 0.1 %(w/w) 및 2시간 가수분해물, 8: 효소 0.1 %(w/w) 및 3시간 가수분해물, 9: 효소 0.1 %(w/w) 및 4시간 가수분해물, 10: 효소 0.2 %(w/w) 및 1시간 가수분해물, 11: 효소 0.2 %(w/w) 및 2시간 가수분해물, 12: 효소 0.2 %(w/w) 및 3시간 가수분해물, 13: 효소 0.2 %(w/w) 및 4시간 가수분해물, 14: 효소 0.35 %(w/w) 및 1시간 가수분해물, 15: 효소 0.35 %(w/w) 및 2시간 가수분해물, 16: 효소 0.35 %(w/w) 및 3시간 가수분해물, 17: 효소 0.35 %(w/w) 및 4시간 가수분해물.
도 4는 40 %(w/w) 수분 함량을 갖는 수성 혼합물에 대하여, 가수분해 및 동시적인 건조 공정에 의한 단백질 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커; 1: 대두단백농축물 원료. 2: 초기수분 40 %(w/w), 1시간 반응 및 건조, 수분 31.2 %(w/w)); 3: 초기수분 40 %(w/w), 2시간 반응 및 건조, 수분 22.1 %(w/w); 4: 초기수분 40 %(w/w), 3시간 반응 및 건조, 수분 11.53 %(w/w); 5: 초기수분 40 %(w/w), 4시간 반응 및 건조, 수분 7 %(w/w).
도 5는 40%의 수분 함량을 갖는 수성 혼합물에 대하여, 가수분해 및 동시적인 건조 공정의 진행에 따른 단백질 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커, S: 대두 단백 농축물 원료, 0: 효소반응 0시간, 1: 효소반응 1시간, 2: 효소반응 2시간, 3: 효소반응 3시간, 4: 효소반응 4시간, 5: 효소반응 5시간, 6: 효소반응 6시간, 7: 효소반응 7시간, 8: 효소반응 6시간, 8.5: 효소반응 8.5시간.
도 6은 30 %(w/w)의 수분 함량을 갖는 수성 혼합물에 대하여, 가수분해 및 동시적인 건조 공정에 의한 단백질 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커, S: 대두 단백 농축물 원료, 0: 효소반응 0시간, 1: 효소반응 1시간, 2: 효소반응 2시간, 3: 효소반응 3시간, 4: 효소반응 4시간, 5: 효소반응 5시간, 6: 효소반응 6시간.
도 7은 20 %(w/w)의 수분 함량을 갖는 수성 혼합물에 대하여, 가수분해 및 동시적인 건조 공정에 의한 단백질 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커, S: 대두 단백 농축물 원료, 0: 효소반응 0시간, 1: 효소반응 1시간, 2: 효소반응 2시간, 3: 효소반응 3시간, 4: 효소반응 4시간.
도 8은 40 %(w/w)의 수분 함량을 갖는 수성 혼합물에 대하여, 건조 공정의 유무에 따른 가수분해 반응의 단백질 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커, 1: 대두 단백 농축물 원료, 2: 효소 혼합후 샘플, 3: 효소반응 0시간, 4: 효소반응 1시간, 5: 효소반응 2시간, 6: 효소반응 3시간, 7: 효소반응 4시간, 8: 효소반응 1시간 후 건조, 9: 효소반응 2시간 후 건조, 10: 효소반응 3시간 후 건조, 11: 효소반응 4시간 후 건조.
도 9는 수분 함량 및 효소에 따른 대두 단백 농축 가수분해물의 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커, 1: 대두 단백 농축물 원료, 2: Bacillus amyloliquefaciens 유래의 단백질 분해 효소; 수분 25 %(w/w), 3: Bacillus amyloliquefaciens 유래의 단백질 분해 효소; 수분 15 %(w/w), 4: Bacillus licheniformis 유래의 단백질 분해 효소; 수분 25 %(w/w), 5: Bacilus licheniformis 유래의 단백질 분해 효소; 수분 15 %(w/w).
도 10은 Bacillus subtilis 유래의 단백질 분해 효소를 이용한 수분 함량에 따른 대두 단백 농축 가수분해물의 단백질 분해도 변화를 SDS-PAGE를 통해 확인한 결과이다. M: 바이오마커, 1: 수분 40 %(w/w), 2: 수분 35 %(w/w), 3: 수분30 %(w/w), 4: 수분 25 %(w/w), 5: 수분 20 %(w/w), 6: 수분 15 %(w/w), 7: 수분 10 %(w/w).
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 수분 함량 변화에 의한 단백질 분해도 및 대두 단백 농축물의 가수분해물 내 수용성 단백질 함량 비교
수성 혼합물은 대두 단백 농축물(100g, X-soy 600, CJ 셀렉타, 총 중량 기준 단백질 함량 60 %(w/w) 이상)이 포함된 반응 용기에 대두 단백 농축물 중량 기준 0.35 %(w/w)의 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis) 유래 단백질 가수분해효소(Prozyme AK, 비전바이오켐)를 물에 희석하여 첨가하고, 여기에 물을 추가로 첨가하여 수분 함량을 전체 중량 대비 10 %(w/w), 15 %(w/w), 20 %(w/w), 25 %(w/w), 30 %(w/w), 35 %(w/w), 또는 40 %(w/w) 수준으로 조정하여 준비하였다. 이후, 가수분해 반응은 상기 수성 혼합물을 60℃에서 4시간 동안 인큐베이션하여 진행하였다. 상기 가수분해 반응은 각 실험군을 100℃에서 20분 동안 가열하여 중단시켰다. 반응이 중단된 각 실험군의 가수분해물은 건조 후 분쇄하였다. SDS-PAGE, 젤 투과성 크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC), 및 질소 용해도 지수(Nitrogen solubility index: NSI) 분석을 위한 샘플은 상기 분쇄된 대두 단백 농축물의 가수분해물 100mg을 8M 우레아 용매 5ml에 현탁하고, 상기 현탁액을 초음파 분쇄 및 8000rpm에서 10분 동안 원심분리하였다. 이후, 상기 샘플을 비신크론산(bicinchronic acid)으로 정량하여 일정량의 샘플을 SDS-PAGE 젤에 로딩하였다. 또한, 가수분해물에 포함된 단백질의 분자량별 분포는 상기 샘플을 0.45um 시린지 필터로 여과시킨 뒤, 여과액에 대한 GPC 분석을 실시하여 확인하였다.
그 결과, 단백질 분해도는 수성 혼합물의 수분 함량이 40%에서 10%로 감소될수록 증가하였으며, 이에 따라 상기 수분 함량이 감소할 수록 SDS-PAGE 젤의 일부 고분자량 단백질 밴드들이 사라지고, 저분자량 단백질 밴드가 증가되었다(도 1). 또한 저분자량 단백질 밴드 (<30kDa)의 비율은 수성 혼합물의 수분 함량이 감소될수록 증가되었다(표 1).
MW(kDa) 수분 40%(w/w) 수분 35%(w/w) 수분 30%(w/w) 수분 25%(w/w) 수분 20%(w/w) 수분 15%(w/w) 수분 10%(w/w)
>75 25.3 19.7 10.8 4.7 3.8 5.6 5.1
30~75 22.4 25.5 25.5 15.6 13.2 11.6 11.0
10~30 13.4 16.4 23.8 30.6 26.6 18.9 18.8
5~10 11.2 11.6 14.2 21.0 25.1 27.0 27.3
<5 27.8 26.7 25.7 28.2 31.4 36.9 37.8
Total 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
또한, 대두 단백 농축물의 가수분해물 내 수용성 단백질 함량은 NSI를 측정하여 평가하였다. NSI는 상기 분쇄된 대두 단백 농축물의 가수분해물 1g이 포함된 반응 용기에 물을 첨가하여 총 40ml 용액을 수득한 후, 이를 30℃, 120rpm 조건에서 2시간 동안 원심분리하고, 이로부터 상등액을 수득한 후, 하기의 식에 따른 킬달(Kjeldahl)법으로 측정하였다.
[식 1]
NSI(%, w/w) = 추출 상등액 단백질 / 시료 고형분 단백 x 100
그 결과, NSI는 수성 혼합물의 수분 함량이 40%(w/w)에서 25%(w/w)로 낮아질수록 감소한 반면, 수성 혼합물 내 수분 함량이 25%(w/w)에서 10%(w/w)로 낮아지는 경우에는 오히려 증가하는 경향을 보였다(표 2). 즉, 30%(w/w) 이상 또는 20%(w/w) 이하의 수분 함량을 갖는 수성 혼합물에서 가수분해 반응을 진행하는 경우, 높은 수준의 NSI가 관찰되었다. 또한, 가장 높은 NSI는 수분 함량이 40%(w/w)인 경우에 관찰되었다.
시료 NSI (%(w/w))
대두단백농축원료 5.36
수분 40%(w/w) 가수분해물 19.07
수분 35%(w/w) 가수분해물 12.41
수분 30%(w/w) 가수분해물 8.47
수분 25%(w/w) 가수분해물 5.96
수분 20%(w/w) 가수분해물 6.97
수분 15%(w/w) 가수분해물 11.70
수분 10%(w/w) 가수분해물 13.58
추가로, 대두 단백 농축물 중량을 500g으로 증량한 후, 수성 혼합물의 수분 함량을 50%(w/w)까지 높이고, 상기 실시예와 동일한 방법으로 인큐베이션을 진행하여 NSI 함량이 증가하는지 확인하였다. 또한, 대두 단백 농축물 중량을 증량한 경우에도 저수분의 수성 혼합물에서 단백질 분해도가 증가하는지 확인하였다. 구체적으로, 수성 혼합물은 대두 단백 농축물(500g)이 포함된 반응 용기에 대두 단백 농축물 중량을 기준으로 0.2%(w/w) 농도의 Prozyme AK를 첨가하고, 물을 첨가하여 수분 함량을 전체중량 대비 40%(w/w), 45%(w/w), 또는 50%(w/w) 수준으로 조정하여 준비하였다. 이후, 고수분 조건 하에서의 가수분해 반응은 상기 수성 혼합물을 60℃에서 4시간 동안 인큐베이션하여 진행하였다. 상기 가수분해된 반응물을 매 1시간마다 수득하고, 이를 100℃, 20분 동안 가열하여 실활화하였다. 또한, 수성 혼합물을 건조하여 수분 함량을 10%(w/w) 또는 15%(w/w)로 조정하고, 상기와 동일한 조건 하에서 가수분해 반응을 진행하고, 이를 실활화하였다. 실활화된 반응물은 건조 후 분쇄하여, SDS-PAGE, GPC 및 NSI 분석을 위한 샘플로 사용하였다. 상기 분석은 상기와 동일한 방법으로 진행하였다. 한편, 고수분 조건 하에서의 대조군으로 효소 미처리군(물만 첨가한 군)을 추가하여 가수분해 반응에 따른 효과를 비교하였다.
그 결과, 대두 단백 농축물을 증량한 경우에도, 고수분의 수성 혼합물을 가수분해한 경우 높은 수준의 NSI가 관찰되었고(표 3), 저수분의 수성 혼합물을 가수분해한 경우 단백질 분해도가 증가함을 확인할 수 있었다(도 2 및 표 4).
시간(hr) 효소 처리 시 NSI (%(w/w)) 효소미처리 시 NSI (%(w/w))
수분 40%(w/w) 수분 45%(w/w) 수분 50%(w/w) 수분 40%(w/w)
0 5.22 5.22 5.22 5.22
1 11.03 13.08 15.61 5.75
2 13.95 17.14 20.68 5.65
3 16.34 20.44 25.00 5.68
4 17.61 22.80 26.29 5.51
MW(kDa) 수분 10%(w/w) 수분 15%(w/w)
1hr 2hr 1hr 2hr
>75 4.44 4.47 4.43 5.30
30~75 11.97 9.93 10.90 11.04
10~30 22.53 17.35 17.77 18.25
5~10 31.16 31.86 31.93 31.09
<5 29.89 36.39 34.97 34.31
Total 100.00 100.00 100.00 100.00
실시예 2. 가수분해효소의 농도 변화에 의한 단백질 분해도 및 대두 단백 가수 농축물의 분해물 내 수용성 단백질 함량 비교
본 실시예에서는 대두 단백 농축물을 포함하는 수성 혼합물의 수분 함량을 15%(w/w)로 동일하게 설정한 뒤, 단백질 가수분해효소의 농도별 가수분해 효과를 비교하였다. 수성 혼합물은 대두 단백 농축물(100g)이 포함된 반응 용기에 대두 단백 농축물 중량 대비 0.05%(w/w), 0.1%(w/w), 0.2%(w/w), 또는 0.35%(w/w) 농도의 Prozyme AK를 첨가하고, 물을 첨가하여 수분 함량을 전체중량 대비 15%(w/w) 수준으로 조정하여 준비하였다. 이후, 가수분해 반응은 상기 수성 혼합물을 60℃에서 4시간 동안 인큐베이션하여 진행하였다. 이때, 가수분해된 반응물은 매 1시간마다 수득하고, 이를 100℃, 20분 동안 가열하여 실활화(deactivation)시켰다. 실활화된 반응물은 건조 후 분쇄하여, SDS-PAGE, GPC, 및 NSI 분석을 위한 샘플로 사용하였다. 상기 분석은 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하였다.
그 결과, 0.05% 효소 처리군에서 37~50kDa의 단백질 밴드는 다른 농도에 비해 더욱 선명하게 관찰되었고, 저분자량 단백질 밴드의 비율은 효소의 농도가 증가할수록 증가하였다(도 3). 또한, 상기 가수분해물에 포함된 단백질의 분자량별 분포를 분석한 결과, 단백질 가수분해효소의 농도는 75kDa 이상 단백질의 비율에 큰 영향을 미치지 못하였던 반면, 10kDa 이하 단백질의 비율은 단백질 가수분해효소의 농도가 높을수록 증가하였다(표 5).
MW (kDa) SPC Enz 0.05%(w/w) Enz 0.1%(w/w) Enz 0.2%(w/w) Enz 0.35%(w/w)
1hr 2hr 3hr 4hr 1hr 2hr 3hr 4hr 1hr 2hr 3hr 4hr 1hr 2hr 3hr 4hr
>75 10.6 2.5 2.2 2.2 2.6 2.4 2.5 2.3 2.9 2.6 2.7 2.2 2.6 2.4 2.4 2.2 2.2
30~75 53.0 14.9 16.1 15.0 14.9 14.8 14.2 13.7 12.4 13.4 12.8 11.9 12.3 11.2 10.8 10.6 8.9
10~30 20.9 26.4 31.5 27.7 26.2 27.3 25.0 23.0 20.5 23.3 20.7 18.3 18.0 18.0 16.3 15.1 14.0
5~10 5.6 27.9 25.9 27.7 27.8 27.8 28.7 29.3 30.1 29.2 29.8 30.3 30.1 30.2 30.0 29.6 29.3
<5 9.8 28.4 24.3 27.4 28.5 27.7 29.6 31.7 34.1 31.6 34.1 37.3 36.9 38.2 40.5 42.5 45.6
Total 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
또한, NSI는 단백질 가수분해효소의 농도가 증가할수록 높았으며, 특히, 단백질 가수분해효소의 농도가 0.2%(w/w) 이상인 경우, 10%(w/w) 이상을 나타내었다(표 6). 또한, 동일 농도에서 1 내지 4 시간의 반응시간에 따른 NSI의 차이는 거의 관찰되지 않았던 반면, 효소의 농도는 NSI에 큰 영향을 미쳤다(표 6).
효소 농도(%(w/w)) 뱐응 시간(hr) NSI (%(w/w))
SPC 5.73
0.05% 1 7.08
2 6.77
3 6.94
4 6.68
0.10% 1 9.30
2 9.58
3 8.18
4 8.96
0.20% 1 11.61
2 11.94
3 11.86
4 10.02
0.35% 1 15.43
2 14.27
3 14.74
4 15.92
실시예 3. 가수분해와 동시적인 건조 과정에 의한 단백질 분해도 및 대두 단백 농축물의 가수분해물 내 수용성 단백질 함량 비교
수성 혼합물은 대두 단백 농축물(100g)이 포함된 반응 용기에 대두 단백 농축물 중량 대비 0.2% 농도의 Prozyme AK를 첨가하고, 물을 첨가하여 수분 함량을 전체중량 대비 40%(w/w) 수준으로 조정하여 준비하였다. 이후, 가수분해 반응은 상기 수성 혼합물을 60℃에서 4시간 동안 인큐베이션하여 진행하였으며, 상기 인큐베이션과 동시에 60℃ 열풍을 가하여 상기 수성 혼합물의 중심 온도를 인큐베이션 온도와 동일한 60℃로 맞추어 건조하였다. 이때, 가수분해된 반응물은 매 1시간마다 수득하였고, 이의 수분 함량을 측정한 뒤, 100℃, 20분 동안 가열하여 실활화시켰다. 실활화된 반응물은 건조 후 분쇄하여, SDS-PAGE, GPC, 및 NSI 분석을 위한 샘플로 사용하였다. 상기 분석은 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하였다.
그 결과, 초기 수분 함량을 40%(w/w) 수준으로 조정하였다 할지라도, 단백질 분해 및 수용성 단백질 함량의 증진 효과는 반응 및 건조 과정 동안 수성 혼합물의 수분 함량이 약 20%(w/w) 내외의 특정 수준에 도달하면, NSI는 15%(w/w)의 수분 함량을 갖는 대두 단백 농축물에 0.35%(w/w)의 효소를 첨가하여 4시간 동안 가수분해를 진행한 경우와 유사하였다(도 4, 표 7, 및 표 8). 즉, 가수분해 과정에서 수성 혼합물에 대한 수분 함량의 동적 변화, 즉 고수분 함량에서 저수분 함량으로의 수성 혼합물의 수분 함량 조정은, 적은 양의 효소에서도 우수한 가수분해 효과를 얻을 수 있게 하였다.
MW(kDa) SPC 1hr 2hr 3hr 4hr
>75 40.3 29.7 10.8 6.7 7.0
30~75 32.4 27.9 17.4 9.5 9.3
10~30 13.1 18.2 28.4 13.1 12.9
5~10 4.3 8.3 17.0 20.2 19.9
<5 9.8 15.9 26.4 50.5 50.9
Total 100 100 100 100 100
시간(hr) 수분(%(w/w)) NSI (%(w/w))
0 40 5.21
1 31.2 7.75
2 22.1 7.75
3 11.53 14.96
4 7 15.53
추가로, 대두 단백 농축물을 증량하여 수성 혼합물의 초기 수분 함량에 따른 단백질 분해도 및 수용성 단백질 함량을 비교하였다. 수성 혼합물은 대두 단백 농축물(500g)이 포함된 반응 용기에 대두 단백 농축물 중량을 기준으로 0.2%(w/w) 농도의 Prozyme AK를 첨가하고, 물을 첨가하여 초기 수분 함량을 전체중량 대비 40%(w/w), 30%(w/w), 20%(w/w) 수준으로 각각 조정하여 준비하였다. 이후, 가수분해 반응은 상기 수성 혼합물을 60℃에서 8시간 동안 인큐베이션하여 진행하였으며, 상기 인큐베이션과 동시에 60℃ 열풍을 가하여 상기 수성 혼합물의 중심 온도를 인큐베이션 온도와 동일한 60℃로 맞추어 건조하였다. 이때, 각각의 가수분해된 반응물은 매 1시간마다 수득하였고, 이의 수분 함량을 측정한 뒤, 100℃, 20분 동안 가열하여 실활화시켰다. 실활화된 반응물은 건조 후 분쇄하여, SDS-PAGE, GPC, 및 NSI 분석을 위한 샘플로 사용하였다. 상기 분석은 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하였다.
40%(w/w), 30%(w/w) 및 20%(w/w)의 초기 수분 함량을 갖는 수성 혼합물에 대한 가수분해 및 건조 공정의 진행에 따른 단백질의 분자량별 분포는 각각 도 5 및 표 9, 도 6 및 표 10, 그리고 도 7 및 표 11에 나타낸 바와 같다. 그 결과, 가수분해 반응의 시간이 4시간 또는 8시간 이상인 경우 모두 단백질 분해도가 유의적으로 증가함을 확인할 수 있었다.
MW(kDa) 원료 0hr 1hr 2hr 3hr 4hr 5hr 6hr 7hr 8hr 8.5hr
>75 26.67 29.57 32.81 34.50 28.35 20.50 11.80 5.38 4.69 4.52 4.39
30~75 35.96 29.82 28.40 27.46 28.13 27.04 20.48 11.95 9.72 9.33 9.01
10~30 20.66 19.56 17.21 16.46 19.24 24.03 31.25 26.61 17.31 16.46 16.06
5~10 7.32 9.65 9.41 9.24 10.58 13.00 17.91 27.63 31.14 31.22 31.28
<5 9.38 11.40 12.17 12.35 13.70 15.43 18.56 28.43 37.14 38.48 39.26
Total 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
MW(kDa) 원료 0hr 1hr 2hr 3hr 4hr 5hr 6hr
>75 34.18 29.73 21.92 14.24 6.56 5.04 4.74 4.70
30~75 34.68 33.01 31.10 26.30 15.80 11.69 10.42 10.18
10~30 16.55 18.75 24.09 31.31 34.69 22.06 18.79 17.72
5~10 5.52 7.71 10.26 13.88 22.28 30.08 30.65 31.07
<5 9.07 10.81 12.62 14.27 20.68 31.12 35.40 36.33
Total 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
MW(kDa) 원료 0hr 1hr 2hr 3hr 4hr
>75 24.38 3.80 2.03 2.27 2.19 2.23
30~75 44.45 14.42 11.21 10.52 9.61 9.54
10~30 18.16 38.38 24.67 21.22 20.46 20.61
5~10 6.96 28.41 39.25 40.34 40.72 40.61
<5 6.05 15.00 22.85 25.65 27.01 27.00
Total 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
상기의 실험 결과들을 토대로, 본 실시예에서는 40%(w/w), 30%(w/w), 또는 20%(w/w)의 초기 수분 함량을 갖는 대두 단백 농축물을 포함하는 수성 혼합물에 대하여, 반응 시간대별 수분 함량의 변화, <30kDa 단백질의 비율, 및 NSI의 변화를 분석하였다.
그 결과, 단백질 분해도는 건조 공정에 의해 수성 혼합물의 수분 함량이 20%(w/w) 이하로 감소하게 되면, 크게 향상되어 30kDa 이하의 단백질 비율이 전체 단백질 중 약 80% 이상을 차지하였고, NSI는 대두 단백 농축물의 초기 수분 함량이 높을수록, 높은 값을 나타내었다(표 12).
시간(hr) 수분 변화(%(w/w)) <30kDa 단백질(%) NSI(%(w/w))
40% 30% 20% 40% 30% 20% 40% 30% 20%
0 39.01 28.35 19.41 40.6 37.3 81.8 8.0 6.6 6.2
1 36.02 25.2 16.12 38.8 47.0 86.8 9.2 6.2 9.3
2 33.39 22.49 13.01 38.0 59.5 87.2 8.7 6.9 12.2
3 29.7 18.04 10.2 43.5 77.6 88.2 9.2 7.0 13.7
4 26.54 14.13 8.06 52.5 83.3 88.2 8.9 11.6 13.7
5 22.61 10.95 　 67.7 84.8 　 9.3 15.0 　
6 18 7.82 　 82.7 85.1 　 10.4 15.1 　
7 13.17 　 　 85.6 　 　 15.6 　 　
8 9.19 　 　 86.2 　 　 17.0 　 　
8.5 7.95 　 　 86.6 　 　 17.7 　 　
(*30kDa 미만 단백질% 는 아래 수분별 GPC 결과에서 30kDa 미만 단백질이 차지하는 비율의 총합임.)
즉, 단백질 분해도는 수성 혼합물의 수분 함량이 낮은 경우 향상되는 반면, NSI는 초기 수분 함량을 높인 후 이에 대한 건조 공정을 통해 수분 함량을 점진적으로 낮추는 것이 보다 효과적임을 알 수 있었다.
실시예 4. 일정시간 가수분해 진행 후 건조 과정 수행에 따른 단백질 분해도 및 대두 단백 가수 농축물의 분해물 내 수용성 단백질 함량 비교
수성 혼합물은 대두 단백 농축물 25kg이 포함된 반응 용기에 물을 첨가하여 수분 함량을 전체중량 대비 40%(w/w) 수준으로 조정한 후, 여기에 농축물 중량을 기준으로 0.2% 농도(w/w)의 Prozyme AK를 첨가하여 준비하였다. 이후, 가수분해 반응은 상기 수성 혼합물을 60℃에서 4시간 동안 인큐베이션하여 진행하였다. 이때, 건조 공정의 유무에 따라 2개의 실험군으로 분류하고, 다시 이들을 가수분해 반응 시간(1시간, 2시간, 3시간 또는 4시간)에 따라 각각 총 8개의 실험군으로 분류하였다. 상기 건조 공정은 가수분해 반응과 함께 약 45분 내지 60분 동안 70℃의 열풍을 가하여 상기 수성 혼합물의 중심 온도를 인큐베이션 온도와 동일한 60℃로 맞추어 진행하였다. 이때, 가수분해된 반응물은 매 1시간마다 수득하였고, 100℃, 20분 동안 가열하여 실활화시켰다. 실활화된 반응물은 건조 후 분쇄하여, SDS-PAGE, GPC, 및 NSI 분석을 위한 샘플로 사용하였다. 상기 분석법은 실시예 1과 동일한 방법으로 진행하였다.
그 결과, 단백질 분해도가 현저히 증가하였으며, 수용성 단백질 함량 역시 유의적으로 증가되었다(도 8, 표 13, 및 표 14).
MW(kDa) 원료 수분함량 40%(w/w), 효소반응 수분 함량 40%(w/w), 효소반응 + 건조공정
0hr 1hr 2hr 3hr 4hr 1hr 반응 후 건조 2hr 반응 후 건조 3hr 반응 후 건조 4hr 반응 후 건조
> 75 41.45 37.97 36.96 34.37 33.03 31.63 5.99 6.73 6.77 7.11
30 ~ 75 36.02 26.07 21.77 19.90 19.03 18.46 7.20 6.85 6.20 6.42
10 ~ 30 11.95 13.81 12.79 13.25 13.33 13.32 13.73 14.14 13.88 13.80
5 ~ 10 3.45 7.70 8.95 9.99 10.40 11.32 22.49 22.28 21.93 21.96
< 5 7.13 14.45 19.53 22.49 24.21 25.27 50.58 50.00 51.22 50.71
Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
Sample NSI (%(w/w))
SPC 5.5017
혼합 후/ 60℃ 도달 전 7.724
60℃ 반응 0hr 14.199
60℃ 반응 1hr 24.045
60℃ 반응 2hr 29.769
60℃ 반응 3hr 31.911
60℃ 반응 4hr 34.387
1hr 반응 →건조 29.754
2hr 반응 →건조 32.803
3hr 반응 →건조 37.302
4hr 반응 →건조 35.813
실시예 5. 다양한 종 유래의 단백질 가수분해효소를 사용한 단백질 분해도 측정
(1) Bacillus amyloliquefaciens 및 Bacillus licheniformis 유래 단백질 가수분해효소
수성 혼합물은 대두 단백 농축물 내 수분을 측정한 후, 물을 첨가하여, 수분 함량을 전체 중량 기준으로 각각 15 %(w/w), 및 25 %(w/w)으로 조절하여 준비하였다. 각 실험군에는 Bacillus amyloliquefaciens 유래의 단백질 가수분해효소(비전바이오캠, Alphalase NP) 또는 Bacillus licheniformis 유래의 단백질 가수분해효소 (비전바이오캠, FoodPro Alkaline Protease)를 대두 단백 농축물 중량 기준으로 0.35 %(w/w) 첨가하였다. 상기 물과 효소가 첨가된 대두 단백 농축물은 4시간 동안 60℃에서 효소 반응을 유도하였다. 효소 반응이 완료된 상기 실험군 내 단백질 분해 정도를 측정하기 위하여, 이들을 100℃에서 20분 동안 열처리하여 효소 반응을 중단시켰다. 각 실험군의 대두 단백 농축물은 건조되고 분쇄되었다. 각 실험군 내 단백질의 분해도 및 분자량 분포는 실시예 1에 기재된 SDS-PAGE 및 GPC 방법으로 측정하였다.
그 결과, 수분 함량 25 %(w/w)에서 가수분해하였을 때보다 수분 함량 15 %(w/w)에서 가수분해한 경우, 두 효소 모두에서 저분자 단백질의 양이 많은 것을 확인하였다(도 9 및 표 15). 구체적으로, 수분 함량 15 %(w/w)의 3, 5 레인에서는 기존의 고분자 단백질 밴드가 희미해진 반면, 저분자 단백질 밴드가 강해졌다. 또한, 상기 두 효소를 처리한 대두 단백 농축 가수분해물에서, 30kDa 이하의 저분자 단백질 구성비는 Bacillus amyloliquefaciens 유래의 단백질 가수분해효소를 사용한 경우, 수분 25 %(w/w)와 15 %(w/w)에서 각 33.9%와 68.1%를 보였고, Bacillus licheniformis 유래의 단백질 가수분해효소를 사용한 경우, 수분 25 %(w/w)와 15 %(w/w)에서 각 69.1%와 83.6%를 보였다(표 15). 즉, 저수분 함량을 갖는 대두 단백 농축물을 가수분해함에 있어서, Bacillus amyloliquefaciens 및 Bacillus licheniformis 유래 단백질 가수분해효소를 이용하였을 때, 대두 단백 농축물의 분해도가 크게 증가하는 것을 확인하였다.
MW(kDa) Bacillus amyloliquefaciens 유래의 단백질 분해 효소 Bacillus licheniformis 유래의단백질 분해 효소
수분 함량 25%(w/w) 수분 함량 15 %(w/w) 수분 함량 25 %(w/w) 수분 함량 15 %(w/w)
>75 22.9 8.6 6.0 4.2
30~75 43.2 23.3 24.8 12.2
10~30 15.6 31.7 32.9 16.4
5~10 5.6 16.7 15.8 26.9
<5 12.7 19.7 20.4 40.3
Total 100.0 100.0 100.0 100.0
(2) Bacillus subtilis 유래 단백질 분해 효소
수성 혼합물은 상기 대두 단백 농축물 내 수분을 측정한 후, 물을 첨가하여 수분 함량을 전체 중량 기준으로 각각 10 %(w/w), 15 %(w/w), 20 %(w/w), 25 %(w/w), 30 %(w/w), 35 %(w/w) 및 40 %(w/w)으로 조절하여 준비하였다. 각 실험군에는 Bacillus subtilis 유래의 단백질 가수분해효소(베네솔, Alkaline protease)를 대두 단백 농축물 중량 기준으로 0.35 %(w/w) 첨가하였다. 상기 물과 효소가 첨가된 대두 단백 농축물은 4시간 동안 45℃에 두어 효소 반응을 유도하였다. 다음, 효소 반응이 완료된 상기 실험군 내 단백질 분해 정도를 측정하기 위하여, 이들을 100℃에서 20분 동안 열처리하여 효소 반응을 중단시켰다. 각 실험군의 대두 단백 농축물은 건조되고 분쇄되었다. 각 실험군 내 단백질의 분자량 분포는, 실시예 1에 기재된 SDS-PAGE 및 GPC 방법으로 측정하였다.
그 결과, 상기 효소를 이용하여 가수분해하였을 때, 대두 단백 농축물 내 수분 함량이 감소할수록 저분자 단백질의 양이 많아졌으며, 특히 수분 함량이 20 %(w/w) 이하, 구체적으로는 15 %(w/w) 이하에서 저분자 단백질의 양이 특히 많은 것을 확인하였다(표 16). 또한, 수분 함량 10 내지 20 %(w/w)인 대두 단백 농축물을 가수분해한 경우, 30kDa 이하의 저분자 단백질의 함량이 약 64 내지 약 80%였다. 즉, 저수분 함량을 갖는 대두 단백 농축물을 가수분해함에 있어서, Bacillus subtilis 유래 단백질 가수분해효소를 이용하더라도 단백질 분해도가 크게 증가하는 것을 확인하였다(표 16).
MW(kDa) 수분함량(%(w/w))
40 35 30 25 20 15 10
>75 18.1 22.7 18.6 18.2 6.7 5.2 5.1
30~75 36.4 39.7 42.8 44.3 28.9 17.0 15.6
10~30 19.6 16.5 18.9 19.3 35.7 32.0 29.3
5~10 9.8 7.3 7.2 6.8 14.1 22.0 23.4
<5 16.1 13.8 12.4 11.4 14.6 23.9 26.6
Total 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (13)

  1. 대두 단백 농축물(Soy protein concentrates), 단백질 가수분해효소, 및 물을 포함하는 수성 혼합물을 인큐베이션하는 단계로서, 상기 수성 혼합물의 수분 함량은 5 내지 60 %(w/w)인, 대두 단백 농축물의 가수분해물을 제조하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 수성 혼합물의 수분 함량은 상기 인큐베이션하는 단계에서 25%(w/w) 초과 및 60%(w/w) 이하로부터 5%(w/w) 이상 및 25%(w/w) 미만으로 감소하는 것인, 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 수분 함량의 감소는 건조에 의해 수행하는 것인, 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 인큐베이션은 50℃ 내지 100℃ 조건에서 수행하는 것인, 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 인큐베이션은 0.5 내지 12시간 동안 수행하는 것인, 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질 가수분해효소는 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis) 유래 단백질 가수분해효소, 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus amyloliquefaciens) 유래 단백질 가수분해효소 및 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis) 유래의 단백질 가수분해효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 단백질 가수분해효소인 것인, 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질 가수분해효소의 농도는 상기 대두 단백 농축물 중량을 기준으로 0.01 내지 0.50 %(w/w)인 것인, 방법.
  8. 청구항 3에 있어서, 상기 건조는 열을 가하여 수행하는 것인, 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 열은 50 내지 100℃인 것인, 방법.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 대두 단백 농축물의 가수분해물.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 대두 단백 농축물의 가수분해물은 총 단백질을 기준으로 분자량 30 kDa 이하 단백질의 비율이 30% 내지 90%인 것인, 대두 단백 농축물의 가수분해물.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 대두 단백 농축물의 가수분해물은 질소 용해도 지수(Nitrogen solubility index: NSI)가 5 내지 40 %(w/w)인 것인, 대두 단백 농축물의 가수분해물.
  13. 청구항 10의 대두 단백 농축물의 가수분해물을 포함하는 사료 조성물.
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