KR100888783B1 - 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물의 제조방법 - Google Patents
글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 수불용성인 소맥 글루텐으로부터 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 제조방법은 (a) 소맥 글루텐에 프로테아제를 가하여 효소반응시킨 후, 살균하여 소맥 글루텐의 가용성 분산액을 얻는 단계; (b) 아스퍼질러스 오리자 (Aspergillus oryzae) 및 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae)로 이루어진 군으로부터 선택된 국균을 pH 7.5∼8.5의 조건으로 배양하고, 상기 국균을 포함한 pH 7.5∼8.5의 배양물을 얻는 단계; 및 (c) 단계(a)에서 얻어진 가용성 분산액에 단계(b)에서 얻어진 배양물을 가하여, pH 5.0∼7.0에서 효소반응을 수행하는 단계를 포함한다.
국균, 조미료
Description
본 발명은 수불용성인 소맥 글루텐으로부터 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물의 제조방법에 관한 것이다.
글루탐산 또는 그의 염(예를 들어, 글루탐산 나트륨)은 생물체의 단백질을 구성하고 있는 물질로서, 고유의 강한 정미력과 감칠맛을 가지고 있어 가정용 및 가공식품 생산을 위한 조미료로 널리 이용되고 있는 대표적 아미노산이다. 최근 들어, 천연 식물 단백질 소재를 이용하여 글루탐산 농도가 증가된 복합 아미노산액을 이용한 정미 소재의 사용이 선호되고 있다.
천연 식물 단백질 소재를 이용한 식품 조미료는 아미노산의 함량이 높은 식물성 단백질원, 예를 들어 대두, 옥수수 및 소맥 등의 식물성 단백질원을 강산을 이용하여 고온에서 장시간 동안 처리함으로써 제조하게 된다. 그러나, 이러한 방법은 중화를 위해 높은 함량의 염이 필요하고, 산 가수분해 과정에서 인체에 유해한 물질이 생성되어, 식품 용도의 사용에 문제점이 대두되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로서, 식물성 단백질원을 미생물 효소 시스템을 이용한 가수 분해 방법에 의해 가수분해시켜 제조하는 방법이 사용되고 있다. 상기 미생물 효소 시스템으로는 국균인 아스퍼질러스 오리자(Aspergillus oryzae) 및 아스퍼질러스 소재(Aspergillus sojae) 등이 통상 이용된다. 즉, 상기 국균으로부터 고활성의 단백분해효소를 생산하여, 이를 식물성 단백질원과 혼합하여 분해함으로써 단백질 가수분해물(즉, 조미료)을 제조하게 된다. 예를 들어, 대한민국 특허등록 제10-0804828호는 멸균된 대두, 탈지 대두 및 소맥 글루텐으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 식물성 단백질원과 무식염 조건에서 배양된 아스퍼질러스 오리자 (Aspergillus oryzae) 및 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae)로 이루어지는 군으로부터 선택된 국균의 액체 배양액을 혼합하고, 무식염 및 무균 조건하에서 상기 식물성 단백질원을 분해시키는 단계 및 상기 분해물을 건조하여 고상 조미료를 제조하는 단계를 포함하는, 고상 조미료의 제조방법을 개시한 바 있다.
한편, 국균을 배양하여 얻어진 효소 배양액은 식물성 단백질원을 분해하는 프로테아제 및 글루타민을 정미성이 강한 글루탐산(및 글루탐산 나트륨)으로 전환하는 글루타미나아제를 포함한다. 그러나, 상기 프로테아제의 최적 활성은 pH 5.0∼6.5 의 범위(즉, 약산성)임에 반해(Nippon Shoyu Kenkyusyo Zasshi 1(2), 78(1975), 글루타미나아제의 최적 활성 pH는 7.0∼9.0(즉, 약알카리)이다(Appl. Microbiol. Biotechnol.54, 59(2000). 따라서 식물성 단백질원의 분해를 위해 사용되는 조건 즉, 약산성의 조건에서 식물성 단백질원을 미생물 효소 배양액으로 처리하게 되면, 글루타미나아제 활성이 낮아 유리된 글루타민이 잔존하거나, 이로 인한 파이로글루탐산으로의 전환에 의해 풍미를 저하시키는 문제점이 있다.
더욱이, 소맥 글루텐의 가용성 분산액을 얻는 과정에서 산성 pH를 갖는 가용성 분산액을 효소 배양액으로 처리할 경우에는, 글루타미나아제의 낮은 활성에 의해 상기한 문제점은 더욱 심각하게 대두되게 된다.
상기와 같은 문제점 즉, 글루타미나아제의 활성을 증가시키기 위한 방법으로서, 국균 배양 동안에 글루타미나제의 이화대사산물 억제가 해제되고, 경우에 따라 배양의 중간 단계에서 질소원이 공급됨을 특징으로 하는, 글루타미나제 활성이 증가된 국균 효모 배양물의 제조 방법이 보고된 바 있다(대한민국 특허등록 제10-0591493호). 또한 국균의 액체 배양에서 일인산 칼륨을 첨가함으로써 글루타미나아제활성 증가시키는 방법이 보고된 바 있다(Nippon Shoyu Kenkyusyo Zasshi (1996) 22(1):13).
본 발명자들은 식물성 단백질원, 특히 수불용성인 소맥 글루텐을 식물성 단백질원을 사용하여 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물(즉, 조미료)을 제조할 수 있는 방법을 개발하고자 다양한 연구를 수행하였다. 그 결과, 국균을 pH 7.5∼8.5의 조건으로 배양하고, 상기 국균을 포함한 pH 7.5∼8.5의 배양물을 직접 소맥 글루텐의 가용성 분산액에 적용하여 pH 5.0∼7.0의 조건으로 효소반응을 수행하였을 때, 놀랍게도 얻어지는 단백질 가수분해물 중의 글루탐산 함량이 크게 증가된다는 것을 발견하였다.
따라서 본 발명은 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따라, (a) 소맥 글루텐에 프로테아제를 가하여 효소반응시킨 후, 살균하여 소맥 글루텐의 가용성 분산액을 얻는 단계; (b) 아스퍼질러스 오리자 (Aspergillus oryzae) 및 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae)로 이루어진 군으로부터 선택된 국균을 pH 7.5∼8.5의 조건으로 배양하고, 상기 국균을 포함한 pH 7.5∼8.5의 배양물을 얻는 단계; 및 (c) 단계(a)에서 얻어진 가용성 분산액에 단계(b)에서 얻어진 배양물을 가하여, pH 5.0∼7.0에서 효소반응을 수행하는 단계를 포함하는, 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물의 제조방법이 제공된다.
단계(b)의 상기 배양은 배지 총 중량에 대하여 탄소원 0.5∼2 중량%, 탈지 대두 분말 0.5∼2 중량%, 인산칼륨 0.5∼2 중량%, 콩 식용유 0.2∼2 중량%, 및 잔량은 물을 포함하는 배지 중에서 수행될 수 있으며, 단계(b)의 상기 pH 조절은 HCl 또는 NaOH 의 첨가에 의해 수행될 수 있다.
본 발명이 제조방법은 단계(c)를 수행한 후, 얻어진 효소반응물에 대하여 살균; 미분해 단백질 및 고형균체의 제거; 농축; 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정; 및 탈색 공정을 추가로 수행할 수 있다.
상기 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정은 전단계에서 얻어진 농축물을 15 ℃ 이하의 온도로 냉각하여 불용성 침전물을 형성시킨 후 여과하여 여액을 취함으로써 수행될 수 있다. 또한, 상기 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정은 전단계에서 얻어진 농축물을 15 ℃ 이하의 온도로 냉각하여 불용성 침전물을 형성시킨 후 여과하여 여액(여액 A)을 취한 후, 상기 농축물의 고형분 총 중량에 대하여 50 중량% 이하의 물로 상기 불용성 침전물을 세척 및 여과하여 얻어진 여액(여액 B)를 상기 여액 A와 혼합함으로써 수행될 수 있다.
본 발명에 의해, 국균을 특정 pH(즉, pH 7.5∼8.5)의 조건으로 배양하고, 상기 국균을 포함한 pH 7.5∼8.5의 배양물을 직접 소맥 글루텐의 가용성 분산액에 적용하여 효소반응을 수행할 경우, 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물을 제조할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이는 글루타미나아제가 pH 7.5∼8.5의 조건에서 국균의 내부에 다량으로 축적됨으로써, 상기 국균을 포함한 배양물 전체를 효소액으로 사용할 경우, 약산성 pH 에 의해 상쇄되는 글루타미나아제의 활성저하를 보상하면 서 생성물 즉 단백질 가수분해물에 글루탐산의 함량이 높아지는데 기인하는 것으로 추정된다.
본 발명은 (a) 소맥 글루텐에 프로테아제를 가하여 효소반응시킨 후, 살균하여 소맥 글루텐의 가용성 분산액을 얻는 단계; (b) 아스퍼질러스 오리자 (Aspergillus oryzae) 및 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae)로 이루어진 군으로부터 선택된 국균을 pH 7.5∼8.5의 조건으로 배양하고, 상기 국균을 포함한 pH 7.5∼8.5의 배양물을 얻는 단계; 및 (c) 단계(a)에서 얻어진 가용성 분산액에 단계(b)에서 얻어진 배양물을 가하여, pH 5.0∼7.0에서 효소반응을 수행하는 단계를 포함하는, 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따라, 국균을 pH 7.5∼8.5의 조건으로 배양하고, 상기 국균을 포함한 pH 7.5∼8.5의 배양물을 직접 살균된 소맥 글루텐의 가용성 분산액에 적용하여 pH 5.0∼7.0의 조건으로 효소반응을 수행할 경우, 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물을 제조할 수 있다.
본 발명의 제조방법은 소맥 글루텐에 프로테아제를 가하여 효소반응시킨 후, 살균하여 소맥 글루텐의 가용성 분산액을 얻는 단계[즉, 단계(a)]를 포함한다. 상기 효소반응은, 예를 들어 약 50∼60 ℃의 물 중에 소맥 글루텐을 가하고, 프로테아제를 가하여 약 6∼12 시간 동안 교반함으로써 수행할 수 있다. 상기 프로테아제는 엔도프로테아제 혹은 엑소프로테아제가 모두 사용될 수 있으나, 엔도프로테아제(예를 들어, Novo사의 Alcalase 2.4L 혹은 Flavourzyme 등)을 사용하는 것이 더 욱 바람직하다. 상기 살균은 통상의 살균 방법, 예를 들어, 121 ℃에서 20 분 동안 처리함으로써, 수행될 수 있다. 상기 살균처리를 통하여 가용성 분산액 내에 존재하는 프로테아제가 불활성화되게 된다. 살균 처리 전의 효소반응액(즉, 프로테아제에 의한 효소반응액)의 pH를 5.0∼7.0의 범위로 유지하는 것이 바람직하며, 상기 범위로 pH를 조절할 경우, 살균 과정에서 발생할 수 있는 단백질 변성 및 이로 인한 엉킴현상을 방지할 수 있다. 상기 pH 범위의 효소반응액은 처음부터 pH 5.0∼7.0 범위에서 프로테아제에 의한 효소반응을 수행하여 얻거나, 혹은 효소반응 후 상기 살균처리 전에 반응액의 pH를 상기 pH 범위로 조절하여 얻을 수도 있다. 상기 가용성 분산액의 소맥 글루텐의 농도는 크게 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 물을 첨가하여, 예를 들어, 5∼20 중량%의 농도로 조절하여, 다음 단계에서 사용될 수 있다.
본 발명의 제조방법은 아스퍼질러스 오리자 (Aspergillus oryzae) 및 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae)로 이루어진 군으로부터 선택된 국균을 pH 7.5∼8.5의 조건으로 배양하고, 상기 국균을 포함한 pH 7.5∼8.5의 배양물을 얻는 단계[즉, 단계(b)]를 포함한다.
상기 국균은 간장 국균으로 널리 사용되는 아스퍼질러스 오리자 (Aspergillus oryzae) 또는 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae)를 사용할 수 있다. 상기 국균의 배양은 국균 배양에 적합한 것으로 알려져 있는 통상의 배지를 사용할 수 있으며, 통상 상기 배지는 물 중에 포도당, 유당 등의 탄소원, 탈지 대두 분말, 등을 포함하는 액상 배지일 수 있다. 상기 탄소원 및 탈지 대두 분말의 함량은 각각 0.5∼2 중량% 및 0.5∼2 중량%의 범위일 수 있으나, 크게 제한되는 것은 아니다.
특히, 상기 배지가 인산칼륨을 특정 농도, 즉 0.5 중량% 이상의 함량으로 함유될 때, 상기 국균 배양물을 사용하여 얻어지는 단백질 가수분해물 중의 글루탐산 생성량이 크게 높아지고 글루타민의 잔류량을 0.2 g/L 미만으로 줄일 수 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 상기 배지는 인산칼륨을 0.5 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.5∼2 중량%의 범위로 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배지가 콩 식용유(즉, 식용 대두 오일)을 함유할 경우 국균 배양에 따른 거품을 제거할 수 있는 소포제로서 작용할 뿐만 아니라, 상기 국균 배양물을 사용하여 얻어지는 단백질 가수분해물 중의 글루탐산 생성량이 크게 높아지고 글루타민의 잔류량을 0.1 g/L 미만으로 더욱 줄일 수 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 상기 배지는 콩 식용유를 0.2 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.2∼2 중량%의 범위로 함유하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 일 구현예에서, 상기 배지는 탄소원 0.5∼2 중량%, 탈지 대두 분말 0.5∼2 중량%, 인산칼륨 0.5∼2 중량%, 콩 식용유 0.2∼2 중량%, 및 잔량은 물을 포함하는 배지일 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 국균은 특정 pH 즉 pH 7.5∼8.5, 더욱 바람직하게는 pH 7.5∼8.0, 특히 바람직하게는 약 pH 7.5의 조건으로 배양할 경우, 국균 내부에 글루타미나아제를 다량으로 축적시킬 수 있다. 상기 pH 조절은 HCl 또는 NaOH 등을 첨가함으로써 조절할 수 있다. 상기 배양은 약 25∼33 ℃, 더욱 바람 직하게는 25∼30 ℃의 범위에서 수행될 수 있다.
상기와 같이 국균을 배양하여 얻어진 배양물은, 내부에 글루타미나아제가 다량으로 생성된 국균을 포함하고 배양액 중에 프로테아제가 다량으로 포함된 배양물로서, pH 7.5∼8.5의 산도를 가지게 된다.
본 발명의 제조방법은 상기에서 얻어진 가용성 분산액에 상기 배양물을 가하여, pH 5.0∼7.0에서 효소반응을 수행하는 단계[즉, 단계(c)]를 포함한다.
소맥 글루텐의 가용성 분산액에 pH 7.5∼8.5의 국균을 포함하는 배양물을 가하여 pH 5.0∼7.0에서 효소반응을 수행할 경우, 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물을 제조할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이는 글루타미나아제가 pH 7.5∼8.5의 조건에서 국균의 내부에 다량으로 축적됨으로써, 상기 국균을 포함한 배양물 전체를 효소액으로 사용할 경우, 산성 pH 에 의해 상쇄되는 글루타미나아제의 활성저하를 보상하면서 생성물 즉 단백질 가수분해물에 글루탐산의 함량이 높아지는데 기인하는 것으로 추정된다. 국균을 포함한 배양물 전체를 효소 시스템으로 채용하고 국균 배양 시 pH 범위를 특정 pH 범위 즉, pH 7.5∼8.5의 좁은 범위로 조절하는 본 발명의 제조방법은 종래의 제조 방법과 특히 구분된다.
단계(c)의 상기 효소반응은 통상의 반응기 내에서 약 45 ℃ 정도의 온도에서 약 72 시간 동안 수행할 수 있다. 상기 효소반응에 있어서, 상기 국균 배양물의 사용량은 가용성 분산액(즉, 단계(a)에서 얻어진 가용성 분산액)의 농도에 따라 상이하지만, 약 10 중량%의 농도의 가용성 분산액을 기준으로 상기 국균 배양물을 25∼50 중량%의 비율로 사용할 수 있다.
상기 효소반응이 일어나는 반응기는 반응 pH 조절 과정 중에 산/염기 중화반응에 의한 염(예를 들어, NaCl 등)이 생성되게 되며, 균체(즉, 국균), 미분해 단백질 등이 존재하게 된다. 목적으로 하는 단백질 가수분해물은 통상의 방법(살균, 여과, 농축, 탈색 등)에 따라 상기 반응기로부터 분리할 수 있다. 바람직하게는 상기 단계(c)의 공정을 수행한 후, 얻어진 효소반응물에 대하여 살균; 미분해 단백질 및 고형균체의 제거; 농축; 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정; 및 탈색 공정을 순차적으로 수행함으로써 단백질 가수분해물을 분리할 수 있다.
상기 살균 공정은 효소 반응물을 121 ℃에서 가열 처리함으로써 수행할 수 있고, 상기 미분해 단백질 및 고형균체의 제거 공정은 살균 처리한 생성물을 가압 필터(프레스 필터)[1차 가압 여과]를 이용하여 수행할 수 있다. 상기 농축 공정은 가압 필터를 통하여 얻어진 생성물을 고형분 함량이 40 브릭스(Brix)이상, 바람직하게는 40∼50 브릭스 범위가 되도록 농축(예를 들어, 약 50∼70 ℃에서 감압농축)함으로써 수행할 수 있다.
상기 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정은 전단계에서 얻어진 농축물을 15 ℃ 이하, 바람직하게는 8∼15 ℃의 온도의 온도로 냉각하여 불용성 침전물을 형성시킨 후, 여과(예를 들어, 가압 필터(프레스 필터)를 이용한 여과[2차 가압 여과])하여 여액을 취함으로써 수행될 수 있다. 또한, 상기 2차 가압여과는 불용성 침전물을 물로 세척하여 추가로 여과하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정은 전단계에서 얻어진 농축물을 15 ℃ 이하의 온도로 냉각하여 불용성 침전물을 형성시킨 후 여과하여 여액(여액 A)을 취한 후, 물로 상기 불용성 침전물을 세척 및 여과하여 얻어진 여액(여액 B)를 상기 여액 A와 혼합함으로써 수행될 수 있다. 이 때, 상기 세척에 사용되는 물의 사용량에 따라 최종적으로 얻어는 가수분해물(예를 들어, 분말 조미료)의 수율이 크게 차이가 나며, 관능에 큰 영향을 미치는 것이 본 발명에 의해 밝혀졌다. 따라서 상기 세척용 물의 사용량은 상기 농축물의 고형분 총 중량에 대하여 50 중량% 이하, 바람직하게는 25∼50 중량%의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 탈색 공정은 상기와 같이 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정을 수행하여 얻어진 생성물 중에 함유된 고형분 대비 약 3∼15 중량%의 활성탄을 첨가하여 50∼70 ℃ 범위로 가온함으로써 수행할 수 있다. 상기 탈색 공정은 약 3 시간 동안 반응시킴으로써 수행될 수 있으며, 이를 다시 가압필터 등을 이용하여 여과함으로써, 고농도 글루탐산이 함유된 아미노산액(즉, 단백질 가수분해물)을 제조할 수 있다. 상기와 같이 얻어진 단백질 가수분해물은 필요에 따라, 최종적으로 살균처리할 수 있다.
상기와 같이 얻어진 단백질 가수분해물은 액상이며, 액상 조미료로서 그대로 사용할 수 있다. 또한, 상기와 같이 얻어진 단백질 가수분해물을 통상의 건조 방법, 예를 들어 열풍 건조 방법 등을 이용하여 분말 조미료 형태로 얻을 수도 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 시험예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 시험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 소맥 글루텐 가용성 분산액의 제조
50L 발효조 탱크에 물 36 L을 넣고, 수온이 50 ℃가 되도록 가온한 후, 상업용 프로테아제(Novo사; Flavourzyme) 8g를 첨가하고 천전히 교반하였다. 상기 탱크에 소맥 글루텐 4 Kg을 천천히 투입한 후, 50 ℃에서 약 6시간 동안 교반하여, 약 pH6.0의 가용성 소맥 글루텐 분산액을 제조하였다. 얻어진 분산액은 121 ℃에서 20 분 동안 살균처리하였다.
실시예 2. 국균 배양물(효소 배양물)의 제조 및 활성도 평가
(1) 국균 배양 및 pH 에 따른 활성도 평가
5L 배양기에 탄소원으로 포도당 20 g, 탈지 대두 분말 20 g, 인산칼륨 20 g, 콩 식용유 10 ml 에 증류수 2L를 첨가한 후, 121 ℃에서 20 분 동안 가압 살균하여 배지를 준비하였다. 상기 배지에 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae) 종균액을 접종한 후, HCl 및/또는 NaOH를 사용하여 pH를 6.0 내지 8.5로 각각 조절한 다음, 600rpm, 28 ℃에서 1/2 통기로 44시간 동안 배양하였다.
얻어진 배양물(균체를 포함한 배양물) 1L와 실시예 1에서 제조한 소맥 글루텐의 가용성 분산액(농도: 약 10 중량%) 2L를 혼합하고, 묽은 염산 및 묽은 수산화나트륨을 사용하여 약 pH 6으로 조절하면서, 45 ℃에서 72 시간 동안 효소 반응을 수행하였다.
얻어진 배양물의 프로테아제 활성 및 글루탐산 생성량과 글루타민 잔류량을 측정한 결과는 표 1과 같다. 상기 프로테아제 활성은 밀크 카제인 분해능을 측정함으로써 그 활성도를 측정하였다. 상기 글루탐산 생성량과 잔류량은 각각의 농도를 고성능 액체크로마토그래피를 이용하여 표준물질과 비교하여 측정하였다.
| 국균 배양 pH | 글루타미나아제 활성도 (Unit/ml) | L-글루탐산 생성량 (g/L) | L-글루타민 잔류량 (g/L) |
| 6.0 | 136 | 6.2 | 8.2 |
| 7.0 | 204 | 10.8 | 2.5 |
| 7.5 | 354 | 13.6 | 0.1 |
| 8.0 | 428 | 12.6 | 0.0 |
| 8.5 | 412 | 10.2 | 0.0 |
상기 표 1의 결과로부터, 국균을 pH 7.5∼8.5의 조건으로 배양하고, 상기 국균을 포함한 pH 7.5∼8.5의 배양물을 사용할 경우 글루타미나아제의 활성도가 증가할 뿐만 아니라, 글루탐산의 생성량을 크게 증가시킬 수 있고 또한 글루타민의 잔류량을 0.1 g/L이하로 크게 낮출 수 있음을 알 수 있다.
(2) 배지 성분(인산칼륨)의 영향 평가
5L 배양기에 탄소원으로 포도당 20 g, 탈지 대두 분말 20 g, 인산칼륨(농도: 각각 0.1 내지 2.0 %), 콩 식용유 10 ml 에 증류수 2L를 첨가하여 용해한 다음, 121 ℃에서 20 분 동안 가압살균하여 배지를 준비하였다. 상기 배지에 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae) 종균액을 접종한 후, pH를 7.5으로 조절하면서, 600rpm, 28 ℃에서 1/2 통기로 44시간 동안 배양하였다. 상기 (1)과 동일한 방법으로 효소반응을 실시하여, 글루탐산 생성량 및 글루타민 잔류량을 측정한 결과는 다음 표 2와 같다.
| 국균 배양시 인산칼륨 농도 (%) | L-글루탐산 생성량 (g/L) | L-글루타민 잔류량 (g/L) |
| 0.1 | 8.6 | 4.3 |
| 0.2 | 10.9 | 1.2 |
| 0.5 | 11.6 | 0.2 |
| 1.0 | 12.4 | 0.0 |
| 2.0 | 12.6 | 0.0 |
상기 표 2의 결과로부터, 국균 배양시 인산칼륨의 농도를 0.5 중량% 이상으로 조절할 경우, 글루탐산의 생성량을 크게 증가시킬 수 있고 또한 글루타민의 잔류량을 0.2 g/L이하로 크게 낮출 수 있음을 알 수 있다.
(3) 배지 성분(콩 식용유)의 영향 평가
5L 배양기에 탄소원으로 포도당 20 g, 탈지 대두 분말 20 g, 인산칼륨 20 g, 콩 식용유(농도: 각각 0 내지 2.0 v/v%) 에 증류수 2L를 첨가한 후 121 ℃에서 20 분 동안 가압살균하여 배지를 준비하였다. 상기 배지에 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae) 종균액을 접종한 후, pH를 7.5로 조절하면서, 600rpm, 28 ℃에서 1/2 통기로 40시간 동안 배양하였다. 상기 (1)과 동일한 방법으로 효소반응을 실시하여, 프로테아제 활성도, 글루탐산 생성량, 및 글루타민 잔류량을 측정한 결과는 다음 표 3과 같다.
| 국균 배양시 콩 식용유 농도(v/v%) | 프로테아제 활성도 (U/ml) | L-글루탐산 생성량 (g/L) | L-글루타민 잔류량 (g/L) |
| 무첨가 | 288 | 8.6 | 0.2 |
| 0.2 | 368 | 12.4 | 0.1 |
| 0.5 | 462 | 13.6 | 0.0 |
| 1.0 | 380 | 12.7 | 0.1 |
| 2.0 | 305 | 10.6 | 0.0 |
상기 표 3의 결과로부터, 국균 배양시 콩 식용유의 농도를 0.2∼1.0 중량% 이상으로 조절할 경우, 글루탐산의 생성량을 크게 증가시킬 수 있고 또한 글루타민의 잔류량을 0.1 g/L이하로 크게 낮출 수 있음을 알 수 있다.
실시예 3. 단백질 가수분해물(조미료)의 제조
50L 배양기에 탄소원으로 포도당 200 g, 탈지 대두 분말 200 g, 인산칼륨 200 g, 콩 식용유 100 ml에 증류수 20L를 첨가한 후, 121 ℃에서 20 분 동안 가압살균하여 배지를 준비하였다. 상기 배지에 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae) 종균액을 접종한 후, pH를 7.5로 조절하면서, 250rpm, 28 ℃에서 1/2 통기로 44시간 동안 배양하였다.
얻어진 배양물(균체를 포함한 배양물) 10L을 실시예 1에서 제조한 소맥 글루텐의 가용성 분산액(농도: 약 10중량%) 20L과 혼합하여 묽은 염산 및 묽은 수산화나트륨을 사용하여 약 pH 6으로 조절하면서, 45 ℃에서 72 시간 동안 효소 반응을 수행하였다.
얻어진 가수분해물을 121 ℃에서 20분 동안 살균한 후, 가압 필터(프레스 필터)로 여과[1차 여과]하여 균체 및 미분해 단백질을 제거하였다. 얻어진 생성물을 고형분 함량이 약 50 브릭스(Brix)로 약 65 ℃에서 감압 농축하였다. 얻어진 농축물을 약 10 ℃로 16 시간 동안 냉각한 다음, 가압 프레스 필터로 여과[[2차 여과]하여 불용성 침전물을 제거하였다. 얻어진 생성물(여액 A)을 일부 취하여 건조시켜 고형분의 함량을 측정한 후, 얻어진 고형분 중량 대비 약 10 %의 활성탄을 상기 생성물(여액 A)에 첨가하여 60 ℃에서 약 3 시간 동안 반응시킨 후, 1 um 이하의 여과막으로 여과하여 액상의 가수분해물을 제조하였다. 얻어진 가수분해물을 121 ℃에서 가열살균관을 통과시킨 후, 통풍 가열 방식의 건조기를 이용하여 건조시켜 연황색의 분말조미료를 제조하였다.
상기 농축물의 냉각 및 여과에 의한 불용성 침전물 제거 단계에서, 상기 불용성 침전물을 물로 세척하고, 여과하여 얻어진 여액을 상기 생성물(여액 A)에 합하는 공정을 추가로 수행하였다. 이때, 상기 세척수의 사용량을 상기 농축물 중의 고형분 함량을 기준으로 달리하면서 최종적으로 얻어는 분말 조미료의 수율 및 관능평가를 수행한 결과는 다음 표 4와 같다.
| 함유 고형분 대비 세척수 첨가액량 비율(%) | 분말 조미료의 수율(%) | 관능평가 |
| 0 | 72.4 | - |
| 25 | 88.6 | - |
| 50 | 95.2 | - |
| 75 | 98.1 | 쓴맛 증가 |
| 100 | 99.4 | 쓴맛 증가 |
상기 표 4의 결과로부터, 세척수의 사용량을 함유 고형분 중량에 대하여 50 중량% 이하로 조절할 경우, 우수한 수율 및 관능을 가짐을 알 수 있다.
Claims (6)
- (a) 소맥 글루텐에 프로테아제를 가하여 효소반응시킨 후, 살균하여 소맥 글루텐의 가용성 분산액을 얻는 단계;(b) 아스퍼질러스 오리자 (Aspergillus oryzae) 및 아스퍼질러스 소재 (Aspergillus sojae)로 이루어진 군으로부터 선택된 국균을 pH 7.5∼8.5의 조건으로 배양하고, 상기 국균을 포함한 pH 7.5∼8.5의 배양물을 얻는 단계; 및(c) 단계(a)에서 얻어진 가용성 분산액에 단계(b)에서 얻어진 배양물을 가하여, pH 5.0∼7.0에서 효소반응을 수행하는 단계를 포함하는, 글루탐산 함량이 높은 단백질 가수분해물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(a)의 상기 프로테아제가 엔도프로테아제인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 단계(b)의 상기 배양이 배지 총 중량에 대하여 탄소원 0.5∼2 중량%, 탈지 대두 분말 0.5∼2 중량%, 인산칼륨 0.5∼2 중량%, 콩 식용유 0.2∼2 중량%, 및 잔량은 물을 포함하는 배지 중에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계(c)를 수행한 후, 얻어진 효 소반응물에 대하여 살균; 미분해 단백질 및 고형균체의 제거; 농축; 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정; 및 탈색 공정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정이 전단계에서 얻어진 농축물을 15 ℃ 이하의 온도로 냉각하여 불용성 침전물을 형성시킨 후 여과하여 여액을 취함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 불용성 물질과 소수성 아미노산의 제거 공정이 전단계에서 얻어진 농축물을 15 ℃ 이하의 온도로 냉각하여 불용성 침전물을 형성시킨 후 여과하여 여액(여액 A)을 취한 후, 상기 농축물의 고형분 총 중량에 대하여 50 중량% 이하의 물로 상기 불용성 침전물을 세척 및 여과하여 얻어진 여액(여액 B)를 상기 여액 A와 혼합함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR101079030B1 (ko) * | 2009-06-15 | 2011-11-02 | 대상 주식회사 | 글루탐산 함량이 높은 미강 유래 단백질 가수분해물의 제조방법 |
| CN115736092A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-07 | 山东泰山生力源集团股份有限公司 | 一种固态发酵提高饲料中谷氨酰胺含量的方法 |
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| EP1072676A1 (en) * | 1998-04-16 | 2001-01-31 | Ajinomoto Co., Inc. | Microbial culture with enhanced glutaminase activity and utilization thereof |
-
2009
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