KR0173429B1 - 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 외피를 제거한 진주를 100∼200메쉬의 입자크기로 분쇄시킨후, 1 내지 4배의 물을 첨가하여 밀봉시킨 다음, 100 내지 125℃, 1 내지 1.5기압에서 15분이상 반응시키고, 상기 반응물을 상온에서 충분히 정치시켜 고형분을 침전시킨후, 제1상등액을 분리시키는 제 1단계; 상기 제 1단계의 침전된 고형분에 식용빙초산액을 첨가하여 이산화탄소가 발생되지 않을때까지 반응시킨 다음, 고형분을 침전시키고 제2상등액을 분리시키는 제2단계; 상기 제2단계의 침전된 고형물과 염산을 반응시켜 탄산칼슘을 제거하고 세정한 다음, 최종액의 pH를 중성으로 전환시켜 침전물을 얻는 단계; 상기 침전물을 탄산나트륨 완충용액으로 분산시킨후, 단백질분해효소를 첨가하여 반응시킨 다음, 염산으로 중화시켜 제3상등액을 분리시키는 제3단계; 및 상기 제1상등액, 제2상등액 및 제3상등액을 적당한 비율로 혼합시키는 단계로 이루어지는 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법에 관한 것이다.
Description
제1도는 본 발명의 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도.
본 발명은 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 일종의 진주가루 또는 진주조개의 외피를 취하여 분말을 제조한 후, 이로부터 수용성 활성단백질 및 칼슘염을 포함한 진주액을 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용하여 활성단백질의 함량이 높은 진주액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
진주는 진주조개류 내부에서 생성되는 고형물질로서 비중은 2,238∼2.750, 경도는 4, 성분은 94%의 탄산칼슘과 6%의 유기물로 이루어져 있다. 이중 유기물의 대부분은 골격성 단백질(albuminoid)로 알려진 콘치올린(conchiolin)이 차지하고 있다. 상기 콘치올린은 단량체의 경우 분자량이 687.14, 분자식이 C32H98N2O11인 물질로 진주내의 탄산칼슘을 서로 연결시키는 진주의 구조를 이루게하는 자연결합 물질이다.
이러한 진주는 예로부터 만병통치약이라하여 한방에서 널리 사용되어 왔다. 진주의 성분가운데 약리작용을 나타내는 것은 크게 칼슘과 콘치올린으로 구분될 수 있다. 칼슘은 섭취할 경우 뼈를 강화하며 혈압을 낮추고 항암작용도 있다고 한다. 얼굴이나 몸에 바를 경우는 화상의 치료제 또는 발모촉진제로도 사용이 가능하다 한편 코치올린은 체내에 섭취될 경우 혈액 순환장애의 개선작용이 있으며 역시 피부노화 방지작용이 탁월한 것으로 알려져 있다. 일본 및 중국에서는 고온에서 소결한 진주분말을 판매하고 있는데, 이 경우는 칼슘의 약리작용만이 효력을 발휘하며, 콘치올린 성분은 모두 파괴되어 이로인한 약리작용의 도움을 기대할 수는 없다.
진주의 성분인 탄산칼슘과 진주단백질은 물에 녹기 어렵고 위장에서 조차 매우 조금밖에 녹지 않기 때문에 체내에서 흡수되기 어렵다. 즉, 진주에 포함된 칼슘과 콘치올린은 그 상태로는 체내에 흡수되기 어려워 상술한 우수한 약리작용에도 불구하고 원하는 효과를 얻기 어렵다. 이러한 약리작용을 극대화하기 위하여 진주내의 유용한 성분을 수용성 형태로 변환시키는 연구가 요구되는 실정이다.
수용성 진주액은 진주내의 탄산칼슘과 산성물질이 반응하여 생성된 유기산 칼슘염과 가수분해된 수용성 콘치올린 단백질등 일련의 처리과정으로 얻어지는 일종의 담황색의 액체이다. 이 액체의 유효성분은 수용성 칼슘염 및 콘치올린 단백질(여러 인체 필수 아미노산을 함유), 염기성 인산염 및 미량원소로서 용도로는 진주추출액을 함유한 화장수, 항염 및 피부보호작용이 있는 크림 및 연고, 콘치올린을 유효성분으로 하는 화장품, 산화 방지제, 건강식품의 원료로 사용할 수 있다.
상기 진주액을 제조하는 방법으로는 불용성 단백질을 가수분해하는 방법에 따라 가열가압법(물리적 방법), 산가수분해법(화학적 방법)과 효소법(생화학적 방법)으로 구분된다.
상기 가열가압법은 물에 침지된 진주가루에 여분의 물을 첨가하고 밀봉하여 온도 100∼130℃, 압력 50∼159KPa, 반응시간 10∼30분으로 반응시켜 수용액에 녹아나오는 수용성 단백질을 탈색, 탈염하여 제조한다. 제조된 용액의 단위 부피당 수율은 높으나 생산되는 용액의 절대 부피가 작아 전체 생산성은 매우 낮다. 또한, 상기 산가수분해법은 진주분말에 진한 염산 또는 황산을 이용하여 진주분말내의 탄산염을 제거하고 세척한 후, 여과, 가수분해, 산의 제거, 탈색, 탈염 등의 과정을 거쳐 진주액을 얻는다. 이 방법은 가수분해 조건이 매우 극심하여 단백질의 변성이 심하고 반응후의 잔류하는 산을 제거하는 번거로움이 있다. 한편 효소를 이용한 가수분해법은 강산으로 탄산칼슘을 제거한 후 잔류하는 불용성물질을 단백질분해효소로 가수분해하는 방법으로 기존의 산에 의한 가수분해에 비해 반응조건이 온화하고 부대시설이 간단하며 수율도 화학적 방법과 비교하여 동등한 우수한 방법이다.
지금까지 보고된 연구는 상술한 물리, 화학 및 생화학적 방법중에서 한 가지만을 선택하여 진주액을 제조하였으며, 전량 외국산(중국과 일본) 진주를 이용한 결과이므로 국내에서 구입가능한 진주를 이용한 공정의 조업에 직접 적용할 수 없는 상황이다.
이러한 상황하에서 본 발명자들은 상술한 세가지 공정을 결합시켜 동량의 진주분말에서 높은 수율로 진주의 유효성분을 취하여 수용성물질로 제조하는 방법을 발견하였다. 또한, 국내에서 생산되는 진주를 이용해 산처리시나 가수분해시에 사용되는 용제의 규칙성을 확립하여 전체적인 공정의 균일성을 달성할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용하여 활성단백질의 함량이 높은 수용성 진주액을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 외피를 제거한 진주를 100∼200메쉬의 입자크기로 분쇄시킨후, 1 내지 4배의 물을 첨가하여 밀봉시킨 다음, 100 내지 125℃, 1내지 1.5기압에서 15분 이상 반응시키고, 상기 반응물을 상온에서 충분히 정치시켜 고형분을 침전시킨후, 제1상등액을 분리시키는 제1단계; 상기 제1단계의 침전된 고형분에 식용빙초산액을 첨가하여 이산화탄소가 발생되지 않을때까지 반응시킨 다음, 고형분을 침전시키고 제2상등액을 분리시키는 제2단계; 상기 제2단계의 침전된 고형물과 염산을 반응시켜 탄산칼슘을 제거하고 세정한 다음, 최종액의 pH를 중성으로 전환시켜 침전물을 얻는 단계; 상기 침전물을 탄산나트륨 완충용액으로 분산시킨후, 단백질분해효소를 첨가하여 반응시킨 다음, 염산으로 중화시켜 제3상등액을 분리시키는 제3단계; 및 상기 제1상등액, 제2상등액 및 제3상등액을 적당한 비율로 혼합시키는 단계로 이루어진다.
이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 수용성 진주액을 제조하는 방법에 사용되는 진주는 인근 해역에서 양식되는 바다진주, 강에서 양식하는 민물진주 및/또는 자연산 진주를 사용할 수 있지만, 경제적인 면을 고려하여 양식 진주가 바람직하다.
상기 진주의 외피는 진주분말을 제조하기 전에 제거한다. 외피가 제거된 진주는 분쇄기를 이용하여 입자의 크기가 100∼200메쉬(mesh)가 될 때까지 분쇄한 다음, 상기 진주분말을 적당한 용기에 넣은 후 여기에 적당량의 물을 부어 진주가루에 물을 흡수시킨후, 여분의 물을 붇는다. 이때 물의 양은 진주분말 질량의 1 내지 4배, 바람직하기는 2내지 3배가 적당하다. 그 다음, 상기 용기를 멸균기(autoclave)에 넣어 일정온도까지 천천히 가열한다. 가열온도 및 시간은 100℃인 경우 30분이상, 125℃인 경우는 15분에서 30분 사이가 바람직하다. 이때 압력은 게이지압력으로 1 내지 1.5기압이 바람직하다. 반응이 끝난 용기는 상온에서 충분한 시간을 정치시킨 후, 상등액을 여과하여 황갈색의 액체(제 1상등액)을 얻는다. 상기 제1상등액은 그 자체만으로도 상술한 용도로 사용할 수 있다. 따라서, 상기 제1상등액을 사용할 경우는 액체를 끓여 살균한 후 0.2%의 안식향산을 첨가하여 적당한 용기에 담아 밀봉시켜 보관한다.
그렇지 않을 경우는 다음 단계로 넘어간다.
상술한 단계에서 상기 제1상등액을 제거시키고 잔존하는 침전된 진주분말에 5∼15%의 식용빙초산액을 천천히 첨가하면서 교반한다. 이때 반응온도는 60 내지 70℃사이가 바람직하다. 이산화탄소가 발생되지 않을 때를 반응이 끝난 시점으로 간주하여 상등액(제2상등액)을 회수한다. 상기 제2상등액은 초산칼슘염을 포함하는 황갈색의 투명한 액체이다. 첨가하는 초산의 농도에 따라 전체 첨가되는 부피가 결정된다.
초산반응 후, 침전된 물질에 1노르말(Normal)농도의 염산을 무게비로 1:1로 서서히 첨가하면서 미반응된 탄산칼슘을 제거한다. 반응조건은 초산을 이용한 반응과 동일하다. 약 3시간정도 반응한 후 상등액을 제거하고, 침전물은 식용수로 여러차례 세정하여 최종액의 pH가 중성이 되도록 한다. 세정이 끝난 침전물은 여과하여 흑갈색의 불용성 단백질 분말을 얻는다.
상기 불용성단백질을 다른 용기에 이동시킨후, 탄산나트륨 완충용액(pH 10∼12)에 분산시킨다. 분산된 용액에 상용화되있는 단백질 가수분해효소를 상기 불용성단백질에 대하여 적어도 0.001중량% 이상 첨가한 후, 30 내지 50℃의 반응온도에서 교반하면서 1 내지 24시간 반응시킨다. 반응이 끝난 용액은 여과하여 침전물은 폐기하고 상등액은 6노르말 염산을 이용하여 중성의 pH로 조절하다. 이 용액을 가열하여 멸균한 후 여과하여 최종 수용성 단백질액(제3상등액)을 얻는다.
상술한 제1상등액, 제2상등액 및 제3상등액을 적당한 비율, 바람직하게는 1:1:1의 비율로 혼합하여 칼슘농도 500∼5000ppm, 단백질농도 0.5∼1.0mg/mL의 본 발명의 수용성진주액을 제조한다.
진주액내에 포함된 칼슘의 농도는 원자흡광분석방법(AAS)으로, 단백질의 농도는 미국 시그마(Sigma Co.)사에서 제공하는 BCA(BiCinconinic acid) 키트를 이용하여 측정하였다.
이하 제조예 및 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]
[고온고압법(제1상등액의 제조)]
양식 바다진주 10g과 양식 민물진주 10g을 각각 2개의 별도의 용기에 담아 식용수를 각 진주시료 별로 20밀리리터와 30밀리리터를 첨가한 후(총 4개의 시료), 125℃에서 15분간 반응시켰다. 생성된 액체를 상온에서 하루동안 정치시킨 후 상등액을 여과하여 제1상등액을 얻는다. 이렇게 얻어진 상기 제1상등액의 단백질 농도는 바다진주가 1.4mg/mL(총 부피 30밀리리터)와 2.8mg/mL(총 부피 20밀리리터)이였으며, 민물진주는 1.2mg/mL(총 부피 30밀리리터)및 2.5mg/m L(총 부피 20밀리리터)이였다. 본 제조예에서 첨가하는 물의 양을 조절하면 더욱 농축된 진주농축액을 제조할 수 있다. 또한, 반응조건은 100℃에서 30분 또는 80℃에서 3시간 반응시키는 것으로 대치할 수 있다.
[제조예 2]
[화학적 방법(제2상등액의 제조)]
상기 제조예 1에서 얻은 침전물 50g에 7% 식용빙초산 800밀리리터를 천천히 첨가한다. 이때 교반은 소형 교반기를 이용하였으며 반응온도는 60℃였다. 황색의 뿌연 액체가 생성되면 이것을 상온까지 냉각하여 진주초산염(액체)과 나머지 불용성 물질(고체)를 얻는다. 3시간 반응하여 750밀리리터의 황갈색의 액체(제2상등액)를 여과하여 얻었다. 상기 제2상등액에는 12,000ppm의 칼슘과 0.5mg/mL의 단백질의 함유되어 있다. 생성된 10g의 불용성물질을 다른 용기에 담은 후, 1노르말의 염산 100밀리리터를 넣어 충분히 교반한 후 상등액을 제거시킨 다음, 적당량의 식용수를 부어 세정작업을 반복하여 식용수의 pH가 중성일 때까지 이 공정을 반복한다. 최종적으로 진공건조하여 1.2g의 불용성 단백질을 얻었다.
[제조예 3]
[생화학적 방법(제3상등액의 제조)]
상기 제조예 2에서 얻은 불용성 단백질을 300밀리리터의 Na2Co`용액에 분산시킨 후, 1N의 가성소다용액을 이용하여 pH를 10.5로 조정한다. 반응온도는 35℃, 효소는 솔베이사의 OPTIMASE를 5밀리리터 첨가하여 15시간 반응하였다. 가용화된 액은 1N염산을 이용해 pH를 중성으로 서서히 떨어뜨리고, 이 액은 여과하여 고형물은 분리한다. 최종적으로 1.5mg/mL의 단백질 농도의 제3상등액 350밀리리터를 얻었다.
[실시예 1]
[진주초산염과 단백질을 함유한 진주액의 제조]
상기 제조예 1에서 얻은 단백질용액, 제조예 2에서 얻은 칼슘염 용액 및 제조예 3에서 얻은 단백질용액을 1:1:1의 비율로 혼합하여 칼슘의 농도가 4000ppm이고 단백질의 농도가 1.3mg/mL인 진주액을 제조하였다.
Claims (6)
- 외피를 제거한 진주를 100 - 200메쉬의 입자크기로 분쇄시킨후, 1내지 4배의 물을 첨가하여 밀봉시킨 다음, 100내지 125℃, 1내지 1.5기압에서 15분 이상 반응시키고, 상기 반응물을 상온에서 충분히 정치시켜 고형분을 침전시킨 후, 제1상등액을 분리시키는 제1단계; 상기 제1단계의 침전된 고형분에 식용 빙초산액을 첨가하여 이산화탄소가 발생되지 않을 때까지 반응시킨 다음, 고형분을 침전시키고 제2상등액을 분리시키는 제2단계; 상기 제2단계의 침전된 고형물과 염산을 반응시켜 탄산칼슘을 제거하고 세정한 다음, 최종액의 pH를 중성으로 전환시켜 침전물을 얻는 단계; 상기 침전물을 탄산나트륨 완충용액으로 분산시킨후, 단백질분해효소를 첨가하여 반응시킨 다음, 염산으로 중화시켜 제3상등액을 분리시키는 제3단계; 및 상기 제1상등액, 제2상등액 및 제3상등액을 혼합시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 진주가 바다양식, 민물양식 또는 자연산 진주임을 특징으로 하는 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 식용 빙초산액의 농도가 5 - 15%임을 특징으로 하는 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2단계의 반응온도가 60 - 70℃임을 특징으로 하는 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제3단계의 반응이 30 - 50℃에서 1 내지 24시간 수행됨을 특징으로 하는 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1상등액, 제2상등액 및 제3상등액의 혼합비가 1:1:1임을 특징으로 하는 물리, 화학 및 생화학적 방법을 이용한 수용성 진주액의 제조방법.
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