두부 폐액으로부터 사포닌과 이소플라본 및 올리고당의 분리방법(SEPARATION METHOD OF THE SAPONIN AND ISOPLAVONE AND OLIGOSACCHARIDE FROM THE WASTE WATER OF THE BEANCURD)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) Int. Cl.
6
A61K 35/78
A61K 31/70
(11) 공개번호 특2000-0055133
(43) 공개일자 2000년09월05일
(21) 출원번호 10-1999-0003594
(22) 출원일자 1999년02월03일
(71) 출원인 주식회사 유젠바이오 조대연
충청남도 아산시 둔포면 송용리 136-9
(72) 발명자 박명규
대전광역시유성구신성동대림두레아파트110-107
김득하
경기도남양주시와부읍덕소리606-1덕소주공아파트3단지307-202
임장혁
충청북도청주시상당구용담동133-3한일빌라203호
이기찬
서울특별시관악구봉천8동1520-21
황정렬
경기도안양시만안구안양6동503번지2호8통5반
(74) 대리인 김태준
심사청구 : 있음
(54) 두부 폐액으로부터 사포닌과 이소플라본 및 올리고당의 분리방법
요약
본 발명은 대두를 사용하여 두부를 제조한 후 버려지는 두부폐액으로부터 고기능성의 특성을 지닌 성분
들인 사포닌, 이소플라빈 및 올리고당을 분리해내는 방법에 관한 것으로서, 폐자원의 재활용 측면과 분
리방법의 간소화에 따른 저코스트화를 목적으로 안출된 것이다.
본 발명은 대두를 사용하여 두부를 제조하고 남는 부산물인 두부폐액을 비극성 혹은 약간 극성이 있는
흡착수지가 충진된 칼럼을 통과시켜 사포닌과 이소플라빈을 분리하고, 이어서 칼럼을 통과한 폐액을 여
과 농축하여 올리고당을 회수하는 것을 특징으로 한 것으로서, 이와 같은 분리방법을 사용함에 의해 기
존의 방법보다 간단하고 저코스트화가 가능한 등의 유용성을 얻을 수 있다.
색인어
두부폐액, 사포닌, 이소플라빈, 올리고당, 분리, 흡착수지
명세서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 두부를 만들고 난 후 버려지는 폐액(순물)으로부터 고기능성의 사포닌, 이소플라본 그리고 올
리고당을 분리하는 방법에 관한 것이다.
두부의 원료인 대두에는 단백질 외에 식이섬유, 사포닌, 이소플라본, 올리고당 등의 성분들을 함유하고
있으며, 그중에서도 식이섬유와 단백질은 오랫동안 식품산업에서 다양하게 사용되어져 왔다.
사포닌 (saponin) 은 배당체의 형태로 존재하고 다환식화합물을 아글리콘 (aglycon)으로 하는 화합물을
의미하는 것으로 대두중에는 대략 0.25% 가량이 함유되어 있다. 이러한 사포닌은 물이나 메탄올 등에는
용해되나 유기용매에는 용해되지 않는 특성을 지니며 근래들어서는 사포닌이 인체에 흡수되었을때의 효
능이 밝혀진 결과로 과산화지질의 생성을 방지하고 신체의 노화를 지연시키며 간장병을 예방하며 비만을
방지하여 고지혈증을 예방 개선하는 등의 기능성이 알려져 있다.
3-1
공개특허특2000-0055133
이소플라본(isoflavone)은 C15H10O2의 분자식을 지닌 것으로 9개의 이성체가 알려져 있으며 주로 배당체의
형태로 존재하는 물질로서 대두에는 이성체 중에서 제니스타인(genistein)과 다이자인(daidzein)이 대부
분인 것으로 알려져 있다. 이소플라본은 일종의 식물호르몬으로 여성호르몬인 에스트로겐과 유사한 역할
을 하는 것으로 대두의 항암성 잠재능력에 가장 크게 기여하는 성분으로 여겨지고 있으며, 또한 골다공
증의 예방이나 여성의 폐경기 이후에 월경전 증후군을 예방하며 유방암과 같은 여성암의 발병율을 저하
시키는 것으로 알려져 있는데, 이러한 항암작용은 주로 에스트로겐 길항작용, 세포활성주기 조절작용,
프로테인 티로신 키나제(protein tyrosine kinase)와 DNA 토포이소머라제(topoisomerase)Ⅱ의 억제작용,
퀴논 리더타제(quinone reductase)유도작용 및 항균, 항산화 효과에 작용하는 방식으로 이루어지며, 또
콜레스테롤 저하효과와 혈소판 생성 억제효과는 동맥성질환의 억제와도연계되며, 이들의 반에스트로겐
효과는 이들의 구조에서 유래되는 성질로서 에스트로겐 리셉터와 경쟁적 역할을 한다.
올리고당(oligosaccharide)은 대두중에 함유되어 있는 가용성 올리고당을 총칭하는 것으로
수크로즈(sucrose), 라피노즈(raffinose), 스타키오즈(stachyose) 등으로 구성되며, 이중에서 스타키오
즈와 라피노즈는 수크로즈에 갈락토오즈 (galactose)가 α-1, 6 결합으로 각각 하나 또는 두개 정도가
결합되어 있는 화학구조를 지니고 있어 인체의 효소에 의해서 분해가 되지 않는 특성을 지닌 난소화성
올리고당으로, 대두중에는 대략 스타키오즈 4%, 라피노즈 1%, 수크로즈 5% 정도가 존재한다. 이들 난소
화성 올리고당은 인체내에서 소화 및 흡수가 되지 않기 때문에 저칼로리용으로 사용되며, 또한 인체의
장내 미생물에 의해 이용되어 장내 유익세균의 생육을 촉진시키는 기능이 있어 기능성 식품 소재로도 많
은 주목을 받고 있다. 즉, 인체에 유익균으로 알려진 비피도박테리움속의 생육을 촉진시키고 유해균으로
잘 알려진 크로스트리듐 퍼프리겐(clostrium perfrigens)의 생육을 억제하여 장내 활성화, 변비 및 설사
예방, 병원균의 감염예방, 장내부패억제, 비타민 생성 등의 기능을 지니고 있어 비피더스 인자(bifidus
factor)라고도 한다. 또 올리고당의 감미료로서의 특징을 보면 감미도는 설탕의 약 70% 정도에 해당하며
감미질은 청량감이 있으며 고급스럽고 열 및 산 등에 매우 안정한 것으로 알려져 있다.
한편, 상기에 서술되어 있는 바와 같이 대두중에 함유되어 있는 유익성분들을 추출하는 종래의 방법들을
살펴보면, 미국특허 제 5,679,806 호에서는 대두와 칡으로부터 에탄올이나 메탄올을 이용하여 추출, 정
제하는 일련의 공정을 거쳐 이소플라본만을 추출해내는 기술을 제시하였으며, 미국특허 제 4,524,067 호
에서는 대두로부터 메탄올을 용매로하여 사포닌만을 얻는 기술을 제안하였으며, 미국특허 제 4,428,876
호에서는 대두에 가성소오다를 사용하여 추출한 후 일련의 공정을 거쳐 단백질, 올리고당, 사포닌, 이소
플라본 등을 분리하는 방법을 제시하였다.
그러나, 상기와 같은 방법들은 알콜과 같은 용매를 사용하거나 가성소오다를 사용하여 추출 정제하기 때
문에 여과, 농축, 희석과 같은 다수의 공정을 실시하여 제조공정이 복잡하고 까다로우며, 또 대두를 그
대로 사용하고 알콜이나, 가성소오다를 사용하므로 제조가격이 비교적 높으며 유해물질이 함입될 우려가
있는 등의 문제점이 존재한다.
발명이 이루고자하는 기술적 과제
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일반적으로 두부를 제조시 발생되는
두부폐액으로부터 단순한 흡착공정 및 제반공정을 사용하여 사포닌, 이소플라본 및 올리고당을 분리하는
방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
발명의 구성 및 작용
본 발명은 대두를 사용하여 두부를 제조하고 남는 부산물인 두부폐액을 비극성 혹은 약간 극성이 있는
흡착수지가 충진된 칼럼을 통과시켜 사포닌과 이소플라빈을 분리하고, 이어서 칼럼을 통과한 폐액을 여
과, 농축하여 올리고당을 회수하는 것을 특징으로 한 사포닌, 이소플라빈 및 올리고당의 분리방법에 관
한 것으로서, 이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.
두부는 대두중의 수용성 단백질(두유)을 추출하여 끓인 후 응고제 등을 투입하여 응고시킨 것을 압착,
탈수 및 성형 등의 공정을 거쳐 제조되는 것으로서 두유농도나 제조공정의 변화에 의해 일반두부, 경두
부, 순두부 또는 연두부 등으로 구분되는데, 본 발명에서는 두부의 종류에 관계없이 각종 두부제조 공정
에서 발생되는 두부폐액을 원료로 사용할 수 있다. 이러한 두부폐액에는 제조방법에 따라 차이가 있지만
대략적으로 사포닌이 0.05~0.5%, 이소플라본이 0.01~0.3%, 대두 올리고당이 0.1~3% 가량 함유되어 있다.
두부폐액은 두부찌거기 등을 제거하는 여과공정을 거친 후 곧바로 흡착수지가 충진되어 있는 칼럼에 흘
려보내게 되는데, 흡착수지로는 약간의 극성을 지니고 있거나 비극성의 수지가 사용되며, 구체적으로는
아크릴릭 에스터(acrylic ester), 폴라메타크릴레이트(polymethacrylate)와 같은 아크릴계열의 수지나
폴리스티렌(polystyrene)과 같은 폴리아로마틱(polyaromatic)계열의 수지 등이 사용된다.
이와 같이 두부폐액이 흡착수지 칼럼을 통과하게 되며는 액중에 존재하는 사포닌과 이소플라빈이 흡착수
지에 흡착되고 통과한 폐액에는 단백질 부유물과 올리고당이 주로 존재하게 된다. 이어서, 본 발명에서
는 마이크로 필터와 역삼투압장치 등을 사용하여 여과 및 농축공정을 실시함에 의해 상기 폐액에서 올리
고당을 회수한다.
한편, 흡착수지에 흡착된 사포닌과 이소플라본은 1차적으로 물로 수세한 후 상기 물질들이 용해가능한
알콜이나 주정을 통과시켜 회수한 다음 60℃ 이하의 온도에서 농축한 후 진공건조 또는 동결건조를 행하
여 옅은 미황색의 사포닌과 이소플라본을 얻게되며, 이어서 이소플라본은 용해시키고 사포닌은 불용성의
특성을 지닌 아세톤과 같은 유기용매를 사용한 선택적 용해성을 이용한 분리방법으로 이들을 분리한다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.
＜실시예 1＞
3-2
공개특허특2000-0055133
두부폐액 5톤을 여과한 후 폴리메타아크릴계 수지인 HP2MG(DIAION사 제품) 100리터 칼럼에 유속을 분당
1리터가 되게 흘려보내 사포닌과 이소플라본이 수지에 흡착되도록 하였다. 칼럼을 통과한 용액을 0.45㎛
멤브레인의 MF 장치를 사용하여 불순물을 제거한 후 역삼투압 장치를 사용 농축하여 올리고당 32㎏을 회
수하였다. 두부폐액을 모두 통과시킨 칼럼에 증류수를 충분히 흘려보내 수지를 세척한 후, 에탄올(95%)
을 흘려보내 사포닌과 이소플라본을 회수하였다. 회수의 종료는 260㎚ 흡광도를 갖는 이소플라본을 기준
물질로 하여 흡광도가 일정수준 이하로 내려갈 때를 기준으로 하였다. 회수된 에탄올 용출액을 온도 60
℃에서 감압농축하여 농축물을 얻었으며, 이 농축물을 65℃에서 감압 건조를 하여 사포닌과 이소플라본
2.5㎏을 얻었다. 이어서 이소플라본과 사포닌을 분리하기 위하여 아세톤 10리터에 건조물을 현탁시켜 아
세톤에 용해되는 이소플라본과 아세톤 불용성의 사포닌을 분리하여 각각 건조하였다. 건조결과 조사포닌
약 1.9㎏, 이소플라본 약 600g 정도를 얻었다.
＜실시예 2＞
두부폐액 5톤을 여과한 후 비극성 폴리아로마틱계열의 수지인 HP20(DIAION사 제품) 100리터 칼럼에 유속
을 분당 1리터가 되게 흘려보내 사포닌과 이소플라본이 수지에 흡착되도록 하였다. 칼럼을 통과한 용액
을 0.45㎛ 멤브레인의 MF 장치를 사용하여 불순물을 제거한 후 역삼투압 장치를 사용 농축하여 올리고당
35㎏을 회수하였다. 두부폐액을 모두 통과시킨 칼럼에 증류수를 충분히 흘려보내 수지를 세척한 후, 에
탄올(95%)을 흘려보내 사포닌과 이소플라본을 회수하였다. 회수의 종료는 260㎚ 흡광도를 갖는 이소플라
본을 기준물질로 하여 흡광도가 일정수준 이하로 내려갈 때를 기준으로 하였다. 회수된 에탄올 용출액을
온도 60℃에서 감압농축하여 농축물을 얻었으며, 이 농축물을 65℃에서 감압 건조를 하여 사포닌과 이소
플라본 3㎏을 얻었다. 이어서 이소플라본과 사포닌을 분리하기 위하여 아세톤 10리터에 건조물을 현탁시
켜 아세톤에 용해되는 이소플라본과 아세톤 불용성의 사포닌을 분리하여 각각 건조하였다. 건조결과 조
사포닌 약 2.2㎏, 이소플라본 약 750g 정도를 얻었다.
＜실시예 3＞
두부폐액 5톤을 여과한 후 아크릴계 수지인 XAD-7(ROHM ＆ HASS사 제품) 100리터 칼럼에 유속을 분당 1
리터가 되게 흘려보내 사포닌과 이소플라본이 수지에 흡착되도록 하였다. 칼럼을 통과한 용액을 0.45㎛
멤브레인의 MF 장치를 사용하여 불순물을 제거한 후 역삼투압 장치를 사용 농축하여 올리고당 33㎏을 회
수하였다. 두부폐액을 모두 통과시킨 칼럼에 증류수를 충분히 흘려보내 수지를 세척한 후, 에탄올(95%)
을 흘려보내 사포닌과 이소플라본을 회수하였다. 회수의 종료는 260㎚ 흡광도를 갖는 이소플라본을 기준
물질로 하여 흡광도가 일정수준 이하로 내려갈 때를 기준으로 하였다. 회수된 에탄올 용출액을 온도 60
℃에서 감압농축하여 농축물을 얻었으며, 이 농축물을 65℃에서 감압 건조를 하여 사포닌과 이소플라본
2.7㎏을 얻었다. 이어서 이소플라본과 사포닌을 분리하기 위하여 아세톤 10리터에 건조물을 현탁시켜 아
세톤에 용해되는 이소플라본과 아세톤 불용성의 사포닌을 분리하여 각각 건조하였다. 건조결과 조사포닌
약 1.7㎏, 이소플라본 약 930g 정도를 얻었다.
발명의 효과
상기 실시예와 같이 본 발명에 의해 사포닌 등을 분리하는 경우 두부폐액을 그대로 하수에 폐기시 환경
오염의 원인이 될 수 있는 성분들을 재활용한다는 이점과 함께 메탄올이나 가성소오다등을 사용한 기존
의 분리방법에 비해 단순공정을 사용함으로써 작업성이 우수하고 제조가격이 저렴한 등의 유용성을 얻을
수 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
대두중의 수용성 단백질을 추출한 후 제반공정을 거쳐 두부를 제조할 때 발생되는 두부폐액을 1차적으로
비극성 혹은 약간 극성이 있는 흡착수지가 충진된 칼럼을 통과시켜 사포닌과 이소플라빈을 흡착시켜 분
리한 후, 2차적으로 상기 칼럼을 통과한 폐액을 단백질 부유물을 제거하는 여과공정과 올리고당을 농축
하는 농축공정을 거치도록 하여 올리고당을 분리하는 것을 특징으로 하는 두부폐액으로부터 사포닌과 이
소플라본 및 올리고당의 분리방법
청구항 2
제 1 항에 있어서, 흡착수지는 아크릴계열의 수지 또는 폴리아로마틱 계열의 수지 중에서 선택된 것임을
특징으로 하는 두부폐액으로부터 사포닌과 이소플라본 및 올리고당의 분리방법
청구항 3
제 1 항에 있어서, 흡착수지에 흡착된 사포닌과 이소플라본은 수세공정, 알콜 또는 주정을 사용한 용해
공정, 농축공정 및 건조공정을 거친 후, 선택적 용해성을 지닌 용매를 사용해 분리하는 것을 특징으로
하는 두부폐액으로부터 사포닌과 이소플라빈 및 올리고당의 분리방법
3-3
공개특허특2000-0055133