초록 ▼

가축혈액은 도축장으로부터 생산되는 축산부산물로서 우리나라에서만 해도 97년 현재 연간 약 7만톤 이상의 가축혈액이 생산되어지는데(1, 2) 각종 단백질이 풍부하게 함유되어 있어 유용가치가 높은 원료자원으로 알려져 있다(3). 하지만 우리나라의 경우에는 이 가축혈액은 자원으로 이용되는 것이 아니라 거의 대부분 폐기되고 있기 때문에 자원의 낭비는 물론 환경의 주요 오염원으로 큰 사회문제가 되고 있다. 하지만 선진국에서는 이 가축혈액을 이용하여 각종 유용물질을 생산하는 연구를 계속하여 왔고 또한 몇가지는 상품화되어 제품으로 공급되고 있으

가축혈액은 도축장으로부터 생산되는 축산부산물로서 우리나라에서만 해도 97년 현재 연간 약 7만톤 이상의 가축혈액이 생산되어지는데(1, 2) 각종 단백질이 풍부하게 함유되어 있어 유용가치가 높은 원료자원으로 알려져 있다(3). 하지만 우리나라의 경우에는 이 가축혈액은 자원으로 이용되는 것이 아니라 거의 대부분 폐기되고 있기 때문에 자원의 낭비는 물론 환경의 주요 오염원으로 큰 사회문제가 되고 있다. 하지만 선진국에서는 이 가축혈액을 이용하여 각종 유용물질을 생산하는 연구를 계속하여 왔고 또한 몇가지는 상품화되어 제품으로 공급되고 있으며, 우리나라에서는 오히려 이들을 다량 수입하고 있는 실정이다. 현재 가축혈액이 주로 이용되고 있는 것은 동물성 단백질 농후사료로서, 도축장의 가축의 피를 모아 건조, 분말화한 혈분(blood meal)으로 공급되고 있으며, 이 외에 식품공업에서의 유화제, 안정제, 착색제, 의약품 소재 또는 실험용 시약원료 등에도 부분적으로 이용되고 있고(3), 극히 일부분이기는 하나 혈액내의 헤모글로빈등 특정 성분을 분리해내어 기능성 식품소재, 의약품소재등으로 이용되고 있다(4, 5). 다시 말해서 가축혈액의 이용은 혈액 자체를 간단한 처리만 거쳐 사료첨가제로 사용하고 있는 분야가 주를 이루고 있으며, 혈액내의 단백질 또는 그외 특정 유용성분을 개별적으로 추출해내어 이용하는 방법은 그동안 산발적으로 연구되어 왔으나 아직 본격적인 이용단계에는 이르지 못하고 있는 실정이다. 그나마 사료첨가제로의 이용도 혈분 자체의 높은 염농도와 최종 제품에 미치는 암적색 등에 의한 악영향으로 인해 그 사용량은 감소추세에 있고, 기능성 식품소재로의 이용은 앞으로 확대 성장해 나갈 전망을 보여주고 있으나 현재로서는 응용분야가 빈약하고 제조 기술이 충분히 연구되어 있지 않아 여러가지 장애물이 앞에 놓여있는 형편이다. 따라서 엄청난 양으로 끊임없이 생산되어 버려지고 있는 가축혈액을 이용하여 여러가지 고부가가치의 유용물질을 생산해낸다면, 자원 낭비의 차단은 물론 환경오염의 방지에 이르기까지 다방면으로의 성과를 기대할 수가 있다. 특히 최근에 위생적인 시설을 가진 도축장이 새롭게 설치되고 있어 위생적인 가축 혈액의 수집이 가능해지고 있기 때문에 가축혈액을 이용하는 응용연구의 필요성은 절실하며 또한 시급한 시점에 이르렀다 하겠다.
가축의 도축과정에서 부산물로 나오는 가축혈액과 내장(offals )은 높은 영양적 가치를 가진 뛰어난 단백질원으로서 잠재적인 이용 가능성이 크지만, 실제로는 이용방법의 제한으로 인해 거의 대부분 폐기되고 있어 막대한 자원의 낭비로 지적되고 있다. 특히 가축혈액은 풍부한 단백질과 철이온이 함유되어 있는 귀한 자원이지만, 선진국에서는 그 이용도가 높으나 국내에서는 거의 폐기되고 있기 때문에 환경오염으로 인해 사회적으로도 큰 문제가 되고 있는 것이다. 우리나라에서 연간 도축되는 가축의 두수는 1997년에 소가 약 1,125,000두, 돼지가 약 10,738,000두로서 그로부터 방혈되는 도축혈액은 각각 17,000여톤, 53,000여톤으로서 약 7만톤 이상의 가축혈액이 폐기되고 있다(1, 2). 뿐만 아니라 이러한 도축혈액의 폐기는 1973년을 기준할 때 1980년까지 7년간 1.1배 정도밖에 늘지 않았으나 85년에는 1.9배, 90년, 92년, 94년, 96년에는 각각 2.1배, 2.5배, 2.9배, 3.2배로 늘어나 그 증가율이 계속 상승하고 있어 상황은 더욱 심각해지고 있는 실정이다. 더우기 선진국에서 가축혈액을 이용하여 개발 상품화된 품목들을 국내에서는 오히려 수입해 오는 현실인데 그 양도 적지않아서 사료첨가제인 혈분(blood meal)이 월 80- 100톤(1200원/kg )가량, 식품첨가제로서 혈장분말(plasma powder)은 월 50- 60톤(5000원/kg )정도 수입되며, 헤모글로빈으로부터 얻어지는 철분보강 건강식품소재인 헴철은 그 양이 적지만 수톤정도가 kg당 160,000-240,000원의 고가로 수입되고 있다.

Abstract ▼

The economic and effective production of several useful materials from animal blood produced in slaughterhouse is investigated. Animal blood contains several useful proteins in high concentrations, but the utilization of the blood is limited and most of the blood is released into environment. It is

The economic and effective production of several useful materials from animal blood produced in slaughterhouse is investigated. Animal blood contains several useful proteins in high concentrations, but the utilization of the blood is limited and most of the blood is released into environment. It is necessary to develop the processes for prevention of loss of a valuable protein source and elimination of this pollution hazard. In this study, three applications have been studied to develop new utilization procedures; (1) the production of probiotics as a feed additve using bovine blood plasma-based (BBPB) medium, (2) the production of antihypertensive peptides and antigenotoxic peptides from plasma proteins, (3) the production of a colorant for meat products with reduced concentration of nitrite.
A probiotic-strain of Lactobacillus sp. was cultured in BBPB medium and freeze-dried to prepare a probiotic product as an animal feed additive. The cell mass produced in the medium, $5.2{\times}10^9$CFU/ml, was high enough to be commercialized and was 74% of that in MRS medium. The survival rate of Lactobacillus sp. against freeze-drying was affected by the conditions for treatment of cultured BBPB broth before freeze-drying such as pH adjustment, volume reduction and freezing rate. It was also found that the blood protein hydrolysate remaining in broth also enhanced the survival rate. Among various protective substances, sucrose showed a high stabilizing effect with 10%(w/v) addition, by which the maximum survival rate(48.3%) and viable cell count($3.0{\times}10^{10}$ CFU/g) were obtained. The results showed a great possibility for the utilization of animal blood proteins as economic nitrogen sources in the production of probiotics of lactic acid bacteria.
In the production of angiotensin I converting enzyme (ACE) inhibitory peptides and antigenotoxic peptides as a material for antihypertensive-functional and cancer-preventive food, respectively, the advantageous conditions for enzymatic hydrolysis to yield a peptide fraction of the highest activity were investigated with a respect of industrial production. Bovine blood plasma proteins are hydrolyzed by several industrially usable enzymes to obtain ACE inhibitory peptides and antigenotoxic peptides and the separation steps for obtaining most active fraction are studied. The Alcalase hydrolysate of albumin showed the highest ACE inhibitory activity, 0.5 mg-protein/ml of $IC_{50}$ value, which was almost in the same level (< 1 mg/ml) with those of other food protein hydrolysate reported by other researchers. The Alcalase- and peptic hydrolysate of total plasma showed antigenotoxic activity and the Alcalase hydrolysate of albumin was most active also in antigenotoxicity. It was very encouraging results because there has been no report on antigenotoxic peptides. The possibility for the production of antihypertensive peptides and cancer-preventive peptides from animal blood plasma proteins is suggested.
In the development of a novel colorant reducing nitrite usage, it was tried to form NO-hemoglobin and maximize the coloring effect by adding the colorant to meat product. Ascorbic acid showed stabilizing effect on the coloring of hemoglobin. The coloring of sausage using NO-hemoglobin colorant was possible by adding only less than 30 ppm of nitrite, which was the significantly reduced amount of nitrite compared with that in conventional meat product production, 70-100 ppm. The optimum concentration found in the sausage preservation experiment was 12 ppm. From the results, it was found that the utilization of animal blood for a novel NO-hemoglobin colorant production has enough possibility.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...17
• 목차...27
• 제 1 장 서 론...32
• 제 1 절 연구개발의 필요성...33
• 제 2 절 연구의 배경...37
• 제 3 절 연구개발 목표 및 범위...42
• 1. 연구개발 목표...42
• 2. 연구개발 내용 및 범위...43
• 제 2 장 유산균 제재와 혈분이 조화된 새로운 사료첨가제의 개발...44
• 제 1 절 서 설...45
• 제 2 절 재료 및 방법...46
• 1. 혈액성분을 배지로 한 유산균 발효조건의 확립...47
• 가. 혈액시료 채취 및 혈장의 분리...47
• 나. 균주 및 종배양...47
• 다. 배지 제조...48
• 라. 배지 최적화 및 배양방법의 정립...49
• 마. 발효조건의 최적화...51
• 2. 배양액의 동결건조방법 확립...51
• 가. 배양시간에 따른 동결건조 후의 생존율 조사...52
• 나. 배지에 첨가되는 혈장 단백질의 분해도에 따른 동결건조 후의 생존율 조사...52
• 다. 배지에 첨가되는 혈장 단백질의 농도에 따른 동결건조 후의 생존율 조사...52
• 라. 배양액 농축에 따른 동결건조 후의 생존율 비교...53
• 마. 동결속도와 시료의 양에 따른 동결건조 후의 생존율 비교...53
• 바. 배양액의 pH 보정에 따른 동결건조 후의 생존율 비교...53
• 3. 혈액 단백질의 동결건조 안정화 효과 규명...54
• 4. 동결건조 안정제의 선정...54
• 제 3 절 결과 및 고찰...55
• 1. 혈액성분을 배지로 한 유산균 발효조건의 확립...55
• 가. 균주의 선발...55
• 나. 배지 최적화...56
• 다. 배양방법의 확립...57
• 라. Probiotics용 균주의 분리 및 배양조건 확인...62
• 2. 배양액의 동결건조방법 확립...62
• 가. 배양시간에 따른 동결건조 후의 생존율 조사...62
• 나. 배지에 첨가되는 혈장 단백질의 분해도에 따른 동결건조 후의 생존율 조사...67
• 다. 배지에 첨가되는 혈장 단백질의 농도에 따른 동결건조 후의 생존율 조사...67
• 라. 배양액 농축에 따른 동결건조 후의 생존율 비교...68
• 마. 동결속도와 시료의 양에 따른 동결건조 후의 생존율 비교...68
• 바. 배양액의 pH 보정에 따른 동결건조 후의 생존율 비교...69
• 3. 혈액 단백질의 동결건조 안정화 효과 규명...69
• 가. MRS 및 modified MRS 배지성분의 안정화 효과 비교...69
• 나. 혈액 단백질 성분의 안정화 효과 규명...70
• 4. 동결건조 안정제의 선정...71
• 제 3 장 혈액 단백질로부터의 새로운 기능성 펩타이드의 개발...73
• 제 1 절 서 설...75
• 제 2 절 재료 및 방법...76
• 1. 혈액 단백질의 분리...76
• 가. 혈액시료 채취 및 혈장의 분리...76
• 나. 혈장 단백질의 분리...76
• 다. 글로빈의 분리...77
• 2. 산 및 효소처리에 의한 단백질의 분해...78
• 가. 전(全)혈장 단백질의 산 가수분해...78
• 나. 효소반응 조건의 확립...78
• 3. 펩타이드의 분리 및 항고혈압 기능성 조사...79
• 가. Gel permeation chromatography에 의한 펩타이드 분획의 분리...79
• 나. 단백질 가수분해물 및 펩타이드 분획에 대한 ACE 저해활성 조사...80
• 4. 펩타이드의 항암 기능성 조사...80
• 가. 전혈장 가수분해물의 항유전독성 측정...80
• 나. Comet as say...82
• 다. 항유전독성 효과의 기작 연구...83
• 제 3 절 결과 및 고찰...84
• 1. 혈액 단백질의 분리...84
• 가. 혈장 단백질의 분리...84
• 나. Globin의 분리...84
• 2. 효소처리에 의한 단백질의 분해...85
• 가. 효소처리 조건의 확립...85
• 3. 펩타이드의 분리 및 항고혈압 기능성 조사...93
• 가. Gel permeation chromatography 및 한외여과에 의한 펩타이드 분획의 분리...93
• 나. 전혈장 단백질 가수분해물에 대한 ACE 저해활성 조사...93
• 다. Albumin, globulins, globin에 대한 가수분해물의 ACE 저해효과...97
• 4. 펩타이드의 항암 기능성 조사...98
• 가. 전혈장 가수분해물의 항유전독성 측정...98
• 나. Albumin, globulins, globin에 대한 가수분해물의 항유전독성 측정...100
• 다. 항유전독성 효과의 기작 연구...102
• 제 4 장 Nitrite를 부분대체할 수 있는 육가공품 발색제의 개발...105
• 제 1 절 서설...107
• 제 2 절 재료 및 방법...108
• 1. Nitrite의 첨가량에 따른 발색도 조사...108
• 가. Nitrite의 첨가에 다른 발색도 측정...108
• 나. Ascorbic acid의 첨가에 의한 발색도의 안정화...108
• 2. Nitrite 혼합 발색제의 육제품 첨가시 발색효과...108
• 가. 육제품의 제조...109
• 나. 처리구에 따른 육제품의 저장...109
• 제 3 절 결과 및 고찰...109
• 1. Nitrite의 첨가량에 따른 발색도 조사...109
• 가. Nitrite의 첨가에 다른 발색도...109
• 나. Ascorbic acid의 첨가에 의한 발색도의 안정화...110
• 2. Nitrite 혼합 발색제의 육제품 첨가시 발색효과...110
• 가. Nitrite 혼합 발색제의 육제품 첨가시 발색효과...110
• 나. 육제품의 저장에 따른 색도의 변화...111
• 참고문헌...113