보고서 정보
주관연구기관 |
건국대학교 KonKuk University |
연구책임자 |
민상기
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-10 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700011753 |
과제고유번호 |
1711030454 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-10-12
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키워드 |
저분자 콜라겐 펩타이드.아임계수 및 초임계수 처리.리포좀 제형화.난용성 돈피 콜라겐.고령화와 안티에이징.친환경적 가수분해기술.Low molecular collagen peptides.Hydrothermal processing.Liposome formulation.Water insolube porcine skin collagen.aging society and anti-aging.Friendly and environmentally protein hydrolysis technique.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700011753 |
초록
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연구의 목적 및 내용
1차년도 연구에서는 고분자 단백질 (돈피콜라겐)을 가용화하기 위한 방법으로 고온고압 기술 및 효소 반응을 이용하여 가수분해하였으며, 최종적으로 저분자화된 펩타이드를 생산하고자 하였다
2차년도 연구에서는 위에서 생성된 펩타이드와 같은 수용성 물질을 더욱 안정화하고 외부로부터 보호하기 위하여 리포좀을 이용하여 캡슐화하였다. 리포좀 제조방법은 thin film hydration과 ultrasonic emulsification을 사용하였으며, 레시틴의 전하 (음/양), ultrasonication 시간 및
연구의 목적 및 내용
1차년도 연구에서는 고분자 단백질 (돈피콜라겐)을 가용화하기 위한 방법으로 고온고압 기술 및 효소 반응을 이용하여 가수분해하였으며, 최종적으로 저분자화된 펩타이드를 생산하고자 하였다
2차년도 연구에서는 위에서 생성된 펩타이드와 같은 수용성 물질을 더욱 안정화하고 외부로부터 보호하기 위하여 리포좀을 이용하여 캡슐화하였다. 리포좀 제조방법은 thin film hydration과 ultrasonic emulsification을 사용하였으며, 레시틴의 전하 (음/양), ultrasonication 시간 및 power, 콜라겐 펩타이드 농도를 다양하게 조절하여 최적의 포물레이션을 구축하고자 한다.
연구결과
❍ 고온고압 처리를 통해 생성된 돈피가수분해물은 온도와 압력이 높을수록 단백질 함량은 감소하나 유리 아미노산 함량은 유의적으로 증가하였으며, 전기영동 및 겔크로마토그래피 분석 결과를 살펴보면 온도와 압력의 증가로 인해 고분자에서 저분자 형태로 바뀌는 것을 확인할 수 있었다.
❍ 돈피가수분해물 생성을 위한 고온고압장치의 최적 조건은 온도는 190oC이며, 압력은 2,100 kPa이며 , 단백질 가수분해 시 온도와 압력의 시너지 효과는 가수분해 효능이 증대시켰다.
❍ 돈피가수분해물 생성을 위한 효소반응의 최적조건은 Alclase 효소(Alcase 효소액:돈피시료=1:500)에서 24시간동안 반응시료로 선정되었다.
❍ 돈피 펩타이드의 최적 분자량 크기는 1-3 kDa이며 돈피 펩타이드 아미노산 조성은 프롤린, 글리신, 글루타민의 총 함량이 가장 높게 나타났다.
❍ 최적의 돈피가수분해물 및 펩타이드는 항산화 및 항노화 활성이 매우 높게 나타났으나, 두 산물 사이의 유의적 차이는 보이지 않았다.
❍ 콜라겐 펩타이드를 함유한 리포좀은 콜라겐 펩타이드 농도, ultrasonication 시간에 영향을 받으며, 리포좀 생성을 위한 최종 조건은 펩타이드 농도 3%, ultrasonication 20% power에서 5분이며, 이 때 약 70 nm의 입자크기와 60% 이상의 펩타이드 포집효율을 가지는 리포좀을 생산할 수 있었다.
❍ 레이어된 리포좀은 바이오폴리머를 이용한 경우보다는 레시틴을 이용하여 레이어한 경우에 더욱 작은 리포좀 입자를 생산할 수 있었으며, 서로 다른 온도에서 저장안정성 평가를 살펴보면, 약 100 nm 이하로써 안정한 입자크기를 유지하였다.
연구결과의 활용계획
❍ 저비용 고투입 콜라겐 가수분해물 추출 기법은 향후 다양한 소재로부터 고기능 성분의 추출 기법으로 적극 활용될 수 있으며, 저탄소 신가공 기술 분야로의 정착이 가능
❍ 공정과정의 단순화 및 에너지 절감의 큰 장점을 지니고 있으며, 안전성을 확보함으로써 향후 본 연구 기술은 식품, 의약품 및 의료 기구 제작에 효과적으로 응용 가능
❍ 저분자 코팅된 돈피 콜라겐을 개발함으로써 독자적인 기술을 보유하여 기존 콜라겐 제품에 비하여 저가격 고기능의 콜라겐 제품을 공급함으로써 이들 제품을 노인층뿐만 아니라 고른 연령층에 공급
(출처:한글요약문 p.4)
Abstract
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Purpose & contents
As for the protein hydrolysis, in this study evaluated the ability of hydrothermal processing to produce protein hydrolysates from porcine skin byproducts.
To improve encapsulation efficiency and stability of functional water-solube funtional material (collagen peptides)
Purpose & contents
As for the protein hydrolysis, in this study evaluated the ability of hydrothermal processing to produce protein hydrolysates from porcine skin byproducts.
To improve encapsulation efficiency and stability of functional water-solube funtional material (collagen peptides), liposome formulation established under various conditions.
Result
A custom-fabricated hydrothermal treatment system processed the porcine skin samples at high temperature (150–250℃) and pressure (350–3,900 kPa). The porcine skin hydrolysates (PSHs) were fractionated by ultrafiltration between molecular weight cut-offs (MWCOs) 1 and 10 kDa. The control (pretreatment porcine skin) showed free amino acid content of 2.67%, which increased to 18.77% at 250℃ and 3,900 kPa, thus pointing to enhanced protein hydrolysis. During empirical model fitting, a synergistic effect of temperature and pressure on protein hydrolysis was confirmed. According to these results, the optimal conditions for preparation of PSHs are 210℃ and 2,100 kPa (hydrothermal processing, method PSH-IV). For enzyme hydrolysis, the optimal conditions for preparation of PSHs are Alcalase enzyme, ratio of 1:500 (enzyme: collagen sample) and 24 hr treatment. The optimal collagen peptide isolated fraction (CP) was eventually identified: MWCO 1–3 kDa (fraction CP-II). PSH and CP-II had higher antioxidant (possible antiaging) activity than the control, but there was no significant difference between PSH and CP-II.
To encapsulate collagen peptides (water-soluble material), liposomes loaded with collagen peptides (L-CP) were assembled using a combination of thin film hydration and ultrasonication emulsification. The influence of a lipid charge (negatively or positively charged lipids), duration and power of ultrasonication, and collagen peptide concentration was evaluated. Layered liposomes loaded with collagen peptides (LL-CP) were prepared from a biopolymer (chitosan or low-methoxyl pectin) and charged liposomes. Droplet properties of L-CP were dependent on collagen peptide concentration and ultrasonication duration, and showed a smaller size (with the increasing ultrasonication duration) and >60% encapsulation efficiency. LL-CP with charged liposomal coating had a smaller particle size than those with a biopolymer.
In addition, L-CP and LL-CP with charged liposomal coating were physically stable during storage (particle size <100 nm) regardless of storage temperature.
Expected Contribution
This study showed the potential benefit of hydrothermal processing for hydrolysis of high-molecular-weight proteins from animal byproducts as a green and sustainable technology, in particular, porcine skin hydrolysates/peptides and encapsulated peptides has the potential for development into new health foods and cosmetic products.
(출처:SUMMARY p.5)
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 14 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 17 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 51 5. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 54 6. 연구결과의 활용계획 ... 54 7. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 55 8. 참고문헌 ... 55 9. 연구성과 ... 57 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 59 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 59 12. 기타사항 ... 60별첨1 ... 61별첨2 ... 62끝페이지 ... 64
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