일반기술

넙치 껍질 유래의 젤라틴 및 그 제조방법

● 해당 기술은 넙치 껍질 유래의 젤라틴 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 넙치 껍질로부터 겔강도가 높은 젤라틴을 용이하게 제조하는 방법과 이로부터 얻어진 물리적 특성이 우수한 젤라틴에 관한 것이다. 제주도 넙치 양식 산업은 감귤산업 다음으로 도내 경제에 중요한 역할을 담당하고 있으나, 최근 양식넙치 생산량의 계속적인 증가와 내수 부진 등으로 출하가격이 생산원가에도 미치지 못하여 양식어가의 경영악화는 계속해서 반복되고 있는 실정이다. 이러한 일면에서 제주해수어류양식수협은 현재 직면한 넙치 양식산업의 어려움을 타개하기 위한 한 방안으로 비규격 넙치 (400 g 이하)의 유통을 억제시켜 활어 넙치의 출하가격 안정화를 모색함과 동시에 빠른 시일 내 비규격 넙치의 고부가 활용을 위하여 정부지원으로 제주대와 공동으로 넙치 조미포 및 연제품 등과 같은 고차 수산가공식품의 개발을 위한 일련의 연구를 진행 중에 있다. 넙치 가공을 위한 수산가공공장이 설립되면 하루 10톤 (약 3,500톤/년) 이상의 비규격 넙치가 원료로 사용될 것으로 추정하고 있으며, 가공폐기물로 볼 수 있는 넙치껍질 (전어체 대비 약 10%)은 연간 350톤 이상 발생하여 환경오염을 야기할 수 있으므로 넙치껍질에 대한 유효 활용 대책수립이 필요한 시점이다. 한편 젤라틴은 현재 의약용 (캡슐, 수술용 실), 화장품용 (샴퓨, 보습제, 립스틱 등), 식품용 (요쿠르트 안정제, 기능성 음료, 젤리 등) 및 기타 공업용 (사진 필름, 인화제, 도료, 접착제 등)으로 광범위하게 이용되고 있는 고분자 유도단백질이며, 국내 상용화 젤라틴 추출소재로는 소껍질이 주로 이용되고 있고, 일부 돼지껍질 (젤라틴 원료의 약 10%)이 사용되고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 최근, 광우병 파동과 구제역, 돼지 콜레라, O-157 대장균, 조류 독감 등과 같은 육상동물 원료의 위생 안전성에 대한 소비자의 우려와 종교상 축산물을 섭취하지 않은 국가에서는 축산물 유래 젤라틴의 사용을 꺼리고 있어 어류껍질로부터 젤라틴의 상용화 공정 개발과 의약 및 화장품 산업에의 고부가 응용기술 개발이 이루어지고 있다. 그 일예로, 영국 특허 제 235,645호에는 해양 유래의 부산물로부터 어교(fish glues) 젤라틴, 식품의 제조에 관하여 기재되어 있는데, 주로 알칼리로 이들 부산물을 처리하고 그 후 아황산으로 처리하며, 물로 수세하여 생선 냄새의 원인이 되는 휘발성 염기를 제거하였다. 그러나 여기에서는 사용된 부산물, 수득된 젤라틴의 추출 조건 또는 그 특징을 상세히 기재하지 않고 있다. 미국 특허 제 5,484,888호에는 어류껍질, 예를 들어 비늘과 지느러미를 가진 어류의 껍질로부터 젤라틴을 제조하는 공정에 관하여 기재되어 있는데, 상기 특허에 기술된 공정의 단계는 전체적으로 알칼리 배지에서 수행되고 제 1단계는 3∼60일 동안 알칼리 용액에 어류껍질을 침적시키는 것을 포함한다. 추출은 또한 알칼리 pH 바람직하기로는 pH 10 그리고 45∼55℃의 온도에서 수행되며 마지막으로 상기 특허에서 참치 껍질은 젤라틴의 제조에 적당하지 않은 것으로 고려되는데 이는 이를 끓이는 예비처리를 해야만 하기 때문이다. 한편 미국 특허 제 6,386,656호와 유럽 특허 제 1 016 347 B1호에는 어류껍질만을 젤라틴 원료로 사용하고 있으며 어류껍질을 수세하여, 산으로 처리 및 산성 pH(추출 pH 5 이하)에서 고온추출(55℃∼75℃) 단계를 거치며, 원료의 냄새 제거를 위해 산화제를 사용하는 것을 포함한다. 그러나 이러한 원료 처리 및 추출 조건 하에서는 젤라틴의 품질에 한계가 있어 젤라틴의 점도값이 낮거나 강도값이 낮아 (강도값 : 270Bloom이하 / 점도값 : 45mps이하) 하드캡슐 제조용으로 사용시 강도값과 점도값의 균형이 맞지 않아 사용시 캡슐의 품질저하 등의 문제점에 노출 될 수 있다. 그리고 대한민국 특허공개 제2003-69951호에는 틸라피아(Tilapia) 등 건조된 어류 비늘을 원료로 하여 듀얼소킹(Dual Soaking) 즉 알칼리처리 후 산처리의 전처리 공정을 거쳐 pH 5.0∼6.5 범위에서 저온추출(45∼55℃)을 함으로써 젤라틴 하드 캡슐에 사용될 수 있는 고강도, 고점도의 어류 젤라틴 제품의 제조방법에 대해 기재되어 있다. 여기서 얻어진 어류 젤라틴 제품의 경우 전량 수입에 의존하고 있는 틸라피아 유래의 것으로, 겔 강도가 295Bloom, 점도값 48mps 정도를 나타내었다. 또한 알칼리 처리에 적어도 36시간 이상이 소요되고 산 처리에도 적어도 24시간이 소요되며, 추출 시간도 8시간 이상이 소요되어 전체적으로 공정시간이 긴 문제가 있다. 해당 기술은 넙치(Paralichthys olivaceus) 껍질로부터 소정의 알칼리 및 산 처리를 통한 전처리 및 추출 공정을 통해 얻어진 고 겔강도의 젤라틴을 제공하고자 한다. 또한 해당 기술은 넙치 껍질로부터 알칼리 및 산 병행처리 공정을 포함한 전체 공정이 1-2일 정도로 신속하게 이루어짐으로써 공정기일을 획기적으로 단축시킨 젤라틴의 제조방법을 제공하고자 한다. ●해당 기술에 따르면 선어회 (싱싱회) 가공 부산물인 넙치 껍질로부터 품질이 우수한 젤라틴의 제조를 위하여 반응표면분석법 (RSM)으로 최적 추출조건을 설정하였으며, 아울러 구명한 최적 추출조건에서 제조한 넙치 껍질 젤라틴의 품질 특성에 대하여 살펴보았다. 실험 설계한 중심 합성 계획에 따라 17개의 시료를 제조한 다음 반응표면분석법으로 구명한 수율 및 겔강도의 최적 회귀방정식은 수율 (%) = 14.1059 + 0.0253X1 + 0.1504X2 - 0.1338X3 - 1.6465X12 - 1.0808X22 - 0.4798X32 - 0.0625X1X2 + 0.4125X1X3 - 1.0125X2X3 및 겔 강도 (g·cm) = 362.607 + 14.786X1 + 4.248X2 - 3.208X3 - 62.834X12 - 68.583X22 - 34.216X32 - 5.001X1X2 - 6.134X1X3 - 20.214X2X3으로 규명되었다. 이 두 회귀방정식으로부터 산출한 젤라틴의 수율 및 겔강도의 최적 조건은 수산화칼슘 농도의 경우 0.22~1.78 M, 특히 1.00 M, 아세트산 농도의 경우 0.10~0.98 M, 특히 0.49 M, 추출온도의 경우 40~80℃, 특히 60℃ 및 추출시간의 경우 2 내지 3시간으로 결정되었다. 최적조건에서 추출한 젤라틴의 수분, 단백질 함량 및 회분함량은 각각 0.4%, 99.0% 및 0.3%이었고, 겔강도 및 투과도의 경우 각각 362.0 g·cm 및 98.3% 이었으며, 생균수 및 대장균군의 경우 검출되지 않았다. 이와 같이 얻어진 고강도의 젤라틴은 하드캡슐 제조 등에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.