Preparation of branched-chain amino acid (BCAA)-enriched hydrolysates from corn gluten

Abstract

The process of the preparation of branched-chain amino acid (BCAA)-enriched hydrolysates from corn gluten was optimized through the parameters of pre-treatment (heating and cellulosic hydrolysis), hydrolysis method (acid, protease, and microbe plus protease), concentration, and spray drying condition. The protein yield of corn gluten was increased by heating and cellulase treatments. Among three different hydrolysis methods, the combined use of microbes and protease was the most effective in terms of free amino acid (FAA) and BCAA content of the corn gluten hydrolysates. In addition, the FAA and BCAA content in the hydrolysates prepared by microbial and enzymatic combined treatment were improved by a concentration process. Spray drying conditions for the preparation of the powder from the hydrolyzed reactant were an inlet temperature of 185°C, outlet temperature of 80°C, and the use of maltodextrin as an anticaking agent. Thus, this study established an economical process for preparation of value-added hydrolysates of excellent productivity and quality, in terms of high BCAA content and product stability.

본 연구에서는 원료의 전처리, 가수분해 방법, 농축과정 및 제형화 공정을 최적화하여 BCAA 함량이 증가된 옥수수 펩타이드제조법을 확립하였다. 옥수수 글루텐의 단백질 회수율은 증자와탄수화물 분해효소 처리 등의 전처리 과정에 의해 약 11% 정도증가하였다. 가수분해 방법에서는 미생물을 배양하여 제조한 코지에 상업용 효소를 소량 혼합하여 반응시킨 가수분해물에서 향상된 유리아미노산 및 BCAA 함량을 얻을 수 있었다. 또한, 가수분해 반응액은 농축과 여과를 통해 BCAA의 함량이 약 100%정도 향상되었다. 위의 조건에서 제조한 옥수수 가수분해 반응물의 분말화를 위해 분무건조기의 온도와 고결방지제 종류를 비교한 결과, inlet 온도 185℃, outlet 온도 80℃, 분산속도 18,000rpm에서 2% maltodextrin을 사용 시 가장 좋은 상태의 분말 제품을 얻을 수 있었다. 이와 같은 가수분해 및 분말화 공정을 통해단백질 이용률이 32%까지 향상되고, BCAA 함량이 전체 유리아미노산 대비 41%의 높은 비율로 구성되어 있는 옥수수 글루텐가수분해물을 제조할 수 있었다. 이상과 같이, 본 연구에서는 옥수수 글루텐 가수분해물 제조를 위한 최적화 과정을 통해 BCAA 가 풍부한 가수분해물 제조와 최종 제품의 품질 안정화 조건을확립할 수 있었다. 또한, 본 연구에서 개발한 미생물(코지)과 효소를 동시에 사용하는 방법에 의하여 옥수수 글루텐을 가수분해하면 적은 양의 효소사용으로 유사한 유리아미노산 및 BCAA 함량을 나타내는 가수분해물을 얻을 수 있다. 따라서, 본 연구에서개발한 옥수수 글루텐 가수분해물 제조공정은 매우 효율적이며,경제적인 방법이라 할 수 있다.