초음파를 이용한 농어피로부터 콜라겐의 추출 기술 본 연구에서는 농어의 부산물인 껍질(Sea bass skin)로 부터 산 가용성 콜라겐을 보다 효율적으로 추출하기 위하여 초음파를 이용한 콜라겐의 추출법에 대하여 검토하였다. 어피 중량에 200배의 0.50 M acetic acid 용액을 첨가한 후 24시간 동안 콜라겐을 추출(산 처리) 하였을 때와 0.50 M ...
초음파를 이용한 농어피로부터 콜라겐의 추출 기술 본 연구에서는 농어의 부산물인 껍질(Sea bass skin)로 부터 산 가용성 콜라겐을 보다 효율적으로 추출하기 위하여 초음파를 이용한 콜라겐의 추출법에 대하여 검토하였다. 어피 중량에 200배의 0.50 M acetic acid 용액을 첨가한 후 24시간 동안 콜라겐을 추출(산 처리) 하였을 때와 0.50 M 아세트산 용액과 함께 초음파 처리(초음파 처리) 하였을 때의 콜라겐의 추출 수율을 비교 검토하였다. 0.50 M 아세트산 단독으로 처리한 것(20.77%)과 비교하여 0.50 M 아세트산과 함께 20 kHz에서 초음파 처리하여 얻어진 콜라겐의 수율(93%)이 4.5배 가량 높았다. 또한 콜라겐 수율의 증가속도에 있어서도 초음파의 amplitude에 의존하여 매우 빨랐다. 초음파 처리에 의해서 분리된 성분의 subunit 조성을SDS-PAGE로 분석한 결과, 콜라겐의 주요 성분인 α1(α3), α2, 및 β chain이 관찰되었으며, 초음파 처리 시간이 길어질수록 콜라겐의 분해산물로 추정되는 불특정의 펩타이드가 관찰되었다. 한편, 초음파에 의해서 분리된 것이 콜라겐인지를 확인하기 위하여 pepsin 처리한 결과 콜라겐의 주요 성분인 α1(α3), α2, 및 β chain에 변화가 일어나지 않아 초음파에 의해서 분리된 성분은 콜라겐인 것으로 확인되었다. 이상과 같이 기존의 콜라겐 추출방법인 0.50 M 아세트산 처리와 함께 초음파 처리를 병행하면 콜라겐의 추출 수율 뿐만이 아니라 추출속도도 높일 수 있었으므로, 첨가하는 아세트산의 농도를 낮추었을 때 어떠한 변화가 일어나는지를 검토하였다. 기존의 추출방법인 0.5M 아세트산의 첨가량보다 각각1/50(0.01M), 1/10(0.05M) 및 1/5(0.1M)로 낮추어 첨가한 후 24시간 동안 초음파 처리한 결과, 아세트산 농도, 초음파의 amplitude및 처리 시간에 의존하여 콜라겐 추출 수율의 증가와 속도가 빨라지는 것으로 나타났다. 또한 0.01 M의 아세트산만 첨가한 후 40% 이상의 amplitude로 초음파 처리하여도 기존의 방법인 0.50 M 아세트산 단독으로 처리한 것보다 추출 수율이 높게 나타났다. 한편, 기존의 산 처리 방법인 0.50 M 아세트산으로 24시간 동안 콜라겐을 추출하면, 약 20%의 수율을 나타내었으므로, 산 농도를 1/50로 낮춘 0.01 M 아세트산을 첨가한 후 초음파 처리하였을 때, 콜라겐의 추출 수율이 약 20%에 도달할 때까지 걸리는 시간을 검토하였다. 그 결과 amplitude 40%, 60% 및 80%에서 각각 24시간, 16시간 및 12시간 소요되었다. 이상의 결과로부터, 콜라겐 추출 시 초음파 처리를 병행함으로써 산의 사용량을 크게 감소시키고, 추출시간도 단축하여, 기존의 산 처리 방법과 비교하여 간편하고 효율적인 콜라겐 추출이 가능하였다. 초음파를 이용한 돼지 심근 단백질의 추출 기술 초음파를 이용한 심근 단백질의 추출 효율을 높이기 위하여 2가지 방법에 의해서 검토되었다. 첫 번째로 심근으로부터 근원섬유를 추출한 후 초음파를 활용하여 단백질을 추출하는 방법(이하 근원섬유단백질로 칭함), 두 번째로 근원섬유 추출과정을 생략하고 심근에 직접 초음파를 적용하여 단백질을 추출하는 방법(이하 심근 단백질로 칭함)으로 각각 검토하였다. 초음파를 이용한 근원섬유단백질 및 심근 단백질의 추출은 pH, 염 농도, 염의 종류, 초음파(20 kHz)의 amplitude 및 온도 의존성에 대하여 각각 검토하였다. 심근 단백질은 염 가용성으로서 단백질 추출 시 일반적으로0.5 M NaCl을 사용하므로, 우선 NaCl및 그 외의 조건에 대하여 검토하였다. 첫 번째 방법으로 근원섬유를 추출한 후 초음파를 이용한 근원섬유 단백질의 추출 수율을 검토한 결과, 0.2 M NaCl, pH 8.0, 추출 온도 40℃ 이하 및 amplitude 60~-80%로 처리하는 것이 적합하였으며, 이 때 수율은 90% 이상으로 높은 값을 나타내었다. 한편, 근원섬유 단백질의 추출 수율에 미치는 염류의 영향을 검토한 결과, 5 mM의 적은 양의 중합인산염(Na-PPi, Sodium pyrophosphate)을 첨가한 후 초음파 처리하여도 0.2 M NaCl을 첨가한 후 초음파 처리한 것과 추출 수율(90% 이상)에서는 거의 같았으나, 수율의 증가 속도에서는 Na-PPi가 더 빨랐으며, NaCl 보다 Na-PPi를 첨가하는 것이 근원섬유 단백질을 추출하는데 보다 효율적이었다. 초음파에 의해 분리된 성분을 검토하기 위하여 SDS-PAGE로 분석한 결과, 초음파 처리시간이 경과함에 따라 myosin heavy chain (MHC), actin (A) 이 뚜렷하게 나타났고, MHC와 A사이로 이동되는 성분이 관찰되었다. 분리된 단백질의 고유의 기능적 특성을 ATPase활성법으로 검토한 결과, Ca- 및 Mg-ATPase활성은 이미 초음파 처리 초기에 거의 실활 되었고, 단백질의 변성이 급격히 일어나는 것으로 확인되었다. 초음파 미 처리구의 근원섬유단백질과 초음파 처리에 의해서 분리된 단백질의 pepsin 또는 trypsin과 같은 소화효소에 대한 소화력을 검토하였다. 그 결과 초음파 처리에 의해서 추출된 단백질의 소화력이 빨랐으며, 섭취하였을 때 소화 흡수가 빠를 것으로 예상되었다. 두 번째 방법인 심근에 직접 초음파를 활용하여 단백질 추출에 대하여 검토한 결과 기본적으로는 근원섬유의 결과와 같았다. 또한 그 외의 생화학적 특성 등에 있어서도 같은 경향을 나타내었다. 따라서 근원섬유로부터 단백질을 추출하는 것보다 심근으로부터 단백질을 추출하는 것이 보다 간편하고 효율적인 것으로 사료되었다. 한편, 심근으로부터 분리한 단백질의 활용성을 검토하기 위하여 모델식품(캡슐, 음료, 죽류 및 겔화식품)을 제조하였다. 그 결과, 모델 캡슐, 음료 및 죽류 제품은 제조가 가능하였으나, 겔화식품의 경우는 추출한 단백질의 첨가가 젤리 형성능을 저하시켜 부적합한 것으로 사료되었다. 이상의 결과로부터, 초음파를 이용한 돼지 심근 단백질의 추출은 매우 효율적이었으며, 특히 염의 사용량, 추출시간 등을 최소화할 수 있어 환경친화적인 새로운 기술로서 활용 가능할 것으로 사료되었다. 또한 초음파에 의해서 분리한 단백질을 각종 모델식품에 적용한 결과 대부분 제조 가능하였고, 식품의 단백질 소재로서 충분히 활용할 수 있을 것으로 사료되었다.
초음파를 이용한 농어피로부터 콜라겐의 추출 기술 본 연구에서는 농어의 부산물인 껍질(Sea bass skin)로 부터 산 가용성 콜라겐을 보다 효율적으로 추출하기 위하여 초음파를 이용한 콜라겐의 추출법에 대하여 검토하였다. 어피 중량에 200배의 0.50 M acetic acid 용액을 첨가한 후 24시간 동안 콜라겐을 추출(산 처리) 하였을 때와 0.50 M 아세트산 용액과 함께 초음파 처리(초음파 처리) 하였을 때의 콜라겐의 추출 수율을 비교 검토하였다. 0.50 M 아세트산 단독으로 처리한 것(20.77%)과 비교하여 0.50 M 아세트산과 함께 20 kHz에서 초음파 처리하여 얻어진 콜라겐의 수율(93%)이 4.5배 가량 높았다. 또한 콜라겐 수율의 증가속도에 있어서도 초음파의 amplitude에 의존하여 매우 빨랐다. 초음파 처리에 의해서 분리된 성분의 subunit 조성을SDS-PAGE로 분석한 결과, 콜라겐의 주요 성분인 α1(α3), α2, 및 β chain이 관찰되었으며, 초음파 처리 시간이 길어질수록 콜라겐의 분해산물로 추정되는 불특정의 펩타이드가 관찰되었다. 한편, 초음파에 의해서 분리된 것이 콜라겐인지를 확인하기 위하여 pepsin 처리한 결과 콜라겐의 주요 성분인 α1(α3), α2, 및 β chain에 변화가 일어나지 않아 초음파에 의해서 분리된 성분은 콜라겐인 것으로 확인되었다. 이상과 같이 기존의 콜라겐 추출방법인 0.50 M 아세트산 처리와 함께 초음파 처리를 병행하면 콜라겐의 추출 수율 뿐만이 아니라 추출속도도 높일 수 있었으므로, 첨가하는 아세트산의 농도를 낮추었을 때 어떠한 변화가 일어나는지를 검토하였다. 기존의 추출방법인 0.5M 아세트산의 첨가량보다 각각1/50(0.01M), 1/10(0.05M) 및 1/5(0.1M)로 낮추어 첨가한 후 24시간 동안 초음파 처리한 결과, 아세트산 농도, 초음파의 amplitude및 처리 시간에 의존하여 콜라겐 추출 수율의 증가와 속도가 빨라지는 것으로 나타났다. 또한 0.01 M의 아세트산만 첨가한 후 40% 이상의 amplitude로 초음파 처리하여도 기존의 방법인 0.50 M 아세트산 단독으로 처리한 것보다 추출 수율이 높게 나타났다. 한편, 기존의 산 처리 방법인 0.50 M 아세트산으로 24시간 동안 콜라겐을 추출하면, 약 20%의 수율을 나타내었으므로, 산 농도를 1/50로 낮춘 0.01 M 아세트산을 첨가한 후 초음파 처리하였을 때, 콜라겐의 추출 수율이 약 20%에 도달할 때까지 걸리는 시간을 검토하였다. 그 결과 amplitude 40%, 60% 및 80%에서 각각 24시간, 16시간 및 12시간 소요되었다. 이상의 결과로부터, 콜라겐 추출 시 초음파 처리를 병행함으로써 산의 사용량을 크게 감소시키고, 추출시간도 단축하여, 기존의 산 처리 방법과 비교하여 간편하고 효율적인 콜라겐 추출이 가능하였다. 초음파를 이용한 돼지 심근 단백질의 추출 기술 초음파를 이용한 심근 단백질의 추출 효율을 높이기 위하여 2가지 방법에 의해서 검토되었다. 첫 번째로 심근으로부터 근원섬유를 추출한 후 초음파를 활용하여 단백질을 추출하는 방법(이하 근원섬유단백질로 칭함), 두 번째로 근원섬유 추출과정을 생략하고 심근에 직접 초음파를 적용하여 단백질을 추출하는 방법(이하 심근 단백질로 칭함)으로 각각 검토하였다. 초음파를 이용한 근원섬유단백질 및 심근 단백질의 추출은 pH, 염 농도, 염의 종류, 초음파(20 kHz)의 amplitude 및 온도 의존성에 대하여 각각 검토하였다. 심근 단백질은 염 가용성으로서 단백질 추출 시 일반적으로0.5 M NaCl을 사용하므로, 우선 NaCl및 그 외의 조건에 대하여 검토하였다. 첫 번째 방법으로 근원섬유를 추출한 후 초음파를 이용한 근원섬유 단백질의 추출 수율을 검토한 결과, 0.2 M NaCl, pH 8.0, 추출 온도 40℃ 이하 및 amplitude 60~-80%로 처리하는 것이 적합하였으며, 이 때 수율은 90% 이상으로 높은 값을 나타내었다. 한편, 근원섬유 단백질의 추출 수율에 미치는 염류의 영향을 검토한 결과, 5 mM의 적은 양의 중합인산염(Na-PPi, Sodium pyrophosphate)을 첨가한 후 초음파 처리하여도 0.2 M NaCl을 첨가한 후 초음파 처리한 것과 추출 수율(90% 이상)에서는 거의 같았으나, 수율의 증가 속도에서는 Na-PPi가 더 빨랐으며, NaCl 보다 Na-PPi를 첨가하는 것이 근원섬유 단백질을 추출하는데 보다 효율적이었다. 초음파에 의해 분리된 성분을 검토하기 위하여 SDS-PAGE로 분석한 결과, 초음파 처리시간이 경과함에 따라 myosin heavy chain (MHC), actin (A) 이 뚜렷하게 나타났고, MHC와 A사이로 이동되는 성분이 관찰되었다. 분리된 단백질의 고유의 기능적 특성을 ATPase활성법으로 검토한 결과, Ca- 및 Mg-ATPase활성은 이미 초음파 처리 초기에 거의 실활 되었고, 단백질의 변성이 급격히 일어나는 것으로 확인되었다. 초음파 미 처리구의 근원섬유단백질과 초음파 처리에 의해서 분리된 단백질의 pepsin 또는 trypsin과 같은 소화효소에 대한 소화력을 검토하였다. 그 결과 초음파 처리에 의해서 추출된 단백질의 소화력이 빨랐으며, 섭취하였을 때 소화 흡수가 빠를 것으로 예상되었다. 두 번째 방법인 심근에 직접 초음파를 활용하여 단백질 추출에 대하여 검토한 결과 기본적으로는 근원섬유의 결과와 같았다. 또한 그 외의 생화학적 특성 등에 있어서도 같은 경향을 나타내었다. 따라서 근원섬유로부터 단백질을 추출하는 것보다 심근으로부터 단백질을 추출하는 것이 보다 간편하고 효율적인 것으로 사료되었다. 한편, 심근으로부터 분리한 단백질의 활용성을 검토하기 위하여 모델식품(캡슐, 음료, 죽류 및 겔화식품)을 제조하였다. 그 결과, 모델 캡슐, 음료 및 죽류 제품은 제조가 가능하였으나, 겔화식품의 경우는 추출한 단백질의 첨가가 젤리 형성능을 저하시켜 부적합한 것으로 사료되었다. 이상의 결과로부터, 초음파를 이용한 돼지 심근 단백질의 추출은 매우 효율적이었으며, 특히 염의 사용량, 추출시간 등을 최소화할 수 있어 환경친화적인 새로운 기술로서 활용 가능할 것으로 사료되었다. 또한 초음파에 의해서 분리한 단백질을 각종 모델식품에 적용한 결과 대부분 제조 가능하였고, 식품의 단백질 소재로서 충분히 활용할 수 있을 것으로 사료되었다.
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