The effects of bromelain and $\alpha$-chymotrypsin treatments on the functional properties(foaming capacity, foaming stability, emulsifying capacity, and emulsifying stability) of soy protein isolate(SPI) and the addition of various sweeteners(sucrose, sorbitol, xylitol) on the quality at...
The effects of bromelain and $\alpha$-chymotrypsin treatments on the functional properties(foaming capacity, foaming stability, emulsifying capacity, and emulsifying stability) of soy protein isolate(SPI) and the addition of various sweeteners(sucrose, sorbitol, xylitol) on the quality attributes(viscosity, overrun ratio, melt-down property, and sensory characteristic) of soy ice cream were studied. SPI was more effectively hydrolyzed with $\alpha$-chymotrypsin than bromelain, resulting in a better foaming and emulsifying capacity. Adding xylitol could significantly improve the viscosity, overrun and melt-down property of soy ice creams while the effect was the lowest in the sucrose addition. Bromelain treatment caused a lower apparent viscosity of SPI suspension compared with $\alpha$-chymotrypsin treatment and untreated. The overrun ratios of the soy ice cream prepared with bromelain and $\alpha$-chymotrypsin treated SPI were 18.9∼25.9% and 24.9∼40.3%, respectively as a result of freezing with agitation for 20 min in an ice cream maker. Comparatively, untreated SPI could bring only 15.8∼21.4% overrun ratios after operating for 15 min. The bromelain treatment caused high melt-down tendency of the product while soy ice cream with untreated SPI showed an opposite trend. In sensory characteristics, no significant differences in the strength of beany flavor were noted among the samples. Sweetness, bitter taste, icy feel, and mouthfeel of the product were greatly affected by the enzyme-treatment of SPI. Soy ice cream added with xylitol after $\alpha$-chymotrypsin treatment was the most acceptable among all samples.
The effects of bromelain and $\alpha$-chymotrypsin treatments on the functional properties(foaming capacity, foaming stability, emulsifying capacity, and emulsifying stability) of soy protein isolate(SPI) and the addition of various sweeteners(sucrose, sorbitol, xylitol) on the quality attributes(viscosity, overrun ratio, melt-down property, and sensory characteristic) of soy ice cream were studied. SPI was more effectively hydrolyzed with $\alpha$-chymotrypsin than bromelain, resulting in a better foaming and emulsifying capacity. Adding xylitol could significantly improve the viscosity, overrun and melt-down property of soy ice creams while the effect was the lowest in the sucrose addition. Bromelain treatment caused a lower apparent viscosity of SPI suspension compared with $\alpha$-chymotrypsin treatment and untreated. The overrun ratios of the soy ice cream prepared with bromelain and $\alpha$-chymotrypsin treated SPI were 18.9∼25.9% and 24.9∼40.3%, respectively as a result of freezing with agitation for 20 min in an ice cream maker. Comparatively, untreated SPI could bring only 15.8∼21.4% overrun ratios after operating for 15 min. The bromelain treatment caused high melt-down tendency of the product while soy ice cream with untreated SPI showed an opposite trend. In sensory characteristics, no significant differences in the strength of beany flavor were noted among the samples. Sweetness, bitter taste, icy feel, and mouthfeel of the product were greatly affected by the enzyme-treatment of SPI. Soy ice cream added with xylitol after $\alpha$-chymotrypsin treatment was the most acceptable among all samples.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 bromelain과 a-chymotrypsin의 처리가 분리대두단백 (Supro 500E)의 가수분해도, 기포성 , 유화성에 미치는 영향을 살펴보고, 효소처리한 분리대두단백에 당알콜인 sorbitol, xylitol을 각각 첨가하여 제조 한 대두아이스크림의 점도, overrun, 녹아내리는 정도, 관능적 특성을 sucrose 첨가군과 비교함으로써 대체감미료의 이용가능성과 유제품 대체식품으로서 대두아이스크림의 개발을 위한 기초 자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
1에 제시되어 있다. 10% SPI(대조군과 효소처리군)용액,soybean oil 9%, stabilizer 0.5%, sweeteners(sucrose, sorbitol, xylitol) 8%를 homogenizer^- 9, 500 rpm에서 1 분간 균질화한 후 88°C에서 5분간 살균하였고, 실온에서 냉각시킨 후 4℃(2에서 24시간 숙성시킨 대두아이스크림 mix를 아이스크림 제조기(HR2305, Philips, U.S.A.)에서 대두아이스크림을 제조하였다. 여기에 vanilla essence 0.
0)에 첨가하였다. 그리고 Disperser(GTR-1 OCX), Eyela, Japan)를 사용하여 ] 분 동안 300 ipm으로 분산시키고 1000 rpm으로 30초 동안 분산시킨 후 15m〃min의 속도로 대두유를 계속 첨가하면서 대두유의 색과 점성의 변화가 생기는 시점까지의 대두유 사용량을 측정하였다. 유화력은 유화에 사용된 대두유의 부피(㎖)로 계산하였다.
기포안정성 (Foaming Stability, FS)은 기포력 측정시와 같은 방법으로 기포를 형성한 후 형성된 기포를 실온에서 30분간 방치한 후 남아있는 기포의 부피를 재어 초기 기포 부피에 대한 남아있는 기포의 부피비로 기포안 정성을 계산하였다.
대두아이스크림의 관능적 품질 특성을 검토하기 위하여 중앙대학교 식품영양학과 대학원생 10명을 panel로 선정하여 교육시킨 다음 콩비린내, 쓴맛의 정도, 단맛의 정도, 청량감, 입안에서의 질감, 전반적인 바람직성에 대하여 선척도를 이용하여 관능평가를 실시하였다. 대두아이스크림에 대한 평가항목과 척도는 다음과 같다.
대두아이스크림의 기능적 성질과 품질을 향상시키기위해 분리대 두단백 (Supro 500E)을 bromelain과 a- chymotrypsin으로 처리한 다음 효소처리가 가수분해도, 기포성, 유화성에 미치는 영향을 살펴보았으며, 효소처리한 분리대두단백에 당알클인 sorbitol, xylitol-g- 각각 첨가하여 제조한 대두아이스크림의 점도, overrun, 녹아내리는 정도 및 관능적 특성을 sucrose 첨가군과 비교하였다.
유화력 (Emulsifying Capacity, EC)은 Swift와 Sulzba-chei의 방법'을 수정하여 측정하였다. 대두유는 Oil-Red- O로 염색 (0.1 g〃)하여 사용하였고, 착색된 대두유 20 mZ 를 1% 단백질 분산액 25 m/(pH 7.0)에 첨가하였다. 그리고 Disperser(GTR-1 OCX), Eyela, Japan)를 사용하여 ] 분 동안 300 ipm으로 분산시키고 1000 rpm으로 30초 동안 분산시킨 후 15m〃min의 속도로 대두유를 계속 첨가하면서 대두유의 색과 점성의 변화가 생기는 시점까지의 대두유 사용량을 측정하였다.
대두아이스크림의 녹아내리는 정도는 윤 등”의 방법을 이용하여 측정하였다. 메스실린더 위에 5 mm 구멍크기의 철망을 얹은 후 그 위에 일정한 용기(200mZ)에 담은 대두아이스크림을 올려놓고 실온에서 30분 간격으로 90분 동안 메스실린더 바닥으로 녹아 떨어지는 양을 측정하여 전체량에 대한 유출량의 백분율로 표시하였으며 시간 경과에 따른 변화를 사진으로 촬영하였다.
)에서 대두아이스크림을 제조하였다. 여기에 vanilla essence 0.1%를 첨가하여 관능평가에 사용하였으며 제조 된 대두아이스크림은 -20°C에서 48시간 냉동 저장시킨 다음 4℃에서 1시간 방치한 후 녹아내리는 정도, 관능평가를 위한 시료로 사용하였다.
82 m/를 넣고 homogenizer(AM-7, Nissei, Japan)의 4, 000 Xg에서 1분간 교반하였다. 유화액 형성 후 처음과 30분 후에 0.1nV의 유화액을 취해 0.1% sodium dodecyl sulfate(SDS) 용액으로 1:150이 되게 희석한 다음 500mm서 흡광도 (O.D.)를 측정하여 탁도를 구하였고 유화안정성은 다음 식을 이용하여 계산하였다.
대상 데이터
)사의 Supro 50E와 안정제인 monoice(sodium alginate와 carrageenan의 혼합물)는 (주)광일에서 제공받아 사용하였다. Sucrose는 Sigma(St. Louis, M.O.)사 제 품이었으며 사용된 당알콜은 sorbitol과 xylitol로써 (주) 보락에서 제공받았다. 효소처리에 사용된 단백분해효소인 bromelain(B-4882; activity, 6.
각 효소들의 반응시킨 pH, 반응온도, 불활성화 조건 등은 Table 1에 제시되어 있다. 본 실험의 대조군으로는 효소처리하지 않은 SPI(Supro 500E)를 사용하였다.
분리대두단백 (soy protein isolate, SPI) 인 Purina (U.S.A.)사의 Supro 50E와 안정제인 monoice(sodium alginate와 carrageenan의 혼합물)는 (주)광일에서 제공받아 사용하였다. Sucrose는 Sigma(St.
데이터처리
a,b,cThe degree of hydrolysis of soy protein isolates with the different letter are significantly different by Duncan's multiple range test(p<0.05).
a,bThe emulsifying capacity index of soy protein isolates with the different letter are significantly different by Duncan's multiple range test(p<0.05).
a,bThe foaming capacity index of soy protein isolates with the different letter are significantly different by Duncan's multiple range test(p<0.05).
관능평가를 포함한 모든 실험은 3회 반복하여 평균치와 표준편차로 표시하였으며 실험결과는 SAS package를 사 용하여 분산 분석한 후 시료간게 유의차가 있는 항목에 대해서는 Duncan's multiph range test로 검증하였다.
이론/모형
유화안정성 (emulsifying stability, ES)은 Pearce 등"의 탁도 측정 방법을 이용하여 측정하였다. 1% 대두단백 용액의 pH를 7.
가수분해도(Degree of Hydrolysis, DH)는 Kim(Lee)9)의 방법에 따라 분리대두단백 1g을 증류수 100 iM에 녹이고 이 중 1 ㎖ 취하여 nicro-Kjeldhal법으로 질소량을 측정하였으며 , 다시 10 ㎖를 취하여 20% TCA 용액 10 m/와 혼합한 후 3, 980Xg에서 20분간 원심분리한 다음 상층액 4 ㎖ 취하여 micro-Kjeklhal법으로 질소량을 측정하였다. 가수분해도는 다음 식을 이용하여 계산 하였다.
대두아이스크림 mix의 점도는 Ioanna 드®의 방법에 의해 4°C에서 Brookfield viscometer(Model LVF, Brookfield Eng., U.S.A.)를 사용하여 spindle No. 3/4로 30 rpm게서 측정하였다.
대두아이스크림의 overrun은 Ioanna 등⑹의 방법을 이용하여 측정하였다. 아이스크림 제조기를 30분 동안 작동하면서 5분 간격으로 제조기에서 꺼낸 후 대두아이스 크림을 아이스크림용 scooperS- 담아 무게를 재어 다음과 같은 식으로 계산하였다.
대두아이스크림의 녹아내리는 정도는 윤 등”의 방법을 이용하여 측정하였다. 메스실린더 위에 5 mm 구멍크기의 철망을 얹은 후 그 위에 일정한 용기(200mZ)에 담은 대두아이스크림을 올려놓고 실온에서 30분 간격으로 90분 동안 메스실린더 바닥으로 녹아 떨어지는 양을 측정하여 전체량에 대한 유출량의 백분율로 표시하였으며 시간 경과에 따른 변화를 사진으로 촬영하였다.
성능/효과
4에 제시되어 있다. a-Chymotrypsin 처 리군의 기포안정성이 가장 높았고 무처리군, bromelain 처리군의 순이었지만 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 과도한 효소처리에 의해 생긴 매우 짧은 길이의 폴리펩 타이드 사슬은 기포를 안정화시키기에 불충분하므로 기포 안정성이 오히려 저하될 수 있으나, 본 연구에서는 기포 력을 크게 증가시키고 기포안정성을 감소시키지 않았다는 점에서 효소처리가 적당했다고 사료된다.
a-Chymotrypsin 처 리군의 기포안정성이 가장 높았고 무처리군, bromelain 처리군의 순이었지만 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 과도한 효소처리에 의해 생긴 매우 짧은 길이의 폴리펩 타이드 사슬은 기포를 안정화시키기에 불충분하므로 기포 안정성이 오히려 저하될 수 있으나, 본 연구에서는 기포 력을 크게 증가시키고 기포안정성을 감소시키지 않았다는 점에서 효소처리가 적당했다고 사료된다. 변 등"에 의하면 분리대두단백, 두유단백, 효소처리 두유단백의 기포안 정성에 있어서 30분 경과시 pH 6에서는 각각 85.
무처리군의 녹아내리는 정도는 90분 경과 시에 다소 모양의 변화가 있었으나 대체로 녹아내리지 않았던 반면, 효소처리군의 경우는 시간이 경과됨에 따라 녹아내리는 정도가 증가하였다. 관능적 특성에 있어서는 a-chymotrypsin 처리군의 쓴맛이 가장 약하게 나타났으며, xylitol 첨가군의 경우 단맛과 청량감, 전반적인 바람 직성이 가장 좋게 평가되었다. 그러므로 a-chymotrypsin 처리에 의하여 기포력과 유화력이 증가되었고 기포안정성과 유화안정성은 감소되지 않았던 분리대두단백에 xylitol 을 첨가하여 제조한 대두아이스크림의 품질특성이 가장 좋게 평가되었다.
관능적 특성에 있어서는 a-chymotrypsin 처리군의 쓴맛이 가장 약하게 나타났으며, xylitol 첨가군의 경우 단맛과 청량감, 전반적인 바람 직성이 가장 좋게 평가되었다. 그러므로 a-chymotrypsin 처리에 의하여 기포력과 유화력이 증가되었고 기포안정성과 유화안정성은 감소되지 않았던 분리대두단백에 xylitol 을 첨가하여 제조한 대두아이스크림의 품질특성이 가장 좋게 평가되었다.
쓴맛의 정도는 a-chymotrypsin으로 처리한 xylitol 첨가군에서 가장 약한 것으로 평가되었으며 다른 시료들과 유의차가 있었다. 단맛의 정도는 기호도로 평가한 결과 a- chymotrypsina로 처리한 xylitol 첨가군에서 가장 적합하게 평가되었으며 다른 시료들과 유의차가 있었는데 당의 종류에 따라서는 xylitol 첨가군, sucrose 첨가군, sorbitol 첨가군의 순으로 적합하였고 효소처리에 따라서 는 a-chymotrypsin 처리군이 무처리군보다 적합하게 평가되었다. 청량감에 있어서는 당의 종류에 따라서 xyUtol 첨가군이 전반적으로 적합하게 평가되었는데 이는 xyUtol 의 경우 용해열이 크기 때문이라고 판단된다.
한편, 효소처리에 따른 overrun은 당의 종류와 관계없이 유의적으로 a-chymotrypsin 처리군이 가장 높았고 무처리군이 가장 낮았다. 무처리군의 경우 15분에서 가장 높은 overrun을 나타냈던 반면 효소처리군의 경우 20분에서 최고치를 나타냈는데 그 수준은 무처리군의 경우 15.8〜21.4%의 범위였고 bromelain 처리군의 경우 18.9〜25.9%의 범위였으며 a-chymotrypsin 처리군의 경 우 무처리군보다 약 2배 정도 증가되어 24.9~40.3%의 범위로 나타났는데 이는 a-chymotrypsin이 소수성 아미 노산의 카르복실기 부분을 가수분해함으로써 점도가 커짐에 따라 overrun의 형성 역시 향상되었던 것으로 사료 된다.
점도, overrun, 녹아내리는 정도는 xylitol 첨가군, sorbitol 첨가군, sucrose 첨가군의 순으로 높았다. 무처리군의 점도가 가장 높았고 효소처리군간에 있어서는 a-chymotrypsin 처리군이 bromelain 처리군보다 높았으며 (p<0.05), a-chymotrypsin 처리군의 overrun0] 40%로 가장 높았다. 무처리군의 녹아내리는 정도는 90분 경과 시에 다소 모양의 변화가 있었으나 대체로 녹아내리지 않았던 반면, 효소처리군의 경우는 시간이 경과됨에 따라 녹아내리는 정도가 증가하였다.
점도, overrun, 녹아내리는 정도는 xylitol 첨가군, sorbitol 첨가군, sucrose 첨가군의 순으로 높았다. 무처리군의 점도가 가장 높았고 효소처리군간에 있어서는 a-chymotrypsin 처리군이 bromelain 처리군보다 높았으며 (p<0.
한편, 효소처리에 따라서 녹아내리는 정도는 당의 종류에 관계없이 무처리군의 경우 2시간 경과시 다소 모양에 변화가 있긴 했지만 녹아내리는 정도는 거의 없었던 반면 효소처리군의 경우 시간이 경과됨에 따라 녹아내리는 정도가 증가하였는데 bromelain 처리군의 녹아내리는 정도가 a-chymotrypsin 처리군보다 유의적으로 컸으며 이는 점도의 결과와 관련되어 점도가 높았던 경우 녹아 내리는 정도가 적었다.
한편, 효소처리에 따른 overrun은 당의 종류와 관계없이 유의적으로 a-chymotrypsin 처리군이 가장 높았고 무처리군이 가장 낮았다. 무처리군의 경우 15분에서 가장 높은 overrun을 나타냈던 반면 효소처리군의 경우 20분에서 최고치를 나타냈는데 그 수준은 무처리군의 경우 15.
한편, 효소처리에 따른 점도는 당의 종류와 관계없이 모든 시료에서 뚜렷한 유의차를 보였는데 무처리군이 가장 높았고 효소처리군간에 있어서는 a-chymotrypsin 처 리군의 경우 8, 400-9, 400cp 범위로써 1, 093〜2, 027 cp 범위를 나타낸 bromelain 처리군보다 상당히 높았다. Bromelain 처리군의 점도는 무처리군보다 낮았는데 이는 효소처리에 의해 가수분해가 진행될수록 고유점도 가 감소되는데 분산질의 분자량 및 기하학적 입자구조와 깊은 관계가 있고 분자량이 작을수록 또한 구조가 구형 에 가까울수록 고유점도가 작아지기 때문”, 이라고 사료 된다.
5% a-chymotrypsin으로 30분간 처리했을때 분리대두단백의 유화안정성이 30분 경과시 무처리군 보다 감소되었던 이 등‘의 보고와는 상반된 결과였다. 효소에 의한 가수분해로 생성되는 펩타이드의 크기가 너무 작거나 혹은 구형인 분리대두단백이 심하게 변성되면 기름입자를 둘러싸는 유화막이 얇아져서 유화를 안정시키기에 불충분할 수 있으나 본 연구에서는 유화력을 크게 증가시키고 유화안정성을 감소시키지 않았다는 점에서 효소처리가 적당했다고 사료된다.
2에 제시되어 있다. 효소의 종류를 달리하여 처리한 분리대두단백 Sup o 500E의 가수분해도를 측정한 결과, a-chymotrypsin 처티군의 경우 31.5%로 가장 높았고 bromelain 처리군의 경우 25.4%로 나타났다.
53배의 증가를 보였다. 효소처리군의 기포력과 유화력은 무처리군보다 유의적 (p<0.05)으로 증가하였으나 기포안정성과 유화안정성은 효소처리에 의하여 감소되지 않았다.
효소처리를 달리한 분리대 두단백의 가수분해도는 a- chymotrypsin 처리군이 가장 높았고 무처리군이 가장 낮았는데 (p<0.05), bromelain처리군과 a-chymotrypsin 처리군은 각각 무처리군의 2.03배와 2.53배의 증가를 보였다. 효소처리군의 기포력과 유화력은 무처리군보다 유의적 (p<0.
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