[논문]각종 효소를 이용한 맥주 폐효모로부터 효모추출물 제조

이옥환; 이성갑; 손종연; 김경임; 김현덕; 이부용

각종 효소를 이용한 맥주 폐효모로부터 효모추출물 제조
Preparation of Yeast Extract from Waste Brewer's Yeast using Various Enzymes 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.34 no.5 = no.165, 2002년, pp.867 - 872

이옥환 (국립 한경대학교 식품공학과) , 이성갑 (국립 한경대학교 식품공학과) , 손종연 (국립 한경대학교 식품공학과) , 김경임 (한국식품개발연구소) , 김현덕 (한국식품개발연구소) , 이부용 (한국식품개발연구소)

초록
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정미성이 높은 효모 추출물을 얻고자 각종 효소의 사용에 대한 최적 조합 및 공정법을 알아보기 위하여 맥주 폐효모박을 각종 효소로 처리하여 효모추출물 중의 정미성분(IMP, GMP 및 유리아미노산)을 측정하여 비교, 분석하였다. Glucanase(0.5%) 처리에 의한 효모추출물중의 조단백질 함량은 33.6% 이었다. Tunicase(1%) 28.0% 와 무처리구 21.1%에 비해 최고 1.6배의 증가를 보였다. 단백질 분해효소처리에 의한 조단백질의 함량은 bromelin(1%), protamex(1%) 처리에서 각각 30.8%, 29.8%로 무처리구에 비해 최고 1.4배의 증가를 보였다. 효소 복합처리에 의한 상승효과는 glucanase(0.5%)+protamex(1%) 처리구에서 조단백질의 함량이 34.4%로 나타나 glucanase 단독처리구의 33.6%보다 높은 함량을 나타냈다. IMP+GMP 총함량은 glucanase + phophodiesterase + adenyldeaminase (G+P+A) 혼합 처리구에서 1,066 mg/100 g, glucanase + ptotamex + phophodiesterase + adenyldeaminase (G+Pro+P+A) 혼합 처리구에서는 1,047 mg/100 g으로 비슷하였다. 유리아미노산의 함량은 protamex가 첨가된 G+Pro+P+A 혼합처리구에서 2,302 mg/100 g으로 가장 높게 나타났다. 따라서 IMP, GMP 및 유리아미노산의 함량을 모두 고려해 볼 때 세포벽 분해효소 (gulcanase 0.5%, 12시간), 단백질 분해효소 (protamex 1%, 3시간), 핵산 분해효소 (phosphodiesterase 0.1%, 3시간) 및 핵산 전이효소 (adenyldeaminase 1%, 1.5시간)를 순차적으로 적용시켜 가수분해시키는 것이 효모 추출물의 정미성을 높이는 최적의 효소 복합 사용공정으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was performed to investigate the optimum process conditions for manufacturing yeast extract from waste brewer's yeast using various enzymes. Contents of IMP, GMP, free amino acids, and crude protein of yeast extracts were measured by enzymes treatment. Crude protein contents of yeast extracts subjected to cell wall digestion enzyme treatment were 21.1, 33.6, and 28.0% for the control grouup, glucanase (0.5%, 12 h), and tunicase (1%, 18 h), respectively. Crude protein contents of yeast extracts subjected to protease treatment were 22.0, 30.8, and 29.8% for control group, bromelin (1%, 3 h), and protamex (1%, 3 h), respectively. Crude protein content of yeast extract subjected to glucanase and protamex mixed treatment was 34.4%. The total contents of IMP and GMP of yeast extracts subjected to G+P+A (glucanase+phosphodiesterase+adenyldeminase) and G+Pro+P+A (glucanase+protamex+phosphodiesterase+adenyldeaminase) treatments were 1,066 and 1,047 mg/100 g, respectively. The content of free amino acids of yeast extract was the highest (2,302 mg/100 g) in G+Pro+P+A treatment. Optimum concentration and process condition of enzyme treatment to obtain yeast extract with high IMP, GMP, and free amino acid content were in the order of glucanase (0.5%, 12 h), protamex (1%, 3h), phosphodiesterase (0.1%, 3 h) and adenyldeaminase (1%, 1.5 h) treatments.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

현재 각종 가공 식품의 소비증가와 함께 양질의 효모추출물의 이용이 늘어나고 있는 실정을 감안하여 볼 때, 효모추출물의 제조에 있어서 핵산계 정미성분과 유리아미노산 등을다량 추출할 수 있는 효소처리 제조공정의 최적화가 필요한실정이다. 따라서 본 연구에서는 맥주 생산 후 남는 맥주 폐효모박을 이용하여 정미성분(IMR GMR 유리아미노산)의 다량 추출 제조시 여러가지 효소를 복합적으로 사용하여 최적의 효소 조합 및 공정법을 알아보고자 하였다.

제안 방법

Huor Reagent Kit의 1 용액 70μL를 넣어혼합하였다. 여기에 미리 55℃(:에서 반응시킨 2A 용액 20μL 를 넣어 재 혼합하였고, 이를 실온에서 1분간 방치한 후 55℃ 에서 10분간 유도체화시킨 다음 HPLC로 유리 아미노산을 측정하였다.
자체효소의 활성이 실활된 효모를 Table 1과 같이 각각의 효소가 최적 활성을 나타내는 반응온도 및 반응 pH에서 교반(180rpm)하면서 각각의 효소농도 및 반응시간에따른 효모분해율을 측정하였다.
정미성이 높은 효모 추출물을 얻고자 각종 효소의 사용에 대한 최적 조합 및 공정법을 알아보기 위하여 맥주 폐효모박을 각종 효소로 처리하여 효모추출물 중의 정미성분(IMP, GMP 및 유리 아미노산)을 측정하여 비교, 분석하였다. Glu-canase(0.
Phosphodiesterase 는 RNA를 nucleotide(GMP, AMP, CMP,UMP)로 분해하는 핵산분해 효소 중의 하나이다. 즉, glucanase로 효모의 세포벽을 파괴하여 효모 균체 중에 상당량 함유되어 있는 RNA를 용출시킨 후 phosphodiesterase를 가하여 nucleotides로 분해시켰다. Phosphodiesterase의 농도에 따른 효모에서 용출된 RNA 분해정도는 Fig.
효모 추출물 중의 정미성분은 주로 질소원을 가진 단백질이기 때문에 정미성분 함량(IMR GMR 유리아미노산)의 지표성분으로 총 질소 함량을 측정하였다. 총질소의 함량은 semimicroFeldahl법⁽¹⁴⁾으로 측정한 후 질소계수 6.
효모의 세포벽을 분해하여 단백질 및 유리아미노산을 용출시키고 효모내의 정 미성분들을 유리 아미노산과 정미성 nucleotide로 분해 및 전이하여 정미성을 최대화하는 최적의 조건을 모색하고자 glucanase, protamex, phosphodiesterase 및 adenyldeaminase를 앞에서 시험된 최적농도 및 반응시간대로순차적으로 적용시켜 정미성분(IMP + GMP, 유리아미노산)들의 함량을 비교, 분석한 결과는 Fig. 6 및 Table 2와 같다. 핵산계 정미성분(IMP + GMP)의 함량은 glucanase + phosphodiesterase + adenyldeaminase(G+P+A) 처리구에서 1,066 mg/100g이 었으며, glucanase + protamex + phosphodiesterase + adenyldeaminase(G+Pro+P+A) 처리구에서 1,047mg/100g 으로 나타났다.

대상 데이터

, Korea) 를, 단백질 분해효소용으로는 pescalase, panazyme, bromelin, collupulinfVison biochem., Korea), protamex(Novo Com., Denmark), veron R veron L10(R6hm Com., Germany)을,효모 균체중에 존재하는 다량의 RNA를 nucleotide로 분해하는 핵산분해효소는 phosphodiesterase(天野, Japan)를, nucleotide 중 정미성이 없는 AMP를 정미성이 강한 IMP로 전환하는 핵산전이효소는 adenyldeaminase(天野, Japan)를 사용하였다.
맥주 폐효모는 맥주 제조 후 부산물로 생산된 건조 맥주폐효모박(C제품, J사)을 사용하였다. 세포벽 분해효소용으로는 glucanase(天野, Japan)와 tunicase(Vison biochem.
분석에 사용한 아미노산 표준물질은 amino acid standard H(Pierce, USA)이고, 칼럼은 AccQ-Tag column(3.9X 150mm, Waters, USA)이었다. IL 정용 플라스크에 0.

이론/모형

2㎛ membrane filter로 여과하였다. AccQ , Fluor Reagent Kit를 사용하여 AccQ · Tag 방법⁽¹⁶⁾으로 유도체화시켜 아미노산을 분석하였다. 즉, 여과된 유리 아미노산 시료 10μL를 취하여 시험관(<j)6X50 mm) 밑바닥에 조심스럽게 담고 여기에 AccQ .
Lee 등⁽¹⁷⁾의 방법에 따라 효모추출물 중의 IMP 및 GMP 함량은 HPLC로 분석하였다. 칼럼은 Nova-Pak C₁₈ column (Waters, USA)이 었으며 이 동상은 2.
총 질소 함량을 측정하였다. 총질소의 함량은 semimicroFeldahl법⁽¹⁴⁾으로 측정한 후 질소계수 6.25를 곱하여 조단백질 함량으로 나타내었다.
효모추출물 중의 유리아미노산은 Kim 등⁽¹⁵⁾의 방법에 따라측정하였다. 즉, 시료 약 0.

성능/효과

4와 같다. 4.5시간 동안 효소반응을 시켰을 때 0.1%, 0.2%, 0.5% 및 1.0%의 농도에서 IMP+GMP의 함량은 583 mg/100 g, 545 mg/100 g, 542 mg/100 g 및 553 mg/100 g으로 나타나 효소의 농도, 반응시간이 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서 효모 균체중의 RNA를 nucleotide로 분해할 때 최소량인 0.
3과 같다. Glucanase(0.5%, 12시간 반응)를 처리한 후 prota- mex를 각각 0.1%, 0.2%, 0.5% 및 1.0% 첨가하여 3시간 효소반응시 효모 추출물의 조단백질 함량은 각각 33.6%, 34.0%, 34.0% 및 34.4%이었다. Bromelin 복합첨가구의 경우는 prot-amex보다 전체적으로 단백질 분해율이 조금 낮게 나타났다.
0%로 증가하였다. Glucanase와 tunicase의 세포벽 분해율을 비교해보면 0.5% 이ucanase가 분해시간도 짧게 걸리며 저농도에서 분해율도 높았다. 즉glucanase 0.
핵산계 정미성분(IMP + GMP)의 함량은 glucanase + phosphodiesterase + adenyldeaminase(G+P+A) 처리구에서 1,066 mg/100g이 었으며, glucanase + protamex + phosphodiesterase + adenyldeaminase(G+Pro+P+A) 처리구에서 1,047mg/100g 으로 나타났다. Nucleotide(IMP + GMP)의 함량은 G+P+A 나 G+Pro+P+A 처리구에서 비슷하게 나타났지만, 유리아미노산 함량이 G+Pro+P+A 처리구에서 2,302mg/100 g으로 나타나 G+P+A 처리구(2, 050 mg/100 g)보다 12.4% 정도 높게 나타났다. 따라서 IMP GMP 및 유리아미노산의 함량을 모두 고려해 볼 때 G + P + A 처리구 보다는 G+Pro+P+A 처리구가 더 효율적인 효소처리법으로 판단되었다.
6배의 증가를 보였다. 단백질 분해효소처리에 의한 조단백질의 함량은 bromelin(l%), protamex(l%) 처리에서각각 30.8%, 29.8%로 무처리구에 비해 최고 1.4배의 증가를보였다. 효소 복합처리에 의한 상승효과는 glucanase(0.
4% 정도 높게 나타났다. 따라서 IMP GMP 및 유리아미노산의 함량을 모두 고려해 볼 때 G + P + A 처리구 보다는 G+Pro+P+A 처리구가 더 효율적인 효소처리법으로 판단되었다. Kim 등(5)의 결과에서 효모의 돌연변이 균주로부터 고핵산을 함유한효모 추출물을 제조할 때 세포벽 분해효소로 효모의 세포벽을 분해한 후 핵산분해효소 및 전이효소로 균체중의 RNA를 GMP, AMP등으로 분해 .
유리아미노산의 함량은 protamex가 첨가된 G+Pro+P+A 혼합처리구에서 2,302mg/100g으로 가장 높게 나타났다. 따라서 IMR GMP 및 유리아미노산의 함량을 모두 고려해 볼 때 세포벽 분해효소(gulcanase 0.5%, 12시간), 단백질 분해 효소(protamex 1%, 3시간), 핵산 분해 효소(phosphodiesterase 0.1%, 3시간) 및 핵산 전이효소(adenyldeaminase 1%, 1.5시간)를 순차적으로 적용시켜 가수분해시키는 것이효모 추출물의 정미성을 높이는 최적의 효소 복합 사용공정으로 판단되었다.
Bromelin 복합첨가구의 경우는 prot-amex보다 전체적으로 단백질 분해율이 조금 낮게 나타났다.따라서 glucanase 0.5%(12시간) 및 protamex 1%(3시간)의 농도가 최적이었다.
조미료의 정미성은 유리아미노산계와 핵산계가 적절히 혼합될 때 맛의 상승작용이 일어나 최고의 품질로 평가받고 있다. 따라서 결론적으로 세포벽 분해효소(gulcanase 0.5%, 12시간 반응)로효모세포벽을 분해시키고, 단백질 분해효소(protamex 1%, 3 시간 반응)로 처리하여 효모로부터 RNA 및 단백질 등을 최대로 용출시키고, 핵산 분해효소(phosphodiesterase 0.1%, 3시간 반응) 및 핵산 전이효소(adenyldeaminase 1%, 1.5시간 반응)를 순차적으로 적용시켜 핵산을 가수분해시키고, 정미성이 높은 nucleotide로 전이시키는 것이 효모 추출물의 정미성을 높이는 최적의 효소 복합 사용공정으로 판단되었다.
0%의 농도에서 IMP+GMP의 함량은 583 mg/100 g, 545 mg/100 g, 542 mg/100 g 및 553 mg/100 g으로 나타나 효소의 농도, 반응시간이 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서 효모 균체중의 RNA를 nucleotide로 분해할 때 최소량인 0.1%의 농도와 3시간 정도의 반응시간이면 충분한 것으로 판단되었다.
1과 같다. 유리아미노산과 정미성 nucleotide의 함량을 대변하는 기준인 조단백질의 함량을 측정한 결과, 효소반응 12시간시 glucanase 0.1%, 0.2%, 0.5% 및 1.0% 첨가구의 조단백질 함량은 각각 28.1%, 30.0%, 33.6% 및 33.7%로 증가하였다. 효소반응 18 시간시 tunicase 0.
IMP+GMP 총함량은 glucanase +phophodiesterase+adenyldeaminase(G+P+ A) 혼합 처리구에서 1,066mg/100 g, glucanase + ptotamex + phophodiesterase + adenyldeaminase (G+Pro+P+A) 혼합 처 리구에서는 1,047 mg/100 g으로 비슷하였다. 유리아미노산의 함량은 protamex가 첨가된 G+Pro+P+A 혼합처리구에서 2,302mg/100g으로 가장 높게 나타났다. 따라서 IMR GMP 및 유리아미노산의 함량을 모두 고려해 볼 때 세포벽 분해효소(gulcanase 0.
4%로 증가하는 경향을 보였다. 이상의 결과로 볼 때 bromeHn 1% 와 protamex 1% 농도와 3시간 반응으로 효모의 단백질이 효과적으로 용출되는 것으로 나타났다.
이와 같은 결과는 Kim 등⁽⁵⁾의 보고에서 처럼 adenyldeaminase의 첨가에 의해 AMP가 IMP로 전환하여 IMP + GMP의 함량이 크게 증가한결과와 일치한다. 즉 adenyldeaminase 처리는 L0% 농도와 1.5 시간 처리에서 IMP와 GMP의 총함량이 가장 높게 나타났다.
5% 이ucanase가 분해시간도 짧게 걸리며 저농도에서 분해율도 높았다. 즉glucanase 0.5% 농도와 12시간 반응이면 충분한 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 Kim 등⁽⁵⁾의 세포벽 분해효소의 농도 0.
6 및 Table 2와 같다. 핵산계 정미성분(IMP + GMP)의 함량은 glucanase + phosphodiesterase + adenyldeaminase(G+P+A) 처리구에서 1,066 mg/100g이 었으며, glucanase + protamex + phosphodiesterase + adenyldeaminase(G+Pro+P+A) 처리구에서 1,047mg/100g 으로 나타났다. Nucleotide(IMP + GMP)의 함량은 G+P+A 나 G+Pro+P+A 처리구에서 비슷하게 나타났지만, 유리아미노산 함량이 G+Pro+P+A 처리구에서 2,302mg/100 g으로 나타나 G+P+A 처리구(2, 050 mg/100 g)보다 12.
효모세포벽 등에 포접되어 있는 비가용성 단백질들을 더 용출시키기 위하여 예비실험으로 단백질 분해효소 농도를 1%로 설정하여 각각의 효소처리에 대한 효모 추출물의 조단백질 함량을 측정한 결과는 pescalase처리가 28.9%, bromelin 가 28.1%, collupulin이 24.7%, protamex가 24.4% 순이었다.그러나 pescalase로 처리된 효모 추출액은 이취가 발생하는 등 부정적인 요소로 인하여 적합치 못한 효소로 판단되어 본 실험에서는 제외시켰다.
4배의 증가를보였다. 효소 복합처리에 의한 상승효과는 glucanase(0.5%)+protamex(l%) 처리구에서 조단백질의 함량이 34.4%로 나타나 glucanase 단독처리구의 33.6%보다 높은 함량을 나타냈다. IMP+GMP 총함량은 glucanase +phophodiesterase+adenyldeaminase(G+P+ A) 혼합 처리구에서 1,066mg/100 g, glucanase + ptotamex + phophodiesterase + adenyldeaminase (G+Pro+P+A) 혼합 처 리구에서는 1,047 mg/100 g으로 비슷하였다.
7%로 증가하였다. 효소반응 18 시간시 tunicase 0.1%, 0.2%, 0.5% 및 1.0% 첨가구는 각각 25.7%, 26.2%, 27.4%, 및 28.0%로 증가하였다. Glucanase와 tunicase의 세포벽 분해율을 비교해보면 0.
2와같다. 효소반응 3시간시 bromelin 0.1%, 0.2%, 0.5% 및 1.0% 첨가구의 단백질 함량은 각각 24.8%, 25.3%, 26.7% 및 30.8%로, protamex 0.1%, 0.2%, 0.5% 및 1.0% 첨가구는 25.0%, 25.7%, 27.2% 및 29.8%로, collupuHn 0.1%, 0.2%, 0.5% 및 1.0% 첨가구는 22.7%, 22.9%, 23.3% 및 24.4%로 증가하는 경향을 보였다. 이상의 결과로 볼 때 bromeHn 1% 와 protamex 1% 농도와 3시간 반응으로 효모의 단백질이 효과적으로 용출되는 것으로 나타났다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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