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문제 정의
- 본 연구는 전갱이의 어육 단백질을 알칼리 용해와 등점전침전으로 회수하고 이들 단백질의 가열 겔 강도에 미치는 전분과 비근육 단백질의 영향을 검토할 목적으로 3종류의 전분(감자, 옥수수, 밀)과 4종류의 비근육 단백질(유장, 대두, 난백, 소혈청)이 가열 겔의 강도와 백색도에 미치는 영향을 punch test와 색도로 측정하였다 그리고 가장 효과적 인 전분과 비근육단백질을 2 수준 fractional factorial design으로 선별한 후, 선별한 전분과 비근육 단백질의 최적 첨가 비율을 mixture design으로 결정하였다.
제안 방법
- 2수준 tracticftial factorial 및 mixture design은 JMP pro-gram(15)로 실시하였다.
- 가열 겔을 1 mm3의 크기로 세절하고 2, 5% glutaraldehyde와 1% osmium tetroxide로 각각 2시간 동안 1차 및 2차 고정하였다. 고정한 시료를 0, 1 M phosphate 완충액(pH 72)으로 세척한 후 50%, 70%, 80%, 90%, 95% 및 99% ethyl alcohol로 실온에서 20분 동안 탈수하였다.
- 감자, 옥수수 및 밀 전분 중에서 파괴강도 감소에 미치는 영향이 가장 적은 옥수수 전분올 1〜9%까지 수리 미 에 첨가하여 제조한 가열 겔의 파괴강도와 변형 값의 변화올 측정하였다(Fig. 2). 전분의 청가는 파괴강도돌 감소시켰으나 3〜9%의 범위에서는 파괴강도 값에 유의적인 차이를 보이지 않았匸+(p<0.
- 겔 강도 강화에 가장 효과적 인 소혈청 단백질을 농도별로 첨가하여 가열 겔의 물성과 색에 미치는 영향을 조사하였다(Fig. 5). 소혈청 단백질의 첨가 농도가 증가함에 따라 파괴강도 값은 현저히 증가하였으나, 변형 값은 유의적인 차이
- 고정한 시료를 0, 1 M phosphate 완충액(pH 72)으로 세척한 후 50%, 70%, 80%, 90%, 95% 및 99% ethyl alcohol로 실온에서 20분 동안 탈수하였다. Propylene 庭de로 30분동안 2회 치환하고 Epson 혼합물과 Epson A+B 혼합물로 2시간 침루시킨 후 Epsm 812로 포매하였다.
- 물성의 측정은 Okada의 방법CL4)에 따라 실린형의 시료 (1,8><2.0 cm)위에 지름 5 mm의 구형 plungei를 장착하고 60 mm/min의 속도로 올리면서 rheometer(Model CR-100D, Sun Scientific Co, , Tokyo, Japan)로 파괴강도(g)와 변형(mm) 값을 측정하였다.
- 색도의 측정 은 색차계 (ZE-2000, Nippon Denshoku, To kyo, Japan)로 겔의 표면 CIE Lab colm를 측정하였다. 색차계는 표준 색 plate(L* = 96, 83, a* = -0, 36, b* = 0应)로 표준화하였으며, 백색도는 L*-3b*로 계산하였다CL2).
- 선별 실힘을 등해 전강이 앞캍리 수리 미 가열 겔의 믈성강화에 立과가 있는 것으로 인정 된 윽수수 전분과 소혈칭 단박질을 인자로 설정하고 혼합 설계법£로 츼적 첨가 이울을 결정하였다. 이때 옥수수 전분과 소혈칭 단백질의 츼대 첨가비을은 각각 10%로 제한하였다(TaHe 2).
- 알칼리 수리 미와 전분은 Table 1에 따라 8가지 형태로 배합하고 가열 겔올 조제한 후 반옹 값으로 파괴 강도, 변형값 및 백색도롤 측정하여 전분 종류가 물성에 미치는 영향올 조사하였다(Fig 1). 사용한 전분 모두 첨가랑이 증가함에 따라 파푀 강도는 감소하는 것으로 나타났으며, 변형 값은 감자와 밀전분에서는 변화가 없었으나, 옥수수 전분은 다소 감소하는 것으로 나타났다.
- 유장단백질, 대두 농축단백질, 분말 난백 단백질과 소 혈청 단백질을 Table 2의 조합 방법 에 따라 16가지 형 태로 조합하여 비근육 단백질이 가열 겔의 물성과 색에 미치는 영향을 조사하였다(Fig. 4). 파괴강도 값은 소혈청 단백질이 현저히 증가시키는 것으로 나타났으며, 분말 난백 단백질은 다소 증가시켰으나, 유장단백질과 대두 농축 단백질은 거의 영향을 미치지 않았다.
- 알칼리 수리미는 마쇄한 어육에 6배량의 증류수를 첨 가하고 1 N NaOH를 사용하여 pH 1Q5로 조정하여 어육 단백질을 용해시킨 후 원심분리(10, 000%, 25분)하였다. 중성 지방 등이 포함된 유화층(최상층)과 결체조직, 막지질, 비늘, 뼈 등을 포함하고 있는 최저층을 버리고 가용성 단백질과 수화 단백질을 포함한 중간층을 회수하여 1 N HC1 로 pH 5。으로 조정하여 단백질을 침전시킨 후 원심분리 (10, 000xg, 25분)하여 단백질을 회수하였다. 회수한 단백질은 1 N NaOH로 pH 7.
- 전갱이 육으로 제조한 알칼리 수리미의 가열 겔 강도 증강을 위한 최적 전분 및 비근육 단백질의 선정과 이들 성분의 최적 첨가량을 설정하기 위해 2수준 fractional factorial과 mixture design을 실시하였으며, 반응 값은 punch test에 의한 물성과 색차계로 색을 측정하였다. 감자, 옥수수 및 밀전분은 파괴 강도 값을 감소시키지만 변형 값에는 유의적인 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- 최적의 전분과 비근육 단백질을 선택하기 위하여 2 수준 fractional factorial 법 으로 설계한 혼합비 에 따라 전분과 비근육 단백질을 수리미와 혼합하였다(Table 1, 2). 최종 수분함량이 78%가 되도록 얼음물을 첨가하여 kitchen aid (Max Watt 325, St, Joseph, MI, USA)로 3분 혼합하고 비 닐 백에 넣어 진공 포장기 (Food Saver Ultra, Tilia International Inc, , China)로 수리미 중의 기포를 제거하여 sausage 충진기(Saus age Maker, Buffalo Co, , New York, NY, USA)로 collagen tubed, 8x20 cm, #180, Nippi Co, , Tokyo, Japan) 에 충진하였다.
- 단백질을 수리미와 혼합하였다(Table 1, 2). 최종 수분함량이 78%가 되도록 얼음물을 첨가하여 kitchen aid (Max Watt 325, St, Joseph, MI, USA)로 3분 혼합하고 비 닐 백에 넣어 진공 포장기 (Food Saver Ultra, Tilia International Inc, , China)로 수리미 중의 기포를 제거하여 sausage 충진기(Saus age Maker, Buffalo Co, , New York, NY, USA)로 collagen tubed, 8x20 cm, #180, Nippi Co, , Tokyo, Japan) 에 충진하였다. 충진한 tube는 90°C의 water bath에서 15분 동안 가열하고 즉시 얼음물에 15분 동안 냉각시켜 하룻밤 냉장 보관한후 물성 측정에 사용하였으며, 수세 수리미는 2%의 정제 소금을 첨가하였고 알칼리 수리미는 염 을 첨가하고 가열 겔을제조하였다.
- 최종 수분함량이 78%가 되도록 얼음물을 첨가하여 kitchen aid (Max Watt 325, St, Joseph, MI, USA)로 3분 혼합하고 비 닐 백에 넣어 진공 포장기 (Food Saver Ultra, Tilia International Inc, , China)로 수리미 중의 기포를 제거하여 sausage 충진기(Saus age Maker, Buffalo Co, , New York, NY, USA)로 collagen tubed, 8x20 cm, #180, Nippi Co, , Tokyo, Japan) 에 충진하였다. 충진한 tube는 90°C의 water bath에서 15분 동안 가열하고 즉시 얼음물에 15분 동안 냉각시켜 하룻밤 냉장 보관한후 물성 측정에 사용하였으며, 수세 수리미는 2%의 정제 소금을 첨가하였고 알칼리 수리미는 염 을 첨가하고 가열 겔을제조하였다.
- Propylene 庭de로 30분동안 2회 치환하고 Epson 혼합물과 Epson A+B 혼합물로 2시간 침루시킨 후 Epsm 812로 포매하였다. 포매한 시료를 37C에서 12시 간 열중합한 후 inicratcftnefLKB, Nova, Swe-den)으로 0.5 〜 1 wn의 두께로 절단하여 toluidine blue로 단염색하고 광학현미경스로 관찰 부위롤 다듬었다 이올 200 mesh의 copper gride에 부착시키고 uranyl acetate와 leadcitrate로 이중 염 색하여 무과전자현미경 (JEM 1200EX-H, JEOL, Japs)스로 관측하였다.
- 여과하여 근기질 단백질을 제거하였다. 현탁물을 원심분 E](10, 000xg, 25분)하여 얻은 잔사는 2배량의 0, 2% NaCl 용액를 첨가하여 동일한 조건에서 원심분리하여 색소와 근형질 단백질을 제거하고 얻은 잔사에 냉동변성방지제(5% sorbitol, 4% sucrose, 0, 3% sodium polyphosphate)를 첨 가하여 제조하였다. 알칼리 수리미는 마쇄한 어육에 6배량의 증류수를 첨 가하고 1 N NaOH를 사용하여 pH 1Q5로 조정하여 어육 단백질을 용해시킨 후 원심분리(10, 000%, 25분)하였다.
- 중성 지방 등이 포함된 유화층(최상층)과 결체조직, 막지질, 비늘, 뼈 등을 포함하고 있는 최저층을 버리고 가용성 단백질과 수화 단백질을 포함한 중간층을 회수하여 1 N HC1 로 pH 5。으로 조정하여 단백질을 침전시킨 후 원심분리 (10, 000xg, 25분)하여 단백질을 회수하였다. 회수한 단백질은 1 N NaOH로 pH 7.0으로 조절한 후 냉동변성방지제(5%sorbitol, 4% sucrose, 0, 3% sodium polyphosphate)를 첨 가하여 제조하였다.
대상 데이터
- 실험 에 사용한 신선한 (Trachurus japonicus', 체장 20, 8+1, 8 cm, 체주 179, 0+31, 4 g)는 졍남 통영시 소재의 어시장에서 구입하여 빙장 상태로 실험실로 운반한 후 두부와 내장을 제거하고 육만을 절취하여 근육 단백질 회수를 위한 시료로 사용하였다.
- 실험에 사용한 감자, 옥수수 및 밀 전분은 삼양사(서울, 한국어]서 구입하여 사용하였으며, 비근육 단백질은 유장단백질 (Nutrilac 7723, MD Foods Ingredients Union, NJ, USA), 대두단백질 농축물(Supro 538, Protein Technology Inter national, St, Louis, MO, USA), 건조 난백 (Prinegg, Cam eron, WI, USA)과 소혈청단백질(AMPC, Ames, IA, USA) 을 사용하였다.
성능/효과
- 물성과 색차계로 색을 측정하였다. 감자, 옥수수 및 밀전분은 파괴 강도 값을 감소시키지만 변형 값에는 유의적인 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 소혈청 단백질은 파괴강도 값을 크게 증가시 킨 반며 분말 난백 단백질은 다소 효과가 인정되었고 유장단백질과 대두 농축 단백질은 효과가 없었다.
- 른 파푀 강도와 변형 값의 감소 정도에는 다소 차이롤 보였다: 이갈은 결과에 미루어 전분이 백색육 어류와 적색육 어류의 surimi 겔에 미치는 영향은 다소 차이가 있음올 확인할 수있 었다. 그리고 전분의 첨가랑이 증가함에 따라 전 체 겔의 성분 중 수리미의 함량이 상대적으로 감소한 것에 비추어 겔의 파괴강도는 전분보다는 수리미의 함량에 의존하는 것으로 보인다. Ziegler 와 Foegedi形은 겔화 및 비 겔화 첨가몰이 차지하는 공간 배열 에 따라 5가지의 모델올 제시하였으며, 수리미에 첨가한 전분은 액체의 분산된 입자로 2차적인 겔 망상으로 존재하며 근원섬유 단백질이 구성하는 gel 망상과는 관계가 없는 것으로 추정하였다(8).
- 변형 값의 경우, 소혈청 단백질은 다소 증가시킨 반면 분말 난백 단백질은 현저히 감소시켰고 유장단백질과 대두 농축 단백질은 거의 영향을 미치지 않았다. 그리고 첨가한 비근육 단백질 모두 백색도를 개선하는 것으로 나타났다. 이 같은 결과는 백조기 알칼리 수리 미 겔에 첨가한 소혈청 단백질이 파괴강도를 현저히 증가시키고 변형값은 다소 증가시킨다는 보고(18)와 일치하지만 난백 단백질이 변형값을 현저히 감소시킨다는점에서는 일치하지 않는다.
- 05). 변형 값은 1% 첨가시 다소 상승하였으나, 이 후 감소하여 첨가 농도에 따른 유의적 인 차이를 보이지 않았다(p<0.05). Park은 전분 농도가 증가함에 따라 전단 응력 값은 감소하나 전분 농도 12% 첨가 시까지 전단 변형은 거의 변하지 않는다고 보고하여(16), 본 실험의 변형 결과와 유사하였다.
- 조직감이 우수한 어목은 단백질이 균일하게 분산되어 있으여, 균일한 단백질의 분산은 겔 강도룰 강화시 키고, 단백질 덩어리는 겔 강도룰 저하시킨다(18). 본 실힝의 결과 앞캍리 수리미의 겔 강도가 수세 수리미에 이 하여 다소 놎은 것은 균일한 단백질 분산에 의 한 것으로 관단되여, 치적화 한 앞캍리 수리미 겔의 놎은 퐈푀강도와 빈형 값은 첨가한 혈칭 단백질이 이공유 결함과 공유결합을 통해 망상 구조의 형성 에 기여 헛기 때문으로 관단되었다.
- 1). 사용한 전분 모두 첨가랑이 증가함에 따라 파푀 강도는 감소하는 것으로 나타났으며, 변형 값은 감자와 밀전분에서는 변화가 없었으나, 옥수수 전분은 다소 감소하는 것으로 나타났다. 그리 고 백 색도는 밀전분에서 다소 감소하는 것으로 나타났다.
- 감자, 옥수수 및 밀전분은 파괴 강도 값을 감소시키지만 변형 값에는 유의적인 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 소혈청 단백질은 파괴강도 값을 크게 증가시 킨 반며 분말 난백 단백질은 다소 효과가 인정되었고 유장단백질과 대두 농축 단백질은 효과가 없었다. 그리고 소 혈청 단백질은 변형값을 다소 중가시킨 단면 분말 난백 단백질을 크게 감소시켰다.
- 옥수수 전분의 첨가는 겔의 백색도를 다소 개선하는 것으로 나타났다(Fig. 3). 전분을 첨가한 겔의 색은 전분 농도와 전분 특성에 따라 다르지만, 명태 수리미에 첨가한 전분은 완전히 팽윤하여 전분 농도가 증가함에 따라 명도와 황색도는 다소 감소하기 때문에 백색도에는 거의 영향을 미치지 않는다고 한 Choi 등의 보고CL7)와 본 실험의 결과는 다소 차이를 보였으나, 사舍한 수리미의 종류가 다르기 때문에 직접적인 비교는 어려웠다.
- 전분을 첨가한 겔의 색은 전분 농도와 전분 특성에 따라 다르지만, 명태 수리미에 첨가한 전분은 완전히 팽윤하여 전분 농도가 증가함에 따라 명도와 황색도는 다소 감소하기 때문에 백색도에는 거의 영향을 미치지 않는다고 한 Choi 등의 보고CL7)와 본 실험의 결과는 다소 차이를 보였으나, 사舍한 수리미의 종류가 다르기 때문에 직접적인 비교는 어려웠다. 전분의 첨가 농도가 증가할수록 백색도가 증가하는 것이 미루어 알칼리 처리로 제조한 수리미는 잔존하는 myoglobin과 hemoglobin 때문에 높은 황색도를 갖지만 첨가한 전분이 이 같은 황색도를 낮추는 것으로 판단되었다.
- 4). 파괴강도 값은 소혈청 단백질이 현저히 증가시키는 것으로 나타났으며, 분말 난백 단백질은 다소 증가시켰으나, 유장단백질과 대두 농축 단백질은 거의 영향을 미치지 않았다. 변형 값의 경우, 소혈청 단백질은 다소 증가시킨 반면 분말 난백 단백질은 현저히 감소시켰고 유장단백질과 대두 농축 단백질은 거의 영향을 미치지 않았다.
- 이때 옥수수 전분과 소혈칭 단백질의 츼대 첨가비을은 각각 10%로 제한하였다(TaHe 2). 퐈푀 강도 값올 110 g 이상, 빈형 값을 4.2 mm 이상, 백삭도룰 225 이상으로 설정했을 때 수리미, 감자전분 소혈칭 단백질의 츼적 첨가량은 각각 织.5〜930%, 4.6-6.0% 및 4.3-54%로서 (Fig. 7), 백조기 앞캍리 수리미 겔에 이하여(16) 전분의 첨가 범 위는 다소 N 었으며 소 혈칭 단백질은 약 1% 감소하였다. 이 같은 결과는 어종예 따라 부친료의 츼적 첨가이을에 차이가 있음을 지적한다.
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