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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 식품가공 부산물의 재활용 방안의 탐색에 관한 연구의 일환으로 식물성 부산물의 재활용 연구3)뿐만 아니라 돼지뼈, 닭뼈와 참치 혈합육 으로부터 조미성분을 열수로 추출한 후 단백질 및 지방 분해효소로 처리하여 천연 조미 소재의 제조가능성을 조사하였다.
제안 방법
- 효소분해에 의한 고형분과 단백질의 가용화 정도를 비교하기 위하여 원심분리 후 상등액의 고형분 회수율(dry matter yield, DMY)과 단백질의 회수율(total protein yield, TPY)을 계산하였다., 단백질의 가수분해도(degree of hydrolysis, DH)는 pH 8.2에서 단백질 가수분해물 중 아미노산 혹은 펩타이드의 아미노기에 TNBS(2, 4, 6-trinitrobenzenesulfonic acidX 반응시키고 산성조건(pH 3.8)에서 발색시킨 후 340 nm 에서 흡광도를 측정 하는 방법으로 분석하였다. 효소 반응으로 생성된 유리 아미노산은 O队법项으로 HPLC에서 분석하였다.
- 추출 및 효소분해. PB와 CB로부터 조미성분을 열수로 추출하였다. 일정한 크기 (3~5cm)로 절단한 재료를 10배 중량의 끊는 증류수에서 18시간 동안 추출하고 여과하여 추출액을 준비하였다.
- 9X 150mm, Waters) 칼럼과 형광 검출기(Ex 338 nm, Em 425 nm)를 사용하였고, 용매는' gradient system으로 50 mM CH3COONa/50 mM NajHPO/tetrahydrofuran = 467/467/66(v/v/v)과 CH3OH/CH3CN/H2O = 9/2/9(v/v/v)의 2종류를 이용하였다. 관능검사는 10인의 pan하을 구성하여 색, 향, 맛 및 전체적인 선호도를 5단계 평점법으로 평가하였다.
- 특히 Flavourzyme 과 Alcalase를 동시에 사용한 실험군에서는 반응 2시간 후부터 지방층이 분리되는 것이 관찰되었다. 그러므로 효율적으로 단백질을 이용하기 위하여 PB, CB 추출물에서 지방을 제거하는 것이 필요하므로 열수추출 후 지방분해효소(lipase)로 처리하였다. 지방분해효소는 Merck사의 pancreatic enzyme을 사용하였는데' 이 효소는 lipase뿐만 아니라 protease와 amylase 활성을 포함하고 있다(protease 1, 400 U/g, amylase 30, 000 U/g, lipase 24, 000 U/g).
- 02로 조절한 후 두 종류의 단백질 분해효소를 각각 단백질 함량의 2%가 되도록 첨가하고 50℃ 에서 24시간 동안 가수분해하였다. 또한 추출액의 지방 제거를 위하여 lipase 활성이 있는 pancreatic enzyme을 고형분 함량의 1%로 처리한 후 단백질 분해효소 Flavourzyme을 동일한 조건으로 처리하였다. TDF는 100 g에 증류수 150 g을 가하고 분쇄기로 5분간 분쇄하여 준비하였으며, pancreatic enzymee 사용하지 않고 단백질 분해효소를 PB, CB와 동일한 조건으로 처리하고 22시간 동안 가수분해하였다.
- 효소 분해물에 소금을 1% 첨가하여 냄새, 풍미, 비린 냄새와 맛, 구수한 맛 등에 대한 관능적인 특성을 비교하였다. 이때 맛의 비교를 위해 조미소재로 유통되고 있는 쇠고기 사골 추출물에 1% 가염하여 대조군으로 사용하였다(Table 4). 모든 항목에서 쇠고기 사골 추출물이 가장 우수한 결과를 보였으며, CB에서는 비린 맛이, PB는 구수한 맛이, TDF는 시원한 맛이 강한 특성을 나타내었다.
- 2%와 50%는 조단백질로 PB와 CB 추출물은 우수한 단백질원이며 조미소재로 이용될 수 있을 것으로 판단되었다. 이와 같은 추출물에 작용기작이 상이한 2종의 단백질 분해효소인 Alcalase(endopeptidase)와 Flavourzyme(exopeptidase)을 각각 단백질의 2%로 첨가하여 가수분해하였다. 단백질의 가수분해도 (DH)는 12시간까지 효소 반응시간에 비례적으로 증가하였으며, Alcalase와 Flavourzyme을 동시에 처리하는 경우 DH가 크게 증가하였다(Fig.
- "PB와 CB 추출물은 pancreatic enzymeFlavourzyme, TDF는 Alcalase t Flavourzyme의 순으로 분해한 후 유리 아미노산의 . 함량을 분석하여 분해 물에서 고형분 중 유리 아미노산의 함량으로 나타내었다(Table 3). TDF 분해물의 유리 아미노산 함량은 PB보다 3배 이상, CP보다 2배 이상 높은 26.
- 유리 아미노산은 정미성분과 깊은 관련이 있으므로 유리 아미노산의 함량이 많은 TDF는 CB, PB 분해물보다 조미소재로 사용 가능성이 높을 것으로 사료된다. 효소 분해물에 소금을 1% 첨가하여 냄새, 풍미, 비린 냄새와 맛, 구수한 맛 등에 대한 관능적인 특성을 비교하였다. 이때 맛의 비교를 위해 조미소재로 유통되고 있는 쇠고기 사골 추출물에 1% 가염하여 대조군으로 사용하였다(Table 4).
- 효소분해로 생성된 수용성 성분의 총량은 4℃에서 원심분리 (IQOOOXg, 20분)하여 불용성 성분을 제거하고 상등액의 고형분 함량을 Brix meter(Atagc사, Japan)로 측정하였으며, 단백질 함량은 총 질소(total nitrogen, TN)를 micro- Kjeldahl법으로 분석하였다. 효소분해에 의한 고형분과 단백질의 가용화 정도를 비교하기 위하여 원심분리 후 상등액의 고형분 회수율(dry matter yield, DMY)과 단백질의 회수율(total protein yield, TPY)을 계산하였다., 단백질의 가수분해도(degree of hydrolysis, DH)는 pH 8.
대상 데이터
- 부산물 원료인 돼지뼈 (pig bone, PB>와 닭뼈 (chicken bone, CB)는 대상농장에서, 참치 혈합육(tuna dark flesh, TDF) 은 동원산업에서 구하였다. 단백질 분해효소 중 endopeptidase 로는 Bacillus 冲Z”加s유래의 Alcalase""를 exopeptidase로는 Aspergillus aryaze유래의 Flavourzyme™-®- Novozyme사 (Bagsvaerd, Denmark)로부터, pancreatic enzymee Merck사" (Darmstadt, Germany)로부터 구입하여 사용하였다.
- 효소 반응으로 생성된 유리 아미노산은 O队법项으로 HPLC에서 분석하였다. Nova-pak C18(3.9X 150mm, Waters) 칼럼과 형광 검출기(Ex 338 nm, Em 425 nm)를 사용하였고, 용매는' gradient system으로 50 mM CH3COONa/50 mM NajHPO/tetrahydrofuran = 467/467/66(v/v/v)과 CH3OH/CH3CN/H2O = 9/2/9(v/v/v)의 2종류를 이용하였다. 관능검사는 10인의 pan하을 구성하여 색, 향, 맛 및 전체적인 선호도를 5단계 평점법으로 평가하였다.
- 재료. 부산물 원료인 돼지뼈 (pig bone, PB>와 닭뼈 (chicken bone, CB)는 대상농장에서, 참치 혈합육(tuna dark flesh, TDF) 은 동원산업에서 구하였다. 단백질 분해효소 중 endopeptidase 로는 Bacillus 冲Z”加s유래의 Alcalase""를 exopeptidase로는 Aspergillus aryaze유래의 Flavourzyme™-®- Novozyme사 (Bagsvaerd, Denmark)로부터, pancreatic enzymee Merck사" (Darmstadt, Germany)로부터 구입하여 사용하였다.
- PB와 CB로부터 조미성분을 열수로 추출하였다. 일정한 크기 (3~5cm)로 절단한 재료를 10배 중량의 끊는 증류수에서 18시간 동안 추출하고 여과하여 추출액을 준비하였다. 추출액의 pH를 7.
이론/모형
- 8)에서 발색시킨 후 340 nm 에서 흡광도를 측정 하는 방법으로 분석하였다. 효소 반응으로 생성된 유리 아미노산은 O队법项으로 HPLC에서 분석하였다. Nova-pak C18(3.
- 분석방법. 효소분해로 생성된 수용성 성분의 총량은 4℃에서 원심분리 (IQOOOXg, 20분)하여 불용성 성분을 제거하고 상등액의 고형분 함량을 Brix meter(Atagc사, Japan)로 측정하였으며, 단백질 함량은 총 질소(total nitrogen, TN)를 micro- Kjeldahl법으로 분석하였다. 효소분해에 의한 고형분과 단백질의 가용화 정도를 비교하기 위하여 원심분리 후 상등액의 고형분 회수율(dry matter yield, DMY)과 단백질의 회수율(total protein yield, TPY)을 계산하였다.
성능/효과
- 이러한 경향은 콩단백질과 헤모글로빈의 가수분해에서도 보고돤 것과 일치하였다.07)pb와 CB를 가수분해하는 과정에서 지방이 용출되어 지방층의 분리가 일어났으며 상층과 하층의 총질소 함량(상층 1.46%, 하층 1.48%)은 큰 차이를 보이지 않았다. 이와 같은 현상은 단백질 분해효소의 작용으로 단백질이 분해되면서 단백질과 결합되어 있는 지방이 유리되어 지방층이 분리되기 때문인 것으로 판단된다.
- 도출 부산물인 돼지뼈 (PB)와 닭뼈(CB)를 UXTC에서 열수에서 18시간 동안 추출하여 여과한 후 추출물을 분석한 결과는 Able 1과 같다. PB와 CB 추출물의 DMY는 14%와 10.6%로 높지 않았으나 고형분 중 64.2%와 50%는 조단백질로 PB와 CB 추출물은 우수한 단백질원이며 조미소재로 이용될 수 있을 것으로 판단되었다. 이와 같은 추출물에 작용기작이 상이한 2종의 단백질 분해효소인 Alcalase(endopeptidase)와 Flavourzyme(exopeptidase)을 각각 단백질의 2%로 첨가하여 가수분해하였다.
- 따라서 lipase 처리 중 pancreatic enzyme에 함유되어 있는 protease에 의하여 추출물 중 단백질 분해도 진행된다. Pancreatic enzyme을 처리한 후 추출물의 DH를 Alcalase만으로 분해한 결과와 비교한 결과(Table 2), PB에서 DH가 20% (20.1%— 24.5%) 향상되었으나 CB에서는 오히려 다소 감소하였다. 또한 PB에서 pancreatic enzyme처리 후 2차로 Flavourzyme £로 분해한 추출물의 DH는 Alcalase t Flavourzyme의 순으로 분해한 경우보다 57.
- 함량을 분석하여 분해 물에서 고형분 중 유리 아미노산의 함량으로 나타내었다(Table 3). TDF 분해물의 유리 아미노산 함량은 PB보다 3배 이상, CP보다 2배 이상 높은 26.7%이었다. 유리 아미노산은 정미성분과 깊은 관련이 있으므로 유리 아미노산의 함량이 많은 TDF는 CB, PB 분해물보다 조미소재로 사용 가능성이 높을 것으로 사료된다.
- 이와 같은 추출물에 작용기작이 상이한 2종의 단백질 분해효소인 Alcalase(endopeptidase)와 Flavourzyme(exopeptidase)을 각각 단백질의 2%로 첨가하여 가수분해하였다. 단백질의 가수분해도 (DH)는 12시간까지 효소 반응시간에 비례적으로 증가하였으며, Alcalase와 Flavourzyme을 동시에 처리하는 경우 DH가 크게 증가하였다(Fig. 1). 특히 CB 추출물에서는 DH가 72%까지 증가하였다.
- 4%까지 증가하였으며 2차 분 해후 DH는 CB, PB 와 유사하였다(Table 2). 또한 DMY는 17~22%로 효소로 분해하지 않은, 졍우의 7.54%보다 2배 이상 증가하였으며, TPY는 8:8%로 1.1%에서 8배 증가하였다(Fig. 2). 특이하게 TDF의 단백질을 분해하는, 경우 헤모글로빈의 분해 1。)와는 상이하게 exopeptidase가 TPY를 향상시키는 효과가 미미하였다.
- 5%) 향상되었으나 CB에서는 오히려 다소 감소하였다. 또한 PB에서 pancreatic enzyme처리 후 2차로 Flavourzyme £로 분해한 추출물의 DH는 Alcalase t Flavourzyme의 순으로 분해한 경우보다 57.6%에서 69.5%로 약 20% 증가하여 Alcalase보다 pancreatic enzyme이 PB추출물의 효소분해에 적합하였다. 반면 CB 추출물에서는。暗 변화가 PB에 비하여 작았다.
- 참치 부산물은 이미 열처리되었으므로 자기소화나 미생물에 의한 분해보다는 상업용 효소를 첨가하는 것이 효율적이다. 먼저 CB, PB와 동일하게 TDF를 열수로 추출한 추출액과 TDF에 증류수를 가하고 분쇄한 현탁액에 동일하게 효소를 처리한 결과 반응 후 고형분 회수율이 약 22%로 매우 유사하였으며, 이는 참치 부산물은 이미 열처리되었으므로 PB, CP와는 상이하게 TDF의 열수 추출의 효과가 미미하게 나타난 것으로 사료된다. 그러므로 이후의 실험에서는 TDK 분쇄한 현탁액을 원료로 사용하였다.
- 이때 맛의 비교를 위해 조미소재로 유통되고 있는 쇠고기 사골 추출물에 1% 가염하여 대조군으로 사용하였다(Table 4). 모든 항목에서 쇠고기 사골 추출물이 가장 우수한 결과를 보였으며, CB에서는 비린 맛이, PB는 구수한 맛이, TDF는 시원한 맛이 강한 특성을 나타내었다. 본 연구의 결과물 중에는 전체적인 선호도는 TDF>PB>CB의 순으로 TDF 분해물이 가장 우수하였다.
- 그러므로 이후의 실험에서는 TDK 분쇄한 현탁액을 원료로 사용하였다. 본 연구에서 사용한 TDF의 단백질 함량은 21.84%이었으며 분쇄한 TDF를 단백질 분해효소로 분해한 결과 DH는 Alcalase 처리로 46.8%, Flavourzyme의 2차 분해로 75.4%까지 증가하였으며 2차 분 해후 DH는 CB, PB 와 유사하였다(Table 2). 또한 DMY는 17~22%로 효소로 분해하지 않은, 졍우의 7.
- 모든 항목에서 쇠고기 사골 추출물이 가장 우수한 결과를 보였으며, CB에서는 비린 맛이, PB는 구수한 맛이, TDF는 시원한 맛이 강한 특성을 나타내었다. 본 연구의 결과물 중에는 전체적인 선호도는 TDF>PB>CB의 순으로 TDF 분해물이 가장 우수하였다.
- 참치 통조림 제조공정에서 참치를 93~95。(2로 30~60분간 자숙9)시킨 후 참치의 어육을 분리하므로 열수로 추출될 수 있는 성분 중 상당 부분은 참치 자숙액으로 유출된 후 참치에서 TDK 분리한다. 참치 부산물은 이미 열처리되었으므로 자기소화나 미생물에 의한 분해보다는 상업용 효소를 첨가하는 것이 효율적이다. 먼저 CB, PB와 동일하게 TDF를 열수로 추출한 추출액과 TDF에 증류수를 가하고 분쇄한 현탁액에 동일하게 효소를 처리한 결과 반응 후 고형분 회수율이 약 22%로 매우 유사하였으며, 이는 참치 부산물은 이미 열처리되었으므로 PB, CP와는 상이하게 TDF의 열수 추출의 효과가 미미하게 나타난 것으로 사료된다.
후속연구
- 이상의 결과로부터 참치 혈합육의 효소 분해물은 돼지뼈, 닭 뼈의 경우보다 유리 아미노산의 함량이 높고 관능적으로도 적당하여 천연 조미소재의 원료로서의 사용 가능하였으며 실제 조미 소재로의 활용에는 기존의 연구 결과9)와 함께 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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