돈육에서 추출한 염용성 단백질에 수용성 키토올리고당 및 키토산을 첨가한 혼합액과 가열 겔의 물성특성 Rheological Properties of the Mixture and Heat-induced Gel Prepared from Pork Salt Soluble Protein in Combined with Water Soluble Chitooligosaccharide and Chitosan원문보기
본 연구는 돈육후지에서 추출한 염용성 단백질을 키토올리고당과 키토산의 분자량과 첨가량을 달리하여 pH와 점도를 측정하였으며, 가열 겔의 pH와 수분함량 및 경도를 측정하여 키토산첨가가 육제품의 물성에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위하여 실시하였다. 키토산과 염용성 단백질 혼합물의 pH는 저분자 키토올리고당의 경우 0.45% 첨가 시 pH가 높아졌으나, 중분자 키토산을 0.45% 첨가 시 또는 고분자 키토산을 0.3% 이상을 첨가하였을 경우 pH가 오히려 낮았다(p<0.05). 점도는 첨가량이 0.3% 이상의 수준에서 중분자와 고분자 키토산 처리구가 저분자 키토올리고당 처리구나 대조구보다 높은 값을 나타냈다(p<0.05). 반면 가열 겔의 pH, 수분함량 및 경도에서는 키토산의 분자량과 첨가량에 따른 효과가 나타나지 않았다(p>0.05). 이상의 결과를 종합하면 키토산과 염용성 단백질의 혼합물에서 중분자나 고분자 키토산을 0.3% 이상 첨가 시 증가되었던 점성이 가열처리에 의해 겔이 형성됨으로써 경도의 차이가 미미해졌으나 다양한 첨가물과 가열공정에 의한 실제적인 육제품에서는 그 결과가 달라질 수 있을 것으로 판단된다. 앞으로의 연구에서 키토산을 실질적인 육제품에 첨가했을 때 어떠한 효과를 나타내는지 모델연구와 비교 및 평가가 요구된다.
본 연구는 돈육후지에서 추출한 염용성 단백질을 키토올리고당과 키토산의 분자량과 첨가량을 달리하여 pH와 점도를 측정하였으며, 가열 겔의 pH와 수분함량 및 경도를 측정하여 키토산첨가가 육제품의 물성에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위하여 실시하였다. 키토산과 염용성 단백질 혼합물의 pH는 저분자 키토올리고당의 경우 0.45% 첨가 시 pH가 높아졌으나, 중분자 키토산을 0.45% 첨가 시 또는 고분자 키토산을 0.3% 이상을 첨가하였을 경우 pH가 오히려 낮았다(p<0.05). 점도는 첨가량이 0.3% 이상의 수준에서 중분자와 고분자 키토산 처리구가 저분자 키토올리고당 처리구나 대조구보다 높은 값을 나타냈다(p<0.05). 반면 가열 겔의 pH, 수분함량 및 경도에서는 키토산의 분자량과 첨가량에 따른 효과가 나타나지 않았다(p>0.05). 이상의 결과를 종합하면 키토산과 염용성 단백질의 혼합물에서 중분자나 고분자 키토산을 0.3% 이상 첨가 시 증가되었던 점성이 가열처리에 의해 겔이 형성됨으로써 경도의 차이가 미미해졌으나 다양한 첨가물과 가열공정에 의한 실제적인 육제품에서는 그 결과가 달라질 수 있을 것으로 판단된다. 앞으로의 연구에서 키토산을 실질적인 육제품에 첨가했을 때 어떠한 효과를 나타내는지 모델연구와 비교 및 평가가 요구된다.
Effects of various levels and molecular weights (MWs) of chitooligosaccharides and chitosan with pork salt-soluble protein (SSP) on pH, moisture (%), viscosity, and hardness of protein-chitosan mixtures were determined in a model study. Mixtures of 0.15, 0.3, and 0.45% chitosan at various MWs (Low, ...
Effects of various levels and molecular weights (MWs) of chitooligosaccharides and chitosan with pork salt-soluble protein (SSP) on pH, moisture (%), viscosity, and hardness of protein-chitosan mixtures were determined in a model study. Mixtures of 0.15, 0.3, and 0.45% chitosan at various MWs (Low, 1.5 kDa; Medium, 30-50 kDa; High, 200 kDa) were dissolved in 3% SSP solution for measurement of pH and viscosity at $20^{\circ}C$. pH value increased with addition of 0.45% low MW of chitooligosacchearides into SSP (p<0.05), whereas decreased with addition of 0.45% medium MW and 0.3% or higher level of high MW chitosan. Viscosity increased with addition of more than 0.3% either medium or high MW chitosan (p<0.05), as compared to mixture with low MW chitolligosaccharide and control (p0.05). Further study will be performed to evaluate rheological properties actual meat products with various levels and MWs of chitosan.
Effects of various levels and molecular weights (MWs) of chitooligosaccharides and chitosan with pork salt-soluble protein (SSP) on pH, moisture (%), viscosity, and hardness of protein-chitosan mixtures were determined in a model study. Mixtures of 0.15, 0.3, and 0.45% chitosan at various MWs (Low, 1.5 kDa; Medium, 30-50 kDa; High, 200 kDa) were dissolved in 3% SSP solution for measurement of pH and viscosity at $20^{\circ}C$. pH value increased with addition of 0.45% low MW of chitooligosacchearides into SSP (p<0.05), whereas decreased with addition of 0.45% medium MW and 0.3% or higher level of high MW chitosan. Viscosity increased with addition of more than 0.3% either medium or high MW chitosan (p<0.05), as compared to mixture with low MW chitolligosaccharide and control (p0.05). Further study will be performed to evaluate rheological properties actual meat products with various levels and MWs of chitosan.
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문제 정의
있다. 따라서 본 연구는 키토산이 육제품에 대한 물성학적 특성에 끼치는 영향을 알아보기 위한 모델연구로서 육제품의 조직에 중요한 영향을 끼치는 염용성 단백질을 돈육 후지에서 추출한 뒤 키토올리고당과 키토산의 분자량과 첨가량을 달리하여 그에 따른 점도를 측정하였으며 가열 겔의 경도를 측정하였다.
본 연구는 돈육후지에서 추출한 염용성 단백질을 키토올리고당과 키토산의 분자량과 첨가량을 달리하여 pH와 점도를 측정하였으며, 가열 겔의 pH와 수분함량 및 경도를 측정하여 키토산첨가가 육제품의 물성에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위하여 실시하였다. 키토산과 염용성 단백질 혼합물의 pH는 저분자키토올리고당의 경우 0.
제안 방법
3%로 단백질의 농도를 조정시킨 염용성 단백질을 10개의 비이커에 3()mL씩 취한 후 3가지 키토산을 각각 ().15, 0.30 그리고 ().45%를 키토산 입자가 보이지 않을 때까지 용해시켰으며, 각 처리구의 2()mL는 경도 측정을 위해 사용하였고, l0mL는 점도 측정을 위해 사용하였다.
DeFreitas 등(10)의 방법을 이용하여 -2CTC로 동결시켰던 돈육을 하루정도 냉장실에서 완만 해동시킨 후 pH 8.3인 완충용액(0.49 M NaCl, 17.8 mM sodium tri polyphosphate Na5P3O](p1 mM NaN)에 해동시킨 돈육을 2: 1의 비율로 믹서기로 30초 동안 2회 교반하였다. 교반한 균질육을 4℃ 냉장고에 1시간 동안 보관한 후 12, OOOXg에서 1시간 동안 원심분리하여 염용성단백질을 추출하였다.
가열 겔의 pH, 수분함량 및 경도는 키토산의 분자량과 첨가량사이의 상호작용에서 유의적 차이를 보이지 않아(p>0.05) 분자량별 그리고 첨가량별로 분석하였고 그 결과는 Table 2와 같다. 가열 겔의 pH는 키토산의 분자량이나 함량에 따라 유의적 차이를 보이지 않았다(p>0.
각 키토산 분자량내에서 첨가량별로 비교하였고, 또한 각 첨가량 내에서 분자량간의 차이를 비교하였다. 상호작용에서 유의차가 발견되지 않았을 때(p>().
8 mM sodium tri polyphosphate Na5P3O](p1 mM NaN)에 해동시킨 돈육을 2: 1의 비율로 믹서기로 30초 동안 2회 교반하였다. 교반한 균질육을 4℃ 냉장고에 1시간 동안 보관한 후 12, OOOXg에서 1시간 동안 원심분리하여 염용성단백질을 추출하였다.
키토올리고당과 키토산이 염용성 단백질 혼합액의 pH와 점도는 키토산의 분자량과 첨가량사이에 상호작용의 유의차를 보였으므로(p< ().05) 각 분자량 내에서 첨가량별로, 또한 각 첨가량 내에서 분자량별로 분석하였다(Table 1). 각 분자량에 따른 첨가량의 효과로(Table 1.
키토올리고당과 키토산이 용해된 염용성 단백질의 pH는 pH-meter(Model 340, Mettler-Toledo, Schwarzenbach, Swizerland)로 5번 반복 측정하여 평균치를 구했다. 점도는 Rheometer(RS-300), Thermo Haake, Germany)를 이용하였으며 측정에 사용된 cone and plate sensor는 60 mm 1" titan으로 먼저 plate sensor의 온도를 2()"C로 조절하고 시료 3mL를 plate sensor에 접종시켜 gap 높이를 ().
화장품 및 공업용에 이르기까지 폭넓은 분야에서 다양하게 사용되고 있으며 풍부한 자원의 이용-과 수산가공 폐기물의 효율적 활용이라는 측면에서 중요한 연구대상이 되고있다. 키토을리고당(chitooligosaccharides)은 키도산을 신한 염산으로 기수분해하여 얻을 수 있는네 가수분해 조건에 띠라 다양한 중합노를 갖는 올리고머가 생산되며, 고 중합도의 키토올리고당을 생산하기 위하여 Bacillus속이 생산하는 조효소에서 키토산의 분해효과를 분석하였다(2).
대상 데이터
32 cm의 만육판이 장착된 분쇄 기 (M-12s, 한국후지 플랜드(주), 부산, 한국)로 만육시킨 후 시료로 사용되기 전까지 -20℃에서 동결시켰다. 실험에 사용된 키토산은 분자량이 각각 다른 것으로 경북 울진 소재 금호화성에서 구입하였으며, 저분자의 키토올리고당(분자량, 1.5kDa, 2-1()개의 당, 탈염), Lyase로 분해시킨 중분자 키토산(분자량, 30-50 kDa) 그리고 분자량이 2()0kDa이고 탈 아세틸화도가 90%인 수용성 고분자 키토산을 첨가량을 달리하여 ().15, 0.30 그리고 ().45%로 각각 첨가하였다.
데이터처리
발견되지 않았을 때(p>().()5), 분자량별로 그리고 첨가량별로 Duncan's multiple range test에 의하여 a = 0.05 유의 수준에서 검정하였다.
본 실험은 3회 반복하여 실시하였고 실험디자인은 키토올리고당과 키토산의 분자량과 첨가량을 요인으로 하는 이원배치법 (two-way analysis of variance, ANOVA)을 이용하였으며, 통계처리는 SPSS(Version, 10.1., SPSS Inc., Chicago, IL, USA)에 의해 실행되었다. 통계분석 후 키토산의 분자량과 첨가량사이의 상호작용(interaction)에서 유의차가 발견되었을 때(p<0.
이론/모형
가열 겔의 pH는 고체 용 pH-meter(Model, MP 120, Mettler-Toledo, Schwarzenbach, Swizerland)로 5회 반복 측정하였고, 수분함량은 AOAC(12) 방법에 의한 dry oven 법을 이용하여 측정하였다. 겔의 경도는 Sakamoto 등(13)의 방법을 변형하여 Texture meter(TA-XT2, stable micro system.
추출한 염용성 단백질을 Lowiy 등(11)의 방법에 의해 BSA(bovine senim albumin)를 standard로 사용하여 정량하였으며 pH 8.3인 완충용액 (0.49 M NaCl, 17.8 mM sodium tripolyphosphate NaROg, 1 mM NaN, )을 이용하여 단백질 농도를 최종 3%로 조정하였다.
성능/효과
이는 키토산 chains의 수력학적 부피의 감소를 가져와 인접한 chains 및 용매 분자와의 마찰이 감소하여 결과적으로 점도가 감소하게 되고 이와는 반대로 pH가 낮을수록 점도는 증가하게 된다. 따라서, Table 1(b)에서 볼 수 있듯이 저분자 키토올리고당을 첨가한 염용성 단백질의 pH는 첨가량에 따른 유의차가 없으므로 점도의 유의차가 없었고, 반면 중분자와 고분자 키토산을 첨가한 염용성 단백질의 pH는 키토산의 첨가량이 증가할수록 감소하였고 반면 점도는 증가하였다.
첨가량에 따른 분자량의 효과로(Table 1. b), 0.15% 수준에서는 키토산분자량에 따른 pH의 유의차가 나타나지 않았으며(p> 0.05), ().3과 0.45% 첨가수준에서 중분자와 고분자 키토산이 저분자 키토올리고당에 비하여 pH가 낮았고3 <0.05), 저분자인 키토올리고당을 첨가할 경우 pH가 가장 높았다.
05). 따라서 혼합액의 점도는 저분자 키토올리고당의 경우 첨가량에 따는 효과가 미미하였지만 중분자 및 고분자 키토산의 경우 첨가량의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다. 키토산의 점도는 키토산 사슬에 있는positive charge(NH:>의 수에 따라 그 값이 변화되며, 이들은 키토산을 녹이는 용매의 pH와 이온강도에 의존한다(14-15).
이러한 결과는 점도가 중분자와 고분자 키토산의 경우 일정 함량 이상일 경우 차이를 보인 것과 대조적으로 키토산은 가열에 의해 polymer 들의 분해가 일어나 고유 분자량이 갖는 물성적인 특성이 변하게 되어 최종생산물에서 그 효과가 감소하게 된 것으로 사료된다(17). 본 실험과 같은 모델시스템과 실제적인 육제품과 그 결과를 비교하면 저분자 키토올리고당과 중분자 키토산을 첨가한 저지방 기능성 소시지의 경도가 고분자 키토산을 첨가한 소시지의 경도보다 높았다는 Kook 등(7)의 결과와 차이가 있었고, Lin과 Chao(18)가 발표한 키토산을 첨가한 Chinese-style 소시지의 조직적 측면에서 대조구와 키토산 첨가한 처리구들 간에 유의차가(p<0.05) 있다는 결과와도 차이가 있었다. 뿐만 아니라 키토산의 분자량이 증가할수록 소시지의 경도가 높아졌다는 Ybun 등(19)의 결과와도 일치하지 않았다.
뿐만 아니라 키토산의 분자량이 증가할수록 소시지의 경도가 높아졌다는 Ybun 등(19)의 결과와도 일치하지 않았다. 본 실험의 결과는 키토산의 첨가가 육제품의 조직적인 측면에 영향을 미친다는 기존의 결과들과는 차이를 보이고 있으며 이와 같은 모델 연구는 실질적으로 제조한 육가공품과는 차이가 있음을 시사하고 있다. 이러한 차이는 일정한 농도를 갖는 염용성 단백질과 키토산 반응에 의한 모델연구결과와 소시지에 첨가되는 원료육 및 복합첨가물과의 상호작용에 의하여 나타난 실제적인 육제품과의 결과와 다를 수 있음을 시사하고 있다.
05). 이상의 결과를 종합하면 키토산과 염용성 단백질의 혼합물에서 중분자나 고분자 키토산을 0.3% 이상 첨가 시 증가되었던 점성이 가열처리에 의해 겔이 형성됨으로써 경도의 차이가 미미해졌으나 다양한 첨가물과 가열공정에 의한 실제적인 육제품에서는 그 결과가 달라질 수 있을 것으로 판단된다. 앞으로의 연구에서 키토산을 실질적인 육제품에 첨가했을 때 어떠한 효과를 나타내는지 모델연구와 비교 및 평가가 요구된다.
45% 첨가하여 20℃에서 점도를 측정한 결과는 Table 1과 같다. 저분자 키토올리고당을 첨가한 염용성단백질 혼합액의 경우 첨가량에 따른 유의차를 나타내지 않았고(p> 0.05), 중분자 키토산을 첨가한 용해성 단백질은 키토산의 첨가량이 증가함에 따라 점도 값이 증가하였으나, 고분자 키토산의 경우는 0.45% 이상을 첨가할 때 점도가 증가하였다(Table 1. a)(p < ().
05). 점도는 첨가량이 0.3% 이상의 수준에서 중분자와 고분자 키토산 처리구가 저분자 키토올리고당 처리구나 대조구보다 높은 값을 나타냈다(p<0.05). 반면 가열 겔의 pH, 수분함량 및 경도에서는 키토산의 분자량과 첨가량에 따른 효과가 나타나지 않았다(p>0.
이러한 차이는 일정한 농도를 갖는 염용성 단백질과 키토산 반응에 의한 모델연구결과와 소시지에 첨가되는 원료육 및 복합첨가물과의 상호작용에 의하여 나타난 실제적인 육제품과의 결과와 다를 수 있음을 시사하고 있다. 하지만 혼합액의 점성분석 결과 중분자와 고분자의 키토산을 0.3% 이상 첨가하였을 때 점도가 높아졌다는 결과로 미루어 볼 때 가열전의 고기반죽(meat batter)의 점성이 최종 육제품의 조직감에 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
3% 이상 첨가 시 증가되었던 점성이 가열처리에 의해 겔이 형성됨으로써 경도의 차이가 미미해졌으나 다양한 첨가물과 가열공정에 의한 실제적인 육제품에서는 그 결과가 달라질 수 있을 것으로 판단된다. 앞으로의 연구에서 키토산을 실질적인 육제품에 첨가했을 때 어떠한 효과를 나타내는지 모델연구와 비교 및 평가가 요구된다.
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