반응표면분석법을 이용하여 가수분해 조건에 콩 가수분해물의 품질 특성을 모니터링 하였다. 수율은 protease 농도에 크게 영향을 받았으며, $0.4\%$ 이상의 농도에서는 가수분해 시간의 영향이 점차 증가하였다. 수율에 대한 회귀식의 $R^2$는 0.978로서 $1\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다 가용성고형분은 pretense첨가량과 가수분해시간의 영향이 모두 나타났으며, 회귀식의 $R^2$는 0.954로서 $1\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다. 가수분해도는 pretense첨가량이 높을수록 증가하다가 최대점(pretense첨가량 $0.57\%$, 가수분해시간 5.49hrs) 이후에는 감소하는 경향이었으며, 회귀식의 $R^2$는 0.916으로 $5\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다. 칼슘내인성은 protease첨가량의 영향이 크게 작용하였으나 $0.4\%$ 이상의 protease에서는 가수분해 시간의 영향이 급격히 증가하였으며, 회귀식의 $R^2$는 0.932로서 $5\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다 총 페놀성 물질은 pretense첨가량과 가수분해 시간에 비례적으로 증가하였으며, 회귀식의 $R^2$는 0.920으로 $5\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다. 이상의 결과 콩분말의 최적 가수분해조건은 protease첨가량 $0.51\~0.66\%$, 가수분해 시간 $6.5\~9.0\;hrs$의 조건으로 예측되었으며, 최적 조건으로 제조한 가수분해물의 실측치는 예측치와 유사하였다.
반응표면분석법을 이용하여 가수분해 조건에 콩 가수분해물의 품질 특성을 모니터링 하였다. 수율은 protease 농도에 크게 영향을 받았으며, $0.4\%$ 이상의 농도에서는 가수분해 시간의 영향이 점차 증가하였다. 수율에 대한 회귀식의 $R^2$는 0.978로서 $1\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다 가용성고형분은 pretense첨가량과 가수분해시간의 영향이 모두 나타났으며, 회귀식의 $R^2$는 0.954로서 $1\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다. 가수분해도는 pretense첨가량이 높을수록 증가하다가 최대점(pretense첨가량 $0.57\%$, 가수분해시간 5.49hrs) 이후에는 감소하는 경향이었으며, 회귀식의 $R^2$는 0.916으로 $5\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다. 칼슘내인성은 protease첨가량의 영향이 크게 작용하였으나 $0.4\%$ 이상의 protease에서는 가수분해 시간의 영향이 급격히 증가하였으며, 회귀식의 $R^2$는 0.932로서 $5\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다 총 페놀성 물질은 pretense첨가량과 가수분해 시간에 비례적으로 증가하였으며, 회귀식의 $R^2$는 0.920으로 $5\%$ 이내에서 유의성이 인정되었다. 이상의 결과 콩분말의 최적 가수분해조건은 protease첨가량 $0.51\~0.66\%$, 가수분해 시간 $6.5\~9.0\;hrs$의 조건으로 예측되었으며, 최적 조건으로 제조한 가수분해물의 실측치는 예측치와 유사하였다.
We monitored the characteristics of soybean hydrolysate prepared under various hydrolysis condition using response surface methodology. The yield was affected by protease content but 1be effect of hydrolysis time to yield gradually increased at over $0.4\%$ of protease, while the $R^...
We monitored the characteristics of soybean hydrolysate prepared under various hydrolysis condition using response surface methodology. The yield was affected by protease content but 1be effect of hydrolysis time to yield gradually increased at over $0.4\%$ of protease, while the $R^2$ of polynomial equation was 0.978 (p<0.01). The soluble solid enlarged by increase of both variables and the $R^2$ of polynomial equation was 0.954 (p<0.01). The degree of hydrolysis was affected by protease content at low (under $0.4\%$) protease and maximized at $0.57\%$ protease and 5.49 hrs. The $R^2$ of polynomial equation for the degree of hydrolysis was 0.916 (P<0.05). The calcium intolerance capacity showed similar pattern like yield but the effect of hydrolysis time was rapidly increased at over $0.4\%$ protease. The $R^2$ of polynomial equation for calcium intolerance capacity was 0.932 (p<0.05). The total phenolic compounds increased in proportion to protease content and hydrolysis time, while the $R^2$ of polynomial equation was 0.920 (p<0.05). According to the results of this study, the optimal conditions for soybean hydrolysis were predicted to be $0.51\~0.66\%$ of protease and $6.5\~9.0\;hrs$, and the predicted values and actual values of each response variable were similar to each other when the hydrolysis was performed at a random point within the optimal range.
We monitored the characteristics of soybean hydrolysate prepared under various hydrolysis condition using response surface methodology. The yield was affected by protease content but 1be effect of hydrolysis time to yield gradually increased at over $0.4\%$ of protease, while the $R^2$ of polynomial equation was 0.978 (p<0.01). The soluble solid enlarged by increase of both variables and the $R^2$ of polynomial equation was 0.954 (p<0.01). The degree of hydrolysis was affected by protease content at low (under $0.4\%$) protease and maximized at $0.57\%$ protease and 5.49 hrs. The $R^2$ of polynomial equation for the degree of hydrolysis was 0.916 (P<0.05). The calcium intolerance capacity showed similar pattern like yield but the effect of hydrolysis time was rapidly increased at over $0.4\%$ protease. The $R^2$ of polynomial equation for calcium intolerance capacity was 0.932 (p<0.05). The total phenolic compounds increased in proportion to protease content and hydrolysis time, while the $R^2$ of polynomial equation was 0.920 (p<0.05). According to the results of this study, the optimal conditions for soybean hydrolysis were predicted to be $0.51\~0.66\%$ of protease and $6.5\~9.0\;hrs$, and the predicted values and actual values of each response variable were similar to each other when the hydrolysis was performed at a random point within the optimal range.
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문제 정의
이에 본 연구는 단백질분해효소를 이용하여 생산효율과 칼슘내인성이 증가된 콩가수분해물의 제조 조건에 따른 특성을 모니터링하였다.
제안 방법
수율은 원료 양에 대하여 가수분해 후 남은 잔사량의 건조 중량을 뺀 값을 백분율로 나타내었다. 가수분해물의 고형분 함량은 가수분해한 후 원심분리한 상징액을 infrared moisture determination balance(Kett, FD-240, Japan) 로 수분함량을 측정한 후 수분함량을 뺀 나머지 값을 가용 성 고형분 함량으로 하였다.
콩분말의 가수분해조건을 설정하기 위해, 독립변수로 protease 첨가량(X1)과 가수분해 시간(X2)을 설정하고 이들 변수의 반응조건은 -2, -1, 0, 1, 2로 다섯 수준으로 부호화하여 10가지의 중심합성계획(9)에 의해 실험을 실시하였다 (Table 1). 또한 가수분해물의 품질에 영향을 미치는 종속변 수(Yn)는 수율(Y1), 가용성 고형분(Y2), 가수분해도(Y3), 칼슘내 인성(Y4), 총 페놀성 물질(Y5)로 하였으며, 3회 반복 실험하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다. 회귀분석에 의한 모델식의 예측에는 SAS(statistical analysis system) prognun(lO)을 사용하였으며, 각 조건별 가수분해물의 제조는 500 mL의 콩분말 기질용액에 일정양의 protease를 첨가하여 50℃에서 가수분해하였다.
콩분말을 가수분해하여 고부가가치 제품으로 활용하기 위하여 가수분해 조건에 따른 주요 성분 변화를 모니터링 하였다. 중심합성계획에 따라 제조한 콩 가수분해물의 수율, 가용성 고형분 및 가수분해도는 Table 1과 같으며, 각 종속변수에 대한 회귀식은 Table 2에 나타내었다.
콩분말의 가수분해조건을 설정하기 위해, 독립변수로 protease 첨가량(X1)과 가수분해 시간(X2)을 설정하고 이들 변수의 반응조건은 -2, -1, 0, 1, 2로 다섯 수준으로 부호화하여 10가지의 중심합성계획(9)에 의해 실험을 실시하였다 (Table 1). 또한 가수분해물의 품질에 영향을 미치는 종속변 수(Yn)는 수율(Y1), 가용성 고형분(Y2), 가수분해도(Y3), 칼슘내 인성(Y4), 총 페놀성 물질(Y5)로 하였으며, 3회 반복 실험하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다.
대상 데이터
본 실험은 2004년 경북 상주시에서 재배한 메주콩을 100 mesh 이상 분쇄시킨 분말을 증류수에 현탁하여 10%(w/v) 용액으로 만들어 기질로 이용하였으며, protease는 Daiwa kasei(Protin-l, 70, 000 PU/g, Japan)에서 구입하여 사용하였다.
이론/모형
가수분해도는 Edward와 Shipe의 방법(11)에 따라 가수분 해물 30mL에 10%(w/v) trichloroacetic acid (TCA)용액을 동량으로 혼합한 후 원심분리(3, 000 rpm, 10min)하여 불용 성 물질을 침전시켜 제거한 다음, 분리된 상징액의 가용성 단백질을 정량하여 총 단백질에 대한 가용성 단백질의 백분율로 표시하였다. 이때 가용성 단백질은 10% TCA용액에 침전하지 않는 단백질을 가용성 단백질로 정의하였다.
총 페놀성 물질은 Folin-Denis법(12)으로 정량하였으며 tannic .acid를 표준물질로 이용하였다.
acid를 표준물질로 이용하였다. 칼슘내 인성은 Pyun 과 Hwang의 방법(13)에 따라 각각의 가수분해물 30 mg] 30 mM CaCh용액 30mL을 혼합하여 25 ℃ 에서 30분간 반응 시켰다. 반응액은 8000 ipm에서 10분간 원심분리하여 침전물을 제거한 후, 280nm에서 흡광도를 측정하여 칼슘내인 성으로 나타내었다.
또한 가수분해물의 품질에 영향을 미치는 종속변 수(Yn)는 수율(Y1), 가용성 고형분(Y2), 가수분해도(Y3), 칼슘내 인성(Y4), 총 페놀성 물질(Y5)로 하였으며, 3회 반복 실험하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다. 회귀분석에 의한 모델식의 예측에는 SAS(statistical analysis system) prognun(lO)을 사용하였으며, 각 조건별 가수분해물의 제조는 500 mL의 콩분말 기질용액에 일정양의 protease를 첨가하여 50℃에서 가수분해하였다. 반응액은 80℃에서 10분간 처리하여 잔존효소를 실활시킨 후 원심분리(8, 000 rpm, 20 min)하여 상징액을 가수분해물로 하였다.
성능/효과
여과 . 가열 등의 공정으로 제조한 두유의 수율은 83.41 ~ 89.17%로, 본 연구에서 얻은 콩 가수분해물의 수율보다 높았다. 하지만 두유박에 5%의 koji로 12시간 동안 가수분해하였을 때 56%의 수율을 얻었다는 Chae 등(15)의 연구와 유사하였다.
가용성 고형분은 4.87 ~ 6.60%의 범위로 큰 차이를 나타내지 않았으며 protease 첨가량과 가수분해 시간의 영향을 모두 받는 것으로 나타났다. 본 연구에서 가용성 고형분의 반응표면은 안장점 형태였으며 회귀식의 R2는 0.
978로서 1% 이내에서 유의성이 인정되었다. 능선분석 결과 최대 수율은 0.58%의 protease로 9시간의 가수분해 조건에서 53.37%로 예측되었다(Fig. 1). Kim과 Kim(14)에 따르면 콩을 수침하여 마쇄.
954로서 1% 이내에서 유의성이 인정되었다. 능선분석을 실시한 결 과(Fig.l), 가용성 고형분의 최대 값은 protease 농도 0.71%, 7.52시간의 가수분해조건에서 6.67%로 예측되었다. 가용 성 고형분의 증가는 콩에 함유된 단백질 및 각종 영양성분의 활용 증가를 의미하며(16), 최근에는 비지를 효소 처리하여 콩 전체로 생산된 두유제품이 출시되기도 하였다.
칼슘내인성은 콩 단백질의 칼슘에 대한 결합 억제능을 나타낸 값으로, 고칼슘 음료제품(칼슘함량 105mg/100tnL 이상)에서 잠재적 품질결정 요인으로 인식된다(13). 본 가수분해물의 칼슘내인성은 0.10-0.23 이었으며, protease 첨가량의 영향이 크게 작용하였으나 0.4% 이상의 protease에 서는 가수분해 시간에 의한 영향이 급격히 증가하였다. 칼 슘내인성에 대한 회귀식의 R2는 0.
52%의 가수분해도를 나타내었다. 본 연구에서 가수분해도에 대한 회귀식의 R2는 0.916으로 5% 이내에서 유의성이 인정되었으며 최대값은 0.57%의 protease 첨가수준에서 5.49시 간동안 가수분해 시킬 경우 26.62%로 예측되었다.
60%의 범위로 큰 차이를 나타내지 않았으며 protease 첨가량과 가수분해 시간의 영향을 모두 받는 것으로 나타났다. 본 연구에서 가용성 고형분의 반응표면은 안장점 형태였으며 회귀식의 R2는 0.954로서 1% 이내에서 유의성이 인정되었다. 능선분석을 실시한 결 과(Fig.
25%의 범위 였으며 protease 첨가량이 높을수록 증가하였다가 일정시점 이후 감소하는 경향이었다. 수율에 대한 protease의 영향은 저농도의 protease 첨가범위에서 현저하였으며, 0.4% 이상의 protease 첨가조건에서는 가수분해 시간의 영향이 점차 증가하였다. 수율에 대한 반응표면은 안장점의 형태를 나타내었으며, 회귀식의 R2는 0.
7 hr)에서 실제 가수분해 실험을 반복 실시하여 얻은 결과이다. 임의의 최적점에 대한 실측치는 수율 53.03%, 고형분 함량 6.62%, 가수분해도 27.32%, 칼슘 내인성 0.239 및 총 페놀성 물질 130.09mg%였으며 예측된 값과 유사한 수준이었다.
35 mg%로 범위가 넓게 나타났다. 총 페놀성 물질에 대한 반응 표면은 안장점의 형태로 회귀식의 E는 0.920이며 5% 이내에서 유의성이 인정되었다. Pratt 등(21)과 Honig 등(22)에 따르면 콩 가수분해물의 주요 페놀성 물질로 genistein과 daidzein이 보고되고 있으며, 이외에 다른 isoflavone의 존재에 대한 이견(23)도 있다.
260으로 예측되었다. 한편 총 페놀성 물질은 protease 첨가량과 가수분해 시간에 비례적으로 증가하였으며, 실험 결과치는 53.90 ~ 123.35 mg%로 범위가 넓게 나타났다. 총 페놀성 물질에 대한 반응 표면은 안장점의 형태로 회귀식의 E는 0.
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