선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 그런 면에서 유청(cheese whey)의 성분에서 단백질 함량을 90% 이상으로 농축 분리시킨 whey protein isoIate(WPI)는 단백질 보충제로서 뿐만 아니라 다양한 물리화학적 특성을 가지고 있기때문에 여러 가지의 가공식품에 이용할 수 있다고 사료된다. 따라서 본 실험에서는 WPI의 아미노산 함량, 용해성, 유화성, 기포성을 조사하여 식품의 기능성 원료 및 대체물로서의 이용 가능성을 알아보고자 하였다. WPI의 총 아미노산 함량은 89.
- 또 WPI는교질특성을 나타내는 α-lactalbumin이 20-30%, ß-lactoglobulin이 50%를 점유하고 있기 때문에 용해성, 유화성과 더불어 요쿠르트, 젤리와 같은 콜로이드 식품에도 응용한다면 식품의 분산성과 물성이 향상될 것이라고 사료된다. 본 실험에서는 WPI의 아미노산함량, 용해성, 기포성, 유화성을 조사하여 식품의 기능성 원료로서의 이용가능성 확대를 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 250 nm, Em. 395 nm, 이동상은 0.14 M sodium triacetate와 60% acetonitrile로서 gradient 법으로 분석하였다. 또한 분석간격은 50분, 주입량은 10㎕, 컬럼온도는 37℃이었다.
- pH 가 조절된 각각의 WPI 분산액을 10, 000rpm에서 30분간 원심분리 (Hittich, Univeraal 32R, Germany)하여 Biuret법(6)에 의해 단백질 함량을 측정함으로써 단백질의 용해도(protein solubility, PS)를 구하였다. WPI의 용해성 정도를 비교하기 위하여 위와 동일한방법으로 sodium caseinate의 용해도도 측정하였으며 이때 표준단백질로는 BSA(bovine serum albumin)를 사용하였다.
- 1 M NaCI 9mL에 혼합하여 대두유를 1mL/sec로 떨어뜨리면서 2,000rpm으로 유화시킨 다음 유화액이 파괴될 때까지의 소요 mL를 측정하여 난황 1 g에 대한 대두유 소요 mL로 표시하였다. WPI의 유화용량은 WPI가 분말상태이므로 난황의 수분함량을 고려하여 WPI와 증류수를 혼합한 다음 위와 동일한 방법으로 측정하였다.
- 난백의 기포형성력은 난백 30g과 동량의 증류수를 혼합한 다음 homogenizer로 IZOOOrpm에서 15분간 whipping 하여 기포를 형성시켰다. 또 WPI의 기포형성력은 WPI가 분말상태이므로 난백의 수분함량을 고려하여 WPI와 증류수를 혼합한다음 위와 같은 방법으로 처리하여 whipping하였으며 기포형성력은 교반 전 용액의 부피와 교반 후 생성된 기포의 부피를 측정하여 다음과 같이 계산하였다.
- 2 g을 정확히 취하여 ampule 에 넣고 6N HC1 15mL를 가한 다음 Nj로 치환하여 신속하게밀봉하였다. 이를 H0℃ 오븐에서 24시간 가수분해시킨 뒤 방냉하여 탈이온 증류수로 50 mL volumeti'ic flask에 정용 후 0.2 ㎛ membrane filter로 여과한 다음 적당하게 희석하여 Accq-Tag 방법(5)으로 유도체를 생성시켜 분석하였고 아미노산 분석기(JASCO,HPLC system, Japan)의 분석조건은 Table 1 과 같이 하였다. 이때 사용한 표준물질은 amino acids standard solution(Type H, Wako, Japan), 컬럼은 3.
- 증류수 I00mS] WPI 1g을 지석교반기로 20분간 분산시켜 10 mL씩 원심분리관에 옮긴 후 0.1 N HC1 용액과 0.1 N NaOH 용액으로 pH를 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0으로 조절하였다. pH 가 조절된 각각의 WPI 분산액을 10, 000rpm에서 30분간 원심분리 (Hittich, Univeraal 32R, Germany)하여 Biuret법(6)에 의해 단백질 함량을 측정함으로써 단백질의 용해도(protein solubility, PS)를 구하였다.
대상 데이터
- WPI(Proliantine, WI, USA)는 2005년 II월 구입하였고 달걀은풀무원(주)에서 신선한 것을 구입하여 난황과 난백으로 할란하여사용하였다. Sodium caseinate(DMV International, Amsterdam!, Netherlands)와 그 외 측정에 이용된 모든 시약은 특급시약(Sigma Co.
이론/모형
- WPI의 유화안정성(emulsion stability, ES)은 Lee의 방법(8)으로 측정하였고 난황의 유화안정성도 측정하여 비교하였다. 난황의 유화안정 성은 난황 8.
- WPI의 유화용량(emulsitying capacity, EC)은 Choi 등의 방법(7) 을 이용하여 측정하였고 유회용량의 정도를 비교하기 위하여 난황(egg yolk)을 사용하였다. 난황의 유화용량은 난황 15 g, 대두유 20 mL, 증류수 10mL를 15,000 rpm에서 2분간 균질화하여 유화액을 제조하였다.
- 0으로 조절하였다. pH 가 조절된 각각의 WPI 분산액을 10, 000rpm에서 30분간 원심분리 (Hittich, Univeraal 32R, Germany)하여 Biuret법(6)에 의해 단백질 함량을 측정함으로써 단백질의 용해도(protein solubility, PS)를 구하였다. WPI의 용해성 정도를 비교하기 위하여 위와 동일한방법으로 sodium caseinate의 용해도도 측정하였으며 이때 표준단백질로는 BSA(bovine serum albumin)를 사용하였다.
- 기포안정성 (fbam stability, FS)은 Byur과 Kim의 방법(10)으로 측정하였는데 기포형성력 측정시와 동일한 방법으로 기포를 형성 시켜 10분 간격으로 1시간 동안 남아있는 기포의 부피를 측정하여 다음과 같이 계산하였다.
- 기포형성력(fbaming capacity, FC)의 측정은 Phillips 등이 제시한 방법(9)을 사용하였고 난백(egg white)의 기포형성력도 측정하여 비교하였다. 난백의 기포형성력은 난백 30g과 동량의 증류수를 혼합한 다음 homogenizer로 IZOOOrpm에서 15분간 whipping 하여 기포를 형성시켰다.
성능/효과
- 그렇지만 90분과 120분 사이에서는 2가지 유화액 모두 유화안정성이 급격히 떨어지는 것을 관찰할 수 있었는데 WP1의 경우 유화액의 이액량이 10%에서 20%로, 난황의 경우 16%에서 25%로 증가하였다. 4시간 정치 후 WPI와 난황으로 만든 유화액의 이액량은 각각 35%와 40%로 나타나 WPI가 난황보다 유화안정성에서도 높게 나타났다. Kim 등(17)은 단백질이 자연적으로 존재하는 대표적인 천연 유화제로서 유화과정에서 물과 기름의 계면장력을 낮추어 유화액 형성을 용이하게 하면서 분산입자의 표면에 피막을 형성하거나 표면전하에 의한 전기적 반발력을 제공하여 분산입자의 응집을 억제함으로써 일단 형성된 유화액을 안정화시키는 작용을 하기 때문에 마요네즈, 샐러드 드레싱, 육제품, 아이스크림 등에 이용한다고 보고하였다.
- 4에서 보는 바와 같았다. WPI 와 난백을 15분 동안 whipping 시킨 후 생성된 기포의 부피로 측정된 기포형성력은 각각 323.3%와 186.6%로 나타나 WPI의 기포형성력이 약 1.7배 정도나 우수한 결과를 보였다. 이는 분리대두 단백질의 기포형성 특성을 식품 제조에 이용하거나 기포제로 사용할 때에 때때로 난백보다도 우수하다는 보고와도 일치하였다(22).
- WPI의 단백질 용해도는 Fig. I에서 보는 바와 같았으며 sodium caseinate보다 높은 용해도를 보였다. pH에 따른 용해도의 경향을살펴보면 sodium caseinate의 경우 pH 3에서는 65%였다가 등전점 부근인 pH 4 정도에서는 5%로 가장 낮은 용해성을 보였지만 pH가 상승함에 따라 용해도는 점차 증가하였다.
- 따라서 본 실험에서는 WPI의 아미노산 함량, 용해성, 유화성, 기포성을 조사하여 식품의 기능성 원료 및 대체물로서의 이용 가능성을 알아보고자 하였다. WPI의 총 아미노산 함량은 89.5%였고그 중에서 필수 아미노산 함량이 44.6%를 차지하였다. 필수 아미노산 중에서는 leucine, isoleucihe, valine 등의 BCAA(branched chain amino acid) 함량이 높았다.
- 필수 아미노산 중에서는 leucine, isoleucihe, valine 등의 BCAA(branched chain amino acid) 함량이 높았다. pH에 따른 WPI의 용해성은 82-88%의 범위로 pH의 영향을 받지 않았고 유화용량은 302.7 mL/g으로 난황의 l87.0mL/g보다 높았으며 시간이 경과함에 따라 유화액의 이장량으로 측정한 유화안정성도 65-97%로 나타나난황의 60-89%보다 안정함을 보였다. 기포형성력은 323.
- 3에 나타내었다. 난황의 유화액은 초기부터 급격한 분리가 일어난 후 서서히 진행된 데 비하여 WPI는 초기에도 분리가 완만하게 일어나면서 서서히 진행됨을 보였다. 그렇지만 90분과 120분 사이에서는 2가지 유화액 모두 유화안정성이 급격히 떨어지는 것을 관찰할 수 있었는데 WP1의 경우 유화액의 이액량이 10%에서 20%로, 난황의 경우 16%에서 25%로 증가하였다.
- 난백은 기포형성, 젤형성 및 뛰어난 결착능력 등의 다양한 기능성을 보유하고 있는 단백질 소재로서 제과, 제빵 및 육제품 등의 가공식품에 빈번히 사용되고 있으며 특히 기포형성력은 빵에 부피와 부드러움을 제공하고 향기성분의 분산에 도움을 준다고 보고되어 있다(23). 따라서 실험결과 난백보다 기포형성력이 높게 나타난 분말형태의 WPI를 기포형성제로 이용한다면 취급과 위생적 측면에서도 선호될 수 있으며 WPI의 여러가지 기능성을 고려할 경우 그 효용성은 더욱 증가할 수 있다고 생각된다.
- 7%로 나타났다는 보고와 유사한 결과였다(14). 본 실험을 통해 WPI는 용해성이 우수하여 넓은 범위의 pH에서 용해되므로 다른 식품 단백질과는 달리 산성 하에서도 쉽게 용해되어 대부분의 식품, 특히 산성식품 및 음료 내에서 고유 기능을 상실하지 않고 이용될 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 단백질은 등전점(isoelectric point)에서 매우 낮은 용해도를 보이게 되는데 식품 단백질은 대부분 산성영역에서 둥전점을 가지므로 단백질을 산성식품에 이용하는 경우 용해도가 감소하여 침전되므로 그 이용에 많은 제한이 따른다고 보고되어 있다(15).
- 유화용량은 유화액이 깨지는 시점에서 일정단위의 시료가 유화액을 형성하는데 소요된 기름의 양을 말한다(7). 실험 결과 WPI 는 마요네즈와 제과 등의 식품제조에 효과적인 유화제로 작용을하는 난황보다 높은 유화용량을 나타내 보였다. 이는 지방구의표면에 막을 형성하여 유화를 안정시키는 작용이 난황보다 WPI 가 더 크기 때문이라고 생각된다.
- WPI의 경우는 pH 3에서 82%였고 pH 4 정도에서도 81%를 나타내어 pH의 변화에 따른 용해도 차이가 크지 않았다. 실험의 결과에서 sodium caseinate의 용해도가 pH에 의해 뚜렷한 영향을 받는데 비해 WPI 의 용해도는 pH의 영향을 크게 받지 않음을 알 수 있었다. 이는 95% 단백질을 포함히는 WPI의 용해도를 실온에서 pH 6, 7, 8일때 측정한 결과가 각각 92.
- 6%를 차지했다. 아미노산 중 glutamic acid, aspartic acid 및 leucine의 함량이 각각 16.9, 10.2, 10.4 g%로 가장 높았다. Glutamic acid는 근육의 glycogen 보충을 도와주고 과도한 운동으로 인한 면역능력 저하를 막아주며 arginine과 lysinee 성장호르몬의 분비를 족진시키고 근육 형성 강화 및 체지방 감량에 영향을 주며 또 cystein, methionine 등의 함황 아미노산은 체내에서 항산화 역할을 하고 세포 분리 중에 DNA를 안정화시키는 것으로 보고되었다(11).
- 2에서 보는 바와 같았다. 유화물 형성 후 상(phase}의 변화 시점까지 소요된 oil 의 양은 WPI가 302.7mL/g, 난황이 187.0mL/g을 나타내어 WPI 가 난황보다 약 1.6배의 높은 유화용량을 보였다. 이때 난황의 유화용량은 Lee(16)가 보고한 112.
- 6%를 차지하였다. 필수 아미노산 중에서는 leucine, isoleucihe, valine 등의 BCAA(branched chain amino acid) 함량이 높았다. pH에 따른 WPI의 용해성은 82-88%의 범위로 pH의 영향을 받지 않았고 유화용량은 302.
후속연구
- 또 WPC에는 순도를 달리하여 단백질 함량을 34-80% 범위로 농축시킨 다양한 제품들이 있고 WPI 는 단백질의 함량을 90% 이상 농축시킨 제품을 말한다(4). 따라서 WPI는 식품의 품질 특성에 영향을 미치는 단백질의 물리화학적 기능인 기포성(tbaming), 유화성(emulsifying), 용해성(solubil- ity), 분산성 (dispersibility), 젤성 (gelling), 보수성 (water-binding), 점성 (viscosity)을 가지고 있다고 생각되어 우수한 단백질 보충제로서 뿐만 아니라 식품의 기능성 원료 및 대체물로 이용한다면 가공식품의 품질 향상에도 도움이 될 것으로 예상된다. 또 WPI는교질특성을 나타내는 α-lactalbumin이 20-30%, ß-lactoglobulin이 50%를 점유하고 있기 때문에 용해성, 유화성과 더불어 요쿠르트, 젤리와 같은 콜로이드 식품에도 응용한다면 식품의 분산성과 물성이 향상될 것이라고 사료된다.
- 이는 지방구의표면에 막을 형성하여 유화를 안정시키는 작용이 난황보다 WPI 가 더 크기 때문이라고 생각된다. 따라서 WPl를 이용함으로써상온에서의 아이스크림 형태 유지와 유화식품의 형태 유지를 향상시키고 특히 저지방 고수분의 유화액인 스프레드류(spread)에서발생하는 수분 분리 현상을 방지하는 효과를 기대할 수 있을 것이라고 사료된다.
- 또 유화제는 케이크 제조시에 반죽의 기포성을 증가시키고 안정한 기포를 형성하여 케이크 체적을 증대시키며 밀가루 전분입자의 표면에서 복합체를 형성하고 녹말입자를 안정하게 유지하여 젤화를 억제하는 것으로 씹힘성과 식감을 좋게 하며 전분의 노화를 억제하여 신선함을 유지시키는 등의 작용을 한다고도 보고되어 있다(21). 따라서 유화제는 두 종류의 상(phase)이 존재하는 식품의 중요한 성분으로 작용을 하고 유화성은 식품첨가물의 기능적 특성 중 가장 중요한 성질이 되며 식품의 제조, 가공 중 가장 중요한 것도 모든 재료를 고르게 분산시켜 안정하게 만드는 것이므로 천연유화제로 WPI를 이용한다면 각종 유화 식품의 생산수율 증대와 품질 향상 및 저장성을 위해 이용 가치가 있을 것으로 생각된다.
- 따라서 WPI는 식품의 품질 특성에 영향을 미치는 단백질의 물리화학적 기능인 기포성(tbaming), 유화성(emulsifying), 용해성(solubil- ity), 분산성 (dispersibility), 젤성 (gelling), 보수성 (water-binding), 점성 (viscosity)을 가지고 있다고 생각되어 우수한 단백질 보충제로서 뿐만 아니라 식품의 기능성 원료 및 대체물로 이용한다면 가공식품의 품질 향상에도 도움이 될 것으로 예상된다. 또 WPI는교질특성을 나타내는 α-lactalbumin이 20-30%, ß-lactoglobulin이 50%를 점유하고 있기 때문에 용해성, 유화성과 더불어 요쿠르트, 젤리와 같은 콜로이드 식품에도 응용한다면 식품의 분산성과 물성이 향상될 것이라고 사료된다. 본 실험에서는 WPI의 아미노산함량, 용해성, 기포성, 유화성을 조사하여 식품의 기능성 원료로서의 이용가능성 확대를 제시하고자 하였다.
- 또 기포안정성은 단백질 내 구조의 계면 특성과 피막의 강도에 영향을 받으며 이러한 특성은 단백질 내부의 분자구조와 밀접하게 관련되기 때문에 거대한 3차원적 입체구조를 하고 있는 단백질은 분자구조 때문에 기포형성력이 낮으나 어느 정도의 기포가 형성된 후에는 기포의 안정성이 높아진다는 보고도 있었다(25). 실험결과 WPl는 기포형성력과 기포안정성이 높게 나타났기 때문에 식품 내에서 기포형성제로 흔히 사용하는 난백의 대체물로 이용하는 것도 가능할 것으로 사료된다.
- 3%와 유사하였다. 이상의 결과에서 WPI는 우수한 단백질 보충제로서 뿐만 아니라 용해성, 기포성, 유화성도 우수하게 나타났으므로 각종 가공식품의 품질향상에 영향을 주는 기능성 원료및 대체물로서의 활용도가 매우 높을 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.