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과일과 전통발효제로부터 추출한 단백질분해 조효소의 비교 특성
Characteristics of Crude Protease from Fruits and Traditional Korean Fermentation Starters 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.42 no.9, 2013년, pp.1461 - 1466  

유선아 (동신대학교 식품영양학과) ,  서승호 (동신대학교 식품영양학과) ,  현서연 (동신대학교 식품영양학과) ,  손홍석 (동신대학교 식품영양학과)

초록
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본 연구에서는 과일(무화과, 키위, 파인애플)에서 추출한 단백질분해 조효소와 전통발효제(개량누룩, 전통누룩, 메주, 입국)에서 추출한 단백질분해 조효소의 특징을 비교하였다. 전통발효제에서 추출한 단백질분해 조효소는 과일에서 추출한 단백질분해조효소보다 높은 온도($70^{\circ}C$), 높은 염 내성(1~3%), 그리고 낮은 pH(3~6)에서 활성을 보였다. 같은 조건에서 활성을 비교하였을 때, 바이오 누룩>입국>전통누룩>무화과>파인애플>메주>키위 순으로 활성이 높았다. 이러한 결과는 과일에서 추출한 단백질분해 조효소보다 전통발효제에서 추출한 단백질분해 조효소의 활성이 우수하고 고온, 산성, 그리고 염의 조건에서도 활성이 저하되지 않으므로, 소시지나 치즈 제조 등의 다양한 식품산업에 이용될 수 있는 가능성을 보여준다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we ascertained the characteristics of crude protease extracted from fruits (fig, kiwifruit and pineapple) as well as traditional Korean fermentation starters (bio nuruk, traditional nuruk, meju and rice koji) to determine their suitability for industrial application. Crude protease ex...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 식육연화 목적을 위한 기초 연구로 기존에 이용되고 있는 식물 유래 단백질분해효소와 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 전통발효식품의 제조를 위해 사용되는 발효제에서 추출한 단백질분해효소의 활성을 비교 분석하였다. 단백질분해효소 활성이 강한 키위와 파인애플 그리고 무화과로부터 추출한 단백질분해효소와 전통발효제인 메주, 누룩, 입국으로부터 추출한 단백질분해효소의 활성을 비교하여 최적의 효소반응 조건을 찾고, 나아가 한국의 전통발효제로부터 추출한 단백질분해효소의 식품 산업에의 적용 가능성을 검토해 보고자 한다.
  • 이러한 장점을 근거로 효소의 자원을 미생물에서 구하는 것이 현재의 추세이지만, 실제 식품현장에서는 미생물을 순수 배양하여 원하는 효소를 분리 정제하기 위해서는 숙련된 기술력이 요구되므로 어려움이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 식육연화 목적을 위한 기초 연구로 기존에 이용되고 있는 식물 유래 단백질분해효소와 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 전통발효식품의 제조를 위해 사용되는 발효제에서 추출한 단백질분해효소의 활성을 비교 분석하였다. 단백질분해효소 활성이 강한 키위와 파인애플 그리고 무화과로부터 추출한 단백질분해효소와 전통발효제인 메주, 누룩, 입국으로부터 추출한 단백질분해효소의 활성을 비교하여 최적의 효소반응 조건을 찾고, 나아가 한국의 전통발효제로부터 추출한 단백질분해효소의 식품 산업에의 적용 가능성을 검토해 보고자 한다.

가설 설정

  • 1)Protease activities were measured at 37℃, pH 7 and 0% NaCl concentration.
  • 2)Specific activities are expressed as total activity per g of materials.
  • 3)Data represent average of triplicate determination. Standard deviations and statistical analysis are omitted for simplicity.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
키위 과일에서 추출한 단백질분해효소의 온도에 대한 활성을 관찰한 결과는? 1(A)와 같다. 키위의 경우 50°C에서 가장 높은 활성을 보인 후 급격히 활성이 감소되었다. 이는 50°C까지는 키위 단백질분해효소의 역가의 변화가 거의 없으며 그 이상의 온도에서는 급격히 활성의 감소를 보인다는 연구결과와 일치한다(8).
식육의 연화 이외 목적으로 사용되는 단백질분해효소로 이용되는 것은? 기존의 단백질분해효소에 관한 연구들은 파파야(5), 무화과(6), 아 스파라거스(7), 키위(8-12), 파인애플(13,14), 배(14,15), 능이버섯(16), 닥나무 열매(17) 등 많은 식물성 원료에 함유 되어 있는 효소를 대상으로 하고 있다. 반면 식육의 연화 이외의 목적으로 사용되는 단백질분해효소는 대부분 미생물에서 기원한 효소를 주로 사용하며 수입에 의존하고 있는 실정이다. 미생물 기원 단백질분해효소는 조미료의 제조, 맥주·청주의 혼탁방지, 치즈의 숙성과 같은 식품공업, 소염진통제나 소화제 등의 제약산업, 세제산업과 피혁공업 등 다방면의 분야에서 적용되고 있다(18).
전통메주에 존재하는 세균성 단백질 분해효소는 어디에서 유래되었는가? ) oryzae 혹은 A. sojae 곰팡이가 종국으로 주로 사용되지만, 전통메주의 경우에는 Bacillus subtilis에서 유래한 세균성 단백질 분해효소를 비롯한 다양한 곰팡이와 효모 유래 효소가 존재한다. 특히 subtilisin은 Bacillus 속의 미생물이 분비하는 효소로 콩단백질이나 어육단백질 등을 분해하는 식품용으로 사용되고 있다(21).
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참고문헌 (28)

  1. Tsuji RF, Hamono M, Koshiyama I, Fukushima D. 1987. Conditioning of meat with raw soy sauce and its proteinases: Their effects on the quality of beef. J Food Sci 52:1177-1179. 

  2. Wenham LM, Locker RH. 1976. The effect of marinading on beef. J Sci Food Agric 27: 1079-1084. 

  3. Kim JP, Suh JS, Kim JS. 1986. Isolation and purification of ficin from Fig Latex. J Korean Food Sci Technol 18:270-277. 

  4. Kang CK, Rice EE. 1970. Degradation of various meat fractions by tenderizing enzymes. J Food Sci 35: 563-565. 

  5. Tappel AL, Miyada DS, Sterling C, Maier VP. 1956. Meat tenderization. II. Factors affecting the tenderization of beef by papain. J Food Sci 21: 375-383. 

  6. Kim MH, Rho JH, Kim MJ. 2011. Stabilizing and optimizing properties of crude protease extracted from Korean figs. Korean J Food Cookery Sci 27: 29-37. 

  7. Yamaguchi T, Yamashita Y, Takeda I, Hisashi K. 1982. Proteolytic enzymes in green asparagus, kiwi fruit and mint: Occurrence and partial characterization. Agric Biol Chem 46: 1983-1986. 

  8. Kim MH, Rho JH, Song HN. 2010. Stability and optimization of crude protease extracted from Korean kiwifruits. Korean J Food Sci Technol 42: 554-558. 

  9. Oh SJ, Kim SC, Koh SC. 2002. Properties and thermostability of gelatin-degrading proteinases in the fruit of Actinidia chinensis (kiwifruit). Korean J Life Sci 12: 752-758. 

  10. Kim BJ. 1989. Purification and characterization of kiwifruit protease. Korean J Food Sci Technol 21: 569-574. 

  11. Yoon S, Choi HJ, Lee JS. 1991. Modification of functional properties of casein by kiwifruit protease. Korean J Soc Food Sci 7: 93-101. 

  12. Cho SJ, Chung SH, Suh HJ, Lee H, Kang DH, Yang HC. 1994. Purification and characterization of a protease actinidin isolated from Cheju kiwifruit. Korean J Food & Nutr 7: 87-94. 

  13. Kim EM, Choe IS, Hwang SG. 2003. Effects of singular manner or mixed type treatment of proteases isolated from pear, pineapple and kiwifruit on actomyosin degradation. Korea J Food Sci Anim Res 23: 193-199. 

  14. Yang CY. 2006. Physicochemical properties of chicken jerky with pear, pineapple and kiwi extracts. Korean J Culinary Res 12: 237-250. 

  15. Bai YH, Rho JH. 2000. The properties of proteolytic enzymes in fruits (pear, kiwifruit, fig, pineapple and papaya). Korean J Soc Food Sci 16: 363-366. 

  16. Lee JH, Jang HR. 2005. Proteolytic properties of Sarcodon aspratus on beef loin. Korean J Culinary Res 11: 110-124. 

  17. Yun SJ, Oh PS, Jang MS. 1993. The properties of proteolytic enzymes from the fruit of Broussonetia kazinoki Siebold. J Korean Soc Food Nutr 22: 803-806. 

  18. Rao MB, Tanksale AM, Ghatge MS, Deshpande VV. 1998. Molecular and biotechnological aspects of microbial proteases. Microbiol Mol Biol Rev 62: 597-635. 

  19. Lee KH, Kim ND, Yoo JY. 1997. Survey on the manufacturing process of traditional Meju for and of Kanjang (Korean soy sauce). J Korean Soc Food Sci Nutr 26: 390-396. 

  20. Oh HI, Park JM. 1997. Changes in quality characteristics of traditional kochujang prepared with a meju of different fermentation period during aging. Korean J Food Sci Technol 29: 1166-1174. 

  21. Park CS. 2012. Effect of tryptic soy broth (TSB) and luriabertani (LB) medium on production of subtilisin CP-1 from Bacillus sp. CP-1 and characterization of subtilisin CP-1. J Life Sci 22: 823-827. 

  22. Cho HK, Seo WT, Lee JY, Cho KM. 2012. Quality characteristics of cereal makgeolli rice nuruk prepared Rhizopus oryzae CCS01. J Korean Soc Food Sci Nutr 41: 1002-1008. 

  23. Kwon YH, Lee AR, Kim HR, Kim JH, Ahn BH. 2013. Quality properties of makgeolli brewed with various rice and koji. Korean J Food Sci Technol 45: 70-76. 

  24. Jang PS, Noh BS, Yoo SH, Kim MJ, Kim YW. 2010. Food enzyme technology. Soohaksa Publisher, Seoul, Korea. p 323-355. 

  25. Bae HJ, Kim BY, Kim MH. 1992. The rate and extent of acid induced coagulation of milk protein and physical characteristics of resultant coagulum. J Korean Agric Chem Soc 35: 65-75. 

  26. Koo JH, Choi IJ, Nam HS, Lee HJ, Shin ZI, Oh TK. 1997. Medium opimization for production of thermostable alkaline protease from Bacillus licheniformis NS70. Kor J Appl Microbiol Biotchnol 25: 207-211. 

  27. Choi C, Choi KS, Cho YJ, Lim SI, Lee SH, Son JH, Choi HJ, Lee HD. 1996. Characteristics and action pattern of protease from Bacillus subtilis globigii CCKS-18 in Korean traditional soy sauce. J Korean Soc Appl Biol Chem 39:460-465. 

  28. Shim CW, Jeong KS, Shin WC, Yu JH. 1994. Effect of pH on the production and characteristics of protease by Bacillus sp. SH-8 and Bacillus sp. SH-8M. Kor J Appl Microbiol Biotechnol 22: 59-64. 

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