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명태 껍질 유래 콜라겐의 분자량에 따른 이화학적 특성 및 생리활성
Physicochemical Properties and Biological Activities of Collagens with Different Molecular Weights from Alaska Pollack (Theragra chalcogramma) Skin 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.43 no.10, 2014년, pp.1535 - 1542  

양수진 (대구가톨릭대학교 식품공학전공) ,  홍주헌 (대구가톨릭대학교 식품공학전공)

초록
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어류 부산물인 명태 껍질에서 콜라겐을 추출하기 위하여 0.1 N NaOH로 알칼리 처리 후 pepsin으로 효소 처리하였고 저분자화를 위해 neutrase를 이용하여 분자량별로 콜라겐을 제조하였다. 콜라겐은 1 kDa 이하, 1~3 kDa, 3~10 kDa 및 10 kDa 이상으로 분자량별로 분리하여 이화학적 특성 및 생리활성을 조사하였다. 분자량에 따른 콜라겐 함량은 1 kDa 이하에서 36.43%로 가장 높았으며 유리 아미노산 조성은 1 kDa 이하, 1~3 kDa, 3~10 kDa 및 10 kDa 이상에서 각각 1,603.69, 1,000.55, 475.04, 415.73 mg/100 g으로 분자량이 작을수록 유리 아미노산의 함량이 높게 나타났다. 콜라겐의 분자구조를 Fourier transform infrared spectroscopy로 측정한 결과 분자량에 따른 콜라겐 모두 amide A, amide I, amide II, amide III의 범위에 wavenumber 속에 포함되었으며 콜라겐 표준품과 유사한 peak band 값을 나타내어 화학구조가 동일함을 알 수 있었다. 전자공여능superoxide dismutase 유사 활성은 1 kDa 이하에서 각각 29.51%, 38.45%로 가장 높았으며 분자량이 커질수록 그 값은 감소하였다. 멜라닌 합성에 미치는 영향을 확인하기 위해 ${\alpha}$-MSH를 첨가한 tyrosinase 활성 측정은 1 kDa 이하에서 농도 유의적으로 tyrosinase 활성을 저해시키는 것을 확인할 수 있었으며, 광노화에 의한 피부 주름 개선 효과는 HS68 cell을 이용하여 MMP-1 저해 활성을 측정하였고 그 결과 10 kDa 이상에서는 MMP-1 저해 활성이 나타나지 않았으나 3 kDa 이하에서는 MMP-1 저해 활성이 나타나 세포 보호 효과가 있음을 확인하였다. 콜라겐의 분자량은 항산화 활성 및 생리활성과 유의적인 상관관계를 나타내어 저분자 콜라겐은 기능성 식품 및 화장품 소재로서 활용 가능할 것으로 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was conducted to investigate the physicochemical properties and biological activities of collagens with different molecular weights from Alaska pollack (Theragra chalcogramma) skin as well as their efficacies as functional materials. The molecular weights of collagens were between 1~10 kD...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 명태 껍질로부터 콜라겐을 효율적으로 추출하기 위한 방법으로 효소 처리 공정을 적용하였으며, 식품 및 화장품 산업에 기능성 소재로서의 활용 가능성을 확인하기 위하여 분자량별로 분리한 후 이화학적 특성 및 생리활성에 대하여 조사하였다.

가설 설정

  • 2)Means with different superscript letters (a-d) within the row are significantly different (P<0.05).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
콜라겐 추출 공정에서 효소를 통한 가수분해의 장점은? 콜라겐의 추출 공정은 주로 산 용액에 장시간 침지시켜 용출하기 때문에 제조시간이 오래 걸리며 다량의 산 처리로 인하여 폐수처리 및 환경오염의 문제가 발생된다. 또한 산 또는 알칼리에 의한 가수분해물은 중화에 의한 염의 생성으로 맛의 변화와 탈색 등 정제 과정이 복잡하며 강한 조건에서 가수분해를 수행하는 관계로 영양분의 파괴가 일어나는 단점이 있는 반면, 효소에 의한 가수분해물은 안정적인 조건에서 진행되어 영양분의 파괴가 거의 일어나지 않으므로 효소적 가수분해에 의해 생성된 펩타이드가 다양한 생리활성을 나타내며 어육단백질의 가수분해물이 항산화 활성을 가진다고 보고되고 있다(12). 최근 단백질의 저분자 형태인 펩타이드의 생체조절기능에 대한 관심이 증대하고 있으며 이러한 기능성 펩타이드는 식품 및 화장품 소재로서의 활용이 기대되고 있다.
피부조직에서 콜라겐은 어떤 역할을 하는가? 콜라겐은 동물성 기원의 섬유상 구조단백질로 척추 및 무척추 동물의 총 단백질 중 30%를 차지하고 3중 나선구조를 이루며 주로 피부, 뼈, 치아 유기물질의 대부분을 형성하는 역할을 한다(1). 피부조직에 있어서 콜라겐은 진피층의 세포 간 기질(extracellular matrix)을 채우고 있으며, 노화에 의한 주름 생성 및 탄력 저하 등 피부 상태와 밀접한 관련이 있다(2). 콜라겐을 이루는 기본단위는 tropocollagen으로 분자 내 또는 분자 간 공유결합성 가교결합을 이룸으로써 물리적 또는 생물학적 안정성을 가지며(3), 콜라겐을 이루는 아미노산의 조성은 그 타입에 따라 다소 차이가 있으나 보통 glycine이 전체의 1/3 정도이며, proline이 1/4, hydroxyproline이 1/7 정도 차지하고 있다(4).
콜라겐의 아미노산 조성은 보통 어떻게 되는가? 피부조직에 있어서 콜라겐은 진피층의 세포 간 기질(extracellular matrix)을 채우고 있으며, 노화에 의한 주름 생성 및 탄력 저하 등 피부 상태와 밀접한 관련이 있다(2). 콜라겐을 이루는 기본단위는 tropocollagen으로 분자 내 또는 분자 간 공유결합성 가교결합을 이룸으로써 물리적 또는 생물학적 안정성을 가지며(3), 콜라겐을 이루는 아미노산의 조성은 그 타입에 따라 다소 차이가 있으나 보통 glycine이 전체의 1/3 정도이며, proline이 1/4, hydroxyproline이 1/7 정도 차지하고 있다(4). 콜라겐을 구성하는 아미노산인 hydroxyproline은 hydroxylysine과 함께 일정비율(12.
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참고문헌 (32)

  1. Perlish JS, Lemlich G, Fleischmajer R. 1998. Identification of collagen fibrils in scleroderma skin. J Invest Dermatol 90: 48-54. 

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  3. Kim SK, Yang HP, Lee EH. 1991. The development of a natural seasoning using the enzymatic hydrolysate of fish skin. Korean J Biotechnol Bioeng 6: 327-336. 

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