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ʟ-Carnitine, pyridoxine hydrochloride, ᴅʟ-α-tocopheryl acetate를 이용한 분유모델시스템의 마이얄반응생성물 저감화 조건 최적화
Optimization of Anti-glycation Effect of ʟ-Carnitine, Pyridoxine Hydrochloride and ᴅʟ-α-Tocopheryl Acetate in an Infant Formula Model System Using Response Surface Methodology 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.47 no.1, 2015년, pp.95 - 102  

정혜림 (고려대학교 생명공학부) ,  남미현 (고려대학교 생명공학부) ,  홍충의 (고려대학교 생명공학부) ,  표민철 (고려대학교 생명공학부) ,  오준구 (매일유업(주) 중앙연구소) ,  김용기 (매일유업(주) 중앙연구소) ,  최유영 (매일유업(주) 중앙연구소) ,  권정일 (매일유업(주) 중앙연구소) ,  이광원 (고려대학교 생명공학부)

초록
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본 연구는 분유모델시스템에 $\small{L}$-carnitine, pyridoxine hydrochloride, $\small{DL}$-${\alpha}$-tocopheryl acetate를 첨가하여 Maillard 반응에 의해 생성된 MRPs를 저감화 시키기 위한 최적조건을 찾기 위해 RSM의 CCD를 이용하였다. $\small{L}$-Carnitine ($X_1$), pyridoxine hydrochloride($X_2$), $\small{DL}$-${\alpha}$-tocopheryl acetate ($X_3$)의 농도를 독립변수로 하고 형광도와 HMF 함량을 종속변수로 각각 설정하였다. 종속변수 회귀식의 결정계수($R^2$)는 각각 0.942, 0.861로 반응표면분석 모델에 적합하였다. 형광도와 HMF 함량은 $\small{L}$-carnitine과 pyridoxine hydrochloride의 농도가 낮을 때 $\small{DL}$-${\alpha}$-tocopheryl acetate의 농도가 감소할수록 그 값이 급격히 감소하였다. $\small{L}$-Carnitine의 농도가 높을 때 pyridoxine hydrochloride의 농도가 $20{\mu}M$ 이하로 감소할수록 형광도가 감소하였고 HMF 함량은 $\small{L}$-carnitine의 농도에 관계없이 pyridoxine hydrochloride의 농도가 $20{\mu}M$ 이하로 감소할수록 감소하는 경향을 나타냈다. 본 실험에서 분유모델시스템에서 생성된 MRPs를 저감화 할 수 있는 최적조건으로 $\small{L}$-carnitine, pyridoxine hydrochloride, $\small{DL}$-${\alpha}$-tocopheryl acetate의 농도는 각각 2.26, 15.77, $20.63{\mu}M$이었다. 이때 형광도는 77.4%였고 HMF 함량은 248.7 ppb로 각각 유단백질-유당 마이얄 반응생성물(LC, lactose+sodium caseinate)대비 MRPs를 22.6, 23.1% 감소시킬 수 있다고 예측할 수 있었다. 또한, RSM을 통해 찾은 최적 조건의 실험값으로 형광도는 79.3%였고 HMF 함량은 247.6 ppb로 각각 LC대비 MRPs를 20.7, 17.8% 감소 시켰다. 따라서, $\small{L}$-carnitine, pyridoxine hydrochloride, $\small{DL}$-${\alpha}$-tocopheryl acetate의 최적화된 혼합을 통하여 분유 제조 시 MRPs 생성을 저감화 시킬 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Maillard reaction is a non-enzymatic reaction between amino and carbonyl groups. During milk processing, lactose reacts with milk protein through this reaction. Infant formulas (IFs) are milk-based products processed with heat-treatments, including spray-drying and sterilization. Because IFs con...

주제어

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문제 정의

  • Morales (30) 등은 유당과 유단백질-유당 혼합물에 열처리를 가하고 형광도 측정을 하였을 때 유단백질-유당 혼합물이 더 높은 형광도를 나타냈고 이를 통해 유당과 유단백질을 이용한 모델시스템에서도 마이얄 반응 중 형광을 띈 MRPs가 생성되는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 유단백질 sodium caseinate와 유당 lactose monohydrate를 이용하여 분유모델시스템의 MRPs를 제조하고 이를 형광도 측정을 통해 확인하고자 하였다. 유단백질(C), 유단백질과 유당을 1:2.
  • 따라서, 본 연구는 분유모델시스템을 구축하고 식품공전상 조제분유의 첨가물로서 허용된 물질 중 항산화 및 항당화 효능이 있다고 알려진 L-carnitine, pyridoxine hydrochloride, DL-α-tocopheryl acetate (24-27)를 요인변수로 하고 열처리를 가한 우유의 MRPs생성 정도의 지표로 사용될 수 있는 형광도와 HMF함량을 종속변수로 설정하여 중심합성계획(CCD, Central composite design)에 의한 반응표면분석(RSM, Response surface methodology) (28)을 통해 분유모델시스템의 MRPs 생성을 저감화 할 수 있는 최적조건을 찾고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고온의 열처리와 분무건조, 긴 저장기간 조제분 유의 조성 간 화학적 반응을 야기 시키는데, 그 중 대표적인 화학적 반응은 무엇인가요? 초고온 단시간 가열법(UHT, Ultrahigh temperature sterilization, 130-135oC, 2-3초) 또는 멸균(110oC이상, 10-30분)처리를 하면 유통기한이 수개월로 연장될 수 있지만(2) 이러한 고온의 열처리와 분무건조, 긴 저장기간은 조제분 유의 조성 간 화학적 반응을 야기 시킬 수 있다(3). 그 중 대표 적인 화학적 반응인 마이얄반응은 식품에서 가열 또는 저장 시환원당의 카르복실기와 단백질의 아미노기의 비효소적 축합반응 으로 일어나고 마이얄 반응생성물(MRPs, Maillard reaction products)을 생성한다(4). 우유에 열처리를 가하면 환원당인 유당과 우유단백질의 아미노기(주로 라이신잔기의 ε-아미노기)가 반응하여 다양한 MRPs를 생성한다.
조제분유란? 조제분유는 영유아들이 모유를 먹을 수 없는 경우 또는 영양 보충의 목적을 위해 우유를 바탕으로 영유아가 필요로 하는 각종 영양소를 첨가하여 만든 식품으로 미생물학적 안전성과 제품의 보존성을 높이기 위해 살균, 농축 및 분무건조와 같은 열처리 제조공정을 거쳐 생산된다(1). 초고온 단시간 가열법(UHT, Ultrahigh temperature sterilization, 130-135oC, 2-3초) 또는 멸균(110oC이상, 10-30분)처리를 하면 유통기한이 수개월로 연장될 수 있지만(2) 이러한 고온의 열처리와 분무건조, 긴 저장기간은 조제분 유의 조성 간 화학적 반응을 야기 시킬 수 있다(3).
조제분유의 미생물학적 안전성과 제품의 보존성을 높이기 위해 실시하는 것은? 조제분유는 영유아들이 모유를 먹을 수 없는 경우 또는 영양 보충의 목적을 위해 우유를 바탕으로 영유아가 필요로 하는 각종 영양소를 첨가하여 만든 식품으로 미생물학적 안전성과 제품의 보존성을 높이기 위해 살균, 농축 및 분무건조와 같은 열처리 제조공정을 거쳐 생산된다(1). 초고온 단시간 가열법(UHT, Ultrahigh temperature sterilization, 130-135oC, 2-3초) 또는 멸균(110oC이상, 10-30분)처리를 하면 유통기한이 수개월로 연장될 수 있지만(2) 이러한 고온의 열처리와 분무건조, 긴 저장기간은 조제분 유의 조성 간 화학적 반응을 야기 시킬 수 있다(3).
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