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문제 정의
- 본 연구는 산업 폐기물인 비지를 활용하여 부가 가치가 높은 가공식품을 개발하기 위한 일환으로 수행되었다. 즉 대두 가공 부산물인 비지를 활용하여 죽류, 음료류 및 유동식 등의 제품으로 개발하기 위해, 초고압균질 가공 기술을 활용하여 초미세 비지 현탁액을 제조하고 추출수율, 영양성분 및 항산화성을 확인하였다.
- 본 연구는 식품 폐기물인 비지를 활용하여 가공식품을 개발하기 위한 일환으로 수행되었다. 즉 비지를 죽, 음료 및 유동식 등으로 가공하기 위해 초고압균질 가공 기술을 활용하여 초미세비지 현탁액을 제조하고 추출수율, 영양성분 및 항산화성을 확인하였다.
가설 설정
- 2)ND, not detected.
제안 방법
- 시료 100 μL에 Lowry 시약을 첨가하여 발색시킨 후, 분광광도계(UV-1800, Shimazu, Kyoto, Japan)를 사용하여750 nm에서 흡광도를 측정하였다. Bovine serum albumin(Sigma-Aldrich Co., A-7030)을 표준품으로 사용하여 표준곡선을 작성하고 시료 중의 단백질함량을 계산하였다. 유리아미노산 측정은 Folin과 Denis의 방법(23)을 변형하여 사용하였다.
- DPPH 라디칼 소거능은 Blois의 방법(25)을 변형한1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl(DPPH, Sigma-Aldrich Co.)전자공여능을 측정하였다. 시료 100 μL에 0.
- 즉 대두 가공 부산물인 비지를 활용하여 죽류, 음료류 및 유동식 등의 제품으로 개발하기 위해, 초고압균질 가공 기술을 활용하여 초미세 비지 현탁액을 제조하고 추출수율, 영양성분 및 항산화성을 확인하였다. 비지 분산액을 homogenizer를 이용하여 1,0000 rpm에서 5분 분쇄한 후 1,000bar, 1,500bar 및 2,000bar의 압력을 가해 고압균질 가공 처리하였다. 고압균질 가공처리한 모든 실험구가 대조군에 비하여 추출수율이 유의적으로 증가하였다(p<0.
- 시료 100 μL에 Lowry 시약을 첨가하여 발색시킨 후, 분광광도계(UV-1800, Shimazu, Kyoto, Japan)를 사용하여750 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 시료를 0.22 μm syringe filter로 여과한 후 HPLC(LC-20A,Shimadzu)로 분석하였다.
- 제조된 분말에 10배의 증류수를 가하고 95℃에서 12시간 동안 추출하였다. 시료추출 후 가용화 성분에 따른 추출수율 측정은 추출물을 건조시켜 건물중량을 구한 다음 추출에 사용한 원료 건물량에 대한 백분율로 계산하였다. 대조군으로는 건조비지를 초고압균질 공정은 제외하고 나머지는 같은 조건으로 추출하였다.
- 올리고당 함량은 HPLC로 분석하였으며 칼럼은 Shodex KS-801(300×8.0 mm, i.d., Shodex)을 사용하였다.
- 유리당 함량은 45℃에서 HPLC(LC-20A, Shimadzu,Kyoto, Japan)로 분석하였다. Column은 Shodex AahipakNH2P-50 4E(4.
- , A-7030)을 표준품으로 사용하여 표준곡선을 작성하고 시료 중의 단백질함량을 계산하였다. 유리아미노산 측정은 Folin과 Denis의 방법(23)을 변형하여 사용하였다. 시료 100 μL와 0.
- 이동상 용매의 gradient는 용매A(water) : 용매 B(acetonitrile) = 85:15로 시작하여 35분후 55:45로 흘리고 5분 후 85:25로 변경하였다. 이소플라본 함량은 표준물질 4가지(genistein, genistin, daidzein, daidzin)의 농도에 대한 peak 면적의 표준정량곡선으로부터 계산하였다.
- Merrill)를 구입하여 사용하였다. 정선된 콩을 실온에서 12시간 수침한 후 체(60 mesh)로 걸러 물기를 제거하고 콩 중량의 10배인 증류수와 함께 마쇄하여 두미를 제조하였다. 두미를 95℃에서 10분간 가열하였으며 가열한 두미는 여과포에 걸러 두유를 압출하였다.
- 본 연구는 산업 폐기물인 비지를 활용하여 부가 가치가 높은 가공식품을 개발하기 위한 일환으로 수행되었다. 즉 대두 가공 부산물인 비지를 활용하여 죽류, 음료류 및 유동식 등의 제품으로 개발하기 위해, 초고압균질 가공 기술을 활용하여 초미세 비지 현탁액을 제조하고 추출수율, 영양성분 및 항산화성을 확인하였다. 비지 분산액을 homogenizer를 이용하여 1,0000 rpm에서 5분 분쇄한 후 1,000bar, 1,500bar 및 2,000bar의 압력을 가해 고압균질 가공 처리하였다.
- 본 연구는 식품 폐기물인 비지를 활용하여 가공식품을 개발하기 위한 일환으로 수행되었다. 즉 비지를 죽, 음료 및 유동식 등으로 가공하기 위해 초고압균질 가공 기술을 활용하여 초미세비지 현탁액을 제조하고 추출수율, 영양성분 및 항산화성을 확인하였다.
- , Tokyo, Japan)를 이용하여 10,000 rpm으로 5분간 1차 분쇄를 실시하였다. 초고압 균질기(MN250, Micronox Co., Seongnam, Korea)의 압력을 1,000 bar, 1,500 bar 및 2,000 bar로 설정하여 비지 분산액을 통과시켜 초미세 비지 현탁액을 제조하였다. 초미세 비지 현탁액의 가용성분 추출수율 결정 및 성분 분석을 위해 현탁액을 동결건조한 후 분쇄기를 이용하여 분쇄하고 35 mesh 체로 분말화 하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 Gutfiger의 방법(24)에 따라 Folin Ciocalteu reagent가 추출물의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 정색으로 발색하는 원리를 응용하여 측정하였다. 시료 0.
- DPPH 항산화능은 시료용액 첨가구와 무 첨가구의 흡광도 감소율로 계산하였고 DPPH 항산화활성이 50% 감소하는데 필요한 시료의 농도인 RC50값으로 나타내었다. 총 항산화력은 Blois의 방법(25)을 변형하여 측정하였다. 즉 7 mM ABTS와 2.
- 총당 함량은 Dubois 등의 방법(20)을 변형하여 측정하였다. 즉 시료 500 μL, 5% phenol 500 μL, 진한 황산 2.
- 추출물 50 μL에 희석된 ABTS+ 라디칼 용액 100 μL를 가하고 5분후 흡광도의 변화를 측정하였다.
- 60℃에서 30분간 반응시킨 후, 60℃의 95% ethanol 190 mL를 가하고 60℃에서 1시간 진탕한 후 실온에서 방냉하였다. 항량을 구해놓은 glass filter에 효소분해 한 sample을 여과하고 78% ethanol, 95% ethanol, acetone의 순서로 각 40~50 mL 사용하여 세척하였다. glass filter는 105℃ oven에 overnight 후 1시간 방냉하여 잔사량을 구하였다.
대상 데이터
- Column은 Shodex AahipakNH2P-50 4E(4.6×250 mm, i.d., Shodex, Tokyo, Japan)을 이용하였다.
- 본 실험에 사용한 콩은 정선농협으로부터 2008년산 백태(Glycine max L. Merrill)를 구입하여 사용하였다. 정선된 콩을 실온에서 12시간 수침한 후 체(60 mesh)로 걸러 물기를 제거하고 콩 중량의 10배인 증류수와 함께 마쇄하여 두미를 제조하였다.
- 분석에 사용된 칼럼은 ACE5C18(250×4.6 mm i.d., Advanced Chromatography Technologies, Aberdeen, Scotland)이었다.
- 7 M Na2CO31 mL을 가하고 실온에서 1시간 동안 반응시키고 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 tannic acid를 사용하였다.
데이터처리
- Means with different superscripts in the same raw are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 실험을 통하여 얻어진 결과는 SPSS program(18.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균±표준편차로 나타내었고, 실험군 간의 평균값의 통계적 유의성은 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test에 의해 검정하였다.
이론/모형
- 가용성 단백질 함량은 Lowry의 방법(22)에 따라 측정하였다. 시료 100 μL에 Lowry 시약을 첨가하여 발색시킨 후, 분광광도계(UV-1800, Shimazu, Kyoto, Japan)를 사용하여750 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 두유제조 부산물로 생성된 콩비지는 -20℃에서 보관하며 실험 재료로 사용하였다. 비지의 수분, 조단백, 조회분, 탄수화물 함량은 AACC 방법(17)에 의해 측정하였으며, 조지방은 AOAC Soxhlet 방법(18)에 의해 측정하였다.
- 수용성 및 불용성 식이섬유 함량은 Prosky 등의 방법(19)에 따라 식이섬유 분석 kit(Sigma-Aldrich Co., St. Louis,MO, USA)를 사용하여 측정하였다. 건조 시료 1 g에 MES/TRIS buffer를 40 mL 첨가하고, α-amylase(Sigma-Aldrich Co.
- 15분간 얼음물에 식히고 490 nm에서 흡광도를 측정하였으며 표준품은sucrose를 사용하였다. 환원당 측정은 dinitrosalicylic acid(DNS)법(21)을 응용하여 측정하였다. 시험관에 시료 1 mL, DNS시약 3 mL와 40% potassium sodium tartrate solution 1 mL를 첨가하고 끓는 물에 5분간 반응을 시켜 냉수에서 급 냉각시킨 후 575 nm에서 흡광도를 측정하였다.
성능/효과
- 05). 2,000 bar의 압력을 가한 비지의 경우 총당 및 환원당 모두 가장 높은 함량을 나타내어 고압균질 가공처리를 할수록 당 함량이 증가됨을 확인하였다. 이는 비환원당이 고압균질 가공 처리에 의하여 환원당으로 가수 분해되어 환원당 함량이 증가한 것으로 추정된다.
- 6000 μg/mL에서1,000 bar의 압력을 가한 비지가 11.86%로 가장 높은 DPPH라디칼 소거능을 보였으나 1,500 bar 및 200 bar 처리 실험구 에서는 대조구와 비교하여 유의적인 변화가 없었다(p<0.05).
- ABTS 라디칼 소거능은 고압균질 공정을 거친 실험구가 대조구보다 모두 유의적으로 높은 라디컬 소거능을 나타내었다(p<0.05).
- 추출물 50 μL에 희석된 ABTS+ 라디칼 용액 100 μL를 가하고 5분후 흡광도의 변화를 측정하였다. ABTS의 항산화능은 시료용액의 첨가구와 무 첨가구의 흡광도 감소율로 계산하였고, ABTS 항산화활성이 50% 감소하는데 필요한 시료의 농도인 RC50값으로 나타내었다.
- 2 mM DPPH용액 50 μL를 가하여 10분간 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH 항산화능은 시료용액 첨가구와 무 첨가구의 흡광도 감소율로 계산하였고 DPPH 항산화활성이 50% 감소하는데 필요한 시료의 농도인 RC50값으로 나타내었다. 총 항산화력은 Blois의 방법(25)을 변형하여 측정하였다.
- 가용성 단백질의 함량은 대조구에 비해 1,000 bar의 압력에서는 유의적인 차이가 없었으나, 1,500 bar와 2,000 bar의 압력을 가했을 때는 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
- 고압균질 가공처리한 모든 실험구가 대조군에 비하여 추출수율이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
- 03 μg/g이었다. 고압균질 처리한 비지에 함유된 당은 2,000 bar의 압력을 처리했을 때raffinose의 함량이 가장 높았다. Raffinose는 대조구에 비해 압력을 높게 가할수록 함량이 높아지는 경향을 보였다.
- 05). 단백질 함량과 유리아미노산 함량은 대조군보다 높은 경향을 나타내었다. 총 폴리페놀 함량은 처리 압력이 높아질수록 유의적으로 증가하였으며, ABTS 라디칼 소거 능도 유의적으로 증대되었다(p<0.
- 대조구에 비해 daidzein과 genistein 함량은 고압균질 처리 실험구 모두에서 유의적으로 낮은 값을 나타내었다(p<0.05).
- 대조구의 daidzein과 genistein의 함량에 비해 고압균질 가공 처리한 실험구의 함량이 감소 하였다(p<0.05).
- 대조구의 daidzin과 genistin의 함량은 각각 8.32 mg%와 2.08 mg%였으며 2,000bar로 고압균질 처리 실험구의 경우 각각 13.68 mg%와10.34 mg%로 증가하여 가압처리에 의해 유의적을 증가하는 경향을 보였다(p<0.05).
- 대조구의 가용성 식이섬유 함량은 24.13 mg/g이었으며, 압력을 1,000 bar, 1,500 bar, 2,000 bar로 증가시킴에 따라 실험구의 가용성 식이섬유함량은 36.90 mg/g, 54.59mg/g 및 67 mg/g으로 유의적을 증가하였다(p<0.05).
- 대조군의 열수 추출물의 수율은 12.37%였으며 1,000 bar, 1,500 bar 및 2,000 bar 고압처리군의 수율은 각각 19.42%, 20.35% 및 19.42%로 대조구에 비해 수율이 1.56∼1.64배 증가하였으며 전 실험구에서 모두 추출 수율이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
- 이는 녹차를 미쇄 분말화 했을 때 일반 녹차분말보다 100배 이상 항산화 효과를 나타내었으며(10), 고압처리 기술은 고구마 잎의 항산화 물질의 용출을 증대시키고 항산화성을 향상시킨다(12)는 보고와 일치하였다. 본실험의 결과 DPPH를 이용한 항산화성 실험은 대조구와 실험구간에 큰 차이가 없었으며 ABTS 라디컬 소거능은 실험구가 유의적으로 높은 경향을 보였다. 사과 주스를 고압균질 처리했을 때 DPPH를 이용한 항산화성 실험 결과는 유의적 차이가 없었고 trolox equivalent antioxidant capacity(TEAC)와 oxygen radical antioxidant capacity(ORAC) 측정결과는 유의적인 차이가 있었다(16)고 보고된 바 있다.
- 불용성식이섬유의 함량은 초고압균질 처리구가 대조구에 비해 유의적으로 감소 하였다(p<0.05).
- 유리 아미노산의 함량은 전 실험구에서 대조구에 비해 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
- 유리당과 올리고당을 포함해서 대조구에 가장 많이 함유된 당은stachyose였고 함량은 8.03 μg/g이었다.
- 이소플라본 함량은 고압 균질 가공 처리 시 daidzin과 genistin 함량이 유의적을 증가하였다(p<0.05).
- 일반 추출법으로는 비지의 식이섬유를 추출하는데 한계가 있으나 초고압균질 가공처리로 충격력, 전단력 등의 물리적 힘이 작용하여 불용성식이섬유 입자가 파괴되어 불용성 식이섬유의 함량이 유의적(p<0.05)으로 감소하고 가용성 식이섬유의 함량이 증가한 것으로 판단되었다.
- 05). 초고압균질 가공 기술은 비지의 영양성분과 항산화성을 증가시키는 매우 효과적인 가공방법이며, 비지의 영양성분을 효율적으로 활용하여 가공식품을 제조할 수 있음을 확인하였다.
- 초고압균질 가공 처리한 비지는 전 실험구에서 환원당의 함량도 대조구에 비해 처리 압력이 증가할수록 유의적으로 증가함을 나타내었다(p<0.05).
- 초고압균질 처리 후 총당, 환원당 및 가용성 식이섬유의 함량은유의적으로 증가하였으며, 불용성 식이섬유는 유의적으로 감소 하였다(p<0.05).
- 초미세 비지 현탁액 제조에 사용된 건조 비지의 일반성분 분석 결과 수분 3.71±0.16%, 조단백 15.20±0.21%, 조지방 5.35±0.24%, 조회분 2.51±0.12%였다(data not shown).
- 총 당 함량은 대조구가 247.92 mg/g이었으며, 모든 실험구에서 처리 압력이 증가함에 따라 총당 함량도 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
- 총 폴리페놀 함량 측정 결과 고압균질 가공 처리한 비지에서 모두 높은 함량을 나타내었고 특히 1,500 bar 와 2,000bar로 고압균질 처리하였을 경우는 유의적으로 총 페놀 함량이 증가하였다(p<0.05).
- 총 폴리페놀 함량은 처리 압력이 높아질수록 유의적으로 증가하였으며, ABTS 라디칼 소거 능도 유의적으로 증대되었다(p<0.05).
후속연구
- 이상의 결과에서 초고압 균질 가공 기술을 활용하여 비지를 초미세화 시키면 영양성분의 추출 효율이 높아지고 항산화성이 향상됨을 확인하였으며, 초미세 사이즈로 가공된 비지 현탁액을 죽, 음료, 다이어트 식품 및 유동식 등으로 다양하게 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 초고압 균질가공기술은 식품 폐기물인 비지에 함유된 영양성분을 효율적으로 활용하여 가공식품을 개발하기 위한 유력한 방법인 것으로 판단된다.
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