대두는 된장, 간장, 스낵 등 전통식품의 주요 원료이며, 열처리 공정은 대두의 가공과정에서 대부분 수반되는 단위 조작이다. 본 연구에서는 열처리가 대두의 이화학적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 상업적인 조건에서 대두를 증자, 가열팽화, 튀김 처리한 다음 단백질의 분자량 분포와 용해도, 수분과 유지 흡착력 및 열 특성과 산패도의 변화를 조사하였다. 대두는 가열처리에 의하여 단백질이 10-40 kDa 범위의 작은 분자량으로 분해되는 경향을 나타내었다. 대두의 용융 엔탈피는 199.62 J/g이었으며 열처리에 의하여 123.07-135.90 J/g 범위로 엔탈피가 감소하였고 지질 산화를 보여주는 fluorescence intensity도 열처리로 증가하였으며 열처리 효과는 튀김, 증자, 가열팽화의 순으로 높았다. 또한 대두의 수분 흡착력은 열처리 한 경우가 비열처리 대두보다 상대적으로 높았으며, 단백질의 용해도는 산성 영역(pH 3-6)에서 같은 경향을 보였다. 결과적으로 대두는 가열처리에 의하여 용융 엔탈피가 감소하고 단백질이 분해되며 지질 산화와 용해도 및 수분흡착력이 증가하는데 대두에 대한 열처리의 효과는 튀김 공정에서 뚜렷하였다.
대두는 된장, 간장, 스낵 등 전통식품의 주요 원료이며, 열처리 공정은 대두의 가공과정에서 대부분 수반되는 단위 조작이다. 본 연구에서는 열처리가 대두의 이화학적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 상업적인 조건에서 대두를 증자, 가열팽화, 튀김 처리한 다음 단백질의 분자량 분포와 용해도, 수분과 유지 흡착력 및 열 특성과 산패도의 변화를 조사하였다. 대두는 가열처리에 의하여 단백질이 10-40 kDa 범위의 작은 분자량으로 분해되는 경향을 나타내었다. 대두의 용융 엔탈피는 199.62 J/g이었으며 열처리에 의하여 123.07-135.90 J/g 범위로 엔탈피가 감소하였고 지질 산화를 보여주는 fluorescence intensity도 열처리로 증가하였으며 열처리 효과는 튀김, 증자, 가열팽화의 순으로 높았다. 또한 대두의 수분 흡착력은 열처리 한 경우가 비열처리 대두보다 상대적으로 높았으며, 단백질의 용해도는 산성 영역(pH 3-6)에서 같은 경향을 보였다. 결과적으로 대두는 가열처리에 의하여 용융 엔탈피가 감소하고 단백질이 분해되며 지질 산화와 용해도 및 수분흡착력이 증가하는데 대두에 대한 열처리의 효과는 튀김 공정에서 뚜렷하였다.
Soybean is one of the most common food materials for making traditional Korean foods such as soybean paste, soy source and soy snack, and their manufacturing processes include heat treatment of soybean. This study was carried out to investigate the effect of heat treatment on the physicochemical pro...
Soybean is one of the most common food materials for making traditional Korean foods such as soybean paste, soy source and soy snack, and their manufacturing processes include heat treatment of soybean. This study was carried out to investigate the effect of heat treatment on the physicochemical properties of soybean. All samples were heat treated under commercial steamed, puffed or air-fried conditions, and then the protein molecular weight distribution, thermal properties, fluorescence intensity, protein solubility, and water and oil holding ability of the heat treated soybeans were examined. Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis indicated that heat treatment caused fragmentation of polypeptide chain in soybean, showing the band of low molecular ranging from 17 to 40 kDa. The differential scanning calorimetric analysis showed the decrease of enthalpy values (${\Delta}H$) by heat treatment. Fluorescence spectroscopy indicated that the heat treatment caused lipid oxidation as proved by increasing emission intensity. The protein solubility at pH 3-6, and water holding capacity of heat treated soybeans were the higher than no treatment. These results suggest that the heat treatment resulted in decreased enthalpy values, and increased protein degradation, lipid oxidation and water affinity of soybean. Moreover, the effect of heat treatment on physiochemical properties of soybeans was more significant under air-fried condition.
Soybean is one of the most common food materials for making traditional Korean foods such as soybean paste, soy source and soy snack, and their manufacturing processes include heat treatment of soybean. This study was carried out to investigate the effect of heat treatment on the physicochemical properties of soybean. All samples were heat treated under commercial steamed, puffed or air-fried conditions, and then the protein molecular weight distribution, thermal properties, fluorescence intensity, protein solubility, and water and oil holding ability of the heat treated soybeans were examined. Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis indicated that heat treatment caused fragmentation of polypeptide chain in soybean, showing the band of low molecular ranging from 17 to 40 kDa. The differential scanning calorimetric analysis showed the decrease of enthalpy values (${\Delta}H$) by heat treatment. Fluorescence spectroscopy indicated that the heat treatment caused lipid oxidation as proved by increasing emission intensity. The protein solubility at pH 3-6, and water holding capacity of heat treated soybeans were the higher than no treatment. These results suggest that the heat treatment resulted in decreased enthalpy values, and increased protein degradation, lipid oxidation and water affinity of soybean. Moreover, the effect of heat treatment on physiochemical properties of soybeans was more significant under air-fried condition.
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문제 정의
본 연구에서는 습열방식과 건열방식이 대두의 열변성에 미치는 효과를 비교하기 위하여 일반적으로 사용되는 고압 증자와 이미 상용화 단계에 이른 회전식 가열팽화나 Air-frying 등 건열 방식을 적용하여 대두를 열 변성시킨 후 대두의 단백질 분자량 분포와 용해도, 수분과 유지 흡착력 및 열 특성과 산패도 등 가열방법의 차이에서 발생하는 이화학적 특성의 변화를 조사하였다.
대두는 된장, 간장, 스낵 등 전통식품의 주요 원료이며, 열처리 공정은 대두의 가공과정에서 대부분 수반되는 단위조작이다. 본 연구에서는 열처리가 대두의 이화학적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 상업적인 조건에서 대두를 증자, 가열팽화, 튀김 처리한 다음 단백질의 분자량 분포와 용해도, 수분과 유지 흡착력 및 열 특성과 산패도의 변화를 조사하였다. 대두는 가열처리에 의하여 단백질이 10-40kDa 범위의 작은 분자량으로 분해되는 경향을 나타내었다.
제안 방법
지방을 제거한 침전물은 후드 내에서 n-Hexane을 휘발시켜 건조하였다. n-Hexane을 제거한 대두 분말에 10배의 30 mM Tris-HCl 완충용액(pH 8.0)을 가하고 회전식 진탕기(SK-71 Shaker, Jeio Tech, Kimpo, Korea)로 실온에서 9시간 동안 단백성분을 추출하였다. 이 용액을 4℃에서 원심분리(12,000 ×g, 30분, KUBOTA 6200, Kubota Co.
, Omaha, NE, USA)를 이용하여 30℃에서 250℃까지 분당 5℃의 속도로 승온하였다(27). 대두 분말 시료 10 mg을 DSC 전용의 알루미늄 용기에 넣고 밀봉하였으며 빈 알루미늄 용기를 대조구로 하였다. 얻어진 흡열곡선은 자체 프로그램(Universal analysis 2000, TA instruments, New Castle, DE)으로 개시온도(Onset), 정점온도(Peak), 엔탈피(ΔH)를 분석하였고 6회 반복 실험으로 평균값을 구하였다.
대두는 2016년 경북 영주지방에서 재배한 백태를 동광산업(농협-61-09-01)에서 구입하였고 불순물을 제거한 후 정선하여 사용하였다. 생 대두와 열처리 대두 등 모든 분석용 시료는 48시간 동안 동결건조(MCFD 8518, Ilshinbiobase, Seoul, Korea)한 다음 분쇄(DA338-G, Daesung Artron Co., Ltd., Paju, Korea)하였고 40 mesh 체를 통과한 분말을 시료로 하였다.
)하였다. 시료 상층액 300 uL를 형광 분석용 플레이트(black 96 well assay plate, CostarⓇ, NY, USA)에 넣어 fluorescence spectrometer(Gen5, Biotek Instrument INC., VT, USA)를 이용하여 emission 400-500nm, excitation 360 nm, slit 8.0 mm, 측정간격 600 ms의 조건에서 fluorescence intensity를 측정하였다.
8, 50% glycerol, 10% SDS, 2-mercaptoethanol, 1% bromphenol blue)와 최종 단백질 농도 3 μg/mL로 맞추어 로딩, 분리하였다. 전기영동은 130 볼트에서 90분간 시행하였으며 전기영동 후, gel은 Coomassie Blue staining solution(AE-1340 Ezstain Aqua, Atto Co., Tokyo, Japan)으로 염색하고 탈색한 후 단백질의 분포를 비교분석 하였다.
처리 방법을 달리한 대두의 단백질 분자량 변화를 살펴보고자 SDS-PAGE를 실시하였다(Fig. 1), 대두 단백질은 7s fraction과 11s fraction으로 구성되어 있다(31). 열처리하지 않은 대두의 단백질 분자량 분포는 70-75, 56-58, 38-47, 29-34, 20-27, 15-17 kDa이었고 큰 것부터 차례대로 β의 conglycinin(α-72.
, Seoul, Korea)를 이용하여 121℃에서 60분간 삶았다. 팽화 대두(Puffed soybean)는 생 대두 3 kg을 회전식 가열장치(puffing gun, Gumi, Korea)에 넣어 내압이 3 kgf/cm2에 도달할 때까지 직화식 가스불로 가열하고 순식간에 압력을 제거하여 대두가 폭렬(팽화)되도록 하였다, 대두 튀김(Air-fried soybean)의 공정은 180℃로 가열된 에어 프라이어(HD 9220, Philips Air-Fryer, Philips Electronics N.V., Amsterdam, NLD)에서 12분 동안 실행하였고 열처리하지 않은 대두(no treatment soybean)은 대조구로 사용하였다.
대상 데이터
대두는 2016년 경북 영주지방에서 재배한 백태를 동광산업(농협-61-09-01)에서 구입하였고 불순물을 제거한 후 정선하여 사용하였다. 생 대두와 열처리 대두 등 모든 분석용 시료는 48시간 동안 동결건조(MCFD 8518, Ilshinbiobase, Seoul, Korea)한 다음 분쇄(DA338-G, Daesung Artron Co.
데이터처리
1)Means with different letters in the same column are significantly different (*p<0.05, **p<0.01) by Duncan’s multiple range test.
2)Means with different letters in the same row are significantly different (p<0.01) by Duncan’s multiple range test.
3)Means with different letters in the same column are significantly different (*p<0.05, **p<0.01) by Duncan’s multiple range test.
모든 실험은 3회 이상 반복하여 평균값과 표준편차를 계산하였고, 각 시료 사이의 통계적 유의성 검정은 SAS 프로그램(v7.1, SAS Institute, INC., Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석 후 최소유의차 검정(p<0.05, p<0.01)을 실시하였다.
얻어진 흡열곡선은 자체 프로그램(Universal analysis 2000, TA instruments, New Castle, DE)으로 개시온도(Onset), 정점온도(Peak), 엔탈피(ΔH)를 분석하였고 6회 반복 실험으로 평균값을 구하였다.
이론/모형
Morr 등(25)의 방법에 따라 대두 분말 0.1 g을 증류수 10 mL에 분산시켜 1 N HCl과 NaOH 용액으로 pH 2-12로 조정하고 원심분리(12,000 ×g, 30분, KUBOTA 6200, Kubota Co.)한 후 상등액을 취하여 BCA(Pierce BCA prote Assay Kit, Thermo Scientific, Rockford, IL, USA) 방법에 따라 단백질을 정량하여 용해도를 구하였다.
산화 지질과 단백질의 상호작용을 통해 생성되는 형광물질을 이용한 형광분석법이 식품의 산화 변패 평가에 보고되었다(28). 대두 분말의 가열방법에 따른 산패도를 측정하기 위하여 Uhm과 Yoon(29)의 방법으로 Fluorescence intensity를 측정하였다. 대두 분말 시료 0.
수분과 유지 흡착력은 Beuehat(26)의 방법을 이용하여 측정하였다. 각 시료 분말 0.
시료의 일반성분 함량은 AOAC(23) 분석법에 준거하여 수분은 105℃에서 항량이 되도록 건조하여 정량하였으며, 단백질은 micro-Kjeldahl법으로 전질소를 정량하고 질소계수 6.25을 곱하여 조단백질로 하였다. 지방은 soxhlet법을 이용하였고 회분은 650℃에서 회화시켜 정량하였다.
열처리 방법에 따른 대두 단백질의 패턴 변화를 보기 위하여 Laemmli(24)의 방법에 따라 SDS-PAGE를 실시하였다. 각 샘플 2 g 분말에 10 mL n-Hexane을 넣고 실온에서 1시간 동안 교반한 후 원심분리를 통하여 지방이 녹아 있는 상등액을 제거한 다음 남아 있는 침전물에 10 mL n-Hexane을 넣고 실온에서 1시간 교반을 통하여 지방 성분을 제거하였다.
25을 곱하여 조단백질로 하였다. 지방은 soxhlet법을 이용하였고 회분은 650℃에서 회화시켜 정량하였다.
성능/효과
가열하지 않은 대두의 유지흡착력은 2.12 mL/g 이었고 건식가열 처리의 경우 전반적인 감소 경향을 보였으며 증자 처리된 대두의 유지흡착력은 유의적으로 낮았다(p<0.05).
05). 가열하지 않은 대두의 조단백질 함량은 33.90%, 조회분 함량은 5.40%로 나타났고, 이들 성분은 가열에 의해 증가하는 경향을 보였다. 튀긴 대두의 조단백질 함량이 35.
또한 대두의 수분 흡착력은 열처리 한 경우가 비열처리 대두보다 상대적으로 높았으며, 단백질의 용해도는 산성 영역(pH 3-6)에서 같은 경향을 보였다. 결과적으로 대두는 가열처리에 의하여 용융 엔탈피가 감소하고 단백질이 분해되며 지질 산화와 용해도 및 수분흡착력이 증가하는데 대두에 대한 열처리의 효과는 튀김 공정에서 뚜렷하였다.
대두의 DSC thermogram은 전형적인 흡열 반응이었으며 열처리에 의한 정점온도(Tmax)와 엔탈피(ΔH)의 변화를 보였다.
대두는 가열처리에 의하여 단백질이 10-40kDa 범위의 작은 분자량으로 분해되는 경향을 나타내었다. 대두의 용융 엔탈피는 199.62 J/g이었으며 열처리에 의하여 123.07-135.90 J/g 범위로 엔탈피가 감소하였고 지질 산화를 보여주는 fluorescence intensity도 열처리로 증가하였으며 열처리 효과는 튀김, 증자, 가열팽화의 순으로 높았다. 또한 대두의 수분 흡착력은 열처리 한 경우가 비열처리 대두보다 상대적으로 높았으며, 단백질의 용해도는 산성 영역(pH 3-6)에서 같은 경향을 보였다.
90 J/g 범위로 엔탈피가 감소하였고 지질 산화를 보여주는 fluorescence intensity도 열처리로 증가하였으며 열처리 효과는 튀김, 증자, 가열팽화의 순으로 높았다. 또한 대두의 수분 흡착력은 열처리 한 경우가 비열처리 대두보다 상대적으로 높았으며, 단백질의 용해도는 산성 영역(pH 3-6)에서 같은 경향을 보였다. 결과적으로 대두는 가열처리에 의하여 용융 엔탈피가 감소하고 단백질이 분해되며 지질 산화와 용해도 및 수분흡착력이 증가하는데 대두에 대한 열처리의 효과는 튀김 공정에서 뚜렷하였다.
열처리 하지 않은 대두의 수분함량은 6.7%이었고 증자 대두의 수분함량이 17.82%으로 가장 많았고 튀긴 대두가 2.05%로 가장 적었다(p<0.01).
열처리에 따른 대두 분말의 수분과 유지 흡착력을 비교한 결과는 Table 2과 같다. 열처리 하지 않은 대두의 수분흡착력이 2.38 mL/g 이었던 것에 비하여 열처리에 의해 대두의 수분흡착력은 증가하였고 튀긴 대두 분말이 2.82 mL/g로 가장 높은 수분 흡착력을 보였다. Yoon과 Jeon(21)은 중탕 처리시간이 길어지면 대두의 수분 흡착력도 증가한다고 본 실험과 일치된 결과를 보고하였다.
2와 같다. 열처리 하지 않은 대두의 용해도는 등전점(pH 4.5 내외)에서 가장 낮고 산성과 알칼리 영역에서는 증가하는 용해도 곡선을 보였다. 반면 대두를 열처리한 경우 단백질의 용해도는 열처리 하지 않은 대두와 차이를 나타냈는데 산성(pH 3-6)에서는 용해도가 증가한 반면 알칼리 영역(pH 7-10)에서는 낮은 단백질 용해도를 보였다.
2 kDa)의 분포를 보였으며 Yoon과 Jeon(18)의 보고와 유사하였다. 증자하거나 가열팽화 또는 튀김과정을 거친 대두는 열처리에 의하여 SDS-PAGE상의 단백질의 농도를 나타내는 밴드의 굵기가 감소하고 저분자로 분해되는 형태의 분자량 분포를 나타냈는데 증자 대두와 튀긴 대두에서 뚜렷했다. 동일한 농도를 적용한 SDS-PAGE에서 단백질 분획이 소실되는 것은 낮은 분자량으로 인하여 아크릴아미드 겔을 통과한 때문이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대두의 기능 성분인 isoflavone의 효능은 무엇인가?
또한 건강에 대한 관심 증가로 대두의 기능성이 밝혀지면서 소비 증가에도 일조하고 있다. 대두의 기능 성분인 isoflavone은 항암효과(4)와 폐경기 이후 여성의 골다공증에 유효한 효과가 밝혀졌고(5), 대두 중에 함유된 난소화성 단백질은 내분비계를 조절하여 콜레스테롤 저하를 유도한다고 보고되었다(6).
영양성분 측면에서 대두의 특징은 무엇인가?
대두는 단백질과 지방질, 탄수화물 등 영양원으로 우수한 식품일 뿐 아니라 비타민, 미네랄 등 미량성분과 이소플라본, 올리고당 등 기능성 성분을 함유한 활용도가 높은 농산물이다(1). 우리나라에서는 전통 조미료인 된장, 간장, 고추장의 주원료이며, 미국, 브라질 등은 식용유 생산에 주로 활용되고 있다.
대두의 가공과정 중 열처리 공정에서 증탕 시간을 증가하면 나타나는 특징은 무엇인가?
Yoon과 Jeon(18)은 증탕 시간이 증가하면서 단백질 용출량이 증가하고 열에 의해 합성된 열충격 단백질(heat shock protein)이 용출되어 단백질 농도가 증가한다고 하였다. Ryu 등(19)은 가압증자 대두의 전기영동 패턴은 열처리 전과 차이가 없다고 하였다.
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