보고서 정보
주관연구기관 |
경기대학교 Kyonggi University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2007-04 |
주관부처 |
농림부 Ministry of Agriculture and Forestry |
등록번호 |
TRKO201400022737 |
DB 구축일자 |
2014-11-10
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초록
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○ 연구결과
A. 대두 단백 가수분해물 제조 및 기능성 전통 식품 개발
서리태가 다른 대두종과 비교하였을 때 단백질의 함량과 isoflavone의 함량이 높은 것으로 나타났다. 서리태로부터 대두 단백질을 분리한 후 Alcalase를 이용하여 효소적 가수분해을 실시하였으며, 1시간 이상으로 처리된 가수분해물이 무처리군에 비하여 peptide함량이 높은 것으로 분석되어 졌다. 또한 가수분해처리는 용해도를 증가시켰으며, 가수분해로 인한 aggregation은 NaCl, CaCl2, 열처리에 의하여 풀어지는 것으로 분석되어 졌다
○ 연구결과
A. 대두 단백 가수분해물 제조 및 기능성 전통 식품 개발
서리태가 다른 대두종과 비교하였을 때 단백질의 함량과 isoflavone의 함량이 높은 것으로 나타났다. 서리태로부터 대두 단백질을 분리한 후 Alcalase를 이용하여 효소적 가수분해을 실시하였으며, 1시간 이상으로 처리된 가수분해물이 무처리군에 비하여 peptide함량이 높은 것으로 분석되어 졌다. 또한 가수분해처리는 용해도를 증가시켰으며, 가수분해로 인한 aggregation은 NaCl, CaCl2, 열처리에 의하여 풀어지는 것으로 분석되어 졌다. 증편의 제조를 위하여 전통적이 우리나라 고유의 레시피를 사용하였으며, 여기에 제조된 대두 단백 가수분해물(1%,3%,7%)을 첨가하였다. 용해도, 팽창력, 수분결합력, 기포형성력에서 유의적인 차이를 보여 주었으며, 첨가량이 증가할수록 우수한 것으로 나타났다. 또한 부피지수와 대칭성 평가에서도 대조군에 비하여 첨가군에서 유의적으로 높은 것으로 분석되어 졌다. 관능평가에서는 대두단백가수분해물 첨가량이 증가할수록 전체적인 만족도가 증가되는 것으로 나타났다. 노화도 분석결과에서는 4℃에서 72시간 저장시킨 후 분석하였으며, 대두단백가수분해물이 노화를 지연시키는 효과가 있는 것으로 분석되어졌다.
B. 대두 단백 가수분해물의 소화율과 지질 저하작용 평가
국내산 대두가 실험동물의 생리대사에 미치는 영향을 평가하기 위하여 여러 종류의 국내산 대두를 섭취한 흰쥐와 casein을 섭취한 흰쥐의 생리대사를 평가하였다. 먼저 식이 섭취량과 최종 체중 및 식이 효율에는 차이가 없었으나, 혈액지질의 감소정도, 지질과산화 감소 효과가 콩 함유군에서 뚜렷하게 나타났다.
대두단백가수분해물의 지질저하작용과 항산화효과를 측정한 결과에 의하면 두단백 가수분해물이 지질소화흡수율을 낮추는 효과는 불용성대두단백가수분해물군과 분리대두단백군에서 뚜렷하였다. 대두단백가수분해물들은 혈액 중성지질을 낮추고, 혈액 총 콜레스테롤과 LDL-cholesterol을 낮추어서 동맥경화지표(atherogenic index)를 낮추는 효과가 있었으며, 그 효과는 특히 불용성 가수분해물군에서 더 탁월하였다. 서리태단백가수분해물은 총항산화능이 증가하는 효과를 보이고, 불용성 대두단백가수분해물군과 분리대두단백은 혈액의 과산화지질을 낮추어서 대두단백가수 분해물들은 항산화작용에도 좋은 영향을 보여주었다.
C. 저알러지 대두 단백 가수분해물 대량 생산 공정 확립
서리태로부터 대두 분리 단백질(SPI)추출 및 정제 결과 수율은 56%이고, SPI의 단백질 함량은 96%의 순도를 나타내었다. 대두분리단백질에 효소(alcalase)를 첨가하고, 반응 시간(0, 30, 1, 2, 3, 5, 8h)을 각각 달리하여 가수분해 정도를 측정하였다. 가수분해 3시간까지는 급격한 증가를 보인 반면 이후에는 가수분해 정도가 감소하였다. 이는 기질의 고갈이나 최종생산물의 저해로 인한 감소로 사료된다. 용해도 측정 실험은 8시간동안 가수분해한 샘플과 가수분해 시키지 않은 샘플(unmodified SPI)을 각각 pH를 달리하여 용해도를 비교 측정 하였다. 그 결과, Unmodified SPI 경우 대두 단백질의 등전점 부근(pH4.5~5.0)에서 용해도가 3.3%로 가장 낮은 수치를 나타낸 반면, 8시간 동안 가수분해한 샘플은 등전점 pH에서 13.7%로 상대적으로 좋은 용해도를 보였다. 유화력 측정 결과 서로 큰차이는 보이지 않았지만 8시간 샘플이 가수분해 시키지 않은 샘플에 비해 약간 높은 수치를 나타냈다. 하지만, BSA와 비교시 유화형성력은 BSA의 41.9% 밖에 미치지 못했다. 유화 안정성은 가수분해가 진행 될수록 그 능력이 향상되는 경향을 보였다. SDS-PAGE 분석을 통하여 가수분해 시간에 따른 샘플들의 단백질 분자량을 확인하였다. 확인 결과 가수분해 시간이 증가함에 따라서 대두의 주요 allergen site(60kDa, 38kDa, 26kDa)가 점차 감소하는 것을 확인했고, 효소에 의해 8시간 동안 가수분해된 샘플에서는 주요 allergen이 모두 제거되어 저알러지 대두 분리 단백질임을 확인 할 수 있었다.
○ 연구성과 활용실적 및 계획
① Alcalase를 이용한 대두 단백 가수분해물 제조 방법:기존에 외국에서 널리 사용되어지고 있는 효소를 국내산 서리태의 단백질에 적용시킨 것으로 앞으로 대두를 이용한 기능성 소재의 개발시에 활용될 것으로 기대된다. 결과의 구체적 내용은 학술진흥재단 등재학회지에 2편 게재할 예정이다.
② 대두 단백 가수분해물을 첨가한 증편 제조 방법: 세계 최초로 개발되었으며, 소비자와 전문가 집단의 관능검사에서 좋은 반응을 보였으며, 노화도 검사에서 노화도 지연 정도가 확연히 보였으므로 앞으로 전통 음식을 상품화시키기 위하여 활용될 것으로 기대된다. 특히 식품회사, 전통 떡집에서의 이용가능성이 있다. 구체적 연구의 결과는 박사논문 1편에 배출되었으며, 특허 출원(10-2006-0112602)되었다. 또한 앞으로 국내의 기능성 식품을 널리 알리기 위해서 국제급 학술지에 1편을 게재할 예정이다.
③ 여러 가지 국내산 대두가 실험동물의 생리 대사에 미치는 효과 판정: 여러 가지 국내산 대두가 실험동물의 생리 대사에 미치는 효과 판정 기술은 현재까지 2 편의 학술대회(한국영양학회, 2006 춘계; 식품영양과학회, 2006)에서 결과를 발표하였고, 학술진흥재단 등재학회지(한국영양학회지, 2007년 4월)에 실린 상태이다. 대두의 종류에 따라 기능성이 다르게 나타나는 것을 활용하여 특정 대두의 선택 시에 많이 활용될 것으로 기대된다.
④ 대두 단백 가수분해물들의 지질저하작용과 항산화효과 평가: 대두 단백 가수분해물들의 지질 저하작용과 항산화효과 평가 기술은 2007년도 전문학술대회에서 발표할 계획이며, 1명의 석사 학위 논문으로 준비 중에 있고, 1편의 등재학회지에 논문을 보고할 계획이다. 대두단백가수분해물의 성질에 따른 기능성의 차이로 불용성분해물에서 생리기능성이 높은 것은 증편뿐만 아니라 다른 식품에의 첨가시에도 활용이 기대되는 바이다.
Abstract
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Ⅳ. Results of Research
1. Development of soy protein hydrolyzate and funtional traditional food (Jeungpyun)
A. Fractionation of soy protein separated from the domestic soy bean and measure of hydrophobicity
Seraetae was selected by lipid lowering and antioxidative effect for making hydrolyz
Ⅳ. Results of Research
1. Development of soy protein hydrolyzate and funtional traditional food (Jeungpyun)
A. Fractionation of soy protein separated from the domestic soy bean and measure of hydrophobicity
Seraetae was selected by lipid lowering and antioxidative effect for making hydrolyzates. Alcalase as enzyme were chosen by hydrolyzated level test of enzymes. In order to investigate functionality of soy protein hydrolyzates, turbidity was tested. The longer hydrolyzated soy protein showed higher solubility. On the pH effect, possibility of isoelectric precipitation was indicated by intermolecular hydrogen bonding through amide group interaction. The test of hydrophobicity resulted that the longer hydrolyzated hour increased peptide content.
B. Development of Jeungpyun added soy protein hydrolyzates
Functional Jeungpyun was prepared with rice flour that added with soy protein hydrolyzates (at the levels of 1,3,7%). Batter pH decrease as fermentation progressed, but showed higher pH after steaming, pH increased with the increase of hydrolyzated soy protein concentration. Solubility, foaming ability, water content, and water coherence increased as the level of soy proteins hydrolyzates increased. The result of consumer penal and specialist panel indicated that Jeungpyun with soy protein hydrolyzates were preferred. In storage experiments measured by a DSC, the effect of the soy bean hydrolyzates on retrogradation was observed to exert a great influence of Jeungpyun. Jeungpyun with soy protein hydrolyzates made transition temperature and enthalpy higher than the control.
2. The effect of lipid lowering and antioxidative effect of soybean protein hydrolysate
A. The effect of different kinds of Korean soybeans on body lipids and lipid peroxidation in rats
SD male rats(n=48) were assigned to six different groups and provided experimental diets for 28 days. The protein source of the diet was casein, isolated soy protein(ISP), or casein plus traditional soy powders(yellow bean, huktae, jununi or seorietae). The ISP and soy powder diets decreased blood triglycerides. The ISP group had lower hepatic total lipid and triglycerides than casein group. The yellow bean and Seorietae group had hepatic lipid lowering effects, but the effect was not found in Huktae and Jinuni group. The blood malondialdehyde content was lower in Yellow bean, Jinuni, and Seoritae than the Casein group. The glutamate-oxaloacetate transaminase activity was significantly decreased in ISP and all the soy powder groups. The glutamate-pyruvate transaminase activity was decreased in ISP, Jinuni and Seorietae. The results of this study suggest that Seorietae, Jinuni and Yellow bean groups are more effective in lowering body lipids and lipid peroxidation than Huktae group.
B. The effect of soybean protein hydrolysate on body lipids and antioxidative activity in rats
SD male rats(n=40) were assigned to five different groups and provided experimental diets for 28 days. The protein source of the diet was casein, isolated soy protein(ISP), seorietae hydrolysate(SH), soluble soyprotein hydrolysate(SS), and insoluble soyprotein hydrolysate(IS). The apparent lipid absorption was significantly lowered in isolated soy protein at week 1 and in insoluble soyprotein hydrolysate at week 4 of the experimental period. The soyprotein hydrolysate groups had lower blood triacylglycerol, total cholesterol and LDL-cholesterol than casein group. The effect was more prominent in insoluble soyprotein hydrolysate. Seorietae hydrolysate had higher antioxidative activity and ISP and IS had lower blood lipid peroxidation.
3. Development of Hypoallergenic Soy Protein Hydrolyzates in Piolt-plant Scale
Soybean is generally considered a source of hypoallergenic protein, and may serve as a suitable ingredient for infant formulations, thus adding a variety to restricted diets of children with food allergies. Allergenicity of soybean proteins have been well documented in the literature. However, investigation on allergenicity of soy proteins is limited. Our preliminary study showed that allergenic proteins were 5% and 0.2 % of total extractable highly antigenic proteins with 38 kDa molecular size. Although soybean is nutritional and pharmaceutical potential has been recognized, at present, rice bran protein concentrates and isolates are not commercially produced. This can be attributed to lack of commercially feasible extraction methods due to: 1) poor solubility due to extensive aggregation and disulfide bonding of the proteins, 1995), and 2) the complex nature of proteins in soybean. These inherent properties of rice bran proteins makes it difficult to extract proteins by a simple extraction procedure. Alkali extraction condition can cause undesirable side reactions and potential toxicity. This alkalinity not only affect the nutritional properties but also the functional properties of proteins which are important for the processing, preparation, and quality in a variety of food products. Therefore, development of effective and efficient methods for extracting proteins from soybean is critically important.
Recently, an enzymatic method using alcalase has been developed in our laboratory to produce soy protein isolate containing over 90% protein with a yield of about 75% from non-heat treated and defatted soybean. To date no other work on soy protein isolate preparation has been reported, and this is the first time that a soy protein isolate (SPI) has been produced with a yield over 75% and protein content of 90 %.
The poor solubity of soy proteins makes them undesirable for functional applications. Hence, in addition to improving protein extractability, structural modification of soy proteins is necessary to produce functional ingredients and for beverage/infant formula applications. Controlled enzymatic modification can lead to optimum balance between different molecular characteristics including, size, charge, surface groups and flexibility, of proteins due to changes in protein conformation and structure which give soybean to desirable physicochemical and functional properties. To optimize specific functionality by structural modification, information on structure-function relationship on soy proteins are essential.
Proteins structural properties and the interaction with other food components determine the functional application of proteins in a food system. Each functional property of a protein requires different characteristics. For example, molecular flexibility with less secondary and tertiary structures is essential to impart foaming ability, while intermolecular cohesiveness, elasticity, and viscosity are important to maitain foam stability. Hence to optimize specific functionality of proteins by structural modification, information on structure-function relationship is essential. Investigations and information on soy protein isolate and its applications are limited due to the lack of simple extraction methods.
The successful outcome of this research is the development of an economical method to produce hypoallergenic soy protein isolate which can lead to new uses for use of soybean and new technology, and potential commercialization of soy products.
목차 Contents
- 제 출 문 ... 1
- 요 약 문 ... 2
- SUMMARY ... 14
- 목 차 ... 23
- 제 1 장 연구 개발 과제의 개요 ... 24
- 제 1 절 연구 개발의 필요성 및 목적 ... 24
- 제 2 절 연구의 범위 ... 28
- 제 2 장 국내외 기술 개발 현황 ... 30
- 제 1 절 국내외의 기술 현황 ... 30
- 제 2 절 연구결과가 국내외 기술현황에 차지하는 위치 ... 34
- 제 3 장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 36
- 제 1 절 대두 단백 가수분해물 제조 및 기능성 전통 식품 개발 ... 36
- 제 2 절 대두 단백 가수분해물의 소화율과 지질 저하작용 평가 ... 90
- 제 3 절 저알러지 대두 단백 가수분해물 대량 생산 공정 확립 ... 129
- 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 148
- 제 1 절 연구 평가의 착안점 및 목표 달성도 ... 148
- 제 2 절 관련 분야에의 기여도 ... 149
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 151
- 제 1 절 추가 연구의 필요성 ... 151
- 제 2 절 활용 계획 ... 152
- 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 154
- 제 1 절 대두 단백 가수분해물의 물리적 특성 ... 154
- 제 2 절 대두 단백질의 기능성 ... 154
- 제 3 절 인체에서의 콩의 생리활성 ... 155
- 제 7 장 참고 문헌 ... 156
- 끝페이지 ... 162
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