KR20010062866A

KR20010062866A - 포스포리파아제 또는 갈락토리파아제를 기준효소로 이용한채소의 블랜칭 방법

Info

Publication number: KR20010062866A
Application number: KR1019990060695A
Authority: KR
Inventors: 오재명; 천상희; 김선태; 김묘정; 정태규; 박관화
Original assignee: 박관화
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-07-09

Abstract

본 발명은 포스포리파아제 또는 갈락토리파아제를 기준효소로 사용하여 채소를 블랜칭하는 방법에 관한 것이다.

Description

포스포리파아제 또는 갈락토리파아제를 기준효소로 이용한 채소의 블랜칭 방법{A method for blanching of vegetables using phospholipase or galactolipase as an indicator enzyme}

본 발명은 포스포리파아제 또는 갈락토리파아제를 기준효소(indicator enzyme)로 사용하여 채소류를 블랜칭하는 방법에 관한 것이다.

채소류에 존재하는 효소들은 채소류의 저장 중 이미, 이취, 탈색, 영양소 파괴 그리고 조직감 저하 등 채소의 품질저하에 중요 요인으로 작용한다. 따라서 채소류의 저장 중에 발생하는 이와 같은 효소에 의한 채소의 품질 저하를 방지하기 위하여 채소류를 가공 또는 저장하기 전에 열처리를 행하여 채소류 내에 존재하는 효소를 불활성화시키는데 이를 블랜칭이라 한다. 블랜칭 과정은 고온의 수증기나 열수로 지정된 온도 및 시간동안 채소류를 처리하는 것으로 이루어진다. 이 때 과도한 열처리는 효소의 불활성화 이외에 색변성, 조직감 변성, 영양소 파괴 그리고 에너지의 낭비 등 채소류의 품질에 악영향을 야기하므로 적절한 열처리 온도 및 처리시간의 결정이 블랜칭에 있어 가장 중요하다. 블랜칭의 적정 온도 및 시간을 결정하기 위하여 기준효소를 이용하는데 기준효소가 불활성화되는 최소한의 온도 및 시간 동안 블랜칭을 행하게 된다. 종래에 알려진 블랜칭의 기준효소로는 채소류에 널리 존재하는 카탈라아제(catalase)나 퍼옥시다아제(peroxidase) 등이 이용되어 왔다. 카탈라아제가 완두콩 및 소수의 채소류에, 퍼옥시다아제는 그 밖의 채소류의 블랜칭 기준효소로서 이용되어 오다가 1975년부터는 카탈라아제보다는 퍼옥시다아제의 불활성화가 채소류의 품질저하를 최소화하는데 중요한 인자로 사용되어왔다(Barrett, D. M. and Theerakulkait, C. (1995) Food Technology, 49(1):62-65). 그러나, 퍼옥시다아제를 블랜칭의 기준효소로 사용하는 것에는 몇가지 문제점이 있다. 즉, 실제로 퍼옥시다아제는 채소류의 품질변화에 중요한 영향을 주지 않는 효소로 알려져 있고 내열성이 높아 퍼옥시다아제를 불활성화시키기 위하여 과다한 열처리를 하게되면 앞에서 언급한 바와 같이 채소류의 품질저하 및 에너지의 낭비를 가져오게 된다. 또한, 채소류에는 내열성이 서로 다른 여러 종류의 퍼옥시다아제 이소자임이 존재하며 열처리 후 효소가 재활성화되는 특성을 가지고 있어 사실 퍼옥시다아제를 완전히 불활성화시키는 것은 불가능하다(Williams, D. C., Lim, M. H., Chen, A. O., Pangborn, R. M., and Whitaker, J. R. (1986) Food Technology, 40(6) : 130-140). 따라서, 퍼옥시다아제보다 내열성이 낮고 채소류의 품질변화에 보다 직접적인 영향을 주는 효소를 기준효소로 지정하여 블랜칭을 행하는 것이 합리적이라 할 수 있다.

본 발명의 목적은 채소류의 품질저하 및 에너지의 낭비를 줄일 수 있는 채소류의 블랜칭 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 시금치에 존재하는 갈락토리파아제의 열안정성을 나타내는 그래프이다.

도 2A 및 도 2B 각각 시금치에 존재하는 포스포리파아제 및 갈락토리파아제의 활성을 처리 온도에 따라 10%와 1%로 감소시키는데 필요한 시간을 나타내는 그래프이다.

도 3은 당근에 존재하는 갈락토리파아제의 열안정성을 나타내는 그래프이다.

도 4A 및 도 4B는 각각 당근에 존재하는 포스포리파아제 및 갈락토리파아제의 활성을 처리 온도에 따라 10%와 1%로 감소시키는데 필요한 시간을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 포스포리파아제 및 갈락토리파아제를 기준효소로 사용하여 채소류를 블랜칭하는 방법에 관한 것이다.

채소류의 건물함량 중 당지질 및 인지질의 함량이 상당히 높은데, 시금치의 경우 건물 중 약 8 %가 지용성 물질이며 이 중 인지질이 17%, 당지질이 66%를 차지하고 있다. 이 중에서 기능성 불포화지방산(리놀레인산 등)은 80%가 넘는다. 이들은 채소류의 저장 중 포스포리파아제 및 갈락토리파아제에 의해 산화되기 쉬운 지방산으로 분해되어 영양소의 손실 및 케톤, 알데히드 등의 불쾌한 냄새의 원인이 되므로 채소류의 저장시 이들 효소의 불활성화는 필수불가결한 요소이다.

채소류의 인지질 및 당지질을 분해하는 효소로는 포스포리파아제 A, B, C, D및 갈락토리파아제 등이 있다. 포스포리파아제 A, B는 인지질로부터 지방산을 생산하며 포스포리파아제 C는 인지질로부터 인산콜린을 생성하고 포스포리파아제 D는 콜린을 분리시킨다. 갈락토리파아제의 경우는 당지질인 갈락토리피드로부터 지방산을 생산하며 종합적으로 이들 효소의 작용에 의하여 인지질 및 당지질로부터 중성지질 및 지방산이 생산된다 (Park, K. H., Kim, J. W., and Kim, M. J. (1996) in "Chemical Markers for processed and stored foods (ed. Lee, T. C. and Kim H. J.)", ACS Symposium series 631, pp. 159-178, American Chemical Society, Washington, DC). 특히 채소류의 지방산에는 효소 및 대기 중의 산소에 의해 산화되기 쉬운 불포화지방산이 다량 함유되어 있어 채소류의 저장 중 영양소의 손실 및 산패취의 주 요인으로 작용하게 된다. 그러므로, 포스포리파아제 및 갈락토리파아제를 불활성화시킬 경우 채소류의 품질을 안정화시킬 수 있다. 따라서, 포스포리파아제 또는 갈락토리파아제를 채소류의 블렌칭 공정의 기준효소로 사용할 수 있다.

본 발명의 방법은 채소에 존재하는 포스포리파아제 또는 갈락토리파아제를 기준효소로 사용하여 채소를 블랜칭하는 것으로 이루어진다.

본 발명의 방법을 수행하기 위하여, 필요한 경우 대상이 되는 채소의 포스포리파아제 또는 갈락토리파아제의 열안정성을 측정함에 의해 기준효소를 결정할 수 있다. 또한 블랜칭 온도에 적합한 기준효소를 선택할 수 있다.

본 발명에서 블랜칭 방법은 한정되지 않으며, 채소류의 블랜칭을 위해 사용되는 기존의 방법을 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용한 효소활성 및 열안정성 측정 방법은 다음과 같다.

포스포리파아제 A의 효소활성 측정

1%(w/v)의 레시틴과 1%(w/v)의 Triton X-100이 함유되어 있는 기질용액 40mL에 효소용액 1mL를 첨가하여 37℃에서 10분 동안 반응시킨다. 생성된 지방산의 양은 자동적정기(autotitrator, DL77, Mettler)를 이용하여 0.01M 수산화나트륨 용액으로 적정하여 계산한다. 효소단위 1U는 상기한 방법으로 효소활성을 측정하였을 때 1분당 1μM의 지방산을 생산하는 효소양으로 정의한다.

포스포리파아제 D의 효소활성 측정

5%(w/v) 포스파티딜 콜린(PC)을 증류수에 넣고 4oC에서 2분간 초음파분쇄하여 PC 유화액을 만들어 기질로 이용한다. PC 유화액, 100mM 싸이트레이트완충용액 (pH6.0), 100mM 염화칼슘, 그리고 5%(w/v) Trinton X-100이 포함되어 있는 기질용액 125μL에 25μL의 효소액을 첨가하여 37℃에서 30분간 반응시킨다. 반응이 끝나면 50mM EDTA가 포함되어 있는 1M Tris-HCl 완충용액 (pH 8.0) 50μL를 첨가한 후 끓는 물에서 5분간 가열하여 반응을 중지시킨다. 효소반응액에 발색시약 (4-aminoantipyrine 20mg, phenol 10mg, Trinton X-100 200mg을 10mM Tris-HCl 완충용액 (pH8.0) 20mL에 용해시킨 시약) 0.5mL과 발색효소액 (콜린옥시다아제 40U, 퍼옥시다아제 40U를 10mM Tris-HCl 완충용액 (pH 8.0) 20mL에 용해시킨 시약) 0.5mL을 첨가하여 37℃에서 20분 동안 반응시킨 후 파장 500nm에서 흡광도를 측정한다. 효소단위 1U는 상기한 방법으로 효소활성을 측정하였을 때 1분당 1μM의 콜린을 생산하는 효소양으로 정의한다.

갈락토리파아제의 효소활성 측정

0.25%(w/v) 다이갈락토실 다이글리세라이드(digalactosyl diglyceride) 30μL, 2.4%(w/v) Triton X-100 5μL, 그리고 100mM 인산완충용액 (pH 5.6) 5μL을 혼합하여 제조한 기질용액에 40μL의 효소액을 첨가하여 30℃에서 30분 동안 반응시킨 후 끓는 물에서 5분간 가열하여 반응을 중지시킨다. 효소반응액을 16,000g에서 10분간 원심분리하여 상등액을 얻은 후 K5F 실리카겔 플레이트 (20x20㎠, Whatman)에 30μL의 상등액을 로딩하고 클로로포름, 메탄올, 증류수 (65/25/4, v/v/v)의 전개액에서 1.5시간 동안 전개시킨다. 전개가 끝나면 TLC 플레이트를 건조시킨 후 46.5%(v/v) 황산용액을 플레이트에 도포하여 120℃ 오븐에서 발색시킨다. 생성된 지방산 및 반응되지 않은 갈락토리피드의 양은 덴시토메타(GS-760, BioRad)를 이용하여 계산한다. 효소단위 1U는 상기한 방법으로 효소활성을 측정하였을 때 1분당 1μM의 지방산을 생산하는 효소양으로 정의한다.

효소의 열안정성 측정

효소용액 50μL를 여러 개의 시험관에 분배한 후 일정온도의 항온수조에 방치한다. 각각의 시험관을 정해진 시간에 따라 항온수조에서 꺼내어 얼음 속에 넣어 열처리를 중지한 후 잔존 효소 활성을 위에 기재된 방법으로 측정하여 D-값 및 z-값을 구한다. D-값은 어느 한 온도에서 효소의 활성이 10분의 1로 줄어드는데 걸리는 시간을 의미하며 Z-값은 D-값이 10분의 1로 줄어드는데 필요한 온도편차를 의미한다.

실시예 1. 시금치에 존재하는 포스포리파아제 및 갈락토리파아제의 추출

시금치에 존재하는 포스포리파아제의 추출은 다음과 같이 행하였다. 냉동건조한 시금치 분말 300g을 20mM Tris-HCl 완충용액 (pH 7.5)에 넣고 하룻밤 방치한 후 5,500g에서 30분 원심분리하여 상등액을 얻었다. 황산암모늄을 65%(w/v) 포화되도록 상등액에 첨가하여 용해시킨 후 4℃에서 하룻밤 동안 방치한 후 5,500g에서 30분 동안 원심분리하여 단백질 침전물을 얻었다. 단백질 침전물을 20mM Tris-HCl 완충용액 (pH 7.5)에 용해시킨 후 동일한 완충용액에서 투석하여 여분의 황산암모늄을 제거하였고 용해되지 않은 침전물은 다시 5,500g에서 30분 동안 원심분리하여 제거한 후 남은 상등액을 조효소액으로 이용하였다.

시금치에 존재하는 갈락토리파아제의 추출은 다음과 같이 행하였다. 신선한 시금치 600g을 작은 조각으로 나눈 후 0.4M 수크로오스(sucrose)가 포함된 100mM 인산 완충용액(pH 5.6) 3L을 첨가하여 19,000rpm에서 30초간 2번 균질화하였다. 균질화된 시료를 5,500g에서 30분 동안 원심분리하여 상등액을 얻었다. 황산암모늄을 65%(w/v) 포화되도록 상등액에 첨가하여 용해시킨 후 4oC에서 하룻밤 동안 방치한 후 5,500g에서 30분 동안 원심분리하여 단백질 침전물을 얻었다. 단백질 침전물을 1mM EDTA가 포함된 50mM 인산 완충용액 (pH 5.6)에 용해시킨 후 동일한 완충용액에서 투석하여 여분의 황산암모늄을 제거하였고 용해되지 않은 침전물은 다시 5,500g에서 30분 동안 원심분리하여 제거한 후 남은 상등액을 조효소액으로 이용하였다.

실시예 2. 당근에 존재하는 포스포리파이제 및 갈락토리파아제의 추출

신선한 당근 1kg을 작은 조각 (1x1cm2)으로 썬 후, 20mM Tris-HCl 완충용액(pH 7.5) 1L를 첨가하여 믹서기로 파쇄하였다. 파쇄된 당근즙을 거어즈로 여과한 후 여액에 황산암모늄을 65%(w/v) 포화되도록 첨가하여 용해시킨 후 4℃에서 하룻밤 동안 방치한 후 5,500g에서 30분 동안 원심분리하여 단백질 침전물을 얻었다. 단백질 침전물을 20mM Tris-HCl 완충용액 (pH 7.5)에 용해시킨 후 동일한 완충용액에서 투석하여 여분의 황산암모늄을 제거하였고 용해되지 않은 침전물은 다시 5,500g에서 30분 동안 원심분리하여 제거한 후 남은 상등액을 조효소액으로 이용하였다.

실시예 3. 시금치에 존재하는 인지질 및 갈락토리파아제의 열안정성 측정

시금치에 존재하는 인지질 및 갈락토리파아제를 실시예 1 에서와 같이 추출한 후 앞에 기재된 방법에 따라, 포스포리파아제 A, 포스포리파아제 D, 갈락토리파아제의 활성 및 열안정성을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 갈락토리파아제의 열안정성 그래프를 도 1에 나타낸다. 시금치의 경우 포스포리파아제 D가 포스포리파아제 A보다 열안정성이 좋았으며, 이들보다 갈락토리파아제의 열안정성이 월등히 높았다. z-값은 포스포리파아제 D가 6.1℃로 낮게 나와 온도상승에 민감하였으며 포스포리파아제 A 및 갈락토리파아제는 10∼11℃ 정도의 값을 가지고 있었다.

[표 1]

시금치의 포스포리파아제 및 갈락토리파아제의 처리온도에 따른 D 값 및 z 값

각 블랜칭 온도에서 해당 효소의 효소활성을 10% 혹은 1%로 감소시키는데 필요한 블랜칭 시간을 각각 도 2A 및 도 2B에 나타낸다. 시금치의 경우는 갈락토리파아제가 각 온도에서 효소활성감소에 가장 많은 시간이 필요하므로 시금치의 경우는 갈락토리파아제가 블랜칭 공정의 기준 효소로 바람직하다.

실시예 4. 당근에 존재하는 포스포리파아제 및 갈락토리파아제의 열안정성 측정

당근에 존재하는 포스포리파아제 및 갈락토리파아제를 실시예 2 에서와 같이 추출한 후 앞에 기재된 방법에 따라, 포스포리파아제 A, 포스포리파아제 D, 갈락토리파아제의 활성 및 열안정성을 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타내었으며 그 중 갈락토리파아제의 열안정성 그래프를 도 3에 나타낸다.

[표 2]

당근의 포스포리파아제 및 갈락토리파아제의 처리 온도에 따른 D 값 및 z 값

각 블랜칭 온도에서 해당 효소의 효소활성을 10% 혹은 1%로 감소시키는데 필요한 블랜칭 시간을 각각 도4A 및 도 4B에 나타낸다. 당근의 경우도 갈락토리파아제의 열안정성이 가장 높게 나타나 60℃에서도 11분의 D-값을 가지고 있었다. 그러나, z-값은 갈락토리파아제가 8.7℃로 낮게 나와 온도상승에 민감하였다. 따라서, 당근의 경우도 80℃까지는 갈락토리파아제가, 80℃ 이후의 온도에서는 포스포리파아제 D가 블랜칭 공정의 기준 효소로서 제시된다. 당근의 경우는 80℃ 이하의 온도에서 블랜칭을 할 경우 갈락토리파아제를 기준효소로 하면, 70℃에서는 효소활성을 1%로 감소시키기 위하여 약 5.3분, 80℃에서는 약 21초가 소요되며, 90℃에서는 포스포리파아제 D를 기준효소로 사용할 수 있으며 이 경우에는 1초 정도가 필요하다.

본 발명에 따라 채소류의 블랜칭 시 기준효소로서 포스포리파아제 또는 갈락토리파아제를 이용함에 의해 채소류의 품질개선 및 에너지 절약에 의해 비용절감 효과를 기대할 수 있다.

Claims

채소류의 블랜칭 공정에서 포스포리파아제 또는 갈락토리파아제를 기준효소로 이용하는 채소류의 블랜칭 방법.
상기 채소류가 시금치 또는 당근인 방법.
상기 포스포리파아제가 포스포리파아제 D인 방법.