KR20060066554A - 대두, 11에스 프로테인 및 배아를 사용한 두유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대두, 11S 프로테인 또는 배아를 사용하여 대두두유, 11S 프로테인 두유, 배아두유 및 유자추출물 첨가 두유를 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조된 두유에 관한 것이다.

대두두유, 배아두유, 11에스 프로테인 두유, 유자추출물 첨가 두유

Description

대두, 11에스 프로테인 및 배아를 사용한 두유의 제조방법 {Process of formulation for soybean milk using soybean and 11S protein}

도 1은 12 이소플라본 이성체의 화학성분을 나타낸 것이다.

도 2는 대두유기사카라이드의 성분을 나타낸 구조식이다.

도 3은 피딕산의 구조를 나타낸 것이다.

도 4는 분리방법의 차이에 따른 11S 프로테인의 회수율을 나타낸 것이다.

도 5는 분리방법의 차이에 따른 11S 프로테인의 회수율을 나타낸 것이다.

도 6은 pH 차이에 따른 단백질의 회수율을 나타낸 것이다.

도 7은 pH 차이에 따른 단백질의 회수율을 나타낸 것이다.

도 8은 pH 차이에 따른 단백질의 추출수율을 나타낸 것이다.

도 9는 배아로부터 이소플라본의 분리정제에서 입자의 크기에 따른 영향을 나타낸 것이다.

도 10은 배아로부터 이소플라본의 분리정제에서 pH 차이에 따른 영향을 나타낸 것이다.

도 11은 이소플라본의 추출 및 화학조성을 나타낸 것이다.

도 12는 물과 대두에 따른 두유액의 상대적 회수율을 나타낸 것이다.

도 13은 두유 저장 중의 침전물의 양을 나타낸 것이다.

도 14는 저장기간에 따른 분리된 크림층의 부피변화를 나타낸 것이다.

도 15는 대두단백질과 변형된 대두단백질의 유화 성질을 나타낸 것이다.

도 16은 대두단백질과 변형된 대두단백질의 유화 활성에 대한 pH의 효과를 나타낸 것이다.

도 17은 대두단백질과 변형된 대두단백질의 유화 안정성을 나타낸 것이다.

도 18은 대두단백질의 침전물에 대한 pH 프로파일을 나타낸 것이다.

도 19는 대두단백질의 침전물에 대한 염화나트륨의 효과를 나타낸 것이다.

도 20은 천연 글리신의 가열효과를 나타낸 것이다.

도 21은 침적물에 대한 염화나트륨의 효과를 나타낸 것이다.

도 22는 침적물에 대한 온도의 효과를 나타낸 것이다.

본 발명은 두유의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대두, 11S 프로테인(protein) 또는 배아를 사용하여 대두두유, 11S 프로테인 두유, 배아두유 및 유자추출물 첨가 두유를 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조된 두유에 관한 것이다.

대두의 기원은 4,000~5,000년 전 중국으로부터 유래되었다고 보고되어 있다. 그리고 1700년대 유럽으로 소개되었다고 보고 되어 있다. 그러나, 나쁜 기후, 토양 조건 때문에 유럽에서의 대두 경작은 제한되어 있다고 보고 된다. 대두는 주로 씨 앗으로부터 경작되고, 극동지방에서 대두는 두부, 두유 등과 같은 전통적인 음식으로도 만들어지는 반면, 서부지방에서는 기름이나 지방이 제거된 사료대용으로 만들어진다고 보고 된다. 이것은 주로 동물의 사료로 쓰인다. 대두는 탄수화물, 지방, 단백질, 섬유소와 칼슘 그리고 음식에 영양학적으로 균형 잡힌 좋은 재료로 쓰인다. 고단백질 함유량과 균형 잡힌 아미노산의 구성물은 대두 단백질의 중요한 근원이고 고기와 유제품의 대체물로도 쓰인다. 대두는 인간이 섭취하는 식품에서 1% 미만으로 사용되고 있고 그 나머지는 동물의 사료로서 쓰이고 있다. 후에는, 채소의 단백질의 요구가 기대되고 있다. 또한 최근에는 대두 단백질이 혈액 콜레스테롤 수치를 감소시켜준다는 보고가 나옴에 따라 서부지역에서는 대두 식품의 소비가 급증하고 있다. 영양학적, 경제적, 건강에도 도움이 되는 콩류는 미래의 연구에 중요한 초점으로 부상되고 있다. 대두 단백질은 두 개의 자엽에서 발견되며 알부민 (10%), 수분, 그리고 글로불린 (90%)으로 분리된다. 대두 글로불린은 2S (15%), 7S (34%), 11S 프로테인 (41.9%) 및 15S (9.1%)의 4가지 구획으로 나누어진다. 11S 프로테인 구획은 순수한 단백질 글리신으로 나타난다. 글리신과 베타-콘글리신(β-conglycinin)은 대두 단백질에 있어 가장 중요하다. 알파 및 베타-콘글리신(α- and γ-conglycinin)과 함께 단백질 기능의 근원으로 작용하는 저장 단백질로서 형성되어 있다.

본 발명은 두유의 제조방법으로서 두유 기호도 검사의 고소한 냄새는 11S 프로테인 두유가 기호도를 나타내고 두유의 고소한맛은 11S 프로테인 두유가 높은 기 호도를 나타내며 전반적인 기호도도 모든 시료군에서 유의적인 차이를 보였으며 11S 프로테인두유가 기호도가 높게 나타나 11S 프로테인 두유 및 배아두유를 제조하고자 하는데 목적이 있다.

본 발명은 콩과 뜨거운 물을 1 : 5 중량부 비율로 담근 후 콩과 뜨거운 물을 1 : 8 중량부 비율로 믹서기에서 갈고 교반한 후 100℃에서 교반하여 원심분리하는 단계; 액체의 고형분 측정(T.S = 7.0%)하여 고형분 8.0∼8.5 중량부를 얻는 단계; 식용 NaOH로 pH 7.3 맞추고 부피를 측정하여 부피대비로 두유를 제조하기 위하여 모노글리세리드(monoglyceride) 0.3 중량부, 식용유 1.5 중량부, 소금 0.125 중량부, 설탕 2.5 중량부를 첨가하여 80℃에서 교반한 후 진공건조기로 건조하는 단계로 이루어진 대두두유의 제조방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 11S 프로테인과 뜨거운 물(1 : 30 중량부)을 실온에서 교반하고 100℃에서 교반한 후 원심분리하는 단계; 단백질 함량 맞추기(3.2%)를 하여 단백질 함량 3.3∼3.5 중량부 얻는 단계; 식용 NaOH로 pH 7.3 맞추고 부피를 측정하여 부피대비로 두유를 제조하기 위해 모노글리세리드(monoglyceride) 0.3 중량부, 식용유 1.5 중량부, 소금 0.125 중량부, 설탕 2.5 중량부를 첨가하고 80℃에서 교반한 후 진공건조기로 건조하는 단계로 이루어진 11S 프로테인 두유의 제조방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 배아와 뜨거운 물을 1 중량부 : 5 중량부 비율로 담그는 단계; 상기 배아와 뜨거운 물을 1 : 3 중량부 비율로 갈고 교반한 후 다시 100℃에서 교반하여 원심분리하는 단계; 상기 용액으로부터 액체의 고형분을 측정(T.S = 7.0%)하여 고형분 함량 8.0∼9.0 중량부를 얻는 단계; 식용 NaOH로 pH 7.3 맞추고 부피를 측정하여 부피대비로 두유를 제조하기 위하여 모노글리세리드(monoglyceride) 0.3 중량부, 식용유 1.5 중량부, 소금 0.125 중량부, 설탕 2.5 중량부를 첨가하고 80℃에서 교반한 후 진공건조기로 건조하는 단계로 이루어진 배아두유의 제조방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 펩신-대두 프로테인 및 알카라제- 대두 프로테인으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 대두프로테인 0.05 내지 0.1 중량부, 유자원액 10.0 중량부, 고과당 10.0 중량부, 백설탕 4.0 중량부, 올리고당 2.0 중량부, 구연산 0.1 중량부, 비타민 C 0.5 중량부 및 정제수 73.3 내지 73.35 중량부를 혼합하여 교반한 후 제조하는 유자추출물 첨가두유의 제조방법에 관한 것이다.

실험예 1: 재료 분석

본 발명에 사용된 메주콩(황금콩)은 시중 농협에서 구입했다. 11S 프로테인은 탈지한 대두에서 분리하여 사용하였다. 그 밖에 GDL(Glucono-δ-lactone), 유기산, 요소(urea), SDS, DTT (_DL-Dithiothreitol) 등의 시약은 시그마(Sigma) (USA)사에서 구입하여 사용하였다.

실험예 2: 콩의 외형적 특성 분석

(1) 무게

콩의 백립중은 종피가 파괴된 종자, 분할된 종자, 이물질 등을 제거하여 선 별한 건전립 100립을 취하여 3반복으로 무게를 칭량한 후 평균값으로 나타내었다.

(2) 길이

콩을 100개 취한 후 콩의 부위를 수직길이, 장폭, 단폭 및 배꼽길이와 종피의 두께를 캘리퍼(caliper)로 이용하여 5반복 측정하여 평균값으로 나타냈는데, 종피 두께의 측정부위로는 배꼽의 반대쪽을 택하였다.

(3) 색도

색도 측정은 색차계(Color JC801, Color Techno System Co., Ltd. Japan)를 사용하여 L값(명도), a값(적색도), b값(황색도)를 측정하였는데 측정 전 모든 시료는 분쇄하여 입도가 80∼100 매쉬(mesh)가 되도록 하였다. 이때 사용한 표준 백판은 L=100.04, a=3.61, b=10.77이었다.

(4) 일반성분 분석

일반성분 분석은 AOAC법(AOAC, 15th ed.)에 의하여 수분함량은 105℃에서 상압 건조하여 측정하였고, 조단백 함량은 micro-kjeldahl법으로 측정하였으며 질소계수 6.25를 사용하여 환산하였다. 조지방 함량은 시료를 속실렛(Soxhlet) 장치를 사용하여 65℃에서 8시간 석유에테르(petroleum ether)로 추출하였다. 회분함량은 550℃ 직접 회화법을 사용하여 측정하였다. 탄수화물 함량은 100에서 수분함량, 조단백 함량, 조지방 함량, 회분 함량을 뺀 값을 사용하였다. 각 실험은 3회 반복하여 얻은 평균값을 사용하였다.

(5) 지방산 조성 분석

지방질은 실릭산(silicic acid) 컬럼 크로마토그래피에 의하여 중성지방질, 당지방질 및 인지방질로 분리하였다. 실릭산(Silicic acid)은 콜로이드성 미립자를 제거하기 위하여 증류수로 2번 세척(washing)하고, 메틸알콜(methyl alcohol)로 2번 세척(washing)하여 105∼110℃에서 12시간 활성화시켰다. 1.76×42.8cm 컬럼(column)을 사용하여 유속(flow rate)는 1∼3 mL/min으로, 용매용적(solvent volume)은 배드용적(bed volume)의 6배로 하여 클로르포름(chloroform), 아세톤(acetone), 메틸알콜의 순서로 용출시켜, 중성지방질은 클로르포름, 당지질은 아세톤, 인지방질은 메틸알콜 용출시켜 분획하였다. 각 지방질 분획을 분석하기 전에 먼저 유리지방산을 얻기 위하여 지방질을 비누화 한 후 가스크로마토그래피를 이용하여 지방산을 분석하였다. 시료 0.2 g을 정확히 취해 이형 플라스크에 넣고 0.5 N MeOH-NaOH 4 mL을 첨가하여 냉각관을 설치하였고 30분간 반응시킨 후 BF3-메탄올 5 mL첨가하고 2분 후에 냉각관을 통해 헥산 3 mL을 넣고 1분 후에 포화염 용액(saturated salt solution)을 첨가해 헥산층을 25 mL 삼각 플라스크에 옮겼다. 이에 과량의 무수 황산나트륨(sodium sulfate)를 넣어 헥산층에 잔류하는 수분을 제거한 다음 여과하여 지방산 분석 시료로 사용하였다. GC를 이용한 분석조건은 표 1과 같다.

(6) 아미노산 조성 및 함량 측정

60∼70 mesh가 되도록 분쇄한 콩분말 0.25 g을 칭량하여 앰플(ampule)에 넣고 6 N-HCl 15 mL를 가한 다음 질소가스로 치환하여 신속하게 밀봉하였다. 이를 110℃ 오븐에서 24시간 가수분해시킨 뒤 방냉하여 탈이온수로 50 mL 정용플라스크에 정용 후 0.2 ㎛ 필터(membrane filter)로 여과하여 AccQ-Tag(1993)방법으로 유 도체화시킨 다음 아미노산을 HPLC로 분석하였다. 이때 컬럼은 Nova-Pak C18 (3.9×150 mm, Nova, Switzerland), 인젝션 용적(injection volumn)은 5㎕, 유속(flow rate)는 1mL/min이고, 검출기는 플로레슨스(fluorescence), 이동상은 0.14M sodium acetate(A), 60% acetonitrile(B)를 gradient법으로 분석하였다.

(7) 이소플라본(Isoflavone) 함량 분석

각 시료를 분쇄하여 건조시킨 0.1 g을 정확히 칭량하여 0.1% 아세트산(acetic acid)를 포함한 70% 에탄올 수용액 0.5 mL을 가하여 교반한 후 실온에서 24시간 방치하여 추출하였다. 이것을 원심분리(12,500 rpm, 5min)한 후 상층액을 취하여 필터(membrane filter) (0.45 ㎛, Whatman, Germany)로 여과하여 HPLC 분석 시료로 사용하였다. 이소플라본(Isoflavone)은 어글리콘(aglycon)인 daidzein, glycitein, genistein과 그들의 포도당 배당체인 daidzin, glycitin, genistin, malonyl-daidzin, malonyl-glycitin, malonyl-genistin, acetyl-daidzin, acetyl-glycitin, acetyl-gencitin으로 12가지의 성분을 HPLC로 검출하였다.

JASCO(Japan)사의 HPLC 시스템(system)을 이용하였으며 컬럼은 ODSA303(4.6×250 mm, YMC, U.S.A)을 사용하고, UV detector 254 nm에서 측정하였고 flow rate는 1.0 mL/min이었다. 용매 조건은 표 2와 같다.

(8) 올리고당 함량 분석

시료 1.0 g에 10% 알콜 25 mL를 가하고 30℃의 워터배쓰(water bath)에서 1시간 추출 후에 10% lead acetate를 5 mL 첨가하여 단백질을 제거하였다. 추출액을 12,000 rpm에서 10분간 원심 분리하여 상등액을 취하여 필터(membrane filter) (0.45 ㎛, Whatman, Germany)로 여과하여 HPLC 분석 시료로 사용하였다. 분석조건은 JASCO사의 HPLC 시스템을 이용하였으며 컬럼은 KR100-10NH₂(4.6×250 mm, Kromasil, Sweden)을 사용하였다. 이동상은 아세토니트릴(acetonitrile)과 물을 70:30비로 혼합한 용매를 사용하여 분석하였다. 유속은 2.0 mL/min으로 조절하였고, 인젝션용적(injection volume)은 20㎕ 였으며 RI 930 detector(Jasco, Japan)로 분석하였다. 올리고당 분석에 사용된 표준물질은 sucrose, raffinose, stachyose의 3종류였다.

(9) 원료 콩 종실, 자엽, 배축의 피틱산(phytic acid) 함량 측정

피틱산(Phytic acid)의 함량 측정을 위한 시료의 제조는 Hartland와 Oberlass(1977)에 의한 온교환수지 방법을 이용하였으며, 피틱산 함량은 Latta와 Ersknin(1980)에 의한 비색법으로 측정하였다. 시료 0.5 g에 2.4% HCl 30 mL을 가한 후 2시간 동안 실온에서 교반하였다. 이를 12,000 rpm에서 10분간 원심분리한 후 상등액을 냉장 보관하여 사용하였다. 한편 직경이 1.0×15 cm 컬럼에 음이온 교환 수지(AG1-X8, Bio-Red Lab) 1.5 g을 충진한후 0.7 M NaCl로 활성화시켰으며 이를 증류수로 Cl^- 이온이 검출되지 않을 때까지 충분히 씻어 주었다. 여기에 추출한 상등액을 5배 희석하여 10 mL를 주입하였으며, 증류수 20 mL와 0.05 M NaCl 25 mL로 씻어 주어 무기인을 제거하고 0.7 M NaCl 15 mL를 가하여 피테이트(phytate)를 용출한 후 이 용액을 30 mL로 정용하였다. 이 희석 용액 3 mL에 Wade 시약(Ferric chloride 0.03%와 sulfosalicylic acid 0.3%) 1 mL를 넣어 발색시켜, 500 nm에서 분광광도계로 흡광도를 측정하고, 피틱산(phytic acid) (dodecasodium salt)를 표준물질로 작성한 표준 곡선에 의해 피틱산(phytic acid)를 정량하였다.

(10) 사포닌(Saponin) 분석

본 발명에서 이용한 사포닌(saponin)의 분석방법은, 먼저 탈지한 분말 콩 1g을 80% 메탄올에 녹여 80℃에서 워터배쓰(water bath)에서 4hr 추출한 후 농축하여 완전 건조시킨 다음 7% 메탄올-HCl를 가해 80℃에서 3hr동안 가수분해하여 중화시켜 다시 진공건조기(evaporator)로 건조시켜 에틸에테르(ethyl ether) 50 mL를 취해 교반(shaking) 후에 에테르층만 취해 여과하여 농축 후에 메탄올을 취해 여과 HPLC 분석시료로 사용하였다.

표 1. Gas chromatography conditions for analysis of fatty acid composition

표 2. HPLC solvent system for determination of isoflavone of soybean

표 3. Rheometer conditions for tofu

실험예 3: 11S 프로테인의 분리 및 아미노산 조정 분석

(1) 추출 방법에 따른 11S 프로테인의 수율 비교

11S 프로테인의 추출 방법에 따른 수율 비교에는 다음의 3가지 방법을 이용하였다.

(2) 11S 프로테인의 아미노산 분석

60∼70 메쉬(mesh)가 되도록 분쇄한 배아와 11S 프로테인 0.25 g을 칭량하여 앰플(ampule)에 넣고 6 N-HCl 15 mL을 가한 다음 질소가스로 치환하여 신속하게 밀봉하였다. 이를 110℃ 오븐에서 24시간 가수분해시킨 뒤 방냉하여 탈이온수로 50 mL 정용플라스크에 정용 후 0.2 ㎛ 필터(membrane filter)로 여과하여 유도체화시킨 다음 아미노산을 HPLC로 분석하였다. 이때 컬럼(column)은 Nova-Pak C₁₈ (3.9×150 mm, Nova, Switzerland), 인젝션용적(injection volumn)은 5 μL, 유속(flow rate)는 1 mL/min이고, 검출기는 플로레슨스(fluorescence), 이동상은 0.14 M sodium acetate(A), 60% acetonitrile(B)를 gradient법으로 분석하였다.

실험예 4 : 대두를 이용한 두유의 제조

대두를 이용하여 제조한 두유의 제법은 다음과 같다. 콩과 뜨거운 물을 1 중량부 : 5 중량부 비율로 1시간동안 담근 후 콩과 뜨거운 물을 1 : 8 중량부 비율로 믹서기에서 2∼3분 갈고 60분 동안 교반하여 100℃에서 20min 교반하고 3000rpm, 20min 동안 원심분리하고 액체의 고형분 측정(T.S = 7.0%)하여 고형분 8.0∼8.5 중량부를 얻었다. 식용 NaOH로 pH 7.3 맞추고 부피를 측정하여 부피대비로 두유를 제조하기 위하여 모노글리세리드(monoglyceride) 0.3 중량부, 식용유 1.5 중량부, 소금 0.125 중량부, 설탕 2.5 중량부를 첨가하여 80℃에서 30min 교반하여 진공건조기(Autoclave에서 121℃로 15min 동안 건조하였다.

실험예 5: 11S 프로테인 두유의 제조

11S 프로테인과 뜨거운물(1 : 30 중량부)을 30min 교반하고 100℃에서 30min 동안 교반하였다. 3000rpm으로 20min 동안 원심분리(centrifuge)하였다. 단백질 함량 맞추기(3.2%)를 하여 단백질함량 3.3∼3.5 중량부 얻었다. 식용 NaOH로 pH 7.3 맞추고 부피를 측정하여 부피대비로 두유를 제조하기 위해 모노글리세리드(monoglyceride) 0.3 중량부, 식용유 1.5 중량부, 소금 0.125 중량부, 설탕 2.5 중량부를 첨가하고 80℃에서 30min 동안 교반하여 진공건조기(Autoclave)에서 121℃로 15min 동안 건조하였다.

실험예 6: 두유의 관능검사

시료는 소비자검사 하기 1시간 전에 제조하여 임의의 세자리 숫자를 적은 종이컵에 각각 20ml 정도씩 담아 제시 하였다. 모든 시료의 평가 사이에 입가심을 할 수 있도록 생수와 뱉는 컵을 함께 제시하였다. 소비자 검사는 식품영양학과 남녀 대학생 60명을 대상으로 실시하였다. 기호검사는 9점 척도(hedonic scale)를 이용하여 표시하도록 하였으며 1점으로 갈수록 '아주 싫다'에서 9점으로 갈수록 '아주 좋다'를 표시하도록 하였다. 평가된 특성은 냄새 (aroma) 특성의 비린 냄새 (beany), 고소한 냄새(savory)이고 외관(appearance)특성의 색(color), 향미(flavor) 특성의 고소한맛(savory), 단맛(sweetness), 떫은맛(astringency), 쓴맛(bitter) 그리고 조직감(texture) 특성의 점도(viscosity)및 전반적인 기호도(overall acceptability) 순서대로 진행되었다. SAS/STAT(SAS Institute, Inc. SAS User's Guide Statistical Analysis Systems Inc., Raleigh, NC, USA. 1996)를 이용하여 분산분석 하였고 시료간의 평균치 차이의 유무는 Duncan's multple range test에 의해 다중 비교를 하였다.

실험예 7: 원료 대두의 이화학적 특성 분석

(1) 무게

원료 콩의 백립중을 계산하여 본 결과 13.44 g으로 나타났다. 콩을 60∼80 매쉬로 분쇄한 분말에 대한 색도 측정 결과, L, a, b값을 표 4에 나타내었다. 시료 콩은 종피색이 황색인 콩이다. 백색도를 나타내는 L값의 표준이 100.04로 L값이 커질수록 백색에 가까워지고, a값은 커질수록 적색에 가까워지며, 그 값이 작아질수록 녹색에 가까워진 한편 b값은 황색도를 나타낸다.

표 4. Color and color difference of the soybean sample

(2) 일반성분

시료에 대한 일반 성분은 표 5와 같다. 조단백 함량은 38.7%로 나타났으며 조지방 함량은 20.8%로 높은 함량을 보였다. 수분 함량은 11.5%이었으며 회분 함량은 5.0%이었다. 일반적으로 이들 성분들의 함량은 품종에 따라 차이가 크고, 재배 환경 및 환경 요인에 의해 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다.

표 5. Proximate composition of the soybean sample

(3) 지방산 조성

시료 콩으로부터 추출한 총지방질의 지방질 종류의 구성비는 표 6과 같다. 지방질은 가운데 중성지질, 인지질 및 당지질의 순서로 함량이 낮았다. 총지방질의 지방산 조성은 표 7과 같다. 지방산 중 리노레익산(linoleic acid) (18:2)가 54.0%로서 가장 많았으며, 올레익산(oleic acid) (18:1), 팔미틱산(palmitic acid) (16:0) 순으로 불포화지방산인 이들 세 지방산이 80%이상을 차지하였으며, 주요 지방산으로는 스테아릭산(stearic acid)(18:0)가 2.9∼4.6%로서 가장 낮게 나타났고, 주요 지방산 이외에 미리스틱산(myristic acid) (14:0), 아라키딕산(arachidic acid) (20:0) 및 베헤닉산(behenic acid) (22:0)는 미량 검출되었다. 한편 인지방질의 지방산은 각각 표 8과 같다. 인지방질의 지방산 조성을 보면 리놀레익산(linoleic acid) (18:2)의 함량이 가장 높으며 다음은 팔미틱산(palmitic acid) (16:0)의 함량이 높았다. 이는 중성지방질 및 당지방질의 경우와는 다른 결과이었다.

표 6. Percentage of lipid fraction in soybean (%)

표 7. Fatty acid composition of total lipid of soybean (%)

표 8. Fatty acid composition of phospholipid of soybean (%)

(3) 아미노산 조성 및 함량

시료의 아미노산 조성 및 함량을 분석한 결과는 표 9와 같다. 콩의 아미노산은 17종(aspartic acid, serine, glutamic acid, glycine, histidine, threonine, arginine, alanine, proline, cysteine, tyrosine, valine, methionine, lysine, isoleucine, leucine, phenylalanine)으로 분석되었는데, 이 중 글루타믹산(glutamic acid), 아스파틱산(aspartic acid) 순으로 비교적 높은 것으로 나타났다. 아스파틱산(Aspartic acid)는 164.9 mg/g 단백질의 함량을 나타냈으며, 곡류에는 제한 아미노산이나 콩의 주요 아미노산인 라이신(lysine) 함량은 56.5 mg/g 단백질이었다. 콩에 가장 적게 함유되어 있는 아미노산은 메티오닌(methionine)인 것으로 나타났고 다음으로는 시스테인(cysteine),히스티딘(histidine) 순으로 적게 나타났다.

표 9. Amino acid content of the soybean sample(unit: mg/g단백질)

(4) 원료 콩 종실, 자엽, 배축의 isoflavone 함량

콩에 존재하는 주요 이소플라본(isoflavone) 함량은 품종 및 환경에 따라 다양하게 나타난다. 주요 이소플라본(isoflavone)은 어글리콘(aglycone)인 제니스타인(genistiein), 다이드제인(daidzein), 글리시테인(glycitein)과 그들의 포도당 결합유도체들로 12가지 정도가 밝혀져 있다. HPLC를 이용하여 이소플라본(isoflavone)을 분석하는 방법은 시료를 말로닐 아세틸(malonyl, acetyl) 유도체화 시킬 필요 없이 직접 분석할 수 있는 편리함이 있어 본 실험에서는 Wang와 Murpy(1994)의 방법을 보완하여 분석하였다. 이소플라본(Isoflavone)은 식물성 에스트로겐으로 알려진 화합물로써 특히 곡류와 콩에 많이 함유되어 있다. 콩에 함유된 주요 이소플라본(isoflavone)은 daidzin과 genistin인데, 이들은 대장내 미생물에 의해 estrogen 구조 유사체인 daidzein과 genistein으로 전환되며, 콩의 씁쓸한 뒷맛에 관여하는 성분으로 이를 제거하기 위한 연구가 시도되어 왔으나(Okubo et al., 1992), 콩의 식물성화합물(isoflavone)은 콩 자체의 기능성분들 때문에 특별한 관심이 있다.

콩 종실의 총 이소플라본(isoflavone) 함량은 표 10과 같이 729.6 mg/100g으로 품종간의 차이를 나타냈었고 대부분 glucosides 형태로 존재하였다. Anlin at al.(1995)은 녹색 종피의 콩들에서 이소플라본 함량이 낮고 검정색 종피의 콩이 이소플라본 함량이 높은 편이라고 보고하였고, 김석동(1996)은 노란콩이며 소립중에서 이소플라본 함량이 높은 것으로 보고하였다. 따라서 종피의 색과 무게보다는 동일한 품종이라도 재배환경, 수확년도에 따라 다양하게 나타나는 것으로 유전적인 품종 특성이 크게 관여한다고 보여진다. 종실 전체 이소플라본 함량이 주로 6"-O-malonyl genistin, 6"-O-malonyl daidzin 및 6"-O-malonyl glycitin의 형태로 80% 이상을 차지하는데 acetyl화된 형태로는 미량 존재한다. 그러나 malonyl 유도체는 열에 불안정하여 쉽게 배당체로 전환이 일어난다. 이는 같은 품종이라도 재배지역 에 따라 즉 온도가 낮은 지방의 품종이 월등히 높은 함량분포를 나타냈다는 결과가 이를 뒷받침하고 있다. 그러므로 콩에서의 실질적인 이소플라본은 genistein, daidzin과 이들의 aglycone인 genistein, daidzein으로 볼 수 있다.

콩 종실을 whole soybean, 배축(hypocotyl), 및 자엽(cotyledon)으로 나누어 이소플라본 함량을 분석한 결과는 표 10, 11 및 12에 나타내었다. 배축의 이소플라본 함량이 자엽에 이소플라본 함량보다 높았다. 배축과 자엽에 존재하는 이소플라본은 다른 기작 및 다른 유전요인에 의하여 축적될 것이라는 보고와 같이, 배축의 경우 자엽보다 환경의 영향을 적게 받으면서 고농도로 이소플라본을 축적하는 기작이 존재하리라고 판단된다. 따라서 교배육층을 통해 배축에 이소플라본을 더욱 축적시켜 생리활성 물질로의 이용방안을 모색하고, 그 동안 콩 제품의 좋지 않은 뒷맛을 초래해 온 이소플라본 성분을 자엽에서 제거시켜 콩제품 가공시 배축과 자엽을 분리 이용하는 시도가 가능할 것으로 보인다.

표 10. Isoflavone content of whole seeds in soybean(unit : mg/100g)

표 11. Isoflavone content of hypocotyl(unit : mg/100g)

표 12. Isoflavone content of cotyledon(unit : mg/100g)

이소플라본의 함량은 hypocotyl에서 월등히 높게 나타났다. 또한 12개의 이소플라본 이성체 가운데 malony type이 acetyl type과 aglycone type에 비하여 높게 분포하였음을 확인하였다. 대두를 이용하여 두유 및 두유를 제조할 경우 콩의 마세 등의 과정 중에 이소플라본 성분의 유출이 일어난다. 따라서 최종 제품의 이소플라본 함량을 조사한 결과를 표 13에 나타내었다.

표 13. Isoflavone content of soybean products

(5) 올리고당 함량

시료의 올리고당 함량은 HPLC를 이용하여 분석하였으며, 올리고당은 sucrose, raffinose, stachyose의 함량은 측정하였고 그 결과는 표 14에 나타내었다.

올리고당은 설탕에 비해 감미도가 70%이하이며, 충치예방 또는 발생을 완화시키며, 장내세균 중 유익하다고 알려진 비피더스균을 증식시키며, 변비 등을 완화시키는 동시에 장내 부패산물의 생성을 억제하는 등의 장점을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 성숙한 종실에 함유된 가용성 당의 주요 성분은 sucrose, raffinose, stachyose 등이 있다. Raffinose, stachyose는 콩 뿐만 아니라 식물에 광범위하게 분포되어 있으며, 특히 legume에 다량 함유되어 있다. 콩 중에는 stachyose가 약 4%, raffinose가 약 1%, sucrose가 약 5% 존재한다고 보고하였다(Kennedy, 1985). 본 실험에 사용한 시료의 총 올리고당 함량은 10.3%로 나타났다.

표 14. Content of oligosaccharides of the soybean(unit : % w/w)

(6) 원료 콩 종실, 자엽, 배축의 phytic acid 함량

본 실험에서 사용한 실험 방법의 phytic acid 회수율를 조사한 결과 평균 102.7%에 해당하였다. 대두의 부위별(cotyledon, hypocotyl) phytic acid 함량 분석 결과는 표 15과 같다. 종실 전체의 phytic acid 함량은 2.17%이였다. 대두의 phytic acid에 대하여 Latta 등(1980)은 1.8%의 phytic acid가 함유되어 있다고 보고하였고, 국내 연구는 대부분이 phytic acid를 제거하는 실험이 많은 부분을 차지하고 최근에 와서 phytic acid 함량 분석 실험이 이루어지고 있다. 국내 대두에서 1.35∼2.67%의 범위로 분포한다고 보고하여 본 실험과 비슷한 결과를 보였다.

표 15. Content of phytic acid in soybean (%)

(7) Saponin 함량

콩 saponin은 group A, group B, group E등 세 group으로 구분되는데 본 실험에서 는 saponin 함량을 group A와 group B에 대해 HPLC로 분석하여 그 결과를 표 16, 17에 나타내었다. 배축과 자엽에서 본 saponin는 자엽보다는 배축에 많은 양이 있음을 볼 수 있었다. 배축의 총 saponin 함량은 55.96 mg으로 나타났다.

표 16. Content of saponin in hypocotyl of soybean(unit : mg/100mL)

표 17. Content of saponin in cotyledon of soybean(unit : mg/100mL)

실험예 8: 추출 방법에 따른 11S 프로테인 단백질의 회수율

(1) 11S 프로테인 단백질의 추출 방법 비교

대두로부터 11S 프로테인 단백질을 추출하는데 있어 주로 사용되는 방법은 3가지(Thanh method, Nagano method, aqueous extraction method)이다. 각 방법의 추출 수율을 살펴본 결과를 도 4에 나타내었다. 탄방법(Thanh method)과 증류수를 이용한 추출 방법(aqueous extraction method)은 단백질 수율이 28-32%로 비교적 낮게 나타났으나 나가노방법(Nagano method)은 수율이 43% 정도로 비교적 높게 나타났다. Defatted soy flour를 이용하여 11S 프로테인 단백질을 추출할 경우 full fat soy flour를 이용할 경우와 같이 유사한 경향을 나타냈으나, 수율은 모든 방법에 있어 전반적으로 10-15% 가량 높게 나타났다(도 5). 따라서 수용성 추출방법(aqueous extraction method)은 기타 방법에 비하여 간편하며, 경제적이며, 수율적인 측면에서도 기타 방법과 비교하여 크게 낮지 아니하므로, 이 방법이 11S 프로테인 단백질의 추출에 이용되었다.

(2) pH가 11S 프로테인 단백질 추출에 미치는 영향

침전화(Precipitation) pH에 따른 대두단백질의 수율은 pH 3.5-4.5에서 가장 높게 나타났으나(도 6) pH 5.5 이하에서는 11S 프로테인 단백질 이외에도 7S 등 contaminant의 침전량이 증가하므로 회수된 단백질에서 11S 프로테인 단백질의 순도는 감소하게 된다. 따라서 11S 프로테인 단백질로 구성된 두유를 제조하기 위해서는 precipitation pH를 6.4로 유지하여야 하며 이때 단백질의 수율(yield)는 15%에 해당한다. Defatted soy flour를 원료로 하여 추출할 경우 pH 6.4에서 11S 프로테인 단백질의 수율은 42%로 급격히 증가 하였다. 이는 defatted soy flour의 경우 full fat soy flour와 달리 지방에 의한 단백질의 추출이 영향을 받지 않기 때문이다.(도 7).

pH 6.4에서 침전(precipitate)된 단백질에 증류수를 넣고 단백질을 용해시키기 위하여 NaOH를 첨가하여 단백질 용액의 pH를 8.0로 조정한 경우와 NaOH를 넣지 않은 경우를 비교하였다. 결과에서와 같이 단백질 용액의 pH를 약염기로 만든 경우에 있어 11S 프로테인의 수율이 높게 나타났다(도 8). 따라서 11S 프로테인 단백질의 효과적인 추출을 위하여서 원료(raw material)로 defatted soy flour를 사용하였고, 11S 프로테인 단백질의 selective precipitation을 위하여 추출액의 pH를 6.4로 조정하였으며, final 단백질 용액의 pH를 8.0으로 조정(adjust)하여 시료를 준비하였다.

실험예 9: 배아의 지방산 조성 및 함량 분석

지방질은 실리식산(silicic acid) 컬럼 크로마토그래피에 의하여 중성지방질, 당지방질 및 인지방질로 분리하였다. 실리식산(Silicic acid)는 콜로이드성 미립자를 제거하기 위하여 증류수로 2번 세척하고, 메틸알콜로 2번 세척하여 105∼110℃에서 12시간 활성화시켰다. 1.76×42.8cm 컬럼을 사용하여 유속(flow rate)는 1∼3 mL/min으로, 용매용적(solvent volume)은 bed volume의 6배로 하여 클로로포름, 아세톤, 메틸알콜의 순서로 용출시켜, 중성지방질은 클로로포름, 당지질은 아세톤, 인지방질은 메틸알콜 용출시켜 분획하였다. 각 지방질 분획을 분석하기 전에 먼저 유리지방산을 얻기 위하여 지방질을 비누화 한 후 가스크로마토그래피를 이용하여 지방산을 분석하였다. 시료 0.2 g을 정확히 취해 이형 플라스크에 넣고 0.5 N MeOH-NaOH 4 mL을 첨가하여 냉각관을 설치하였고 30분간 반응시킨 후 BF3-메탄올 5 mL첨가하고 2분 후에 냉각관을 통해 헥산 3 mL을 넣고 1분 후에 포화염 용액(saturated salt solution)을 첨가해 헥산층을 25 mL 삼각 플라스크에 옮겼다. 이에 과량의 무수 황산나트륨(sodium sulfate)를 넣어 헥산층에 잔류하는 수분을 제거한 다음 여과하여 지방산 분석 시료로 사용하였다. GC를 이용한 분석조건은 표 1과 같다.

실험예 10: 배아두유의 특성 분석

(1) 두유의 저장성 실험

두유를 저온 살균한 그룹과 하지 않은 그룹으로 나눈 뒤 실온과 4℃에서 보관하며 미생물 실험에 이용하였다. PCA (Plate count agar, Difco, USA) 배지에 100 μL씩 접종한 다음 37℃에서 24시간동안 배양한 후 colony 수를 계수하였다. 균수는 CFU (colony forming unit)/g으로 나타내었다.

(2) 통계분석

모든 측정결과는 3번 반복 실험하여 각 시료들 간의 유의성 검정은 SAS (Statistic Analysis System, USA)를 이용하여 분산 분석을 행한 후 Duncan's multiple range test로 5% 수준에서 그 유의성을 검정하였다.

실험예 11: 배아두유의 제조

배아와 뜨거운 물을 1 중량부 : 5 중량부 비율로 1시간동안 담근 후 배아와 뜨거운 물을 1 : 3 중량부 비율로 믹서기에서 2∼3분 갈고 90분 동안 교반하여 100℃에서 20min 교반하고 3000rpm, 20min 동안 원심분리하고 액체의 고형분 측정(T.S = 7.0%)하여 고형분 8.0∼9.0 중량부를 얻었다. 식용 NaOH로 pH 7.3 맞추고 부피를 측정하여 부피대비로 두유를 제조하기 위하여 모노글리세리드(monoglyceride) 0.3 중량부, 식용유 1.5 중량부, 소금 0.125 중량부, 설탕 2.5 중량부를 첨가하여 80℃에서 30min 교반하여 진공건조기(Autoclave에서 121℃로 15min 동안 건조하였다.

실험예 12: 대두단백질이 보강된 유자 음료의 제조

선행 연구를 통하여 기호도가 좋게 평가된 유자쥬스 배합비을 이용하여 기능성 음료를 만들기 위하여 기능성 음료에 pepsin-ISP, alcalase-ISP를 첨가하여 기호도에 대한 관능적 특성을 조사하여 각각의 원료에 적합한 배합비를 알아보았다.

실험예 13: 두유 음료의 에멀젼 활성(emulsion activity) 증진에 관한 분석

저장 중 두유의 품질 변화를 측정하기 위하여 제품의 에멀젼 안정성(emulsion stability)를 측정하였다. 두유 제조에 있어 제품의 에멀젼 안정성(emulsion stability)에 가장 효과적인 유화제를 찾기 위하여 모노글리세리드(monoglyceride), 증류모노글리세리드(distilled monoglyceride), 스판(span)을 테스트하였다. 대두단백질의 변형(modification)이 두유제품의 에멀젼 안정성(emulsion stability)에 미치는 영향을 알아보았다. 실험 방법은 먼저 대두단백질을 분리하여 pH 7.5 용액에서 무수말레익산(maleic anhydride)를 이용하여 단백질의 라이신(lysine) 잔기에 변형(modification)을 유도하여 실험 재료로 사용하였다. 변형(Modified) 단백질을 dialysis한 후 freeze drying하였다. Ninhydrin reaction에 의해 단백질이 각각 0, 65, 90% 변형(modified) 되었음을 확인하였다. 이들 단백질의 에멀젼(emulsion)에 대한 안전성 기여도를 측정하였다.

실험예 14: 배아의 성분적 특성 분석

(1) 배아의 지방산 분석

배아에서 추출한 총지방질의 지방질 종류의 구성비는 표 9에 나타내었다. 배아의 총지방질의 함량은 전체 중량의 8.4%로 나타났고, 중성지방은 96.20%, 당지질 은 3.21%, 인지질은 0.59%로 나타났는데 우리나라 전통콩의 지방질이 모두 중성지질, 인지질 및 당지질의 순으로 함량이 낮았다는 결과와는 배아만을 사용하였기 때문에 조금 다르게 나타났다.

배아의 지방산 조성 및 함량을 분석한 결과는 표 10에 나타내었다. 배아의 총지방질은 지방산 중 linoleic acid(18:2)가 40.5%로 가장 많았고, oleic acid(18:1), linolenic acid(18:3) 및 palmitic acid(16:0)의 순으로 96%를 차지하며 불포화지방산의 함량이 높게 나타났다. 배아의 중성지방은 지방산 중 linoleic acid(18:2)가 50.0%로 가장 많았고, oleic acid (18:1), linolenic acid(18:3) 및 palmitic acid(16:0)의 순으로 95%를 차지하며 총지방질과 같이 불포화지방산의 함량이 높게 나타났다. 배아의 당지질은 지방산 중 linoleic acid(18:2)가 39.9%로 가장 많았고, palmitic acid(16:0), oleic acid (18:1) 및 stearic acid(18:0)의 순으로 함량이 높게 나타났다. 배아의 인지질은 지방산 중 linoleic acid(18:2)가 40.1%로 가장 많았고, palmitic acid(16:0), oleic acid (18:1) 및 stearic acid(18:0)의 순으로 당지질과 같이 함량이 높게 나타났다. 배아의 총지방질의 함량은 전체 중량의 8.4%로 나타났고, 중성지방은 96.20%, 당지질은 3.21%, 인지질은 0.59%로 나타났다. 배아의 총지방질은 지방산 중 linoleic acid(18:2)가 40.5%로 가장 많았고, oleic acid (18:1), linolenic acid(18:3)의 순으로 함량이 높게 나타났다. 배아의 중성지방은 지방산 중 linoleic acid(18:2)가 50.0%로 가장 많았고, 총지방질과 같은 순서로 함량이 높게 나타났다. 배아의 당지질은 지방산 중 linoleic acid(18:2)가 39.9%로 가장 많았고, palmitic acid(16:0), oleic acid(18:1)의 순으로 함량이 높게 나타났다. 배아의 인지질은 지방산 중 linoleic acid (18:2)가 40.1%로 가장 많았고, 당지질과 같은 순서로 함량이 높게 나타났다.

(2) 배아의 아미노산 조성 및 함량 분석

배아의 아미노산 조성 및 함량을 분석한 결과는 표 11에 나타내었다. 배아의 아미노산은 aspartic acid, serine, glutamic acid, glycine, histidine, threonine, arginine, alanine, proline, cysteine, tyrosine, valine, methionine, lysine, isoleucine, leucine, phenylalanine으로 17종이 분석되었는데, 이 중 다른 아미노산에 비해 glutamic acid, aspartic acid순으로 함량이 비교적 높은 것으로 나타났다. 이것은 우리나라 전통 콩의 아미노산 조성 및 함량 결과와 비슷하게 나타났다. Glutamic acid의 함량은 6410.0∼19977.5 mg%로 나타났으며 11S 프로테인이 가장 높게 나타났다. 곡류에는 제한 아미노산이지만 콩의 주요 아미노산인 lysine 함량은 3485.7∼5833.7 mg%로 나타났으며 11S 프로테인이 가장 높게 나타났다. 다른 아미노산에 비해 가장 적게 함유되어 있는 아미노산은 cysteine인 것으로 나타났고, 다음으로는 methionine, histidine, tyrosine 및 threonine 순으로 적게 나타났다. 콩의 아미노산 조성은 품종에 따라 약간의 차이를 보였으며 가장 소량으로 함유된 아미노산은 cysteine, methionine, tyrosine 및 threonine 순이었음을 보고하여 histidine을 제외하고는 비슷한 경향을 보였다. Cysteine의 함량은 608.9∼1219.3 mg%로 나타났으며 11S 프로테인이 가장 높게 나타났다. 모든 아미노산 함량을 비교하면 11S 프로테인 배아 순으로 아미노산 함량이 많은 것으로 나타났다.

표 9. Percentage of lipid fraction of germ (%)

표 107. Fatty acid composition of lipid extracted from hypocotyl (%)

표 11. Amino acid content of germ (mg%)

(3) 배아로부터 이소플라본의 분리 정제

한편 배아를 증류수에 침수시키면 대두 안에 들어 있는 이소플라본 성분이 추출되는데, 이때 추출되는 이소플라본의 프로파일(profile)은 도 9와 같다. 초기 1-30분 사이에 이소플라본의 유출이 급속히 일어났으며, 그 이후에는 용액 내 이소플라본의 농도는 일정한 값을 유지하였다.

용액 pH에 따른 이소플라본 이성체의 추출 경향(extraction trend)를 조사해 본 결과 대부분의 이성체들은 pH 2-8 사이에서 가장 추출 효율이 높았으며, 알칼리 영역(alkaline region)에서는 malonyl type의 분해가 일어나 malonyl derivatives의 감소가 발생하였으며 아울러 aglycone type의 농도는 증가하였다. 도 11은 시간에 따른 이소플라본의 추출 경향을 살펴본 결과이다. 추출시간(Extaction time) 1시간 내에 추출이 완료됨을 알 수 있다.

실험예 15: 두유의 제조

두유를 제조하기 위하여 비율(maximum water-to-bean ratio)를 알아보았다(도 37). 두유액의 고체비율(solid percent)는 최소 7.1%를 유지하여야 하므로 대두 마쇄에 첨가되는 물의 량은 대두 무게의 10배를 넘지 말아야 한다. 물:대두(Water-to-bean ratio)가 8:1 이하에서는 마쇄액의 고체비율(solid percent)가 7.1% 이상을 유지하나 마쇄액의 부피는 감소하여 전체적으로 생산성(productivity)가 낮게 된다. 도 22에서와 같이 비율(water-to-bean ratio)가 9.2:1일 때 가장 높은 생산성(productivity)를 유지하며 마쇄액의 고체농도(solid concentration)이 7.1%이상을 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.

두유의 저장 중 침전물의 발생 정도를 테스트(acceleration test)를 통하여 살펴 본 결과 시간이 경과됨에 따라 침전물의 량이 점차 증가하는 현상을 보였다. 저장 초기 30일까지는 침전물의 량이 급격히 증가하였으나 30일 이후부터는 증가 경향이 다소 둔화되었다(도 13). 두유의 저장 중 생성되는 침전물은 주로 단백질 집합체(aggregate)와 대두로부터 유래한 섬유(fiber)로 구성되어 있는 것으로 보고 되었다. 이러한 집합체(aggregate)의 생성을 최소한으로 줄이기 위하여서는 적절한 유화제(emulsifier)의 사용과 보다 높은 압력에서 두유유액을 균일화(homogenization) 처리하여야 한다.

두유의 저장 중 크림층의 생성 정도를 테스트(acceleration test)를 통하여 살펴 본 결과 시간이 경과됨에 따라 크림층의 량이 점차 증가하는 현상을 보였다. 저장 초기 30일까지는 크림층의 량이 급격히 증가하였으나 30일 이후부터는 증가 경향이 다소 둔화되었다(도 14). 두유의 저장 중 생성되는 크림층(cream layer)는 주로 단백질 집합체(aggregate)와 lipid dropletfiber로 구성되어 있다. 이러한 집합체(aggregate)의 생성을 최소한으로 줄이기 위하여서는 적절한 유화제(emulsifier)의 사용과 보다 높은 압력에서 두유유액을 균일화(homogenization) 처리하여야 한다.

표 12. Effect of solution pH on cream separation of soybean drink

크림층의 생성량은 두유액의 pH에 영향을 받는다. 두유액의 pH가 7.4 이상일 때 제품의 에멀젼(emulsion)이 가장 안정되어 크림층(cream layer)의 발생이 억제 되었다(표 12).

표 13. Emulsion activity of different type of emulsifiers

두유에는 지방성분이 함유되어 있으므로 저장 중 크림성분의 분리가 일어나 품질저하 현상이 발생한다. 이를 극복하기 위하여 제조 시 유화제를 첨가하여 균일화(homogenization)을 하게 되는데 이때 사용되는 유화제의 양과 종류에 따라 제품의 안정도에서 차이가 나게 된다. 표 13에서와 같이 두유 제조에 가장 적합한 유화제는 모노글리세리드(monoglyceride)와 스판(span) 이었으며 사용양은 0.4% 정도가 적합한 것으로 나타났다. 두유는 지방 성분이 함유되어 있으므로 저장 중 층의 분리가 일어난다. 유화제를 이용하며 지방층의 분리를 어느 정도 억제할 수 있으나, 그 효과는 제한적이다. 따라서 대두 단백질을 reversible modification의 한 종류인 maleylation 시키면 두유의 유화안전성은 한층 향상될 것으로 사료되는데 이는 modification에 의하여 단백질의 hydrophobicity가 증가하기 때문이다. 도 15에 의하여 maleylation에 의하여 제품의 유화력이 증가하였음을 확인할 수 있었다.

Modified 단백질은 등전점 이외의 모든 pH 영역에서 향상된 emulsion activity를 보였다(도 16). Modified 단백질의 경우 lysine residue에 결합되어 있는 maleyl기에 의하여 단백질의 charge balance가 shift되어 등점전 이외의 pH 영역에서 solubility가 향상되었으며 아울러 modification에 의하여 단백질의 hydrophobicity가 향상되어 이와 같은 현상을 보였을 것으로 생각된다. Emulsifying activity는 지방층과 물층 사이에서 나타나는 현상이므로 유화제의 charge intensity와 hydrophobicity가 중요한 factor이다.

Modified 단백질은 등전점 이외의 모든 pH 영역에서 향상된 emulsion stability를 보였다(도 17). 따라서 두유제조에 있어 두유의 저장중 cream layer와 precipitate의 발생을 억제하기 위하여 두유에 들어 있는 단백질을 citraconic anhydride나 maleic anhydride와 같은 reversible modifying agent로 처리하는 방안이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

두유 제조에 있어 저장 중 단백질 성분의 solubility 감소 현상에 의한 제품의 quality 저하를 막기 위해 두유단백질을 maleic anhydreide를 이용한 reversible modification을 시켰다. Modified 단백질은 모든 pH 영역에서 향상된 solubility를 보였다(도 18). Modified 단백질의 경우 lysine residue에 결합되어 있는 maleyl기에 의하여 단백질의 charge balance가 shift되어 등점전 이외의 pH 영역에서 solubility가 향상되었다. 따라서 두유 단백질의 chemical modification에 의하여 유통 중 품질의 열화가 일어나지 않는 두유를 제조할 수 있는 길이 열리게 되었다.

Maleylation 단백질의 salt stability를 살펴보았다. Modified 단백질은 salt가 존재하는 모든 pH 영역에서 향상된 solubility를 보였다(도 19). Maleylation 단백질은 salt의 함량이 높은 제품에서도 사용이 가능한 것으로 나타났다. 따라서 modified 단백질은 두유뿐만 아니라 여러 식품에 첨가제 또는 안정제로 사용될 수 있다.

Native soy 단백질은 80℃에서 가열할 경우 0-150 second 사이에 급격히 denaturation에 의한 aggregation 현상을 보였으며 150 초 이후에는 turbidity 증가는 완만하게 일어났다(도 20). 이러한 대두 단백질의 heat unstability는 본 단백질의 식품 첨가물으로의 폭넓을 활용에 제약으로 작용한다. Heat aggregation에 의해 대두단백질을 첨가한 식품에서 침전 현상이 야기되기 때문이다. 따라서 대두단백질의 이러한 한계를 극복하는 방안으로 단백질의 영향적인 측면을 손상시키지 않고 functionality를 증대시킬 수 있는 reversible chemical modification에 대한 심도 있는 연구가 요구되고 있다.

Modification soy 단백질은 열과 salt에 의한 denaturation에 resistant 하였으며 따라서 turbidity 발생이 억제되었다(도 21). 따라서 앞서 언급한 바와 같이 maleylation 단백질은 salt의 함량이 높은 제품에서도 사용이 가능한 것으로 나타났다. 따라서 modified 단백질은 두유뿐만 아니라 여러 식품에 첨가제 또는 안정제로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

Modification soy 단백질은 가열에 의한 denaturation에 resistant하였으며 따라서 turbidity 발생이 억제되었다(도 22). 이는 대두단백질의 단점으로 지적되었던 열과 salt에 대한 denaturation에 대하여 chemical modification에 의해 resistance가 증가하였음을 보여주고 있다.

실험예 16: 기능성 음료의 제조

유자 와 대두 프로테인(Soy Protein)을 이용하여 기능성 음료를 만들었다. 먼저 기호도가 좋게 평가된 유자쥬스 배합비(표 14)을 이용하여 pepsin-SP, alcalase-SP를 첨가하여 기호도에 대한 관능적 특성을 통해 원료에 적합한 배합비를 조사하고 각각의 배합비의 특성을 알아보았다(표 15 내지 19). 원료가 단백질이어서 향(flavor) 면에서 우려하였으나 유자의 독특한 유자향이 있으므로 어린이 등이 마실 때 크게 문제시되지 않는다. 펩신-대두 프로테인 및 알카라제- 대두 프로테인으로 이루어진 그룹중에서 선택되는 하나 이상의 대두프로테인 0.05 내지 0.1 중량부, 유자원액 10.0 중량부, 고과당 10.0 중량부, 백설탕 4.0 중량부, 올리고당 2.0 중량부, 구연산 0.1 중량부, 비타민 C 0.5 중량부 및 정제수 73.3 내지 73.35 중량부를 혼합하여 80℃에서 교반한 후 진공건조기로 건조하여 유자추출물 첨가두유를 제조하였다.

표 14. 펩신-SP를 첨가한 유자쥬스 배합비

표 15. Pepsin-SP를 첨가한 유자쥬스 품질측정 결과

표 16. Pepsin-SP를 첨가한 유자쥬스 관능검사 결과

표 17. Alcalase-SP를 첨가한 유자쥬스 배합비

표 18. Alcalase-SP를 첨가한 유자쥬스 품질측정 결과

표 19. Alcalase-SP를 첨가한 유자쥬스 관능검사 결과

실험예 17: 두유의 기호도 검사

시료는 관능검사 하기 전에 제조하여 2×2cm 크기로 잘라 임의의 세자리 숫자를 적은 접시에 각각 한 조각씩 담아 제시 하였다. 모든 시료의 평가 사이에는 입가심을 할 수 있도록 증류수와 뱉는 컵을 제시 하였다. 묘사분석에 의한 객관적 관능검사는 관능검사에 경험이 있는 식품영양학을 전공하는 대학생과 대학원생 10명을 선정하여 실시하였다. 예비훈련을 통하여 시료의 검사특성을 개발하고 각 특성의 정의를 확립한 후 특성의 강도 측정방법을 결정 하였다. 패널요원은 특성의 개념과 강도에 대한 안정된 판단 기준이 확립되어 측정능력의 재현성이 인정될 때까지 계속하여 훈련한 뒤 본 실험에 임하도록 하였다. 패널요원들은 15cm척도를 이용한 두유의 관능 검사표에 각 특성별로 느끼는 강도를 표시 하도록 하였다. 특성 평가시 오른쪽 끝으로 갈수록 특성의 강도가 강해지고 왼쪽으로 갈수록 특성의 강도가 약해지는 것을 나타내도록 하였다. GDL를 응고제를 사용한 대두두유를 Control로 하여 훈련을 하였으며 선척도 상에 Control의 위치를 결정하였다. 그러나 패널에게는 Control과 같은 시료가 본 실험에 시료로 제시되는 것을 알리지 않았다. 특성이 발현되는 순서에 따라 향미, 조직감, 외관의 순서로 측정 하였다. 외관의 측정이 다른 특성의 측정에 편견을 주지 않도록 향미, 조직감 평가가 끝난 후 외관평가를 마지막에 하였으며 외관평가를 위한 시료를 따로 준비 하였다. 평가특성들은 외관특성의 밝은 정도(color), 향미특성의 고소한 맛(savory), 비린 맛(beany), 떫은 맛(astringency), 단단한 정도(hardness), 탄력성(springness) 및 거친 정도(adhesiveness)를 평가 하였다. 3회 이상 반복 실시하여 결과를 SAS/STAT (SAS Institute, Inc., SAS User's Guide Statistical Analysis Systems Inc., Raleigh, NC, USA. 1996)를 이용하여 분산분석 하였고 시료간의 평균치 차이유무는 Duncan's multiple range test에 의해 다중비교 하였다.

두유 기호도검사의 고소한 냄새는 11S 프로테인두유가 4.88로 유의적으로 가장 높은 기호도를 나타내었다(표 21). 두유의 외관의 색은 모든 시료군에서 유의적인 기호차이를 보이지 않았으나 대우두유가 5.57로 높은 경향을 나타내었다. 두유의 고소한맛은 11S 프로테인두유가 5.40으로 유의적으로 가장 높은 기호도를 나타내었다. 단맛의 기호도 역시 11S 프로테인두유가 6.05로 유의적으로 높은 기호도를 나타내었다. 조직감의 점도도 역시 모든 시료군에서 유의적인 차이를 보였고 11S 프로테인두유가 5.32로 높은 경향을 나타내었다. 전반적인 기호도도 모든 시료군에서 유의적인 차이를 보였으며 11S 프로테인두유가 5.63으로 기호도가 높게 나타났다.

표 21. Sensory properties of soymilk manufactured

본 발명은 두유의 제조방법으로서 두유 기호도검사의 고소한 냄새는 11S 프로테인 두유가 4.88로 유의적으로 가장 높은 기호도를 나타내었다. 두유의 외관의 색은 모든 시료군에서 유의적인 기호차이를 보이지 않았으나 대우두유가 5.57로 높은 경향을 나타내었다. 두유의 고소한맛은 11S 프로테인 두유가 5.40으로 유의적으로 가장 높은 기호도를 나타내었다. 단맛의 기호도 역시 11S 프로테인 두유가 6.05 로 유의적으로 높은 기호도를 나타내었다. 조직감의 점도도 역시 모든 시료군에서 유의적인 차이를 보였고 11S 프로테인 두유가 5.32로 높은 경향을 나타내었다. 전반적인 기호도도 모든 시료군에서 유의적인 차이를 보였으며 11S 프로테인 두유가 5.63으로 기호도가 높게 나타났다. 외관의 색 기호도는 일반두유가 7.01로 유의적으로 가장 높은 기호도를 나타내었다. 또한 두유 기호도검사의 고소한 냄새는 11S 프로테인두유가 4.88로 유의적으로 가장 높은 기호도를 나타내었다. 두유의 외관의 색은 모든 시료군에서 유의적인 기호차이를 보이지 않았으나 대우두유가 5.57로 높은 경향을 나타내었다. 두유의 고소한맛은 11S 프로테인두유가 5.40으로 유의적으로 가장 높은 기호도를 나타내었다. 단맛의 기호도 역시 11S 프로테인두유가 6.05로 유의적으로 높은 기호도를 나타내었다. 조직감의 점도도 역시 모든 시료군에서 유의적인 차이를 보였고 11S 프로테인두유가 5.32로 높은 경향을 나타내었다. 전반적인 기호도도 모든 시료군에서 유의적인 차이를 보였으며 11S 프로테인 두유가 5.63으로 기호도가 높게 나타났다.

Claims (4)

1. 콩과 뜨거운 물을 1 : 5 중량부 비율로 담근 후 상기 콩과 뜨거운 물을 1 : 8 중량부 비율로 믹서기에서 갈고 교반한 후 100℃에서 교반하여 원심분리하는 단계; 액체의 고형분 측정(T.S = 7.0%)하여 고형분 8.0∼8.5 중량부를 얻는 단계; 식용 NaOH로 pH 7.3 맞추고 부피를 측정하여 부피대비로 두유를 제조하기 위하여 모노글리세리드(monoglyceride) 0.3 중량부, 식용유 1.5 중량부, 소금 0.125 중량부 및 설탕 2.5 중량부를 첨가하여 80℃에서 교반한 후 진공건조기로 건조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 대두두유의 제조방법.
2. 11S 프로테인과 뜨거운 물(1 : 30 중량부)을 실온에서 교반하고 100℃에서 교반한 후 원심분리하는 단계; 단백질 함량 맞추기(3.2%)를 하여 단백질 함량 3.3∼3.5 중량부 얻는 단계; 식용 NaOH로 pH 7.3 맞추고 부피를 측정하여 부피대비로 두유를 제조하기 위해 모노글리세리드(monoglyceride) 0.3 중량부, 식용유 1.5 중량부, 소금 0.125 중량부 및 설탕 2.5 중량부를 첨가하고 80℃에서 교반한 후 진공건조기로 건조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 11S 프로테인 두유의 제조방법.
3. 배아와 뜨거운 물을 1 중량부 : 5 중량부 비율로 담그는 단계; 상기 배아와 뜨거운 물을 1 : 3 중량부 비율로 갈고 교반한 후 다시 100℃에서 교반하여 원심분 리하는 단계; 상기 용액으로부터 액체의 고형분을 측정(T.S = 7.0%)하여 고형분 함량 8.0∼9.0 중량부를 얻는 단계; 식용 NaOH로 pH 7.3 맞추고 부피를 측정하여 부피대비로 두유를 제조하기 위하여 모노글리세리드(monoglyceride) 0.3 중량부, 식용유 1.5 중량부, 소금 0.125 중량부 및 설탕 2.5 중량부를 첨가하고 80℃에서 교반한 후 진공건조기로 건조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 배아두유의 제조방법.
4. 펩신-대두 프로테인(Pepsin-Soy protein) 및 알카라제-대두 프로테인(alcalase-SP; Soy protein)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 대두 프로테인 0.05 내지 0.1 중량부, 유자원액 10.0 중량부, 고과당 10.0 중량부, 백설탕 4.0 중량부, 올리고당 2.0 중량부, 구연산 0.1 중량부, 비타민 C 0.5 중량부 및 정제수 73.3 내지 73.35 중량부를 혼합하여 교반한 후 제조하는 것을 특징으로 하는 유자추출물 첨가두유의 제조방법.

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