다양한 pH와 식염농도하에서 적소두 단백질과 Microbial transglutaminase을 첨가한 돈육 근원섬유 단백질의 물성 평가

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 다양한 pH와 식염함량 조건에서 적소두 단백질과 Microbial transglutaminase (MTG) 첨가에 따른 돈육 근원섬유 단백질의 겔 특성을 조사하기 위하여 실시하였다. 겔 특성을 분석하기 위하여 가열수율, 겔 강도, 점성도, 전기영동, 열 변화 분석, 주사전자현미경을 조사하였다.
비육류 단백질인 적소두 단백질과 대두단백질의 최적함량을 평가하고자 MTG 첨가에 따라 돈육 근원섬유 단백질의 겔 특성을 0.45 M 식염농도에서 조사하였다. 근원섬유 단백질과 다양한 함량에 따른 대두 단백질 또는 적소두 단백질(0.1, 0.3, 0.5 and 1%)을 첨가하여 MTG(0.1%)을 첨가한 후 4℃에서 4시간 반응시킨 후 평가한 결과 점성도가 적소두 단백질 함량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으며, 가열수율은 적소두 단백질 또는 대두 단백질 함량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 반면에 겔 강도는 적소두 단백질 또는 대두 단백질 첨가에 따라 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 이와 같은 결과를 바탕으로 적소두 단백질과 대두 단백질 첨가는 근원섬유 단백질의 가열수율과 조직감 특성을 개선시킬 수 있는 첨가물로써의 활용가능성을 평가할 수 있었다.
적소두 단백질 1% 첨가와 다양한 MTG 함량(0, 0.1, 0.5 and 1%)에 따른 돈육 근원섬유 단백질의 최적 겔 특성을 조사하였으며 가열수율은 MTG 함량이 증가할수록 유의적으로 감소하였으나, 적소두 단백질을 첨가하였을 때 MTG 함량과 상관없이 가열수율을 개선시킬 수 있었다. 근원섬유 단백질 겔 강도는 MTG 첨가에 따라 증가하였으나 0.1% MTG 이상에서는 유의적으로 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 또한 적소두 단백질을 첨가한 돈육 겔 강도는 MTG 함량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다. 특히 적소두 단백질과 MTG (0.5, 1%)를 첨가하였을 때 근원섬유 단백질에서 상호작용하여 겔 특성을 개선시킬 수 있었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 적소두 단백질은 MTG의 기질로서 작용한 것으로 평가되었다. 한편 전기영동 결과 myosin heavy chain (MHC) 밴드가 MTG 함량이 증가할수록 밀도가 감소하였고, 적소두 단백질의 주요 밴드인 vicilin(약 45kDa) 밴드가 MTG 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 열량 변화 분석 결과는 MTG 첨가에 따라 첫 번째 피크(MHC)가 상승하여 온도 안정성이 증가한 결과를 관찰할 수 있었다. 주사전자현미경은 MTG 함량이 0.5%에서 1%로 증가함에 따라 단단해지는 겔의 구조를 관찰할 수 있었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 적소두 단백질은 근원섬유 단백질 겔의 가열수율과 겔 특성을 개선시킬 수 있는 비육류 단백질로 평가할 수 있었으며 1% 적소두 단백질과 1% MTG을 첨가하였을 때 돈육 근원섬유 단백질 겔 특성에 최적의 조건으로 평가하였다.
더욱이 MTG로 유도시킨 돈육 근원섬유 단백질의 겔 특성을 평가하기 위하여 적소두 단백질 또는 다양한 함량의 식염농도(0.15, 0.3, 0.45 M)에 따른 물성 특성을 조사하였다. 가열수율은 적소두 단백질 함량과는 상관없이 적소두 단백질을 첨가하였을 때 유의적으로 증가하였다. 그리고 0.15 M 식염농도와 비교하여 0.3과 0.45 M 식염조건에서 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 겔 강도는 MTG로 유도시킨 근원섬유 단백질에서 적소두 단백질 첨가와 0.3 M 식염농도 이상에서 증가하였다. 열량 분석 결과 적소두 단백질을 첨가하였을 때 두 번째 피크(myosin light chain, MLC)가 상승한 결과를 보였다. 전기영동 결과 MHC 밴드는 식염농도가 증가할수록 사라지는 결과를 확인할 수 있었으며 적소두 단백질의 고유 밴드는 0.3 M 또는 0.45 M 식염농도에서 볼 수 없었다. 주사전자현미경을 통해 확인한 겔 구조는 식염농도가 증가하거나 적소두 단백질을 첨가하였을 때 단단하고 공극이 적은 구조가 관찰되었다. 따라서 이와 같은 결과는 근원섬유 단백질에서 MTG와 적소두 단백질 사이에 상호작용을 통해 0.3 M 식염농도는 0.45 M 고염조건의 겔 특성과 큰 차이를 보이지 않았음을 확인할 수 있었다.
적소두 단백질과 MTG 첨가가 다양한 pH(pH 5.75~6.5) 조건에 따른 돈육 근원섬유 단백질 겔 특성을 평가하였으며, 가열 수율은 적소두 단백질 첨가에 따라 증가하였으나 pH에는 영향을 받지 않았다. 겔 강도는 pH 함량과는 상관없이 적소두 단백질 첨가시 유의적으로 증가하였고, pH 증가에 따라 겔 강도 또한 유의적으로 증가하였다. 전기영동은 모든 처리구에서 pH 증가에 따라 MHC 밴드가 점차 사라졌다. 열 변화 분석 결과에서는 첫 번째 피크인(MHC)는 적소두 단백질 첨가시 감소하였으며 두 번째 피크인(MLC)는 pH가 증가함에 따라 감소하였다. 주사전자현미경 결과에서 볼 때 적소두 단백질 첨가와 pH 증가에 따라 더욱 강한 겔을 형성하였을 뿐만 아니라 더 적은 공극을 보여주었다. 이상의 결과에서 볼 때 MTG(1%)로 유도된 돈육 근원섬유 단백질은 적소두 단백질 1%에서 pH 6.5일 때 가장 최적의 겔 특성 조건으로 평가되었다.
따라서 근원섬유 단백질의 겔 특성을 향상시키는 최적의 조건은 비육류 단백질인 적소두 단백질 1%로 평가되었으며 MTG 1% 첨가시 교차결합을 통해 0.3 M 식염조건에서 겔 특성을 개선시킬 수 있었고 최적의 pH는 6.5로 평가되었다. 그러므로 이와 같은 결과를 기초로 추후 실질적인 제품 연구를 통하여 저지방/저염 식육제품 개발이 가능할 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 목 차 Ⅰ
• 표목록 Ⅳ
• 그림 목록 Ⅴ
• 초 록 Ⅷ
• 제 1장 서 론 1
• 제 2장 문 헌 고 찰 4
• 1. 건강 지향적인 저지방 육제품 제조에 따른 기능성 첨가제 특징 4
• 1.1. 친수성 콜로이드 첨가에 따른 저지방 육제품 제조 4
• 1.2. 비육류 단백질 첨가에 따른 저지방 육제품 제조 7
• 1.2.1. 대두단백질(Soy protein) 8
• 1.2.2. 유청단백질(Whey protein) 10
• 1.2.3. 카제인(Casein) 또는 카제인나트륨
• (sodium caseinate) 11
• 1.2.4. 적소두 단백질(Red bean protein) 13
• 2. 저염 육제품 제조를 위한 식염의 대체재 14
• 3. Microbial transglutaminase (MTG) 17
• 3.1. Microbial transglutaminase의 작용기작 및 특성 17
• 3.2. 식육 가공에서 Microbial transglutaminase의 첨가 효과 19
• 4. 근원섬유 단백질 겔 특성에 미치는 요인 25
• 4.1. 근원섬유 단백질의 특성 25
• 4.2. pH 27
• 4.3. 온도 28
• 제 3장 다양한 요인에 따른 적소두 단백질과 microbial transglutaminase
• 첨가에 의한 돈육 근원섬유 단백질의 물성 증진 효과 30
• 1. 서 론 30
• 2. 재료 및 방법 33
• 2.1. 돈육 근원섬유 단백질의 겔 특성에 미치는 영향에 따른
• 실험 디자인 33
• 2.2. 공시재료 33
• 2.3. 근원섬유 단백질 추출 (myofibrillar protein extraction) 33
• 2.4. 가열로 유도시킨 겔(gel)의 혼합 37
• 2.5. 가열 수율 (Cooking yield) 37
• 2.6. 겔 강도 (Gel strength) 37
• 2.7. 점성도 측정 (Viscosity) 37
• 2.8. 전기영동 38
• 2.9. 열량 변화 분석(Differential scanning calorimetry, DSC) 38
• 2.10. 주사전자현미경(Scanning electron microscopy, SEM) 39
• 2.11. 통계처리(Statistical analysis) 39
• 3. 결과 및 고찰 39
• 3.1. MTG 첨가에 의한 근원섬유 단백질과 비육류 단백질 첨가량에 따른 상호작용 규명 39
• 3.1.1. 가열 수율 39
• 3.1.2. 겔 강도 40
• 3.1.3. 점성도 43
• 3.1.4. 전기영동 45
• 3.1.5. 주사전자현미경 45
• 3.2. 적소두 단백질의 첨가가 Microbial transglutaminase로 유도된 돈육 근원섬유 단백질의 물성에 미치는 영향 48
• 3.2.1. 가열 수율 및 겔 강도 48
• 3.2.2. 전기영동 53
• 3.2.3. 열 변화 분석 53
• 3.2.4. 주사전자현미경 56
• 3.3. 다양한 식염 농도에 따른 적소두 단백질(red bean protein)과 Microbial transglutaminase을 첨가한 돈육 근원섬유 단
• 백질의 물성 평가 58
• 3.3.1. 가열 수율 및 겔 강도 58
• 3.3.2. 전기영동 63
• 3.3.3. 열 변화 분석 65
• 3.3.4. 주사전자현미경 67
• 3.4. 다양한 pH 조건에 따른 적소두 단백질(red bean protein)과 Microbial transglutaminase을 첨가가 돈육 근원섬유 단 백질의 물성 증진 효과 69
• 3.4.1. 가열 수율 및 겔 강도 69
• 3.4.2. 전기영동 73
• 3.4.3. 열 변화 분석 76
• 3.4.4. 주사전자현미경 76
• 4. 요 약 79
• 제 4장 결 론 82
• 참 고 문 헌 83
• 초 록 (영문) 95
• 감사의 글 98