현미 단백질 분말의 추출방법에는 어떤 것들이 있나요?

쌀은 중요한 식량 작물이다.세계&의 절반 정도#39;s의 인구는 주식인 쌀에 의존한다.세계 쌀의 주요 생산지와 소비지는 아시아로 세계 &의 91%를 차지하고 있다#39;의 총 소비.China's 쌀 생산량은 전체의 37%를 차지하며 세계 1위 [1]이다.벼의 심층가공과 종합리용은 현재 연구열점지역이다.가공의 부산물-깨진 쌀, 쌀잔여물, 쌀겨 등-에는 개발가치가 큰 성분이 많이 함유되여있다.쌀 잔류물은 발효 산업 &의 부산물이다#39;s는 글루탐산 나트륨, 젖산, 구연산 등의 생산 및 전분 당의 생산.생물이 필요로 하는 필수 아미노산을 함유하고 있어 재활용 가치가 크다 [2].쌀 단백질의 저자극 특성과 높은 영양가로 인해 식품 시장의 미래는 비교적 밝다.

현재 현미 단백질에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 그 응용도 점점 더 확산되고 있다.예를 들어, 현미 단백질 분말, 가수분해 현미 단백질, 변형 현미 단백질, 고부가가치 펩타이드, 생리활성 펩타이드 및 저항성 단백질 [3]을 생산하는 데 사용된다.또한 혼합 음료, 푸딩, 아이스크림, 이유식 등의 첨가물로 사용될 수 있습니다.현미 단백질은 독특한 영양 기능뿐만 아니라 혈청 콜레스테롤 수치를 낮추는 등의 건강 증진 기능도 있다 [4].현미 단백질의 양과 수요가 증가하고 있음에도 불구하고 식품산업에서의 활용은 매우 제한적이며, 이는 주로 불완전한 추출방법, 낮은 수용성 및 기능적 특성 때문이다.

현미 단백질을 추출하여 고순도 현미 단백질 제품을 얻는데, 일반적으로 현미 단백질 농축액 (RPC, 단백질 함량 50~89%)과 현미 단백질 분리 (RPI, 단백질 함량 90% 이상) [5]로 나뉜다.쌀가루, 쌀 잔여물, 쌀겨 및 기타 원료를 사용하여 현미 단백질을 준비할 수 있습니다.연구자들은 쌀 단백질의 개발 및 활용을 위한 다양한 조제방법을 제안하였다.

1. 용매추출법 (Solvent extraction method)

단백질은 단백질체의 형태로 존재하며 전분과립으로 단단히 둘러싸여있다.배지의 단백질은 80% 이상이 잘 녹지 않는 글루텐이므로 현미 단백질을 추출하는 것은 상대적으로 어렵다.현재 현미 단백질을 추출하기 위해 일반적으로 사용되는 용매는 (1) 계면활성제:SDS, cetyltrimethylammonium bromide;(2) 지방산염;(3) 약산:아세트산, 젖산;(4) 수소 결합 교란제:요소, 구아니딘 하이드로 클로라이드;(5) 알칼리:0.1 N NaOH, 0.1 N KOH;(6) 환원제:메르캅토에탄올 등.쌀 단백질을 식용으로 추출할 때는 0.1 N NaOH 가 가장 널리 사용되고 있다.

왕장춘 [6] 등은 각각 비알칼리성 용매와 알칼리법을 이용하여 쌀겨에서 쌀 단백질을 추출하는 방법을 비교하였다.비알칼리성 용매로 추출한 제품의 단백질 함량은 알칼리법으로 추출한 제품과 동등하였으나, 단백질 회수율은 유의적으로 높아 95.2%에 도달한 반면, 알칼리법으로 추출한 제품의 회수율이 가장 높은 제품은 40%에 불과하였다.분명히이 비알칼리성 용매를 이용하여 쌀 단백질을 추출하는 데에는 일정한 장점이 있으나, 추출용매를 제거하기가 쉽지 않고, 특히 식품용에 있어서 제품 적용에 따른 안전성 문제가 있다.게다가 추출 용매의 사용으로 인해 생산 비용이 상당히 증가할 것입니다.알칼리 방식의 가장 큰 단점은 높은 알칼리 농도로 추출할 경우 단백질의 심한 변성과 더불어 갈색 물질을 생성하는 마야르 (Maillard) 반응이 증가한다는 것이다.이는 고알칼리 농도에서 비단백질 물질의 용해도와 더불어 최종 단백질 제품의 품질에 영향을 줄 수 있습니다.동시에 알칼리성 환경은 리신과 알라닌 또는 시스틴과 같은 특정 아미노산 사이에 응축 반응을 일으켜 독성 물질을 생성할 수 있습니다.리신의 영양가가 크게 낮아지고 완제품은 색갈이 짙고 맛이 쓰며 맛이 좋지 않다.

2.Protease 추출법

에 일반적으로 사용되는 proteases현미 단백질을 추출하다산프로테아제, 알칼리프로테아제, 중성프로테아제, 복합효소와 펩신을 포함한다.현재 단백질의 효소가수분해에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.주요공정은 다음과 같다. 원료 → 침지 → 박리 → 효소분해 → 효소불활성화 → 원심분리 → 가수분해물건조 → 단백질분말.Ge나 [7] 등은 산단백질 분해효소와 중성 단백질 분해효소를 이용하여 쌀 단백질을 추출하였으며, 각각 84%, 43%의 추출율을 보였다;왕생린 [8]은 산 단백질 분해효소를 이용하여 쌀 단백질을 추출하였으며, 추출율은 75% 내지 80%;왕원가오 [9]는 알칼리성 단백질 분해효소와 향미 복합효소를 이용하여 현미 단백질을 추출하였으며, 추출율은 81.6%, 제품 순도는 85%;황태화 [10]는 펩신을 이용하여 쌀 잔류물에서 현미 단백질을 추출하였으며, 추출율은 72.4%였다.사실 단백질 분해효소를 이용해 현미 단백질을 추출하는 과정은 성숙되지 않았다.단백질 분해효소의 사용으로 단백질 특성을 개선할 수 있지만, 낮은 수율과 높은 가격 때문에 단백질 분해효소를 이용하여 현미 단백질을 추출하는 공정 개발에 한계가 있었다.

어떤 프로테아제가 쌀 단백질을 준비하는데 더 적합합니까?연구자마다 제조사의 효소를 사용하고, 효소의 활성, 성분, 사용된 원료, 추출과정이 같지 않고, 그 외 여러 가지 요인이 있기 때문에 결론은 서로 다르다.

예를 들어 왕원가오 [11] 등은 효소의 종류 (Novozyme's Flavourzy 500MG 덴마크 산 복합 풍미 단백질 분해효소, 500 LAPU/g 활성 단위;0.5 AU/g 활성 단위를 갖는 중성 단백질 분해효소 (Neutrase 0.5 L neutral proteinase;및 Alcalse 2.4 L, 2,4 AU/g), 액체 대 고체 비율, 이황화물 결합 차단기, 가수분해 정도.쌀 단백질을 준비하기 위해 쌀을 원료로 사용하여 4 요인 3 수준 직교실험을 실시하였다.그 결과 효소의 종류에 따라 단백질 추출율에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 알칼리성 단백질 분해효소가 가장 높은 추출율을 보였다.Ge Na [7] 등 우시 효소공장에서 생산된 산성 단백질 분해효소 (50,000 U/g 활성 단위), 중성 단백질 분해효소 (0.5 AU/g 활성 단위), 알칼리 단백질 분해효소 (활성 단위 2.4 AU/g), 복합 단백질 분해효소 (활성 단위 1.5 AU/g)를 비교한 결과 산성 단백질 분해효소에 의한 현미 단백질 추출율이 가장 높은 것으로 나타났다.추출율은 91.25%에 달할 수 있고 알칼리성 프로테아제가 그 다음이며 맛 프로테아제와 중성 프로테아제의 추출효과가 가장 나쁘다.

3. 물리적 분리법 Physical separation method

강연화 등 [12]은 구조를 분쇄하고 콜로이드 밀링과 균질화를 통해 단백질을 용해시켜 현미 단백질을 추출하는 방법을 소개했다.현미를 미세화하고 균질화한 후 단백질 분해농도는 단순 수용액에서 추출한 것보다 75% 높다.원료를 물리적 방법으로 처리하면 단백질 분해 농도를 18.7% 높일 수 있다.또한 펄핑과 균질화는 용해된 성분의 분자량을 크게 변화시킬 수 있다.따라서, 물리적 방법을 이용하여 단백질 추출율을 높이는 것이 가능하다.

2005년, 「 세계농업보 」는 4년간의 연구를 거쳐 미국과학자들이 가격성능비가 더 높은 새로운 방법을 발명하였다고 발표하였다.즉, 특수 균질기에 의해 생성된 높은 압력이 현미의 전분 및 단백질 집합체를 덩어리로 물리적으로 분해하는데 사용되며, 현미는이 장치를 한 번만 통과하면 균일한 전분 및 단백질 미세 분자의 수분 입자가 생성되며,이 입자는 기존의 농도 기반 분리 공정을 통해 전분 및 단백질로부터 분리됩니다.이 새로운 공정은 추출한 쌀 단백질과 전분의 원래 품질을 유지하고, 그 결과 단백질과 전분은 전통적인 가공 방법보다 무결성과 기능성이 우수합니다.미국 과학자들은이 새로운 방법이 쌀 전분과 단백질 생산 산업을 혁신할 가능성이 있다고 보고, 같은 공정을 이용해 쌀겨에서 단백질, 기름, 전분을 추출하는 방법도 연구하고 있다.

4 아밀라아제법

이현미 단백질 추출아밀라아제를 사용하는 것은 사실 쌀의 비단백질 성분을 최대한 제거해야하고, 남은 물질이 쌀 단백질이다.현미 단백질을 추출할 때 현미를 갈아서 물과 혼합하여 슬러리를 만들고, 아밀라아제를 첨가하여 혼합물을 일정 시간 동안 따뜻하게 유지한다.그런 다음 고체물질로부터 초산물을 분리하여 당류효소에 첨가하여 말토스를 생성하는 용액을 얻는다.

침전물은 고단백 분말이며, 단백질 함량은 약 50% 내지 60%이다.이러한 공정을 이용하여 얻어진 단백질 분말에는 효소적으로 가수분해되지 않은 전분 및 당이 일부 포함되어 있어 농축 단백질에 대한 요구량을 충족시키지 못하고 적용범위도 제한됨을 의미한다.단백질함량을 높이기 위하여 일부 연구자들은 현미의 전분이 최대한 액화되도록 하는 동시에 다른 분리단계를 첨가하였다.류빈 [13] 등은 쌀 잔여물을 원료로 사용하여 고온에서 세척한 후 다시 아밀라아제를 첨가하여 농축된 단백질을 준비하였으며 단백질 순도는 85% 이상이었다.프레드릭 ·F·S [14] 등은 액화 후 고체-액체 혼합물에서 분리된 침전물에 알코올 세척을 수행하여 단백질 함량을 70%-80%로 증가시켰다.

5. 복합 추출법

lye 또는 프로테아제 추출을 간단하게 사용할 경우 낮은 추출율, 불충분한 순도, 잠재적인 식품 안전 위험 등 많은 문제점이 있습니다.연구자들은 추출 과정을 최적화하기 위해 복합 추출 방법을 고려하기 시작했다.왕얄린 [15] 등은 2단계 알칼리성 효소법을 이용하여 쌀겨로부터 쌀 단백질을 단계적으로 추출하여 좋은 결과를 얻었다.이 방법은 먼저 알칼리 용액을 이용하여 단백질의 일부를 추출하고, 알칼리 단백질 분해효소를 이용하여 잔여물을 약간 가수분해하여 단백질의 용해도를 향상시키고 2차 단백질 추출을 실시하여 78.8%의 단백질 추출율을 달성한다.

류지 [16] 등도 쌀 잔여물을 원료로 사용하고 이와 유사하게 현미 단백질을 추출하기 위해 알칼리와 프로테아제의 2단계 방법을 사용하였는데 순도와 수율이 각각 70.2%와 57.1%였다.천지왕 [17] 등은 깨어진 쌀에서 현미 단백질을 추출하기 위해 알칼리와 프로테아제의 2단계 방법을 사용했다.그 과정은 깨어진 쌀 → 분쇄 → 묽은 알칼리 추출 → 원심 분리 → 단백질 용액 → 아밀라제 가수분해 → 효소 불활성화 → 원심 분리 → 강수 → 동결건조 → 현미 단백질.현미 단백질 추출율은 73.22% 였고, 순도는 88.75%;천지왕 [18] 등은 불순물을 제거하기 위해 2단 사이클론 분리법을 이용한 현미 단백질 농축법을 사용했으며, 이를 통해 회분 함량을 1.52%까지 줄일 수 있다.가수분해를 셀룰라아제, 리파아제와 함께 하면 단백질의 지방 함량을 2.72%까지 낮출 수 있다.정제 후 현미단백질 농축액의 단백질 함량은 73.96%의 수율로 70%에 달한다.

6 결론

사람들이 현미 단백질의 영양적 가치와 저자극성 특성에 대해 더욱 잘 알게 되고 국제시장에서 쌀 단백질에 대한 관심이 높아짐에 따라 많은 연구자들이 연구 개발을 진행하도록 유도할 것이 확실하다.최근 몇 년 동안, 연구자들은 용매법에서 비 알칼리 추출법은 높은 생산 비용과 식품 안전 위험 등의 문제가 있다는 결론을 내렸습니다;■ 알칼리 방식은 대량의 lye를 소모하고 환경 보호 문제가 있다;단백질 분해법은 또한 낮은 추출율과 높은 비용의 문제가 있다;그리고 물리적 분리 방법은 현재 중국에서 성숙한 기술적 능력을 갖추지 못하고 있다.따라서 향후 연구 작업에서는 원료에 따라 대상별로 추출방법을 결정해야 하며, 다양한 추출방법을 최적화하여 조합하여 각각의 타 & 보완해야 할 것이다#39; s 장점이 있다.

참조:

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