쌀 단백질 분말 추출 방법에는 어떤 것들이 있나요?

벼는중국의주요 식량 작물의 하나이다.2018년 전 세계적으로 약 4억 8100만 톤의 쌀이 생산되었으며 [1], 2030년까지 쌀 수요가 40% 증가할 것으로 예상된다 [2].쌀의 주성분은 전분과 단백질 [3]로 각각 쌀 무게의 약 80%와 8%를 차지한다.그 중 쌀 전분은 입자가 미세하고, 입자 크기가 균일하고, 동결융해 안정성이 좋은 장점이 있으며, 독특한 특성과 용도가 있다 [4];쌀 단백질에는 methionine, proline, lysine, isoleucine, phenylalanine, leucine 그리고 tryptophan과 threonine 등과 같은 18개의 아미노산이 포함되어 있습니다.8가지 필수 아미노산, 합리적인 아미노산 구성, 높은 영양가, WHO/FAO 권장 영양 모델 [5]에 가까운 쌀 단백질은 소고기, 생선과 비슷한 생물학적 효능이 77에 이르며 [6] 양질의 식물성 단백질이다.

또한 쌀 단백질은 특유의 저자극성을 가지고 있으며, 가수분해된 폴리펩티드는 혈압과 콜레스테롤을 낮추는 등의 건강 효능이 있다 [7].따라서 쌀의 종합적인 이용은 주로 단백질 개량 [8]과 영양가 개발 [9]에 중점을 두고 있다.중국은 오랫동안 세계' 최대의 쌀 생산국 [10] 이지만 차이나는 '의 쌀 개발 노력은 소박했고 연구도 깊이 있지 않아 심각한 China& 낭비를 초래했다#39;의 쌀 자원.식량기술이 부단히 발전함에 따라 쌀자원에 대한 연구가 증가되여 저가치의 쌀자원을 고부가가치의 제품으로 합리적으로 전환시킴으로써보다 큰 경제효익과 사회효익을 달성해야 한다.본 논문은 쌀 단백질의 추출기술, 구조적 특성, 기능적 특성 및 종합적인 이용에 대한 개요를 제공한다.

쌀 단백질의 추출방법 1 파우더

1.1 알칼리 추출과 산성 강수

알칼리법은 현재 쌀 단백질을 추출하는 가장 보편적이고 전통적인 방법이다.'라는 원칙에 근거하고 있다쌀 단백질알칼리 용성 단백질을 80% 이상 함유하고 있다.알칼리 추출을 통해 얻어지는 단백질은 비교적 순수하지만 추출과정에서 고농도의 알칼리 용액을 사용하면 쌀 단백질의 추출률과 물리화학적 특성에 일정한 영향을 미친다.Wang [11]은 NaOH용액의 농도 차이가 쌀 단백질의 추출율 및 물리화학적 특성에 미치는 영향을 조사하였다.연구결과 고알칼리농도추출조건하에서 단백질은 심하게 변성되였고 마이야르반응이 심하였으며 리신과 알라닌이 응결반응을 거쳐 독성물질을 형성하였다.이와 동시에 갈색물질이 생성되여 제품의 색상에 영향을 주었다.이는 알칼리 용액의 농도가 쌀 단백질에 상당한 영향을 미친다는 것을 보여준다.동시에 온도, 시간, 물질 대 액비 등의 요소도 쌀 단백질의 추출율에 큰 영향을 미친다 [12].Wang Yal에서등 [13]과 Wang Liying 등 [14]은 알칼리 추출법과 산 강수법을 이용하여 쌀 단백질을 추출하였으며 최적의 조건에서 더 많은 단백질 성분을 얻을 수 있다.알칼리 공법은 추출은 간단하지만 물과 알칼리를 많이 소모하므로 알칼리 공법을 공업생산에 적용하기는 어렵다.

1.2 효소법

효소 추출은 단백질 분해효소 추출과 비단백질 분해효소 추출로 나눌 수 있다.단백질 분해효소 추출은 관련 효소에 의한 쌀 단백질의 분해 및 변형을 이용하여 쌀 단백질을 가용성 펩타이드로 만든 후 추출한다.일반프로테아제는 중성프로테아제, 알칼리프로테아제, 복합프로테아제 등이 있다.그 중에서도 알칼리성 단백질이 추출효과가 가장 좋다 [15].장주안 주안 등 16)은 쌀 잔류물로부터 단백질을 추출하기 위하여 papain, alkaline protease, neutral protease, bromelain을 사용하였으며, alkaline protease와 neutral protease의 추출효과가 papain과 bromelain보다 우수함을 확인하였다.

단백질분해효소의 가수분해의 부동한 종류에 따라 단백질분해효소는 endopeptidases와 exopeptidases로 나뉜다.엔도펩타이드는 단백질 내부의 펩타이드 결합과 반응하여 단백질을 알칼리성 단백질, 중성 단백질 등의 폴리펩타이드로 가수분해한다.Exopeptidases는 단백질을 펩타이드 사슬의 양쪽 끝에서 맛단백질 분해효소와 파파인과 같은 개별 아미노산으로 분해한다.하마다 등 [17]은 알칼리성 단백질 분해효소를 사용하여 쌀겨단백질을 추출하였는데 가수분해 정도 10%에서 쌀겨단백질 추출률이 92%에 달하여 비교적 높은 편이다.비단백질 추출법은 쌀에서 비단백질 성분은 제거하고 단백질 성분은 유지한 채 아밀라아제, 셀룰라아제 등을 사용해 쌀 단백질을 추출하는 것을 말한다.사용시 연구소 et 알다.[18] α-amylase 쌀을 enzymolyze bran, 그리고 얻은 단백질 복구 율과 단백질 순도의 쌀을 있었던 것들보다 더 높은 밀기울 단백질 효소 방법에 의해 준비 되어 있다.이는 Tang 등 [19]이 아밀라아제를 이용하여 전분을 가수분해하여 쌀 단백질 추출율을 향상시킨 결과와 유사하다.

1.3 오스본의 분류

오스본은 용해도에 따라 단백질을 알부민, 글로불린, 알코올 수용성 단백질, 글루테닌의 4 종류로 분류하고 있다.알부민은 물에 용해될 수 있는 단백질이며, 글로불린은 수용성 단백질 외에 묽은 소금 용액에 용해될 수 있는 단백질이다.알부민과 글로불린은 쌀에 들어있는 활성단백질이지만 그 함량은 비교적 낮다.상기 두 단백질 외에 50% 내지 90% 에탄올에 용해될 수 있는 단백질은 알코올 용성 단백질이고, 산이나 알칼리에만 용해될 수 있는 단백질은 글루텐이다.글루텐과 알코올 용해성 단백질은 저장 단백질이자 쌀 단백질의 주성분이며,이 중 글루텐이 약 80%, 알코올 용해성 단백질이 약 10%를 차지한다 [20].오스본은 처음 세기초 밀 단백질의 용해도의 차이를 이용하여 밀 단백질을 지속적으로 추출하였고, 이후 쌀 단백질을 등급별로 추출하는 방법으로 널리 이용되었다.왕양링 외 [21]는 오스보네 's 등급 추출법으로 쌀겨에서 4 종류의 단백질을 추출하여 총 96%의 단백질 추출율을 얻었다.이 방법의 장점은 네 가지 단백질을 따로 추출하여 그 특성을 연구할 수 있다는 것이다.단점은 장비가 더 필요하고 조작이 복잡하다는 것.

1.4 물리적 보조 방법

물리적 보조 추출은 일반적으로 초음파, 동결해동, 고압, 고속 균질화 등의 물리적 방법을 이용하여 알칼리성 또는 효소적 방법을 이용하여 쌀로부터 단백질을 추출할 수 있도록 돕는다.물리적 보조 추출법의 장점은 쌀 단백질의 추출률을 향상시킬 수 있다는 것이다.초음파보조추출은 음파의 cavitation, mechanical 그리고thermal effects를 이용하여 추출제의 분자운동속도와 주파수를 증가시켜 용매분자가 추출세포에보다 빠르고 쉽게 침투할 수 있고 표적물질이보다 빨리 용해될 수 있다.카이샤 등 [22]과 류하이페이 등 [23]은 쌀 단백질을 추출하는 초음파 보조 알칼리성 방법을 연구했다.둘다 초음파가 단백질 추출률을 높일 수 있다는 것을 발견했다.'라는 것이 원칙일 수 있다 초음파는 액체속에서 전파되면서 액체매질이 끊임없이 늘어나고 압축되여 캐비테이션효과를 일으킨다.이런 캐비테이션효과는 벼의 세포와 세포막구조를 파괴할수 있어 벼단백질이 세포막을 투과하는 능력을 높일수 있다.

동결해동 원리는 세포가 얼었다 녹기를 반복하면 물 속에서 얼음 결정이 생기고, 남은 액체의 소금 농도가 높아져 세포가 부풀어 오르고 세포벽이 깨져 쌀 단백질이 쉽게 녹는다는 것이다.Cui Suping et al. [24]은 동결융해법을 이용하여 쌀 슬러리를 처리한 후, 알칼리법을 이용하여 쌀로부터 단백질을 추출하였다.그 결과 동결융해 처리 후 쌀 슬러리의 단백질 추출율은 알칼리처리법에 비해 2.6% 높게 나타났다.최씨 등 [25]은 동결해동보조프로테아제법을 이용하여 단백질을 제거하여 쌀전분을 얻었다.알칼리법과 단백질분해효소법에 비해 쌀 단백질의 제거율은 각각 2.5%, 7.57% 증가하였다.동결융해 효과는 쌀의 내부 평형을 변화시켜 구조를 부분적으로 변화시켜 단백질 추출율을 높일 수 있는 것으로 추측된다.

고압 보조 추출에서는 압력이 일정 수준에 도달하면 쌀의 전분과 단백질 사이의 복잡한 화학적 결합이 깨지고 [26], 단백질의 4차원 구조가 변하여 쌀 단백질의 추출률이 높아진다.Xi Haiy한등 27)은 쌀 단백질을 추출하기 위해 초고압 보조 알칼리 효소법을 사용하였으며, 압력이 400 MP한일 때 쌀 단백질의 추출률이 알칼리 효소법보다 7.82% 높은 것을 발견하였다.자오콩콩 등 [28]은 쌀 입자를 고압으로 처리한 후 알칼리성 추출법에 비해 단백질 추출률이 24% 증가했다고 밝혔다.고압은 물질의 성질에 일정한 정도의 변화를 일으킬수 있으므로 단백질추출률을 높일수 있다.

고속 균질화는 재료가 균질화 챔버를 빠르게 통과할 때 발생하는 고속 파쇄, 고주파 진동, 캐비테이션, 대류 충돌과 같은 기계적 힘과 그에 따른 열 효과를 사용합니다.이렇게 유도된 기계적, 화학적 효과는 재료의 물리적, 화학적, 구조적 특성의 변화를 유도할 수 's 대 분자, 궁극적으로 단백질 추출율을 증가시키는 효과를 달성.분자의 물리적, 화학적, 구조적 특성이 변화하고, 궁극적으로 단백질 추출율을 향상시키는 효과를 얻는다.쉬쉬안밍 등 29명은 다양한 추출방법이 쌀의 단백질 추출율에 미치는 영향을 조사한 결과 고압 균질화 처리가 쌀의 단백질 추출율을 향상시킬 수 있다는 것을 발견했다.

쌀 단백질의 구조적 특성 2 파우더

벼의 내피구조는 조밀한 내부구조를 갖고있는데 단백질체가 캡슐화되여 작은 전분과립에 결합되여있다.이황화 결합과 소수성 그룹은 분자 사이에 교차 연결되어 집합된다 [30].단백질 몸 존재의 상태에 따르면, 그것은 PB-I 유형으로나 눌 수 있고 PB-Ⅱ 유형이다.전자 현미경 관찰 함 으로써, 볼 수 있는 그 PB-I 유형이 소형의 구조와 세부적인 층, 지름이 0. 5로 2 μ m;PB-Ⅱ 유형은 균일 한 질감 겹 쳐 입기 없이고 ellipsoidal에서 모양의 지름을 가 진 약 4 μ m [31] 입니다.달걀 흰자 Alcohol-soluble은 주로 PB-I 유형, 구면 달걀 흰자는 동안과 달걀 흰자 glutine은 주로 PB-Ⅱ 유형이다.

알부민은 분자량 범위가 넓은 하나의 펩타이드 사슬로 구성되어 있으며, 하위 단위는 주로 18~20 kDa 사이에 분포한다 [32].높은 수용성과 높은 리신 함량으로 인해 다른 단백질보다 영양가가 높으며, 따라서 특히 쌀 단백질 중 영양소가 풍부한 성분으로 평가받고 있다 [33].글로불린 폴리펩티드는 a, b, c, d의 4가지 폴리펩티드가 있으며, 분자량은 각각 25.5, 15, 200, 200 kDa 이상이다 [34].그 중 a-globul에서polypeptide는 쌀 글로불린의 주요 폴리펩타이드이며 [35] 성숙한 볍씨의 내피에 저장된다.알부민과 글로불린은 쌀의 생리활성에 상당한 영향을 미치며 [36] 쌀의 성장기에 핵심적인 역할을 한다.

알코올에 녹는 단백질과 글루테닌은 쌀에 들어 있는 저장 단백질이다.알코올에 용해되는 단백질은 분자량이 비교적 낮지만 그 종류가 매우 다양하다.10개의 kDa 알코올 용해성 단백질 (RP10), 13개의 kDa 알코올 용해성 단백질 (RM1, RM2, RM4 및 RM9) 및로 나눌 수 있다 16 kDa 알코올 용성 단백질 (RP16) [37].10 kDa 알코올 용성 단백질은 110개의 아미노산으로 구성되어 있다.그것의 전구체 단백질의 n-말단에는 24개의 아미노산으로 구성된 신호 펩타이드 서열이 포함되어 있다.13 kDa 알코올 용성 단백질의 많은 종류가 있고, 아미노기도 같지 않으며, 전구체 단백질의 신호 펩타이드는 18~19개의 아미노산으로 구성된다;16 kDa 알코올 용해성 단백질은 일반적으로 130~140개의 아미노산으로 이루어져 있으며, 전구체 단백질의 신호 펩타이드는 18~19개의 아미노산으로 이루어져 있다 [38].분자량에 따라 글루테닌은 57 kDa 글루테닌, 37~39 kDa 글루테닌, 20~22 kDa 글루테닌으로 나뉜다.등전점에 따라 37~39 kDa 글루테닌을 산성 소단위, 20~22 kDa 글루테닌을 염기성 소단위라고 한다.또한 글루테닌은 아미노산 서열의 유사성에 따라 글루아 (GluA), 글루브 (GluB), 글루크 (GluC), 글루드 (GluD) [37]의 네 가지 하위 단위로 나눌 수 있다.글루텐 전구체의 아미노기 말단 (n-말단)에는 24개의 아미노산 잔기로 구성된 신호 펩타이드가 포함되어 있으며,이 신호 펩타이드의 서열은 글루텐 전구체의 합성에 중요한 역할을 한다 [30].

쌀 단백질의 기능적 특성 3 파우더

3.1 물 보유

단백질의 수분저류는 일정한 농도의 단백질용액을 원심분리한후 단백질속에 남아있는 물의 질량이다.단백질 형성, 아미노산 조성, 표면 극성, 표면 소수성 모두 쌀 단백질의 수분 보유에 영향을 미친다 [39].단백질의 근간 's 펩타이드 사슬은 더 많은 물을 보유할 수 있으며, 보유되는 물의 양은 펩타이드 사슬 중추의 느슨함과 관련이 있다.펩타이드 사슬이 느슨할수록 더 많은 물을 보유한다.또한 쌀 단백질의 일부 극성기는 원료의 이온과 상호작용할 수 있어 펩타이드 사슬 주변의 구조가 더 느슨해지고 [40] 수분 유지 효과가 증가한다.Zhu 등 41)은 쌀겨의 단백질을 처리하기 위해 고압을 사용하였으며 고압처리가 쌀겨의 수분보유력을 현저히 증진시킨다는 것을 발견하였다.이는 압력이 증가할수록 쌀겨 단백질의 구조가 전개되는 경향이 있어 친수성 그룹이 더 많이 노출되고 수분 결합부위가 더 많이 제공되기 때문이다.압력이 높을수록 더 많은 아미노산 그룹이 노출되며, 수분 유지력이 향상됩니다.

기포 특성 및 폼 안정성 3.2

기포 성질은 기포가 생기는 동안 단백질이 형성하는 계면부를 말하며, 거품 안정성은 기포가 터지지 않게 하는 능력을 말한다.쌀 단백질은 친수성과 소수성 그룹을 모두 함유하고 있기 때문에 거품 특성과 거품 안정성이 좋다.고속 균질화 후에는 쌀 단백질의 공간 구조가 전개되고 표면의 소수성이 증가하여 폼 (42)의 형성이 개선된다.이로 인해 공기-물 계면에서 단백질이 빠르게 흡착되어 응집력 있는 단백질층을 형성하게 된다 [43].완홍하 등 44)은 동적 초고압 마이크로제트 균질화 후 쌀 단백질의 기포특성이 유의적으로 증가하였는데, 이는 소수성 집단의 노출과 분자간 교차연결의 증가로 기포특성 및 안정성이 다양한 수준으로 향상된 것으로 사료된다.

유화 특성 및 유화 안정성 3.3

유화특성은 결합을 방지하여 물/오일 계면에서 극성 및 비극성 성분을 빠르게 흡수하는 단백질의 능력을 말하며, 유화 안정성은 측정 가능한 기간 동안 유화된 상태로 유지되는 유제의 능력을 반영한다.단백질의 유화 및 안정화 특성은 친수성과 지방성 사이의 균형에 의존한다 [45].

Wang 등 46)은 쌀겨 단백질의 유화 능력에 대한 표면 소수성의 영향을 보고하였고 쌀겨 단백질의 공간 구조의 전개와 소수성 그룹의 노출이 유/수 계면에서의 흡수시 쌀겨 단백질의 흡수가 증가되고, 유화 특성이 개선되며, 쌀겨 알 구조의 전개로 더 많은 친수성 및 지방성 그룹을 노출시킬 수 있음을 발견하였다,단백질과 용매의 상호작용에 유익하고 기름방울의 합체를 방지했으며, 유화 안정성도 향상되었다.

실제로 단백질의 유화 안정성을 제한하는 요인들이 많이 존재하며, 이로 인해 단백질의 유화 능력과 유화 안정성의 경향이 다르게 나타난다.류팡 등 (47)은 쌀 단백질을 원료로 사용하여 열처리 온도가 증가함에 따라 유화특성 및 유화안정성이 증가함을 발견하였다.장정 등 (48)은 쌀 단백질의 유화 특성은 압력이 증가할수록 증가하다가 감소하는 반면 유화 안정성은 지속적으로 감소하였다.

쌀 단백질의 응용 4 파우더

4.1 고단백 영양제

합리적인 아미노산 조성과 독특한 저자극성, 높은 생물학적 효능으로 인해 쌀 단백질은 영양을 보충할 때 특별한 그룹의 사람들이 양질의 식물 단백질의 첫 번째 선택이다.식물성 단백질이나 동물 단백질들은 anti-nutritional 요인을 가지고 있고, 같은 trypsin 억제 제, raffinose 그리고 콩에 hemagglutinin,에 뮤 계란, 그리고 β-lactoglobulin cow&에서#39; s 우유.상기 단백질과 비교하여 쌀 단백질은 알레르기성 (allergenicity)이 극히 낮아 콩 단백질 및 동물성 단백질과 같은 다른 식물 단백질을 대체하여 유아용 식품에 첨가할 수 있다.유아식 [49]의 중요한 단백질 공급원이다.한편, 쌀 단백질 분말은 동물 사료에도 많이 연구되어 양식업과 축산업에도 널리 이용되고 있다.

활성 펩티드 4.2

쌀 단백질 가수분해물혈압 저하, 노화 방지, 콜레스테롤 수치 저하, 보디 & 강화 효과가 있는 다양한 소량 생리활성 펩타이드 단편을 함유하고 있습니다#39, s 면역체계 [50].양 등 7명은 알콜 수용성 단백질이 in vitro 항암 면역반응과 백혈병 성장에 미치는 영향을 연구한 결과, 알콜 수용성 단백질이 큰 독성 없이 효과적으로 항암 면역을 촉진하고 백혈병 성장을 억제할 수 있다는 사실을 발견했다.Wang 등 (46)은 쌀 글루테닌과 알코올 수용성 단백질의 서로 다른 성분이 in vitro 항산화 활성을 다르게 발휘할 수 있는지를 연구하였다.그들은 펩신-트립신 소화 후 글루테닌이 자유라디칼 소거 활성, 금속 킬레이트 활성 및 환원력 측면에서 더 강한 항산화 반응을 보인 반면, 알코올 용성 단백질이 더 약한 항산화능을 생성하는 것을 발견하였다.

4.3 먹을 수 있는 필름

식용필름은 편리하고 친환경적인 식품포장에 대한 소비자의 수요에 발맞춰 빠르게 발전한 새로운 형태의 식품포장재이다.가스 차단 특성, 오일 차단 특성, 아로마 유지 특성 [51]이 좋다.쌀 단백질 자체의 친수성은 쌀 단백질을 기반으로 하는 식용 필름의 내수성이 상대적으로 떨어진다는 것을 의미한다.따라서, 높은 수분 투과율은 쌀 단백질 식용 필름이 사탕, 보존 과일 및 견과류 식품 [52]과 같이 상대적으로 수분 함량이 낮은 식품에만 사용될 수 있음을 의미한다.쌀 식용 필름에 대한 연구는 국제 환경보호 추세의 요구에 부합할 뿐만 아니라 쌀 단백질의 종합적인 개발과 이용에 대한 전향적인 탐구이기도하다.쌀 단백질을 이용해 친환경 플라스틱과 식용 포장 필름 재료를 만드는 것은 쌀의 종합 이용 기술의 중요한 측면의 하나이다.

5 결론

단백질은 인체의 모든 세포와 조직을 구성하는 중요한 성분이며 7대 필수 영양소의 하나이다.현재 식단의 주요 단백질 공급원은 동물성 단백질이다.생활수준의 향상과 people'의 끊임없는 건강 추구, 식물 유래의 단백질은 건강 보조제와 식품 가공에서 점점 중요해지고 있습니다.

Rice protein 파우더는 고영양, 저자극의 고품질 식물단백질로서 어린이, 노약자, 병자에게 매우 적합하다.그러나 쌀에 함유되어 있는 낮은 단백질 함량으로 인해 쌀 단백질의 기능성 영양학적 특성에 대한 개발은 오랫동안 충분히 평가받지 못하고 있다.현재 쌀 단백질에 대한 대부분의 연구는 추출과정에 초점을 맞추고 있다.쌀단백질을 추출하는 알칼리성방법은 비교적 성숙되였지만 여러가지 결함으로 하여 공업생산에서 진정으로 응용되지 못하고있다.쌀 단백질을 추출하는 효소법이 모든 면에서 더 우수한 성능을 보이지만, 그 용해도는 낙관적이지 않다.기타 보조적인 방법이나 첨단 기술은 실험실 연구에만 적합하다.

쌀에 들어 있는 단백질은 용해도에 따라 알부민, 글로불린, 알코올 수용성 단백질, 글루테닌 등으로 나눌 수 있다.단백질 성분의 종류에 따라 실제 응용 분야가 다르다.글루테닌은 쌀에 가장 풍부한 단백질성분으로서 기능성식품의 가공에 비교적 널리 리용되고있다.그러나 글루테닌은 용해도가 낮기 때문에 현재 쌀 단백질을 개조하여 용해성, 기포성, 유화성, 유흡수성 등을 개선하고 기능성을 강화하는 연구가 집중되고 있다.이를 통해 쌀 단백질 분말, 쌀 단백질 필름 및 기능성이 높고 가공 지표가 우수한 기타 쌀 단백질 제품의 생산이 가능할 것이다.

연구가 심화되고 첨단기술이 개입되면 쌀 단백질의 추출율과 기능적 특성은 분명히 향상될 것이다.쌀 단백질의 개발과 이용은 기필코 저가치 자원을 고가치 자원으로 합리적으로 전환시켜 더 큰 경제 및 사회 효익을 얻게 될 것이다.

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