녹두단백질의 용도는?

인도가 원산지인 녹두는 단백질, 식이섬유, 미네랄, 비타민과 많은 수의 생리활성 화합물 등 매우 균형 잡힌 영양 프로파일이 함유되어 있습니다.쉽게 소화가 잘 되며 단백질 중 가장 풍부하고 저렴한 공급원 중 하나이다 [1].녹두 단백질에는 류신, 리신, 페닐알라닌, 티로신 등 필수 아미노산이 풍부하다.특히 라이신 함량 (64.5 mg/g)은 유엔식량농업기구 (fao)의 요구량 (55 mg/g)보다 높다.기장, 밀 등의 리신 함량이 낮은 곡류와 함께 섭취하면 아미노산 균형을 얻을 수 있다 [2-4].또한, 녹두 단백질과 그 펩타이드는 항산화, 증식 방지, 안지오텐신 전환 효소 활성 억제 등 많은 생리 활성이 있으며 또한 당질 대사 개선, 비알코올성 지방간 질환의 발생 및 발생 방지 및 기타 효과 [5]도 있다.소나 가금류와 같은 다른 단백질 공급원과 비교했을 때, 녹두 단백질은 탄소 발자국이 더 낮으며 지속 가능한 단백질 공급원이다 [6, 7].

녹두 단백질은 거품, 유화, 물 보유, 기름 보유 및 겔 능력 등 이상적인 기능적 특성을 가지고 있습니다.이 중에서 gelling ability는 그 중요한 기능적 특성 중 하나이다.대두 단백질인 분리 (SPI)와 비교하여 녹두 단백질은 소수성 및/또는 전하가 없는 아미노산이 더 많고 이황화 결합이 적어 독특한 겔링 특성을 갖는다 [8].이러한 장점을 바탕으로 녹두 단백질을 이용하여 달걀 대용, 전통식품, 식물성 육류 등을 준비할 수 있다 [9-12].그러나 천연 녹두 단백질의 젤화가 잘 되지 않아 식품산업에서의 응용에 한계가 있기 때문에 [2, 13] 다른 개조 방법으로 개선할 수 있다.

녹두 단백질은 떠오르는 식물 단백질로서 최근 녹두 단백질에 대한 연구가 점차 증가하고 있으나, 겔 특성에 대한 요약은 적다.본 논문은 국내외 학자들의 연구를 바탕으로 녹두 단백질의 조성 및 구조, 추출, 기능적 특성 및 겔화 메커니즘을 살펴보고, 녹두 단백질의 다양한 외생성 물질 (염이온, 다당류, 기타 다른 종류의 단백질 등)과 다양한 가공방법 (열처리, pH shift 처리, 초음파처리, 효소처리,등) 녹두 단백질의 구조와 겔화 특성에 관하여.마지막으로 녹두 단백질 겔 특성을 식품 응용에 적용한 결과를 요약하면, 향후 녹두 단백질의 식품 산업 응용에 참고가 될 것으로 기대된다.

녹두 단백질의 조성, 구조, 추출 및 기능적 특성 1

1. 1 [식품영양학] 녹두 단백질의 구성과 구조에 대한 자료입니다

녹두의 단백질 함량은 약 14.6%~32.6%로 주로 알부민, 글로불린, 알코올 수용성 단백질, 글루테닌으로 나뉘며, 그 중 글로불린 함량이 가장 높다 (60%~70%) [14].글로불린은 침전계수 [5, 15]에 따라 7S (135 kDa), 8S (200 kDa), 11S (360 kDa) 글로불린으로 나눌 수 있다.8S는 녹두의 주요 저장 단백질로 글로불린의 약 89%를 차지한다;11과 7은 함량이 더 낮아 각각 글로불린의 약 7.6%와 3.4%를 차지한다.

8S와 1 1S의 구조는 그림 1에 표시되어 있다.8S globulin는 단백 질의 trimeric 3아 단위로 이루어 져:α, α'β 등이 있다.아미노산 서열 유사도가 68% [16, 17]로 다른 콩과의 7S 글로불린과 높은 수준의 구조적 유사성과 상동성을 가지고 있다.11S 글로불린은 분자량 40, 24 kDa의 산성과 염기성 소단위로 이루어져 있으며, 이들은 이황화 결합 [18]으로 연결되어 있다.단백질 성분의 함량은 녹두의 품종에 따라 차이가 있으며, 8S 글로불린에 따른 기능성 특성 및 폴리펩타이드 조성에도 큰 차이가 있다.유전자형간의 조성 및 구조의 차이는 녹두의 8S 글로불린 성분들의 기능적 특성에 큰 영향을 미치고 있으나, 구체적인 효과는 아직 향후 더 많은 연구가 필요하다 [19].

아미노산은 단백질의 기본적인 구조단위이며, 이들의 구성비는 녹두 단백질의 기능적 특성에 영향을 미친다.녹두 단백질 중 소수성 아미노산의 함량 (41.98 g/100 g)은 친수성 아미노산 (7.07 g/100 g)보다 훨씬 높으며, 이는 녹두 단백질이 표면활성이 높아 유화 특성에 영향을 미친다 [20, 21].또한, 소수성 아미노산의 함량이 높을수록 녹두 단백질의 내열성이 향상되는데, 이는 소수성 아미노산이 표면 활성을 갖는 구형의 구조 형성에 도움이 되는 반면, 그 구조에서 수소 결합과 소수성 상호작용을 끊기 위해 필요한 높은 엔탈피는 높은 변성 온도 [20, 22, 23]에서 오는 경우가 많기 때문으로 생각된다.

녹두 단백질 추출 1.2

녹두단백질의 전통적인 추출방법은 화학적 방법으로 알칼리 분해와 산강수, 염분 추출, 온수 추출 등이 있다.그 중에서 가장 많이 사용되는 방법은 알칼리 분해 및 산 강수로 조작이 간단하고 쉽게 구할 수 있는 물질이 필요하며 수율이 높다.다만 아미노산 구조를 파괴하고 [25] 단백질의 소화율에 영향을 줄 수 있다.좀 더 온화한 방법으로는 소금 채취와 온수 채취 가 있지만, 수율은 낮다.초음파 추출, 고압 추출 및 효소 추출과 같은 새로운 물리적 추출 방법을 통해 단백질 추출의 효율을 향상시킬 수 있습니다.추출 방법에 따른 원리, 장단점 및 운전 조건을 하기 표 1에 나타내었다.

녹두 단백질의 기능적 특성 1.3

녹두 단백질의 기능적 특성은 식품 산업에서의 응용에 도움이 됩니다.녹두 단백질의 용해도는 등전점 (pH 4.0-5.0) 근처에서 최소이다.이는 녹두 단백질의 순전하가 등전점에서 감소하여 단백질 분자 간의 정전기적 반발력이 감소하고 표면 소수성이 증가하여 용해도가 급격히 감소하여 단백질 응집 및 강수가 이루어지기 때문인 것으로 보인다 [20, 37].녹두 단백질은 친수성 아미노산과 소수성 아미노산으로 구성된 거대 분자이며 [38, 39] 유화제로 사용될 수 있다.분리방법에 따른 녹두 단백질의 발포용량 및 안정성은 각각 27.5%에서 62.5%, 21.55%에서 49.93%의 범위로 나타났다.녹두 단백질은 유연성이 뛰어나 점성이 있는 젤과 같은 결합층을 형성할 수 있어 [40] 거품 안정성이 우수하다.녹두 단백질은 수분보유량 (3.33 g/g, 3.00 g/g)과 오일보유량 (3.00 g/g, 3.45 g/g) 면에서 SPI와 비교되며, SPI를 부분적으로 대체할 수 있다 [41].또한 다른 콩류 (예를 들어 완두콩 단백질과 넓은 콩 단백질, 각각 분리된 단백질 1g 당 1.2 g과 1.6 g의 지방 흡수 능력을 가지고 있다) [42] 와도 좋게 비교한다.

젤 특성은 식품 가공에서도 매우 중요한 역할을 합니다.최소 겔화 농도 (LGC)는 겔화 능력의 일반적인 지표 중 하나입니다.LGC 가 낮을수록 단백질의 겔화 능력이 강해진다.녹두 단백질 (12%)은 다른 레게 단백질 (흰강낭콩 알부민 18%, 완두콩 단백질 16%, 렌틸 단백질 16%)보다 낮은 LGC 값을 가지며, SPI (9~14%)와 유사한 겔 특성을 갖는다.이는 녹두 단백질이 육류 유사체 [20, 41, 43, 44]의 식물성 단백질 공급원으로서 SPI를 대체할 가능성이 있음을 의미한다.그림 2에서 보는 바와 같이 녹두 단백질의 겔 형성 과정에는 분자의 전개, 해리-연합 및 집합이 수반되며, 이와 관련된 주요 힘은 소수성 상호작용과 수소 결합, 그리고 겔 구조를 지지하는데 도움을 주는 이황화 결합이다 [41, 45-47].즉, 최소 전개온도 이상으로 가열하면 녹두 단백질의 원래 공간 구조가 변화하여 구형의 네트워크 구조를 형성한다.특정 소수성 상호작용 하에서 응집이 일어나고, 이황화 결합은 겔 겔 강도를 유지하기 위해 사용된다 [48, 49].

외인성 첨가제가 녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 영향 2

2.1 소금 이온이 녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 영향

소금 이온은 녹두 단백질의 응집 행동을 변화시킬 수 있다.일반적으로 사용되는 소금 이온으로는 Na+와 Ca2+ [50] 가 있다.적합 한의 농도의 추가으로 Ca2 +, α의 내용을 먼저-helix 구조 가 감소하고 나서 증가 함에 따라,의 콘 텐 츠를하는 동안 β-folded 구조는 반대 되는 추세를 보여 준다.Ca2+ 전처리는 단백질을 변성시켜 단백질 내부의 소수성 및 설프히드릴기를 노출시키고, 단백질 구조에서 이황화결합의 함량을 증가시키며, 단백질-단백질 상호작용 및 교차연결을 촉진시킨다.Na+와 비교할 때, Ca2+의 첨가는 정전기 염교를 통해 비교적 큰 집합체를 형성하기도 하지만, 과도한 소금 이온이 첨가될 경우 단백질은"소금 강수"를 겪을 수 있다 [51].녹두 단백질과 Ca2+의 상호작용 메커니즘은 그림 3에 나타나 있다.

적절한 소금 이온의 농도는 녹두 단백질간의 상호작용을 변화시켜 겔 네트워크 구조를 향상시키고 단백질 시스템의 이온 농도를 증가시킴으로써 녹두 단백질의 겔링 특성에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.그러나 소금 이온의 농도가 너무 높으면 겔 네트워크 구조를 파괴할 수 있다 (51, 53).중성 (pH 7) 복합계 (녹두단백질 7.2%, 유채유 10%)에서 첨가된 Ca2+의 양이 0~5 mmol/L 일 때 녹두단백질 에멀젼 겔은 느슨한 구조를 갖는다.첨가된 Ca2+의 양이 10 내지 20 mmol/L 일 때 녹두단백질 에멀젼 겔은보다 균일하고 치밀한 네트워크 구조를 갖는다.

이는 소금 이온을 적절한 농도의 교차로 첨가하여 더 많은 우유 방울을 캡슐화하고, 겔 네트워크를 더 균일하고 촘촘하게 만들기 때문일 수 있다 [54].Na+와 Ca2+의 농도 (각각 44 mmol/L, 50 mmol/L)를 달리하여 녹두단백질/밀글루텐단백질 (녹두단백질/WG) 복합단백질겔의 겔특성도 유의적으로 개선하였다.같은 염농도에서는 Ca2가 Na+보다 응집력이 강하며 복합겔에 더욱 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.그러나 높은 농도의 소금 이온은 젤 네트워크를 파괴할 수 있다 [50].적절한 농도의 Ca2+ (5-20 mmol/L)로 전처리하면 TG로 유도된 녹두 단백질의 겔 특성도 향상시킬 수 있으나, Ca2+ 농도 (>20 mmol/L) 가 너무 높으면 녹두 단백질과 TG 간의 상호작용을 방해하여 더 큰 단백질 집합체를 형성하고 겔 특성을 감소시킬 수 있다 [55].

녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 다당류의 효과 2.2

단백질과 다당류는 식품의 두 가지 중요한 영양소입니다.녹두 단백질에 다당류를 첨가하면 분자간 및/또는 분자 내 상호작용을 변화시키고 공유 및 비공유 상호작용을 통해 복합체를 형성할 수 있다 [56, 57].많은 연구들은 다양한 다당류의 첨가가 녹두 단백질의 구조에 미치는 영향 분석에 초점을 맞추고 있다.예를들어, 새로 운 자연의 추가 젤 한정자, Sanzan 껌 (Sanzan 껌, 산), 낮은 농도에서 (0. 5~2. 5%)의 구조 변화를 mung 콩 단백질 mung 콩 단백질, 변환 α-helices을 β-folds, 전개 되고 있는 단백질 분자와 잔류 트립 토 판, 노출과 상당히 소수 성 상호작용을 강화, 수소 결합과 정전 상호작용은 상당히 향상 된다.SAN 사슬에는 하이드록시기와 카르복실기가 풍부하기 때문에 SAN을 첨가하면 수소 결합이 향상된다.그러나 높은 농도의 SAN (3%)은 소수성 그룹과-SH 그룹을 보호하고 숨겨주며, 이들의 차폐 효과 [49]로 인해 단백질 분자 간의 상호작용력을 감소시킨다.

다양한 다당류에 대한 단백질의 혼합비율, 단백질과 다당류의 특성 등의 요소들은 모두 겔 구조와 특성에 다른 영향을 미친다 [58].녹두 단백질에 산을 첨가하면 녹두 단백질 겔의 소수성 상호작용과 수소 결합을 향상시켜 겔 특성이 향상된다 [49].녹두단백질과 천연옥수수전분 (NCS)이 상호작용하여 젤을 형성한 후 [59], 젤라틴화시 녹두단백질의 높은 수산화능력과 NCS의 아밀로스와 녹두단백질의 카르복실기 간의 상호작용으로 인해 아밀로스의 재배열이 지연되어 경도와 구조적 응집력이 저하되고, 겔 네트워크가 약화되어 젤의 시너지 효과가 감소하며, 제품의 유통기한이 연장된다.

높은 아실젤란 (HAG)과 낮은 아실젤란 (LAG)은 녹두 단백질-젤란 합성 젤에 미치는 영향이 다르다 [52].HAG를 첨가하면 녹두 단백질 농도가 낮을 때 부드럽고 탄력 있는 겔이 형성된다.녹두 단백질의 농도가 높아지면 단백질 네트워크가 무너져 젤이 약해진다.LAG를 첨가한 후 녹두 단백질에 의해 형성된 겔은 점성이 떨어졌으며, LAG와 녹두 단백질 사이에는 시너지 상호작용이 일어나 단백질 함량이 증가할수록 점성이 높아졌다.녹두단백질과 메밀전분으로 제조된 복합젤은 대표적인 유사 플라스틱액이다.첨가되는 녹두 단백질의 비율이 증가함에 따라 합성 겔의 유사 소성 특성이 점차 증가하고, 전단 얇음이 더욱 뚜렷해지며, 느슨한 겔 네트워크 구조가 형성되고, 점도가 감소한다 [60].

2.3 동물 및 식물 단백질이 녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 영향

계에 여러 개의 단백질이 포함되어 있을 때 단백질들은 서로 상호작용하여 집합체 사이의 반발력을 이겨내고 [61] 서로 결합하기도 한다.복합젤을 만드는 동안 가열이 시작되기 전에 서로 다른 종류의 단백질이 골고루 섞인다.가열한 후에는 단백질들 간의 상호작용이 변화하여 다양한 종류의 겔 네트워크 구조를 형성한다.복합단백질젤의 형성은 단백질간의 공동집합에 의해 촉진될 가능성이 있다.또한, 단백질 혼입으로 인한 충진 효과는 농축 및 상분리 [62]를 통해 복합 단백질 젤의 특성을 향상시킬 수 있다.

저농도의 녹두 단백질 (<6 wt%)를 이용하여 밀 단백질 (WP)과 복합젤을 제조할 수 있다.작용 메커니즘은 이황화 결합을 통해 공유 교차 연결이 일어나 분자를 종합하고 겔 네트워크 구조를 형성한다는 것이다.그러나 녹두 단백질의 농도가 높아지면 (>6 wt%), 이는 합성 겔과 물 사이의 상호작용을 감소시켜 교반구조를 파괴하고, 겔 형성을 방해하며, 겔 구조를 파괴하여 이황화 결합의 함량을 감소시키고, 겔의 품질을 감소시킨다 [63].또한 녹두단백질은 수분결합능력이 있어 수분결합제 및 TG 효소 기질로 사용할 수 있다.녹두 단백질과 미오신 피브린의 복합 겔의 겔 구조에 영향을 주고 겔화 능력을 향상시킨다 [64, 65].또한 녹두 단백질의 높은 수분 보유력은 정어리 수리미로 제조한 복합 겔의 파괴력과 파괴 변형을 증가시키고, 내성 단백질 분해효소와 관련된 정어리 수리미의 단백질 가수분해를 지연시키며, 겔 강도를 향상시킬 수 있다 [66].

녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 다른 물질의 영향 2.4

단백질과 생리활성물질 (폴리페놀 등)의 상호작용은 단백질의 기능적 특성을 향상시키고 생리활성화합물을 보존할 수 있으며, 최근 식품업계에서 각광받는 연구주제로 각광받고 있다.녹두 단백질에 다양한 농도의 Vitex에서(VT)을 첨가하였고, VT와 녹두 단백질은 비공유결합을 통하여 새로운 vt-녹두 단백질 복합체를 형성하였다.VT 농도가 증가할수록 복합체의 입자크기가 점차 증가하고 3차 구조가 전개되며 형광강도가 감소하였다.vt-녹두 단백질 복합체가 형성되면서 구조가 변화되었고 [67] 기능적 특성이 대폭 강화되었다.그러나 현재 녹두 단백질의 겔 특성에 미치는 폴리페놀의 효과에 대한 연구는 전혀없으며 향후 추가적인 탐구가 필요하다.

가공방법에 따른 녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 영향 3

열처리가 녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 영향 3.1

열처리를 하면 단백질 변성과 응집 정도에 영향을 미쳐 녹두 단백질의 구조가 펼쳐지고 원래 단백질 중심에 묻혀 있던 설프히드릴기가 노출된다.이러한 설프히드릴기는 단백질 분자 사이에 이황화 결합을 형성하기 쉬워 분자 간 힘을 강화시킨다 [47].녹두 단백질의 겔화 공정 및 열처리 후 단백질 변성 및 응집 정도를 조절하여 겔 특성을 조절할 수 있다 [68, 69].녹두 단백질의 비실린 성분 (MV)을 90 °C에서 20분간 가열한 후 얼음물에서 15분간 냉각하였으며,이 과정을 반복하여 이중 가열 사이클을 제공하였다.1차 가열시 MV 가 gel이 되지 않아야 하며, 2차 가열시 만이 MV의 점탄성 열 gel을 형성할 수 있다 [70].

열처리 후 온도가 상승하고 겔의 수분 보유량과 경도가 증가하며 네트워크 구조가 더 밀도있게 된다.그러나 지나치게 높은 열처리 온도와 지나치게 긴 열처리 시간은 수분 보유량 및 경도가 감소하고 네트워크 구조가 느슨해지는 등 겔이 악화될 수 있다.가열온도 및 가열시간에 따라 녹두단백질 hag 유화 젤을 제조하였다.그 결과 가열 온도 및 시간이 증가할수록 겔 특성이 점차 향상되어 85 °C, 30분에서 가장 좋은 결과를 얻었으나, 과도한 온도와 열처리 시간이 길면 겔 열화가 발생할 수 있다 [71].

녹두 단백질의 pH 2 농도와 가열시간 (1, 3, 6, 16 h)에 따라 형성된 젤은 가열시간이 증가할수록 녹두 단백질겔의 경도, 탄성, 항복응력이 증가하였으며,보다 균일하고 치밀한 네트워크 구조를 보였다 [72].녹두 단백질 분말은 다양한 양의 물 (0, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%)을 균일하게 뿌린 후, 다양한 온도 (25, 65, 75, 85, 95 및 105 °C)에서 가열하여 시간 (0, 15, 30, 45, 60 및 75분)을 달리하였다.처리된 시료 분말을 탈이온수에 20%로 희석하여 수조에 넣고 80 °C에서 30분간 가열하여 겔 시료를 얻었으며 겔 특성 및 녹두 단백질의 주요 구조 변화를 분석하였다.의 젤 특성 mung 콩 단백질과 25%의 수분 함유 량이 현저히 개선 되었을 때에 85 ° C 60분.를 열 수을 가열 치료 intramolecular 수소 결합을 파괴하는 분자 간 힘과의 내용을 증가시 킨 β-folding, 및 젤을 네트워크의 형성을 촉진 구조 [47]다.

pH shift 가 녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 영향 3.2

pH shift는 녹두 단백질의 구조를 바꾸는 친환경적이고 간단한 방법이다.단백질의 pH 반응은 산-염기 처리로 일정 기간 조절한 후 pH를 중성으로 되돌린다.잔여 미량 소금 이온은 무시할 수 있거나 투석을 통해 제거됩니다.극단적인 pH 조건에서 단백질 상호작용 (반데르발스 힘과 단백질 분자 간의 소수성 상호작용 포함)은 강한 정전기 반발력에 의해 붕괴됩니다.이어서 화학 결합이 끊어지면서 녹두 단백질의 구상 단백질은"녹은 구상체"구조가 되고, 단백질은 다시 접히고, 중성 pH에서 새로운 구조를 유지할 수 있다 [73].

알칼리성 조건 (pH 10 ∼ 12)에서 녹두 단백질의 유연한 구조는 단백질의 용해도를 높이고 단백질 표면에 아미노산 잔기를 노출시킴으로써 이들의 수분유지능력과 겔 특성을 향상시킨다.산성 상태에서는 녹두 단백질 (pH 2~4)의 용해도는 등전점에서 가장 낮은 반면, 산이 응집을 일으키기 때문에 [73] 물을 지탱하는 용량과 겔 특성이 감소한다.이 중에서 pH 12에서 열을 유도한 겔은 (토종 녹두 단백질에 의해 형성된 겔에 비해) 탄성이 높고 밀도가 높은 겔 구조를 갖는다 [13, 73].

또한, 녹두 단백질의 겔 특성도 pH 12 shift와 다른 방법으로 처리하여 시너지 효과를 나타냄으로써 개선할 수 있다.TG 효소 교반작용은 천연 녹두 단백질의 겔 경도를 증가시켰고 pH 12는 녹두 단백질 유화를 각각 1.3배, 1.8배 이동시켰다.천연 녹두 단백질에 비해 pH 12 처리 단백질이 TG 효소 교차연결 부위를 더 많이 노출하기 때문에 [74] 젤 성능이 더 우수할 가능성이 있다.그림 4에서 보듯이, 토종 녹두 단백질과 비교하여, 적절한 소금 이온이 결합되어 제조된 pH 12 이동된 녹두 단백질 에멀젼 겔은 균질하고 치밀한 네트워크 구조를 가지고 있으며, 겔경도, 수분보유량 및 수분분포가 천연 녹두 단백질 시료보다 우수하다 [54].전체적으로 알칼리성 조건에서 만든 녹두 단백질 젤이 젤 특성이 더 좋다.

초음파 처리가 녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 영향 3.3

초음파 치료는 효율적이고 경제적이며 조작이 쉬운 새로운 물리적 방법이다 [75].초음파 치료의 mung 콩 단백질을의 크기를 줄 일 수 있는 단백질과 분자 구조를 변경의 콘 텐 츠를 줄이는 α-helix와 β의 콘 텐 츠를-turns하고 β-folding다.또한 녹두 단백질의 소수성 상호작용과 이황화 결합의 함량을 증가시키고 용해도를 향상시키지만 과도한 초음파 파워는 자유 설프히드릴기의 함량을 감소시키고 이황화 결합을 약화시킬 수 있다 [76].

초음파 처리는 식품 산업에서 단백질의 겔 특성을 수정하는 데 사용될 수 있습니다.녹두 단백질의 구조를 변형시켜 분자 간 힘을 증가시키고, 치밀하고 균일한 녹두 단백질 겔 네트워크 구조를 형성해 겔 특성을 향상시킬 수 있다.그 중 300 W 초음파 처리 후의 녹두단백질 겔은 최대 61.61%의 이황화결합을 보였으며 가장 우수한 겔 특성을 보였다.그러나 과도한 초음파 힘은 녹두 단백질 젤의 이황화 결합을 약화시킬 수 있다 [76].녹두단백질에 2.2 kW의 파워출력과 20 kHz의 작업주파수를 갖는 고출력 초음파처리를 농도별 다르게 적용하여 녹두단백질의 겔화온도를 낮추고 탄성, 응집성, 씹힘성, 복원력과 같은 텍스처 특성을 개선하였으며 [77] 투명한 겔을 형성하였다.녹두 단백질을 0-3400 J의 에너지 범위에서 초음파로 처리하였을 때, 초음파 처리에너지가 증가함에 따라 겔경도가 증가하였으며, 겔경도의 증가는 초음파 처리에너지와 밀접한 관계가 있었다 [78].

TG 효소 유도가 녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 미치는 영향 3.4

TG 효소는 효과적인 녹색 교차 결합 물질입니다.의 구조적인 변화 mung 콩 단백질은 TG의 형성에 기인 한 enzyme-induced ε-(γ-glutamyl)리 신 공유 결합 cross-links, 어떤 결과에 Gln-Lys isopeptide 본드 되 non-covalent보다 약 20배 더 강 한 채권 [79]다.TG 효소 농도가 너무 높으면 과도한 공유 교차 연결로 이어져 분자 간 응집을 방해하게 된다.

TG 효소는 단백질 겔화를 개선하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 효소 중 하나이다 [80].TG 효소 처리 후 녹두 단백질의 용해도는 크게 변화하지 않았다.공유결합 교차결합과 이황화결합은 TG 효소가 녹두 단백질 겔을 유도하는 주요 힘이다.비공유 상호작용이 제한되어, tg 처리된 녹두 단백질의 겔 네트워크 구조가 특히 30 U/g [48]에서 더 작고 균일한 모공으로 더욱 촘촘하게 된다.[48].미생물 transglutaminase (MTG)는 교반 정도를 증가시킴으로써 녹두 단백질의 겔 강도와 물 결합 능력을 향상시킬 수 있으며, MTG 효소의 농도 의존성이 있다 [81].무처리 녹두단백질과 비교하여 녹두단백질과 MTG 효소 (5 U/g 단백질substrate)를 45 °C에서 4시간 (MTM 4) 또는 8시간 (MTM 8) 동안 계속 저어준 후 MTM 4 겔과 MTM 8 겔의 경도, 겔화, 씹힘성, 부착성이 유의적으로 증가하였으며, MTM 8 겔 (1907.5 ± 20.2) g의 경도는 MTM 4 겔 (1754.6 ± 71.8) g보다 높았다,치료 시간의 증가는 단백질이 교차하는 더 밀도있고 균일한 겔 네트워크 구조의 형성을 촉진하며, 이에 따라 더 단단한 겔 (82)이 만들어진다는 것을 나타낸다.

녹두 단백질의 구조 및 겔 특성에 대한 다른 기술의 효과 3.5

다른 건조 방법은의 젤 특성에 다른 영향을 미친다녹두 단백질 파우더다.녹두 단백질을 동결건조 (FD), 분무건조 (SD) 및 오븐건조 (OD)로 처리한 후, FD는 다공성 단백질을 형성하고, SD와 OD는 각각 주름지고 치밀한 결정을 형성한다.FD는 SD 및 OD보다 용해도가 높은데, 이는 수용성 골재의 존재 때문일 수 있다.FD와 SD는 탄성젤을 형성하고 OD는 집적젤을 형성한다.FD와 SD의 LGC는 12% 였고, OD는 겔을 형성하기 위해 18%의 단백질이 필요했다.서로 다른 시료 간의 겔 구조 형성의 차이는 단백질의 2차 구조의 차이 때문일 수 있다.과다 복용 이래로 비교적 큰 숫자의 β-turn FD과 비교 했을 때 구조의 변화로 인해 및 SD β-folding을 β-turns에서 장기적인 난방 한 후 50 ° C,이 구조의 형성에 중요 한 역할을, 단백질 집계 결과에서 상대적으로 집계 된 구조 [23]이다.

mung 콩 단백질 치료에서 대기 차 가운 혈장과 80의 콘 텐 츠를 5분 동안 kV 상당히 증가 했 α-helix와 β-fold, 랜 덤 코일의 콘 텐 츠를 감소, 용해도, 감소 및 LGC 감소 16%에서 14%에 이르기까지, 향상 된 젤의 경도의 젤 속성 및 향상 된 mung 콩 단백질 [77].녹두 단백질의 Succinylation, acylation 및 redox modification을 통해 무처리 녹두 단백질에 비해 겔화가 감소하였다.이는 단백질의 부분적인 변성으로 인한 단백질 사슬의 전개에 기인하는데 녹두 단백질의 아실화는 단백질의 음전하를 증가시킨다.녹두 단백질의 석시닐화 (Succinylation)와 산화환원 (redox) 변형은 변형시 단백질의 양전하를 증가시켜 단백질의 순전하 사이에 정전기적 반발력이 발생하고 겔화가 잘 되지 않는다 [83].

요약하면, 녹두 단백질의 겔 특성의 한계를 일부 보완하기 위하여 열처리, 초음파 처리, 플라즈마 기술, 건조 처리 등의 물리적 개질 방법과 TG 효소 처리, pH 처리 등의 화학적 개질 방법 등 여러 가지 개질 기술이 이용되고 있다.물리개조는 조작이 간단하고 시간 소모량이 짧으며 독성과 부작용이 거의 없다는 장점이 있지만 개조효과는 그다지 두드러지지 않는다.물리적개조에 비해 화학적개조는 효과가 뚜렷하고 반응속도가 빠르지만 실제응용에서는 화학시약의 식품안전에 주의를 돌려야 한다.현재 녹두 단백질의 겔 특성에 미치는 영향에 대해서는 아직 연구되지 않은 초고압 치료, 당화 등의 기술적 수단이 남아 있다.연구 방법은 단일이며, 향후에는 물리적, 화학적 개질 방법을 병행하여 각각의 장점을 살릴 수 있으며, 이를 통해 녹두 단백질의 겔 특성을보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.

4. 녹두 단백질의 겔 특성 (Gel 속성의mung 콩protein in 음식applications

계란 대체물에서 녹두 단백질의 겔 특성 4.1

달걀은 고콜레스테롤과 알레르기 유발 물질 등 건강 문제를 일으킬 수 있어 달걀 대용품을 찾는 것이 연구 과제로 떠올랐다.pH 가 12일 때, Ca2+ 첨가 후 형성된 녹두 단백질 에멀전 겔은 기계적 성질과 수분 유지 특성이 우수하고, 계란과 유사한 질감을 얻으므로 [54] 녹두 단백질을 기반으로 한 계란 대용품으로 개발될 가능성이 있다.80, 100 wt%의 계란액 대신 pH 12 shift로 처리한 후 녹두단백질을 원료로 한 유액으로 제조한 에그타르트 시료의 감각지표는 모양과 식감 면에서 계란계 시료에 근접하였으며, 모양도 좋고 쫄깃쫄깃하며 비린내도 나지 않았다.더 나은 수분 보유력과 더 부드럽고 육즙이 많은 질감을 가지고 있으며, 이는 균일한 젤 네트워크와 관련이 있을 수 있습니다.따라서 녹두 단백질을 원료로 한 대용 달걀은 진짜 달걀을 완전히 대체할 수 있다 [74].

전통식품 중 녹두 단백질의 겔 특성 4.2

녹두단백질의 글루텐이 부족하기 때문에 국수와 같은 주식에는 사용이 제한된다.수분함량이 25%인 녹두단백질을 85 °C에서 60분간 가열하였을 때 이들의 이황화결합의 함량이 약간 증가하여 녹두단백질의 겔특성과 수분흡수능력이 현저히 향상되었다.변형된 녹두 단백질을 다른 치환 수준으로 소면에 첨가하였을 때, 녹두 단백질과 밀 반죽 사이에 분자 간 교차 연결 (cross linking)이 9%의 치환 수준에서 발생하여 글루텐 네트워크 구조가 강화되고 면의 찌는 특성에 혜택을 주어 [47] 녹두 단백질 처리 국수의 품질이 향상되었다.

우유를 녹두 단백질로 일부 대체하면 하이브리드 치즈 개발도 가능하다.녹두 단백질이 우유의 30%를 대체해 치즈를 만들면 단백질 함량과 수분 함량이 카우&보다 높다#39;s 밀크 치즈 [84].녹두 단백질은 품질이 좋은 식물성 요구르트를 준비하는데 사용할 수 있습니다.녹두단백질 요구르트는 경도, 씹힘성, 수분보유력, 에너지저장탄성이 우수하여 녹두단백질을 원료로 한 요구르트가 젤의 품질이 더 우수함을 증명하였다.소수성 상호작용과 이황화 결합은 유도된 식물 단백질 기반 젤을 유지하는 주요 힘이다 [85].

어묵 소시지에 녹두 단백질을 1%~2% 첨가하면 단백질 열변성으로 인한 어묵 소시지의 체중 감소를 줄이고, 어묵 소시지의 수축률을 낮추며, 경도를 향상시킬 수 있다.녹두 단백질이 함유된 어육소시지는 감각평가 점수가 높아 어육소시지의 전반적인 수용도가 향상된다 [86].

육류 유사체 중 녹두 단백질의 4.3 Gel 특성

녹두 단백질은 젤화 가능성이 좋아 육류 아날로그 가공에 사용되고 있다 [87].압출 변수가 수분 함량 49.33%, 80.66 r/min 스크류 속도, 144.57 ℃ 배럴 온도일 때, 이상적인 물성을 갖는 젤라틴화된 녹두 단백질을 얻을 수 있다.물성이 좋고 섬유구조가 좋아 육류 대체재로서의 가능성이 크다.동물성 단백질과 비교하면 더 건강하고 환경 친화적인 선택이다 [11].

3D 프린팅은 떠오르는 유망한 기술로서 다양한 연령대와 라이프스타일의 소비자들의 영양밀도높은 식품 기대치를 충족시킬 수 있도록 맞춤형 맛, 색, 질감, 식감, 영양특성까지 갖춘 가공식품을 제공할 수 있어 새로운 비즈니스 모델의 시장을 열어주고 있다 [88, 89].녹두 단백질에 비트 레드와 자일로스를 첨가하여 착색제로 3D 프린팅 가능한 육류 아날로그를 준비하였습니다.자일로스를 첨가한 녹두 단백질의 당화는 착색제를 함유한 육계 유사체의 기계적 특성 및 미세구조를 유의적으로 개선시켜 질감의 변화를 가져왔다.동시에 자일로스를 첨가하면 조리 전 착색제를 함유한 육류 아날로그의 안정성을 향상시킬 수 있는데, 이는 자일로스가 전단탄성계를 증가시키고 상호작용을 변화시켜 구조를 변화시키기 때문인 것으로 보인다 [90].

요약하면, 녹두단백질젤은 그림 5에서 보는 바와 같이 식품산업에서의 응용 가능성이 높으며, 향후 다른 식품분야에 사용할 수 있도록 더욱 개발될 수 있다 [90, 91].

5 결론

녹두는 양질의 식물 단백질을 제공할 수 있는 신흥 레게 작물이다.알칼리 용해 및 산강수법에 의해 추출된 녹두 단백질은 단백질 함량이 더 높고, 다른 외생물질을 첨가하거나 다른 가공기술을 사용함으로써 겔화를 향상시킬 수 있어 젤형 식품의 여러 분야에 사용하기에 더욱 적합하다.녹두 단백질의 겔화 메커니즘은 분자 전개, 해리 결합 및 응집 과정을 포함한다.외인성 물질이나 가공 기술에 따라 녹두 단백질의 구조에 미치는 영향이 다르며, 이에 따라 겔화 특성에 영향을 미친다.예를 들어, 적절한 소금 이온을 첨가하면 단백질 응집을 증진시킬 수 있고, 녹두 단백질을 알칼리성 pH에서 처리하면 단백질 간의 상호작용을 증진시켜 겔화 특성을 향상시킬 수 있다.

과도한 소금 이온이나 높은 단백질 농도는 과도한 단백질 결합으로 이어져 겔 구조를 파괴할 수 있다.현재 녹두 단백질의 겔 특성에 대한 연구는 하나의 기술적 접근을 이용하여 수행되고 있다.향후 다양한 가공 기술의 조합을 통해 녹두 단백질의 겔 특성을 개선하고 새로운 식물성 식품을 개발할 수 있을 것으로 사료된다.게다가 녹두 단백질 젤의 응용은 아직 실험 단계에 있다.상용 제품이 되기 위해서는 가공 조건, 질감, 제형, 냄새, 맛 등을 최적화하고 포괄적으로 제품 (product&)을 탐색해야 한다#39;의 기능성, 영양 가치 및 건강 이점.전반적으로 볼 때 녹두단백질은 신흥 식물단백질로서 연구가치가 높으며 식품산업에서 거대한 잠재력을 발휘하려면 더 많은 연구가 필요하다.

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