쌀단백질의 효소 및 당화기반 구조개질을 통한 수용화도 증진 및 에멀젼 안정성 평가
Enzymatic and Glycation-Assisted Structural Modification of Rice Protein for Enhanced Solubility and Emulsion Stability
- 주제(키워드) 도움말 쌀단백질
- 발행기관 국립강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 조연지
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 웰니스바이오산업학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000012205
- UCI I804:42001-000000012205
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
본 연구는 쌀단백질(Rice protein, RP)의 상업적 활용 가능성을 확대하기 위한 구조적 기능성 개선 전략으로, 효소 가수분해 및 당화 반응을 적용한 복합 구조 개질 공정을 설계하고 이를 평가하는데 목적이 있다. 쌀단백질은 다른 식물성 단백질에 비해 낮은 단백질 함량과 높은 글루텔린 비율로 인해 소수성이 강하고, 이에 따라 용해도 및 유화성 등의 기능적 특성이 제한되어 식품소재로의 활용에 어려움이 있다. 이러한 한계를 극복하고자 Alcalase®, Flavourzyme®, Neutrase®, Protamex®의 네 가지 상업용 단백질 분해 효소와 고압멸균(autoclaving) 처리를 통해 쌀단백질 가수분해물(Rice protein hydrolysates, RPHs)을 제조하였다. 제조된 RPH는 원래의 쌀단백질에 비해 용해도, 표면소수성, 유리아미노산 함량이 증가하며 전반적인 기능성이 향상이 확인되었다. 각 가수분해물의 유화 특성을 평가한 결과, Flavourzyme (RPH-Fl) 및 Protamex (RPH-Pr) 가수분해물은 70%의 높은 오일 함량 조건에서도 안정적인 에멀젼을 형성할 수 있었으며, Alcalase 가수분해물(RPH-Al)은 다양한 오일 농도(30, 50, 70%)에서 가장 우수한 유화 안정성을 나타내어 최적의 유화제로 확인되었다. 또한 고압 균질기(high-pressure homogenizer)을 통해 제조된 나노 에멀젼은 입자 크기가 현저히 감소하였으며, 안정한 분산 상태를 유지함으로써 물리적 안정성이 확보되었음을 확인하였다. 이 후, 유화 안정성이 가장 우수한 Alcalase 가수분해물에 포도당을 첨가하여 Maillard 기반 당화반응을 유도함으로서 복합체(RPHA-Glu)를 제조하였으며, 이 복합체는 제타전위의 절대값 증가, 용해도 및 표면소수성 향상 등 뛰어난 물리화학적 특성을 나타냈다. 특히, pH 2 조건에서 가장 우수한 당화 반응 효율 및 분산 안정성이 관찰되었으며, 당화반응은 입자 간 응집을 억제하고 연속상 내 점탄성 네트워크 형성을 유도하여 고내상(high internal phase) 수중유 에멀젼의 안정화에 효과적으로 작용하였다. 결론적으로, 본 연구는 쌀단백질의 기능성을 효과적으로 향상시키기 위한 효소 가수분해와 후속 당화반응의 적용 가능성을 입증하였으며, 이를 통해 쌀단백질이 천연 식물성 유화 안정제로서 다양한 식품 제조 시스템에 활용될 수 있음 가능성을 제시하였다.
more목차 도움말
Abstract I
List of figures VIII
List of tables XI
Chapter I. 서론 1
1. 식물성 단백질: 천연 유화제로서의 기능과 활용 가능성 1
2. 식물성 단백질 다양한 구조 변형 기술 3
3. 단백질 당화 공정 8
4. 에멀젼(Emulsions) 정의 및 특성 9
5. 에멀젼 불안정성 메커니즘 10
6. 연구목적 12
Chapter II: 효소 가수분해 통한 쌀단백질 가수분해물의 기능 및 에멀젼 특성
1. 재료 13
2. 실험방법 13
2.1 쌀단백질 가수분해물(Rice protein hydrolysate: RPH) 제조 13
2.2 쌀단백질 가수분해물 O/W 에멀젼 제조 14
2.3 쌀 가수분해물 특성 14
2.3.1 외관 14
2.3.2 SDS-PAGE (Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis) 14
2.3.3. 단백질 용해도(Protein solubility) 15
2.3.4. 수용성 단백질(Souble protein) 함량 15
2.3.5. 유리아미노산(Free animo acid) 함량 15
2.3.6. Free sulfhydryl (-SH) 함량 16
2.3.7. 표면 소수성(Surface hydrophobicity) 16
2.3.8. 제타전위(ζ-potential) 16
2.3.9. 구성아미노산(Amino acid composition) 16
2.3.10. 유리아미노산(Free amino acids) 17
2.3.11. FTIR (Fourier transform infrared spectrometer) 17
2.3.12. 계면장력(Interfacial tension) 17
2.4 가수분해물 에멀젼 특성 19
2.4.1. 에멀젼 외관 및 광학현미경 19
2.4.2. 에멀젼 입도 분석 및 제타전위 19
2.4.3. 유동학적 특성 19
2.4.4. 공초점 레이저 주사 현미경 20
2.5 통계 20
3. 결과 21
3.1. 상업용 효소별 쌀단백질 가수분해물의 특징 21
3.1.1. 외관 및 SDS-PAGE 21
3.1.2. 단백질 용해도 23
3.1.3. 수용성 단백질과 유리아미노산 함량 측정 24
3.1.4. Free-SH 그룹과 표면소수성 함량 26
3.1.5. 제타전위(ζ-Potential) 28
3.1.6. 구성아미노산과 유리아미노산 조성분석 29
3.1.7. FTIR 32
3.1.8. 계면장력 34
3.2. 효소 따른 가수분해물로 제조된 O/W 에멀젼 특성 36
3.2.1. 외관 및 미세구조 36
3.2.2. 에멀젼 입도 분석 38
3.2.3. 유동학적 특성 41
3.2.4. 공초점 레이저 주사 현미경 44
3.3 고압 균질기를 이용한 O/W 에멀젼 특성 45
3.3.1. 나노에멀젼 O/W 에멀젼의 외관 및 입도 특성 분석 45
3.3.2. 공초점 레이저 주사현미경을 통한 미세구조 비교 관찰 48
ChapterⅢ. part 2: 가수분해 쌀단백질–포도당 복합체 기능적 특성
1. 재료 50
2. 실험방법 50
2.1. 쌀단백질 가수분해물(RPHA) 제조 50
2.2. 쌀단백질 가수분해물-포도당 복합체(RPHA-Glu) 제조 50
2.3. RPHA-Glu 복합체를 함유한 O/W 에멀젼 제조 51
2.4. 쌀단백질 가수분해물-포도당 복합체 특성 분석 51
2.4.1. SDS-PAGE 51
2.4.2. 제타전위 51
2.4.3. 입자크기 및 분산도 51
2.4.4. 당화도(Determination of the degree of glycation, DG) 52
2.4.5. 단백질 용해도 52
2.4.6. 표면 소수성 52
2.4.7. FTIR 52
2.5. RPHA-Glu 복합체 함유 O/W 에멀젼의 특성 53
2.5.1. 에멀젼 외관 및 현미경 관찰 53
2.5.2. 에멀젼 입도 및 제타 전위 53
2.5.3. 유동학적 특성 53
2.5.4. 에멀젼 안정성 분석: 터비스캔 54
2.5.5. 공초점 레이저 주사 현미경 54
2.6. 통계 55
3. 결과 56
3.1. 쌀단백질 가수분해물-포도당(RPHA-Glu) 복합체 특성 56
3.1.1. SDS-PAGE 56
3.1.2. 제타전위 58
3.1.3. 입자크기 및 분산도 60
3.1.4. 당화도 62
3.1.5. 단백질 용해도 및 표면 소수성 63
3.1.6. FTIR 66
3.2. 쌀단백질 가수분해물-포도당 복합체 함유 O/W 에멀젼 특성 69
3.2.1. 외관 및 미세구조 69
3.2.2. 에멀젼의 입도분석 및 제타전위 71
3.2.3. 유동학적 특성 74
3.2.4. 에멀젼 안정성 분석 78
3.2.5. 공초점 레이저 주사 현미경 82
Chapter IV: 요약 85
ChapterⅤ: 참고문헌 88
