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초고압 처리 메밀가루와 메밀반죽의 파파인 가수분해 특성 분석

Title
초고압 처리 메밀가루와 메밀반죽의 파파인 가수분해 특성 분석
Other Titles
The Analysis of Characterization on Papain Hydrolysis of Buckwheat Flour and Buckwheat Dough Treated with High Pressure
Authors
인수연
Issue Date
2013
Department/Major
대학원 식품공학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
오상석
Abstract
메밀은 단백질 함량이 12~15%로 다른 곡류에 비해 높고, 라이신, 아르기닌 등의 필수아미노산 및 각종 무기물과 비타민 B₁, B₂가 풍부하여 영양균형이 좋은 식품으로 최근 건강식품으로 각광받고 있다. 하지만, 메밀은 알레르기성이 매우 강해서 소량을 섭취 혹은 흡입하여도 아나필락시스 쇼크를 유발할 수 있어 섭취가 제한적이다. 본 실험에서는 초고압 처리 메밀가루와 메밀반죽에 파파인 처리한 가수분해물을 이용하여 메밀 단백질의 특성을 분석하였다. 메밀가루와 메밀반죽에 각각 100MPa, 300MPa, 600MPa의 초고압을 처리한 후, 파파인으로 0, 30, 60, 360분, overnight 가수분해하였다. SDS-PAGE에서 초고압 처리 후 메밀가루와 메밀반죽 단백질에 변화는 나타나지 않았으며, 30-50, 24, 19, 16, 9-10kDa의 단백질 밴드가 확인되었다. 메밀 토끼 항혈청을 이용한 ELISA 결과, 메밀가루는 600MPa 초고압 처리 후 immunogenicity에 큰 변화를 보이지 않았으며, 메밀반죽은 초고압 처리 전에 비하여 600MPa 초고압 처리 후 37% immunogenicity 감소를 보였다. 파파인 처리한 메밀가루와 메밀반죽, 초고압 처리 메밀가루와 메밀반죽을 파파인 가수분해 후 SDS-PAGE에서 반응 30분 이내에 24kDa 단백질 밴드가 사라졌으며, 16kDa 단백질은 희미하게 남아있었다. 파파인 overnight 처리 후에는 16kDa 단백질도 사라지고, 10kDa보다 작은 smeared 밴드가 나타나 파파인에 의해 메밀가루와 메밀반죽의 단백질이 대부분 가수분해된 것으로 확인되었다. 메밀 토끼 항혈청으로 immunogenicity를 분석한 결과, 파파인 처리한 메밀가루와 메밀반죽, 초고압 처리 메밀가루와 메밀반죽에 파파인 처리한 sample 모두 파파인 처리 60분 후 immunogenicity가 control 수준으로 줄어들었다. 파파인 처리한 메밀반죽과 초고압 처리 후 파파인 처리한 메밀반죽 sample을 환자 혈청으로 allergenicity 분석한 결과, 8명의 혈청 중 7명의 혈청이 파파인 처리 60분 후 allergenicity가 60% 이상 감소하여 정상 혈청의 수준으로 줄어들었다. 1명 혈청의 경우, 메밀에 대한 특이성이 매우 높았으며(CAP 수치: 55kUA/L), 파파인 처리한 메밀반죽에서 파파인 overnight 처리 후 allergenicity가 80% 감소하였으나, 정상 혈청과 비교하여 allergenicity가 약간 남아있었으며, 파파인 60분 처리 가수분해물보다 allergenicity가 약간 증가하였다. 600MPa의 초고압 처리 후 파파인을 처리하였을 경우에도 allergenicity가 70% 감소하였으나, 정상혈청(ELISA 값: 0.13)보다 약간 높은 수치를 보였다. 또한, 파파인 60분 처리 가수분해물(ELISA 값: 0.28)보다 overnight 처리(ELISA 값: 0.35)하였을 때, allergenicity가 약간 증가하였다. 하지만, 초고압과 파파인을 처리하지 않은 sample과 비교한다면, 초고압과 파파인 처리 후, 90% allergenicity가 감소하여 매우 높은 감소효과를 보여주었다. 메밀가루와 메밀반죽에 초고압 처리 후, 파파인 처리를 하여 메밀 단백질의 특성 변화를 분석한 결과, 초고압 처리와 파파인 처리를 하였을 때, 메밀 주요 알레르겐 단백질의 저감화를 확인하였다. 따라서 메밀에 초고압 기술 적용 및 파파인 처리는 메밀 저알레르기 식품을 생산하는데 새로운 기술이 될 가능성을 보여주었다.;Protein content of buckwheat (BW) containing 12-15% is higher than other grains. Also, BW is abundant in essential amino acids such as lysine, arginine and various minerals, vitamin B₁, B₂. Thus, BW is recently being spotlighted as a health food but the intake of BW is somewhat limited due to a very strong allergenicity. This study was performed to confirm characterization of BW protein by applying high pressure (HP) and papain hydrolysis on BW flour and BW dough. BW flour and BW dough were treated with 100MPa, 300MPa and 600MPa for 1min respectively. After HP treatment, they were handled with papain for 0, 30, 360min and overnight. Before and after HP treatment, BW flour and BW dough showed no change in the protein on SDS-PAGE. In the case of immunogenicity using anti-rabbit serum, there were no changes in immunogenicity of BW flour before and after HP treatment, however, after HP treatment at 600MPa, BW dough displayed a reduction of 37%. BW flour and BW dough protein, 24kDa, treated with papain before and after HP treatment disappeared completely within 30 min. Also, 16kDa not appeared after overnight and smeared band smaller than 10kDa was identified on SDS-PAGE. So, most of the BW flour and BW dough proteins were found to be hydrolyzed by papain. Immunogenicity using anti-rabbit serum showed that immunogenicity of BW flour and BW dough treated with papain before and after HP treatment decreased in 60 min. At allergenicity using 8 patient’s sera with BW dough sample, allergenicity of 7 out of the 8 BW patient’s sera disappeared within 60 min. 1 patient’s serum which had a very high specificity on BW still had allergenicity after overnight but if It is compared with non-treated sample, sample after HP and papain treatment showed a very high reduction effect of 90%. Therefore, the application of HP and papain hydrolysis may open a possibility of new technology for the production of hypoallergenic BW food.
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