흰점박이꽃무지유충 단백가수분해물의이화학적 및 유화 특성

Abstract

본 연구에서는 제주산 흰점박이꽃무지유충 단백질을 천연유화제로 활용하기 위해 alcalase 가수분해 시간에 따른 단백가수분해물의 물리화학적 특성을 분석했으며, 최적 가수분해시간을 확립한 후 분산매 농도에 따른 에멀젼의 특성을 관찰 하였다. Alcalase 가수분해 시간에 따른 특성을 비교한 결과, 가수분해 후 단백질의 추출률과 함량이 증가했으며, 분자량이 작아지는 것으로 나타났다. 가수분해 후에 총 아미노산 함량이 증가했으며 가수분해시간에 따른 유의적 차이는 나타 나지 않았다. 또한, 단백가수분해물의 등전점 부근인 pH 2-4에서 단백질 용해도가 증가해, 다양한 pH에서 활용이 가능한 단백가수분해물이 제조되었다. 단백가수분해물의 유화특성을 관찰한 결과, 가수분해로 인해 표면소수성과 접촉각이 낮 아졌고 친수성이 증가하는 것을 확인했으며 가수분해 후 유화력이 향상되었다. 또한, 0.5시간부터 6시간까지 가수분해도가 약 50% 이상으로 나타나 유의적 차이가 없었으며, 이로써 0.5시간만으로도 가수분해가 충분하다는 것을 확인하였다. 유화력은 가수분해시간에 따라 차이가 없었지만, 가수분해시간이 가장 긴 HP6는 입자끼리 응집되어 HP0.5-3보다 입자가 커졌고, 친수성이 가장 강한 것으로 나타났다. 이로 인해 유화 안정성이 낮아지면서 HP6는 유화제로 사용하기에 부적 합하다고 판단되었다. 따라서, 가수분해 효율과 단백가수분해물의 특성을 고려했을 때, 최적 가수분해시간으로 0.5시간이 선정되었다. 가수분해 시간을 확립한 뒤에는 분산매 농도를 달리하여 oil in water 에멀젼을 제조하였다. 분산매 농도 3%부터 입자크기가 증가했고 농도가 증가할수록 입자 간 반발력이 감소했으며 저장 기간이 증가할수록 변화가 컸다. 또한, 표면장력, 계면흡착 단백질 농도, 단백질흡착률 및 크리밍지수를 측정한 결과, 단백질농도는 증가하지만 유화에 관여 하는 단백질은 큰 차이가 없었으며 1%와 2%만으로도 에멀젼을 제조하는데 충분한 농도임을 확인하였으며, 캡슐화 효율도 95% 이상으로 높게 나타났다. 본 연구결과 단백가수분해물은 단백질과 필수아미노산 함량이 높으며, 유화력도 보유하고 있어 대체 단백질과 유화제가 사용되는 식품 분야에 적용할 수 있으며, 캡슐화 효율이 높아 기능성 물질의 수송체로써 사용도 기대된다. 이를 통해 대체단백질원으로서 곤충 단백질의 활용 가능성이 커질 것으로 생각된다.

This study was investigated the effect of alcalase-mediated hydrolysis time on Protaetia brevitarsis larvae protein. Physicochemical properties such as the hydrolysates yield, protein extraction yield, proximate composition, degree of hydrolysis, SDS-PAGE, pH, solubility, surface hydrophobicity, particle size, and zeta-potential, scanning electron microscopy and emulsifying properties like surface tension, contact angle, and emulsifying properties were evaluated. The initial hydrolysis rate also increased rapidly during 30 min, there was no significant difference after 30 min. Hydrolysates yield and protein extraction yield were increased. Solubility was above 80% solubility at all pH (2-10). SDS-page indicated the reduction in the molecular weight and protein bands having an MW<6.5 kDa. There was an obvious decrease in pH, particle size, zeta potential, and contact angle with the increase of hydrolysis time. All hydrolysates lowered the surface tension and higher interfacial activities than native non-hydrolyzed protein. However, ESI of HP6 was decreased. Excessive hydrolysis time increased hydrophilicity and reduced emulsion stability. Therefore, considering hydrolysis efficiency and emulsification characteristics, 0.5 hour was selected as the optimal hydrolysis time for emulsion preparation. The influences of protein concentration on emulsion stability and properties investigated in P .brevitarsis larvae hydrolysate-stabilized O/W emulsions. The results showed that the concentration increased, the particle size increased and the zeta-potential decreased. The higher the protein concentration, the slower the creaming proceeded, and there was no difference in the amount of protein adsorption involved in emulsification. Additionally, encapsulation efficiency was above 95% at all protein concentration. Therefore, this study suggested that P .brevitarsis larvae hydrolysate have the potential as an emulsifier in the food emulsion system and application for bioactive compound delivery systems.