양봉 꿀벌 꽃가루 세포벽 파괴 기술이 식품 응용을 위한 꿀벌 꽃가루 단백질 분리물의 구조적 무결성, 기능적 속성 및 영양 품질에 미…

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작성자 관리자
댓글 0건 조회 3회 작성일 25-02-21 11:41

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꿀벌 꽃가루 세포벽 파괴 기술이 식품 응용을 위한 꿀벌 꽃가루 단백질 분리물의 구조적 무결성, 기능적 속성 및 영양 품질에 미치는 영향

하이라이트

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슈퍼푸드인 꿀벌 꽃가루는 단단한 세포벽을 가지고 있어 생물학적 이용 가능성이 제한됩니다.
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초음파, 효소 및 복합 전처리 방법을 통해 꽃가루의 생물학적 이용 가능성이 높아집니다.
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꿀벌 꽃가루를 전처리하면 단백질 분리물 수율과 순도가 향상됩니다.
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초음파 효소 처리된 꿀벌 꽃가루는 단백질 분리물의 기능을 강화합니다.
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초음파로 효소 처리한 꿀벌 꽃가루 단백질 분리물은 높은 BV와 EAA 균형을 보입니다.

추상적인

이 연구에서는 초음파(US-BPPI), 펙티나아제(PE-BPPI), 초음파와 펙티나아제의 조합(US-PEBPPI)의 다양한 전처리를 사용하여 세포벽을 파괴하여 꿀벌 꽃가루 단백질 분리물(BPPI)을 얻음으로써 꿀벌 꽃가루에서 단백질 추출 프로토콜을 표준화했습니다. 추출 및 침전 pH 변수도 최적화되었으며, 단백질 수율과 순도를 기준으로 추출 pH 10.5, 침전 pH 4.5가 이상적인 것으로 확인되었습니다. 처리되지 않은 BPPI와 비교하여 US-PE-BPPI는 수율(70%)과 순도(20%)에서 상당한 향상을 보였으며, 용해도(88%), 수분 및 오일 보유 용량(286% 및 225%), 유화 활성 지수(223m 2 /g)가 증가했습니다. 초음파와 펙티나아제는 세포벽을 상승적으로 파괴했으며, 초음파는 전단력을 가하고 펙티나아제는 다당류를 분해했습니다. 이러한 이중 처리로 단백질 2차 구조에 분자적 변형이 유도되었는데, 이는 감소된 결정성과 확장된 코일 영역에서 분명하게 나타났으며, 이는 향상된 기술 기능적 특성과 상관관계가 있었습니다. 나아가, 영양 분석은 US-PE-BPPI의 이점을 강조했는데, 필수 및 비필수 아미노산이 1.2배 증가하고, 필수 아미노산 지수가 1.27배 상승했으며, 생물학적 가치(1.31배)와 영양 지수(1.5배)가 상당히 개선되었습니다. 이 연구는 초음파 처리와 펙티나아제가 BPPI의 영양 및 기능적 품질을 어떻게 상승적으로 향상시키는지 밝힌 최초의 연구입니다.

소개

단백질은 인체의 발달과 유지에 필요한 필수 영양소로, 근육량, 뼈 밀도, 전반적인 건강을 증가시키는 데 중요한 역할을 합니다.FAO/WHO에 따르면, 모든 연령대의 성인 남성과 여성(임신 및 수유부 제외)은 하루에 체중 1kg당 약 0.85g의 단백질이 필요합니다[1]. 그러나 인구 증가로 인해 단백질이 풍부한 식단에 대한 수요가 증가함에 따라 다양한 단백질 공급원을 탐색해야 할 필요성이 부각되고 있습니다[2,3]. 2050년까지 세계 인구가 약 90억 명에 이를 것으로 예상됨에 따라 식량 수요는 70% 증가할 것으로 예상되어 지속 가능하고 새로운 단백질 공급원을 찾아야 할 것입니다[3,4]. 식물성 및 동물성 단백질은 식품과 치료적 용도에 필수적이지만, 동물성 단백질이 식단을 지배하여 1kg의 동물성 단백질을 생산하려면 약 6kg의 식물성 단백질 사료가 필요하여 같은 양의 식물성 단백질을 생산하는 것보다 거의 100배 더 많은 물과 상당히 더 많은 토지를 소비합니다[5,6]. 식물성 단백질은 동물성 단백질에 비해 친환경적인 대안을 제시하여 환경 및 건강 문제를 해결합니다[7].

꿀벌이 식물에서 수집한 API 제품인 꿀벌 꽃가루는 단백질(10~40%)과 탄수화물(13~55%), 미네랄(2~6%), 비타민(수용성 및 지용성) 및 폴리페놀(3~5%)을 다량 함유한 새로운 슈퍼푸드입니다. 항산화, 항당뇨 및 항고혈당을 포함한 수많은 건강상의 이점을 제공합니다[8]. 상당한 단백질 함량으로 꿀벌 꽃가루는 일일 단백질 요구 사항을 충족하는 데 크게 기여하여 증가하는 단백질 수요를 충족하는 지속 가능한 식물성 단백질 공급원을 제공합니다[9]. 보고된 데이터에 따르면 꿀벌 꽃가루는 필수 및 비필수 아미노산의 엄청난 공급원입니다. 꿀벌 꽃가루에서 약 16가지 아미노산이 확인되었으며 글루타민산, 아스파르트산, 알라닌, 발린, 라이신, 이소류신 및 글리신이 현저하게 농도가 높습니다. 이 중 발린, 라이신, 류신, 이소류신, 히스티딘, 페닐알라닌, 트레오닌, 티로신, 메티오닌, 트립토판 등 10가지 아미노산이 필수 아미노산으로 분류됩니다. 이러한 필수 아미노산은 인체에서 내인성으로 합성될 수 없으므로 식이 섭취를 통해 보충해야 합니다. 꿀벌 꽃가루에 필수 아미노산이 많이 포함되어 있는 비율(34–48%)은 생리 기능과 전반적인 웰빙을 유지하는 데 중요한 식이 보충제로서의 중요성을 강조합니다 [[10], [11], [12]].

꿀벌 꽃가루의 튼튼한 구조는 세 개의 뚜렷한 층(외막, 내막, 꽃가루 껍질)으로 구성되어 단백질 추출을 포함한 세포질 내용물 방출을 저항하여 영양소 가용성과 기능적 특성에 영향을 미칩니다[13]. 따라서 물리적, 생물학적, 화학적 전처리로 이러한 층을 절단하는 것은 단백질을 효과적으로 추출하는 데 중요합니다[14]. 초음파 처리 및 볼 밀링을 포함한 물리적 방법은 초음파에서 빠른 거품 형성 및 붕괴로 인한 공동화와 같은 기계적 파괴를 통해 작동합니다. 이러한 방법은 경제적으로 실행 가능하고 간단하지만 공정에 내재된 기계적 작용은 영양소 손실로 이어지는 열을 생성합니다[[15], [16], [17]]. 생물학적 과정에는 프로테아제, 셀룰라아제, 헤미셀룰로오스 및 세포벽 분해를 촉진하는 효소가 사용됩니다. 그러나 외부 외막 층은 효소 분해에 대한 높은 저항성을 보입니다. 결과적으로 효소에만 의존하면 파괴에 대한 효과가 제한될 수 있으며 종종 시간이 많이 걸립니다[18]. 모노에탄올아민을 사용하는 것과 같은 화학적 공정은 특별히 꽃가루층을 표적으로 삼아 영양소를 방출합니다. 그러나 화학 물질의 사용은 남겨지는 화학적 흔적으로 인해 제한되므로 물리적 및 생물학적 방법을 결합하면 기계적 및 생화학적 작용을 통해 처리 시간과 영양소 손실을 줄이는 동시에 분해 효율을 향상시킵니다[19].

다양한 단백질 추출 방법은 세포 기질의 구조적 안정성을 파괴하여 단백질 회수를 향상시키기 위한 전처리 기술에 의존합니다. 고압 처리, 오토클레이브, 초음파 처리 및 효소 처리를 포함한 이러한 전처리 접근 방식은 세포벽을 효과적으로 분해하여 단백질 방출을 촉진합니다[20]. 특히, 초음파 전처리는 냉간 압착 참깨 케이크에서 단백질 수율을 크게 향상시키는 것으로 보고되었습니다[21]. 마찬가지로 셀룰라아제와 자일라나아제를 이용한 효소 전처리는 덜스 해초에서 단백질 회수율을 향상시켜 아미노산 구성이 1.6배 증가하는 것으로 기록되었습니다[22]. 이러한 전처리는 단백질 수율을 높이는 것 외에도 단백질의 구조적 변화를 변경하여 용해도, 유화 활성, 겔화 특성 등을 포함한 단백질 분리물의 여러 기술적 기능적 특성을 개선합니다[19,20].

이 연구의 주요 목적은 초음파(US), 펙티나아제 효소 가수분해(PE) 및 이들의 조합(US-PE)과 같은 전처리가 세포벽 파괴에 미치는 영향에 초점을 맞춰 꿀벌 꽃가루에서 단백질을 추출하기 위한 표준화된 프로토콜을 개발하는 것입니다. 또한, 이전에 꿀벌 꽃가루에서 탐구되지 않았던 매개변수인 추출 및 침전 조건을 최적화함으로써 이 연구는 다양한 기술을 통해 얻은 꿀벌 꽃가루 단백질 분리물(BPPI)의 기능적 특성과 영양적 품질을 비교하는 것을 목표로 합니다. 나아가 이 연구는 구조적, 열적 및 형태적 분석을 사용하여 이러한 단백질 특성의 변화를 검증하고자 합니다.