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초임계이산화탄소 탈지 밀웜(Tenebrio molitor) 분말 및 분리단백의 이화학적 품질 특성
김양지(Yangji Kim),김석중(Seok Joong Kim) 한국식품과학회 2020 한국식품과학회지 Vol.52 No.5
본 연구에서는 고단백질 식품소재로서 밀웜의 활용성을 높이기 위해 탈지 분말 및 분리단백 제조 시, 기존의 압착이나 용매탈지의 대안으로 초임계이산화탄소(<SUB>S</SUB>CO2) 탈지의 활용 가능성을 조사하였다. 이를 위해 41.37 MPa, 40℃의 <SUB>S</SUB>CO2로 유지를 추출하여 탈지 분말을 제조하고 이로부터 알칼리 추출 및 등전점 침전을 이용해 분리단백을 제조한 후 단백질 함량 변화 및 수율, 색도, 단백질 용해도, 거품 형성력과 안정성, 유화력과 안정성 등의 품질지표를 측정하고 이를 압착과 헥산탈지로 얻은 탈지 분말 및 분리단백과 비교하였다. <SUB>S</SUB>CO2로 밀웜을 탈지하면 단백질 함량(71.66%)이 헥산탈지 분말과 유사한 수준의 탈지 분말을 얻을 수 있었고, 분리단백 추출률도 헥산탈지(37.10%)나 압착탈지(22.39%) 분말보다 높았다. 또한 분리단백의 단백질 수득률도 압착탈지 분리단백보다 높고 헥산탈지 분리단백과 유사하였다. <SUB>S</SUB>CO2탈지 분말과 분리단백은 압착탈지 시료보다 밝은 색상을 보이며 헥산탈지 시료에 가까운 값L<SUP>*</SUP>, a<SUP>*</SUP>, b<SUP>*</SUP>값을 보였다. 탈지방법에 상관없이 pH에 따른 탈지 분말 및 분리단백의 단백질 용해도는 pH 5에서 최소였으며 산과 염기로 갈수록 증가하였고 분리단백이 더 높은 용해도를 보였다. 수분 흡착력은 분리단백에서 증가하였으며 <SUB>S</SUB>CO2탈지 분리단백에서 가장 높았다. <SUB>S</SUB>CO2탈지 분말의 유지 흡착력은 압착탈지 분말보다 높고 헥산탈지 분말과 유사하였다. 거품 형성력은 분리단백에서 더 높았으며 <SUB>S</SUB>CO2탈지는 헥산탈지와 유사하였다. 유화력은 다른 탈지 분말 및 분리단백에 비해 <SUB>S</SUB>CO2탈지 분말과 분리단백이 약 1.6배 정도 높았다. 이상의 결과로부터 밀웜의 탈지 분말이나 분리단백 제조 시, 단백질 함량, 수율 및 여러 품질 특성에서 <SUB>S</SUB>CO2탈지가 압착탈지보다 전반적으로 우수하였으며 헥산탈지와는 유사하거나 일부 특성에서는 더 우수한 것으로 나타났다. Supercritical carbon dioxide (<SUB>S</SUB>CO2) extraction was applied for the defatting of mealworm to prepare defatted powder (DP) and protein isolate (PI) and compare the process to press and hexane extraction, with respect to DP and PI physicochemical properties. <SUB>S</SUB>CO2 DP was obtained by extracting 34.40% oil at 41.37 MPa, 40℃ for 180 min, and the product contained 71.66% crude protein, which is similar to that of hexane DP and higher than that of press DP. In using alkali protein extraction to prepare PI from DP, <SUB>S</SUB>CO2 was as effective as hexane and better than press. <SUB>S</SUB>CO2 produced brighter DP and PI than press, but not as much as hexane. Protein solubility was similar in all DP, with minimum values at pH 5. The highest water adsorption capacity was noticeable for <SUB>S</SUB>CO2 PI, and <SUB>S</SUB>CO2 DP showed an oil adsorption capacity comparable to that of hexane DP. <SUB>S</SUB>CO2 DP and PI had better foaming capacity than press DP and PI and showed superior emulsion activity compared to others.
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초임계 이산화탄소를 이용하여 추출된 도라지 종자유의 특성
김양지(Yangji Kim),임지영(Jee Young Imm),김석중(Seok Joong Kim) 한국유화학회 2018 한국응용과학기술학회지 Vol.35 No.1
본 연구에서는 초임계 이산화탄소 추출을 이용해 도라지(Platycodon grandiflorum A. DC) 종자로부터 유지를 제조하여 새로운 식용유지로서의 물리화학적 특성을 조사하였다. Soxhlet 용매 추출에 비해 6,000 psi 압력 및 40℃ 온도조건에서의 초임계 이산화탄소 추출로 더 많은 유지를 얻을 수 있었고 특히 볶은 종자로부터는 32.7%까지 얻을 수 있었다. 볶은 종자로부터 얻은 초임계 도라지 종자유는 시판 대두유나 들깨유와 마찬가지로 대부분 중성지질로 구성되어 있음을 TLC 분석으로 확인하였다. 또한 이 유지는 고도로 불포화된 지질로 대두유나 들깨유보다 linoleic acid(73.27%) 함량이 훨씬 높았 으며 그 다음으로 oleic acid(13.16%) 함량이 높았다. 유지의 물리화학적 특성으로, 비중 0.92, 점도 45.37 cP, 굴절률 1.48, 색도 L=47.30, a=-3.69, b=25.72, 요오드가 141.57 g I 2 /100 g oil, 비누화가 191.21 mg KOH/g oil, 산가는 2.60 mg KOH/g oil 였다. 이런 특성들 중에서 지질의 불포화도와 관련이 있는 굴절률, 점도 및 요오드가는 두 시판 유지들의 중간값을 나타내었다. Rancimat 법으로 측정한 산화유도기간을 비교한 결과에서도 초임계 추출 도라지 종자유(2.03 hr)는 대두유(2.94 hr)보다는 낮으나 들깨유(1.79 hr)보다는 높은 중간값을 나타내었다. 종자 볶음 공정은 유지의 추출 수율을 증가시킬 뿐만 아니라 콜레스테롤에스터 함량과 산가 감소에 긍정적 효과도 있었다. 이상으로부터, 초임계 이산화 탄소 추출을 통해 볶은 도라지종자로부터 높은 수율로 유지를 제조할 수 있었고 이 유지는 식용유지로서 적합한 특성을 가진다고 판단되었다. In this study, oil of Platycodon grandiflorum seeds was prepared using supercritical carbon dioxide extraction (SCE) and its physicochemical indices as a new edible oil were investigated. Compared to Soxhlet solvent extraction, SCE under the condition of 6,000 psi at 40℃ produced more oil, especially from the roasted seeds to 32.7%. TLC analysis showed triacylglycerols accounted for most of the oil obtained from roasted Platycodon grandiflorum seeds by SCE similarly to commercial soybean oil or perilla seeds oil. The oil had highly unsaturated lipid with considerable amount of linoleic acid(73.27%) much more than two commercial oils followed by oleic acid(13.16%). Physicochemical properties of the oil were as follows; specific gravity, 0.92; dynamic viscosity, 45.37 cP; refractive index, 1.48; color, L=47.30, a=-3.69, b=25.72; iodine value, 141.57 g I 2 /100 g oil; saponification value, 191.21 mg of KOH/g of oil; acid value, 2.60 mg of KOH/g of oil. Among those, refractive index, viscosity and iodine value, which were related to unsaturation degree of lipid, were ranged between those of two commercial oils. The oxidation stability of oil(2.03 hr) was also ranged between less stable perilla seeds oil(1.79 hr) and more stable soybean oil(2.94 hr) based on the induction time measured by Rancimat assay. In addition to extraction yield increase, seeds roasting provided further benefits such as reductions of cholesterol ester content and acid value without change in fatty acid composition. In conclusion, oil was extracted from the roasted Platycodon grandiflorum seeds at high yield by supercritical carbon dioxide and it seemed to have proper characteristics as a edible oil.
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우혜련(Hyeryeon Woo),김양지(Yangji Kim),이윤(Yoon Lee),김인호(In-Ho Kim),김석중(Seok Joong Kim) 한국식품영양과학회 2018 한국식품영양과학회지 Vol.47 No.9
본 연구에서는 도라지 종자의 기능성을 평가하기 위해 ELISA를 이용한 멜라토닌 함량 분석, 최적 추출용매 선정, 그리고 추출물에 대한 화학적 항산화능 및 3T3-L1 세포주를 이용한 세포 내 항산화능을 조사하였다. 종자로부터 멜라토닌 추출에는 75% 에탄올이 가장 우수하였으며 이 추출물의 멜라토닌 함량은 146.8 ng/g이었다. 해당 추출물의 페놀화합물 함량은 50.2 μg GAE/g이었으며 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, FRAP, ORAC법으로 분석한 항산화능이 각각 519.1, 645.1, 471.1, 1,438.7 μmol TE/g으로 나타났다. 이러한 종자 추출물의 멜라토닌 및 페놀화합물함량, 그리고 항산화능은 싹이나 뿌리보다 높았다. 3T3-L1 세포주에 40 μg/mL 추출물을 처리한 세포 내 항산화능 분석에서도 종자 추출물이 21.5 unit의 항산화능을 보인 반면에 싹이나 뿌리 추출물의 항산화능은 나타나지 않았다. 이로부터 도라지 종자는 싹이나 뿌리보다 멜라토닌 함량이 높고 항산화능이 우수한 새로운 기능성 식품자원으로서의 활용가능성을 확인하였다. The melatonin content and antioxidant activity of Platycodon grandiflorum (PG) seed extract were measured and compared to those of PG sprout and root extracts. Among the solvents used to extract melatonin from seeds, 75% ethanol was better than methanol or 25, 50 or 100% ethanol (v/v), resulting in 146.8 ng melatonin per g extract by ELISA assay. The polyphenol content of seed extract prepared using 75% ethanol was 50.2 μg gallic acid equivalent (GAE)/g. This extract also exhibited dose-dependent antioxidant activity in various assays, showing 519.1 μmol Trolox equivalent (TE)/g in 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging, 645.1 μmol TE/g in 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging, 471.1 μmol TE/g in ferric reducing antioxidant power, and 1,438.7 μmol TE/g in oxygen radical absorbance activity. Both the melatonin content and the antioxidant activity were highest in seed extract, followed by sprout and root extracts. Longer sprouting lowered the melatonin content and the antioxidant capacity. In a cellular antioxidant activity (CAA) test using 3T3-L1 cells, seed extract (40 μg/mL) showed 21.5 units CAA while neither sprout nor root extract exhibited any activity. These results suggest that PG seed is a novel functional foodstuff superior to its sprout and root in melatonin content and antioxidant activity.
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