The actinidin (EC 3.4.22. 14) found in kiwifruit is a cysteine protease. In order to obtain the actinidin gene from the Chinese wild kiwifruit, primers were designed on the basis of the actinidin gene of Actinidia deliciosa, the New Zealand kiwifruit. The 1.2 kb DNA fragment was acquired from the total RNAs of Chinese wild kiwifruit via reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR), and its DNA sequence was analyzed. Its sequence was determined to share 98.4% homology with the actinidin gene of A. deliciosa. In order to verity the actinidin gene isolated from the Chinese wild kiwifruit in Escherichia coli, the mature gene was amplified via PCR and expressed in E. coli under the control of the T7lac promoter. The actinidin was expressed in E. coli as inclusion bodies, which were solubilized with urea and refolded. The protease activity of the refolded protein was approximately twice as high as that of E. coli BL2l (DE3).
본 연구는 국내산 키위에서 추출한 protease의 특성을 규명하고자 실시하였으며 지금까지 연구되어 오지 않은 근원섬유에 대한 단백분해 활성을 측정하였다. 국내산 키위 crude 효소액은 시료를 buffer에 넣고 균질화한 원심분리액과 포화황산암모늄 처리 후 투석한 두 단계의 시료로 나누었다. 각각은 21.23 mM/mL와 11.58 mM/mL의 활성을 나타내었고 이를 처음 사용하였던 키위의 양으로 환산하면 112.28 mM/g kiwifruit과 45.80 mM/g kiwifruit이었다. 국내산 키위 crude 효소액의 기질에 때한 특이성에서는 카제인과 근원섬유에 대해 높은 활성을 보였으며 그 다음으로 bovine serum albumin, egg white, collagen, elastin 순이었다. 국내산 키위의 단백분해 효소는 pH 2-3에서는 실활하였으며 $60^{\circ}C$ 이상의 온도 범위에서는 급격히 실활하였다. 국내산 키위 crude 효소액은 pH 3.0과 pH 7.5 두 곳에서 최적활성을 나타냈고, 최적온도는 카제인을 기질로 한 경우 $40^{\circ}C$에서, 근원섬유 $50^{\circ}C$에서 최적온도를 나타냈다. 키위 단백질 분해 효소의 카제인에 대한 활성은 염도가 0.5M일 때까지 매우 높다가 급격히 떨어졌으나 근원섬유에 대한 활성은 염의 농도가 높아짐에 따라 서서히 떨어졌다. 키위는 조리중에 연육작용을 위하여 주로 쓰여지고 있으며, 위의 결과로써 우리나라 육류조리와 같이 재워두는 육류조리방법에도 키위가 좋은 연육효과를 나타낼 수 있음을 보였다.
In this study, a kiwifruit-produced protease was used to improve the quality of the wool and silk fabrics. The wool and silk were treated with the actinidin from kiwifruit. Following this protease treatment, changes in the surface of a single yarn of the fabrics were observed via both an optical microscope and a scanning electron microscope (SEM). In order to determine the amount of dye uptake in the fabric, changes in the K/S value of the wool and silk were measured by spectrophotometric analysis. Also, we performed a tensile strength examination to determine variation in their mechanical properties. By increasing the protease treatment time to 48h, the dyeing properties of fabrics were enhanced, and the surfaces of the single yarns of the fabrics became smoother, because of the removal of soil and scale in them. However, no mechanical changes were detected in the fabrics. Thereby, we suggest that the kiwifruit-produced actinidin treatment can improve the quality of the fabrics.
본 연구는 배, 파인애플, 키위로부터 획득한 단일 단백질 분해효소 또는 이들의 혼합 단백질분해효소의 pH 및 처리시간에 따른 계육의 actomyosin분해 능력에 미치는 영향을 조사하였다. 파인애플 단백질분해효소를 처리한 경우, pH 5.3, 7.0과 8.0 모두에서 가장 강한 분해능력을 나타내었으나, 배 및 키위 단백질분해효소의 actomyosin 분해 능력은 비슷한 경향을 보였다. pH에 따른 분해 능력의 조사 결과는 배, 파인애플 및 키위 단백질분해효소 모두pH 5.3에서 강한 분해 활성을 나타내었으나, pH 8.0에서는 파인애플을 제외한 배 및 키위 단백질분해효소는 약한 분해 반응을 보였다. 배 단백질분해효소와 파인애플 단백질분해효소를 1:1 (w/w)로 혼합하였을 때 pH조건에 크게 영향을 받지 않고 강한 분해를 나타낸 반면, 배와 키위 단백질분해효소의 혼합 또는 키위 와 파인애플 단백질분해효소의 혼합의 경우, 배와 파인애플 단백질분해효소의 혼합의 경우에 비해 분해 능력이 낮아지는 것으로 나타나, pH 7.0에서는 키위 효소의 단백질 분해 활성은 배 단백질분해효소와는 영향을 받지 않으나 파인애플로부터 추출한 단백질분해효소와는 경합적으로 작용하는 것으로 관찰되었다. 한편, 배, 파인애플 및 키위 단백질 분해효소의 혼합효소로 처리한 경우pH의 차이에 크게 영향을 받지 않으며 이상적인 분해 능력을 나타내었다. 따라서, 본 연구 결과, 파인애플 및 파파야 등 열대 과일 유래의 단백질분해효소 단일로 처리할 때의 단점인 과잉분해의 문제점이 배 단백질분해효소의 혼합이용을 통해 개선될 수 있는 가능성을 제시하였다.
Objective: Although pork loins is not a tough meat, they need to develop meat products with a soft texture for the elderly. This study focused on the physicochemical properties and tenderness characteristics of pork loin injected with green kiwifruit juice (GRJ) and gold kiwifruit juice (GOJ) during various incubation times. In addition, the antioxidant activities of hydrolysate derived from the hydrolysis of pork loin by kiwifruit juice protease were evaluated. Methods: The pork loin was injected with 10% and 20% GRJ and GOJ, under various incubation times (0, 4, 8, and 24 h). Then, the physicochemical properties and tenderness of pork loins were measured. 2,2- diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging activity and reducing power were conducted to determine hydrolysate's antioxidant activities derived from pork loin's hydrolysis by kiwifruit juice protease. Results: GRJ had greater tenderizing ability than GOJ, even at the 10% addition. When kiwifruit juice was injected into pork loin, the tenderness increased with increasing incubation time. This was confirmed by the decrease in intensity of the myosin heavy chain (MHC) band in sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. In particular, the MHC band decreased at 8 h for both 10% GRJ and 20% GOJ and at 4 h for 20% GRJ alone. The highest myofibril fragmentation index and peptide solubility were observed in pork loin treated with 20% GRJ compared to the other treatments during incubation. The 10% GRJ and 20% GOJ treatments showed similar levels of antioxidant activity of the protein hydrolysates in pork loin, and 20% GRJ showed the highest activity among the treatments. Conclusion: Kiwifruit juice had protease activity, and GRJ was more useful for tenderizing meat products than GOJ. Thus, GRJ at 10% could be a potential agent to tenderize and enrich the natural antioxidant activity through the proteolysis of pork loin.
국내산 무화과, 키위, 배, 파인애플은 단백분해효과가 알려져 조리 중에 쓰여지고 있으나 체계적인 연구가 부족한 상태이다. 이에 이들 과실로부터 조효소액을 추출하여 그 특성을 연구하고 과실을 직접 소고기에 처리하여 연육효과를 살펴보고자 하였다. 과실에서 조효소액을 추출한 후 카제인과 근원섬유에 대한 단백분해 능력을 측정한 결과 파인애플 > 키위 > 무화과 > 배의 순서로 나타났다. 이 조효소액을 근원섬유 단백질에 처리하여 전기영동을 실시한 결과 배를 제외하고 조효소액의 농도를 증가시켜 처리할수록 myosin heavy chain이 170,000D 이하로 붕괴됨을 볼 수 있었다. 연육작용 측정에 가장 적합하다고 알려진 소편화율을 관찰한 결과, 파인애플 > 키위 > 무화과 > 배로서 근원섬유단백질 분해 활성의 순서와 같았다. 소고기에 갈은 과육을 5% 및 10%로 처리하였을 때 침지액의 가용성 질소량을 측정한 결과, 과실 처리구 모두에서 대조구보다 높은 가용성 질소량을 나타내었다. 과실을 갈아 소고기에 처리한 후 가열하여 전단력을 측정한 결과, 파인애플이 연육에 가장 효과적인 것으로 나타났으며, 배는 효과가 적은 것으로 나타났다. 소고기에 갈은 과실을 넣고 숙성하여 가열한 후 텍스쳐를 측정한 결과, springiness와 gumminess의 경우 파인애플이 가장 효과적인 것으로 나타났으며 키위도 상당히 효과적인 것으로 나타났다. 과육의 연육효과를 평가한 결과, 5% 첨가시 연도의 경우는 파인애플과 키위가 가장 연한 것으로 나타났고 기호도의 경우 모든 과실에서 10% 첨가보다 5%가 더 높은 기호도를 나타내었다.
본 연구에서는 과일(무화과, 키위, 파인애플)에서 추출한 단백질분해 조효소와 전통발효제(개량누룩, 전통누룩, 메주, 입국)에서 추출한 단백질분해 조효소의 특징을 비교하였다. 전통발효제에서 추출한 단백질분해 조효소는 과일에서 추출한 단백질분해조효소보다 높은 온도($70^{\circ}C$), 높은 염 내성(1~3%), 그리고 낮은 pH(3~6)에서 활성을 보였다. 같은 조건에서 활성을 비교하였을 때, 바이오 누룩>입국>전통누룩>무화과>파인애플>메주>키위 순으로 활성이 높았다. 이러한 결과는 과일에서 추출한 단백질분해 조효소보다 전통발효제에서 추출한 단백질분해 조효소의 활성이 우수하고 고온, 산성, 그리고 염의 조건에서도 활성이 저하되지 않으므로, 소시지나 치즈 제조 등의 다양한 식품산업에 이용될 수 있는 가능성을 보여준다.
골뱅이의 가공 부산물인 내장의 효율적인 이용을 위하여 단백질 가수분해효소인 bromelain을 함유하는 파인애플과 actinidin을 함유하는 참다래의 과즙 첨가하여 젓가을 제조하였다. 파인애플 과즙과 참다래 과즙은 각각 52unit/mL, 248 unit/mL의 단백질 가수분해 효소활성을 나타내었다. 마쇄한 골뱅이의 내장을 염농도 12.5%와 과즙 25, 50, 100 mL 첨가하여 1$0^{\circ}C$에서 숙성하였다. 파인애플 과즙을 첨가한 젓갈에서 참다래를 첨가한 경우보다 숙성 중 pH의 변화가 다소 많으며 아미노 질소가 많이 생성되었고 총질소함량과 총균수는 숙성기간이 연장도리수록 증가하는 경향을 보이고 있으나, 첨가한 과즙의 종류와 양에 따른 연관성은 발견하지 못하였다. 한편, 젓갈의 숙성 중의 안전성을 확인하기 위하여 측정한 대장균군 시험에서는 본 연구에서 제조된 모든 젓갈에서 음성으로 확인되어 위생적으로 적합한 것으로 판정되었다.
본 연구에서는 단백질분해효소의 산업적 이용을 위하여 kiwifruit 과육 속에 들어 있는 gelatin분해활성을 조사하였다. Kiwifruit 과육에는 3개의 단백질분해효소의 활성 밴드(PI, PII, PIII)가 관찰되었다. 단백질분해효소 PI은 220 kD, PII는 51 kD, PIII는 26 kD에 해당하는 것으로 추정할 수 있었다. 이들 단백질분해효소 PI, PII, PIII는 모두 pH 2.0~5.0 범위에서 높은 활성을 보였으며 pH 4.0에서 가장 높게 나타났다. 이들 단백질분해효소 PI, PII, PIII는 모두 cysteine proteinase 저해제인 E-64와 iodoacetate에 의해서 저해되었으며, cysteine proteinase를 촉진하는 DTT, cysteine 및 $\beta$-mercaptoethanol에 의해서 활성이 증가하였다. 그 중 단백질분해효소 PIII는 분자량과 효소의 특성으로 보아 actinidin (EC 3.4.22.14)과 동일한 것으로 판단되었다. 단백질분해효소 PI, PII, PIII는 모두 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$과 $Mn^{2+}$에 의해 촉진되었으며 $Zn^{2+}$과 $Hg^{2+}$에 의해 완전히 저해되는 것으로 나타났다. 하지만, $Co^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Al^{3+}$, $Fe^{3+}$ 등 금속이온의 영향이 다소 다르게 나타났다. Kiwifruit 과육의 단백질분해효소 PI, PII, PIII 중에서 PI과 PII는 온도가 증가함에 따라 활성이 점차 낮아졌으나 PIII는 비교적 안정한 것으로 조사되었다. 특히, PIII는 $50^{\circ}C$ 이내의 범위에서 48시간 경과시에도 75% 이상의 활성을 보여 이 범위의 온도에서는 상당 시간 동안 안정한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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