두유 공장의 부산물로 생산되는 두유박의 효율적인 탈수 방법을 개발하기 위하여 유기산 첨가에 의한 pH 조절, 압착조건, ohmic heating 등이 탈수 효과에 미치는 영향을 연구하였다. 두유박 시료의 pH를 유기산을 이용하여 $3.5{\sim}7.0$ 범위에서 조절하였을 때 대두 단백질 등전점인 pH 4.5근방에서 탈수 효과가 가장 우수하여 함수율 $70{\sim}72%$까지 탈수되었으며, 압착액의 고형분 함량은 3%까지 현저히 감소하였으며, 여과포로부터의 박리성도 향상되었다. Acetic acid로 두유박의 pH를 4.5로 조절한 후 압착했을 때 압착 압력이 $10kg/cm^{2}$일 때 수분 함량은 $69%$까지 감소되었으며, 그 이상의 압착압력에서는 일정하였다. 생두유박의 pH를 acetic acid로 4.5로 조절한 후 60V, 60㎐의 교류전류를 통하면서 $5kg/cm^2$의 압력으로 10분간 압착했을 때 수분함량은 63%까지 탈수되었으며, 탈수시간도 단축되었다. 또한 우수한 탈수효과 이외에도 Joule열에 의해 중심부 온도가 $95{\sim}100^{\circ}C$까지 상승하므로 살균 효과도 거둘 수 있어 저장성이 현저히 증가하였다.
두유제조에서 얻어지는 두유박을 활용할 목적으로 보리된장을 만든 결과 된장 숙성중 환원당은 모든 시험구가 숙성 50일경까지 증가하다가 그 이후에는 감소하였고 두유박의 배합비가 많을수록 환원당의 함량이 감소하였고 amino태 질소 함량은 각 시험구 다같이 50일까지는 현저히 증가하나 그 이후에는 증가가 약간 둔화되며 시험구별로는 두유박 배합비가 많아질수록 감소하는 경향을 보였다. 또한 총산 함량은 30일까지는 현저하게 증가하나 그 이후에는 둔화되었으며 각 시험구별로는 그 차이가 극히 적었다. 숙성 80일되는 각 시험구의 색도에서는 두유박의 배합비가 많을수록 명도가 높으며 적색도가 약해지는 반면 황색도가 높아졌다. 숙성 90일되는 된장의 관능검사 결과 콩나물 된장국은 대조구가 가장 좋고 두유박의 배합비가 많을수록 맛은 약간 떨어지나 시험구 A(보리코지100, 대두 75, 두유박 25), B(보리코지 100, 대두50, 두유박 50), C(보리코지 100, 대두 25, 두유박 75) 사이에는 유의차가 없었다. 된장 그대로의 맛도 대조구가 가장 좋고 두유박의 배합비가 많을수록 점수가 떨어졌으나 대조구와 시험구 A,B 사이 시험구 A,B,C 사이 그리고 시험구 B,C,D(보리코지 100, 대두 0, 두유박100)사이에는 유의차가 없었다.
두유 제조에서 나오는 두유박을 활용하기 위하여 쌀된장을 만든 결과 된장 숙성중 환원당은 모든 시험구가 숙성 $40{\sim}50$일 경까지 증가하다가 그 이후에는 감소하였고 두유박의 배합비가 많을수록 환원당의 함량이 감소하고 amino태 질소함량은 각 시험구가 다같이 50일까지 현저히 증가하나 그 이후에는 증가가 둔화되며 시험구 별로는 두유박 배합비가 많아질수록 감소하는 경향을 보였다. 총산 함량은 30일까지는 현저하게 증가하나 그 이후에는 둔화되었으며 두유박의 배합량이 많을수록 그 함량이 적었으나 그 차이는 근소하였다. 80일 숙성 된장의 색도는 두유박의 배합비가 많을수록 명도가 높았으며 적색이 약해지는 반면 황색이 강하게 나타났다. 숙성 90일 되는 된장에 대하여 관능검사를 한 결과 콩나물 된장국은 대조구가 가장 좋고 두유박의 배합량이 많을수록 그 맛은 다소 떨어지나 대조구와 시험구 A(쌀코지 100, 대두 75, 두유박 25) 사이 그리고 시험구 A와 시험구 B(쌀코지 100, 대두 50, 두유박 50), C(쌀코지 100, 대두 25, 두유박 75), D(쌀코지 100, 대두 0, 두유막 100) 사이에는 유의차가 없었다. 된장 그대로의 맛도 대조구가 가장 좋고, 두유박의 배합비가 많을수록 맛이 떨어지는 경향은 있으나, 대조구와 시험구 A 사이, 시험구 A와 시험구 B,C 사이 그리고 시험구 B와 시험구 C,,D 사이에는 유의차가 없었다.
단백질(蛋白質)이 39.4% (건량기준) 함유된 두유(豆乳) 생산시(生産時) 생기는 두유(豆乳)비지의 건조(乾燥)를 위하여 acetone, ethanol, isopropylalcohol 및 n-hexane으로 용매세척(溶媒洗滌)을 한 뒤 각(各) 용매(溶媒)별로 처리된 비지를 $45^{\circ}C$에서 건조하였다. 건조비지의 일반성분은 단백질 $42.5%{\sim}48.8%$, 지방질 $5.6%{\sim}18.9%$ 및 섬유질 $3.6%{\sim}4.2%$이었으며 건조중(乾燥中)의 건조속도(乾燥速度) 그리고 건조(乾燥)비지의 색상(色相) 및 물리적 성질등을 비교하였다. Acetone처리된 비지가 가장 빨리 건조(乾燥)되었으며 다음은 ethanol, isopropyl alcohol, n-hexane순이었고 또한 acetone처리된 건조(乾燥)비지의 조단백질(粗蛋白質) 함량은 48.8%로 제일 많았고 조지방(粗脂肪)은 5.6%로 제일 낮았다. Hunters color difference meter로 측정된 건조(乾燥)비지의 Hunter값들은 "L" value에서는 acetone 처리구가 가장 높았고 "a"와 "b" value에서는 acetone과 isopropylalcohol처리구가 다른 용매처리구보다 낮았다. 건조(乾燥)된 비지의 수분(水分)과 기름의 흡수능력(吸收能力) 비교에서 acetone과 ethanol처리구가 다른 처리구보다 높은 값을 보여주었으며 건조(乾燥)비지를 밀가루에 섞어 Amylograph로 측정된 점도(粘度)의 변화를 보면 비지 첨가량(添加量)이 10%에서 40%로 증가하면서 점도(粘度)가 감소하였으나 acetone처리구로서는 10% 첨가(添加)하였을 때 거의 영향이 없었다. 이상의 결과(結果)에서 두유(豆乳)비지의 acetone 또는 ethanol로 처리함이 두유(豆乳)비지의 건조(乾燥)를 위하여 건조속도(乾燥速疫)나 단백질(蛋白質)함량 그리고 색상(色相)및 Amylograph점성(粘性)의 성질에서 우수함을 보여주어 실용화를 위한 가능성을 보여주었다.
식품으로의 이용가치가 충분한 것으로 알려진 두유(豆乳) 제조시 부산물로 얻어지는 비지를 보존하기 위한 방법의 하나로 열풍건조를 실시하였다. 비지의 고형성분은 단백질 26.55%, 지방 12.50%, 회분 4.04%, 탄수화물 48.71%이었다. 건물중량비로 593%의 수분함량을 갖고 있는 비지를 기계적으로 압착하여 378%까지 수분함량을 감소시켰다. 이 때의 적합한 압착조건은 압착하중 $0.5\frac{M}{T}$, 압착시간 5분 이었다. 압착에 의하여 수분함량이 감소된 비지를 지름이 3mm, 길이가 10mm정도 크기의 과립모양으로 만들었다. 이러한 과립상 비지를 얇은층으로 쌓아 10%의 수분함량까지 열풍건조를 실시하였다. 그 결과 건조조건(열풍속도 160fpm, 건조온도 $120^{\circ}C$)에서 95분간 건조시킨 건조비지의 외관상의 품질변화가 거의 문제가 되지 않음이 밝혀졌다.
두부 제조공정 중의 부산물인 비지의 효율적인 이용을 위하여, 원료 대두 중량의 10%에 해당하는 건조비지를 첨가시킨 두부를 제조하여 이의 영양적 품질을 검토하였다. 일반성분은 수분의 경우 건조비지 첨가 두부가 80.6%, 일반 두부가 77.5%로써 비지 첨가 두부가 다소 높았으며 단백질의 함량은 건조비지 첨가 두부와 일반 두부 각각 38.5%, 45.8%였으며, 지질의 함량은 각각 34.3%, 26.9%로써, 단백질과 지질 함량이 낮은 건조비지 첨가로 인해 일반 두부에 비해 건조비지 첨가두부가 낮은 함량을 보였다. Trypsin inhibitor (TI) 함량은 비지의 경우 잔존량이 6.9 (mg/g시료)정도였고, 건조비지의 경우에도 거의 비슷하였다. 건조비지 첨가두부에는 원료 대두에 있었던 TI의 12% 정도만 남아있었다. 단백질의 효소소화율 (enzyme digestibility)은 비지, 건조비지 각각 87%, 86% 정도로 높았고 건조비지 첨가 두부도 일반 두부와 거의 동일한 91% 정도였다. 효소소화율은 TI함량이 저하함에 따라 역상관관계를 가지면서 상승하였다. 구성 아미노산 조성은 일반 두부와 건조비지 첨가 두부는 거의 차이가 없었으며, 총아미노산에 대한 필수 아미노산의 비율은 일반 두부가 40.4%, 비지첨가 두부가 40.6%였으며, lysine 함량이 높은 건조비지로 인하여 건조비지 첨가 두부는 lysine의 보충 효과가 있었다. 단백품질을 Computed Protein Efficiency Ratio (C-PER)로 계산할 때 일반 두부는 1.95, 비지 첨가 두부는 1.4였으나 Discriminant Computed Protein Efficiency Ratio (DC-PER)로 계산할 때는 오히려 비지 첨가 두부경우가 높았다. 여러 연구자들의 대두가공품에 대한 생체실험 결과와 비교할 때 일반 두부를 제외하고는 두유, 비지 및 비지첨가두부의 영양평가는 DC-PER 방법이 유리한 것으로 생각되었다.
두유 및 두부 공장의 부산물로 생산되는 두유박을 식이섬유원 또는 식품용 소재로 유효하게 이용하기 위한 연구의 일환으로 저장성을 증가시킬 수 있는 탈수 공정에 대한 연구를 수행하였다 유압식 양착 탈수기를 이용하여 압착 압력, 시간, 시료량 등이 탈수 효과에 미치는 영향 및 ohmic heating을 이용한 압착탈수 효과 등을 검토, 고찰하였다. 단순가압에 의한 두유박의 탈수 조건을 검토한 결과 압착 압력 $5{\sim}20kg/cm^2$ 범위에서 압착 압력이 증가할수록 탈수 효과는 거의 직선적으로 증가하였으며, 압착 실린더에 시료의 충진 두께가 15 mm이상일 때 압착 효율이 매우 낮았다 가압에 의한 압착으로는 초기 수분함량 약 80%에서 단지 $74{\sim}785$정도까지만 감소시킬 수 있어 기계적 압력만으로는 효율적으로 탈수되지 않았다. 생두유박을 $10kg/cm^2$의 압력으로 압착하면서 60Hz, 100v의 일반 교류를 통하였을 때 초기 10분 동안에 급속히 탈수되었으며, 그 이후는 간신히 탈수가 진행되었다. 교류통전 압착시 기계적 압착에 비해 압착 즙액량이 2.4배 증가하였으며, 압착 케이크의 수분 함량은 70%까지 감소시킬 수 있었다. 또한 Joule열에 의하여 두유박은 급속히 가열되어 살균 효과를 얻을 수 있었다. 상용 주파수(60Hz)에서 접압을 변화시켰을 때 100V에서 가장 효과적인 탈수가 일어났으며, 60 V의 고정 전압에서 주파수 변환 시는 5kHz가 가장 효율적이었다.
Quinone reductase(QR)를 포함한 2상효소계를 활성화시키는 성분들은 많은 동물실험에서 발암물질의 세포내 작용을 억제함으로서 항종양효과를 나타내는 것으로 보고되어 있다. 본 연구에서는 대표적인 농산부산물로서 미강, 밀기울, 탈지대두박, 두유박, 참깨박, 들깨박등 6종의 시료에 대한 암예방효과를 갖는 물질의 존재여부를 탐색하기 위하여, mouse hepatoma cell line(Hepalclc7 cells) 을 이용하여, quinone reductase활성유도 여부를 측정하였다. 참깨박과 들깨박의 80%메탄올 추출물은 0.5mg/ml 농도에서 강력한 QR 유도활성을 나타냈으며, 같은 농도에서 다른 시료들은 거의 QR 효소활성을 증가시키지 않았다. 한편 QR효소활성을 유도하는 성분을 찾아내기 위하여 일차적으로 TLC를 수행한 결과, 참깨박과 들깨박의 메탄올 추출물 가운데 사용한 전개용매(n-butanol : n-propanol : 2N ammonium hydroxide(10 : 60 : 30)에서 가장 빨리 이동하는 분획(Rf=0.70)이 유효성분을 함유하고 있음을 확인하였으며, 현재 활성성분의 동정이 진행중에 있다.
Aspergillus niger CF-34가 생산하는 대두세포벽분해 효소 복합액을 알칼리로 처리하여 조효소액 중에 함유된 protease만을 선택적으로 제거할 수 있었다. 조효소액을 알칼리로 처리하였을 때 세포벽분해활성에는 영향을 적게 주고, 대두 단백질을 분해시켜 쓴 맛의 peptide를 생성하는 protease만을 선택적으로 불활성화시킬 수 있었다. 조효소액의 pH를 $9.0{\pm}0.1$로 조절하여 $20^{\circ}C$에서 약 30분 동안 서서히 교반한 후 다시 pH를 5.0로 조절하는 것이 최적 조건이었다. 이때 조효소액 중 protease 활성은 초기의 약 10% 미만으로 감소하였으며, 각 효소의 잔존 활성을 살펴보면 pectinase는 약 80%, polygalacturonase는 약 85%, xylanase는 약 95%, carboxymethyl cellulase는 약 100% 정도이었고, 대두세포벽분해활성은 초기의 약 90% 정도 유지할 수 있어 protease만이 선택적으로 제거되었다. 이렇게 처리된 효소액을 사용하여 비지 중의 대두 단백질을 추출할 경우 생산효율은 비록 감소하였지만, 대두단백질의 분해를 막고, 쓴맛 생성을 억제하여 품질 및 관능적으로 우수한 제품을 생산할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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