'조단백질'에 해당되는 글 2건

  1. 2014.06.21 Isolated soybean protein의 정량
  2. 2014.06.21 Kjeldahl법을 통한 crude protein의 정량 1

1.Subject

Isolated soybean protein의 정량

 

2.Object

Isolated soybean의 protein의 양을 정량하여 수율을 구한다.

 

3.Principle

◆ 분리 콩단백 (isolated soybean protein)이란?

탈지대두박으로부터 콩 단백질을 이용한 제품 중 분리 콩단백 (isolated soybean protein)은 농축 콩단백에서 불용성 탄수화물을 제거하게 되면 단백질만이 남게 되는 데 이 제품을 분리 콩단백이라 하고 단백질 함량은 90%정도이다.

 

1) 분리 콩단백

분리 콩단백은 깨끗하고 껍질이 제거된 좋은 품질의 콩으로부터 단백질이 아닌 대부분의 성분을 제거하여 단백질의 함량이 건조량을 기준으로 90%이상(N×6.25)이 되도록 제조한 분말 콩 제품을 말한다. 제품의 품질은 지방질이 전혀 없어야 하며 섬유질의 함량이 극히 적은 것이 특징이다. 분리 콩단백의 pH는 중화 정도에 따라 4.6에서부터 7.0까지의 넓은 범위를 갖고 있다.

 

2) 분리 콩단백의 물리적 기능특성

일반적으로 분리 콩단백은 수분결합능력이 크다. 이는 분리콩단백분이 단백질 결합능력이 높고 쉽게 팽창하기 때문에 분리 콩단백을 식품에 첨가 할 때는 수분흡수의 불균형이 일어나기 쉬우므로 첨가시 수분량의 조절이 필요하다.

 

3) 콩 단백질의 조성

 

 

 

콩의 단백질의 성분 중 총 단백질의 70% 이상을 차지하고 있는 글로불린이며, 글로불린의 구성은 7S와 11S가 대부분을 차지하고 있다. 7S와 11S는 물리적 및 화학적 특성이 다르다. 11S 글로불린은 subunit A5의 존재여부에 따라 A5, A4 types의 2가지 형으로 나눌 수 있다. 7S는 11S에 비하여 함황 아미노산 함량이 4-5배 낮다.

 

◆ 분리 콩단백의 회수

콩 단백질을 회수 시 수율을 높이기 위해서는 등전점에서도 침전되지 않는 저분자 콩단백을 주로 얻는 것이 중요하다. 그 이유는 저분자의 분리 콩단백은 보통 분리 콩단백보다 용해성이 훨씬 더 높으며 향미 물질과 착색 물질이 완전히 제거된 상태로 회수되기 때문이다. 이때 한외 여과에 의한 분리 콩단백은 pH 4.5에서 침전되지 않는 단백질을 전부 회수하므로, 재래식 방법보다 18 ~20%정도 수율을 향상시킬 수 있다.

 

◆ 등전점

 

등전점이란 양쪽성전해질이나 콜로이드입자 등의 전하의 대수 합이 0이 될 때의 상태를 용액의 수소 이온지수 pH로 나타낸 것으로 아미노산의 종류에 따라 달라진다. 보통 단백질의 전하의 대수 합은 전체 아미노산보다는 단백질 표면의 아미노산이 더 중요한 영향을 준다. 콩은 산성 아미노산이 더 많으므로 등전점이 pH 7보다 낮은데 이 등전점에서는 인접한 단백질 분자 간에 전기적 반발작용이 없어 서로 결합하여 용해도가 최저 즉, 침전되는 것이다. 등전점 이하나 이상에서는 전하가 발생하여 분자 간 전기적 반발 작용이 생기므로 용해도가 증가한다.

 

4.Material

탈지대두분, 교반기, 마그네틱바, 소포제, 1N NaOH, 1N HCl, 비커, 호일, 원심 분리기, 원심분리관, 건조기, 스푼, 저울, pH meter, 증류수, 거즈, 마이크로피펫

 

 

5.Method

 

 

 

 

ISP를 만드는 단계는 크게 6단계이다.

Extraction-Separation-Curd침전-Separation-Neutralizing-Separation

1)*비커에 탈지대두분과 그의 10배만큼의 부피인 10% 에탄올을 넣고 교반기로 섞는다.

2)*1M의 NaOH를 첨가하여 pH meter를 이용하여 pH9 ~ 10 정도로 맞춰준다.

3) 1시간정도 놔두면서 pH 변화를 살핀다.

(탈지대두분의 성분으로 인해 pH가 조금 낮아지므로)

4) 용액을 거즈를 통해서 Filtration을 한다.

5) 걸러진 용액을 10분 동안 원심분리 한다.(약 5000rpm)

6)*상등액을 분리하여 상등액에 1M HCl를 첨가해서 pH를 4.2 ~ 4.6 정도로 맞춰

단백질을 침전시킨다. 교반기를 이용하여 잘 저어주면서 pH변화를 조절한다.

7) 거품이 많이 나면 소포제를 2방울 가량 첨가한다.

8) 걸러진 용액을 10분 동안 원심분리 한 후(약 5000rpm)상등액은 버린다.

9) 1M NaOH를 이용하여 pH 7~8로 중화시켜준다.

10)침전물을 잘 긁어내 알루미늄 호일에 펴서 건조를 시킨다.

 

6.Reference

Experimental Organic Chemistry (p.93~121)

식품분석(이론과 실험), 신광출판사, 신효선, p.72 ~ 76

표준식품분석학, 지구문화사 , 채수규 , p.242 ~ 255

핵심 생화학, Stryer, 범문에듀케이션, p33

식품화학, 김관우, 광문각 p.150~152

가공식품의 이해. 김병기, 신광출판사

식품가공학. 손태화, 형설출판사

http://www.soyworld.org/

http://fa.kfda.go.kr/common/vocabulary_view.jsp?currPage=1&SerialNo=1363

Posted by Warpstar
,

1.Subject

Kjeldahl법을 통한 crude protein의 정량

 

2.Object

Kjeldahl법을 통하여 crude protein에 포함된 질소의 양을 통해 단백질의 양을 측정한다.

 

3.Principle

조단백질

단백질은 다른 성분과 달리 평균 16%의 질소를 함유하고 있는 것이 특징이다. 질소는 단백질에서 특유의 성분이지만, 질소를 함유하고 있다고 하여 반드시 단백질이라고는 할 수 없다. 식품 중에는 아미노산, purine 및 pyrimidine 염기의 유도체, amide 화합물, 핵산 화합물, 요소 등의 여러 가지 비단백태의 질소화합물이 함유되어 있으며, 이들은 종류에 따라서 그 조성이 다르다. 일반적으로 총 질소에 6.25를 곱한 것(질소계수 : 100 / 16 = 6.25)이 며 총 단백질 양을 나타내는 것은 아니다. 따라서 이것을 조단백질(crude protein)이라고 한다.

 

Kjeldahl법

Kjeldahl법은 유기질소를 정량하는 가장 흔한 방법으로 중화적정을 이용한 정량법이며 주로단백질, 우유, 곡류, 및 밀가루에 존재하는 질소를 정량하는 방법이다. 이 과정은 직접적이며 특별한 장치가 필요 없고, 수많은 시료의 일상분석에 쉽게 적용된다.

이 방법의 원리는 Kjeldahl장치를 이용하여 조단백질의 총 질소 함량을 측정하여 질소의 %를 단백질로 전환하는 것으로서, 식품 내 모든 질소는 단백질로서 존재한다고 가정하고 식품 단백질 내 질소의 % 함량에 기초한 질소계수(F)를 사용한다.

Kjeldahl법은 분해, 증류, 중화, 적정의 네단계를 거친다.

1) 분해

시료에 진한 황산과 분해 촉진제를 가해 가열하면 식품성분의 분해가 시작되어 유기물의 탈수탄화와 산화환원반응이 일어나 시료 중의 질소는 암모니아로 되고 분해플라스크 중에 잔존하는 진한 황산과 다음과 같이 반응하여 황산암모늄의 형태로 분해액 중에 포집된다.

 

실험과정에서 첨가한 분해촉진제는 진한 황산과 다음과 같은 반응을 한다.

 

그러나 가열, 분해 중에는 제거되고, 본 반응은 반복되어 용액은 더욱 진하게 되며 유기물의 반응은 격렬하다.

 

질소-단백질 환산계수

조단백질은 일정한 비율로 질소를 함유하기 때문에 조단백질의 질소량을 정량하여 여기에 특정한 환산 계수를 곱하여 산출한다. 단백질이 함유하는 질소의 비율은 조단백질의 종류에 따라 다르므로 각각의 특정한 환산 계수가 정해져 있으나 개별 계수를 알 수 없는 조단백질은 모두 6.25의 계수를 쓴다.

 

 

 

4.Material

① 진한 H2SO4 : 시료분해용 (d: 1.83g/ml)

② 혼합촉매 : K2SO4 9g과 CUSO4 . 5H2O 1g 을 유발로 분쇄, 혼합하여 사용한다. 이때 K2SO4 는 황산에 용해하여 그의 비등점을 높여주고 분해를 촉진하는 역할을 한다.

③ 0.1N-H2SO4 용액

④ 0.1N-NAOH 용액

⑤ 중화용 NAOH용액 : 아질산을 함유하지 않은 NAOH 450g을 물 1L에 녹여 냉각 후 폴리에틸렌에 넣어 하룻밤 정도 정치시켜 탄산염을 침전시키고, 상층액만을 사용한다.

⑥ 혼합지시약 : 0.1% methyl red alcohol 용액과 0.1% methylene blue alcohol 용액의 등량 혼합용액으로 pH5에서 적자색, pH 4.5서 무색, pH 5.6에서 녹색을 띤다.

⑦ 비등석 : 경석을 직경 1~3mm 정도로 분쇄시켜 물로 씻고 500℃ 이상의 온도에서 가열하거나 외경 1~1.5MM경도의 유리관을 사용한다.

⑧ 분해장치 : 300~500ml 경질플라스크를 사용한다.

 

 

 

 

 

5.Method

 

1)시료준비

● 시료 0.5g을 유산지에 정량하여 분해플라스크에 넣는다.

● 분해플라스크에 혼합촉매제를 넣는다.

2)분해 및 증류

● 분해플라스크에 H2SO4 15ml을 넣고 kjeldahl장치에서 420℃에서 45분간 분해한다.

 

분해 및 증류과정에서의 Kjeldahl장치 사용법

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

① 삼각플라스크(E)에 0.1N H2SO4 표준용액 20ml + 혼합지시약 4~5방울을 넣는다.

② 증류플라스크(C)에 희석 분해액 (10ml)를 깔대기(F)를 통해서 넣는다.

(증류수로 용기에 묻은 시료액을 씻어 넣음)

③ 수증기 발생플라스크(A)에 물(1/2)을 넣고 항온기로 가열한다.

④ 플라스크(A)에서 수증이가 밀려나오면 깔대기(F)를 통하여 중화용 NaOH용액을 적당량

가하여 증류플라스크(C)의 액이 알칼리가 되도록 한다.

⑤ 증류플라스크(C)에서 발생되는 암모니아는 플라스크(A)에서 나오는 수증기에 밀려서 냉

각관(D)를 통하여 삼각플라스크(E)로 들어가서 황산과 반응하여 (NH4)2SO4를 형성한다.

(약 30~40분간 증류)

⑥ 증류가 끝나면 삼각플라스크(E)를 들어내고 냉각관의 끝부분(G)을 증류수로 잘 씻어

삼각플라스크(E)안에 넣은 후 가열을 멈춘다.

⑦ 마지막으로 세척 과정에서는 삼각플라스크(E)를 들어내고 증류수를 넣은 용기를 놓고,

코크(c)를 열고, 코크(b)를 닫으면 감압에 의하여 용기의 물이 역류되어 증류플라스크(C)

가 세척되며 이때 역류병(B)에 모인 물은 코크(a)를 열어 제거한다.

 

 

blank test 란 시료이외의 물질(시약, 황산, 증류수 등)에 질소가 존재할 수 있기 때문에

오차를 줄이기 위해서 실시하는 실험이다.

(Kjeldahl장치 사용 시 처음에는 blank test를(증류 플라스크에 물을 넣고 실험)을 한 후

두 번째 본 실험(증류 플라스크에 분해액을 넣음)을 하는 두 번의 조작을 거친다.)

 

3)중화

● 혼합지시약(Methyl Red+Bromocresol Green)과 4%H3BO3이 들어있는 붕산용액(붉은색)

을 20ml 삼각 플라스크에 측정하여 넣는다.

● 식힌 플라스크를 Hood에서 꺼낸 후 붕산용액을 kjeldahl증류 및 중화장치에 연결한다.

이때 kjeldahl 증류 및 중화장치의 한쪽에는 35%의 NaOH를 다른 한쪽에는 증류수를 장

치하여 증류 및 중화 과정을 통해 시료가 초록색으로 변하는 것을 확인한다.

 

 

 

4)적정

● 증류&중화과정이 끝난 삼각플라스크에 포집된 NH4H2BO3를 0.1N HCl를 이용하여 적정

하여 붉은색으로 변함 여부를 확인한다.(시료적정량)

● kjeldahl 증류&중화장치를 이용해 분해플라스크를 세척한다.

● 최종의 결과값을 계산 수식에 넣어 조단백질의 양을 구한다.

 

6. RESULT

ISP를 시료로 하여 시료의 채취량을 0.5g 으로 하고 혼합촉매 10g, 진한 H2SO4 20ml를 가하여 분해 한뒤 분해액을 200ml로 희석하여 20mL 채취한 뒤 증류과정을 시행하였다. 0.1N - H2SO4표준용액의 수기 채취량은 20ml이고 0.1N - NAOH 표준용액의 역가는 1.032 이였다. 여기서 0.1N - NAOH 용액의 적정소비량은 공시험때 18.9mL였고 본시험때 14ml였다. 그리고 콩단백의의 질소 - 단백질 환산 계수는 6.25이다. 이것으로 ISP의 조단백량을 계산하면 다음과 같다.

 

 

7. DISCUSSION & CONCLUSION

비공개 ^^

 

8.Reference

식품분석(이론과 실험), 신광출판사, 신효선, p.72 ~ 76

표준식품분석학, 지구문화사, 채수규 , p.242 ~ 255

최신분석화학, 자유아카데미, Daniel C. Harris (계산 수식 참고)

http://www.dslab.co.kr/src/main/indexpage.php(켈달장치의 구조 그림)

NK Chem 일반화학, megaMD, 남궁원, p.249

Posted by Warpstar
,