단백질은 아미노산을 기본단위로 구성된 고분자물로 인간에게 가장 중요한 다량 영양소로 간주한다. 특히나 근육 및 면역체 형성에 필수성분으로써 성장 발육기 및 노년기의 근 손실 예방 및 면역기능 저하 방지를 위해 필수아미노산 조성이 우수한 동물성 단백질 급원을 섭취해야 한다(Han 등, 2014). 단백질은 주로 육류, 달걀과 두류, 견과류에 다량 함유되어 있으며(Jo 등, 2021), 한국인 하루 평균 섭취량은 88.1 g으로 성인 남성 하루 필요량 65 g에 비해 기준량 이상을 섭취하고 있는 것으로 보이나, 2019년 우리나라 질병관리청 발표에 따르면 19.4%는 이 기준량에 미치지 못한다고 보고하였다(KDCA, 2019).

이러한 단백질의 영양가나 품질은 가변적이며, 이는 아미노산 조성이나 필수아미노산의 비율, 소화 중 가수분해에 대한 민감도, 순도 및 열처리와 같은 가공 기술에 의해 좌우되기도 한다. 유엔식량농업기구 및 세계보건기구(FAO/WHO)에서는 이러한 단백질의 영양학적 가치를 평가할 방법으로 단백질 소화율교정 아미노산가(protein digestibility corrected amino acid score, PDCAAS)를 권고하고 있으며, 이는 단백질의 소화율과 필수아미노산의 함유량을 모두 고려한 측정 방법으로, 단백질 품질평가 방법 중 일반적으로 분석되는 공인된 방법이다(FAO/WHO, 1989).

단백질 주요 급원으로써 대표적인 수조육류의 경우 필수아미노산의 필요량이 충분한 완전 단백질로 100 g 가식 부위당 소고기 19 g, 돼지고기 17 g, 닭고기 21 g, 오리고기 16 g의 단백질을 포함하며, 특히 닭고기의 아미노산 조성은 타 육류와 비교하여 라이신, 메티오닌, 트립토판 등 필수아미노산 함량이 높다(National Institute of Agricultural Sciences, 2016). 닭고기 부위별 조단백 함량 차이가 크며, 가슴살 부위의 경우 조단백량이 다른 부위에 비하여 높아 필수아미노산 함량 역시 가장 많다(Jo 등, 2021). 반면 지방 및 콜레스테롤 함량은 부위 중 가장 낮게 보고되어(Koh와 Yu, 2015), 효율적인 단백질 급원으로써의 역할 뿐만 아니라 심혈관 질환자들의 단백질 급원으로써 유용한 식품 소재로 활용된다.

최근에는 우수한 단백질 급원으로써 뿐만 아니라 닭고기에 존재하는 기능성 물질에도 많은 관심을 보이고 있으며, 그중 디펩타이드인 카르노신(carnosine)과 안세린(anserine)이 대표적이다(Ali 등, 2019). 다른 수조육류와 비교하여 닭고기에서 월등히 많은 양의 디펩타이드를 함유하고 있으며, 기능성으로는 항산화 작용을 비롯하여 스트레스 및 피로 완화에 효능이 있다고 알려지면서 항산화 및 근력 강화에 효과가 있다고 보고되었다(Li 등, 2012; Szcześniak 등, 2014). 또한 최근 교감신경의 억제로 혈압을 억제한다고 밝혀졌으며, 안세린의 경우 혈당 및 요산 수치 저하와 면역증진 작용이 보고되어 새로이 주목받고 있다(Zhao 등, 2020; Zhang 등, 2019).

그러나 이러한 다양한 기능성에도 불구하고 닭가슴살은 조직감과 씹힘감이 좋지 못하여 소비자의 기호가 떨어져 소비량이 매우 제한되므로 양질의 단백질 급원으로부터 부가가치가 높은 기능성 단백질을 개발하기 위한 연구는 최근 수년간 많은 관심과 성과를 내고 있다(Kong 등, 2008; Schilling 등, 2003; Thielke 등, 2005).

따라서 본 연구에서는 최근 급격한 부분육 수요증가(Chae 등, 2012)로 인한 국내에서 소비처가 제한된 닭가슴살의 이용률 확대와 고부가가치 단백질 식품으로써의 활용 가능성을 확인하고자, 효소처리법으로 수용성 저분자 가수분해 닭가슴살 파우더를 개발하여 섭취에 용이하게 하였고 이의 조단백 함량, 아미노산 조성, 펩타이드 함량 비교 및 단백질 소화흡수율을 분석하여 질적으로도 우수한 단백질 급원으로서의 유용성을 증명하고자 하였다.

시료의 제조

본 연구에 사용된 실험재료인 닭가슴살은 교촌에프앤비(주)(Osan, Korea)에서 부분육인 닭가슴살(2021년산)을 제공받았으며, 효소는 (주)비전바이오켐(Seongnam, Korea)에서 2021년 구매하여 사용하였다. 효소분해를 위한 전처리로 닭가슴살은 슬라이스하고 2 mm chopper를 이용해 분쇄하여 가수분해를 진행하였다. 가수분해를 위한 조건으로 닭가슴살 분쇄물 중량 3배의 물을 첨가 후, foodpro alkaline protease를 0.1% 첨가한 후 55°C에서 4시간 반응하였다. 그 후 prozyme 2000P 0.1%, bromelain 0.05%와 papain 0.05%를 넣고 2시간 반응하였다. 효소반응이 끝난 후 남은 효소를 실활시키기 위해 90°C에서 30분 처리하였다. 그리고 규조토를 이용하여 여과 후 Brix 15~20까지 농축하여 95°C에서 살균 분무건조를 하여 시료를 완성하였다. 분리대두단백(NEWPRO 680, NEW ASIA, Ang Mo Kio, Singapore) 및 분리유청단백(Hilmar 9410, Hilmar Ingredients, Merced County, CA, USA)은 시중 제품을 구매하여 시료로 사용하였다.

조단백 및 필수아미노산 함량 분석

조단백은 AOAC(2000)의 공정분석 방법에 따라 분석하였다. 분석 시료 약 1 g을 수기에 넣고 분해촉진제(Kjeltabs) 1알을 넣은 다음, 황산 약 18 mL를 넣어 420°C 단백질 자동분석기(VAPODEST 500, Gerhardt, Königswinter, Germany)에서 분해해 준다. 증류, 적정 및 계산과정이 모두 자동 수행되어 나온 값을 통해 단백질 함량을 기록하였으며, 계산 방법은 아래와 같다.

$$\begin{array}{l}\frac{\left(HCL소비mL-공시험mL\right)\times M\times 14.01}{시료량\left(g\right)\times 1,000}\times 100\times F\\ 14.01:질소의원자량,M:HCl의몰농도,F:질소계수\end{array}$$

필수아미노산은 Cohen과 Michaud(1993)의 방법에 따라 시료 1 g을 취하여 6 N HCl 10 mL를 가한 뒤 110°C에서 22시간 가수분해하였다. 이를 여과지로 여과한 후 유도체화를 위해 10 μL를 취하여 Borate buffer 70 μL와 AccQ-Fluor reagent 20 μL를 넣어 10초간 잘 혼합한 후 1분 방치하고 55°C oven에서 10분간 가열 후 방랭하여 시료로 사용하였다. 분석은 HPLC(Waters Alliance 2695 fluorescence detector(250~395 nm), Milford, MA, USA)를 이용하였으며, 분석용 컬럼은 Waters AccQ-Tag column(3.9×150 mm)을 사용하였다. 이동상은 A용매로 10% AccQ-Tag Eluent A, B용매로 60% acetonitrile을 gradient mode로 적용하였다. Injection volume은 10 μL를 주입하고, 분석온도는 37°C, 유속은 1.0 mL/min으로 분석하였다.

단백질 분자량 분석

단백질 분자량 분석을 위해 시료 0.1 g을 정밀하게 달아 3차 증류수 10 mL를 volumetric flask에 넣고 10분간 초음파추출기를 이용하여 추출하였다. Flask를 방랭시킨 후 3차 증류수로 정용하여 4 mg/mL가 되도록 하였고, syringe filter(0.45 μm, PVDF)를 이용해 여과하여 HPLC 분석용 시료로 사용하였다. 표준물질은 PEG(Part No. PL2070-0201, Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 사용하였으며, 3개의 표준물질에 각 1.8 mL의 3차 증류수를 이용하여 용해 후 분석에 사용하였다. 분자량은 GPC(Waters 2695 Separations Module RI-detector, Waters, Santa Clara, CA, USA)에 Shodex column(OHpack SB-G 6B, OHpack SB-802 HQ, OHpack SB-802.5 HQ, OHpack SB-803 HQ, Shodex, Tokyo, Japan)을 사용하여 분석하였고, 이동상은 0.1 M NaNO3를 이용하여 flow rate 0.8 mL/min, injection volume 80 μL의 조건으로 분석하였다.

디펩타이드 분석

시료 0.5 g을 정밀하게 달아 이동상 A 50 mL를 넣어 10분간 초음파추출기를 이용하여 추출하였고 syringe filter (0.45 μm, PVDF)를 이용해 여과하여 HPLC 분석용 시료로 사용하였다. Anserine 및 carnosine(Sigma-Aldrich, Darmstadt, Germany)은 HPLC(Agilent 1260 infinity Ⅱ, Agilent)에 Shodex Asahipak NH2P-50 4E column(4.6×250 mm)을 사용하여 분석하였고, column의 온도는 40°C, 파장은 210 nm에서 측정하였다. 표준품은 1 mg을 정밀하게 달아 1 mL의 이동상에 녹여 1,000 μg/mL로 만들었고, 이동상으로 희석해 200 ppm으로 만들어 표준액으로 사용하였다. 이동상 A는 50 mM sodium dihydrogen phosphate(anhydrous) aq./ACN(40/60)을 이용하였으며, 이동상 B는 증류수를 이용하여 분석하였다(Mori 등, 2015; Tomonaga 등, 2007).

In vitro 단백질 흡수율 분석

펩신 소화율은 AOAC(2000)에 의해 분석하였다. 16시간 동안 45°C 항온수조에서 펩신을 0.1 N HCl 0.002%의 농도에 녹인 다음 조단백질 정량법에 준하여 조단백질 함량을 구한 다음 아래 식으로 계산하였다.

$$\frac{시료중조단백\%함량-불소화물중조단백\%함량}{시료중조단백\%함량}\times 100$$

KOH 용해도는 시료를 0.2% KOH 수용액에서 20분간 실온에서 녹인 다음 시료의 단백질 용해도를 측정하였다. 시료의 단백질 함량으로 KOH 용액에 추출 용해된 단백질 함량으로 나누어 퍼센트 값으로 표현하였다(Dale 등, 1987).

동물사육

실험동물 모델은 3~4주령 weanling Sprague-Dawley rats(수컷, 약 70~80 g) 56마리를 중앙실험동물(Seoul, Korea)로부터 공급받아 실험에 사용하였다. 4일간 적응 기간을 거쳐 무작위 그룹화한 뒤 5일간 실험식이를 공급하였으며 매일 분변을 채취하였다. 사육실 온도는 25±2°C, 습도는 60±5%를 유지하였고 매일 광주기 및 암주기를 각 12시간이 되도록 조절하였다. 실험 기간 식이와 물은 자유롭게 섭취하게 하였다. 실험군은 AIN-93G를 기본식이로 하여 일반식이군(normal control, NC)과 체내대사 작용으로 배설되는 단백질(metabolic fecal nitrogen)을 측정하기 위하여 무단백 대조군(protein free control, PFC)을 두었다. 시험식이의 단백질 소화율 비교를 위하여 카제인단백을 10% 분리대두단백으로 대체된 ISP군, 카제인단백을 10% 유청단백으로 대체한 WPI군, 카제인단백을 10% 저분자 수용성 닭가슴살 단백으로 대체한 LWCP군으로 나누어 식이를 공급하였으며 조성표는 Table 1과 같다. 동물사육은 대구한의대학교 동물실험 윤리위원회의 승인(DHU2021-038)을 얻어 실험을 시행하였으며 동물관리 규정을 준수하였다.

Table 1 . Diet composition for animal experiment (crude protein 100 g/kg).

	Casein	Protein free diet	ISP1)	WPI	LWCP
Casein (from milk)	118	0	0	0	0
Corn starch	479.5	597.5	487.5	489.5	486.5
Sucrose	100	100	100	100	100
Maltodextrin	132	132	132	132	132
Cellulose	50	50	50	50	50
Soybean oil	70	70	70	70	70
Mineral mix, AIN-93G-MX	35	35	35	35	35
Vitamin mix, AIN-93G-MX	10	10	10	10	10
TBHQ2), antioxidant	0.014	0.014	0.014	0.014	0.014
L-Cystine	3	3	3	3	3
Cholin bitartrate	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
ISP			110
WPI				108
LWCP					111
Total	1,000.0	1,000.0	1,000.0	1,000.0	1,000.0

¹⁾ISP, isolated soy protein; WPI, whey protein isolate; LWCP, low-molecular water-soluble chicken breast powder..

²⁾TBHQ: tert-butylhydroquinone..

단백질 질 평가

단백질 효율(protein efficiency ratio, PER)은 시험식이 섭취 기간 체중증가량(g)을 시험 기간 단백질섭취량(g)으로 나누어 아래와 같이 산출하였다(Henry, 1965).

$$PER=\frac{Bodyweightgain}{\mathrm{Pr}otein\mathrm{int}ake}$$

순단백질 이용률(net protein ratio, NPR)은 제공된 아미노산 질량에 대한 단백질로 변환된 아미노산 질량의 비율로, 시험식이로 인한 체중증가량(g)에서 무단백공급군의 체중감소량(g)을 시험식이 섭취 기간 섭취한 단백질량(g)으로 나누어 아래와 같이 산출하였다(Bender와 Doell, 1957).

NPR＝Weight gain on protein diet－Weight loss on N-free diet/ Protein intake

단백질 순 소화율(true protein digestibility, TPD)은 아래 산출식에 의해 계산하였다(Nosworthy 등, 2018).

TPD (%)＝[{Nitrogen intake－(Fecal nitrogen loss－Metabolic nitrogen)}/ N intake]×100

단백질 소화율 보정 아미노산 점수인 PDCAAS는 Schaafsma(2012)의 방법으로 산출했으며, 산출식은 아래와 같다.

PDCAAS (%)＝Amino acid score (AAS)×TPD (%)

AAS＝Contents of limiting amino acid in test protein (mg/g)/ Contents of same amino acid in reference protein (mg/g)

통계분석

실험 결과에 대한 통계적 유의성은 3회 반복하여 측정한 값을 SPSS(Statistical Package for Social Sciences, version 18.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 평균치와 표준편차로 나타내었다. 분산분석(analysis of variance, ANOVA) test를 실시하여 유의성이 있는 경우에는 Duncan의 다중범위검정(Duncan’s multiple range test, 유의수준 5%)을 이용하였다.

조단백 및 필수아미노산 함량 분석

시험 소재들의 조단백 및 필수아미노산 함량은 Table 2와 같다. 일반적으로 닭가슴살의 조단백 수준은 23.3%로 보고되었으나(Jo 등, 2021), 닭가슴살을 효소 분해한 LWCP의 조단백 함량은 90.5%를 나타냈다. 본 실험에 사용된 분리대두단백은 90.8%, 분리유청단백질은 93.1%의 조단백을 함유한 것으로 측정되어, 이는 Rutherfurd 등(2015), Kim 등(2019)이 WPI의 조단백 분석 시 87~94%를 함유하고 Kim 등(2019), Han 등(2015)은 ISP의 조단백 분석 시 89~91%를 함유한다고 보고하여 본 실험 결과와 유사한 수준이었다.

Table 2 . Crude protein and essential amino acid composition of protein sources.

	LWCP1)	ISP	WPI	Casein	Amino acid reference ratio
Crude protein (g/100 g dry matter)	90.5	90.8	93.1	92.4	－
Essential amino acid (g/100 g protein)
Threonine	4.69	3.61	6.06	3.35	2.3
Valine	5.13	4.84	5.03	5.02	3.9
Isoleucine	4.71	4.59	5.18	3.84	3
Leucine	8.05	7.69	8.7	8.39	5.9
Phenylalnine＋Tyrosine	6.16	8.52	4.88	9.42	3.8
Lysine	10.87	5.65	7.18	6.96	4.5
Histidine	3.11	2.46	1.54	2.74	1.5
Methionine＋Cysteine	3.67	2.51	3.9	2.23	2.2
Tryptophan	0.79	1.21	1.31	1.08	0.6

¹⁾LWCP, low-molecular water-soluble chicken breast powder; ISP, isolated soy protein; WPI, whey protein isolate..

필수아미노산의 경우 우리나라 단백질 건강기능식품의 아미노산 스코어 환산을 위한 기준 필수아미노산 조성표(건강기능식품의 기준 및 규격 고시 제2021-25호)와 비교하여 3종 시료의 필수아미노산 전 항목에서 기준 필수아미노산 조성함량을 초과하였으므로, LWCP군 역시 ISP 및 WPI 군과 같이 아미노산 스코어(Table 3)가 1 이상임을 확인할 수 있었다. 이는 제한 아미노산이 없어 시험군 모두 양질의 완전 단백질임을 의미한다. 가장 낮은 값의 아미노산 스코어로 대조군은 methionine+cysteine 1.01이었으며, ISP는 methionine+cysteine 1.14, WPI는 histidine 1.03 및 LWCP는 valine 1.32 순으로 LWCP가 아미노산 스코어상 ISP 및 WPI보다 양질의 단백 급원이라 할 수 있다.

Table 3 . Amino acid score of protein sources.

	LWCP1)	ISP	WPI	Casein
Threonine	2.04	1.57	2.64	1.46
Valine	1.32	1.24	1.29	1.29
Isoleucine	1.57	1.53	1.73	1.28
Leucine	1.37	1.3	1.48	1.42
Phenylalnine＋Tyrosine	1.62	2.24	1.28	2.48
Lysine	1.67	1.46	1.6	1.55
Histidine	2.07	1.64	1.03	1.83
Methionine＋Cysteine	1.67	1.14	1.78	1.01
Tryptophan	1.33	2.03	2.19	1.8

¹⁾LWCP, low-molecular water-soluble chicken breast powder; ISP, isolated soy protein; WPI, whey protein isolate..

일반적으로 분리유청단백질은 유당을 분리하여 조단백 함유량이 90~93% 이상을 포함하며, 점도와 풍미 면에서도 우수할 뿐 아니라 모든 필수아미노산을 포함하고 있는 완전 단백질이면서 근육합성을 촉진하는 것으로 알려진 류신, 이소류신 및 발린과 같은 분지아미노산(branched-chain amino acids, BCAA) 함량이 높아 근성장 단백질 보충식품 소재로 많이 활용되고 있다(Kalman, 2014; Byun, 2006). Table 2에서 ISP의 BCAA의 경우 7.69%, 4.59% 및 4.84%로 가장 낮았고, LWCP의 경우 BCAA 중 발린은 WPI보다 오히려 높게 측정되었다. 류신 및 이소류신도 각각 4.7% 및 8.05%를 포함하고 있는 것으로 나타나 각각 5.18%, 8.7%를 포함하고 있는 WPI의 분지아미노산 함량과의 차이가 크지 않아 근육의 유지와 성장을 위한 양질의 새로운 단백질 보충제로써의 활용성을 기대할 수 있다.

단백질 분자량 분석

닭가슴살은 근섬유 조직과 결체조직으로 이루어진 근육조직이고 고분자 단백질의 집합체로(Astruc, 2014), 단백질의 기능적 특성을 향상시키기 위해 다양한 효소 처리를 통한 가수분해법이 사용된다(Doucet 등, 2001). 본 실험에서는 고분자 단백질인 닭가슴살 조직을 효소 4종(foodpro alkaline protease, prozyme 2000P, bromelain, papain)을 처리하여 가수분해하였고, gel permeation chromatography(GPC) 법에 따라 중량 평균 분자량(Mw) 및 수평균 분자량(Mn)을 시험군과 비교 분석하였다. LWCP, ISP 및 WPI는 각각 Mw 675, 2448 및 9626이었고, Mn은 396, 995 및 6,666으로 분자분포도(polydispersity index, PDI)는 각각 1.7, 2.4 및 1.4로 산출되었다(Table 4). Koopman 등(2009)의 보고에 의하면 효소에 의해 가수분해된 펩타이드는 intact 단백질보다 작은 저분자 펩타이드를 가지고 이의 섭취는 장에서 흡수를 증가시켜 생체이용률을 높인다고 하였으며, Khiari 등(2014)은 광범위한 분자량을 가진 펩타이드보다 저분자량(2,000 Da 이하)의 펩타이드가 소비자들의 선호도가 높아질 것이라고 보고하였다. 따라서 LWCP의 섭취가 생체이용률뿐 아니라 소비자 선호도 면에서 높을 것으로 추측할 수 있다.

Table 4 . Average molecular weight on particle size distribution.

Sample1)	Mn2)	Mw3)	Mp4)	Mw/Mn5)
LWCP	396	675	348	1.704
ISP	995	2,448	1,076	2.46
WPI	6,666	9,626	11,007	1.444

¹⁾LWCP, low-molecular water-soluble chicken breast powder; ISP, isolated soy protein; WPI, whey protein isolate..

²⁾Mn: number average molecular weight..

³⁾Mw: weight average molecular weight..

⁴⁾Mp: high peak molecular weight..

⁵⁾Mw/Mn: polydispersity index..

또한 분자량의 차이는 분자량의 분포에 해당하는 아미노산 및 특수 작용기의 분포를 가정할 수 있어 아미노산 및 특수 작용기의 분포가 나타내는 기능성을 예측할 수 있는데(Yeo 등, 1999), 일반적으로 저분자 단백질이 가진 생리적 기능(면역기능 및 항알레르기 등) 향상과 영양학적인 측면의 개선에 도움을 줄 수 있으므로(Görtler 등, 1995), 이는 LWCP가 다양한 기능성 제품에 활용될 수 있음을 시사한다.

In vitro 단백질 흡수율 분석

단백 시료의 in vitro 소화율을 측정하기 위하여 펩신과 KOH 용해도를 측정하였다(Table 5). 시료의 영양소 이용률의 저하 가능성 또는 흡수 정도를 측정하기 위하여 일반적으로 동물에게 급여하여 생체이용률을 측정하기도 하고, 실험실 내 화학적 분석법에 따라 미리 분석하여 이용률을 가늠하기도 한다(Yoo와 Kim, 2007). 동물실험 결과와 상관관계가 높은 실험 방법으로 KOH 용해도 측정법이 가장 보편화되어 있으며(Frikha 등, 2012), 0.2% KOH 용액 내 단백질의 용해 정도를 측정함으로써 아미노산이 얼마나 이용될 수 있는지를 추정할 수 있다. KOH 용해도의 경우 ISP 및 LWCP 군이 99% 이상으로 완전히 용해되었으며, 다음으로 WPI(98%), 카제인(97%) 순으로 나타났다.

Table 5 . Pepsin digestibility and KOH solubility of protein sources (%).

	LWCP1)	ISP	WPI	Casein
Pepsin digestibility	98.8±1.2a2)	98.6±0.9a	98.9±1.7a	95.1±1.2b
KOH solubility	99.2±1.5	99.1±1.2	98.8±1.6	97.4±1.6

¹⁾LWCP: low-molecular water-soluble chicken breast powder, ISP: isolated soy protein, WPI: whey protein isolate..

²⁾Data shown are the mean±SE (n=3). Significant differences are indicated with different letters (P<0.05)..

펩신소화율은 일반적으로 단백질 시료의 품질 분석에 사용되며, 동물의 위에서 추출한 펩신을 이용하여 일정한 환경에서 얼마나 소화가 이루어졌는지를 비교 분석하는 방법이다. 시험식이군(ISP, WPI 및 LWCP) 모두 98% 이상으로 대부분 소화되었으며, 카제인의 경우 95%의 소화율을 보였다(Table 5). Han 등(2015)의 보고에서 역시 ISP 및 WPI의 펩신소화율 측정 시 각각 93.7% 및 98.8%로 본 실험과 유사한 결과를 나타내었다. 따라서 이러한 단백질 흡수율 분석 결과는 시험 시료 모두 위산 분비가 적어 단백질 소화흡수율이 떨어지는 어린아이나 노인들의 단백질 이용률을 증가시킬 수 있는 소재로서의 활용 가능성을 기대할 수 있다.

디펩타이드 분석

디펩타이드는 두 개의 아미노산이 결합한 형태의 펩타이드로 생체의 뇌, 근육조직에서 높은 함량으로 분포되어있으며, 조류 중 닭의 근육조직에는 다른 수조육류와 비교하여 월등히 많은 양을 함유하고 있다(Tinbergen과 Slump, 1976; Nishitani 등, 2009). 대두단백질의 경우 이미 다양한 펩타이드 성분들의 기능성과 더불어 이를 가수분해물 형태로 섭취할 때 체내대사에 효과적이라는 연구가 활발히 진행되고 있으며(Cho 등, 2007), 이에 본 연구에서는 닭가슴살 가수분해 조성물의 대표적 디펩다이드인 anserine 및 carnosine의 함량을 HPLC로 분석하였다. 디펩다이드 검량선의 직전성은 상관계수(R2) 값이 1이며, 측정 결과는 Table 6, Fig. 1과 같다.

Table 6 . Calibration curve of anserine and carnosine by HPLC.

Compounds	Calibration curve	R2
Anserine	Y=13.35X－8.1046	1
Carnosine	Y=19.691X－14.798	1

Fig 1. HPLC chromatogram of anserine, carnosine, LWCP, CP, ISP, and WPI. LWCP, low-molecular water-soluble chicken breast powder; CP, chicken breast powder; ISP, isolated soy protein; WPI, whey protein isolate.

가수분해 전 닭가슴살 단백질(CP)의 anserine과 carnosine 함량은 각각 10.24 mg과 4.02 mg이었으며, 가수분해된 LWCP의 경우 21.06 mg/g과 5.46 mg/g으로 각각 2배와 1.4배가량 디펩타이드 함량이 높아진 것을 확인할 수 있었고, 이는 효소 처리에 의해 CP의 고분자 폴리펩타이드 일부가 저분자 펩타이드로 분해된 것으로 볼 수 있다. LWCP에서 증가한 히스틴계 저분자 펩타이드인 anserine과 carnosine은 글리게이터 저해능, 가교결합 저해능, 금속이온 소거능과 같은 기능 특성으로 세포노화 억제물로써 성인병 및 노화 억제에 깊이 관련된 것으로 보고되어 있어 항산화성 펩타이드로써 LWCP의 건강 지향적 장점을 부각할 수 있다. 그러나 ISP 및 WPI에서는 표준품과 일치하는 peak가 확인되지 않아 안세린 및 카르노신이 디펩타이드 형태로는 함유되어 있지 않은 것으로 관찰되었다.

단백질 질 평가

동물실험을 통하여 측정한 단백질 섭취는 대조군인 카제인 군이 유의성 있게 높은 섭취량을 보였으나, 단백질 효율을 산출한 결과 대조군과 WPI 및 LWCP 군 간 비교에서는 유의성을 나타내지 않았다. 순단백질 이용률을 측정하기 위하여 식이로 섭취한 질소 섭취량을 산출하였고 섭취량은 대조군 1.19 g, WPI군 0.93 g, LWCP군 0.91 g 및 ISP군 0.71 g 순으로 나타났으나, NPR의 시험군 간 유의성은 나타나지 않았다(Table 7).

Table 7 . Body weight gain, protein intake, PER, and NPR of protein sources.

	Casein	ISP1)	WPI	LWCP
Body weight gain (g/rat)	28.5±4.1a4)	12.3±2.8b	14.7±2.9b	18.3±3.4b
Protein intake (g/rat)	9.3±0.5a	6.2±0.4b	6.0±0.3b	6.4±0.5b
PER2)	3.0±0.4a	2.0±0.2b	2.6±0.3a	2.9±0.3a
NPR3)	4.6±0.6	4.5±0.4	4.7±0.4	4.9±0.4

¹⁾ISP, isolated soy protein; WPI, whey protein isolate; LWCP, low-molecular water-soluble chicken breast powder..

²⁾PER: protein efficiency ratio. ³⁾NPR: net protein ratio..

⁴⁾Data shown are the mean±SE (n=8). Significant differences are indicated with different letters (P<0.05)..

따라서 섭취량은 비교적 적었으나 대조군과 비교하여 WPI 및 LWCP 군의 PER 및 NPR 수치에서 유의성이 나타나지 않았으므로 WPI 및 LWCP 섭취군의 질소화합물 대부분이 체내에서 단백질 합성에 효율적으로 활용되었음을 알 수 있었다.

순단백질 소화율은 체내대사 단백질 함량을 제외하고 계산함으로써 단백질 소화율을 평가하는데 정확한 결과를 나타낸다(Church, 1988). 순단백질 소화율 측정을 위하여 분변 중 배출된 질소량을 산출하였으며, 대조군 0.07 g, ISP 0.04 g, WPI 0.05 g 및 LWCP 0.05 g으로 시험군 모두 대조군과 비교하여 유의적으로 낮게 배출되었다. 순단백질 소화율 값은 질소 섭취 및 질소배설량이 가장 낮은 ISP군이 가장 높았고(99%), 대조군, WPI 및 LWCP 군은 97%로 군 간 유의성이 나타나지 않았다(Table 8). 이는 식이 단백질 수준이 증가함에 따라 소화율이 증가하는 경향을 나타내지만, 단백질 순 소화율은 식이 섭취량에 영향을 받지 않고 일정한 수준에서 유지된다고 보고(Schaafsma, 2000)한 결과와 유사한 결과이다.

Table 8 . Nitrogen intake, fecal nitrogen, TPD, and PDCAAS value of protein sources (g).

	Casein	ISP1)	WPI	LWCP
N2) intake	1.19±0.07a5)	0.71±0.12c	0.93±0.12b	0.91±0.14b
Fecal N	0.07±0.00a	0.04±0.00b	0.05±0.00b	0.05±0.00b
TPD (%)3)	97.37±0.55b	99.03±0.19a	97.49±0.72b	97.57±0.64b
PDCAAS (%)4)	98.34±0.55d	112.9±0.21b	100.4±0.74c	128.8±0.85a

¹⁾ISP, isolated soy protein; WPI, whey protein isolate; LWCP, low-molecular water-soluble chicken breast powder..

²⁾N: nitrogen..

³⁾TPD: true protein digestibility..

⁴⁾PDCAAS: protein digestibility-corrected amino acid score..

⁵⁾Data shown are the mean±SE (n=8). Significant differences are indicated with different letters (P<0.05)..

아미노산 점수 및 단백질 순 소화율을 기준으로 단백질 소화율 보정 아미노산 점수인 PDCAAS를 계산한 결과 LWCP군이 128.8%로 가장 높게 나타났으며, ISP군 112.9%, WPI군 100.4% 순으로 나타났다(Table 8). Hughes 등(2011)의 연구에 따르면 분리대두단백의 PDCAAS를 측정한 결과 1.00 또는 100%를 기록하였으며, Han 등(2015)의 밀기울 단백질 품질평가에서는 대두분리단백을 0.95, 분리유청단백질을 1.00으로 보고하였다. 또한 Rutherfurd 등(2015)의 다양한 단백질의 PDCAAS 분석연구에서도 분리유청단백이 1.00을 기록하여 본 실험과 유사한 결과를 보고하였다.

따라서 LWCP가 필수아미노산의 비율과 함량을 충분히 함유하고 있을 뿐 아니라 시판 중인 분리대두단백이나 분리유청단백질과 비교하여 소화흡수율 역시 우수한 것으로 나타나, 근력 또는 근육 증가 등 근성장을 위해 경제성과 효율성을 모두 갖춘 고부가가치 단백질 소재로 활용할 수 있다고 판단된다.

본 연구는 수용성 저분자 가수분해 닭가슴살 파우더를 개발하여 섭취에 용이하게 하고 이의 조단백 함량, 아미노산 조성, 펩타이드 함량 비교 및 단백질 질(PER, NPR 및 PDCAAS 등) 분석을 통해 영양학적으로도 우수한 단백질 급원으로의 유용성을 증명하고자 하였다. LWCP의 중량 평균 분자량은 675로 ISP 2,448 및 WPI 9,626에 비교하여 월등히 작게 나타났다. 필수아미노산의 함량은 단백질 건강기능식품의 아미노산 스코어 환산을 위한 기준 필수아미노산 조성표(건강기능식품의 기준 및 규격 고시 제2021-25호)를 기준으로 필수아미노산 전 항목에서 기준 필수아미노산 조성함량을 초과하였다. LWCP는 in vitro 단백질 소화흡수율의 경우 99~98%로 대부분 소화 흡수되었으며, 단백질 질 평가를 위하여 실시한 단백질 효율의 경우 비교군인 ISP군보다 유의적으로 높게 나타났고 순단백질 이용률 및 단백질 순 소화율은 비교군 간 유의적 차이가 나타나지 않았다. 아미노산 점수의 경우 LWCP는 트립토판으로 1.33, ISP는 메티오닌과 시스테인의 합으로 1.14, WPI의 경우 히스티딘 1.03, 카제인의 경우 메티오닌과 시스테인의 합으로 1.01로 측정되어 모두 1 이상을 기록하였으며 LWCP의 아미노산 점수가 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서 PDCAAS는 LWCP가 128.8%로 모든 식이 비교군과 비교하여 유의적으로 높은 값을 나타내었다. LWCP의 기능성 펩타이드로 측정한 안세린과 카르노신의 경우 각각 21.06 mg/g, 5.46 mg/g으로 나타났으며, ISP 및 WPI는 검출되지 않았다. 결론적으로 LWCP는 저분자 단백질로써 ISP 또는 WPI 군과의 in vitro 및 in vivo 단백질 소화흡수율에서 비교우위에 있어 단백질 질적인 측면뿐만 아니라 생리 기능성 측면에서도 우수하다고 판단되므로 고부가가치 신규 단백질 소재로써의 활용이 기대된다.

본 연구는 농림축산식품부의 재원으로 농림수산식품기술기획평가원의 고부가가치식품 기술개발사업의 지원을 받아 연구되었음(121014-03-2-HD020).