식품 중 비가식부 혹은 가식부이지만 소비되지 않는 부위 등 식량 손실에 따른 경제적 가치는 약 1조 달러로 추산되며(FAO, 2019), 일부 식품 부산물은 가식부보다도 기능성 물질 함량이 높고 유용한 영양소를 포함하고 있다. 이러한 식품 부산물의 활용은 경제, 환경, 지속가능성의 관점에서 필요한 과제이다. 단백질은 탄수화물, 지방과 함께 주요 3대 영양소 중의 하나로 생명 유지를 위한 필수 영양소이며, 양질의 단백질 자원과 공급 문제가 국가적 화두로 부각됨에 따라 경제적이고 지속 가능한 방법으로 충족할 수 있는 단백질 공급원을 개발할 필요가 있다.

미강은 현미를 백미로 도정하는 단계에서 발생하는 부산물로, 우리나라에서는 연간 40~60만 톤이 부산물로 발생하고 있으며, 대부분 사료로 사용되거나 농업폐기물로 처리되고 있다(Kim 등, 2011). 이러한 미강에는 12~15%의 단백질이 포함되어 있는데, 쌀 단백질은 아미노산 조성이 다른 곡류 단백질에 비해 우수한 편이고 소화율이 90% 이상으로 영양학적 가치가 높은 단백질로 평가받고 있다(Wang 등, 1999). 맥강은 보리를 제조하고 남은 부산물로 18.7%의 단백질이 포함되어 있으며(Bhatty, 1993), 밀기울은 밀가루 제분 시 생기는 부산물로, 대부분 사료로 사용되고 있고 상당한 양의 단백질을 함유하고 있어 잠재적인 식물성 단백질 공급원으로 간주되고 있다(Prückler 등, 2014). 대두박은 대두에서 대두유를 추출하고 남은 잔사로 대략 47% 고함량의 조단백을 함유하고 있으며 대두 분리단백은 가장 대표적인 식물성 단백 소재로, 높은 필수아미노산 함량과 기능성을 보유하고 있다(Dunmire 등, 2023). 참깨 착유 후 분리되는 부산물인 참깨박에는 약 49%의 단백질이 함유되어 있으며, methionine, lysine을 보강하면 필수 아미노산 구성이 우수하다고 알려져 있다(Rivas 등, 1981). 들깨박은 들깨 종자를 착유하고 남은 부산물로, 단백질 함량이 약 36.3%로 식물성 단백질 공급원 소재로써 높은 가치를 지니고 있음에도 불구하고, 대부분이 사료로 사용되거나 폐기되고 있는 실정이다(Kim 등, 2019). 이렇듯 식품으로 가공되고 남은 부산물이 많은 단백질을 함유하고 있어 동물사료 등으로 재활용되고 있지만 새로운 식품으로서의 용도 개발을 위한 다양한 방법이 개발되어야 할 것이다.

따라서 본 연구는 곡류 및 유지작물 가공 부산물로부터 단백질을 분리하고, 분리한 단백질의 이화학적 특성과 품질특성을 분석하여 새로운 단백질 보충제를 개발하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

실험 재료

본 실험에 사용된 곡류 가공부산물인 미강, 맥강 및 밀기울은 국립식량과학원에서 제공받아 사용하였으며, 탈지대두분말은 양평군 증안리약초마을에서 구입하였다. 참깨 및 들깨는 하남시의 좋은 것은 이웃과 함께에서 구입하여 49°C 이하로 설정된 저온압착기(NF-80, Karaerler)로 착유한 다음 얻은 부산물인 참깨박과 들깨박을 사용하였다.

일반성분 분석

일반성분 함량은 AOAC법(2005)에 따라 분석하였다. 즉, 수분함량은 105°C 상압가열건조법, 조지방 함량은 Soxhlet 추출법을 이용하였고, 조단백질 함량은 semi-micro Kjeldhal 방법을 이용하여 단백질 자동 분석기(Foss Kjeltec 2400, Foss Tecator)로, 조회분 함량은 550°C 직접 회화법을 이용하여 측정하였다.

탈지 및 단백질 분리

각각의 가공부산물을 50°C에서 48시간 건조(WFO-450PD, Eyela)한 다음 시료에 10배(w/w)의 n-hexane(Daejung)을 첨가한 후 24시간씩 3회 반복 탈지하고 분쇄기(Twister TW100, POWTEQ)로 60 mesh로 분쇄하여 분말로 제조하였다. 탈지 미강(pH 10), 맥강(pH 12), 밀기울(pH 12), 대두박(pH 12), 참깨박(pH 12) 및 들깨박(pH 12) 분말에 10배(v/w)의 증류수를 가한 후 25°C에서 60분간 교반시키면서 1.0 N NaOH 용액을 이용해 시료별 최적 추출 pH로 조정하여 단백질을 추출하였다. 이 추출액을 3,265×g에서 20분 동안 원심분리(Centrifuge Union 55R, Hanil)하여 불용성 물질을 제거하고 상등액을 1 N HCl 용액으로 pH 4.3으로 조정하여 단백질을 침전시킨 후 원심분리(3,265×g, 20 min)하여 단백질 침전물을 분리하였다. 얻어진 단백질 침전물을 증류수로 세척 후 1 N NaOH 용액으로 pH 7로 조정한 후 동결 건조하여 시료로 사용하였다.

단백질 회수율

가공부산물로부터 분리한 단백질 회수율은 다음의 식에 따라 계산하였다(Kaushik 등, 2016).

아미노산 조성 분석

아미노산 조성은 Son 등(2012)의 방법에 따라 분석하였다. 즉, 각각의 분리단백질 시료 1 g을 test tube에 취하여 6 N HCl 10 mL를 가한 다음 질소를 불어 넣은 후 즉시 진공 밀봉하였다. 밀봉된 tube는 121°C로 설정된 heating block에서 24시간 동안 가수분해하였다. 가수분해물을 여과지(Whatman No. 2)로 여과하여 진공농축기(N-1000, Eyela)로 용매를 제거한 후 sodium loading buffer를 이용하여 10 mL로 정용하였다. 이 용액을 0.45 μm PVDF syringe filter(Whatman)로 여과하여 아미노산 분석기(Biochrom 20, Pharmacia Co.)로 분석하였다. 컬럼은 ion exchange column(#2622SC PF, Hitachi)을 이용하였으며, 이동상으로 PH1, PH2, PH3, PH4, PH-RG, R-3, C-1, ninhydrin solution, buffer solution(Fujifilm Wako Pure Chemical)을 이용하였다. 분석 시 컬럼의 온도는 50°C, reaction chamber 온도는 138°C를 유지하며 분석하였다. 아미노산 표준물질은 amino acid calibration mixture(Ajinomoto)를 사용하였다.

분산성 측정

분산성은 Jinapong 등(2008)의 방법을 이용하여 측정하였다. 즉, 시료 4 g을 40 mL의 증류수(25°C)에 넣고, 20초간 vortexing을 진행하여 30초간 방치한 다음 150 μm 체를 이용하여 여과하였다. 여과된 시료 5 mL를 취하여 105°C 건조 오븐에서 24시간 건조한 후 다음의 식을 이용하여 분산성을 계산하였다.

분산성(%)＝[수분의 양(mL)＋시료의 양(g)×100-여과시료의 수분함량(%)]/ [시료의 양(g)×100-초기 시료의 수분함량(%)]×100

용해도 측정

용해도는 시료 0.1 g과 증류수 10 mL를 삼각플라스크에 넣고 균일하게 혼탁 시킨 후 60°C의 shaking incubator에서 30분간 0.161×g로 교반하였다. 찬물에서 3분간 냉각시킨 후 centrifuge tube에 시료를 담아 원심분리를 하고(424.84×g, 30 min), 상등액과 침전물을 분리한 다음 105°C에서 3시간 건조 후 시료의 용해도(%)를 다음과 같이 계산하였다.

수분용해지수(WSI) 및 수분흡수지수(WAI) 분석

일정량의 시료에 증류수를 가하여 30분간 교반한 후 원심분리(3,265×g, 10 min)하여 상등액을 분리하여 건조한 후 건조물의 무게를 최초시료 무게와의 비로 WSI를 계산하고, 남은 잔사물의 무게를 최초시료 무게와의 비로 WAI를 계산하였다.

유지흡수력

유지흡수력은 Lin 등(1984)의 방법에 따라 측정하였다. 즉, 시료 1 g에 10 mL의 카놀라유를 혼합하고 60초 동안 혼합물의 vortexing을 진행하였다. 실온에서 10분간 방치한 후 3,265×g에서 30분간 원심분리한 다음 상층액을 따라내고 10분간 방치 후 침전물의 중량을 측정하여 조사하였다.

유화 활성 및 유화 안정성

단백질 시료의 유화 활성(emulsifying activity)과 유화 안정성(emulsifying stability)은 Kim과 Park(1995)의 방법에 따라 측정하였다. 즉, 시료 0.5 g에 증류수 5 mL를 가하여 homogenizer(T25, IKA-Werke)로 279.56×g에서 1분간 분산시킨 후, 식용유 5 mL를 다시 첨가하여 동일한 방법으로 분산시켜 혼합하고 이때 형성된 혼합액에 대하여 유화 활성과 유화 안정성을 측정하였다. 유화 활성은 522×g에서 5분간 원심분리하며, 유화 안정성은 유화액을 80°C 항온수조(WBC 1510A, Jeio Tech Co.)에서 30분간 가열한 후 15°C로 냉각하여 522×g에서 5분간 원심분리한다. 시험관 내 시료의 유화 활성과 유화 안정성은 아래와 같이 계산하여 평균값을 측정하였다.

기포 형성력 및 기포 안정성

시료의 기포 형성력(foaming capacity) 및 기포 안정성(foaming stability)은 Jeong 등(2021)의 방법을 사용하여 측정하였다. 즉, 시료 1 g이 포함된 100 mL의 용액을 homogenizer를 이용하여 5분 동안 2,516×g에서 균질화한 다음 균질한 용액을 60분간 상온에서 방치하였다. 시료의 기포 형성력 및 기포 안정성은 균질화 직후 생성된 거품의 부피(V₁), 60분간 방치 후 거품의 부피(V₆₀), 실험에 사용된 용액의 부피(V₀)를 아래와 같은 식에 대입하여 결과를 계산하였다.

입도 및 입자의 형태 측정

곡류 및 유지작물 가공부산물로부터 분리한 단백질을 표준망이 설치된 로탑시험기(Seive shaker CKHG 2010, Daeyang ENG Co., Ltd.)로 20분간 진동체별하여 150<,125, 106, <75 μm 입자 크기별로 분리하여 입도분포를 측정하였다. 입자의 형태는 분리단백질을 금으로 코팅한 후 주사현미경(Ultra Plus, Carl Zeiss AG)을 이용하여 100배 및 2,000배로 관찰하였다.

통계분석

모든 분석은 3회 반복 측정하였고 mean±SD로 표현하였다. 통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc.)을 사용하였으며, 각 처리군의 평균과 표준편차를 산출해 Duncan’s multiple range test를 이용해 유의성 검정하였다.

가공부산물 원료의 일반성분

곡류 및 유지작물 가공 부산물의 일반성분 분석 결과는 Table 1과 같다. 조지방 함량은 맥강에서 6.75%로 가장 낮은 함량을 보였으며, 미강, 들깨박, 참깨박에서 각각 19.61%, 13.86%, 21.90%로 높은 함량을 나타내었다. 높은 지방함량은 수용액 상의 단백과 상호결합하거나 유화된 상태 또는 중성지방 상태로 수용액 상에 존재할 수 있으며, 이후 등전점의 pH에서 석출되는 단백질 사이에 함께 포집되면서 단백질의 순도를 감소시킬 수 있기 때문에(Yue 등, 2021) 단백질 분리를 위해서는 효과적으로 지방을 제거할 수 있는 공정이 필요하다. 조회분 함량은 4.41~9.86%의 범위로 미강과 참깨박에서 높게 나타났으며, 탄수화물 함량은 곡류인 맥강과 밀기울에서 각각 64.19%와 53.05%로 높게 나타났다. 조단백질 함량은 미강, 맥강, 밀기울, 대두박, 들깨박 및 참깨박이 각각 14.18%, 13.59%, 20.13%, 46.16%, 34.45%, 37.67%로 대두박, 들깨박 및 참깨박과 같은 유지작물이 곡류 부산물에 비하여 높게 나타났는데, 이는 원료 특성에 따른 차이라 판단된다.

Table 1 . Proximate composition of food processing by-products (Unit: %).

Sample.	Moisture content.	Crude fat.	Crude ash.	Carbohydrate.	Crude protein.
Rice bran. Barley bran. Wheat bran. Soybean meal. Perilla meal. Sesame meal.	13.73±0.11a1)2). 11.06±0.06b. 13.84±0.29a. 5.01±0.24e. 10.60±0.23c. 8.35±0.23d.	19.61±0.03b. 6.75±0.11f. 7.12±0.12e. 8.42±0.01d. 13.86±0.04c. 21.90±0.29a.	9.10±0.11b. 4.41±0.09f. 5.86±0.07c. 5.46±0.02d. 4.96±0.02e. 9.86±0.07a.	43.38±0.13c. 64.19±0.21a. 53.05±0.53b. 34.96±0.85e. 36.14±0.75d. 22.22±0.25f.	14.18±0.13e. 13.59±0.13e. 20.13±0.35d. 46.16±1.08a. 34.45±0.92c. 37.67±0.12b.

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

분리단백질의 일반성분 및 단백질 회수율

식품가공 부산물로부터 분리한 단백질의 일반성분 및 단백질 회수율 분석 결과는 Table 2와 같다. 수분함량 및 조회분은 각각 2.12~4.69% 및 3.58~5.95%로 시료에 따른 큰 차이를 보이지 않았다. 단백질 순도를 개선하기 위해 지방 제거 공정이 필요하며, 이 과정에서는 주로 hexane을 이용한 탈지 방법이 사용된다. 본 실험에서도 hexane을 사용하여 원료의 지방을 제거한 후 단백질을 분리하였다. 미강, 들깨박, 참깨박은 조지방 함량이 높았으나 단백질 분리 이후 각각 1.48%, 1.04%, 1.18%로 효과적으로 지방이 제거되었다. 조단백질 함량은 미강, 맥강, 밀기울, 대두박, 들깨박 및 참깨박에서 각각 74.72%, 74.35%, 86.84%, 82.07%, 85.52%, 85.31%로 미강 및 맥강에서 상대적으로 낮은 조단백질 함량을 나타내었다. 단백질 회수율은 들깨박에서 77.85%로 가장 높은 값을 나타내었다. Fabian과 Ju(2011)는 미강 단백질의 경우 수용성, 염용성, 알코올 용해성 및 알칼리 용해성 등 다양한 용해 성질을 가지며, 이러한 특성으로 인해 단일 용매로 효과적인 단백질 추출이 어렵다고 보고하였는데, 이로 인해 미강 분리단백질의 단백질 회수율이 54.88%로 낮은 것으로 판단된다. 또한 밀기울 단백질은 회수율이 44.17%로 낮게 나타났는데, 이는 호분층에 포함된 저장 단백질이 불용성 복합 탄수화물과 리그닌으로 구성된 세포벽에 둘러싸여 있어 추출이 어렵기 때문에 나타난 결과라 판단된다(Antoine 등, 2003). 또한 밀기울에 농축된 피트산이 세포 내부의 저장 단백질과 복합체를 형성하여 단백질의 용해도를 낮추는 것도 주요 원인으로 작용했을 것으로 보인다(Regvar 등, 2011).

Table 2 . Proximate composition and protein recovery rate of isolated protein from food processing by-products.

(Unit: %).

Sample.	Moisture content.			Crude fat.		Crude ash.		Carbohydrate.		Crude protein.		Protein recovery rate.
Rice bran. Barley bran. Wheat bran. Soybean meal. Perilla meal. Sesame meal.	3.05±0.06d1)2). 3.53±0.16c. 4.58±0.16a. 4.69±0.17a. 2.12±0.10e. 3.99±0.18b.			1.48±0.46ab. 0.96±0.04c. 1.56±0.01a. 0.55±0.02d. 1.04±0.04c. 1.18±0.03bc.		5.95±0.28a. 4.97±0.04b. 3.79±0.04c. 4.99±0.02b. 3.58±0.09c. 3.70±0.16c.		15.37±0.28b. 16.92±0.58a. 3.82±0.07f. 6.74±0.27d. 8.39±0.42c. 5.82±0.15e.		74.72±0.82c. 74.35±1.51c. 86.84±0.87a. 82.07±1.73b. 85.52±1.32a. 85.31±0.17a.		54.88±2.36c. 75.94±1.11a. 44.17±1.63d. 63.33±1.62b. 77.85±1.50a. 64.57±2.95b.

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

아미노산 조성

식품가공 부산물로부터 분리한 단백질의 아미노산 조성은 Table 3에 나타내었다. 모든 분리단백질에서 tryptophan을 제외한 9종의 필수 아미노산(histidine, arginine, threonine, lysine, methionine, phenylalanine, isoleucine, leucine, valine)이 검출되었다. 총 필수 아미노산 함량은 100 mg당 30.51~39.48 mg 범위로 나타났다. Glutamic acid 함량은 9.26~21.76 mg/100 mg으로 모든 시료에서 가장 높은 조성을 차지하였다. 조건부 필수아미노산인 arginine은 맥강 분리단백질에서 4.51 mg/100 mg으로 낮은 함량을 보였고, 들깨박 및 참깨박 분리단백질에서 각각 10.89 및 11.13 mg/100 mg으로 높은 값을 나타내었다. 또한 미강 및 대두박 분리단백질은 lysine이 각각 6.91 및 7.08 mg/100 mg으로 다른 분리단백질과 비교하였을 때 비교적 높은 함량을 나타내었다. 이는 미강 단백질은 백미 단백질과 달리 lysine이 풍부하고, 콩에는 lysine 함량이 곡류에 비해 많이 함유되었다는 기존의 연구(Jung, 2019; Kim 등, 2003)와 유사한 경향이었다. 또한 Escamilla-Silva 등(2003)은 참깨에는 식물성 단백질에 부족한 cystein, methionine과 같은 필수 아미노산을 많이 함유하고 있다고 하였는데, 본 연구에서도 methionine과 cystein 함량이 각각 2.94 및 1.33 mg/100 mg으로 Sá 등(2022)의 연구와 유사한 함량을 나타내었다. 총 비필수 아미노산 함량은 100 mg당 34.72~50.71 mg 범위로 밀기울에서 가장 높은 함량을 나타내었다. 맥강과 밀기울 분리단백질에서 proline이 각각 9.50 및 9.84 mg/100 mg으로 상대적으로 높은 함량을 나타내었는데, 이는 보리와 밀기울에 proline이 높은 비율을 차지한다고 보고한 연구와 유사한 경향이었다(Arte 등, 2019; Wang 등, 2010).

Table 3 . Amino acid composition of isolated protein from food processing by-products (Unit: g/100 g).

Amino acid	Rice bran	Barley bran	Wheat bran	Soybean meal	Perilla meal	Sesame meal
Histidine	1.53±0.07a1)2)	0.97±0.00e	1.18±0.00d	1.46±0.00b	1.34±0.03c	1.29±0.03c
Arginine	7.88±0.10b	4.51±0.22d	6.77±0.20c	6.52±0.15c	10.89±0.46a	11.13±0.51a
Threonine	2.95±0.04a	2.05±0.02e	2.42±0.02d	2.05±0.02e	2.51±0.05c	2.77±0.06b
Lysine	6.91±0.22a	3.35±0.14d	4.08±0.15c	7.08±0.29a	4.68±0.17b	3.06±0.13d
Methionine	1.85±0.03c	1.61±0.07d	1.47±0.01e	1.05±0.05f	2.65±0.06b	2.94±0.11a
Phenylalanine	3.56±0.13d	4.12±0.20c	5.62±0.03a	4.24±0.19c	4.56±0.11b	4.17±0.10c
Isoleucine	2.04±0.04a	1.65±0.04c	1.86±0.04b	2.06±0.07a	1.92±0.03b	1.92±0.08b
Leucine	7.86±0.37a	6.92±0.16b	6.74±0.10b	6.71±0.25b	6.17±0.13c	7.46±0.38a
Valine	4.89±0.07c	5.34±0.18b	5.94±0.29a	2.29±0.08e	4.21±0.13d	4.32±0.21d
Total essential amino acid	39.48±0.60a	30.51±1.00d	36.08±0.80b	33.47±0.67c	38.94±0.31a	39.04±0.17a
Aspartic acid	6.98±0.07d	4.95±0.14e	5.07±0.04e	10.96±0.06a	8.62±0.39b	7.79±0.10c
Glutamic acid	9.26±0.20e	16.58±0.11c	21.76±0.29a	17.47±0.26b	14.60±0.53d	17.39±0.64b
Serine	4.80±0.08c	4.27±0.15d	5.16±0.16b	5.47±0.10b	6.20±0.28a	6.49±0.24a
Cysteine	0.98±0.04c	0.48±0.02d	1.32±0.05a	1.03±0.04c	1.21±0.06b	1.33±0.05a
Asparagine	0.00±0.00b	0.20±0.00a	0.00±0.00b	0.00±0.00b	0.00±0.00b	0.00±0.00b
Tyrosine	2.66±0.12c	2.61±0.11c	2.60±0.00c	2.74±0.10c	3.08±0.14b	3.92±0.19a
Alanine	7.16±0.08a	5.30±0.14c	4.96±0.03d	5.06±0.15cd	6.18±0.11b	6.36±0.26b
Proline	2.89±0.06e	9.50±0.04b	9.84±0.09a	6.07±0.23c	3.43±0.15d	3.70±0.30d
Total non-essential amino acid	34.72±0.52e	43.90±0.10d	50.71±0.22a	48.79±0.48b	43.32±1.26d	46.98±0.88c

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters in the same row indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

물리적 특성 분석

식품가공 부산물로부터 분리한 단백질의 물리적 특성 분석 결과는 Table 4와 같다. 수분흡수력은 단백질 분자의 구조적 특성, 단백질 분자 내 아미노산의 친수성 및 소수성 균형 이외에 다양한 매개변수에 영향을 받으며, 유지흡수력은 단백질 분자 내에 소수성, 비공유결합과 같은 단백질 분자와 지질의 상호작용에 영향을 받는다(Cha 등, 2020). 수분흡수지수는 미강 및

Table 4 . Physical properties of isolated protein from food processing by-products (Unit: %).

Sample.	WAI1).			WSI2).		Dispersibility.		Solubility.		Oil absorption capacity.
Rice bran. Barley bran. Wheat bran. Soybean meal. Perilla meal. Sesame meal.	129.05±6.02d3)4). 400.59±0.48a. 406.42±4.32a. 180.32±8.60c. 390.40±6.91b. 408.96±0.80a.			83.44±0.41a. 30.42±0.19d. 37.34±0.32c. 81.17±1.02b. 15.96±0.06e. 10.58±0.12f.		95.42±0.30a. 93.15±1.72c. 94.85±0.04ab. 92.30±0.14c. 93.48±0.74bc. 91.87±1.06c.		87.98±0.91b. 59.30±0.01d. 79.35±1.08c. 93.14±0.76a. 26.90±0.35e. 25.97±1.07e.		503.56±3.98a. 371.05±3.24b. 382.60±1.01b. 510.95±16.82a. 355.05±4.18c. 375.71±10.79b.

¹⁾Water absorption index..

²⁾Water solubility index..

³⁾Values are mean±SD (n=3)..

⁴⁾Different small letters in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

대두박 분리단백질에서 각각 129.05% 및 180.32%로 낮은 값을 나타내었고 유지흡수력은 각각 503.56% 및 510.95%로 높은 값을 나타내었는데, 이는 최소 수분 흡수력을 보이는 분리단백질이 최대 유지흡수력을 나타낸다고 보고한 Cha 등(2020)의 연구와 유사한 경향이었다. 용해도는 단백질이 유화성, 기포성, 젤화 등 기능적 성질을 잘 수행하기 위해서는 높아야 하며, 잘 녹는 단백질이 더 쉽게 식품에 혼합될 수 있다고 하였는데(Jin 등, 2023), 대두박 분리단백질에서 93.14%로 가장 높은 값을 나타내었으며, 들깨 및 참깨박이 각각 26.90% 및 25.97%로 낮게 나타났다. 단백질 용해도는 표면의 친수성 및 소수성 아미노산 비율과 단백질의 구조적 특성에 영향을 받는다고 알려져 있는데(Evans 등, 2004; Moure 등, 2006), 이와 관련된 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다.

유화 및 기포 특성 분석

식품가공 부산물로부터 분리한 단백질의 유화 및 기포특성 분석 결과는 Table 5와 같다. 단백질은 유화 과정에서 물과 기름의 계면 장력을 낮추어 유화액 형성을 용이하게 하고, 형성된 유화액을 안정화하는 역할을 한다(Cha 등, 2020). 미강 및 맥강은 유화 활성이 각각 73.25% 및 71.25%로 낮은 값을 나타내었으며, 이는 낮은 단백질 함량으로 인해 유화 점도가 낮아져 유화 활성이 낮게 나타난 것으로 판단된다(Cho와 Ryu, 2022). 유화 안정성도 미강 및 맥강에서 각각 34.75% 및 40.25%로 낮은 값을 나타내었는데, 이러한 결과도 단백질 함량이 낮았기 때문이라 판단된다. 대두박 분리단백질은 기포 형성능 및 기포안정성이 각각 27.55% 및 82.68%로 높은 값을 나타내었다. 분리단백 내에 함유된 지방은 기포의 표면장력을 감소시킴으로써 기포 형성을 억제하고 형성된 기포의 안정성을 감소시킬 수 있는데(Arnaudov 등, 2001), 6가지 분리단백질 모두 지방함량이 1.56% 이하로 적었기 때문에 기포 형성 능력은 지방의 영향을 거의 받지 않은 것으로 생각된다.

Table 5 . Emulsifying and foaming properties of isolated protein from food processing by-products.

(Unit: %).

Sample.	Emulsifying activity.	Emulsifying stability.	Foaming capacity.	Foaming stability.
Rice bran. Barley bran. Wheat bran. Soybean meal. Perilla meal. Sesame meal.	73.25±2.25c1)2). 71.25±0.75c. 83.75±0.75a. 79.75±2.75b. 83.25±0.75a. 82.25±1.25ab.	34.75±0.75c. 40.25±0.25b. 71.50±1.00a. 23.50±1.00d. 72.00±1.50a. 70.75±1.25a.	6.71±0.28de. 8.44±0.42c. 7.35±0.12cd. 27.55±1.38a. 6.04±0.01e. 12.36±0.58b.	64.37±2.30c. 57.12±1.02d. 50.00±1.28e. 82.68±1.72a. 84.46±2.64a. 75.72±1.92b.

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

입도 분포 및 입자의 형태

식품가공 부산물로부터 분리한 단백질의 입도 분포는 Fig. 1과 같다. 미강 분리단백질은 75 µm 이하의 작은 입자가 61.44%로 높은 비율을 나타내었으며, 맥강 분리단백질은 주로 125 µm 범위의 입자를 포함하여 상대적으로 거친 입도 분포를 나타내었다. 밀기울, 들깨박 및 참깨박 분리단백질은 비교적 균일한 입도분포를 가지며, 대두박 분리단백질은 125 µm 범위의 입자 비율이 높게 나타났다. 주사전자현미경으로 관찰한(×100, ×2,000) 분리 단백질의 입자 형태는 Fig. 2와 같이 모든 시료에서 전형적인 판 모양 구조가 관찰되었으며, 이러한 결과는 선행 연구에서 보고된 다른 식물 단백질의 형태학적 특성과 일치하는 결과였다(Yue 등, 2021). 또한 Yue 등(2021)에 따르면 표면이 매끄러운 단백질이 용해도를 개선하는데 유리하다고 하였는데, 매끄러운 표면을 가진 미강, 밀기울, 대두박에서 높은 용해도를 나타내었으며 상대적으로 용해도가 낮은 들깨박 및 참깨박에서 다른 분리단백질과 달리 울퉁불퉁한 표면을 나타내었다.

Fig 1. Particle size of isolated protein from food processing by-products. Different small letters in the same items indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test.

Fig 2. Scanning electronic micrographs of isolated protein from food processing by-products.

본 연구는 곡류 및 유지작물 가공 부산물로부터 분리한 단백질의 이화학적 특성을 분석하였다. 분리 단백질의 조단백질 함량은 미강, 맥강, 밀기울, 대두박, 들깨박 및 참깨박에서 각각 74.72%, 74.35%, 86.84%, 82.07%, 85.52% 및 85.31%로 미강 및 맥강이 낮은 함량을 나타내었다. 단백질 회수율은 들깨박에서 77.85%로 가장 높았으며, 밀기울에서 44.17%로 가장 낮았다. 총 필수아미노산 함량은 100 mg당 30.51~39.48 mg 범위였으며, arginine과 methionine은 참깨박 분리단백질에서 각각 11.13 및 2.94 mg/100 mg으로 높았고, lysine은 대두박 분리단백질에서 7.08 mg/100 mg으로 가장 높았다. 유지흡수력은 참깨박 분리단백질에서 408.96%로 가장 높았고, 대두박에서 180.32%로 낮았다. 용해도는 25.97(참깨박)~93.14(대두박)% 범위였다. 이상의 결과를 종합해 보면 식품가공 부산물로부터 분리된 단백질 중 참깨박 단백질과 대두박 단백질을 조합하면 아미노산 밸런스를 보완하여 우수한 단백질원으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 2024년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과입니다(2021RIS-001). 이에 감사드립니다.