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옥숙 평
5 years ago
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1 연구개발보고서 초록 과제명 ( 국문 ) 치즈유청의 생리활성 펩타이드와 프로바이오틱스를 이용한 인스턴트 건강음료의 개발 ( 영문 ) Development of instant health beverage by probiotics and bioactive peptides of whey 주관연구기관건국대학교 ( 소속 ) 축산식품생물공학전공총괄연구책임자참여기업 ( 성명 ) 윤여창 계 180,000 총연구기간 ~ ( 2 년 ) 총연구개발비 정부출연금 180,000 총인원 8 명 ( 천원 ) 총참여기업부담금내부인원 8 명연구원수 연구기관부담금외부인원명 연구개발목표및내용 본연구의목적은생리활성펩타이드와프로바이오틱유산균을이용한인스턴트기능성건강음료의개발에있음. 이를위해우선유청에서 WPC를생산하고이어서생리활성펩타이드를함유하는 WPC 가수분해물을생산함. 개발되는제품에는이외에프로바이오틱유산균과필요한일반성분이함유됨. 이들성분의생산공정이적정화되고배합비를조사하며최종제품의인스턴트화를실시함. 아울러산업시설에서의적용가능성을조사함. 1. 연구개발내용및범위 가. WPC 및 WPC 가수분해물의생산및기능성조사 단백질함량 70% 의 WPC를한외여과에의해생산 단백질함량 80% 의 WPC를 diafiltration 기법에의해생산 얻어지는 WPC의물리화학적성질과기능성검증 WPC의단백질분획조사 WPC의건조및변성도의파악 파일로트플랜트에서 WPC의산업적생산가능성의조사 WPC에서생리활성펩타이드의제조및적정조건파악

2 프로바이오틱유산균의생존율을고려하여프로바이오틱유산균을함유하는 WPC 가수분해물의건조공정적정화 분무건조된 WPC 가수분해물의물리화학적및기능성조사 나. 생리활성펩타이드와프로바이오틱스를함유하는인스턴트건강음료의제조 생리활성펩타이드와프로바이오틱유산균을함유하는분무건조된 WPC 가수분해물에대한물리화학적, 기능성, 저장성검증 프로바이오틱유산균을함유하는 WPC 가수분해물을이용하여기능성건강음료의생산에필요한소재의배합비결정 인스턴트건강음료믹스의제조 기능성건강음료의실험실적생산및저장성검사 파일로트생산플랜트에서 WPC 및생리활성펩타이드의생산 파일로트생산플랜트에서기능성건강음료의산업적생산검토 다. 유용프로바이오틱유산균의특성및건강기능성조사 기존에확보된유산균및상업적인유산균의프로바이오틱의특성검토 기존에확보된유산균및상업적유산균의건강기능성검증 라. 유용프로바이오틱유산균의생산최적화및건강음료제품의유통기한설정 WPC를기본배지로한유용프로바이오틱유산균의생산검토 유용프로바이오틱유산균의생산을최적화하기위한 WPC-based medium을개발 최적배지하에서생산방법을최적화하여생산성을극대화 생산된건강음료제품들의미생물학적검사를통한안전성확인 생산된건강음료제품들의유통기한설정 마. In vitro, In vivo 동물실험을통한항산화활성검증 물질의총항산화력측정 포유류세포를이용한 DNA 손상억제능평가 식이제조및동물사육 백혈구내 DNA 손상억제능측정 혈장내총항산화력측정 혈장내항산화비타민측정 LDL의 conjugated diene 측정 적혈구내항산화효소활성측정

3 데이터분석및보고서작성 바. 건강음료의임상실험을통한항산화및면역력개선효과검증 대상자모집및 intervention 임파구내 DNA 손상억제능측정 혈장내총항산화력측정 혈장내항산화비타민측정 LDL의 conjugated diene 측정 적혈구내항산화효소활성측정 데이터분석및보고서작성 연구결과 100 리터유청을 50 에서한외여과를통해 리터의 permeate 을제거한후얻 어지는 retentate 리터를농축후분무건조하여단백질함량 35% 의 WPC 를 생산했다. 100 리터유청을 50 에서한외여과를통해 % 의 permeate 을제거한후얻어 지는 리터의 retentate 에 리터물을첨가하여한외여과하여단백질함 량 70% 의 WPC 를생산했다. 가수분해물 (WPC-70H 와 WPC-80H) 의시료는가수분해되지않은시료에비해낮은 ph 를보인다. 분무건조된가수분해시료인 WPC-70H 와 WPC-80H 의 bulk density 는 0.42 와 0.44 g/ml 로서 WPC-70, WPC-80 의 0.35 와 0.37 g/ml 보다유의하게높게나타났으나불 용성지수는감소했다. Maillard 반응은 WPC-70 과 WPC-70H 에서 WPC-80 과 WPC-80H 와비교할때 훨씬높게관찰되었다. 단백질의용해도는 5.51 에서 5.62 단위가개선되었고기포생성능은 4.2 단위, 유화능 은 5.7 에서 6.3 단위가개선된사실에서효소적가수분해의긍정적효과를관찰할수 있다.

4 가수분해시의점도감소의정도는 단위를나타냈다. 거품생성능은 WPC 가수분해물에서모든 ph 에서현저히증가하였다. 가수분해된 WPC 는유화능에서가수분해되지않은단백질과비교시 EAI 단위차 이는 5.7 에서 6.3 m 2 /g 으로높게나타났다. WPC는설탕, 구연산, 향료, 색소를첨가한 placebo의배합비 (%) 는각각 20.8, 77.50, 1.15, 0.28, 0.28로재조합하였다. 그리고가수분해된 WPC와설탕, 구연산, 향료, 색소를첨가한 sample 1의배합비 (%) 는각각 20.8, 77.50, 1.15, 0.28, 0.28로재조합하였고가수분해된 WPC와설탕, 구연산, 향료, 색소에 probiotics를첨가한 sample 2의배합비 (%) 는각각 20.8, 77.50, 1.15, 0.28, 0.28, 0.1로나타내었다. 재조합된시료의단백질함량이증가함에따라 ph 는감소하였고산도와 bulk density, 비중은증가하였다. 대체적으로냉장보관보다는 Incubator 보관에서 ph 값의변화가큰것으로보였다. 그리고 sample 1 보다 probiotics 를첨가한 sample 2 에서가장큰폭으로감소한것으 로보아첨가된 probiotics 가 ph 를감소시키는영향을끼친것으로사료된다. 대체적으로비중의값과 bulk density 의값에큰차이가없었다. ph 2.5와 ph 4.0으로 조정된 인공위액에서의 실험결과, 2시간 경과 후 각각 77.76와 87.57% 의 생존률을 나타내었다. 또한 인공담즙산에 대하여 내성을 보임에 따라 목적 부위인 장에 도달하여 생균제로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 것으로 판단되어 진다. 예비적 발암물질을 발암물질로 변환시키는 β-glucosidase의 활성, 역시 없는 것으 로 확인되었다. 이러한 결과는 프로바이오틱 생균으로 인해 발생할 수 있는 발암 유발의 위험성이 없다는 사실을 뒷받침한다. 배양상등액을희석한희석액에존재하는항산화물질로 80% 이상의활성을나타내 었기때문에천연항산화제로서의가능성을보여주고있다.

5 WPC 를효소적으로가수분해시켰을때, alcalase 를이용하여가수분해시킨가수분 해물에서폐암세포에특이적으로활성을나타내었다. WPC 를기본배지로하여 Bacillus polyfermenticus SCD 균을배양하였을때기존에 사용하는 TSB 보다생육속도는늦었지만이균이생성하는물질의항산화효과는 더높게나타났다. 생산된건강음료제품들에첨가된두종류의프로바이오틱혼합균주는균체의수를측정한결과 4개월이후에도식품공전에서말하고있는혼합유산균이용식품의유산균총균수인 10 7 이상을유지하고있으므로유통기한이최소 4개월이상인것으로나타났다. 연구성과활용실적및계획 1. 연구성과활용실적 가. 연구결과에대한학술논문발표 1) Cytotoxicity effects of whey protein hydrates (WPH) by enzymatic hydrolysis of whey protein concentrate Milk Science International에투고중나. 연구결과에대한특허출원 1) 특허출원 1건출원번호 : 제목 : 유청단백질가수분해물을유효성분으로포함하는항암용식품조성물다. 연구결과에대한학술대회발표 1) 2006년한국축산식품학회제 38차추계학술대회및임시총회포스터발표 - WPC-30 가수분해물의이화학적특성에관한연구, p ) 2006년한국축산식품학회제 38차추계학술대회포스터발표 ( 우수포스터상수상 ) 효소를이용한유청단백질가수분해물의종양세포억제효과 3) 2006년한국미생물 생명공학회학술대회포스터발표 Microbial identification and probiotic properties of lactic acid bacteria isolated from Jeot-gal 라. 교육및지도활용 1) 석사학위논문 - 1 건 - WPC-30 가수분해물의이화학적특성에관한연구 (2006년 8월졸업 ). 2) 학사학위논문 - 1 건

6 2. 연구성과활용계획 가. 치즈유청을이용한인스턴트건강음료에관한체계적인연구로학문적기초자료제공. 1) 본연구결과를국내학술대회 ( 한국식품과학회, 한국축산식품학회등 ) 및해외학술대회에발표할예정. 2) 또한한국식품과학회지, 한국축산식품학회지등의학술진흥재단등재지등 SCI 논문에게재할예정임. 나. 치즈유청의생리활성펩타이드와프로바이오틱스를이용한인스턴트건강음료제조및관련사항에대한지적재산권 ( 특허, 상표출원 ) 취득및참여기업또는관련기업들에대한산업체기술이전실시예정. 다. 참여기업체및음료관련중소기업과연계하여치즈유청을활용한새로운신상품을개발하기위해기술지도및산업화할계획임. 라. 치즈유청의생리활성펩타이드와프로바이오틱스를이용한인스턴트건강음료제조법및제조공정에대한기준 model을제시함.

Journal of Life Science 2011, Vol. 21. No μ μ

Journal of Life Science 2011 Vol. 21. No. 8. 1120~1126 ISSN : 1225-9918 DOI : http://dx.doi.org/10.5352/jls.2011.21.8.1120 μ μ μ α β Journal of Life Science 2011, Vol. 21. No. 8 1121 μ μ 1122 생명과학회지 2011,