Optimization of Alkali Extraction for Preparing Oat Protein Concentrates from Oat Groat by Response Surface Methodology

반응표면분석법을 이용한 쌀귀리 단백질의 알칼리 추출 공정 최적화

In this study, an attempt was made to produce oat protein concentrates from defatted oat groat by alkali extraction. Independent variables formulated by D-optimal design were NaOH concentration (X1, 0.005~0.06 N) for extraction and precipitation pH (X2, pH 4.0~6.0), and the dependent variable was extraction yield (Y1, %). Experimental results were analyzed by response surface methodology to determine optimized extraction conditions. Extraction yield increased both with an increase in NaOH concentration of the extraction solution and when approaching a precipitation pH of 4.9, and NaOH concentrations were a major influencing parameter. Solubility of oat protein concentrates showed a minimum value (i.e., 0.1%) at pH 5 and increased substantially at pH values in the range of ${\leq}$ pH 3 or ${\geq}$ pH 7, reaching a maximum value at pH 11 (i.e., 76%). Regression equation coincided well with the results of the experiment. Optimized extraction conditions to maximize extraction yield were 0.06 N NaOH (X1) for extraction and pH 4.7 (X2) for precipitation.

알칼리 추출법을 이용하여 쌀귀리로부터 단백질을 추출하고 추출수율을 최적화하기 위한 알칼리 농도 조건 및 침전 pH 조건을 반응표면분석을 통해 검토하였다. 추출수율은 추출용매인 알칼리 농도가 증가할수록 그리고 침전 pH 4.9 부근에서 높은 경향을 보였으며, 알칼리 농도가 침전 pH에 비하여 보다 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 알칼리 추출 공정으로 얻어진 귀리 단백질 농축물의 질소용해지수는 등전점 부근인 pH 5에서 최소값을 나타내었고, pH 3 이하, pH 7 이상에서는 급격히 증가하였다. 알칼리 추출 공정의 최적화를 위한 회귀분석 결과, 알칼리 농도 0.06 N, 침전 pH 4.7에서 최대 수율 85.89%로 예측되었으며 예측모델식과 실제 측정값을 비교하였을 때 유의적인 차이가 크게 나타나지 않아 설계된 실험모델식은 적합한 것으로 나타났다. 따라서 기존의 연구들은 알칼리 추출법을 이용한 귀리 단백질 추출 시 알칼리 농도와 침전 pH가 각기 다름을 보였지만, 본 연구를 통하여 귀리 단백질 농축물 제조를 위한 알칼리 추출 공정의 최적 조건은 알칼리 농도 0.06 N, 침전 pH 4.7인 것으로 확인되었다.