면실박으로부터 단백질을 추출한 후 단백질 가수분해효소인 Flavourzyme으로 가수분해를 실시하여 면실박 단백질 가수분해물을 얻었고, 가수분해 정도는 trinitrobenzenesulfonic acid 방법과 Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis를 통해 측정하였다. 면실박 단백질 가수분해물은 한외여과에 의하여 3 kDa 이하로 cut-off하였고, Q-Sepharos fast flow, Sephadex G-15, reversed-phase high performance liquid chromatography를 이용하여 Fe, Ca-binding 펩타이드를 분리하였다. 그 결과 철분과 칼슘 결합력이 가장 높은 분획 51을 얻을 수 있었고, 이렇게 얻어진 Fe, Ca-binding 펩타이드는 향후 기능성 식품 소재로써 활용될 수 있다고 판단된다.
The purpose of this study was to investigate the release of p-hydroxybenzoic acid and other compounds from cell wall materials(CWM) and their cellulose fraction from carrot with chemical and enzymatic hydrolysis. To investigate this effect on cell wall chemistry of carrot, alcohol insoluble residue(AIR) of CWM were prepared and were extracted sequentially with water, imidazole, CDTA(-1, -2), Na$_2$CO$_3$(-1, -2), KOH(0.5, 1.0 and 4M), to leave a residue. These were analysed for their carbohydrate and phenolic acids composition. Arabinose and galactose were the main noncellulosic sugars. Phenolics esterified to cell walls in carrot were found to consist primarily of p-hydroxybenzoic acid with minor contribution from vanillin, ferulic acid and p-hydroxybenzaldehyde. p-Hydroxybenzoic acid was quite strongly bound to the cell wall. The contents of p-hydroxybenzoic acid in 0.5M KOH, Na$_2$CO$_3$-2, IM KOH, and ${\alpha}$-cellulose were 2,097, 1,360, 1,140, and 717 $\mu\textrm{g}$/g AIR from CWM, respectively. Alkali labile unknown aromatic compound(C$\sub$7/H$\sub$10/O$_2$) was found in ${\alpha}$ -cellulose hydrolyzate digested with driselase and cellulase. This compound was also found in hydrolyzate of 2 M trifluoroacetic acid at 120$^{\circ}C$ for 2 hours. Driselase treatment solubilized only 46.6 $\mu\textrm{g}$/g of the p-hydroxybenzoic acid from carrot AIR. These results indicate that p-hydroxybenzoic acid was associated with neutral polysaccharides, long chain galactose and branched arabinan from graded alcohol precipitation.
To compare the antioxidative activities of fish skin and bovine skin gelatin hydrolysate, gelatin hydrolysates from Alaska pollack and bovine skin were prepared by various enzymatic hydrolysis methods (1st step, Alcalase; 2nd step, pronase E; 3rd step, collagenase) using a continuous three-step membrane reactor. The molecular weight distributions of the 1st, 2nd and 3rd step hydrolysates were 7∼10 kDa, 2∼5 kDa and 0.7∼0.9 kDa, respectively. The antioxidative activity of fish skin gelatin hydrolysate was stronger than that of bovine skin gelatin hydrolysate, and in particular, both of 2nd step hydrolysates showed more antioxidative activity than hydrolysates of any other step. The optimum antioxidative activity concentration of the 2nd step hydeolysates of fish and boving skin were 1% (w/w) in a linoleic acid water-alcohol emulsion. In cultured cells exposed to t-butyl hydroperoxide (t-BHP), the 2nd step hydrolysate of fish skin gelatin delayed cell death most. These results suggest that the antioxidative activity of fish skin gelatin hydrolysate is higher than that of bovine skin gelatin hydrolysate because of their different amino acid contents.
Amyloid plaque, also called senile plaque, the product of aggregation of ${\beta}$-amyloid peptides ($A{\beta}$), is observed in brains of the patients with Alzheimer's disease (AD) and is one of the key factors in etiology of the disease. In this study, hydrolysates obtained from the sea hare (Aplysia kurodai) were investigated for ${\beta}$-secretase inhibitory peptide. The sea hare's muscle protein was hydrolyzed using six enzymes in a batch reactor. Trypsin hydrolysate had highest ${\beta}$-secretase inhibitory activity compared to the other hydrolysates. ${\beta}$-secretase inhibitory peptide was separated using Sephadex G-25 column chromatography and high-performance liquid chromatography on a C18 column. ${\beta}$-secretase inhibitory peptide was identified as eight amino acid residues of Val-Ala-Ala-Leu-Met-Leu-Phe-Asn by N-terminal amino acid sequence analysis. $IC_{50}$ value of purified ${\beta}$-secretase inhibitory peptide was $74.25{\mu}M$, and Lineweaver-Burk plots suggested that the peptide purified from sea hare muscle protein acts as a competitive inhibitor against ${\beta}$-secretase. Results of this study suggest that peptides derived from sea hare muscle may be beneficial as anti-dementia compounds in functional foods or as pharmaceuticals.
Xylan의 효소적 가수분해는 고부가가치 기능성 물질 또는 바이오에너지 생산을 위한 발효성 당을 얻는 가장 유용한 방법 중 하나이다. endo-${\beta}$-Xylanase는 xylan 주사슬 내부의 ${\beta}$-1,4-결합을 가수분해하여 xylobiose, xylotriose를 포함한 다양한 XOS를 생산하는 핵심 효소이다. 이들 효소 중에서 glucuronoxylanase GH30은 methylglucuronic acid가 측쇄에 수식된 xylan에 특이적으로 작용한다. 본 연구에서는 Paenibacillus amylolyticus KCTC 3005에서 유래한 2종의 xylan 가수분해효소(PaXN_10과 PaGuXN_30) 유전자를 클로닝하고, Escherichia coli에서 각각 발현시켰다. PaXN_10 (38.7 kDa)은 ${\beta}$-xylanase GH10 계열, PaGuXN_30 (58.5 kDa)은 glucuronoxylanase GH30에 해당하는 효소이며, $50^{\circ}C$와 pH 7.0에서 최대 활성을 나타내었다. 가수분해 특성 연구를 통해 P. amylolyticus가 목질계 glucuronoxylan을 분해하는 효소 시스템을 제안하였다. 세포 외로 분비되는 PaGuXN_30은 glucuroxylan을 가수분해하여 methylglucuronic acid 측쇄를 가지는 다양한 aldouronic acid mixtures를 생성하며, 이러한 분해산물은 세포 내로 이동하여 PaXN_GH10에 의해 xylose, xylobiose와 같은 저분자 XOS로 분해되어 세포 내 대사경로에 이용될 수 있다. 또한 이들 효소의 가수분해특성을 이용하여 다양한 탄수화물 소재 생산이 가능할 것으로 기대한다.
연산오계는 오래전부터 건강기능 증진 및 치료 효능이 높은 것으로 알려져 왔다. 최근 건강 기능식품 소재로 기능성 펩타이드 효능이 알려짐에 따라, 연산오계 내장 부산물로 부터 올리고 펩타이드 최적 생산 공정 및 생성물 특성에 대하여 연구를 수행하였다. 최적 효소가수 분해 공정 표면반응 분석을 이용하여 수행하였다. 최적 공정 조건을 확립하기 위해서 온도 (40, 50, $60^{\circ}C$), pH (pH 6.0, 7.0, 8.0), 효소 (1, 2, 3%) 범위에서 수행을 하였다. 생성물에 대한 가수분해도, 아미노산, 분자량 분포를 분석하였다. 효소 가수분해 최적 온도는 $58^{\circ}C$, pH 7.5, 효소의 농도는 3% 이었다. 최적 조건에서 2 시간 효소 가수분해를 한 결과 75-80% 이었다. 구성 아미노산의 총 함량은 386.15 mg/100 g 이었고 유리 아미노산 총량은 155.26 mg/100 g. 분자량를 Maldi-TOF 으로 분석을 한 결과 90% 이상이 300-1,000 Da 분포를 보여주었다.
동결건조된 쌍별귀뚜라미 분말을 4%(w/v)의 기질용액으로 제조한 후, 기질 대비 단백질 가수분해 효소(alcalase, flavourzyme, neutrase, bromelain, papain)를 1%(w/v) 첨가 하여 24시간 가수분해시킨 단백가수분해물을 제조하였다. 각 효소별 가수분해물을 이용하여 SDS-PAGE와 available amino group 함량을 측정하여 확인한 결과, flavourzyme 단백가수분해물이 가장 높은 가수분해도를 보인 반면 bromelain과 papain은 상대적으로 낮은 가수분해도를 보였다. 가수분해도가 높았던 3종의 효소(alcalase, flavourzyme, neutrase)를 이용하여 제조한 단백가수분해물을 각각 한외여과막을 통해 분자량 3 kDa 이하로 분리한 후 항산화 활성을 측정하였다. DPPH 라디칼 소거활성의 경우 flavourzyme이 항산화 활성이 가장 우수하였으며, ABTS 라디칼 소거활성은 neutrase, flavourzyme 및 alcalase 단백가수분해물 순으로 높게 나타났다. $H_2O_2$ 소거활성은 alcalase와 flavourzyme 단백가수분해물이 neutrase 단백가수분해물에 비해 상대적으로 높게 나타났으며, FRAP법은 flavourzyme, alcalase, neutrase 단백가수분해물 순으로 높게 나타났다. 저분자 펩타이드 생산 효율이 가장 높았던 쌍별귀뚜라미 flavourzyme 단백가수분해물을 이용하여 농도별 linoleic acid 과산화 억제 활성을 측정한 결과 농도 의존적으로 유의적인 과산화 억제 활성을 보였다. 최종적으로 본 연구를 통해 고단백질 소재인 쌍별귀뚜라미로부터 여러 단백분해효소원들을 이용한 단백가수분해물 제조 특성 및 우수한 항산화 활성을 확인할 수 있었으며, 이번 연구는 향후 식용곤충 유래 기능성 식품소재 개발을 위한 기초자료로 활용이 가능할 뿐만 아니라 식용곤충 산업 활성화에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 미역을 이용하여 초고온 열산 가수분해, 효소 당화, 발효과정을 거쳐 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생성하는 실험에 대해 진행하였다. 초고온 열산 가수분해에서의 최적 조건은 10%의 slurry, 270 mM의 황산, $160^{\circ}C$에서의 7.5분이었다. 초고온 열산 가수분해는 열처리 시간을 줄이고 적은 농도의 황산을 사용해도 더 많은 당과 적은 저해물질을 생성해 낸다는 장점이 있다. 효소 당화에서는 Viscozyme L (${\beta}-glucanase$, Novozymes)을 12 unit/ml으로 처리하는 것이 25.1 g/l로 가장 많은 단당을 생성했다. 발효에서는 C. acetobutylicum KCTC 1724이 비교적 낮은 pH 5.0에서 많은 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생성하는 장점이 있었지만 mannitol을 모두 소비하지 못하는 단점이 있어 고농도의 mannitol 배지에 순치한 C. acetobutylicum KCTC 1724을 사용하여 발효를 진행하였다. 그 결과, 아세톤, 부탄올, 에탄올이 각각 0.99 g/l, 5.62 g/l, 2.44 g/l로 순치하지 않은 C. acetobutylicum KCTC 1724를 이용해 발효했을 때 보다 부탄올은 2.45 g/l, 에탄올은 1.10 g/l 증가했으며 수율($Y_{ABE}$)은 0.24에서 0.37로 증가했다.
젓갈 및 자건품으로 소비량이 많은 멸치의 기능특성해석 및 기능성 조미 소재 제조의 일환으로 단백질 분해효소에 의한 멸치 육단백질 가수분해물의 peptide-nitrogen 생성량과 ACE 저해작용을 검토하였다. 소화효소와 식품공업용 단백질분해효소를 이용한 탈지 멸치육 가수분해물의 $50\%$ ethanol 가용성 peptide-nitrogen 생성량은 반응 8시간을 전후로 하여 거의 일정수준에 도달하였고, ACE 저해효과 역시 높게 나타났다. 따라서, 가수분해 8시간째의 각 효소 가수분해물의 peptide-nitrogen의 함량과 ACE 저해효과를 검토한 결과, 소화효소의 경우, $\alpha$-chymotrypsin으로 가수분해시켰을 때, $50\%$ ethanol 가용성 peptide-nitrogen의 생성량과 ACE 저해효과가 높은 것으로 나타났다 또한, 식품공업용 단백질분해 효소를 사용한 경우는 Alcalase 0.6L를 사용하였을 때가 $50\%$ ethanol 가용성 peptide-nitrogen의 생성량 및 ACE 저해효과가 가장 우수하였고, Protamex에 의해서는 $50\%$ ethanol 가용성 peptide-nitrogen의 생성량은 적었지만, ACE 저해효과는 높게 나타났다. ACE 저해효과가 우수한 멸치육 효소 가수분해물의 $50\%$ ethanol 가용성 획분의 아미노산 조성은 대부분의 가수분해물에서 glutamic acid의 함량이 가장 많았고, 그 다음으로 aspartic acid. cysteine 및 leucine의 순이었다.
갈색거저리유충 분말을 4%(w/v)의 기질용액으로 제조한 후, 기질대비 단백질 가수분해 효소(alcalase, flavourzyme, neutrase, bromelain, papain)를 각 1%(w/w) 첨가하여 갈색거저리 유충 단백가수분해물을 제조하였다. 24시간 반응시킨 각 효소별 가수분해물의 특성을 SDS-PAGE로 확인한 결과 alcalase 단백가수분해물의 가수분해가 우수함을 확인하였으며, available amino group의 농도는 flavourzyme, alcalase, neutrase 단백가수분해물 각각 $5,429.35{\mu}g/mL$, $4,781.39{\mu}g/mL$, $3,155.55{\mu}g/mL$의 값을 나타내 상대적으로 높은 가수분해도를 보였고, bromelain($1,800{\mu}g/mL$)과 papain($1,782.61{\mu}g/mL$)의 경우 상당히 낮은 값을 보였다. 가수분해도가 높게 나타난 3종의 단백가수분해물을 한외여과막을 통해 분자량이 3 kDa 이하로 분리한 후 동결 건조하였으며, 이 동결건조물을 이용하여 항산화 실험을 수행하였다. 갈색거저리 유충 가수분해물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 alcalase 단백가수분해물의 $RC_{50}$값이 $339.34{\mu}g/mL$로 나타났고, flavourzyme 가수분해물 $379.35{\mu}g/mL$, neutrase 가수분해물 $398.93{\mu}g/mL$로 나타났으며, ABTS 라디칼 소거 활성은 neutrase 단백가수분해물의 $RC_{50}$값이 $29.84{\mu}g/mL$였고, alcalase $36.90{{\mu}g/mL$ 및 flavourzyme $56.03{\mu}g/mL$ 순으로 나타났다. Hydrogen peroxide 소거 활성은 alcalase 단백가수분해물의 $RC_{50}$값이 $65.97{\mu}g/mL$였고, flavourzyme $121.67{\mu}g/mL$ 및 neutrase $70.38{\mu}g/mL$의 값을 보였다. 상기 3가지 항산화 실험에서 우수한 항산화 활성을 보이며, 저분자 펩타이드 생산 효율이 가장 높았던(42.05%) alcalase 단백가수분해물을 이용해 linoleic acid에 대한 지질과산화 억제 활성을 측정한 결과, 6일 동안 $100{\sim}800{\mu}g/mL$의 농도에서 처리 농도에 의존적으로 유의적인 항산화능을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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