단백질 분석사례 1)
Unfolding and aggregation effects of Beta-lactoglobulin using MicroSC
MicroSC를 사용한 베타락토글로불린(Beta-lactoglobulin)의 풀림(Unfolding)과 응집(aggregation) 효과
Introduction
구상 단백질(Globular pretein)은 독특한 접힘 구조(folded structure)로 인하여 식품과 제약산업에서 널리 사용되고 있다.
단백질의 열적으로 유발된 구조적 변경은 단백질 자체의 추출과 순도조건에만 의존하지 않고 pH와 소금(salt) 함량과 같은 환경적 조건 혹은 솔벤트의 종류도 영향을 준다.
β-Lactoglobulin (β-LG)은 소나 양의 우유의 유청 단백질(whey protein)의 주성분이다.
β-Lactoglobulin (β-LG)는 pH3에서 pH7 사이의 이합체에 주로 존재하는 공모양의 유청 단백질이다.
| Experimental conditions |
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Commercial β-Lactoglobulin from Sigma in aqueous buffer(pH 4.01 and 7.00), with concentrations of 7.5g/L and 25g/L, sodium chloride content of 0 or 0.5M. |
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Heating profile: from 30℃to 160℃ at 0.5K/min. |
Results
풀림(Unfolding)현상이 발생하는 흡열 피이크는 pH4.01에서 관찰되었으며, 농도에 따른 측정결과 피이크의 면적을 비교해보면 β-LG의 농도는 풀림(Unfolding)현상에 크게 영향을 주지 않는 것으로 확인이 된다. NaCl이 포함된 단백질의 경우 열적으로 좀 더 안정적인 5℃ 높은 온도에서 흡열반응이 발생되는 것을 확인하였다.
pH 7.00에서 반응 피이크는 좀 더 복합적으로 발생하는 것을 확인할 수 있었으며 pH 4.01보다 더 높은 온도에서 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이런 현상은 단백질이 풀리면서 더 작은 Peptide로 형성되는 depolymerization 반응과 연관이 있다.
100℃ 이상에서 보이는 발열 피이크는 단백질 성분내의 Peptide와 Polysaccharide 불순물 사이에 Maillard 반응이 일어나면서 발생한다.
NaCl이 포함된 단백질의 측정결과 Unfolding전 75.61℃에서 발생하는 작은 발열피이크는 단백질의 응집현상과 관련이 있다.
단백질 분석사례 2)
Starch retrogradation and bread staling
Introduction
젤라틴화된 전분(gelatinized starch)은 amylose와 amylopectin의 재결정과정에 의해 retrogradation 과정을 거치게 된다.
Retrogradation 특성은 식물 종 또는 수분 함량에 의해 결정된다. 이러한 특성은 빵에서 퀴퀴한 냄새가 나는 주 원인이 된다. 식품 분야에서 관심이 많은 옥수수의 노화, 밀 전분의 반죽, 그리고 빵 부스러기에 대한 연구를 Setaram사의 멀티 미세열량계인μSC 모델을 사용하여 진행하였다.
| Experimental |
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Dough are composed of maize and wheat starch (Merck) with deionized water (34% w/w), heated at 110°C for 1 hour. Bread crumb is freshly baked, wheat flour based. |
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Test procedure: dough and bread were stored at ambient temperature in closed containers and sampled every day to be heated in a calorimetric vessel.
- Mass: 400 mg
- Heating: From 10°C to 180°C at 0.7°C.min-1 |
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| Results and conclusions |
Starches:
각 전분에 대해서 세가지 열적 현상을 확인할 수 있다.(Figure 1) |
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재결정된 Amylopectin의 녹는점: 30℃와 80℃ 사이의 흡열 피이크로 확인.
반죽의 ageing이 발생함으로써 용해열이 증가하다가 시간이 지남에 따라 안정화된다. (Figure 2) |
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Amylose-lipid 혼합용액의 녹는점: 120℃ 근처에서 흡열 피이크로 확인.
반죽의 ageing이 발생함으로써 용해열이 증가하다가 시간이 지남에 따라 안정화된다. |
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재결정된 Amylose의 녹는 점: 160℃ 근처에서 흡열 피이크로 확인 |
Bread crumb:
100℃ 이상의 높은 온도에서 발생하는 발열 피이크는 단백질과 Polysaccharide에 의한 Maillard 반응에 의한 것으로 확인된다. (Figure 3)
재결정된 Amylopectin의 용융열은 빵부스러기의 Ageing으로 인해 증가한다. (Figure 4)
전분의 ageing 및 빵의 ageing 과정은 미세한 열량이 발생하므로 이를 감지하기 위해 높은 감도를 지니고 열적 평형에 가깝게 감지가 가능하도록 미세한 승온 속도의 조절이 가능하며 많은 샘플양의 투입이 가능한 미세열량계가 필요로 된다.
Setaram사의 μSC 모델은 단백질 및 식품의 ageing 과정을 분석하는데 유용하게 사용이 가능하다.
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