생명과학 실험 주제 단백질 분해효소 특성 연구 세특 주제 탐구 생명과학1

 

과일 속 단백질 분해효소 특성비교

생명과학 탐구주제 고민하고 있나요? 생활 속 생명과학 탐구주제를 찾고 있나요?

생명과학 세특 주제 또는 학생부 주제를 위해 고민하고 있다면 오늘 설명해드릴 주제를 잘 공부해보세요! 탐구하여 보고서 작성까지 쉽게 적용할 수 있습니다.

 

1. 육류의 단백질을 분해하는 이유는?

 고기는 풍미가 좋고 부드러워야 좋은 품질이라 할 수 있다! 사람들이 먹기 알맞은 연화도를 유지하기 위해 근육의 상태에 따라 여러 가지 연화 방법을 사용한다. 육류의 근섬유를 횡으로 자르거나 또는 육류를 다지기도 한다. 필요에 따라서는 고기를 갈아먹기 좋게 만들며 기계적인 방법, 가열 조리 시 간장, 소금, 산을 이용하여 단백질을 부드럽게 하는 방법 그리고 사후 경직 후 숙성과정을 거치는 방법 또는 단백질 분해 효소를 사용하기도 한다. 이는 효소의 분해 작용이 직접 조리에 이용될 때 식품 내부에 있는 효소가 갖는 활성효소의 농도, pH, 온도, 작용시간, 조리온도에서의 안정성 등에 따라 크게 달라진다. 

 

 

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2. 과일 속 단백질 분해효소?

 열대 지방에서는 질긴 고기를 연하게 하기 위해 과육을 육류와 함께 삶거나 과즙에 고기를 담그거나 과일을 비벼 잎에 싸는 등 전통적인 방법을 통해 연화시킨다. 이는 식물에서 추출한 연화제인 papain, ficin, bromelin 등이 사용되는 원리이다. 단백질 분해효소의 추출원 중 과일은 파파야, 무화과, 파인애플, 배, 생강등에 효소가 들어있다. 국내에는 닥나무의 저실자, 뽕나무의 상백피 조직에도 이러한 효과를 줄 수 있다는 연구가 있다. 우리는 실험실의 상황에서 만큼 효소를 직접 추출할 수 없다! 따라서 과일 속 단백질 분해효소를 실험하기 위해 과일을 직접 갈아서 그 과정을 비교해본다.

 

3. 단백질 분해능력 비교 실험

 육류의 단백질 분해 능력 비교 실험을 위해 과일을 갈아 준비한다. 육류는 같은 종류의 같은 부위를 준비하며, 고기의 질긴 정도는 압력을 통해 측정한다. 기존의 압력 대비 효소 사용 후 압력을 비교하여 그 효과를 파악한다. 효소 활성에 영향을 주는 요인은 대표적으로 온도와 pH가 있다. 따라서 우리는 크게 3가지 실험을 할 수 있다. 첫 번째는 과일의 종류에 따른 단백질 분해능력 비교 실험이다. 이때 온도와 pH는 균일하게 통제해야 한다. 두 번째는 같은 종류의 과일을 사용할 때 온도에 따른 단백질 분해능력 비교 실험이다. 마찬가지로 같은 종류의 과일로 정하며 pH를 동일하게 통제 변인으로 사용한다. 마지막으로 세 번째 실험은 같은 종류의 과일, 동일한 온도일 때 pH에 따라 분해능력 비교 실험이다.

 

4. 과일 속 단백질 분해효소의 특성

 연구에 따르면 배, 무화과, 파인애플이 나타내는 조효소의 활성 온도는 60도에서 가장 활발하며, 40~70도일 때 비교적 안정적이다. 파파야는 40~80도까지 안정적이며 60도에서 최대 활성을 보였고, 키위는 40도에서 최대 활성을 보이며 70~80도까지 높은 활성 온도를 보였다. 이는 papain이 조리 과정에서 60~80도일 때 활성이 최대가 되며 키위의 효소 활동 최적 온도는 60도 전후라는 특성을 의미한다. 또한 파인애플의 과일과 줄기에서 분리한 bromelin의 최대 활성 범위는 과일이 70도, 줄기가 60이라고 한다. 무화과의 ficin의 최적 온도는 60도이고 열에 대한 안정성은 0~55도 범위라 한다. 특히 과일이 단순하게 육류의 연화 효과를 주는 것이 아니라 열처리가 가해져야 나타난다는 것을 알 수 있다. 또한 과일에 포함된 단백질 분해효소의 pH는 배, 무화과, 파인애플, 파파야의 경우 pH 5.0~8.0 사이에서 안정적이었다. 최적의 pH는 7.0으로 알려졌으며 pH 8.0 이상에서는 활성이 급격하게 감소했다. 키위의 경우 최고 활성 pH가 3.0이고 pH 4.0부터 급격하게 감소하다 다시 증가하여 다른 과일과 마찬가지인 pH 5.0~8.0 범위에서 높은 활성을 보였다. 무화과의 ficin의 경우 최적의 pH가 7.0이었으며 과일의 경우 키위를 제외하고 다른 과일은 중성이거나 약 알칼리성에서 높은 활성을 보였다. 

 

5. 결론! 실험 포인트!

 특정 온도와 pH에서 활성화된다는 사실을 유의해서 실험을 진행해주세요. 직접 효소를 추출한 것이 아니기 때문에 오차가 더 클 수 있습니다. 실험 결론을 도출하여 효소의 활성화 조건이 요리와 생활 과학에서 중요함을 어필하세요! 또한 자신이 원하는 진로에 따라 연구 포인트를 다르게 잡을 수 있습니다. 

예를 들어

1. 생명과학과: 순수학문 계열이기 때문에 효소 자체의 특징에 대해 자세하게 작성하며 과일을 직접 사용했을 때 과일 속 효소의 활성 조건을 연구하는데 포커싱을 둘 수 있습니다.
   
   
2. 생명공학과: 과일에 의해 분해되는 육류의 정도를 파악하며 더 효율적인 조합을 찾는데 목적을 둘 수 있습니다. 다양한 조건을 배합하여 최적에 조건을 가진 배합을 만드는 과정입니다.
   
   
3. 조리관련 진로: 과학적 근거가 들어간 조리방법에 대한 연구를 포커싱하여 주제를 탐구할 수 있습니다.

 

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