파파인으로 알려진 일반적인 효소는 그린 파파야(포포) 열매에서 얻습니다. 효소는 과일의 숙성과 같은 생물학적 변화의 속도를 증가시킬 수 있는 단백질입니다. 효소 촉매 반응이 끝나면 효소 자체는 변하지 않고 다시 반응할 수 있습니다.
소개
효소는 일반적으로 어미 -ase로 인식할 수 있습니다. 이는 효소에 의해 영향을 받는 물질의 성질을 나타내거나(예: 탄수화물 분해효소는 탄수화물 물질에 작용하고 프로테아제는 단백질에 작용함) 반응의 성질을 나타냅니다. 예를 들어 트랜스퍼라제는 물질 내에서 원자 또는 원자 그룹의 이동을 촉매합니다.
효소는 식품에서 자연적으로 발생하며 많은 전통적인 식품 가공 기술에는 효소의 사용이 포함됩니다. 오늘날에는 식품 과학에 대한 더욱 발전된 지식을 통해 이러한 효소를 추출, 농축하고 가공 중에 식품(예: 고기 연화제)에 첨가할 수 있습니다. 표 1은 일부 전통적인 기술과 관련 효소를 설명합니다. 이러한 식품 가공 기술과 관련된 효소 촉매 반응에 대한 상세한 이해가 비교적 최근에야 알려지게 되었다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
| 전통 식품 가공 기술 | 사용된 효소 | 반응을 촉매하기 위해 | 이유 |
|---|---|---|---|
| 제빵 | 밀가루에는 아말라제, 효모에는 말타제, 효모에는 자이마제 | 전분-맥아당, 맥아당-포도당, 포도당-이산화탄소 및 에탄올 | 효모 활동을 위한 설탕과 빵에 공기를 공급하기 위한 이산화탄소를 생성합니다. |
| 치즈 생산 | 레넷의 레닌 | 우유 단백질의 응고 | 두부 형성을 돕기 위해 |
| 알코올 음료 | 원료의 아밀라제, 말타제 및 자이마제 | 전분-맥아당, 맥아당-포도당, 포도당-이산화탄소 및 에탄올 | 효모 작용을 위한 설탕과 '질감'을 위한 CO² 생산 |
| 차와 커피 | 잎과 콩의 산화효소 | 무색 페닐 화합물을 갈색 화합물로 중합 | 차에 원하는 색상과 향을 부여하세요. |
표 1: 효소를 이용한 전통 식품 가공
중요한 효소 그룹 중 하나를 프로테아제라고 합니다. 단백질 분해를 촉매하는 효소입니다. 맥주의 냉각 방지(표 1 참조), 고기의 연화, 피자용 반죽, 와플 및 웨이퍼용 반죽 생산은 식품 가공 산업에서 프로테아제를 적용하는 것입니다. 이러한 프로테아제 중 가장 흔한 것은 파파인(papain)입니다.
주의 사항 - 소규모 파파인 생산을 설정하는 데에는 여러 가지 특별한 어려움이 있으며 그러한 프로그램을 시작하기 전에 매우 철저한 연구가 필요합니다. 구체적으로는 다음과 같습니다.
- 파파인은 잠재적으로 위험합니다. 장기간 접촉하면 작업자의 손 피부가 손상되고 어떤 경우에는 알레르기 반응을 일으킬 수 있습니다.
- 대안이 발견됨에 따라 유럽의 파파인 시장은 점점 작아지고 있으며 가까운 미래에 일부 식품(예: 맥주)에서 파파인이 금지될 수도 있습니다.
- 낮은 등급(일광 건조) 파파인은 고품질 분무 건조 파파인보다 시장이 훨씬 작습니다(아래 참조). 따라서 제품이 판매될 수 있는지 확인하기 위해 철저한 시장 조사가 이루어져야 합니다.
- 경제적인 생산을 위해서는 파파야 나무 재배가 필요합니다. 집 정원에 있는 몇 그루의 나무에서 수집하는 것은 실행 가능한 활동이 아닙니다.
파파인: 공급원 및 용도
파파인은 파파야 열매(Carica papaya L)에서 얻은 건조 라텍스에 들어 있습니다. 위에서 언급한 식품 가공 용도에 가장 일반적으로 사용되는 것은 프로테아제입니다. 그러나 중요한 다른 프로테아제로는 무화과에서 얻은 피신(ficin)과 파인애플에서 얻은 브로멜라인(bromelain)이 있습니다.
파파인은 제약 산업, 의학 및 식품 가공 산업(예: 백신 제조 및 딱딱한 피부 치료)에서 사용됩니다. 또한 소의 구충과 같은 수의학적 용도도 있습니다. 파파인은 가죽 태닝에도 사용되며 종이 및 접착제 산업은 물론 하수 처리에도 응용됩니다. 의학 연구에는 파파인을 이용한 구개열 성형수술이 포함됩니다.
수집 및 추출 방법
파파인은 덜 익었지만 거의 성숙한 파파야의 껍질을 잘라낸 다음, 상처에서 흘러나오는 라텍스를 모아서 건조시켜 얻습니다. 과일 따기 작업은 이른 아침에 시작하여 늦은 아침(즉, 습도가 높은 기간)까지 마무리해야 합니다. 습도가 낮으면 라텍스의 흐름이 낮습니다.
그런 다음 1~2mm 깊이로 2~3개의 수직 절단(첫 번째 절단 제외, 아래 참조)을 만들어 과일 바닥에서 만납니다. 절개는 긴 막대에 부착된 고무 조각에 고정된 스테인리스 스틸 면도날을 사용하여 이루어집니다. 칼날이 약 2mm 이상 튀어나오면 안 됩니다. 2mm보다 깊게 자르면 과일 과육의 즙과 전분이 라텍스와 섞여 품질이 저하될 위험이 있습니다.
과일은 약 4~7일 간격으로 두드려야 하며 첫 번째 두드리는 경우 일반적으로 한 번만 자르는 것으로 충분합니다. 후속 탭핑에서는 2~3개의 절단부가 이전 절단부 사이에 간격을 두고 배치됩니다(위에 설명된 대로).
약 4~6분 후에 라텍스의 흐름이 중단됩니다. 접시를 사용하여 라텍스를 수집한 다음 라텍스를 긁어내어 뚜껑이 꼭 맞는 폴리에틸렌으로 덧댄 상자에 넣습니다. 그러한 상자는 그늘에 보관해야 합니다. 꼭 맞는 뚜껑을 사용하고 상자를 그늘에 보관하는 것은 효소 활성 손실을 유발하는 반응을 줄이기 때문에 중요합니다. 라텍스에 먼지, 벌레 등의 이물질이 들어가지 않도록 해야 합니다. 과일에 붙어 있는 라텍스를 조심스럽게 긁어내어 수집 상자로 옮겨야 합니다. 그러나 건조된 라텍스를 신선한 라텍스와 혼합하면 품질이 저하되므로 사용하면 안 됩니다.
신선한 라텍스를 취급할 때는 화상을 입을 수 있으므로 피부에 닿지 않도록 주의해야 합니다. 철, 구리, 황동과 같은 중금속과 접촉하면 변색 및 활성 손실이 발생하므로 사용하지 마십시오. 냄비, 칼, 숟가락은 플라스틱이나 스테인리스 스틸로 만들어진 것이 아닌 이상 사용해서는 안 됩니다. 신선한 라텍스는 잘 보관되지 않으므로 가능한 한 빨리 수분 함량 5% 미만(건조하고 부서지기 쉬운 질감이 될 때)으로 건조해야 합니다.
2~3개월 후에 과일이 익었으므로 나무에서 제거해야 합니다. 잘 익은 과일은 먹을 수 있지만 상처가 있는 모양 때문에 판매 가치가 거의 없습니다. 그러나 녹색 익은 파파야의 껍질에는 약 10%의 펙틴(건조 중량)이 포함되어 있으며 과일을 가공하여 이를 추출할 수 있습니다.
파파야 라텍스 건조
건조방법은 파파인의 최종 품질을 결정하는 주요 요인이다. 파파인이 국제적인 상품이 된 이후 다양한 등급이 사용되었습니다. 스리랑카산 파파인이 시장을 지배했던 1950년대 중반까지 3가지 등급이 알려졌습니다: 1 - 고운 백색 분말, 2 - 백색 오븐 건조 부스러기, 3 - 어두운 햇볕에 건조된 부스러기. 1970년대까지 두 가지 등급이 있었습니다. 1 - 분말 또는 부스러기 형태의 1등급 또는 고급 오븐 건조 파파인, 일반적으로 크림색 흰색이며, 2 - 2등급 또는 저등급 햇볕에 건조된 부스러기 형태의 갈색 파파인입니다. 1970년 이후 새로운 가공 기술의 결과로 파파인은 세 그룹으로 재분류되었습니다. 1 - 조 파파인 - 1등급 흰색에서 2등급 갈색까지 다양합니다. 2 - 플레이크 또는 분말 형태의 조 파파인 - 때로는 반정제라고도 합니다. 3 - 분무 건조된 조파파인 - 정제된 파파인이라고 불리는 분말 형태입니다.
태양 건조
일광 건조는 효소 활성의 상당한 손실이 있고 파파인이 쉽게 갈색으로 변할 수 있으므로 품질이 가장 낮은 제품을 제공합니다. 그러나 많은 국가에서 태양 건조는 여전히 파파인의 가장 일반적인 가공 기술입니다. 라텍스는 트레이 위에 펼쳐 놓고 햇볕에 말리면 됩니다.
오븐 건조
파파인 건조기는 구조가 간단할 수 있습니다. 스리랑카에서는 일반적으로 진흙이나 점토 벽돌로 만든 단순한 야외용 난로(높이 약 1m)입니다. 건조 시간은 다양하지만 대략적인 기준은 약 35~40°C의 온도에서 4~5시간입니다. 라텍스가 부스러지고 끈적거리지 않으면 건조가 완료된 것입니다. 라텍스를 건조하기 전에 체로 걸러내면 더 나은 품질의 제품을 얻을 수 있습니다. 건조된 제품은 밀폐 및 차광 용기(예: 밀봉된 토기 또는 금속 캔)에 넣어 서늘한 곳에 보관해야 합니다. 금속 용기에는 폴리에틸렌을 덧대야 합니다.
분무건조
소규모에서는 불가능합니다. 장비에 대한 상당한 투자(예: £10,000)가 필요합니다. 그러나 소규모 식품 가공을 위해 분무 건조 파파인을 구입할 수도 있습니다.
분무 건조 파파인은 다른 파파인보다 효소 활성이 더 높으며 물에 완전히 용해됩니다. 이러한 형태의 파파인을 흡입할 경우 알레르기와 폐기종을 일으킬 수 있으므로 취급 시 극도의 주의가 필요합니다. 이러한 이유로 분무 건조된 파파인은 종종 젤라틴 코팅으로 캡슐화됩니다.
효소 활성
파파인을 수출 시장이나 지역 식품 산업 용도로 상업적으로 활용하려면 효소 활성을 확인할 수 있는 것이 중요합니다. 이 방법은 분석으로 알려져 있습니다. 예를 들어, 국가 표준 사무국에서 분석을 수행할 수 있습니다.
파파인은 단백질을 가수분해(또는 분해)하는 데 사용됩니다. 따라서 파파인 활성을 측정하는 분석은 가수분해 생성물 측정을 기반으로 합니다. 두 가지 주요 분석 방법이 있습니다. 첫 번째는 우유를 응고시키는 파파인의 능력에 의존합니다. 비용은 저렴하지만 시간이 많이 걸리는 방법입니다. 또한 응고점을 찾는 표준 방법이 부족하고 사용된 분유의 변화로 인해 오류가 발생할 수 있습니다.
이 방법에서는 알려진 양의 파파인 샘플(알려진 양의 아세트산 용액에 알려진 무게의 파파인을 용해하여 만들어짐)을 고정된 양의 우유(알려진 무게의 분유를 알려진 양의 용액에 용해하여 만들어짐)에 첨가합니다. 물의 양)을 수조에서 30°C로 데웠습니다.
내용물을 완전히 혼합한 후 응고(덩어리 형성)의 징후가 처음으로 감지될 때까지 관찰합니다. 파파인을 우유에 첨가한 후 이 단계에 도달하는 데 걸린 시간을 기록합니다. 그런 다음 알려진 다른 양의 파파인 용액을 사용하여 실험을 반복합니다. 사용되는 파파인 샘플의 다양한 양은 최적의 결과를 위해 60~300초 사이의 응고 시간 범위를 제공해야 합니다. 그런 다음 파파인 샘플의 활성은 그래프를 그려 무한한 농도의 파파인에서 우유를 응고시키는 데 걸리는 시간을 찾은 다음 해당 값을 공식에 사용하여 활성을 계산함으로써 계산됩니다.
표준화 척도를 도입하기 위해 우유의 양을 알려진 특정 농도로 고정할 수 있습니다. 이는 알려진 농도의 고급 파파인을 우유와 반응시킴으로써 이루어집니다. 그런 다음 분유 용액의 농도를 조정하여 고정된 반응 조건에서 원하는 응고 시간을 얻을 수 있습니다. 이 알려진 양의 우유에서 '순수 파파인의 활성'을 계산할 수 있습니다. 동일한 반응 조건과 동일한(알려진) 우유 양에서 샘플 파파인을 테스트하면 순수 파파인에 비해 상대적인 활성이 제공됩니다.
두 번째 방법은 흡광측정법(absorptiometry)으로 알려진 빛 흡수 과학을 기반으로 합니다. 이는 화학 용액이 흡수하는 방사선량(또는 빛의 '색상')을 측정하는 분석 기술입니다.
예를 들어 노란색 용액은 파란색 빛을 흡수하는 것으로 알려져 있습니다. (파란색은 노란색에 대한 '보색'입니다). 용액의 노란색 농도가 높을수록 파란색 빛을 더 많이 흡수합니다. 이는 특정 화학 반응 생성물이 색깔을 띠기 때문에 유용한 발견입니다. 색상이 강할수록 제품의 농도가 높아집니다. 따라서 시료액을 통해 해당 보색을 비추면 흡수되는 빛의 양이 제품의 농도와 관련될 수 있습니다.
모든 '색상'(또는 빛의 방사)이 사람의 눈에 보이는 것은 아닙니다. '색상'이 가시 스펙트럼 이상으로 확장될 때 사용되는 기술을 분광 광도계라고 하며 사용되는 장비를 분광 광도계라고 합니다.
파파인 샘플의 활성을 측정하는 두 번째 방법에서는 알려진 양의 파파인 샘플을 고정된 양의 카제인(우유에서 발견되는 단백질)과 혼합합니다. 반응을 40℃에서 60분 동안 진행시켰다. 이 시간이 지나면 강산을 첨가하여 반응을 중단시킨다.
반응 생성물은 자외선(사람의 눈에는 보이지 않음)을 흡수하는 것으로 알려진 티로신으로 알려져 있습니다. 분광광도계를 사용하여 분석하기 위해 티로신을 함유한 용액을 준비합니다. 용액에 흡수된 자외선의 양은 파파인 샘플에서 생성된 티로신 단위의 수와 관련이 있을 수 있습니다. 따라서 이 숫자가 클수록 파파인 샘플의 활성이 더 커집니다.
파파인의 세계 무역
조파파인의 주요 생산국은 자이르, 탄자니아, 우간다, 스리랑카입니다. 분무 건조된 파파인의 대부분은 자이르에서 생산됩니다.
주요 수입국은 미국, 일본, 영국, 벨기에, 프랑스이다. 거의 모든 최고 품질의 파파인이 미국으로 이동합니다.
영국에서는 양조 산업에서 맥주와 라거의 냉각을 위해 조파파인이 사용됩니다. 그러나 다른 유럽 국가에서 시작된 무첨가 맥주의 증가 추세가 영국에서도 영향을 미치고 있으며 이에 따라 파파인 시장은 감소하고 있습니다. 파파인의 또 다른 용도는 육류 산업에서 고기를 연하게 하고 고기를 연하게 만드는 분말을 생산하는 것입니다.
