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콩단백질의 특징

콩의 구조, 성분, 영양적 성질
- 콩단백질
- 대두유(콩기름), 레시틴
- 콩 생리활성물질,  콩 건강기능식품
- 콩의 씨눈과 이물 클레임

- 단백질 공급원



콩에는 총 단백질의 70% 이상을 차지하고 있는 글로불린이 중요한 성분인데, 이 글로불린도 7S와 11S가 대부분을 차지하고 있다. 7S와 11S는 물리적 및 화학적 특성이 다르기 때문에 가공적성상 각각의 특성이 중요하다. 특히 11S 글로불린은 subunit A5의 존재여부에 따라 A5, A4 types의 2가지 형으로 나눌 수 있으며(최근까지 5가지 subunit에 명칭이 붙여졌음) 11S 글로불린 subunits의 존재 여부는 열처리에 의한 11S 글로불린의 젤 형성과 두부 젤 형성에 영향을 끼친다고 하는데 일본에서는 A5가 결핍된 11S(A4형)가 두부의 품질을 높인다는 결과가 발표된 바 있다.
여하튼 11S가 7S보다 함황 아미노산 함량이 4-5배 높으며 7S함량을 줄이면 11S함량이 많아진다는 결과가 나와 있으므로 11S/7S 비율을 높이기 위한 연구가 국내외에서 계속 중이다.

콩단백질은 양과 질적인 면에서 식물성 단백질 중 가장 우수한 것으로 알려져 있다. 콩의 단백질 함량은 앞서 말하였듯이 약 40%정도 갖고 있으나 유색종일 경우 45-48%로 높은 함량을 보이는 반면에 밥밑콩은 30.4%로 현저히 낮고 당질이 43.5%로 높아 밥맛을 높여 준다.

단백질은 특정용매에 대한 용해도에 따라 7가지로 분류되는데 이들 중에서 식품성분으로 중요한 것은 albumin, globulin, glutelin 및 prolamin이다.

이중 albumin은 물, 염류용액, 묽은 산, 묽은 알카리에 잘 녹으며 가열에 의하여 응고된다. Globulin은 물에 잘 녹지 않으나 염류용액, 묽은 산 및 묽은 알카리에 잘 녹으며, 가열에 의하여 응고한다. Glutelin괴 prolamin은 물, 염류 용액에 잘 녹지 않고 묽은 산, 묽은 알카리에 잘 녹으며, 가열에 의하여 응고되지 않는다. Glutelin이 알코올에 녹지 않는 데 비하여 prolamin은 70-80% 알코올에 녹는 특징이 있다. Glutelin과 prolamin은 식물성 식품에 존재하며, 특히 곡류의 종자에 많은 반면에 콩에는 albumin과 globulin이, 특히 globulin이 약 90%이상을 차지하고 있다. 콩의 globulin은 glycinin으로, albumin은 legumelin으로 불린다.

콩의 단백질립(Protein body)에 저장된 콩단백질을 초원심분리하게 되면 침강속도에 따라 4개의 전형적인 분획(Fraction), 2S, 7S, 11S와 15S를 얻을 수 있다. 2S는 albumin단백질로 10-20%정도이며 2가지의 트립신저해제(Trypsin inhibitor), cytochrome C, 효소 등이 포함되어 있다. 나머지 7S, 11S, 15S는 globulin단백질로 80-90%를 차지한다. 7S는 30-35%를 차지하며 삼위체로 존재하며 당질을 3-5%정도 갖고 있는 당단백질이다.

구성성분으로는 효소 α-amlylase, lipoxygenase, 7S globulin(γ-Conglycinin), agglutins, 7S Globulin(β-Conglycinin) 등을 갖고 있다. 11S는 30-50%정도로 11S globulin(Glycinin)이다. 11S는 산과 염기 subunit로 구성된 육위체로 존재하며 5개의 subunit가 I군과 II군으로 분리되어 있다. 15S는 효소 urease와 15S globulin으로 구성되어 있다.

대부분 분자량이 작은 7S(β-Conglycin)와 분자량이 큰 11S(Glycinin)가 전체 단백질의 70-80%를 차지한다. 콩의 재배조건이나 생육환경에 따라 7S와 11S의 생성량이 달라지며, 특히 7S는 재배조건에 따라 크게 달라진다.

일반적으로 11S가 7S보다 많지만 11S/7S 비율은 콩품종 간에 차이가 있으며, 또한 11S와 7S의 이화학적 기능 특성이 다르므로 이들 함량이 단백질 조성에 미치는 영향에 따라 콩의 품질평가는 달라질 수 있다.

일반적으로 11S가 7S보다 콩의 제한아미노산인 메치오닌 등 함황아미노산의 함량이 높다고 하여 콩에서는 11S의 함량 또는 11S/7S비율을 높이는 육종이 시도되고 있다.

단백질은 여러 아미노산으로 구성되어 있는데, 콩단백질의 아미노산 조성을 보면 산성 아미노산인 aspartic acid와 glutamic acid 함량이 매우 높고, 염기성 아미노산인 arginine과 lysine함량이 비교적 높은 반면 함황 아미노산인 methionine과 cysteine함량이 낮은 것이 특징이다. 따라서 이들 아미노산의 조성비율이 콩 품질 평가의 요인이 된다.

단백질에 함유되어 있는 전체 아미노산의 양, 단백질에 함유되어 있는 각 필수아미노산의 양, 단백질의 소화속도, 단백질의 소화율 등이 영양가를 결정한다. 특히 필수아미노산의 양은 콩단백질의 질과 관련이 깊다. 콩단백질의 아미노산 조성을 이상적인 아미노산의 표준조성과 백미, 쇠고기, 우유단백질들의 아미노산과 비교하면, 필수아미노산의 조성면에서 표준조성보다 높거나 비슷하며, 특히 lysine의 경우 월등히 높은 함량을 보여주고 있다.

그럼에도 불구하고 콩단백가(Soyprotein score; 73)가 육류단백질(78-83)보다 낮은 것은 함황아미노산인 methionine이 현저히 낮기 때문이다.





필수아미노산을 전부 함유하고 있다 하더라도, 그 중 어느 하나가 필요량보다 적으면 이 아미노산으로 말미암아 영양효과가 재배되고 만다. 이와 같은 아미노산을 제한아미노산(Limiting amino acid)이라 한다. 보통 식품단백질인 경우 tryptophan이 제한아미노산이 되는 경우가 많다. 콩단백질 경우 methionine과 적게는 tryptophan이 제한아미노산이 된다.

콩단백질의 소화율(Digestibility)은 동물성단백질인 계란, 우유 또는 우유카제인, 쇠고기 등보다 떨어지지만, 콩단백질의 원료제품이 가공처리, 예를 들어 가열처리, 비단백태 질소화합물(지방, 섬유질, 회분, 탄수화물 등)의 제거 등에 따라 순수한 단백질의 함량을 높여 주어서 육류단백질과 비슷한 소화율을 갖게 된다.

미국 FDA(Food and Drug Administration)은 단백질의 질적 평가에서 단백질의 필수아미노산형태(Essential amino acid pattern)를 인간에 필요한 필수아미노산요구량으로 나눈 후 단백질의 소화율를 반영하여 평가하는 PDCAAS(Protein Digestability Corrected Amino Acid Score)를 도입하여 콩단백질을 측정하였을 때 육류단백질 0.92, 계란 및 우유단백질 1.00, 그리고 콩단백질은 0.99이었다. 우유단백질과 유사할 정도로 우수하였다. 이 측정방법은 WHO(World Health Organization)도 인정하였다.










 

The molecular surface of (a) 8S globulin and (b) soybean -conglycinin . Structures are represented as white molecular-surface models. Hydrophobic residues are green. The electrostatic potential surface of (c) 8S globulin and (d) soybean -conglycinin . Structures are represented as white molecular-surface models. The electrostatic potential surface are drawn in the range from -15kBT (red) to +15kBT (blue), where kB is Boltzmann's constant and T is the absolute temperature (K).