(PART I) 장내 미생물/불균형 상태에 대한 대두 잔류물(Okara)의 프리바이오틱 영향 및 간 및 신장 기능에 대한 가능한 영향

대두는 화학적 및 물리적 특성뿐 아니라 영양가가 높기 때문에 단백질이 풍부한 공급원이라는 것은 잘 알려져 있습니다. 게다가, 대두와 그 부산물은 식물화학물질/생체활성 화합물, 즉 건강 증진 기능과 품질을 가진 식물의 비영양 성분의 풍부한 공급원으로 문헌에 입증되어 있습니다. 이러한 화합물에는 루나틱, 렉틴, 피트산, 사포닌, 오메가{3}}지방산, 피테이트, 트립신 억제제, 단백질, 펩티드, Bowman-Birk's 프로테아제 억제제, 파이토스테롤 및 이소플라본, 주로 다이제인, 제니스테인 및 글리시테인 [1,43,44]. 전통적으로 이러한 모든 영양 성분은 항영양소로 간주되었습니다. 그러나 최근 지식의 발전으로 콜레스테롤 저하 기능에서 항암 특성, 당뇨병 조절 효과 및 폐경 후 골다공증 감소에 이르기까지 치료 및 유익한 건강 기능에 대해 더 잘 이해하게 되었습니다[1,45].

이 잔류물의 주성분은 콩의 코팅과 부서진 자엽세포[1]로 조섬유, 총식이섬유, 불용성 식이섬유, 용해성 식이섬유로 이루어지며 여러 보고서에서 중요한 역할을 한다고 제안됩니다. 여러 생물학적 과정에서 역할을 하고 다양한 기원의 증후군과의 싸움을 돕습니다. 따라서 이 잔류물은 주요 성분과 저렴한 비용으로 인해 식이섬유소의 중요한 공급원으로 간주됩니다. 그러나 화학적 조성은 대두 가공 또는 추출 방법, 따라서 분쇄된 대두에서 얻은 수용성 성분의 수, 잔여 추출 성분이 추출되었는지 여부, 사용된 대두 품종에 따라 결정됩니다. 다양한 품종은 지질 및 조단백질 함량, 지방산 조성 및 lipoxygenase 활성이 다릅니다[46,47]. 더욱이, 습식 및 건식 대두 잔류물의 영양 프로파일의 변화는 품종의 차이, 일조량, 분석 방법, 사용된 생산 또는 가공 조건에 기인합니다. 따라서 사용되는 원료에 따라 수용성 성분의 특성이 달라질 수 있다[48,49]. 그러나 이는 이 리뷰의 범위를 벗어나므로 관심 있는 독자는 이 기사를 참조할 수 있습니다[10,47,50-52]. 콩을 처리하는 순서와 절차도 매우 중요하며 콩에 있는 모든 수용성 추출물의 운명을 좌우합니다. 예를 들어, 중국과 일본은 두유와 두부를 가공하는 방식에 차이가 있습니다. 중국에서는 불린 콩을 헹구고 생콩을 갈아서 잔류물을 물로 걸러내고 추출물을 가열합니다. 일본 시스템에서는 불린 콩을 먼저 분쇄하고 여과하기 전에 요리합니다[7,30,46]. 그림 1은 두유 가공 및 콩 찌꺼기/콩비지 생산과 관련된 단계의 개략도를 보여줍니다[46,47,52].

대두 가공에서 생성된 기질(오카라)은 거의 70-80%의 높은 수분 함량을 가지며 대부분 식이 섬유소에 결합되어 젖은 톱밥과 유사한 덩어리질 질감 및 외관을 나타내지만 주로 불용성 섬유소, 즉 불용성 섬유소가 있습니다. , 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스는 소장에서 완전히 소화될 수는 없지만 대장에서 장내 미생물에 의해 발효될 수 있는 거의 모든 건조 물질 함량(즉, 약 40-60%)을 차지합니다. 대조적으로, 유리 탄수화물(갈락토오스, 아라비노오스, 과당, 자당, 포도당, 스타키오스 및 라피노오스 포함)의 비율은 낮고(4-5%), 발효성 탄수화물의 결핍은 효과적인 발효성 박테리아 성장을 억제하는 핵심 요소입니다. 잔여물. 특히, 대두 잔류물에는 1.4%의 라피노스와 스타키오스가 함유되어 있어 일부 개인에게는 헛배부름과 팽만감을 유발할 수 있습니다. 잔류물의 세포벽 다당류를 구성하는 단량체는 주로 galacturonic acid, arabinose, glucose, galactose, fucose, xylose이며 소량의 mannose와 rhamnose이다[53]. 그러나 대두의 무수분/건조 잔류함량은 약 10%의 지방, 30%의 단백질, 55%의 총 식이섬유를 함유하는 것으로 보고되어 있어, 5%의 저용해성 식이섬유 및 50%의 불용성 식이섬유[48, 54]. 콩비지에서 식이 섬유의 기능에 대한 높은 정수압(HHP)의 영향에 대한 최근 연구가 검토되었습니다. 저자는 HHP에 대두 유래 식이섬유를 투여하면 가용성 식이섬유 함량이 8-배 이상 증가하며, 이는 대두 잔류물이 숙주에 대한 항발암성 및 항염증 효과를 갖도록 하는 데 중요하다는 것을 관찰했습니다. 소화관 [55].

오카라는 최근에 확인된 높은 영양가와 우수한 단백질 효율로 인해 인간 식품에 사용되는 저렴한 식물성 단백질의 잠재적 공급원으로 제안된다[56]. 특히, 콩비지의 건조물 분획은 15.2-33.4%의 단백질(즉, 주로 7S 글로불린과 11S 글로불린)을 함유하는 것으로 나타났습니다[57,58]. 이러한 잔류 단백질 분리물은 물에 덜 용해되지만 모든 중요한 아미노산을 포함합니다[57,59]. 다시 말하지만, 단백질은 위장 효소, 판크레아틴 및 펩신에 의한 완전한 소화에 저항하는 것으로 입증되었으며 후자는 주로 스테아프신, 트립신 및 아밀롭신으로 만들어집니다. 그러나 소화 저항성 펩타이드의 이러한 저분자량 성분(1kDa 미만)은 안지오텐신 전환 효소(ACE)를 방해하는 데 매우 강력하며, 따라서 소수성 아미노산 비율이 높기 때문에 뛰어난 항산화 활성을 나타냅니다. 60]. 잔류 단백질 함량의 약 5.19-14.4%가 트립신 억제제로 만들어지며 충분한 열처리로 비활성화될 수 있습니다[61]. 대두 잔류 단백질의 미생물 생물전환은 장점이 거의 없을 수 있습니다. 따라서 더 작은 단백질로의 생물전환은 용해도를 높여 생리활성 펩티드 및/또는 아미노산을 생성할 수 있습니다. 트립신 억제제는 잔류 영양소 품질을 장려하기 위해 미생물에 의해 분해되는 것으로 제안됩니다. 그러나 미생물은 잔류 단백질과 아미노산을 분해하여 잔류 분획에 존재하는 필수 아미노산의 수를 감소시킬 수 있습니다. 최근 연구에 따르면 펩타이드의 분자량, 아미노산 프로필 및 트립신의 억제 활성에 대한 발효의 모든 잠재적 영향을 고려하는 것이 중요합니다. 트립신은 용해도 및 거품 특성을 포함한 전반적인 기능적 특성에 영향을 미치는 역할을 하기 때문입니다. , 잔류 대두 함량의 생리활성 뿐만 아니라 [1,46]. 표 1은 대두 기반 제품에 대한 열, 균류 및 박테리아 처리의 영향에 대한 요약 보고서를 나타냅니다.

Chan과 Ma[57]의 연구는 산 변형에 의해 콩비지 단백질의 유화, 용해도 및 거품 특성에서 상당한 개선을 보고했습니다. 저자는 또한 다양한 전처리(예: 초음파, 균질화 및 증기 조리 처리)를 통해 콩비지의 테크노 기능적 특성에서 뚜렷한 변화를 발견하여 소수성 아미노산 함량의 급격한 개선, 유체역학적 직경 감소를 발견했습니다. , 표면 소수성을 촉진하고 용해도 및 유지 용량을 향상시킵니다 [73]. 그러나 Flavorsome과 alcalde의 혼합 혼합물을 사용한 효소 가수분해 후 잔류 단백질 농축물의 항산화 능력이 크게 향상되었습니다[74]. 산 침전(주로 HCL, 말산, 구연산)이 콩비지의 구조적 및 기능적 특성에 미치는 영향에 대한 최근 연구를 철저히 검토했습니다. 저자는 산 침전에 의해 영향을 받는 대두의 잔류 단백질(주로 7S 글로불린)의 기능적 특성의 변화를 기록했습니다. 시트르산은 HCL 및 말산과 대조적으로 잔류 단백질의 크기를 증가시키는 것으로 관찰되었습니다. HCL은 높은 용해도, 기포성 지수, 보수력 및 기포안정성 지수를 나타냈다. 말산은 가장 낮은 기포안정성 지수, 유화안정성 지수, 기포성 지수를 기록하였다. 구연산 유도 최고 유화 안정성 지수 및 유지력. 저자들은 산 침전이 구조에 영향을 미침으로써 콩비지 단백질의 기능적 특성을 수정할 수 있다고 결론지었고, 이는 난용성 원료로부터 단백질 추출을 촉진하여 식품 산업에서 얻어진 단백질의 가능성을 넓혔습니다[75] .

일반적으로 분리대두단백과 대두유의 생산에서 얻어지는 탈지 대두 잔류물은 일반적으로 14-25%의 단백질, 70-85%의 섬유질 및 1% 미만의 지질로 구성됩니다[73]. 대두의 잔류 함량은 8.3-10.9%(건조물)로 상당한 양의 지질을 함유하는 것으로 제안됩니다. 대부분의 지방산은 다포화 또는 단일포화이며 리놀레산(전체 지방산의 54.1%), 스테아르산(4.7%), 팔미트산(12.3%), 올레산(20.4%) 및 리놀렌산( 8.8%) [76]. 대두를 분쇄하는 동안 불포화 지방산, 주로 리놀레산은 대두 리폭시게나제 및 하이드로퍼옥사이드 분해효소와 반응하여 헥실 및 노닐 알데히드 및 ​​알코올과 같은 방향족 화합물을 형성합니다. 감지 임계값이 낮은 이러한 형성된 냄새는 생 두유의 향/이취를 나타냅니다. 이들 효소는 일반적으로 80℃ 이상의 온도에서 변성되기 때문에 두유를 가공하는 중국 방식(즉, 생대두를 분쇄한 후 여과액을 가열)은 더 녹색 특성과 콩 맛을 지닌 잔류물을 생성할 가능성이 높습니다[77]. 따라서 일본의 두유 가공 방식을 사용하여 얻은 변이체는 상대적으로 맛이 좋고 트립신 억제제 함량이 낮기 때문에 조리 및 가공 중에 쉽게 재사용할 수 있습니다[61]. 그러나 이것은 대두 오카라가 일본 시장에서는 일반적이지만 중국 시장에서는 거의 발견되지 않는 이유를 정의할 수 있습니다. 발효 미생물은 지방산과 각각의 유도체를 대사하여 훨씬 바람직한 방향 화합물을 생성할 수 있습니다. 에탄올로 변형된 초임계 이산화탄소 추출을 통한 콩비지 기름 성분의 회수에 대한 최근 연구에 따르면 20 MPa의 압력과 40 oC의 비교적 낮은 온도에서 10 mol EtOH의 존재하에 약 63.5의 회수율을 보였습니다. 퍼센트 오일 성분. 얻어진 오일 성분은 파이토스테롤, 지방산 및 미량의 데카당스로 이루어졌습니다. EtOH는 주로 대두 이소플라본(즉, genistein 및 daidzein) 추출물에서 페놀 화합물의 수율과 조성을 높임으로써 그 위엄을 유지했습니다. 대두 이소플라본은 오일의 가치와 안정성을 모두 높일 수 있는 잘 알려진 항산화제로 식품, 화장품, 심지어 제약 산업에서도 이 공정을 매력적으로 만듭니다[78]. 한편, 대두 잔류물은 다양한 미네랄, 상당한 양의 철, 칼슘 및 칼륨을 함유하고 있음이 입증되었습니다[53,79].

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2.2. 대두 부산물의 항영양/생체 활성 성분; 폴리페놀(대두 이소플라본) 강조두유와 같은 두유 식품에는 우유에 필적하는 균형 잡힌 영양소가 포함되어 있지만 글루텐과 유당이 포함되어 있으며 건강 증진 기능과 관련된 유망한 식물 화학 물질이 포함되어 있습니다. 대두 식품 및 제품은 페놀산, 플라보노이드 및 비플라보노이드를 포함하여 상대적으로 높고 다양한 그룹의 페놀 화합물을 보유하는 것으로 여러 보고서에서 입증되었습니다. 생체 활성 화합물로서 일상 식단에서 이들의 중요한 역할은 심혈관 질환, 당뇨병, 면역 기능 장애, 노화 관련 눈 문제 및 암과 같은 만성 질환 위험을 줄이는 역할을 밝히는 증가하는 증거와 함께 광범위하게 조사되었습니다. 이러한 페놀 화합물 [80]의 항산화 효과와 함께. 생리 활성 화합물은 대사 장애, 에너지 섭취, 산화 스트레스 및 염증 유발 상태 감소에 영향을 미치는 치료 가능성을 나타내는 것으로 입증된 분자입니다[81]. 대두의 주요 생리활성 성분은 단백질 또는 펩타이드, 사포닌, 피토스테롤, 이소플라본, 프로테아제 억제제[82,83], 토코페롤 및 카로티노이드[84]입니다. Vong과 Liu[46]는 콩비지의 생물학적 활성 성분에 대해 보고했으며 여기에는 아세틸 글루코사이드(0.32%), 사포닌(0.10%), 피트산(0.5%)이 포함됩니다. -1.2%), 말로닐 글루코사이드(19.7%), 이소플라본 아글리콘(5.41%) 및 이소플라본 글루코사이드(10.3%). 과거 연구에 따르면 대두에는 주로 이소플라본인 폴리페놀이 풍부합니다. 대두 이소플라본은 플라본 화합물의 일부로 필수적인 생화학적 특성을 나타내는 것으로 간주됩니다. 에스트로겐 유사 식물 화학물질(피토에스트로겐)[85]로서의 역할은 호르몬 유래 암, 갱년기 증후군 장애, 골다공증에 대한 중요한 활성을 인정받았기 때문에 많은 관심의 주제가 되었으며 연구자들의 감시를 받고 있습니다. [86-88], 혈중 콜레스테롤, 심혈관 증후군 및 인지 기능 [89]. 이소플라본은 플라본과 유사한 화학 구조를 가진 잘 알려진 폴리페놀입니다. 이소플라본과 플라본은 모두 가장 큰 폴리페놀 그룹에 속하는 플라보노이드의 하위 분류입니다[81,90-92]. 대두에는 최대 12개의 다양한 범주의 이소플라본이 포함되어 있으며, 이는 3개의 주요 그룹(즉, 글리시테인, 제니스테인 및 다이드제인)으로 분리될 수 있으며, 모두 글루코시다아제, 아글리콘, 말로니 글루코사이드 및 주요 페놀 성분을 구성하고 많은 건강 증진 기능을 수행하는 것으로 알려진 아세틸-글루코사이드[86,89]. 콩비지의 조성에 대한 최근 연구를 검토한 결과, 저자들은 콩비지의 총 이소플라본 함량이 355mg/g(건조 중량 기준)이라고 보고했습니다. 잔류물에서 aglycones, malonyl glucosides, isoflavone glucosides, acetyl glucosides의 농도는 각각 54.1, 196.8, 103.2, 3.2 mg/g인 것으로 밝혀졌다[89]. 위에서 언급했듯이 콩비지에는 동일한 12개의 이소플라본이 포함될 수 있지만 두유 생산 중 처리 조건이 원래 이소플라본 프로필에 영향을 미칠 수 있습니다[86]. 콩비지에서 이소플라본의 프로필에 영향을 줄 수 있는 또 다른 요인은 다량 영양소와 폴리페놀(주로 단백질) 사이의 비공유 상호작용을 포함하여 다른 식품 매트릭스 성분과의 연관성입니다[81,93,94]. 그러나 대두에 함유된 이소플라본의 약 12-30%가 두유 가공 중 잔류물에 남아 있는 것으로 제안됩니다. 대두 이소플라본의 주요 잔류 성분은 아글리콘(15.4%), 글루코사이드(28.9%) 및 소량의 아세틸 제니스틴(0.89%)입니다[95]. -글루코사이드 및 말로닐-글루코사이드는 대두의 기본 형태로, 열 스트레스 또는 효소 전환으로 인해 가공 중에 아세틸 글루코사이드 및 아글리콘으로 변형될 수 있습니다[96]. Izumi et al.의 연구. [97] 대두 isoflavone aglycones의 인체 흡수율에 대해 검토하였다. 저자는 -glucosidase가 이소플라본 글루코사이드를 효소적으로 가수분해하여 아글리콘 형태로 만들 수 있다고 보고했으며, 이는 인간에서 더 큰 생체이용률을 나타냅니다. 또한, 선택된 발효 미생물은 -글루코시다아제를 분비하는 것으로 전문가들에 의해 입증되었으며, 따라서 발효를 통해 대두 잔류물에 있는 이소플라본 글루코시드를 아글리콘으로 생물학적 전환은 추가 부가가치를 위한 기회를 제공합니다[98].

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이소플라본의 항염 및 항암 특성, 심혈관 방어 및 효소 억제 역할을 포함한 이소플라본의 건강 효과는 주로 다른 폴리페놀과 비슷하거나 더 나은 항산화 능력과 관련이 있습니다[85,92]. 이러한 건강 효과는 제1형 및 제2형 당뇨병에도 유용한 것으로 나타났으며 수많은 보고서에서 널리 입증되었습니다[56]. 산화 방지제는 유기 화합물로 분류되며, 산화 기질과 대조적으로 적은 농도/양으로 사용할 수 있을 때 기질의 산화를 상당히 방지할 수 있습니다[92]. 이 용어는 공식적으로 산소와 반응하는 화합물을 정의하지만, 이 라디칼이 건강한 세포에 해를 끼치는 것을 막는 자유 라디칼(즉, 짝을 이루지 않은 전자가 있는 분자)을 보호 및/또는 보호하는 화합물에도 부착될 수 있습니다[47]. Daidzein과 genistein은 항산화 활성을 위한 가장 강력한 대두 이소플라본입니다. 제니스틴은 과산화물 음이온 소거능[56] 및 저밀도 지단백 산화[99] 방지와 같은 하이드록실 라디칼로 인한 산화적 DNA 손상으로부터 보호하는 것으로 수많은 보고서에서 입증되었습니다. 다양한 보관 조건 및 열처리가 콩비지 안정성에 미치는 영향에 대한 연구에서는 제니스틴이 다이드진(0.25 mg/ g) 제니스틴(0.32 mg/g), 제니스테인(0.{19}}2 mg/g), 다이드제인(0.02 mg/g) -성능 액체 크로마토그래피 연구 [100]. 그러나 생리활성 화합물의 회수를 위한 대두 잔류물/부산물의 개발은 식량 생산 및 지속 가능한 농업에 대한 기여에 초점을 맞춘 많은 관심을 불러일으켰습니다[101]. 사실, 이러한 대두 부산물은 종종 잔류물에 잔류하는 종자 및 껍질에 존재하기 때문에 페놀 화합물이 매우 풍부합니다. 다른 성분과 결합하는 경향과 상대적으로 낮은 수용성은 폴리페놀 함량이 풍부한 이러한 부산물에 영향을 미칠 수 있습니다. 항산화 안정제, 식품 향료 및 색상뿐만 아니라 건강을 위한 생리 활성 성분과 같은 페놀 화합물의 수많은 잠재적 응용이 보고되었습니다. 이러한 고부가가치 성분의 분리를 위해 몇 가지 비전통적이고 전통적인 기술이 제안되었습니다. 기존의 고체-액체 추출은 일반적으로 하이드로알코올 혼합물을 사용합니다[102]. 또한, 아세토니트릴, 아세톤, 에틸 아세테이트 및 메탄올을 포함한 많은 다른 용매는 이러한 용매 및 혼합물에 의해 묘사되는 비교적 쉬운 가용화로 인해 폴리페놀의 추출에 대해 여전히 집중적인 연구 중에 있습니다[103]. 알칼리, 산 및 아임계 또는 초임계 유체 추출이 알려진 대안입니다. 펄스 전기장, 마이크로파 보조 추출 및 초음파 보조 추출을 포함한 현대 기술은 폴리페놀 추출의 몇 가지 문제를 극복하고 수율을 장려하는 수단으로 제안되었습니다. 가능한 어려움의 예로는 최종 제품의 성분 불안정성 및 용매 잔류물, 세포 매트릭스 추출의 동역학적 제한이 있습니다[1].

대두 단백질 농축물의 부산물인 대두 당밀의 제조는 이소플라본 생산을 위한 일반적인 출발 물질입니다. 콩 플레이크의 알려진 알코올 추출물이기 때문에 약간 더 농축된 형태로 이소플라본이 포함되어 있습니다. 그럼에도 불구하고 많은 특허 공정은 콩과 대두박을 콩과 콩박을 사용하여 귀중한 자원이 덜 필요한 콩비지와 같은 부산물에서 이소플라본을 회수하는 동안 시작합니다. 표 2는 콩비지의 일반적인 영양성분을 나타낸다[46]