우유로부터 카제인의 분리 및 카제인글루의 제조 우유로부터 카제인의 분리 및 카제인글루의 제조

목차 실험 이론 실험 기구 & 시약 Flow Chart 실험 방법 실험 계산&결과 주의사항

실험이론 카제인 우유에 포함되어 있는 단백질의 한 성분, 균일한 단백질이 아니라 여러 종류의 단백질이 혼합된 화합물이다. 카세인은 Ca, P, 필수 아미노산 등을 다량 함유하고 있어 우리 인체에도 매우 유익한 화합물이다.    각각의 거대한 카세인 분자는 수백개의 아미노산들로 구성되어 있으며, 그 사슬에는 hydroxyl, amino, amido, carboxyl 과 같은 많은 작용기 그룹들을 갖고 있다.

실험이론 등전점 양쪽성 전해질이나 콜로이드 입자 등이 가진 전하의 대수합이 0이 될 때의 상태를 용액의 수소이온지수 pH로 나타낸 것. 아미노산·단백질·핵산 등 양쪽성 전해질에서 분자의 전하는 용매의 pH에 의해서 가장 뚜렷하게 변화한다. 카세인의 등전점은 pH 4.6이다. 단백질의 최소의 용해가 등전점에서 일어난다. 따라서 pH 4.6에서 카세인은 침전된다. 대수합 : 부호를 가진 식 또는 수의 합. 즉, 식이나 수가 덧셈이나 뺄셈 기호로 연결되어 있는 것. Ex) (2+)+(2-)=0 수소이온지수(수소이온농도) : 물질의 산성, 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로, 수소 이온 활동도의 척도. 용액 1L 속에 존재하는 수소이온의 몰수를 의미. 콜로이드 - 물질의 분산상태를 나타내는 것인데, 입자가 충분히 작아 콜로이드의 어느 부분을 취해도 같은 물성이 나타남.

실험이론 카세인 글루 카세인 글루는 카세인과 Ca(OH)2, Na2CO3, H2O 등을 혼합하여 제조할 수 있다.         Ca(OH)2  + Na2CO3  →   CaCO3↓  +  2NaOH 여기서 NaOH는 다시 카세인 주사슬의 side chain에 있는 카르복시기와 반응하여 카세인화 나트륨(Sodium Caseinate)을 만든다. 카세인화 나트륨은 잘 분산된 Sol(고체가 액체에 분산되 있는)의 형태로 물에 녹아있다.    Casein―C-O-H  +  NaOH  ⇌  Casein─C-O- Na+  +  H2O              ∥                               ∥            O                            O 또한 Ca2+은 카세인과 반응하여 Calcium Caseinate를 만들어 Gel(고체 망상에 액체가 분산된)의 형태로 존재한다. 이 접착제 Gel을 접착 표면에 바르면 공기와 흡착하여 접착시키고자 하는 두 계면사이에서 강한 결합력을 갖게 된다. 계면 -기체상, 액체상, 고체상 등의 3상 중 인접한 2개의 상(相)사이의 경계면이다. 흡착이나 분자의 배향 등, 특유한 현상이 나타난다.

실험 기구 & 시약 실험기구 교반기, 마그네틱바, 온도계, 비커, 피펫, 감압여과장치(아스피레이터, 뷰흐너깔때기, 플라스크), 거름종이, 막자사발, 막자, 페트리접시, 건조기, 녹는점측정기, 자, 칼, 하드보드지, 골판지, 라벨, 약수저, 유리막대, 메스플라스크

실험 기구 & 시약 시약 시약명 분자량 녹는점(℃) 끓는점(℃) 밀도or비중 주의사항 Calcium hydroxide 74.09 580 2.24 가연성 물질과 접촉하면 발화되거나 폭발할 수도 있음. Hydrochloric acid 36.46 -25 109 1.19 독성, 환경유해 acetone 58.07 -95 56 0.79 인화성 Calcium hydroxide 가연성 물질과 접촉하면 발화되거나 폭파 될 수 있음 Sodium carbonate 106 851 1600 2.532 부식성

Flow Chart 카제인 분리 카제인 글루 합성&제조 상자 만들기

실험방법 <카제인 분리> ①끓은 물에 탈지유가루를 15g 넣고 교반 시킨다. ②비커에 응고될때까지 3M HCl 50mL를 넣는다. ③응고가 되면 윗층의 물을 조심히 따라내고 감압여과 시킨다. (여과 속도가 느려지면 여과지를 교체한다.)

실험방법 ④ 여과한것을 작은 비커에 옮기고 아세톤 10ml를 넣어준다. ⑤잘게 으깬다. ⑥다시 여과시킨다. (2번 더 여과시킨다.) ⑦여과 시킨것을 막자사발에 옮기고 빻는다.

실험방법 ⑧가루로 만든것을 페트리접시에 옮기고 건조시킨다. ⑨건조시킨후 가루를 잘게 빻아서 녹는점을 측정한다.

실험방법 <카제인 글루 합성&제조> ①녹는점 측정 후 남은 가루에 수산화칼슘, 무수탄산나트륨을 넣고 빻는다. (카제인가루 : 수산화칼슘 : 무수탄산나트륨 = 5.0 : 1.5 : 0.7) ②가루에 물을 넣고 유리막대 등으로 섞어 카제인 글루를 만든다. (가루 : 물 = 1: 2.5)

실험방법 <상자 만들기> ①그림처럼 상자를 만든다. ②G부분에 만든 카제인 글루를 바른다.

실험 계산&결과 카제인가루 : 수산화칼슘 : 무수탄산나트륨 = 5.0 : 1.5 : 0.7 따라서, 카제인은 4.778, 수산화칼슘 1.433, 무수탄산나트륨은 0.669 가루 : 물 = 1: 2.5 가루 = 6.88, 물 = 15.3

실험 계산&결과 **수율 계산 탈지유100g당 35g의단백질이 들어있다. 단백질의 80%는 카제인이므로 이론생성량 = 4.2g 수율 = 실제/이론 x100 = 113.76%

실험 계산&결과 시약사용 이유 Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaOH 탄산나트륨은 수산화칼슘과 반응해 수산화나트륨을 생성하기위해 사용된다. 수산화나트륨은 카제인과 반응하여 caseinate 를생성한다. Caseinate 는 용해도가 커 물에 잘 분산돼 콜로이드를 만든다. propanone 은 흡입, 섭취 또는 피부 흡수하면 해롭다. calcium hydroxide는 부식성이 있으며 접촉시 화상을 입게된다. anhydrous sodium carbonate는 눈과 호흡기에 자극을 준다.

주의사항 주의 사항 혼합물의 pH는 4.6 이어야 하며, 과잉산이 되었을 때는 용해도가 증가하여 단백질의 가수 분해가 이루어질 가능성이 있다. 아세톤 세척 후, 건조기로 건조시에 아세톤을 완전히 제거한 후에 건조기에 넣는다. (아세톤은 발화점이 낮아 쉽게 폭발할 위험이 있다.) 카세인 글루 제조시 혼합물을 분쇄할 때 생기는 부식성 가루들을 흡입 하지 않도록 마스크를 착용한다. HCl은 강산이므로 취급시 손에 닿거나 가스를 흡입하지 않도록 한다.