본 연구에서는 전자코를 이용하여 추출용매, 추출온도 등의 추출조건에 따른 배초향의 부위별 추출물들에 대한 향기성분의 차이를 측정하고 그 데이터를 관능검사와 비교 분석하였다. 같은 배초향 부위라도 추출온도가 다르면 추출물들간의 향기 차이가 있었으며, 배초향 부위에 따라서도 추출물들의 향기 차이가 있는 것으로 나타났다. 동일한 부위에 대한 에탄올추출물과 다른 용매추출과는 향기차이가 있는 것처럼 보이지만 그 차이는 에탄을 자체의 향에 의한 차이로서 실질적으로 같은 배초향 부위에 대해서는 추출용매에 따른 추출물간의 향기 차이는 별로 없는 것으로 판단된다. 전체적으로 배초향 추출물들의 관능적 특성은 박하냄새, 풀냄새, 박하맛, 한약맛, 단맛 등이 대표적으로 강하게 느껴지며, 추출용매, 추출온도, 추출부위에 따라 관능적 특성이 다르게 나타났다. 종합적으로 판단하면 전자코에 의한 향기성분의 차이를 분석한 결과를 관능검사 결과와 연계하여 비교 분식해 보면 전자코에서 차이가 나는 향기성분의 실체가 박하냄새, 단맛 등과 같이 구체적으로 어떤 맛이나 냄새가 더 강하고 약한지를 분성하게 알 수 있었다.
본 연구에서는 전자코를 이용하여 추출용매, 추출온도 등의 추출조건에 따른 배초향의 부위별 추출물들에 대한 향기성분의 차이를 측정하고 그 데이터를 관능검사와 비교 분석하였다. 같은 배초향 부위라도 추출온도가 다르면 추출물들간의 향기 차이가 있었으며, 배초향 부위에 따라서도 추출물들의 향기 차이가 있는 것으로 나타났다. 동일한 부위에 대한 에탄올추출물과 다른 용매추출과는 향기차이가 있는 것처럼 보이지만 그 차이는 에탄을 자체의 향에 의한 차이로서 실질적으로 같은 배초향 부위에 대해서는 추출용매에 따른 추출물간의 향기 차이는 별로 없는 것으로 판단된다. 전체적으로 배초향 추출물들의 관능적 특성은 박하냄새, 풀냄새, 박하맛, 한약맛, 단맛 등이 대표적으로 강하게 느껴지며, 추출용매, 추출온도, 추출부위에 따라 관능적 특성이 다르게 나타났다. 종합적으로 판단하면 전자코에 의한 향기성분의 차이를 분석한 결과를 관능검사 결과와 연계하여 비교 분식해 보면 전자코에서 차이가 나는 향기성분의 실체가 박하냄새, 단맛 등과 같이 구체적으로 어떤 맛이나 냄새가 더 강하고 약한지를 분성하게 알 수 있었다.
Aroma of various extracts of Agastache rugosa O. Kuntze was analyzed by electronic nose with 32 conducting polymer sensor arrays. The 57 extracts were prepared by extraction solvents (hot water, ethanol and NaCl solution), extraction temperatures $(100,\;80\;and\;60^{\circ}C)$, solvent mi...
Aroma of various extracts of Agastache rugosa O. Kuntze was analyzed by electronic nose with 32 conducting polymer sensor arrays. The 57 extracts were prepared by extraction solvents (hot water, ethanol and NaCl solution), extraction temperatures $(100,\;80\;and\;60^{\circ}C)$, solvent mixture ratios of solvent (10 times 35 times) and parts of Agastache rugosa O. Kuntze(flower, leaf and stem). Aroma pattern of Agastache rugosa O. Kuntze extracts showed big difference in normalized pattern and odor intensity with extraction temperatures and parts, but showed no difference with extraction solvents. Especially in the case of ethanol extracts, because odor of ethanol itself was very strong, difference in aroma of extracts with extraction temperatures and parts did not show through the electronic nose. The organoleptic characteristics such as mint odor, grassy odor, mint taste, medicinal herb taste and sweetness for Agastache rugosa O. Kuntze extracts were determined by the profile test and the result of sensory evaluation by quantitative descriptive analysis was explained to QDA diagram. In correlation with the result of aroma analysis by electronic nose and the sensory evaluation, difference in aroma pattern among the extracts concretely brought to light definite characteristics such as mint odor and mint taste.
Aroma of various extracts of Agastache rugosa O. Kuntze was analyzed by electronic nose with 32 conducting polymer sensor arrays. The 57 extracts were prepared by extraction solvents (hot water, ethanol and NaCl solution), extraction temperatures $(100,\;80\;and\;60^{\circ}C)$, solvent mixture ratios of solvent (10 times 35 times) and parts of Agastache rugosa O. Kuntze(flower, leaf and stem). Aroma pattern of Agastache rugosa O. Kuntze extracts showed big difference in normalized pattern and odor intensity with extraction temperatures and parts, but showed no difference with extraction solvents. Especially in the case of ethanol extracts, because odor of ethanol itself was very strong, difference in aroma of extracts with extraction temperatures and parts did not show through the electronic nose. The organoleptic characteristics such as mint odor, grassy odor, mint taste, medicinal herb taste and sweetness for Agastache rugosa O. Kuntze extracts were determined by the profile test and the result of sensory evaluation by quantitative descriptive analysis was explained to QDA diagram. In correlation with the result of aroma analysis by electronic nose and the sensory evaluation, difference in aroma pattern among the extracts concretely brought to light definite characteristics such as mint odor and mint taste.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 새로이 개발되어 식품과학 분 야에 도입되기 시작한 전자코를 이용하여 추출용매, 추 출온도, 용매혼합비율 등의 추출조건에 따른 배초향의 부위별 추출물들에 대한 향기패턴의 차이를 측정하고 그 데이터를 관능검사와 비교 분석하여, 배초향 추출 물의 식품소재화를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
Fig. 1과 같은 시스템으로 구성된 전자코(AromaScan A32, Aromascan Co. U.K)를 사용하여 추출물 제조방 법에 따라 제조된 27가지의 열수추출물, 18가지의 에 탄올추출물, 12가지의 소금물추출물들 중에서 예비실 험을 통하여 14가지 추출물시료를 선발하고, 전자코에 장착된 conducting polymer 센서가 가장 민감하게 반응하는 고형분 농도인 OS, Bx로 모두 동일하게 조절한 뒤 향기성분의 변화를 조사하였다한편 측정된 향 기패턴 데이터들은 배초향의 꽃. 잎.
전자코의 작동조건은 내부에 장착된 펌프가 외부공 기를 먼저 센서로 40초간 130 mL/minS] 유속으로 홀 려보낸 뒤 sparging analysis 방법으로, 즉 공기가 유입 되는 관을 시료의 반정도 높이로 잠기게 하여 외부공 기가 유입되어 직접시료와 접촉하고 시료용기의 공간 (headspace)으로 나온 시료공기를 180초간 같은 유속으 로 센서에 흘려 보내게 하고, 200초간 같은 유속으로 세척공기가 흘러가도록 3-방향 밸브를 조절하였다. Sparging analysis 방법을 사용할 때 시료에 따라서 버 블이 많이 발생되므로 여과지를 이용하여 시료용기 중 간에 버블이 넘치는 것을 막아주는 격벽을 만들어 버 블이 센서로 유입되는 것을 방지하였다. 또한 유입되 는 공기의 습도가 센서에 미치는 영향을 최소화 하기 위하여 실리카겔을 넣은 유리관을 사용하여 시료의 수 분함량뿐 아니라 외부공기의 습도도 조절하였다.
5% NaCl과 열수추 출물은 32개의 센서 대부분에서 반응민감도가 감지되 지 않았으므로 센서 간의 반응민감도 차이가 없는 것 으로 나타났고, 에탄올추출물만이 다른 향기 패턴을 보 여 주었다. 그러나 이 차이가 실제 추출용매가 달라서 추출되어 나오는 성분들의 차이 때문에 나타나는 것 인지, 아니면 에탄올추출물의 경우 에탄올 자체의 고 유한 향기가 너무 강하여 그 향에 의한 차이인지를 구 별하기 위해 여러가지 에탄올농도에서 32개의 센서에 대한 향기 강도 분포를 저항변화값으로 평균하여 표준화 시켜 보았다. 에탄올주출물의 경우에는 에탄올농 도에 관계없이 크기의 차이만 보일 뿐 매우 낮은 농 도라도 에탄올이 함유되어 있는 에탄올추출물들은 에 탄올 자체의 향이 너무 강하여 시료간의 향기 차이를 구별할 수 없다고 판단된다.
Sparging analysis 방법을 사용할 때 시료에 따라서 버 블이 많이 발생되므로 여과지를 이용하여 시료용기 중 간에 버블이 넘치는 것을 막아주는 격벽을 만들어 버 블이 센서로 유입되는 것을 방지하였다. 또한 유입되 는 공기의 습도가 센서에 미치는 영향을 최소화 하기 위하여 실리카겔을 넣은 유리관을 사용하여 시료의 수 분함량뿐 아니라 외부공기의 습도도 조절하였다.
배초향 꽃, 잎, 줄기 추출물중에서 14가지 추출물시 료를 고형분함량을 0.5%로 조절한 뒤 전자코로 추출 조건에 따른 향기패턴의 변화를 조사하였다.
본 연구에서는 전자코를 이용하여 주출용매, 추출온 도 등의 추출조건에 따른 배초향의 부위별 추출물들 에 대한 향기성분의 차이를 측정하고 그 데이터를 관 능검사와 비교 분석하였다. 같은 배초향 부위라도 추 출온도가 다르면 추출물들간의 향기 차이가 있었으 며, 배초향 부위에 따라서도 추출물들의 향기 차이가 있는 것으로 나타났다.
5 배 첨가하고 6(TC와 80℃에서 "가지의 에탄올추출물 을 제조하였다. 소금물을 ().5%와 1.0%의 농도로 꽃은 3()배, 잎은 25배, 줄기는 12.5배 첨가하고 8CTC와 100℃ 7에서 12가지의 소금물추출물을 제조하였다. 추출 후 시료를 상온으로 빨리 냉각시키고 5()kgf로 압착하 여 100 mesh의 체 에 1차 여 과하였다.
각각의 조건별로 추출된 열수추출물. 에탄올추출물, 소금물추출물을 증발접시에 적당량을 담아 105℃에서 항량이 될 때까지 건조시켜 무게를 측정하여 각 추출 물들의 정확한 절대적인 고형분 농도를 구하였다. 이 때 소금물추출물들은 항량후 잔존하는 소금의 양을 제 외시키고 고형분양을 계산하였다
에탄올추출물, 소금물추출물을 증발접시에 적당량을 담아 105℃에서 항량이 될 때까지 건조시켜 무게를 측정하여 각 추출 물들의 정확한 절대적인 고형분 농도를 구하였다. 이 때 소금물추출물들은 항량후 잔존하는 소금의 양을 제 외시키고 고형분양을 계산하였다
5-Bx로 모두 동일하게 조절한 뒤 관 능적 특성을 비교 분석하였다. 이때 추출물들의 맛과냄새에 대한 profile test를 먼저 실시하여 박하맛(mint taste), 한약맛(medicinal herb taste), 단맛(sweetness), 박하냄새(mint odor), 풀냄새(grassy odor) 등의 검사항목을 결정하고 각각의 항목에 대하여 훈련된 관능검 사 요원 20명을 대상으로 5점 척도법에 의해 정량적 묘사분석을 실시하였다(20).
향기패턴 분석에서 처럼 배초향의 꽃. 잎, 줄기 등 의 부위별, 추출온도별, 추출용매별로 추출된 배초향 추출물들의 관능적 특성 차이를 간단 명료하게 알아 보고, 그 차이를 전자코에 의한 향기분석 데이터들과 비교 분석하기 위하여 전체 추출물 시료중에서 잎의 60℃, 80℃, l(xrc, 열수추출물 3가지, 80℃의 꽃 및 줄기 열수추출물 2가지, 잎의 80℃ 50%에탄올추출물, 잎의 100℃ 0.5%소금물추출물 등 7가지를 선별하여 고형분 농도를 0.5-Bx로 모두 동일하게 조절한 뒤 관 능적 특성을 비교 분석하였다. 이때 추출물들의 맛과냄새에 대한 profile test를 먼저 실시하여 박하맛(mint taste), 한약맛(medicinal herb taste), 단맛(sweetness), 박하냄새(mint odor), 풀냄새(grassy odor) 등의 검사항목을 결정하고 각각의 항목에 대하여 훈련된 관능검 사 요원 20명을 대상으로 5점 척도법에 의해 정량적 묘사분석을 실시하였다(20).
줄기 등의 시료 부위에 따른 차이분석, 추출온도에 따른 차이분석, 추 출용매에 따른 차이분석 등으로 나누어 실시하였다. 전자코에 의한 측정방법은 먼저 OS>Bx로 조절된 배 초향 추출물 10mL을 루프가 연결된 시료용기 (sparging vessel)^] 넣어 밀봉한 후 2O℃, 50% 상대습도의 항온 항습조(AromaScan Sample Station A8S, AromascanCo. U.K)에서 30분간 평형에 도달시켰다.
전자코의 작동조건은 내부에 장착된 펌프가 외부공 기를 먼저 센서로 40초간 130 mL/minS] 유속으로 홀 려보낸 뒤 sparging analysis 방법으로, 즉 공기가 유입 되는 관을 시료의 반정도 높이로 잠기게 하여 외부공 기가 유입되어 직접시료와 접촉하고 시료용기의 공간 (headspace)으로 나온 시료공기를 180초간 같은 유속으 로 센서에 흘려 보내게 하고, 200초간 같은 유속으로 세척공기가 흘러가도록 3-방향 밸브를 조절하였다. Sparging analysis 방법을 사용할 때 시료에 따라서 버 블이 많이 발생되므로 여과지를 이용하여 시료용기 중 간에 버블이 넘치는 것을 막아주는 격벽을 만들어 버 블이 센서로 유입되는 것을 방지하였다.
잎. 줄기 등의 시료 부위에 따른 차이분석, 추출온도에 따른 차이분석, 추 출용매에 따른 차이분석 등으로 나누어 실시하였다. 전자코에 의한 측정방법은 먼저 OS>Bx로 조절된 배 초향 추출물 10mL을 루프가 연결된 시료용기 (sparging vessel)^] 넣어 밀봉한 후 2O℃, 50% 상대습도의 항온 항습조(AromaScan Sample Station A8S, AromascanCo.
배초향은 전라남도 영암지역에서 1998년 가을에 수 확하여 40P이하의 온도에서 수분함량 12% 정도로 건 조시킨 것을 꽃, 잎. 줄기 부위별로 나누어 선별하고 lOnun 크기로 작게 절단하여 추출시료로 사용하였다. 추출에 사용한 용매는 증류수, 특급의 에탄올, 시판되 는 정제소금을 사용하였다.
선별된 배초향의 꽃, 잎, 줄기 부위의 3가지 시료에 대하여 증류수를 각각 꽃은 25, 3(), 35배, 잎은 2(1 25, 30배. 줄기는 10, 12.5, 15배 첨가하고, 6(), 80, 100℃ 에서 27가지의 열수추출물을 제조하였다. 에탄올을 25.
이 것을 다시 7,50() xg로 20℃ 에서 15분간 원심분리하여 그 상등액 을 완성된 추출물로 시험에 사용하였다. 추출시 come up time은 배제하고 원하는 추출온노까지 도달한 순간 부터 추출시간에 따른 추출평형 시점을 알아보기 위 해서는 추출과정중에 추출되어 나오는 추출물의 고형 분들의 상대적인 양만 신속하게 조사하면 되므로 당 도계(Atago N-l, Japan)를 사용하여 간편, 신속하게 측 정하였다.
대상 데이터
줄기 부위별로 나누어 선별하고 lOnun 크기로 작게 절단하여 추출시료로 사용하였다. 추출에 사용한 용매는 증류수, 특급의 에탄올, 시판되 는 정제소금을 사용하였다. 기타 분석용 시약은 모두 특급시약을 사용하였다.
데이터처리
그 다음 항온항습조에서 평형에 도달한 시료용기의 루프를 센서 본체와 연결시켜 향을 분석시, 시료용기 에 담겨 있는 배초향 추출물과 직접 접촉한 시료공기가 32개의 conducting polymer 센서 array를 12Q초간통과할 때 발생하는 전기저항의 변화들을 각 시료에 대하여 5회씩 반복 측정하고, 내장되어 있는 rapidaroma mapping and differentiation version 3.0 (Aromascan Co. U.K) 프로그램을 이용하여 normali-zatiori과 다차원 판별분석을 실시하여 처리구간의 향 패턴을 분석하였다이 프로그램의 다차원판별분석 에서 품질요인(quality factor)값은 각 처리군 사이의 거 리에 해당하는 의미로서 주성분분석 (principal component analysis)을 통한 Mahalanobis distaimce로부터 계산되었다.
성능/효과
6은 추출용매에 따른 배초향 잎 추출물들의 32 개의 센서에 대한 향기 강도 분포를 저항변화값으로 평균하여 표준화 시킨 결과이다. 0.5% NaCl과 열수추 출물은 32개의 센서 대부분에서 반응민감도가 감지되 지 않았으므로 센서 간의 반응민감도 차이가 없는 것 으로 나타났고, 에탄올추출물만이 다른 향기 패턴을 보 여 주었다. 그러나 이 차이가 실제 추출용매가 달라서 추출되어 나오는 성분들의 차이 때문에 나타나는 것 인지, 아니면 에탄올추출물의 경우 에탄올 자체의 고 유한 향기가 너무 강하여 그 향에 의한 차이인지를 구 별하기 위해 여러가지 에탄올농도에서 32개의 센서에 대한 향기 강도 분포를 저항변화값으로 평균하여 표준화 시켜 보았다.
2는 60℃, 80℃, 100℃의 추출온도에 따른 배초 향 잎 추출물들의 32개의 센서에 대한 향기강도 분포 를 저항변화(resistance change)값으로 평균하여 표준화 (normalised)시킨 결과이다. 18, 20번 그리고 23번 센서 의 반응민감도(normalised response)가 약 4.2%에서 5.2%정도로 높게 나타나 센서 간의 반응민감도 차이가 있는 것으로 나타났다. 즉 열수추출물들이 추출되 는 온도에 따라 향기 차이가 있다는 것을 보여주는 Fig.
4와 같다. Fig. 4는 배초향의 부위별 열 수 추출물들의 32개 센서에 대한 향기강도 분포를 저 항변화값으로 평균하여 표준화시킨 결과로서 32개의 센서 대부분에서 반응민감도가 약 2.0% 부터 4.5% 정 도까지 높게 나타났으며, 특히 3, 4, 7, 14, 18, 20, 23, 26, 27, 31번 센서에서는 배초향 부위별로 반응민 감도 차이가 크게 나타났다. Fig.
Table 2의 에탄올농도에 따른 추출수율을 보면 열수 추출과 마찬가지로 잎의 추출수율이 가장 높았으며, 농 도별로는 전반적으로 50% 에탄올로 추출할 때의 수율 이 상당히 높은 것으로 나타났다. 추출온도별로 보면 꽃과 잎의 경우는 80℃가 6(TC보다 수율이 높게 나타 났지만 줄기의 경우는 수율이 비슷하였다.
0 이상으로 나타나, 배초향 부위에 따라 추출물들의 향기 차이가 있는 것 으로 판단된다. 관능검사 결과와 연계하여 분석해 보 면 구체적으로 박하냄새나 박하맛은 잎추출물에서 가 장 강하고, 풀냄새는 꽃추출물에서 가장 강하였으며, 한약맛은 잎과 꽃추출물이 가장 강하였다. 단맛의 경 우는 줄기에서 가장 크게 느껴지는 것으로 나타났다.
()이상으로 나타나, 배초 향 부위별 시료간의 향기 차이가 있다는 것을 나타내 주는 것이라고 판단되었다. 단, 열수추출물과는 달리 NaCl추출물은 꽃과 줄기 부위간의 향기 차이는 없는 것으로 나타났다.
배초향 부위에 따른 추출물들간의 향기성분 차이를 다시 확인하기 위해 0.5 %의 동일한 NaCl용액으로 부 위별 추출물을 제조하여 향기성분의 차이를 측정한 경 우에도 열수추출물에서와 비슷한 결과를 얻었으며, Table 4에서도 품질요인값이 2.()이상으로 나타나, 배초 향 부위별 시료간의 향기 차이가 있다는 것을 나타내 주는 것이라고 판단되었다. 단, 열수추출물과는 달리 NaCl추출물은 꽃과 줄기 부위간의 향기 차이는 없는 것으로 나타났다.
동일한 부위에 대한 에탄올추 출물과 다른 용매추출과는 향기차이가 있는 것처럼 보 이지만 그 차이는 에탄올 자체의 향에 의한 차이로서 실질적으로 같은 배초향 부위에 대해서는 추출용매에 따른 추출물간의 향기 차이는 별로 없는 것으로 판단 된다. 전체적으로 배초향 추출물들의 관능적 특성은 박 하냄새, 풀냄새, 박하맛, 한약맛, 단맛 등이 대표적으 로 강하게 느껴지며, 추출용매, 추출온도, 추출부위에 따라 관능적 특성이 다르게 나타났다. 종합적으로 판 단하면 전자코에 의한 향기성분의 차이를 분석한 결 과를 관능검사 결과와 연계하여 비교 분석해 보면 전 자코에서 차이가 나는 향기성분의 실체가 박하냄새, 단 맛 등과 같이 구체적으로 어떤 맛이나 냄새가 더 강 하고 약한지를 분명하게 알 수 있었다.
종합적으로 전자코에 의한 향기패턴의 차이를 분석 한 결과를 관능검사 결과와 함께 고려하여 비교 분석 해 보면 전자코에서 차이가 나는 향기패턴의 실체가 박하냄새, 단맛 등과 같이 구체적으로 어떤 맛이나 냄 새가 더 강하고 약한지가 분명하게 나타난다.
전체적으로 배초향 추출물들의 관능적 특성은 박 하냄새, 풀냄새, 박하맛, 한약맛, 단맛 등이 대표적으 로 강하게 느껴지며, 추출용매, 추출온도, 추출부위에 따라 관능적 특성이 다르게 나타났다. 종합적으로 판 단하면 전자코에 의한 향기성분의 차이를 분석한 결 과를 관능검사 결과와 연계하여 비교 분석해 보면 전 자코에서 차이가 나는 향기성분의 실체가 박하냄새, 단 맛 등과 같이 구체적으로 어떤 맛이나 냄새가 더 강 하고 약한지를 분명하게 알 수 있었다.
단맛의 경우는 줄기 에서 가장 크게 느껴지는 것으로 나타났다. 추출용매 별로 보게되면 같은 부위라도 소금물추출물의 경우가 단맛, 한약맛, 박하맛, 박하냄새 등의 풍미가 전반적으 로 강한 것으로 나타났으며, 에탄올추출의 에탄올의 용 매특성상 배초향의 향미성분이 열수 추출보다는 많이 추출되어 배초향특유의 풍미가 강할 것으로 기대되었 으나 실제 관능검사시에는 전자코에 의한 향기패턴 분 석결과에서와 마찬가지로 에탄올 자체의 맛과 냄새가 매우 강하여 패널들이 배초향 고유의 풍미는 제대로 평가하기가 곤란하였다.
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