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문제 정의
- 기호음료인 녹차의 상품으로서의 품질규격이 필요하여, 이에 녹차의 색, 향, 미에 주로 관여하는 추출온도(50, 70, 90℃) 이와 시간(1, 3, 5분)을 달리하였을 때의 화학적 성분조성 변화를 알아보고자 수행하여 얻은 결과는 다음과 같다.
- 따라서 본 실험에서는 가장 널리 상음되고 있는 녹차(설록차)를 대상으로 녹차의 맛에 크게 관여할 것이라 생각되어지는 추출온도(50, 70, 90C)와 시간(1, 3, 5분)을 달리하였을 때의 주요 성분의 일반적인 이화학적 조성변화를 조사하여 현재 기호음료로서 음용되고 있는 국산녹차의 적정 상음 조건을 구명하고자 하였다.
제안 방법
- 03% 2, 6. dichlorophenolindophenol sodium용액, 2% methaphosph- oric acid 및 2% 2, 4-dinitrophenylhydrazine용액을 넣은 후 항온 water bath에서 37℃ 로 3시간 방치한 다음/ 85% H2SO4 와 2, 4~dinitrophenylhydTazine용액을 넣은 후 총 vitamin의 양을 측정하였으며, 산화형 vitamin C의 양은 DCP용액이 들어가지 않도록 하여 총 vitamin C양의 측정법과 동일하게 처리, 측정하였다. 환원형 vitamin C의 양은 총 vitamin C의 양에서 산화형 vitamin C의 양을 감하여 산출하였다.
- 녹차의 시료는 1998년도에 시판되었던 태평양화학의한 라증제차를 구입하여 사용하였다. 녹차 1 g에 온도(50, 70, 90℃)을 맞춘 증류수 100 ml을 넣어 시간(1, 3, 5분)별로 추 출조건에 따라 추출한 수용추출액을 시험용액으로 사용하였다. 실험이 진행되는 동안의 외부 온도변화에 따른 실험 오차를 최소화하기 위해서 항온수조의 온도를 추출액의 온도와 동일한 온도로 계속 유지시키면서 항온수조 내에서 추출하여 시험용액으로 사용하였다.
- 녹차 수용성 추출물의 catechin 함량은 Tetsuhisa 등의 [21] 분석법을 변형하여 HPLC (Shimadzu LC-10AD)로 (A) water-acetonitrile-85 % phosphoric acid (95.45:4.5:0.05, v/v), (B) water-acetonitrile-85 % phosphoric acid (49.95:50.0:0.05, v/v)의 용매계로 CLC-ODS (M) column을 사용하여 분석하였다. 분석시의 oven 온도는 30℃로 유지하였으며 분당 0.
- 05, v/v)의 용매계로 CLC-ODS (M) column을 사용하여 분석하였다. 분석시의 oven 온도는 30℃로 유지하였으며 분당 0.8 ㎖씩 용출시켜 231 ㎛에서 (-)-epicatechin (EC), (-)-epicate- chin gallate (ECg), (-)-epigallocatechin (EGC), (-)-epigallo- catechin gallate (EGCg)의 표준물질 (Sigma사)과 비교하여분석하였다.
- 즉 DPPH 15 mg을 100 ㎖ absolute ethanol에 용해한 후 증류수 100 ㎖로 정용하여 DPPH 시약으로 사용하였다. 수소공여능의 측정은 이 시약 3 ㎕에 시험용액 30 ㎖을 가하여 혼합하고 30초 후 517 ㎖에서 흡광도를 측정하였다. 이때 DPPH 시약의 흡광도를 1로 조정하고 시료첨가 후 흡광도와의 차이를 구한 뒤 여기에 100을 곱하여 수소공여능으로 표시하였다.
- 수소공여능의 측정은 이 시약 3 ㎕에 시험용액 30 ㎖을 가하여 혼합하고 30초 후 517 ㎖에서 흡광도를 측정하였다. 이때 DPPH 시약의 흡광도를 1로 조정하고 시료첨가 후 흡광도와의 차이를 구한 뒤 여기에 100을 곱하여 수소공여능으로 표시하였다.
- 시험용액의 수소공여능 시험은 a, a -diphenyl--picry- hydrazyl (DPPH)를 이용한 방법으로 측정하였다. 즉 DPPH 15 mg을 100 ㎖ absolute ethanol에 용해한 후 증류수 100 ㎖로 정용하여 DPPH 시약으로 사용하였다. 수소공여능의 측정은 이 시약 3 ㎕에 시험용액 30 ㎖을 가하여 혼합하고 30초 후 517 ㎖에서 흡광도를 측정하였다.
- 추출조건에 따른 추출액을 rotary evaporator로 감압 농축한 후 증류수 일정량으로 정용한 다음 활성탄으로 색소를 제거하고 pre-filter 및 0.45 ㎛ membrane filter로 여과하고 Cis sep-pak cartridge를 통과시킨 여액을 유리당 분석 시료로 사용하여 HPLC (High Performance Liquid Chroma- tography)로 Table 1과 같은 분석조건으로 분석하였다.
대상 데이터
- 녹차의 시료는 1998년도에 시판되었던 태평양화학의한 라증제차를 구입하여 사용하였다. 녹차 1 g에 온도(50, 70, 90℃)을 맞춘 증류수 100 ml을 넣어 시간(1, 3, 5분)별로 추 출조건에 따라 추출한 수용추출액을 시험용액으로 사용하였다.
- 녹차의 총 페놀성 성분은 원료와 그 가공품의 고미와 관련된 성분의 하나로써 Folin-ciocalteau 시약에 의해 비색정량하였다. 즉, 시험용액(1 g/100 ㎖)을 1/20배 희석한 검액 5 ㎖에 Folin-ciocalteau 시약 5 ㎖를 가하여 혼합한 후 10% Na2CO3 5 ㎖를 넣어 1시간 실온에서 방치하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 녹차 1 g에 온도(50, 70, 90℃)을 맞춘 증류수 100 ml을 넣어 시간(1, 3, 5분)별로 추 출조건에 따라 추출한 수용추출액을 시험용액으로 사용하였다. 실험이 진행되는 동안의 외부 온도변화에 따른 실험 오차를 최소화하기 위해서 항온수조의 온도를 추출액의 온도와 동일한 온도로 계속 유지시키면서 항온수조 내에서 추출하여 시험용액으로 사용하였다.
이론/모형
- 미네랄 함량의 변화는 perchloric acid 분해법으로 조사하였으며, 수용성 고형분 및 pH 변화는 일반적인 방법에 준하여 측정하였다.
- 시험용액의 수소공여능 시험은 a, a -diphenyl--picry- hydrazyl (DPPH)를 이용한 방법으로 측정하였다. 즉 DPPH 15 mg을 100 ㎖ absolute ethanol에 용해한 후 증류수 100 ㎖로 정용하여 DPPH 시약으로 사용하였다.
성능/효과
- 1. 미네랄은 추출조건에 관계없이 K, Mg, Ca 순으로 높 았으며, 고온(70, 90℃)일수록 많은 양이 용출되었다.
- 2. 갈색도, flavonoid 함량 및 총 페놀성분은 온도가 50 ℃에서 90℃로 증가할수록 추출시간이 1분에서 5분으로 증 가할수록 함량이 증가되었다.
- 3. 항산화능은 90℃ 에서 추출시간에 관계없이 높았으나, 츠출시간이 3분(89.2 u.)이 경과된 후부터 5분까지는 추출 시간이 경과될수록 거의 일정하게 유지되었다. 70℃에서는 1분에서 90℃보다 항산화능이 낮았으나, 3분과 5분으로 추츨시간이 경과할수록 계속 증가하는 경향을 보였다.
- 4. 유리당으로는 추출조건에 관계없이 sucrose, fucose, fmctose 순으로 많았고, 50℃ 저온보다는 90℃로 증가할수록 sucrose와 glucose는 증가하였으나, fructose는 거의 일정하였다.
- 5. 카테킨 함량은 온도와 시간이 증가할수록 그 함량이 증가하였으며, EGC와 EGCg의 함량이 높은 것으로 나타났다.
- 6. Vitamin C의 함량은 온도가 90℃ 3분 (29.93 ㎍/㎖)에서 가장 많은 양이 관찰되었으나, 시간이 경과될수록 (90℃ 5분 : 24.75 ㎍/㎖) 파괴되는 현상을 보인 반면, 70℃에서는 1분 (14.05 ㎍/㎖)일때는 용출량이 적었으나, 추출시간이 3 분 (26.75 ㎍/㎖), 5분 (32.11 ㎍/㎖)로 길어질수록 그 양이 증가하는 경향을 보였다.
- 11 ㎍/㎖로서 50℃와 유사한 경향을 보였다. 90℃의 추출온도에 서는 1분간 추출했을 때 16.68 ㎍/㎖이던 것이 3분에서 29.93 ㎍/㎖로 증가하였으나 추출시간이 더 길어진 5분간의 추출에서는 24.75 ㎍/㎖로서 그 함량이 오히려 감소하여 추출온도가 너무 높아지면 차의 맛이 강해지고 vitamin C 의 파괴가 일어난 것으로 나타나 vitamin C 함량을 고려할 때 추출 적정온도 및 시간은 70℃ 3분 내외가 적당하리라 사료된다(Fig. 1). 또한, 저장 중의 차엽 변질과 vitamin C 의 함량은 매우 밀접한 관계가 있다.
- 녹차의 추출조건에 따른 유리당의 성분변화를 조사한 결과, 녹차 수용성 추출물에 존재하는 유리 당은 sucrose, fucose, fructose가 주종을 이루었기에, 이 세 가지 유리당의 상대적 비율을 환산해서 Table 4에 나타내었으며, 그 중 sucrose가 차지하는 비율이 높은 것으로 나타났다[12]. Su- crose와 glucose는 추출온도와 시간에 따라 약간 증가하는 경향을 나타내었으나 그 변화치는 미미하였고, fructose는 거의 일정한 수준으로 유지되었다.
- 온도를 50℃에서 90℃까지, 추출시간을 1, 3, 5분으로 달리하여 얻은 녹차 수용추출물의 갈색소 농도를 420 nm의 홉광도로 측정한 결과, 온도와 시간이 경과할수록 반응이 촉진되어 가용성 갈색소 농도는 급격히 증가되었다. 추출액의 갈색도는 시간이 경과함에 따라 갈변 반응에 의해 증가하였으며 특히 고온의 추출조건에서 상승하였음을 관찰할 수 있었다(Table 3).
- 이상의 연구 결과(수용성 고형분의 측정, 미네랄, 총페놀 성 물질, 항산화능 및 vitamin C양의 측정, 유리당 함량 및 카테킨류의 변화) 등을 고려하였을 때, 녹차를 음다하기 위한 추출온도 및 시간은 70℃에서 3분이 가장 최적 조건임 을 알 수 있었다.
- 녹차는 vitamin C의 보고로써 레몬보다 5배나 높은 vitamin C를 함유하고 있어서 피부가 거칠어지는 것이 억제 되고 피하 조직에 탄력성을 부여해 주며 보수성을 유지하 도록 하고 특히 피부색을 희게 하는데 중요한 역할을 한 다고 한다[16]. 추출 조건별 vitamin C의 함량은 50℃의 1 분에서 15.16 ㎍/㎖ 3분에서 25.28 ㎍/㎖ 5분에서 29.23 ㎍/㎖로서 추출시간이 길어질수록 함량이 증가되었으며,70℃ 1 분 14.05 ㎍/㎖, 3분 25.75 ㎍/㎖ 5분에서 32.11 ㎍/㎖로서 50℃와 유사한 경향을 보였다. 90℃의 추출온도에 서는 1분간 추출했을 때 16.
- 온도를 50℃에서 90℃까지, 추출시간을 1, 3, 5분으로 달리하여 얻은 녹차 수용추출물의 갈색소 농도를 420 nm의 홉광도로 측정한 결과, 온도와 시간이 경과할수록 반응이 촉진되어 가용성 갈색소 농도는 급격히 증가되었다. 추출액의 갈색도는 시간이 경과함에 따라 갈변 반응에 의해 증가하였으며 특히 고온의 추출조건에서 상승하였음을 관찰할 수 있었다(Table 3). 시료 용액내의 반응기질 또는 반응중간 물질들이 존재하는 한 이러한 갈변 반응은 계속 진행될 것으로 생각된다[4].
- 5 ppm으로크게 증가되었다. 추출온도가 높고, 추출시간이 길어질수록 전반적으로 미네랄의 함량이 증가하는 경향을 보였으며, K>Mg>Ca>Na>Mn 등의 순으로 그 함량 비율이 높은 것으로 나타나 녹차 생엽에서의 미네랄 성분함량과는 약간 다른 것으로 나타났다.
- 추출조건에 따른 flavonoid의 함량 변화(Table 3)도 갈색소의 변화와 유사한 경향을 보여 추출온도가 높고 시간이 길어질수록 flavonoid함량이 높아졌다. Flavonoid함량도 저온보다 고온 조건에서 2~3배 상승하였다.
- 녹차 생엽의 미네랄 성분 조성 비율은 K, Zn, Mg, Mn, Fe, Na, Ca 순으로 녹차를 장기간상용할 경우 몸을 알칼리성 체질로 개선시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 추출조건을 달리한 녹차 수용 추출물의 미네랄의 함량 변화를 조사한 결과(Table 2), 추출온도가 50℃에서 90℃로 높아질수록, 추출시간이 1분에서 5분으로길어질수록 K, Mg, Ca 함량은 크게 증가하는 경향을 보이나 Na, Mn, Zn, Fe 등은 추출온도나 시간에 별로 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 수용 추출물 가운데 가장 많이 함유되어 있는 미네랄은 K로서, 50℃ 1분간 추출에서 55.
- 추출온도와 시간이 증가할수록 수소공여능이 증 가하였으며, 이 결과는 갈색도의 증가와 거의 비례함을 알 수 있었다[15, 18]. 항산화능은 90℃에서 추출시간에 관계없이 높았으나, 추출시간이 3분(89.2 u.)이 경과된 후부터 5분 까지는 추출시간이 경과될수록 거의 일정하게 유지되었다. 70 ℃ 1분간 추출에서는 90 ℃ 보다 항산화능이 낮았으나, 3 분과 5분으로 주줄시간이 경과할수록 계속 증가하는 경향을 보였다.
후속연구
- 녹차추출물의 카테킨류는 EGOEGC응>EOECg 순으로 그 함량이 많았는데, 이는 열수로 30분 이상 가온 추출한 경우의 함량(EGCg>ECg>EC>EGC)을 비교하였을 때와는 다른 경향을 보이는데[6, 17, 22], 이는 채취시기 및 엽위별로 차카테킨의 함량과 조성이 다르며, 생산지별 품종이나 생육 환경의 차이 등과 추출조건에 따라 아주 상이한 함량변화를 보인다는 것을 시사하며, 이에 이들 화합물에 대한 연구가 활발히 진행되어 활용되어야 할 것으로 판단된다.
- 일반적으로 차는 2~4분 우려내지만 부서진 잎이 많거나 가루가 많을 때 조금 시간을 줄이는 것이 좋다. 따라서 이러한 영향인자를 잘 조절해서 차를 끓일 경우 몇 배의 효과를 얻을 수 있으므로 차를 끊이는 방법 또한 차밭의 재배 관리나 제조 가공 못지 않은 연구가 이루어져야 할 분야라 생각한다.
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