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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 100°C 이상에서 당단독, 당과 유기산 또는 유기산염의 caramel 갈색화 반응과 당과 아미노산의 Maillard 갈색화 반응의 반응온도에 따른 중간생 성 물의 항산화성 을 측정 하고자 xylose, glucose, sucrose를 각각 80, 120 및 140°C에서 12 및 24시간 동안 각각 caramel^ 갈색화 반응을 진행시키는 동시에 응lucose에 citric acid오+ sodium citrate를 혼합하여 caramel형 갈색화 반응을 진행시키고, 또 glucose에 glycin©을 첨가한 Maillard형 갈색화 반응을 진행시켜 항산화성에서의 중요한 기능중의 하나인 수소공여능 (hydrogen donating ability, HDA, 환원력)을 측정하였고, 각 갈색화 반응시간과 반응온도별 caramel 갈색화 반응 액과 Maillard 갈색화 반응액을 각각 무수 ethanol로 추출한 후 이들 반응생성물을 기질 옥배유에 첨가하여 산 패도를 측정하므로서 항산화효과를 밝히고자 하였다、또 한 기존 항산화제인 tocopherol 및 TBHQ와도 항산화력의 정도를 비교 연구하고자 하였다.
제안 방법
- Caramel형 갈색화 반응액을 얻기 위해서 0.1M의 xylose(XY), glucose(GL), sucrose(SU)를 '단독으로 0.1M의 glucose에 0.02M의 citric acid, 0.02M의 sodium citrate를 각각 동량씩 혼합한 glucose-citric acid(GLCA), glucose-sodium citrate(GLSC)를 200 mZ의 평바닥 flask에 100 mZ씩 나누어 넣은 후 80, 120, 140°C로 유지된 oil bath 상에서 24시간 가열하면서 갈색화 반응을 진행 시켰다.
- 갈색화 반응 생성물을 무수 ethanal로 추출하여 기질 옥배유에 첨가한 후 60± 1°C에서 30일간 저장하면서 유지에 대한 항산화 효과를 측정하기 위하여 과산화물값 (POV)과 공액이중산가(CDV)를 측정한 결과는 각각 Table 3과 4, Fig. 1, 2 및 3과 같았다.
- 갈색화 반응 생성물의 무수 ethanol 추출물을 첨가한 기질 옥배유에서 임의의 과산화물값 즉 본 실험에서는 40 meq/kg oil에 도달될 때까지의 유도기간을 측정하고, 대조구의 유도기간과 비교하여 상대적 항산화효과(Relative antioxidant effectiveness, RAE)를 산줄한 결과는 Table 5및 Fig. 4와 같았다.
- 갈색화 반응 시료액의 수소공여능 (hydrogen donating ability, HDA)은 山 口와 勝卷의 방법을 일부 수정하여 다음과 같이 측정하였다.
- 각 갈색화 반응액의 무수 ethanol 추출물 10n㎖를 기질 옥배유 200 g에 첨가하고 magnetic stirrei로 잘 교반 하여 용매를 휘발 제거하였다. 또한 옥배유 200 g에 무 수 ethanol 10m㎖ 첨가한 후 용매를 휘발 제거시켜서 대조구로 하였다. 한편 기존 항산화제 중 tocopherol (TOCO)과 TBHQ를 기질 옥배유에 0.
- 상기 갈색화 반응의 여러 단계에서 얻어진 반응액을 각각 20 m/씩 취하여 rotary vacuum evaporator(Tokyo Rikakikai Co., Japan) 상에서 45.0±1.0°C에서 감압 농축시킨 후 남은 잔사에 무수 ethanol 20 m/와 무수 sodium sulfate를 가하여 1주야간 냉장 방치한 후 탈수 여과하였다. 이때 얻어진 추출액을 냉장 보관하면서 항산화 효과 측정 실험에 사용하였다.
- 이상과 같이 각종 반응 추출물과 항산화제가 첨가된 옥배유를 60土 1.0°C로 유지된 항온기내에서 30일간 저장 하면서 각 기간별로 옥배유를 채취하여 A.O.C.S 방법30)에 의하여 과산화물값(peroxide value, POV)과 공액이중 산가(Conjugated diene value, CDV)를 측정하였다.
- 즉, DPPH(l, l-phenyl-2-picryl hydrazyl)의 환원성을 이용하여 99.5% enthanol에 용해시킨 1.5X10'4M DPPH 4 ml, 0.2M 인산완충액(pH 6.6) 4mZ와 12배 희석한 갈색화 반응액 1 mZ를 vortex mixer로 잘 혼합 하여 30분간 방치시킨 후 최대 흡광도 525nm에서 홉 광도를 측정하였다. 이때 수소공여능은 대조구에 대한 흡광도의 감소 비율로서 나타내었다.
- 각 갈색화 반응액의 무수 ethanol 추출물에 대한 항산화 효과를 상호 비교하기 위하여 Ahn")이 사용한 방법에 따라 상대적 항산화 효과를 산출하였다. 즉, 기질옥 배유의 과산화물값이 40 meq/kg oil에 도달될 때까지의 소요기간을 유도기간으로 임의적으로 설정한 다음, 대조구의 유도기간에 대한 각 무수 ethanol 추출물이 첨가된 옥배유의 유도기간으로부터 다음 식에 의해서 상대적 항 산화효과(RAE)를 산출하였다.
- 한편 Maillard 갈색화 반응과 비교하기 위해 0.1M의 glucose에 0.1M glycine을 동량 혼합한 glucose-glycine (GLGC)을 caramel형 갈색화 반응과 동일한 온도에서 동일한 방법으로 갈색화 반응을 진행시켰다.
- 또한 옥배유 200 g에 무 수 ethanol 10m㎖ 첨가한 후 용매를 휘발 제거시켜서 대조구로 하였다. 한편 기존 항산화제 중 tocopherol (TOCO)과 TBHQ를 기질 옥배유에 0.02%(W/W)씩 가한 뒤 산패도를 측정하여 이와 비교하였다.
- 항산화제의 일반적인 항산화 작용을 수소공여능 만으로 설명할 수는 없지만 일부 환원성 항산화제의 경우는 유지의 자동산화 과정 중에서 생성되는 ROO-, R-, RO- 등의 라디칼에 수소(또는 전자)를 주는 능력인 수소공여능(또는 전자공여능), 즉 환원력이 중요한 작용을 하므로 갈색화 반응 중간 생성물의 항산화 능력을 측정 하기 위하여 이들의 수소공여능을 측정하였다.
대상 데이터
- Caramel^ 갈색화 반응 생성물의 항산화 효과 측정에 기질로 사용한 유지는 1998년 1으월 제조된 옥배유(주식 회사 오뚜기)이었으며, 이들 옥배유의 일부 물리 화학적 특성은 Table 1과 같았다(주식회사 오뚜기 자료).
- Caramel^ 갈색화 반응에 사용한 당류는 D-xylose, D-glucose 및 sucrose(Junsei Chemical Co., Japan)0] 었으며, 유기산으로는 citric acid(Junsei Chemical Co., Japan)와 유기산염으로는 sodium citrate(Shin Yb Pure Chemical Co., japan)를 사용하였다.
이론/모형
- 각 갈색화 반응액의 무수 ethanol 추출물에 대한 항산화 효과를 상호 비교하기 위하여 Ahn")이 사용한 방법에 따라 상대적 항산화 효과를 산출하였다. 즉, 기질옥 배유의 과산화물값이 40 meq/kg oil에 도달될 때까지의 소요기간을 유도기간으로 임의적으로 설정한 다음, 대조구의 유도기간에 대한 각 무수 ethanol 추출물이 첨가된 옥배유의 유도기간으로부터 다음 식에 의해서 상대적 항 산화효과(RAE)를 산출하였다.
- 공액이중산가는 A.O.C.S. 방법31)에 따라 UV-VIS Spectrophotometer를 사용하여 233 nm에서 흡광도를 측 정한 후 다음 식으로 계산하였다.
성능/효과
- Table 3, Fig. 1, 2 및 3에서 보는 바와 같이 80,120 및 140。(2에서 24시간 갈색화 반응시킨 XY의 추출물을 가한 때의 옥배유의 POV는 저장 20일 경과 후 각각 39.64, 53.94 및 57.98 meq/kg oil로서 대조구의 43.93 meq/kg oil과 비교하였을 때 80°C에서 반응시킨 갈색화 반응액만이 항산화 효과가 있음을 알 수 있었다. 이때 공액이중산가 역시 Table 4에서 보는 것과 같이 각각 0.
- .XY의 반응온도 및 시간별 반응생성물의 수소공여능은 가열전 0.284이던 것이 80°C에서 12, 24시간 가열시 각 각 0.286, 0.290이었으나 140°C에서는 0.286 및 0.298로 반응 온도가 상승하면서 크게 증가하지 않았다. GL은 최초에 0.
- 즉, XY, GL, SU의 반응물의 수소공여능은 가열전에 XY>GL> SU의 순이었으나 120, 140°C에서 12, 24시간 반응시켰 을 경우에는 SU>GL>XY의 순으로 크기가 나타났다. 80°C에서 24시간 반응 생성물 경우의 수소공여능은 GL>XY>SU로 나타나 GL은 낮은 온도 반응에서 , SU는 높은 온도 반응에서 수소공여능이 큼을 알 수 있었다.
- GLCA의 경우 80, 120 및 140°C에서 24시간 가열한 반응 추출물을 첨가한 옥배유의 과산화물값은 저장 20일 후 각각 39.55, 41.32 및 42.80 meq/kg oil로서 대조구의 43.93 meq/kg oil보다 낮아 항산화 효과가 있음을 알 수 있었다. 저장기간이 25일 경과한 후의 과산화물값도 각각 51.
- 301 로 반응 온도가 상승됨에 따라 수소공여능은 감소하여 당류 단독인 XY, GL, SU와는 다른 현상을 보였다. GLSC는 수소공여능이 최초에 0.268S- 가장 낮았는데 80°C에서 12, 24시간 가열시킨 반응생성물은 0.316 및 0.362이었고 계속적으로 반응 온도가 상승함에 따라 증가하여 140°C에서는 각각 0.494 및 0.543으로 수소공여능이 가장 크케 증가하였다. 즉, GLSC의 수소 공여능은 반응온도와 시간이 증가함에 따라 커지는 경향 이었으며 이는 갈색도가 큰 반응계18.
- GLSC의 RAE도 각각 113.75, 94, 56 및 91.35%로 80°C에서 가열된 반응 추출물만이 항상화효과를 보였으며, GLGC의 경우에도 각각 120.49, 92.07 및 89.23%로 80°C에서는 항산화효과가 있었지만 120 및 140°C에 서는 항산화효과가 없었다.
- 17%로 80°C에서 XY갈색화 반응 추출물만이 항산화 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. GL의 RAE도 80, 120 및 140%에서 각각 114.18, 82.28 및 81.18%로 80°C에서 만 대조구보다 RAE가 높다는 것을 알 수 있었으며, SU의 RAE는 각각 115.87, 118.59 및 120.73%로 XY와 GL은 80°C에서만 항산화효과를 볼 수 있었으나 SU의 경우에는 갈색화 반응 온도가 높아질수록, 반응시간이 길어질수록 항산화효과가 점점 크게 나타남을 알 수 있어 Choi와 Ahn의 보고36)와 일치하였다.
- Maillard형 반응생성물인 GLGC의 수소공여능은 Table 2와 같이 12시간 가열시에는 반응 온도가 80°C에서 140°C로 상승함에 따라 증가하는 경향으로 나타났으나 24시간 가열시에는 반응 온도가 80°C에서 140°C로 상승함에 따라 0.387, 0.356 및 0.325로 나타나 오히려 감소하는 경향을 보였다.
- 각종 시료를 80, 120 및 140°C에서 12, 24시간 가열 하여 얻은 반응 중간 생성물들의 수소공여능(hydrogen donating ability, HDA)은 Table 2에서 보는 바와 같이 caramel형 갈색화 반응 생성물의 환원력은 갈색화 반응 온도가 증가함에 따라 대체로 증가되었다.
- 대조구의 RAE를 100%로 할 때 XY의 RAE는 80, 120 및 140°C에서 각각 115.28, 94.27 및 89.17%로 80°C에서 XY갈색화 반응 추출물만이 항산화 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. GL의 RAE도 80, 120 및 140%에서 각각 114.
- 또한 80, 120 및 140°C에서 24시간 반응시킨 SU의 반응 추출물을 첨가한 옥배유의 과산화물값은 Table 3에 서 보는 것같이 저장 20일 후 각각 39.96, 37.10 및 36.66 meq/kg oil로서 대조구의 43.93과 비교하였을 때 낮은 수치를 보여 항산화 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 저장기간이 25일 경과한 후의 과산화물값도 각각 58.
- 또한 GLCA의 경우는 80, 120 및 140°C에서 각각 124.48, 112.51 및 106.31 %로 대조구보다 RAE가 높아 항산화효과가 있으나 반응 온도가 높아질수록 항산화효과는 점점 감소하는 것을 알 수 있었다.
- 40으로 과산화물값과 같은 경향으로 대조구에 비해 TBHQ를 첨가한 옥배유의 과산화물값과 공액이중산가는 상당히 낮았으며, TOCO를 첨가한 옥배유의 과산화물값 과 공액이중산가 역시 낮은 편이었다. 또한 TBHQ를 첨가한 옥배유의 과산화물값은 저장 30일이 경과된 후에도 15.30 meq/kg oil로서 대조구의 71.13 meq/kg oil, TOCO의 54.81 meq/kg oil보다 대조구의 4.65배, TOCO의 3.58배 정도의 항산화 효과가 있었다. 공액이중산가 역시 같은 경향이었다.
- 17보다 모두 낮아 caramel 반응시 citric acid의 첨가에 의해 항산화 효과가 상승되었다는 보고21)와 일치하였다. 이러한 효과는 80°C에서 가열한 반응 추출물이 가장 좋으며 가열온도가 상승함에 따라 항산화 효과가 다소 감소하는 것을 알 수 있었다.
- 328로 XY, GL 보다 높았다. 즉, XY, GL, SU의 반응물의 수소공여능은 가열전에 XY>GL> SU의 순이었으나 120, 140°C에서 12, 24시간 반응시켰 을 경우에는 SU>GL>XY의 순으로 크기가 나타났다. 80°C에서 24시간 반응 생성물 경우의 수소공여능은 GL>XY>SU로 나타나 GL은 낮은 온도 반응에서 , SU는 높은 온도 반응에서 수소공여능이 큼을 알 수 있었다.
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