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문제 정의
- 관능적 특성 및 전자공여능의 최적화. 볶음온도 및 시간에 대한 반응표면분석을 함으로써 볶음조건에 대한 맛, 향기 및 색과 전자공여능의 반응표면과 contour map을 나타내었다.
- 본 연구에서는 비타민 C와 무기질 및 항산화성이 우수한 들깨잎을 손쉽게 이용할 수 있는 고부가가치 의 들깨잎차 생산을 위해 반응표면분석을 이용한 들깨잎차의 최적 볶음조건을 규명하고 녹차, 현미녹차 및 쟈스민차와 최적볶음조건에서 생산된들깨잎차로 피부 미백에 관련된 tyrosinase 저해활성, 통풍과 관련된 xanthine oxidase 저해활성 및 전자공여능에 의한 항산화 활성 등의 생리활성을 검증하였다.
제안 방법
- 즉, 반응구는 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 7.5) 0.6 m/에 xanthine (Sigma, USA) 2mM을 녹인 기질액 0.2m/와 xanthine oxidase(0.2 unit/m/, Sigma, USA) 0.1 m/ 및 각 주줄시료 용액 0.1ml를 가하고 대조구에는 주줄시료액 대신 증류수를 0.1 ml 첨가하여 37"C에서 15분간 반응시키고 IN HC1 Im® 첨가하여 반응을 종료시킨 다음 반응액 중에 생성된 uric acid를 흡광도 292nm에서 측정하여, 다음 식으로 저해율(%)을 구하였다.
- 0.5 m/의 1/15 M sodium phosphate buffer(pH 6.8)에 0.2 m/의 mushroom tyrosinase(l 10 units/mZ, Sigma, USA), 0.2 mL의 L-3, 4-dihydroxyphenyl alanine(10mM L-DOPA, Sigma, USA) 기질용액 및 각 추출시료 용액 0.1 m® 혼합하여 37℃에서 2분간 반응시킨 후 Spectrophotometer (UV mini 1240, Shimadzu, Japan)를 사용하여 475nm에서 측정한 값과 추출시료액 대신 증류수 0.1 ml를 첨가하여 흡광도를 측정한 값으로 DOFA chrome의 변화를 저해율(%)로 계산하였다.
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전자공여 능. DPPH(a, a-diphenyl-2-piciyl-hydrazyl, Sigma, USA) radical에 대한 소거활성은 Blois”)의 방법을 변형하여 측정하였다.
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관능적 품질평가. 각 조건별로 볶음처리 한 시료의 관능적 품질 평가를 위하여 본 대학 식품가공학과 대학원생 중에서 실험에 흥미가 있고 차이 식별능력을 갖춘 10명의 남녀 학생을 관능검사 요원으로 선정하여 이들에게 실험목적 및 평가항목들에 대해 설명하고 반복하여 훈련시킨 다음 맛(taste), 향기 (flavor), 색(color)에 대한 각 항목을 10점 채점법(10: 매우좋다 /very good, 8: 좋다/good, 6: 보통이다/fair, 4: 나쁘다/poor, 2: 매우 나쁘다/very poor)으로 3회 반복 실시하였다.
- 깻잎차 제품 및 생리활성 비교. 최적 볶음조건으로 만든 깻잎 차의 효소저해 효과를 알아보고자 차 전문회사인 (주)태평양에서 생산한 녹차, 현미녹차 및 쟈스민차를 가지고 tyrosinase, xanthine oxidase 및 전자공여능을 측정하여 효소저해 효과를 Fig.
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독립변수(볶음조건, X”)는 중심합성계획에 따라 10 실험구로 설정하여 실험을 실시하였다.
- 먼저 들깨잎을 수세한 뒤 1 cm2 정도의 크기로 절단하였으며, 볶음공정을 위해 지름 44cm, 깊이 17 cm 의 무쇠 가마솥을 미리 소정의 온도까지 온도를 올린 다음 볶음 온도는 140, 160, 180, 200 및 22WC에서 각각 5, 10, 15, 20 및 25분으로 설정하여 각각 볶음처리 하였고, 이때의 열원은 가스렌지로 화력을 조절하였으며 온도변화는 표면온도계 (spot thermometer HT-11, Minolta Co, Japan)를 사용하여 솥의 중앙 부분을 ± VC 내외가 되도록 조절하면서 반복 측정하였다.
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관능적 특성 및 전자공여능의 최적화. 볶음온도 및 시간에 대한 반응표면분석을 함으로써 볶음조건에 대한 맛, 향기 및 색과 전자공여능의 반응표면과 contour map을 나타내었다.
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깻잎차 제품 및 생리활성 비교. 최적 볶음조건으로 만든 깻잎 차의 효소저해 효과를 알아보고자 차 전문회사인 (주)태평양에서 생산한 녹차, 현미녹차 및 쟈스민차를 가지고 tyrosinase, xanthine oxidase 및 전자공여능을 측정하여 효소저해 효과를 Fig. 8~10에서 보는 바와 같이 비교 분석하였다.
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볶음처리한 들깨잎차의 색도 측정은 색차계(Color and color difference meter, Yasuda seiki Co, Japane를' 시'용. 하여 Hunter의 L값(whiteness), a값(redness), b값(yellowness) 및 AE값(color difference) 값을 5회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.
대상 데이터
- 공시재료. 본 실험에서 사용된 들깨 (Perilla frutescens var. japonica Hara)잎은 밀양영남농업시험장에서 2003년 3월에 파종되어 재배된 품종인 밀양들깨 25호를 분양 받아 이물질을 제거하고 세척한 후 polyethylene 필름에 넣어 4℃로 보관하면서 사용하였으며, 생리활성을 비교하고자 차 전문회사인 (주)태평양에서 생산한 녹차, 현미녹차 및 쟈스민차를 구입하여 공시재료로 사용하였다.
데이터처리
- 통계처리. 통계처리는 SAS(statistical analysis system 8.0) program"1을 사용하여 각각의 시료에 대해 평균 ± 표준편차로 나타내었으며, 각 군에 따른 유의차 검증은 분산분석과 반응표면분석으로 유의성을 검증하였다.
- P-values was determined by F-test. A: Perilla leaf Tea, B: Green Tea, C: Bran rice-green Tea, D: Jasmine Tea
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또한 요인변수에 의해 영향을 받는 반응변수, 즉 들깨잎차의 관능적 품질에 관련된 종속변수(#)로는 맛(taste, Y), 향기 (flavor, Y2), 색 (color, Y3) 등의 관능 평점 및 기능적 특성인 전자공여능(#)과 기계적 색도에 대한 종속변수 (YJ로 Hunter color values(L, a, b, AE) 등으로 각각 나타내었고, 실험은 5반복으로 측정하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다.
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볶음조건의 실험계획. 볶음조건의 최적화를 설정하기 위해실험계획은 중심합성계획06에 의하여 설계하였고, 반응표면 회귀분석을 위해 SAS(statistical analysis system 8.0) program17) 을 사용하였다.
- 회귀분석 결과, 임계점이 최대점과 최소점이 아니고 안장점일 경우에 능선분석을 통하여 최적점을 구하였다.
이론/모형
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Tyrosinase 저해. Tyrosinase 활성저해 측정은 Yagi 등19)의 방법에 준하여 측정하였다.
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Xanthine oxidase 저해. Xanthine oxidase 활성저해 즉정은 Strpe와 Corte의 방법20)에 따라 측정하였다.
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차의 제조 들깨잎차의 볶음공정은 Kim과 Oh의 방법®에준하여 시행하였다.
성능/효과
- 검은색으로 나타낸 부분은 각각 맛, 향기 및 색과 전자공여능이 모두 최대 조건 값을 만족하는 범위를 나타낸 것으로써 최적 볶음 조건의 범위를 예측하여 서로 중복되는 부분을 표시하였으며, 그 범위를 나타낸 결과 Table 12와 같이 볶음온도 210~220℃, 볶음 시간은 10~20분 범위에서 들깨잎차의 최적 볶음조건임을 확인할 수 있었다.
- 그러나, 본 실험에서는 반응표면분석에 의해 나타난 볶음처리한 차의 색도변화는 유의성이 낮았고, 볶음 조건을 달리한 차의 비교시 큰 차이가 나지 않았으므로 관능적 특성과 전자공여능의 분석 값으로만 최적 볶음조건을 예측하였다.
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높은 온도와 시간이 길어질수록 값이 증가하는 결과를 얻었다.
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또한 전자공여능에 의한 항산화성에 대한 contour map의 반응표면은 Fig.5와 같이 안 장점을 가지나, 온도와 시간의 영향을 받는 것은 맛, 향기 및 색과 유사하게 온도가 높아지고 시간이 길어질수록 그 값이 점차 증가하나 일정온도와 시간에서 점차 감소하는 경향을 나타내었다.
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마지막으로 전자공여 능에서도 녹차가 71.53%의 높은 저해율을 보였으며 쟈스민차, 현미녹차 및 깻잎차가 각각 70.18, 62.42 및 59.19%의 저해율을 나타냈다.
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맛, 향기 및 색에 대한 contour map과 반응표면은 Fig. 2~4에서와같이 안장점과 최저점을 가지고 온도와 시간이 증가할수록 점차 증가하는 것으로 나타났다.
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맛, 향기 및 색에 대한 최고치는 각각 7.01, 7.18 및 8.68이며, 최저치는 3.96, 3.65 및 2.75로 나타났다.
- 맛과 전자공여능은 고유치의 값이 +값과 -값이 같이 존재하므로 정상점 (stationary point)은 안장점(saddle point)으로 판명되어 단일 최적점을 구하기 어려웠으나, 고유치의 값이 모두 +값으로 나타난 향기와 색의 정상점은 최저점(minimum point£_로 판명되어 단일 최적점을 구할 수 있었다.
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맛에 대한 볶음조건은 볶음 온도 및 시간이 102.7℃, 14.9분, 향기에 대한 볶음조건은 볶음 온도 및 시간이 155.0℃, 5.1 분, 색에 대한 볶음조건은 176.4℃, 11.5분 및 DPPH에 의한 전자공여능에 대한 볶음조건은 173.9℃, 21.7분에서 가장 높게 나타났으며 맛과 전자공여 능은 안 장점을 나타내었고, 향기와 색에서는 최저점을 나타내었다.
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미백효과를 알아보기 위하여 먼저 tyrosinase의 저해효과를 비교해본 결과 녹차가 23.96%의 저해율을 보였으며 쟈스민차, 현미녹차 및 깻잎 차에서는 각각 22.86, 20.67 및 10.14%로 다소 낮은 저해율을 나타냈다.
- 이와 같이 생리활성을 비교한 결과 다른 차들에 비해 녹차가 높은 생리활성이 나타났으나, 들깨잎차 역시 다른 차들과 비슷한 활성을 가졌으므로 이에 기능적인 보강과 더불어 영양적인 면을 보강한다면 다류 개발품인 깻잎차 생산을 위한 그 가능성이 크다고 보겠다.
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전반적으로 볶음온도와 볶음시간이 증가될수록 L, a, b 및 AE값이 증가되었고, 차의 색깔도 열에 의해 갈변화 되는 것을 확인할 수 있었다.
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통풍효과를 알아보기 위해서 xanthine oxidase 저해 효과를 비교한 결과 역시 녹차가 36.82%로 높은 저해율을 나타냈으며 쟈스민차, 깻잎차 및 현미녹차가 각각 27.71, 14.37 및 9.34%의 저해율을 보였으나 통풍효과에서는 깻잎차가 현미 녹차보다 5.03% 더 높은 저해율을 나타내었다.
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