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문제 정의
- 본 연구에서는 최소가공 식품산업의 유통구조의 발달에 따라 냉장 저장이 보편화되고 있는 실정에서 최소 가공된 과일과 채소의 유통과정 중 저장수명을 연장하고 조직의 연화와 갈변 등 품질 저하를 최소화시키기 위한 천연갈변저해제의 개발을 하고자 여러 당의 카라멜 생성물 중 PPO활성과 갈변에 대하여 가장 큰 저해 작용을 나타내는 sucrose의카라멜 생성물(caramelization product)에 사과 슬라이스를 침지하여 냉장 저장 중 사과 조직의 PPO활성과 갈변정도에 대한 갈변저해제의 영향력을 알아보고자 연구하였다.
가설 설정
- a, b: Means with the different letters in the columns are significantly differant at p<0.05.
제안 방법
- Folin-Denis 방법20)을 변형하여 위의 알콜 추출액 0.5 mL에 10 mL의 2% NaKS용액을 혼합하여 2분 후 0.5 mL의 50% Folin and Ciocalteau's phenol 시약을 첨가하여 실온에서 30분간 반응시키고 40, 000xg 에서 20분간 원심분리 한 후 상등액의 흡광도를 750 nm에서 측정하였다. 총 페놀 함량은 10~50 ㎍ chlorogenic acid/mL 표준곡선으로부터 검량하였다.
- 각 처리군의 사과를 두께 3 mm, 직경 2.8 cm로 자른 후 Texture analyser(TA-XT2)를 사용하여 Table 1과 같은 조건으로 압착력 (compression force)을 측정하였다.
- 냉장 저장 1일째의 사과 슬라이스들을 고려대 대학원 가정학과생 7명을 검사원으로 하여 갈변 정도(browning), 단맛(sweet taste), 이취 (off flavor)와 조직감에 대한 특성으로 단단함 (todness), 아삭거림 (crispness), 씹힘성(chewiness)을 채점법을 사용하여 측정하였다. 신선한 사과 슬라이스를 4점으로 표준시료로 하였으며 자극의 강도가 가장 강한 것(7점) 부터 강도가 가장 약한 것(1점)을 점수화하여 평가하였다.
- 냉장 저장 시 사과슬라이스의 갈변정도 및 조직감과 같은 물리적인 변화와 PPO활성, 총페놀 함량 등의 화학적 변화를 측정하였으며 관능검사를 행하여 비교하였으며 또한 이들 변화들 간의 상관관계를 알아본 결과는 다음과 같다.
- 냉장저장 중 사과 슬라이스의 갈변정도는 colordifference meter (TCA 1-SW, Tokyo Denshoku Co.,Japan)의 측정판 위에 사과 슬라이스 올려놓고 표면의 L, a, b값을 측정하였다. 매 측정시마다 white tile(X=90.
- 5) 100 mL를가하고 블렌더로 1분간 마쇄한 후 여과하여 10분간 8, 000xg (Centricon T-124, Kontron instruments, Switzerland) 에서 원심 분리하여 상등액을 취하여 Apple polyphenol oxidase(PPO) 조효소액으로 하였다. 사과 PPO 정량은 Oszmianski와 Lee13)에 의한 실험방법을 변형하여 사용하였으며 냉장 저장 중 사과슬라이스의 효소활성은 기질용액(1 mM catechol) 8mL에 0.1 M 인산염 완충용액(pH 6.5) 2 mL 가하여 혼합한 후 각각 2.5 mL를 취하여 각 시료군의조효소액 0.5 mL을 가하였고 30 ℃ 항온수조에서 2 분간 반응시킨 후 1 N HC1 용액 0.5 mL로 반응을중지시킨 후 400 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 씹힘성(chewiness)을 채점법을 사용하여 측정하였다. 신선한 사과 슬라이스를 4점으로 표준시료로 하였으며 자극의 강도가 가장 강한 것(7점) 부터 강도가 가장 약한 것(1점)을 점수화하여 평가하였다.
대상 데이터
- )로부터 구입하였으며 기타 시약은 일급시약을 사용하였다. 냉장저장 중 사용한 사과는 시중에 판매되는부사로 5 ℃ 냉장고에서 저장하면서 시료로 사용하였다.
- 71 M sucrose 용액을 200 ℃에서 60분간 가열하여 증류수로 50 mL로 정용하여 사용하였다. 사과를 food processor(General electric Co. U.S.A.)로 3 mm 두께로 절단 후 직경 2.8 cm cork borer로 찍어 일정크기의 슬라이스를 만들어 사용하였다. 사과 슬라이스 10 g 을 침지용액 30 mL에 10분간 침지한 후 체에 걸러물을 빼고 흡수지로 수분을 가볍게 제거한 후 polyethylene(PE) 지퍼백에 넣어 9일간 3 ℃에서 저장하였다.
데이터처리
- 다범위 검증을 이용하였다. 각 결과간의 상관관계는 Pearson's correlation procedure로 분석하였다
- 실험 결과는 Statistic 이 Analysis System(SAS) pakage21) 를 이용하여 general linear model (GLM)procedure로 분산 분석하였고 평균간 유의적 검증은 Duncan 다범위 검증을 이용하였다. 각 결과간의 상관관계는 Pearson's correlation procedure로 분석하였다
이론/모형
- 총 페놀 함량 측정은 Saper 등9)의 방법을 사용하였다. 시료 20 g을 80% methanol 100 mL 로 2분간볼렌더에서 균질화 한 후 부가적으로 80% methanol 을 넣어 200 mL로 정용하고 2 g의 celite analytical filter aid를 첨가하여 Whatman No.
- 침지용액은 0.5% ascorbic acid 와 caramelization product(CP)는 Lee 등18)의 방법에 따라 1.71 M sucrose 용액을 200 ℃에서 60분간 가열하여 증류수로 50 mL로 정용하여 사용하였다. 사과를 food processor(General electric Co.
성능/효과
- 또한 PPO와 단백질의 복합체 형성에 의한 것이라 생각된다6). 1일에서 9일까지의 Fresh apple slice의 PPO활성 증가는 0.072이며 이를 기준으로 각 시료군들의 증가를 백분율로 환산하면 물에 침지한 시료군은 0.068로 94%, CP시료군은 0.042로 58.3%, ascorbic 시료군은 0.057로 79.2%로 CP 시료군이 저장 기간에 따른 PPO활성 증가가 다른 군들보다 낮게 나타났다. 이러한 PPO 활성의 증가는 저장 시 절단 등에 의한 조작의 스트레스와 조직의파괴로 미생물의 침입으로 인한 것으로 생각되어지며 이러한 결과는 여러 연구들과 일치하는 것으로 Huang 등23)은 lychee 과일의 수확 후 4 ℃에 저장중 pheroxidase 활성은 감소하였으나 PPO 활성은증가하였다고 하였으며 Asemota 등22)은 yam의 상부를 절단하며 25 ℃에 저장 시 절단에 의해 dipolyphenoloxidase의 활성이 증가되었으며 이는 저장 일수가 길수록 증가되었으며 PPO활성은 3주까지 증가하다가 감소하는 경향을 나타냈다고 하였다.
- 2와 같다. Fresh apple slice 시료군은 0.81 에서 0.58로 28.3%로 물에 침지한 시료군은 0.80에서 0.61 로 24.3%, CP 시료군은 0.81에서 0.67로 17.3%, ascorbic acid 시료군은 0.81에서 0.62로 22.4% 로 감소하는 경향을 나타났다. 압착력은 fresh apple slice 시료군보다 침지군들이 더 높은 값을 나타내며 CP 시료군이 가장 높은 값을 보여 사과 슬라이스의냉장저장 중 조직감 유지에 효과적인 것으로 나타났다.
- 다음 Table 2와 같다. L값의 변화는 fresh apple slice군이 62.06에서 47.15로 24%, 물에 침지한 시료군은 61.84에서 53.80으로 13%, CP 시료군은 60.86 에서 55.46으로 9%, ascorbic acid 시료군은 61.26에서 56.55로 8% 감소하였다. 모든 처리군들은 냉장저장 동안 L값이 모두 감소하는 경향을 보였으며침지군들은 fresh apple slice군보다 더 높은 값을 보였으며 이 중 CP시료군이 가장 높은 값을 가져 갈변이 덜 진행되는 경향을 보였다.
- b 값의 변화는 fresh apple slice 군이 23.73 에서 26.63으로 물에 침지한 시료군은 21.29에서 24.48로, CP 시료군은 25.49에서 27.33으로, ascorbic acid 시료군은 19.11에서 25.09로 중가하였다 이것은 a값과비슷한 경향으로 fresh apple slice군보다 침지군들이덜 증가하는 것으로 나타났으며 CP시료군의 증가가가장 낮은 것으로 나타났다.
- 갈변 정도는 fresh apple slice, 물에 침지한 시료군, CP 시료군, ascorbic acid 시료군 모두 증가하는 경향을 나타냈으며 그 크기는 fresh apple slice>물에 침지한 시료군>ascorbic acid 시료군>CP 시료군 순이었으며, PPO활성은 시료군 모두 증가하는 경향을 나타냈으며 그 크기는 fresh apple slice>물에 침지한시료군>ascorbic acid 시료군>CP 시료군 순이었으며 CP 시료군의 증가가 가장 낮았다. 총페놀 함량은 fresh apple slice군은 60 mg/100 g에서 56.
- 냉장 저장 중 총 페놀 함량의 변화는 Table 3에서 나타난 바와 같이 fresh apple slice군은 60 mg/100 g 에서 9일째에는 56.2 mg/100 g로 6.3% 감소하였으며 물에 침지한 시료군은 59.6 mg/100 g에서 56.0 mg/100 g으로 6.0% CP 시료군은 51.9 mg/100 g에서 52.8 mg/100 g로 약 1.7%로, ascorbic acid 시료군은 54.1 mg/100 g에서 54.4 mg/100 g로 0.6%로 거의 변화가 없었다. Fresh apple slice군은 5일까지는 급속히 감소하는 경향 보이다가 그 이후부터는 증가하는 경향을 보였다.
- 따라서 사과의 갈변을 저해하는 방법으로이미 알려진 바와 같이 PPO활성을 억제하는 것이효과적이며 본 연구에서 시도한 sucrose 카라멜 생성물도 갈변 저해에 효과적임을 알 수 있었다.
- 조직감은 시료군 모두 감소하는 경향을 보였으며 그 크기는 fresh apple slice>물에 침지한 시료군>ascorbic acid 시료군>CP 시료군 순으로 감소하였다. 또한 관능 검사에서 CP 시료군이 다른 처리군들 보다 더 효과적인 것으로 나타났다. 상관관계분석에서 갈변 정도와 PPO활성, 총페놀 함량 등이높은 상관성을 나타내었다.
- 55로 8% 감소하였다. 모든 처리군들은 냉장저장 동안 L값이 모두 감소하는 경향을 보였으며침지군들은 fresh apple slice군보다 더 높은 값을 보였으며 이 중 CP시료군이 가장 높은 값을 가져 갈변이 덜 진행되는 경향을 보였다. 냉장 저장 중 이러한 L값의 감소 경향을 Weller 등25) 은 PPO활성의 증가 혹은 ascorbic acid 농도의 감소 때문이며 PPO는조직이 노화되거나 저장 시 스트레스를 받으면 매우 용해성이 커지고 활성화된다고 하였으며 본 연구 결과와 일치하는 것으로 나타났다.
- 그리고 sulfur dioxide 첨가가 많으면 불쾌한 향미를 가져오며 칼슘 이온은 sulfur dioxide와 같은 항산화제와 함께 색 안정성에기여하며 오랜 기간 동안 좋은 향미를 유지하게 한다고 보고하였다. 본 연구에서 새롭게 처리한 카라멜 생성물은 사과슬라이스의 냉장 저장 시 CP 시료군의 갈변의 정도는 밝게 나타났으며 조직감 요소에서도 가장 높게 평가되어 사과 슬라이스 냉장 저장 시 갈변의 저해와 기타 다른 요인에도 효과적이라는 사실을 확인하였다.
- 또한 관능 검사에서 CP 시료군이 다른 처리군들 보다 더 효과적인 것으로 나타났다. 상관관계분석에서 갈변 정도와 PPO활성, 총페놀 함량 등이높은 상관성을 나타내었다.
- 4% 로 감소하는 경향을 나타났다. 압착력은 fresh apple slice 시료군보다 침지군들이 더 높은 값을 나타내며 CP 시료군이 가장 높은 값을 보여 사과 슬라이스의냉장저장 중 조직감 유지에 효과적인 것으로 나타났다. Ponting 등mue sorbic acid와 칼슘용액이 사과 슬라이스의 갈변과 조직감 유지에 효과가 있다고 하였으며 또한 alkaline sulfite 처리군이 acidic sulfite 처리군보다 더 효과적으로 냉장 사과 슬라이스의 견고한 조직감을 보존하는데 효과적이라 하였다.
- 위의 결과로 갈변정도와 PPO활성 변화, 총페놀함량 변화 간에는 높은 상관관계를 가지며 서로 밀접한 영향을 주는 것으로 나타났으며 본 연구에서는 PPO활성이 갈변정도에 상관성이 더 큰 것으로 나타났다. 따라서 사과의 갈변을 저해하는 방법으로이미 알려진 바와 같이 PPO활성을 억제하는 것이효과적이며 본 연구에서 시도한 sucrose 카라멜 생성물도 갈변 저해에 효과적임을 알 수 있었다.
- 이러한 연구결과로 사과 슬라이스의 냉장 저장 중 효소적 갈변 변화에 대한 영향에서 카라멜 생성물에 침지한 CP 시료군이 효소적 갈변에 대한 저해 효과가 있는 것으로 나타났으며 기타 다른 요인에서도 효과적인 것으로 나타나 sucrose의 카라멜 생성물을 채소 및 과일의 저장 과정에 갈변 억제물질로 이용할 수 있을 것으로 생각된다.
- 이상의 L, a, b값의 결과에 따라 침지군들이 fresh apple 이ice군보다 덜 갈변되어지는 것으로 나타났다. 이중 CP 시료군이 가장 적게 갈변되어지는 것으로 나타났다.
- 이상의 결과로 보아 본 연구에서 카라멜 생성물에 침지한 CP시료군의 PPO활성의 증가가 가장 낮았으므로 CP가 사과 속의 PPO활성을 저해하는데효과가 있는 것으로 보이며 이러한 저해는 PPO효소내 Cu2+를 Cu+로 환원시키고 PPO에 의해 생성된 quinone을 diphenol로 전환하여 PPO활성을 저하시킴으로써 갈변을 방지하는 것으로 생각된다(6).
- 4 mg/100 g로 나타났다. 조직감은 시료군 모두 감소하는 경향을 보였으며 그 크기는 fresh apple slice>물에 침지한 시료군>ascorbic acid 시료군>CP 시료군 순으로 감소하였다. 또한 관능 검사에서 CP 시료군이 다른 처리군들 보다 더 효과적인 것으로 나타났다.
후속연구
- 그러므로카라멜 생성물에 의한 갈변저해의 연구가 필요하며 이들 갈변 저해제들을 식품에 적용한 연구가 필요하다.
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