한국산 야부끼다종 차엽으로 만든 홍차 제조과정 중의 catechins, theaflavins, alkaloids 함량 변화에 관한 연구 Changes in the Composition of Catechins, Theaflavins and Alkaloids in Leaves from Korean Yabukida Tea Plant During Processing to Fermented Black Tea원문보기
In this study, we examined the composition of catechins, theaflavins and alkaloids in leaves during processing to fermented black tea, which is produced by withering, roll breaking, and fermentation of Korean Yabukida tea plant. In addition, we determined the optimal conditions for the production of...
In this study, we examined the composition of catechins, theaflavins and alkaloids in leaves during processing to fermented black tea, which is produced by withering, roll breaking, and fermentation of Korean Yabukida tea plant. In addition, we determined the optimal conditions for the production of fermented black tea. The average moisture content in fresh leaves was 70.85%, which dropped to 3.07% in fermented black tea at the last stage of production. When the leaves were analyzed by HPLC, seven types of catechins, four types of theaflavins and three types of alkaloids were identified. The levels of catechins, theaflavins, and alkaloids were then evaluated after being processed into fermented tea. From these experiments, we found that the level of theaflavins, which determines the property of the tea, increased during fermentation. This effect resulted from the change in EGCG, ECG, EGC, EC during the process of fermentation. We also found that the maximal amount of theaflavins was created after 1-2 hours of fermentation. Thus, our results imply that the best condition for producing fermented black tea would be to ferment for 1-2 hours.
In this study, we examined the composition of catechins, theaflavins and alkaloids in leaves during processing to fermented black tea, which is produced by withering, roll breaking, and fermentation of Korean Yabukida tea plant. In addition, we determined the optimal conditions for the production of fermented black tea. The average moisture content in fresh leaves was 70.85%, which dropped to 3.07% in fermented black tea at the last stage of production. When the leaves were analyzed by HPLC, seven types of catechins, four types of theaflavins and three types of alkaloids were identified. The levels of catechins, theaflavins, and alkaloids were then evaluated after being processed into fermented tea. From these experiments, we found that the level of theaflavins, which determines the property of the tea, increased during fermentation. This effect resulted from the change in EGCG, ECG, EGC, EC during the process of fermentation. We also found that the maximal amount of theaflavins was created after 1-2 hours of fermentation. Thus, our results imply that the best condition for producing fermented black tea would be to ferment for 1-2 hours.
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문제 정의
특히 발효처리공정 중 발효 온도, 습도, 발효시간은 홍차의 품질을 결정하는데 중요한 요소가 되지만 홍차의 발효시간에 의한 catechin 및 theaflavin의 변화를 조사한 연구는 없는 실정이다. 이에 본 연구는 한국보성지역에서 재배되고 있는 야부끼다종의 차잎을 이용하여 홍차를 제조하여 각 제조과정 중에 발생하는 catechin, theaflavin, methyl xanthine alkaloid의 변동을 조사하고 특히, 발효처리 시간에 따라 어떻게 변화하는지 조사해 보고자 한다.
제안 방법
표준품 12종의 물질을 5단계 농도(16~6,400 ng)로 희석시킨 용액을 HPLC에 도입 하여 얻은 면적으로 각 물질의 검량선을 작성하였다. 그리고 각 peak의 동정은 표준품을 HPLC로 분석하여 검출된 peak의 Rt와 홍차에서 얻은 peak 의 Rt를 비교하였으며 또한, 홍차 추출액에 일정량의 각 표준물질을 첨가해 HPLC에 도입하는 소위 Spike법과 HPLC 에서 검출된 각 peak의 UV흡수특성의 해석으로 동정하였다. 또한 홍차시료로 얻은 각 peak 면적을 측정하고 표준시료의 검량선으로부터 각성분의 정량치를 산출하였다.
그리고 각 peak의 동정은 표준품을 HPLC로 분석하여 검출된 peak의 Rt와 홍차에서 얻은 peak 의 Rt를 비교하였으며 또한, 홍차 추출액에 일정량의 각 표준물질을 첨가해 HPLC에 도입하는 소위 Spike법과 HPLC 에서 검출된 각 peak의 UV흡수특성의 해석으로 동정하였다. 또한 홍차시료로 얻은 각 peak 면적을 측정하고 표준시료의 검량선으로부터 각성분의 정량치를 산출하였다.
본 실험에 이용한 홍차제조법을 [Figure 2]에 나타내었으며 차잎은 줄기부분을 제거하고 잎부분만 사용하였다. 먼저 차잎을 대나무로 만든 소쿠리에 넓게 펴 24℃에서 8시간 위조처리(withering)를 하였고 다음으로 차잎을 손으로 비비는 유념처리(rolling)를 30분간 한 후 온도 25℃, 습도 95%에서 1, 2, 3, 및 13시간 발효(fermentation)시켰다. 본 연구에서는 13시간 발효한 차잎을 105℃에서 20~30분간 열처리를 하여 발효를 정지시켰으며 70% 이상의 수분 함유량이 2~3%가 될 때까지 건조시켜 홍차를 만들었다.
이에 분리용매를 검토해 본 결과 A용매로는 acetonitrile, B용매로는 20 mM KH2PO4를 이용하고 분리 조건으로는 [Table 1]에 나타낸 분리조건이 최적의 분석조건임을 알 수 있었다. 본 분석방법을 활용해 14종의 표준품 시약 일정량을 1점씩 HPLC로 분석하여 각각의 Rt와 면적을 측정하였다. 그 결과는 [Figure 4]에서 알 수 있듯이 Peak 1의 TB(7.
본 실험에 이용한 홍차제조법을 [Figure 2]에 나타내었으며 차잎은 줄기부분을 제거하고 잎부분만 사용하였다. 먼저 차잎을 대나무로 만든 소쿠리에 넓게 펴 24℃에서 8시간 위조처리(withering)를 하였고 다음으로 차잎을 손으로 비비는 유념처리(rolling)를 30분간 한 후 온도 25℃, 습도 95%에서 1, 2, 3, 및 13시간 발효(fermentation)시켰다.
본 연구에 사용한 홍차는 한국산 야부끼다종 차잎을 이용해 위조처리(withering） 유념처리(rolling, roll breaking) 및 발효처리(fermentation)를 거쳐 제조하였으며 홍차 제조 과정 중의 차잎에 포함되어 있는 catechin 및 theaflavin, alkaloid의 각 성분을 분석하고 최적의 홍차제조 조건을 조사한 것이다.
먼저 차잎을 대나무로 만든 소쿠리에 넓게 펴 24℃에서 8시간 위조처리(withering)를 하였고 다음으로 차잎을 손으로 비비는 유념처리(rolling)를 30분간 한 후 온도 25℃, 습도 95%에서 1, 2, 3, 및 13시간 발효(fermentation)시켰다. 본 연구에서는 13시간 발효한 차잎을 105℃에서 20~30분간 열처리를 하여 발효를 정지시켰으며 70% 이상의 수분 함유량이 2~3%가 될 때까지 건조시켜 홍차를 만들었다.
표준품 12종의 물질을 5단계 농도(16~6,400 ng)로 희석시킨 용액을 HPLC에 도입 하여 얻은 면적으로 각 물질의 검량선을 작성하였다. 그리고 각 peak의 동정은 표준품을 HPLC로 분석하여 검출된 peak의 Rt와 홍차에서 얻은 peak 의 Rt를 비교하였으며 또한, 홍차 추출액에 일정량의 각 표준물질을 첨가해 HPLC에 도입하는 소위 Spike법과 HPLC 에서 검출된 각 peak의 UV흡수특성의 해석으로 동정하였다.
표준품 catechin 7종, theaflavin 4종 및 alkaloid 3종의 시약 3~5 mg을 각각 정확하게 칭량하고 80% ethanol 에 25 mL로 정용하여 각 표준물질의 검량선 작성에 이용하였다.
대상 데이터
Louis, USA, theaflavin [theaflavin(순도>90%; TF), theaflavin-3-gallate(순도>90%; TF3G), theaflavin3'-gallate(순도>90%; TF3'G), theaflavine-3,3'-digallate(순도>90%; TF3,3'DG)는 和光純藥(Osaka, Japan)으로부터 각각 구입하여 분석에 사용하였으며 HPLC에 사용하는 용매는 특급의 potassium phosphate(dibasic) 및 ethanol(Wako Chemicals, Osaka, Japan)과 HPLC용 acetonitrile(Burdick & Jackson, Muskegon, Mi, USA)을 사용하였다.
차잎은 2007년 6월 4일 전남 보성소재의 백록다원에서 3년생 야부끼다종 차잎을 1 kg 채엽하여 홍차제조에 사용하였다.
이론/모형
수분함량은 AOAC법(AOAC 1965)으로 측정하였으며 각 제조 공정(위조, 유념, 발효)의 차잎을 건조기(70℃, 12 hrs)로 건조시킨 후 방냉시키고 건조 처리한 차잎을 사용하여 수분함량을 산출하였다.
2) HPLC로 분석한 결과 차잎에는 7종류의 catechin, 4종류의 theaflavin 그리고 3종류의 alkaloid가 동정되었다.
3) 홍차의 제조과정 중의 catechin, theaflavin 및 alkaloid의 변동을 조사한 결과 발효과정 중에 EGCG, ECG, EGC, EC가 급격히 감소·변화하여 홍차의 특성을 결정하는 theaflavin이 생성됨을 알 수 있었다. 특히 발효가 시작되고 1~2시간 후에 theaflavin이 최대로 생성되는 것으로 보아 본 실험제조의 조건하에서는 발효처리를 1~2시간 하는 것이 최적의 홍차를 만드는 제조법이라 사료된다.
1%내에 있었다. 7종류 catechin의 회수율은 EGCG가 79.6%로 최저 회수율을 보였으며 가장 좋은 회수율은 GC의 103.8%였다.
그리고 14종 표준품의 회수율을 조사해 보니 CAF와 TB가 99.8%에서 101.3%의 범위내에 있었고 TF류는 TF가 74.2%, TF3,3'D가 89.1%이였고 4종의 TF의 회수율은 74.2%와 89.1%내에 있었다.
85%임을 알 수 있다. 또한 8시간 동안 위조처리를 한 차잎을 생잎과 비교하였을 때 48.87%로 약 21% 감소하였다. 발효처리시간을 1시간, 2시간, 3시간 그리고 13시간 발효 시킨 후에는 각각 50, 51.
w로 발효전의 99%까지 감소 한 것을 알 수 있다. 또한 ECG, EGC, EC, GCG, CG도 같은 경향을 나타냈으며 ECG는 84% 감소, EGC는 100% 감소, EC는 25% 감소, GCG는 64% 감소, CG는 88%의 감소가 보였다. 이처럼 발효작용에 의해 차잎에 존재하는 catechin, 특히 EGCG, EGC, ECG, EC의 4가지 성분의 감소가 현저하게 나타났다.
[Figure5-A]를 살펴보니 catechin 중에는 EGCG가 가장 많이 함유되어 있고 다음으로 ECG>EGC>EC>CG순이 됨을알 수 있었으며 catechin은 검출되지 않았다. 또한 alkaloid 의 경우에는 CAF, TB, TP의 3종류가 검출되었으며 CAF 의 양이 가장 많이 검출되었음을 알 수 있었다. 그러나 theaflavin은 전혀 검출되지 않았다.
5분)으로 14종의 Peak가 75분이내로 거의 분리되었다. 또한 각각의 최저검출감도를 조사한 결과 TB 1.95 ng, CAF 12.58 ng의 범위 안에 있음을 알 수 있었다. 그리고 14종 표준품의 회수율을 조사해 보니 CAF와 TB가 99.
다음으로 발효과정 중의 catechin, theaflavin, alkaloid의 변화를 조사한 결과를 살펴보면 [Table 2]과 [Figure 6]에서 나타난 것처럼 EGCG의 감소가 현저하게 일어남을 알 수 있다. 또한 발효 후 시간의 경과에 따른 EGCG의 변화를 살펴보면 발효 1시간 후에는 생차잎과 비교하였을 때 약 56%가 감소하였고 발효과정 중에 급감하며 제조최종 단계에서는 0.54 mg/g.d.w로 발효전의 99%까지 감소 한 것을 알 수 있다. 또한 ECG, EGC, EC, GCG, CG도 같은 경향을 나타냈으며 ECG는 84% 감소, EGC는 100% 감소, EC는 25% 감소, GCG는 64% 감소, CG는 88%의 감소가 보였다.
표시 함량은 건조차잎 1 g당 mg으로 표시하였다. 먼저 catechin을 살펴보면 발효 전 생차잎에는 EGCG가 47.97 mg/g.d.w으로 가장 많이 함유 되어 있고 다음으로 ECG가 20.05 mg, EGC가 18.10 mg, EC가 12.69 mg, GCG가 1.14 mg, CG가 0.42 mg 순으로 함유 되어 있으며 catechin은 전혀 검출 되지 않았다. 또한 theaflavin에 있어서도 4성분 모두 검출되지 않았다.
[Figure 5B ~F]를 살펴보니 발효 1시간 후에 EGCG와 ECG가 조금 감소하면서 theaflavin 4종류가 검출됨을 알 수 있었다. 발효시간이 장시간 될수록 EGCG, ECG, EGC가 급격히 감소하였기에 theaflavin류가 다량 증가할 것으로 예측하였으나 예측과는 달리 theaflavin류의 양적 증가는 없었다.
87%로 약 21% 감소하였다. 발효처리시간을 1시간, 2시간, 3시간 그리고 13시간 발효 시킨 후에는 각각 50, 51.85, 53.81, 64.16%가 되어 약 50~64%의 수분함량을 유지하고 있는 것을 볼 때 발효처리단계에서의 수분함량의 변화는 그리 크지 않음을 알 수 있었다. 그러나 최종 단계의 홍차제품의 수분함량은 3.
본 실험으로 발효가 시작되고 1~2시간대에 홍차 특유의 성분인 theaflavin이 최대 생성됨을 알 수 있었으며 이는 발효 1~2시간이 경과된 뒤 EGCG, ECG, EGC의 변화를 유추해보면 알 수 있듯이 EGCG, ECG, EGC 화합물이 발효과정 중에 산화·중합되어 theaflavin이 생성된 것이라 추측이 된다.
이 감소의 상세한 구조는 불명확하지만 본 실험결과로 차잎에 다량 존재하는 EGCG, EGC, ECG, EC가 polyphenol oxidase에 의해 산화되고 그 산화물이 다시 축합·중합하여 복잡한 구조를 가지는 이중체의 theaflavin, theafavin gallate, thearubigin 및 다중체의 theasinensin로 생성되어(Tanaka 등 2002; Tanaka 등 2005) 발효과정 중의 차잎에 존재하던 EGCG, EGC, ECG, EC의 감소를 가져오고 역으로 TF류가 증가하게 되었다고 유추할 수 있다.
본 실험으로 발효가 시작되고 1~2시간대에 홍차 특유의 성분인 theaflavin이 최대 생성됨을 알 수 있었으며 이는 발효 1~2시간이 경과된 뒤 EGCG, ECG, EGC의 변화를 유추해보면 알 수 있듯이 EGCG, ECG, EGC 화합물이 발효과정 중에 산화·중합되어 theaflavin이 생성된 것이라 추측이 된다. 이상의 결과로부터 홍차제조에 있어서 theaflavin 생성의 최적의 시간대는 발효시작 후 1~2시간 후이며 홍차제조의 최적의 발효시간대임을 알 수 있다.
따라서 茶류를 분석 하는데는 gradient조건이 매우 중요한 요건이 된다. 이에 분리용매를 검토해 본 결과 A용매로는 acetonitrile, B용매로는 20 mM KH2PO4를 이용하고 분리 조건으로는 [Table 1]에 나타낸 분리조건이 최적의 분석조건임을 알 수 있었다. 본 분석방법을 활용해 14종의 표준품 시약 일정량을 1점씩 HPLC로 분석하여 각각의 Rt와 면적을 측정하였다.
또한 ECG, EGC, EC, GCG, CG도 같은 경향을 나타냈으며 ECG는 84% 감소, EGC는 100% 감소, EC는 25% 감소, GCG는 64% 감소, CG는 88%의 감소가 보였다. 이처럼 발효작용에 의해 차잎에 존재하는 catechin, 특히 EGCG, EGC, ECG, EC의 4가지 성분의 감소가 현저하게 나타났다. 이 감소의 상세한 구조는 불명확하지만 본 실험결과로 차잎에 다량 존재하는 EGCG, EGC, ECG, EC가 polyphenol oxidase에 의해 산화되고 그 산화물이 다시 축합·중합하여 복잡한 구조를 가지는 이중체의 theaflavin, theafavin gallate, thearubigin 및 다중체의 theasinensin로 생성되어(Tanaka 등 2002; Tanaka 등 2005) 발효과정 중의 차잎에 존재하던 EGCG, EGC, ECG, EC의 감소를 가져오고 역으로 TF류가 증가하게 되었다고 유추할 수 있다.
3) 홍차의 제조과정 중의 catechin, theaflavin 및 alkaloid의 변동을 조사한 결과 발효과정 중에 EGCG, ECG, EGC, EC가 급격히 감소·변화하여 홍차의 특성을 결정하는 theaflavin이 생성됨을 알 수 있었다. 특히 발효가 시작되고 1~2시간 후에 theaflavin이 최대로 생성되는 것으로 보아 본 실험제조의 조건하에서는 발효처리를 1~2시간 하는 것이 최적의 홍차를 만드는 제조법이라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
홍차의 품질을 결정하는 요소는?
홍차의 품질을 결정하는 요소로는 차의 품종과 차잎의 채취시기 등과 같이 재료의 특성에도 영향을 받지만 제조과정 중의 위조처리, 유념처리, 발효처리 등이 홍차의 품질을 결정하는데 중요한 요소가 된다(中莖秀夫 등2002). 특히 발효처리공정 중 발효 온도, 습도, 발효시간은 홍차의 품질을 결정하는데 중요한 요소가 되지만 홍차의 발효시간에 의한 catechin 및 theaflavin의 변화를 조사한 연구는 없는 실정이다.
한국산 야부끼다종 차잎으로 만든 홍차 제조과정 중의 catechin, theaflavin 및 alkaloid의 변동을 조사한 결과는 어떻게 나타났는가?
3) 홍차의 제조과정 중의 catechin, theaflavin 및 alkaloid의 변동을 조사한 결과 발효과정 중에 EGCG, ECG, EGC, EC가 급격히 감소·변화하여 홍차의 특성을 결정하는 theaflavin이 생성됨을 알 수 있었다. 특히 발효가 시작되고 1~2시간 후에 theaflavin이 최대로 생성되는 것으로 보아 본 실험제조의 조건하에서는 발효처리를 1~2시간 하는 것이 최적의 홍차를 만드는 제조법이라 사료된다.
홍차와 녹차의 제조법 차이는 무엇인가?
홍차는 녹차와 달리 차잎을 발효시켜 제조하는 발효차의 일종으로 녹차의 제조법과는 차이가 있다. 일반적인 녹차의 제조는 채엽, 위조처리, 살청처리, 유념처리, 건조를 거치는 것에 반해 홍차의 제조는 채엽, 위조처리, 유념처리, 발효처리, 건조처리를 통해서 홍차를 제조한다. 차잎의 주요 polyphenol을 살펴보면 7종의 catechin류, 4종의 theaflavin류, 3종의 methyl xanthineme alkaloid류가 알려져 있다[Figure 1].
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