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문제 정의
- 미더덕 체액에는 다량의 아미노산 및 단백질 분해물질이 포함되어 있으나[17], 당의 함량이 낮아 가열하더라도 갈변반응과 Maillard반응이 일어나지 않는다. 따라서 본 연구에서는 체액에 일정량의 당을 첨가하고 고온에서 반응시켜 바람직한 풍미를 나타내는 조건을 찾고 반응물을 이용하여 조미료 등의 조제에 활용하고자 하였다.
제안 방법
- GC profile에 나타난 각 향기성분의 peak에 해당하는 휘발성 화합물의 linear retention indices를 결정하기 위하여 탄화수소(n-paraffins, C5-C25, Alltech Associates Inc., Bannockbum, IL, USA)를 표준물질로 사용하였고, 시료의 향기성분을 분석할 때와 동일한 조건으로 GC에 주입하여 C5-C25의 표준 머무름 시간을 구하였다. 각 휘발성 화합물에 대한 잠정적인 동정은 retention index 및 standard MS library data (Wiely 275K, Hewlett-Packard Co.
- 25 μm film thickness, J&W Scientific, Folsom, CA, USA)을 사용하였다. GC/MSD 분석조건은 GC와 같은 조건으로 하였고, EI mode로 행하였다. 각 화합물의 잠정적인 동정은 standard MS library data (Wiley 275K, Hewlett-Packard Co.
- Maillard 반응의 기본이 되는 당과 아미노산을 결정하기 위하여 미더덕 체액, 6탄당인 glucose와 5탄당인 ribose를 기본으로 하여, thiamine과 아미노산으로는 methionine, taurine, glycine, alanine, threonine 및 cystine 등을 사용하였고, 실용적인 방안을 강구하기 위하여 식용하는 양파, 마늘, 감귤, 생강, 녹차, 파 등을 첨가하여 반응액을 만들었다. Ribose와 thiamine 구가 패널로부터 가장 높은 평가를 받았고, 이어서 glucose와 thiamine 구가, ribose와 methionine 구는 아주 나쁜 풍미를 형성하는 것으로 나타났다.
- 5시간 가열한 결과 특이한 차이를 나타내지 않았고, 체액에 양파, 마늘, 파 첨가는 보통으로, 감귤, 녹차 첨가는 매우 좋은 결과를 보여 주었다. 그리고 체액과 glucose, glycine, cystine 구가 가장 좋은 평가를 보여주어 이들 5개에 대하여 향기성분의 분석을 실시하였다(Table 2). Song 등[22]은 glucose와 glycine 혼합계의 Maillard반응에 대하여 농도, pH 및 온도가 반응에 미치는 영향을 조사한 결과 Maillard 반응이 일어나는 과정에 반응물의 pH및 온도가 큰 영향을 미치는 것으로 구명하였고, Lee and Han [16]은 fructose와 glycine의 모델반응에서 일어나는 색의 변화와 당과 아미노산의 정량적 변화가 바람직한 풍미 형성에 기여한다고 하여 본 실험결과와 유사한 결과를 나타내었다.
- 미더덕 조미료를 조제하기 위한 반응조건을 설정하기 위하여 미더덕 가공 시 회수되는 체액을 Brix 10.0으로 농축한 다음, 여러 종류의 당과 아미노산, 양파, 녹차, 생강 등과 혼합하여 여러 조건의 온도에서 실시하여 가장 높은 평가를 얻은 160℃에서 2시간 30분 동안 stainless steel 반응조에서 반응시켜 얻어진 반응액에 대하여 7인의 panel이 평가하도록 하여 그 결과를 Table 1에 나타내었다.
- Injector 250℃, detector 260℃, carrier gas (He)는 1 ml/min로 유지하였고, split ratio는 50:1로 하였다. 질량분석은 JEOL GC/MSD (JMS-GC MATEⅡ, JEOL Ltd., Tokyo, Japan)로 분석하였다. Column은 DB-WaxTM capillary column (60 m length × 0.
- 최적 풍미개선 물질을 만들기 위한 반응조건을 설정하기 위하여 체액을 Brix 10.0으로 농축한 다음, 0.1 M의 glucose, ribose 및 fructose 100 ml와 0.05 M의 thiamine, methionine, taurine, glycine, alanine, threonine 및 cystine을 혼합하고 0.1N NaOH로 pH 7.0～7.2로 조절하여 반응조(stainless steel, 300 ml)에 넣어 온도 160℃에서 2.5 hr 반응시켜 미더덕 체액 풍미개선 물질을 제조하였다(Table 1).
- 향기물질의 조성은 capillary column (Omegawax-320, 30 m×0.32 mm i.d., 0.25 μm thickness, Supelco, St. Louis. MO, USA)과 FID를 부착한 GC (Shimadzu 17A, Kyoto, Japan)로 분석하였다.
데이터처리
- 미더덕 향기에 익숙하게 훈련된 7인의 panel을 구성하여 시료의 맛과 향 등 종합적 기호도 평가(overall acceptance) 등에 대하여 5단계 평점법(+++++, 아주 좋음; ++++, 좋음; +++, 보통; ++, 싫음; +, 아주 싫음)으로 평가하고, 그 결과를 평균값으로 나타내었다.
성능/효과
- D구에는 좀 다른 풍미성분을 형성시키기 위하여 녹차를 첨가하여 반응시켰다. 5-Methyl-2(3H)-furanone 3.97%, octena 1.08%, 2-acetylthiazole 1.10% 등 다른 구와는 다른 향기성분의 형성을 나타내었고, 특히 1,2-bezenedicarboxylic acid dibutylester가 1.38% 밖에 형성되지 않아 향기형성의 변화를 나타내었다. 그러나 octadecanoic acid가 30.
- Ribose와 glucose를 160℃에서 2.5시간 가열한 결과 특이한 차이를 나타내지 않았고, 체액에 양파, 마늘, 파 첨가는 보통으로, 감귤, 녹차 첨가는 매우 좋은 결과를 보여 주었다. 그리고 체액과 glucose, glycine, cystine 구가 가장 좋은 평가를 보여주어 이들 5개에 대하여 향기성분의 분석을 실시하였다(Table 2).
- Maillard 반응의 기본이 되는 당과 아미노산을 결정하기 위하여 미더덕 체액, 6탄당인 glucose와 5탄당인 ribose를 기본으로 하여, thiamine과 아미노산으로는 methionine, taurine, glycine, alanine, threonine 및 cystine 등을 사용하였고, 실용적인 방안을 강구하기 위하여 식용하는 양파, 마늘, 감귤, 생강, 녹차, 파 등을 첨가하여 반응액을 만들었다. Ribose와 thiamine 구가 패널로부터 가장 높은 평가를 받았고, 이어서 glucose와 thiamine 구가, ribose와 methionine 구는 아주 나쁜 풍미를 형성하는 것으로 나타났다. 함황화합물인 taurine을 첨가한 glucose 및 ribose구는 보통의 평가로 나타났고, 체액에 당과 아미노산을 첨가한 경우도 thiamine 구만 보통으로 평가되었으나 나머지 아미노산의 경우 싫어하는 것으로 나타났다.
- 38% 밖에 형성되지 않아 향기형성의 변화를 나타내었다. 그러나 octadecanoic acid가 30.01%로 나타나 오렌지 첨가구와는 전혀 다른 성상을 보였으며, tetradecanoic acid를 포함한 장쇄지방산의 함량이 62.71%로 높았고 panel 요원들의 평가도 우수하여 미더덕 체액을 활용한 조미료 개발의 가능성을 제시하였다.
- 82%로 A, B구와 비슷하였다. 그러나 tetradecanoic acid가 20.11%로 급격히 증가하여 오렌지에 함유된 유기산이 반응조건에 큰 영향을 미친 것으로 나타났고, (Z)-octadecenoic acid 2.42% 등 장쇄지방산 및 이들 이성체가 전체 향기성분의 44.38%를 차지하였다. D구에는 좀 다른 풍미성분을 형성시키기 위하여 녹차를 첨가하여 반응시켰다.
- 42%가 생성되었다. 그리고 ester 화합물인 1,2-bezenedicarboxylic acid dibutylester가 20.05%, (Z,Z,Z)-9,12,15-octadecatrienoic acid methylester가 7.06%로 이와 같은 체액-당 반응에서는 ester 화합물의 형성에 좋은 조건을 제공하는 것으로 나타났다. 그 외 tertadecanoic acid 1.
- Maillard 반응은 온도에 관계없이 반응초기에 환원당과 아미노산의 급격한 반응이 일어나며, 첨가된 아미노산의 종류에 따라 큰 차이가 나는 것으로 알려져 있다[24]. 따라서 이들 반응계를 활용하기 위하여 E구와 같이 체액-glucose-glycine-cysteine계를 만들고 반응시킨 결과, 체액에 의한 heterocyclic 화합물의 형성은 저조하였으나 패널평가에서는 높은 기호도를 보였으며, (Z,Z,Z)-9,12,15-octadecatrienoic acid methylester가 29.26%로 가장 높았으며 이를 포함한 장쇄지방산의 함량은 48.90%를 차지하였다. Xylose, cysteine, thiamine의 Maillard 반응계에서 항황화합물의 형성 정도를 파악하기 위하여 [13C5]xylose를 이용하여 145℃에서 20 min간 반응시킨 결과 2-furfural과 2-furfurylthiol은 xylose로부터 기원된 것이고, 3-mercapto-2-butanone, 4,5-dihydro-2-methyl-3(2H)-furanone, 4,5-dihydro-2-methyl-3-furanthiol, 4,5-dihydro-2-methyl-3(2H)-thiophene은 thiamine으로부터 기원된 것이며, 2-methyl-3-furanthiol, 3-mercapto-2-pentanone은 cysteine 기원인 것으로 밝혀져[2] A 및 B구에서 얻어진 furfural, furanone 등은 당 기원으로 형성되었고, D구의 thiophene은 녹차에 함유된 thiamine에 의한 영향으로 여겨진다.
- 총 91개 성분을 분리·동정하였으며, hydrocarbon류 29종, aldehyde류 11종, alcohol류 8종, ketone류 7종, pyrazine류 2종, 함황화합물 5종, ester류 3종, acid류 13종, 기타 13종을 확인하였다(Table 3).
- Ribose와 thiamine 구가 패널로부터 가장 높은 평가를 받았고, 이어서 glucose와 thiamine 구가, ribose와 methionine 구는 아주 나쁜 풍미를 형성하는 것으로 나타났다. 함황화합물인 taurine을 첨가한 glucose 및 ribose구는 보통의 평가로 나타났고, 체액에 당과 아미노산을 첨가한 경우도 thiamine 구만 보통으로 평가되었으나 나머지 아미노산의 경우 싫어하는 것으로 나타났다. 환원당과 아미노산 간에는 비효소적 갈변반응인 Maillard 반응이 일어나기 쉬운데 이 반응은 식품의 색깔뿐만 아니라 맛이나 향과 같은 관능적 요소에도 영향을 주기도 하나, lysine과 같은 필수 아미노산의 파괴 등 영양가의 손실을 일으키는 것으로도 알려져 있다[1].
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