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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 고로쇠나무 수액의 품질 및 저장성을 향상시키기 위한 방법으로 한외여과 기술을 이용하여 한외여과 전후의 이화학적 특성변화를 검토하였으며, 저장기간 및 저장온도에 따른 미생물 및 품질특성 변화를 살펴보았다.
- 본 연구에서는 고로쇠수액의 품질 및 저장성을 향상시키고자 한외여과 방법을 이용하여 한외여과 전후의 이화학적 특성과 저장 중 미생물 및 품질변화를 관찰하였다. 여과 전후 수액의 조회분, 조단백질, 무기성분, 유리당, 유기산 함량, pH, 총 산도 등 이화학적 특성에는 큰 변화가 없었으며, 여과 후 갈색도 및 탁도는 감소하였고 수액 내 미생물은 검출되지 않았다.
가설 설정
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제안 방법
- 저장조건에 따른 고로쇠수액의 갈색도 및 탁도 변화는 UV-VIS spectrophotometer(UV-1650PC, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 420 및 590 nm에서 각각의 흡광도를 측정하였다(15,16).
- 저장조건에 따른 고로쇠수액의 총균수 측정은 수액을 단계별로 희석하여 TSBA(tryptic soy broth agar)배지에 도말하여 37℃에서 24시간 배양한 후 colony 수를 계측하여 측정하였다.
- 칼럼은 aminex HPX-87H ion exclusion column(7.8×300 mm; Bio-Rad, Hercules, CA, USA)과 micro-Guard Cation H cartridge(4.6×30 mm, Bio-Rad)를 사용하였고, 검출기는 UV detector(Spectra System UV1000, Thermo Separation Products, Waltham, MA, USA)로 215 nm에서 검출하였으며, 이동상은 0.008 N sulphuric acid 용액을 0.6 mL/min 유속으로 흘려주었고 20 μL를 주입하여 분석하였다.
- 칼럼은 carbohydrate column(4.6×150 mm, Waters)을 사용하였고, 검출기는 ELSD(Evaporative Light Scattering Detection; Waters 2420, Waters)를 사용하였으며, 이동상은 acetonitrile : water(75:25%(v/v))를 1.0 mL/min 유속으로 흘려주었고 20 μL를 주입하여 분석하였다.
- 한외여과 전후 고로쇠수액을 50 mL씩 멸균용기에 담아 밀봉한 후 -1, 4 및 10℃(±0.5℃)의 저장고에 저장하면서 저장기간에 따른 특성을 살펴보았다.
- 한외여과 전후 고로쇠수액의 무기질 성분변화는 습식법으로 분해시킨 후 0.5 N HNO3 10 mL를 넣고 균질화시킨 다음 GF/C(90 mm, Cat. No. 1822 090, Whatman International Ltd., Maidstone, England) 여과지로 여과하고 0.5 N HNO3로 25 mL로 정용한 다음 inductively coupled plasma spectrometer(ICP, Thermo Jarrell Ash, Franklin, MA, USA)로 Ca, Cu, Mg, Mn, Fe 및 K을 분석하였다(10).
- 한외여과 전후 고로쇠수액의 유기산 함량변화는 수액 2mL를 0.45 μm membrane filter(Sartorius AG)로 여과한 후 HPLC(Waters 2695, Waters)로 분석하였다(10).
- 한외여과 전후 고로쇠수액의 유리당 함량변화는 수액 2mL을 0.45 μm membrane filter(Sartorius AG, Göttingen, Germany)로 여과한 후 HPLC(Waters 2695, Waters, New Castle, DE, USA)로 분석하였다.
- 5℃)의 저장고에 저장하면서 저장기간에 따른 특성을 살펴보았다. 한외여과 처리를 하지 않은 수액은 저장기간 경과에 따라 미생물수가 급격하게 증가되어 26일 동안 저장실험을 실시하였으며, 한외여과처리 후의 수액은 62일 동안 저장하면서 미생물 및 이화학적 성분 변화를 측정하였다.
- 4 μm 이하인 중공사막필터(FILTECH KOREA)를 사용하였다. 한외여과는 정량펌프(MP-1000, EYELA, Rikakikai, Tokyo, Japan)를 이용하여 2개의 pre-filter를 통과시킨 후 1개의 중공사막 필터를 통과시키고 clean bench 내에서 멸균된 용기에 담아 실험을 진행하였으며, 유속은 30 mL/min으로 하였다.
대상 데이터
- 고로쇠수액의 여과에 사용된 필터는 polypropylene 재질의 pore size 0.5 μm 이하인 pre-filter(FILTECH KOREA, Seoul, Korea)와 polysulfone 재질의 pore size 0.4 μm 이하인 중공사막필터(FILTECH KOREA)를 사용하였다.
- 실험에 사용된 고로쇠수액은 2009년 3월에 충북 단양군 소백산 국립공원 일대에 자생하는 고로쇠나무에서 채취한 것으로 채취 후 -20℃ 냉동고에 저장하면서 실험에 사용하였다. 냉동 고로쇠수액은 한외여과와 이화학적 특성 및 총균수 측정하기 전에 해동하여 사용하였다.
- 6 mL/min 유속으로 흘려주었고 20 μL를 주입하여 분석하였다. 표준물질로는 citric acid 및 marlic acid(Sigma-Aldrich)를 사용하였다.
- 0 mL/min 유속으로 흘려주었고 20 μL를 주입하여 분석하였다. 표준물질로는 fructose 및 sucrose (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를 사용하였다.
이론/모형
- 한외여과 전후 고로쇠수액의 일반성분은 AOAC법(13)에 의하여 측정하였다. 수분은 105℃ 상압가열법, 회분은 550℃ 직접회화법 그리고 조단백질은 semi-micro Kjeldahl법으로 정량하였다.
- 한외여과 전후 고로쇠수액의 일반성분은 AOAC법(13)에 의하여 측정하였다. 수분은 105℃ 상압가열법, 회분은 550℃ 직접회화법 그리고 조단백질은 semi-micro Kjeldahl법으로 정량하였다.
성능/효과
- 4 μm 이하인 한외여과막을 통과하지 못하였기 때문이라 사료된다. 따라서 본 연구에서 이용한 한외여과방법은 수액의 미생물을 제어할 수 있는 효과적인 방법인 것으로 판단되었다.
- 모든 저장온도에서 저장초기 7일간은 균수의 증가폭이 작았고, -1과 4℃에서 26일간 저장하면서 1.8×104 및 2.7×104 CFU/mL로 완만한 균수의 증가를 보였으며, 10℃ 저장 수액은 9일 이후 급격한 균수의 증가를 보여 4.7×104 CFU/mL까지 증가하였다.
- 80 mg%로 변화가 없는 것으로 나타났다. 수액의 무기성분은 구리, 망간, 철, 칼슘, 칼륨 및 마그네슘 등 6종이 검출되었고 칼슘 및 칼륨 함량이 월등히 많았으며, 다음으로 마그네슘 및 망간의 순이었고 구리 및 철은 미량 검출되었다. 수액의 주요 무기성분인 칼슘 및 칼륨은 여과 전에는 각각 26.
- 00 mg/L(7) 및 548 mg/L(17) 등 다양한 함량 범위로 보고되어 있으며, 채취 지역, 시기 및 생육조건 등에 따라 상이한 결과를 보였지만, 고로쇠나무에 함유된 주요 무기성분은 칼슘 및 칼륨인 것으로 보고되었다. 수액의 유리당은 fructose 및 sucrose가 검출되었고 여과 전후 각각 0.12 및 1.07%로 변화가 없는 것으로 나타났다. 고로쇠나무 수액의 유리당은 glucose 및 fructose에 비해 sucrose 함량이 월등히 높은 것으로 보고되었으며, sucrose 함량은 수액의 채취 지역, 시기, 생육지의 토양 및 기후에 따라 차이를 보이며 1.
- 여과 전후 수액의 조회분, 조단백질, 무기성분, 유리당, 유기산 함량, pH, 총 산도 등 이화학적 특성에는 큰 변화가 없었으며, 여과 후 갈색도 및 탁도는 감소하였고 수액 내 미생물은 검출되지 않았다. 여과 전 수액의 pH는 저장 중 감소하였고, 총 산도, 갈색도 및 탁도는 증가하는 경향이었으나 여과 후 수액은 큰 변화가 없었다. 여과 전 수액의 초기 미생물수는 1.
- 여과 전 수액의 저장 중 미생물 수의 변화를 보면 Fig. 5(A)에 보는 바와 같이 초기균수는 1.7×103 CFU/mL에서 저장온도 및 저장기간이 증가함에 따라 총균수는 증가는 경향을 보였다.
- 여과 전 수액의 초기 미생물수는 1.7×103 CFU/mL에서 저장 중 4.7×104 CFU/mL까지 증가하였고, 여과 후 수액의 미생물수는 -1과 4℃ 저장 중 62일 동안 검출되지 않았으나 10℃에서는 4.8×102 CFU/mL로 검출되었다.
- 2에서 보는 바와 같이 pH 변화와 유사한 경향을 보였다. 여과 전 총 산도는 0.78 lactic acid eq mg/mL이었으며, -1과 4℃ 저장 온도에서 0.78～3.91 mg lactic acid eq/mL 범위에서 완만한 증가를 보였으며, 10℃에서는 저장기간이 경과함에 따라 급격하게 증가하여 저장 26일에는 6.25 mg lactic acid eq/mL로 증가하였다. 여과 후 수액의 경우 -1과 4 ℃ 저장온도에서 총 산도의 변화는 미미하였으나, 10℃에서는 다소 증가하는 경향을 나타내었다.
- 본 연구에서는 고로쇠수액의 품질 및 저장성을 향상시키고자 한외여과 방법을 이용하여 한외여과 전후의 이화학적 특성과 저장 중 미생물 및 품질변화를 관찰하였다. 여과 전후 수액의 조회분, 조단백질, 무기성분, 유리당, 유기산 함량, pH, 총 산도 등 이화학적 특성에는 큰 변화가 없었으며, 여과 후 갈색도 및 탁도는 감소하였고 수액 내 미생물은 검출되지 않았다. 여과 전 수액의 pH는 저장 중 감소하였고, 총 산도, 갈색도 및 탁도는 증가하는 경향이었으나 여과 후 수액은 큰 변화가 없었다.
- 저장 중 갈색도 및 탁도 변화는 Fig. 3 및 4에서 보는 바와 같이 여과 전에는 저장온도와 저장기간이 증가함에 따라 각각 0.06～0.32 및 0.09～0.26 범위에서 증가하는 경향을 나타내었지만, 여과 후에는 각각 0.00～0.06 및 0.00～0.04로 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 이와 같이 한외여과 후 갈변도 및 탁도의 변화가 적은 것은 수액내의 고분자 물질, 미생물 및 효소 등이 여과과정 중 대부분이 제거되었기 때문이라 판단된다(15).
후속연구
- 8×102 CFU/mL로 검출되었다. 이상의 결과로부터 한외여과는 수액의 이화학적 특성의 변화를 유발하지 않으면서 효과적으로 미생물을 제어할 수 있어 수액의 저장성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
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