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문제 정의
- 그러나 국내외 모두 김치 제조에 있어 가장 중요한 과정인 절임조건에 따른 glucosinolates의 변화에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 배추의 절임조건(소금농도와 절임시간)에 따른 myrosinase 활성 및 total glucosinolates 함량의 변화를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 배추의 절임조건에 따른 수분함량, 염도 및 pH 변화를 측정하였다. 절임에 사용한 소금의 농도가 높고 절임 시간이 증가할수록 배추의 수분 함량은 감소하는 것으로 나타났다.
- 수분함량은 105℃ 상압건조법으로 2 g 정도의 시료를 취하여 105℃의 drying oven에서 수분을 제거한 후 칭량 하여 수분 함량을 산출하였다. 염도 및 pH는 처리군별 시료 25 g을 분쇄한 뒤 4겹의 거즈로 여과한 후 여과액을 취하여 각각 염도계(SS-31A, SEKISUI, Japan)와 pH meter(Orion Model SA520, Japan)로 측정하였다.
- 약 50 mL 정도로 농축한 추출액을 3000 rpm에서 15분간 원심분리(4℃)하고, 25 mL의 상층액을 이온 교환 컬럼(ion exchange column)에 통과시켜 glucosinolate를 분리하였다. 시료를 모두 통과시킨 뒤 시료 양의 3배 정도의 증류수를 통과시켜 glucosinolate 이외의 성분을 제거하였으며, H2SO4 1 mL와 5% Naphtol 한 방울을 반응시켜 확인하였다. Crude myrosinase 50 mg, 10 mM ascorbic acid 1 mL, 0.
- 수분함량은 105℃ 상압건조법으로 2 g 정도의 시료를 취하여 105℃의 drying oven에서 수분을 제거한 후 칭량 하여 수분 함량을 산출하였다. 염도 및 pH는 처리군별 시료 25 g을 분쇄한 뒤 4겹의 거즈로 여과한 후 여과액을 취하여 각각 염도계(SS-31A, SEKISUI, Japan)와 pH meter(Orion Model SA520, Japan)로 측정하였다.
- 원료배추를 24시간 동안 4℃에서 예냉한 뒤 불가식 부위를 제거하고 절임에 사용하였다. 절임은 배추를 세로로 4등분하여 소금농도(6, 10, 14%) 및 절임시간(12, 18, 24시간)으로 달리하여 절임 한 뒤 배추무게와 동량의 물에 3회 세척하고, 절단면을 밑으로 채반에 얹어 18시간을 탈수하였다. 절임조건에 따라 절여진 배추를 채취하여 수분, 염도, pH, myrosinase 활성 및 total glucosinolate 함량을 측정하였다.
- 절임은 배추를 세로로 4등분하여 소금농도(6, 10, 14%) 및 절임시간(12, 18, 24시간)으로 달리하여 절임 한 뒤 배추무게와 동량의 물에 3회 세척하고, 절단면을 밑으로 채반에 얹어 18시간을 탈수하였다. 절임조건에 따라 절여진 배추를 채취하여 수분, 염도, pH, myrosinase 활성 및 total glucosinolate 함량을 측정하였다.
- 정량분석을 위한 표준시약으로 glucose을 이용하였으며 0, 20, 40, 60, 80, 100 µg/mL의 농도로 제조하여 표준곡선을 작성하였다.
- 처리군별 절임배추를 무작위로 50 g씩 채취한 후, 80～90℃로 가열한 80% 에탄올 100 mL를 첨가하였다. 15분 동안 95℃에서 환류 추출한 것을 여과하고, 80～90℃로 가열한 80% 에탄올 100 mL을 첨가하여 재추출 및 여과한 여액을 합하여 40℃에서 감압농축(EYELA, Tokyo, Japan)하였다.
- 추출물의 상등액 100 µL, 1 M 인산 완충액(pH 6.0) 50 µL, 45 mM sinigrin 100 µL, 증류수 350 µL을 각각 넣고 37℃에서 1시간 반응시킨 후, glucose(HK) kit을 사용하여 myrosinase 활성을 측정하였다.
- 추출한 시료 50 µL, 1% thymol regent 1 mL와 77% H2SO4 7 mL 를 혼합한 뒤 95℃에서 35분간 반응시킨 뒤 505 nm에서 UV-visible spectrophotometer(Genesis 10vis, USA)로 측정하였다.
- 방치 후 3,000 rpm에서 15분간 원심분리(4℃)를 한 후 상층액을 제거하고 침전물을 동결건조 하였다. 침전물은 동결건조 후 분말형태로 분쇄하였으며, -70℃에서 냉동보관 하면서 total glucosinolates 함량 분석에 사용하였다.
대상 데이터
- (Japan)에서 구입하였고, resin(Dowex 1×2-100)은 Alfa Aesar, A Johnson Matthey company(England)에서, Glucose(HK) assay kit은 Sigma-Ardrich(USA)에서 구입하여 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 배추는 여름 결구배추(품종 : ‘노랑 여름배추’)로서 강원도 태백에서 재배된 중량 2 kg 내외의 것을 선별하여 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 배추는 여름 결구배추(품종 : ‘노랑 여름배추’)로서 강원도 태백에서 재배된 중량 2 kg 내외의 것을 선별하여 사용하였다. 소금은 천일염(염도 80% :(주)동양소금)을 사용하였다. 실험에 사용된 시약은 Juncei chemical Co.
데이터처리
- 실험결과에 대한 통계처리는 SPSS software package(Version 17.0)를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었고, 각 처리군 간의 유의성에 대한 검증은 t-test를 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- Myrosinase activity는 Al-Turki AI와 Dick WA의 방법(2003)을 이용하여 측정하였다. 동결 건조된 시료와 증류수를 1:90의 비율로 혼합한 후 12,000 rpm에서 20분간 원심분리(4℃)하였다.
- Myrosinase는 아세톤 침전법(Kim YK와 Kim GH 2003)을 이용하여 십자화과 채소 중에서 다량 존재하고 추출이 용이한 무에서 조효소를 추출하였다. 4℃에서 24시간 예냉시킨 무를 분쇄기(Buwon BW-3000, Korea)로 마쇄한 후 -20℃로 냉각시킨 60% 아세톤을 여과액의 1.
- Total glucosinolates 함량은 Thymol 방법(Brzezinski W 와 Mendelewski P 1984)을 이용하여 분석하였다. 추출한 시료 50 µL, 1% thymol regent 1 mL와 77% H2SO4 7 mL 를 혼합한 뒤 95℃에서 35분간 반응시킨 뒤 505 nm에서 UV-visible spectrophotometer(Genesis 10vis, USA)로 측정하였다.
성능/효과
- 절임 시간이 경과함에 따라 6% 소금 농도에서는 통계적으로 유의적인 변화는 관찰되지 않았으나, 소금 농도가 10% 14%에서는 절임에 사용했던 초기 염분 농도가 감소하는 것으로 나타났다. 10% 소금 농도에서는 절임 24시간 경과 후에 8.8%까지 감소하였고, 14%의 소금을 사용한 경우에는 10.5%까지 감소하였다. 이는 염분 농도가 비교적 적은 6%에서는 삼투압의 변화가 적게 일어나 배추로 부터의 소금 유출이 그리 많지 않아 비교적 일정한 염분 농도를 유지하는 반면에, 소금의 농도를 증가시키면 절임과정 중에 배추의 삼투압에 변화가 일어나 배추에서 유출된 수분으로 초기에 사용한 소금의 염도보다 감소하는 것으로 판단되었다.
- 0에서 최적 활성을 나타내고, pH가 이보다 감소하거나 증가할 경우, 효소활성이 급격히 감소함을 확인하였다. 따라서 배추의 절임시간이 길어지고 사용한 소금의 농도가 증가할수록 pH가 감소하여(Fig. 3) myrosinase의 최적 활성을 나타내는 pH 범위를 벗어나게 되어 효소활성이 급격히 감소하는 것으로 판단된다. 한편, 소금이 효소활성을 저해시킬 가능성도 배제할 수는 없으나, Kang KS 등(1995)은 배추에 존재하는 myrosinase에 대한 무기염의 영향을 측정한 결과, 나트륨 이온은 대조구에 비해 myrosinase의 상대활성을 높였으며, myrosinase 정제과정에 용출액으로 사용한 염화나트륨은 효소활성에 큰 영향을 미치지 않음을 확인하였다.
- 또한 절임에 사용한 소금의 농도가 증가할수록 효소활성은 더 많이 감소하여 24시간 경과 후 10%, 14%의 소금 농도에서 각각 1.72±0.50, 1.61±0.54 mg glucose/mL의 효소활성을 나타냈다.
- 4%로 측정되었으나, 절임시간이 경과함에 따라 93%까지 감소하였다. 또한, 절임 시 사용한 소금의 농도가 증가할수록 배추 내 수분함량의 감소도 증가하는 것으로 나타났다. 10%와 14%의 소금 농도에서 24시간이 경과한 후의 수분함량은 각각 91.
- 73 µmol/g까지 급격히 감소하였다. 또한, 절임에 사용한 소금의 농도가 증가함에 따라 total glucosinolates의 함량도 더 많이 감소함을 확인하였다. 염도가 높을수록, 절임시간이 증가할수록 glucosinolates 함량이 감소하는 것으로 나타났다.
- 또한, cabbage를 작은 크기로 채를 썰어 보관할 경우 glucosinolate 손실은 6시간 이내에 75%까지 급격히 증가하였다. 스팀, 전자레인지, 기름을 넣고 조리할 경우, glucosinolates의 손실은 거의 나타나지 않았으나 물을 넣고 조리할 경우, 손실은 눈에 띄게 증가함을 확인하였다. 십자화과 채소의 조리 및 가공과정에서 수용성인 glucosinolates와 그 가수분해 산물들이 물속에 용출되어 채소내의 glucosinolates 함량이 감소하는 것으로 보고되고 있다.
- 또한, 절임에 사용한 소금의 농도가 증가함에 따라 total glucosinolates의 함량도 더 많이 감소함을 확인하였다. 염도가 높을수록, 절임시간이 증가할수록 glucosinolates 함량이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 배추와 소금물이 접촉하면서 배추의 세포막이 파괴되고 세포 내에 있는 myrosinase의 작용에 의해 glucosinolates가 가수분해 되어 다양한 분해산물을 형성 하는 것으로 판단된다.
- 이는 삼투압에 의하여 조직액의 용출 및 소금의 침투로 나타나는 현상으로 절임배추 특유의 조직감과 관련이 있는 것으로 판단된다. 염분 농도가 비교적 적은 6%에서는 삼투압의 변화가 비교적 적게 일어나 비교적 일정한 염분 농도를 유지하는 반면에, 소금의 농도를 증가시키면 절임과정 중에 배추의 삼투압에 변화가 일어나 배추에서 유출된 수분으로 초기에 사용한 소금의 염도보다 감소하였다. 절임 전 신선한 배추의 pH는 약 알칼리(pH 7.
- 5%까지 감소하였다. 이는 염분 농도가 비교적 적은 6%에서는 삼투압의 변화가 적게 일어나 배추로 부터의 소금 유출이 그리 많지 않아 비교적 일정한 염분 농도를 유지하는 반면에, 소금의 농도를 증가시키면 절임과정 중에 배추의 삼투압에 변화가 일어나 배추에서 유출된 수분으로 초기에 사용한 소금의 염도보다 감소하는 것으로 판단되었다. Shim YH 등(2003)의 연구에서도 절임 시간에이 증가함에 따라 소금의 삼투작용으로 인하여 배추에서 수분이 빠져 나오고, 소금은 배추 세포 안으로 확산되어 염도가 낮아지는 것으로 보고되고 있다.
- 2와 같다. 절임 시간이 경과함에 따라 6% 소금 농도에서는 통계적으로 유의적인 변화는 관찰되지 않았으나, 소금 농도가 10% 14%에서는 절임에 사용했던 초기 염분 농도가 감소하는 것으로 나타났다. 10% 소금 농도에서는 절임 24시간 경과 후에 8.
- 절임 시간이 경과함에 따라 total glucosinolates 함량은 감소하여 6%, 10%, 14%의 소금 농도에서 24시간 경과 후에는 16.12±11.09, 11.25±10.91, 9.29±10.73 µmol/g까지 급격히 감소하였다.
- 염분 농도가 비교적 적은 6%에서는 삼투압의 변화가 비교적 적게 일어나 비교적 일정한 염분 농도를 유지하는 반면에, 소금의 농도를 증가시키면 절임과정 중에 배추의 삼투압에 변화가 일어나 배추에서 유출된 수분으로 초기에 사용한 소금의 염도보다 감소하였다. 절임 전 신선한 배추의 pH는 약 알칼리(pH 7.8～8.2)에서 절임시간이 경과할수록 점차로 낮아지는 것으로 나타났다. 이는 절임 과정 중에 배추에 존재하는 유기산이 용출 및 초기 발효에 의해 pH가 감소했을 것으로 판단된다.
- 이는 절임 과정 중에 배추에 존재하는 유기산이 용출 및 초기 발효에 의해 pH가 감소했을 것으로 판단된다. 절임시간이 경과할수록, 절임에 사용한 소금의 농도가 증가할수록 myrosinase 활성이 점차로 감소하였다. 배추의 절임시간이 길어지고 사용한 소금의 농도가 증가할수록 pH가 감소하는 것은 myrosinase의 최적 활성을 나타내는 pH 범위를 벗어나게 되어 효소활성이 급격히 감소하는 것으로 판단된다.
- 배추의 절임조건에 따른 수분함량, 염도 및 pH 변화를 측정하였다. 절임에 사용한 소금의 농도가 높고 절임 시간이 증가할수록 배추의 수분 함량은 감소하는 것으로 나타났다. 이는 삼투압에 의하여 조직액의 용출 및 소금의 침투로 나타나는 현상으로 절임배추 특유의 조직감과 관련이 있는 것으로 판단된다.
- 배추의 절임시간이 길어지고 사용한 소금의 농도가 증가할수록 pH가 감소하는 것은 myrosinase의 최적 활성을 나타내는 pH 범위를 벗어나게 되어 효소활성이 급격히 감소하는 것으로 판단된다. 절임에 사용한 소금의 농도와 절임시간이 증가함에 따라 total glucosinolates의 함량도 더 많이 감소함을 확인하였다. 이는 배추와 소금물이 접촉하면서 배추의 세포막이 파괴되고 세포 내에 있는 myrosinase의 작용에 의해 glucosinolates가 가수분해 되어 다양한 분해산물을 형성하는 것으로 판단된다.
후속연구
- 한편, 소금이 효소활성을 저해시킬 가능성도 배제할 수는 없으나, Kang KS 등(1995)은 배추에 존재하는 myrosinase에 대한 무기염의 영향을 측정한 결과, 나트륨 이온은 대조구에 비해 myrosinase의 상대활성을 높였으며, myrosinase 정제과정에 용출액으로 사용한 염화나트륨은 효소활성에 큰 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 따라서 소금이 myrosinase 활성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해서는 좀 더 심도 있는 연구가 진행되어야 할 것이다.
- 절임 시간이 경과함에 따라 배추에 함유된 total glucosinolates가 감소하는 반면, myrosinase 작용에 의해 생성된 가수분해 물질인 isothiocyanates는 증가할 것으로 판단된다. 향후에는 배추를 소금에 절임에 따라 glucosinolate가 어떤 물질로 분해되는지에 관한 좀 더 세밀한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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