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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 천도복숭아를 이용하여 개발된 음료의 유리아미노산 및 항산화성분과 같은 유용한 영양·기능성 물질에 대한 연구를 진행함으로써 앞으로 천도복숭아를 이용한 다양한 가공식품으로의 개발에 기초적인 자료를 제공하고자 한다.
가설 설정
- 1)Means with the different superscripts in the column are significantly different (p＜0.05, n=12).
제안 방법
- 레드골드(redgold) 품종의 천도복숭아를 분쇄하여 그대로 열수 추출한 것을 대조구로 삼았으며, 2가지의 효소제 pectinase, cellulase를 이용하여 pectinase만을 처리한 처리구, cellulase만을 처리한 처리구, pectinase와 cellulase를 혼합하여 처리한 처리구를 각각의 효소처리구로 하였다. 이를 가수와 함께 oBrix 당도 11(PAL-1, Atago, Tokyo, Japan)로유기농 설탕으로 보정한 후에 95℃에서 30분간 가열 살균 후에 이들을 시험구로 사용하였다.
- 이 용액을 Sep-Pak Plus C18 cartridge를 통과시켜 여과한 여액을 회수하여 다시 0.2 μm millipore filter로 여과하여 최종적으로 자동 아미노산 분석기(L-8800 AAA System, Hitachi, Tokyo, Japan)로 유리아미노산을 분석하였다.
- 레드골드(redgold) 품종의 천도복숭아를 분쇄하여 그대로 열수 추출한 것을 대조구로 삼았으며, 2가지의 효소제 pectinase, cellulase를 이용하여 pectinase만을 처리한 처리구, cellulase만을 처리한 처리구, pectinase와 cellulase를 혼합하여 처리한 처리구를 각각의 효소처리구로 하였다. 이를 가수와 함께 oBrix 당도 11(PAL-1, Atago, Tokyo, Japan)로유기농 설탕으로 보정한 후에 95℃에서 30분간 가열 살균 후에 이들을 시험구로 사용하였다.
- 추출물이 발암성 nitrosamine 생성의 전구물질인 아질산염을 소거하거나 또는 분해하는 작용을 알아보기 위하여 Kato 등(7)의 방법으로 측정하였다. 즉 1 mM NaNO2 용액 1.0 mL에 일정농도의 시료 1.0 mL를 첨가하고 여기에 0.1 N HCl(pH 1.2)과 0.2 M citric acid buffer(pH 3.0, 4.2, 6.0)를 사용하여 반응 용액의 pH를 각각 1.2, 3.0, 4.2 및 6.0으로 조정한 다음 37℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응용액 1.
- 즉시료용액 1 mL에 diethylene glycol 10 mL, 1 N NaOH 1 mL를 넣고 강하게 진탕한 후 37℃ 항온기에서 1시간 정치한 후 420 nm에서 흡광도(UV-1601, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량은 naringin(0.2 mg/ mL)을 표준물질로 사용하여 표준곡선을 통하여 계산하였다.
- 추출액을 100℃에서 건조시켜 수분을 완전히 제거한 후 Kjeldahl 법에 준하여 유기물을 산화시킨 후에 시행한 후 ICP(Perkin-Elmer 2380, PerkinElmer, Massachusetts, USA)를 이용하여 P, K, Ca, Mg, Mn, Fe, Cu, Zn, Mo 및 B의 함량을 분석하였다.
- 항산화활성을 측정하기 위하여 전자공여능(Electron donating abilities, EDA)을 측정하였는데 Blois의 방법(6)을 변형하여 측정하였다. 각 시료용액 1.
- 효소 처리구 별로 천도복숭아를 이용하여 제조한 천도복숭아 주스에 함유된 총 플라보노이드 함량과 항산화 활성 측정 즉 전자공여능(DPPH)을 측정하였고, 그 결과는 Table 1과 같다. 총 플라보노이드 함량은 대조구의 경우 0.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 반복 실시하였으며, 얻어진 결과들은 SPSS 14.0(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software를 이용하여 Duncan의 다중검정법으로 p＜0.05 수준에서 유의차 검정을 실시하였다.
이론/모형
- 천도복숭아 추출물이 발암성 nitrosamine 생성의 전구물질인 아질산염을 소거하거나 또는 분해하는 작용을 pH 조건별 아질산염 소거 효과를 비교하기 위하여 Kato 등(7)의 방법으로 측정하였다(Table 2). 그 결과 대조구의 경우에서는 아질산염 소거능이 pH 1.
- 총 플라보노이드 함량은 Davis 변법(5)을 이용하였다. 즉시료용액 1 mL에 diethylene glycol 10 mL, 1 N NaOH 1 mL를 넣고 강하게 진탕한 후 37℃ 항온기에서 1시간 정치한 후 420 nm에서 흡광도(UV-1601, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 측정하였다.
- 추출물이 발암성 nitrosamine 생성의 전구물질인 아질산염을 소거하거나 또는 분해하는 작용을 알아보기 위하여 Kato 등(7)의 방법으로 측정하였다. 즉 1 mM NaNO2 용액 1.
성능/효과
- 0에서는 대조구의 경우 약 39%로 나타난 반면 효소처리구들은 50%를 상회하였다. pH 4.0에서도 대조구의 경우 약 11%이었으나 효소처리구들은 13～24%의 범위를 나타내었고, pH 6.0에서도 대조구의 경우 2%였으나 효소처리구들은 2.7～ 7.4%로 대조구에 비교하여 모두 높게 나타났다. 단백성식품 이나 의약품 및 잔류농약 등에 존재하는 2급 및 3급 아민류와 반응하여 nitrosamine을 생성하는 아질산염(14)은 채소류와 근채류 등에 많이 함유되어 있으며, 어떤 것은 2000 ppm까지 검출된다고 보고되어 있다(15).
- 98% 이상으로 2배 이상의 활성을 나타나 효소처리에 의해 제조된 천도복숭아 주스가 열수추출에 의해 제조된 주스보다 높은 항산화기능이 유지될 수 있음을 유추할 수가 있었다. pH 조건별 아질산염 소거 효과를 비교하여 본 결과 대조구의 경우에서는 아질산염 소거능이 pH 1.2에서 약 79%로 나타났으나 효소 처리구들은 90%를 이상의 결과들을 보였으며, pH 3.0, pH 4.0, pH 6.0에서도 대조구의 경우보다 높게 나타났다. 천도복숭아를 이용하여 제조한 주스의 유리아미노산 분석결과 aspartic acid, serine, alanine, GABA, glutamic acid가 총 유리아미노산 검출양의 86.
- 14% 범위로 대부분의 유리아미노산을 구성하는 것으로 검출되었으며, ornithine과 taurine 또한 검출이 되었다. 각종 무기원소 함량 조사의 결과는 질소성분(T-N)의 경우 대조구에 비해 효소처리구가 다소 높게 나왔으며, 인성분(P2O5)의 경우는 대조구와 비슷한 결과를 보였으며, 칼슘성분(CaO)의 경우 45 mg/L 이상의 마그네슘성분(MgO)의 경우에서는 85 mg/L 이상의 농도를 보여 역시 높은 함유율을 보였으며, 칼륨성분(K2O)의 경우에서는 2,133 mg/L 이상의 농도를 보여 역시 상당히 높은 함유율을 보였다.
- 천도복숭아 추출물이 발암성 nitrosamine 생성의 전구물질인 아질산염을 소거하거나 또는 분해하는 작용을 pH 조건별 아질산염 소거 효과를 비교하기 위하여 Kato 등(7)의 방법으로 측정하였다(Table 2). 그 결과 대조구의 경우에서는 아질산염 소거능이 pH 1.2에서 약 79%로 나타났으나 효소 처리구들은 90%를 이상의 결과들을 보였으며, pH 3.0에서는 대조구의 경우 약 39%로 나타난 반면 효소처리구들은 50%를 상회하였다. pH 4.
- 나트륨성분(Na2O)의 경우에는 효소처리구에서 대조구에 비해 최고 20배 이상이 검출되었다. 기타 미량원소들로 Mn과 Zn의 경우 대조구와 효소처리구 간에 미량적 변화는 있으나 큰 차이는 보이지 않았으며, Cu와 Fe의 경우는 pectinase만을 처리한 처리구와 pectinase와 cellulase를 혼합하여 처리한 처리구가 대조구에 비해 상당히 높은 함량을 보였다.
- 또한 주된 생리작용으로 담즙 생성, 콜레스테롤 농도 조절, 이온의 세포막 투과성 조절, 항산화 작용, 과도한 신경흥분 억제 등의 기능을 가진 taurine이 천도복숭아 열처리구 에서는 100 mL당 69.10 μg로 검출이 되었고 cellulase 처리 구에서는 1987.59 μg이 두 가지 효소를 복합 처리한 효소처리구에서는 1307.44 μg이 각각 검출이 되었으며, 효소제를 처리한 경우에서 taurine의 유리 농도가 상당히 증가하는 것을 고려할 때에 효과적인 taurine의 추출법으로 생각되었다.
- 한편 이와 같은 플라보노이드의 함량은 추출 기원 시료들마다의 다양한 함량의 차이를 보이는데 이는 플라보노이드를 구성하고 있는 구성 물질과 총 플라보노이드 함량 간에 차이로 생각되어지고 있다(12). 또한 총페놀함량(페놀성 화합물인 플라보노이드나 페놀산 그리고 안토시아닌 등의 총량)은 DPPH 라디칼 소거능으로 나타내는 항산화 활성과 밀접한 관계가 있고 일반적으로 항산화 활성이 증가하면 총 폴리페놀 함량도 증가하는 것으로 볼 수 있다고 보고한 Kim 등의 보고(13)에서와 같이 천도복숭아의 수소공여능 또한 페놀화합물과 상관관계가 있는 것으로 볼 때에 효소처리에 의해 제조된 천도복숭아 주스가 열수 추출에 의해 제조된 주스보다 높은 항산화기능이 유지될 수 있음을 유추할 수가 있었다.
- 이들 중 GABA(γ-aminobutyric acid)는 포유류의 뇌 속에만 존재하는 특이한 아미노산으로, 고등동물의 중추신경계에서 억제작용을 하는 것으로 보아(20,21), 중추신경계의 억제적 화학전달 물질이라고도 생각되고 있고, 뇌기능을 정상화시켜주는 두뇌의 신경 전달 물질로 주로 두뇌와 눈에서 발견되고 있으며, 고혈압증, 당뇨병 등 생활 습관병을 예방하거나 개선하고, 불면증, 우울증 등의 정신 안정 작용과 비만 억제작용 등에 효과가 있는 것으로 알려져 근래 화제가 되고 있는 기능성 물질이다. 본 연구에서는 전체 유리아미노산의 2.27%에서 3.63%의 비율로 검출되었으며 열수추출의 경우에 그 양이 가장 많이 검출되었다. 또한 이러한 GABA 는 뇌 속에서 glutamic acid로부터 glutamic acid decarboxylase(GAD)의 작용에 의하여 만들어지는데(22), 신경세포의 흥분을 억제하는 전달 물질로 알려져 있어 신경 안정에 효과가 크며, 뿐만 아니라 혈압강하 작용과 이뇨 작용, 비만억제 작용 등도 한다는 것이 알려지면서 생활 습관병을 예방하거나 개선할 수 있는 기능성 물질로 각광을 받고 있는데 (23-25), 이러한 GABA의 전구물질인 glutamic acid가 69.
- 본 연구에서는 효소 처리에 의하여 제조한 천도복숭아 주스에 함유된 총 플라보노이드 함량은 대조구의 경우와 cellulase만을 처리한 처리구의 경우 각각 0.146 mg/mL, 0.148 mg/mL로 유사하였으나 pectinase만을 처리한 처리구와 pectinase와 cellulase를 혼합하여 처리한 처리구의 경우 각각 0.167 mg/mL와 0.171 mg/mL로 대조구보다 높게 나타났다. 항산화작용, 즉 전자공여능(DPPH) 조사한 결과는 효소 처리구들이 대조구의 13.
- 이상의 가공품질 특성의 결과를 바탕으로 고려할 때 효소 처리구가 단순히 열수추출 처리한 대조구보다 주스로서의 물리적인 품질 가치뿐만 아니라 과즙의 기능성 측면에서도 더 효과적인 것으로 생각되어진다.
- Ca, Mg 등의 각종 무기원소 함량 조사의 결과는 Table 4와 같다. 전체적인 무기질의 함량은 식품성분표(26)와 비교할 때 유사한 경향을 보였으며, 질소성분(T-N)의 경우 대조구에 비해 효소처리구가 다소 높게 나왔으며, 인성분(P2O5)의 경우는 대조구와 비슷한 결과를 보였다. 복숭아는 칼슘과 마그네슘을 많이 함유하고 있는 것으로 알려져 있는데(26), 본 연구에서도 칼슘성분(CaO)의 경우 45 mg/L 이상의 함유로 높은 농도로 검출되었으며, 대조구에 비해 3번 효소처리구가 다소 낮게 나타났다.
- 천도복숭아를 이용하여 제조한 주스의 유리아미노산 분석결과 aspartic acid, serine, alanine, GABA, glutamic acid가 총 유리아미노산 검출양의 86.71%에서 94.14% 범위로 대부분의 유리아미노산을 구성하는 것으로 검출되었다 (Table 3).
- 0에서도 대조구의 경우보다 높게 나타났다. 천도복숭아를 이용하여 제조한 주스의 유리아미노산 분석결과 aspartic acid, serine, alanine, GABA, glutamic acid가 총 유리아미노산 검출양의 86.71%에서 94.14% 범위로 대부분의 유리아미노산을 구성하는 것으로 검출되었으며, ornithine과 taurine 또한 검출이 되었다. 각종 무기원소 함량 조사의 결과는 질소성분(T-N)의 경우 대조구에 비해 효소처리구가 다소 높게 나왔으며, 인성분(P2O5)의 경우는 대조구와 비슷한 결과를 보였으며, 칼슘성분(CaO)의 경우 45 mg/L 이상의 마그네슘성분(MgO)의 경우에서는 85 mg/L 이상의 농도를 보여 역시 높은 함유율을 보였으며, 칼륨성분(K2O)의 경우에서는 2,133 mg/L 이상의 농도를 보여 역시 상당히 높은 함유율을 보였다.
- 효소 처리구 별로 천도복숭아를 이용하여 제조한 천도복숭아 주스에 함유된 총 플라보노이드 함량과 항산화 활성 측정 즉 전자공여능(DPPH)을 측정하였고, 그 결과는 Table 1과 같다. 총 플라보노이드 함량은 대조구의 경우 0.146 mg/ mL로 나타났으며, cellulase만을 처리한 처리구의 0.148 mg/mL와 유사하였으나 pectinase만을 처리한 처리구와 pectinase와 cellulase를 혼합하여 처리한 처리구의 경우 각각 0.167 mg/mL와 0.171 mg/mL로 대조구보다 높게 나타났다. 항산화작용 즉 전자공여능(DPPH) 조사한 결과는 pectinase만을 처리한 처리구의 경우 31.
- 171 mg/mL로 대조구보다 높게 나타났다. 항산화작용 즉 전자공여능(DPPH) 조사한 결과는 pectinase만을 처리한 처리구의 경우 31.03%, cellulase만을 처리한 처리구의 28.98%, pectinase와 cellulase를 혼합하여 처리한 처리구의 31.18%로 조사되어 공히 대조구의 13.42%보다 2배 이상의 활성을 나타내었다. 이러한 플라보노이드는 항균활성, 항산화효과 및 항염작용을 나타내고 있으며(9,10), 여러 종류의 종양세포의 성장 및 분화를 저해시키는 효과가 있다고 알려져 있다(11).
- 171 mg/mL로 대조구보다 높게 나타났다. 항산화작용, 즉 전자공여능(DPPH) 조사한 결과는 효소 처리구들이 대조구의 13.42%보다 높은 28.98% 이상으로 2배 이상의 활성을 나타나 효소처리에 의해 제조된 천도복숭아 주스가 열수추출에 의해 제조된 주스보다 높은 항산화기능이 유지될 수 있음을 유추할 수가 있었다. pH 조건별 아질산염 소거 효과를 비교하여 본 결과 대조구의 경우에서는 아질산염 소거능이 pH 1.
후속연구
- 이와 같이 다양한 영양성분을 함유한 천도복숭아는 수확기에 집중적인 수확으로 다량의 원물이 출하되고 또한 그 신선도가 수확 후에 급격히 떨어지며 수확기에 저온 저장 유통이 필요하며, 이로 인한 생산농가의 부담이 증가하고 있다(3,4). 따라서 단시간에 공급과잉으로 수반되는 과잉 원물 또는 저급등급의 원물을 소진하여 적절히 수급을 조절할 수 있는 가공품의 개발이 FTA를 맞이하여 갈수록 심화되고 있는 생산농가의 수익과도 직결될 것으로 사료된다.
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