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문제 정의
- 최근 매생이는 스펀지케이크(15), 두부(16), 식빵(17,18), 쌀국수(19) 및 쿠키(20) 등의 제조에 성공적으로 적용된 바 있으나 소재활용 시 필수적인 매생이의 성분자체의 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 열풍, 진공 및 동결건조법을 이용해 매생이를 건조하고 이들 건조방법이 건조 매생이의 이화학적 성분에 미치는 영향을 분석하여 매생이 분말의 식품소재로의 활용에 필요한 실험적 기초자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- 매생이를 열풍, 진공 및 동결건조법을 이용해 건조하고 이들 건조방법이 건조 매생이의 이화학적 성분에 미치는 영향을 조사하였다. 일반성분 중 가장 많이 함유하고 있는 성분은 건조방법과 무관하게 탄수화물(38.
- 수분함량은 105℃ 상압 건조 후 항량을 측정하여 산출하였고, 조단백질은 micro-Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출 장치로 추출하여 측정하였으며, 조회분은 550℃ 직접회화법으로 3회 반복하여 측정하였으며, 탄수화물은 전체 100%에서 수분, 조단백질, 조지방과 조회분 함량을 제외한 값으로 나타내었다(21).
- 22 μm membrane filter로 여과하고 Sep-Pak® C18 cartridge로 정제한 후 분석용 시료용액을 제조하였다. 시료용액을 lithium 전용 buffer를 이용하여 10 mL로 정용하고 10배 희석 후 아미노산 자동분석기(Biochrom 30, Parmacia Biotech.)를 이용하여 분석하였다(24).
- 법에 준하여 시료 2 g을 100 mL 증류수로 희석한 후 희석된 용액 2 mL를 5%(v/v) phenol 용액 1 mL와 혼합하였다. 여기에 95% 황산 5 mL를 첨가한 후 30분 동안 상온에 방치하고 470 nm에서 흡광도를 3회 반복하여 측정하고 포도당 표준곡선(glucose standard curve)으로부터 총당 함량(%)을 계산하여 정량하였다(22)
- 유리아미노산 조성은 시료 100 mg에 동량의 25% TCA 용액을 가하여 단백질을 침전시킨 후 원심분리한 상등액에 ethyl ether를 가하고 separate funnel로 TCA 층을 분리 제거하고, 다시 상등액을 취한 다음 0.22 μm membrane filter로 여과하고 Sep-Pak® C18 cartridge로 정제한 후 분석용 시료용액을 제조하였다.
- 일정량의 시료를 건식분해법으로 550℃에서 20시간 회화 시킨 다음 65% HNO3 용액으로 녹인 후 ICP-OES(Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer, Optima 7300 V, Perkin-Elmer, Waltham, MA, USA)를 사용하여 분석하였다(25)
대상 데이터
- 각각의 건조시료는 분쇄기(M20, IKA, Staufen, Germany)를 이용하여 분쇄한후 망체(D-55743, FRITSCH, Idar-Oberstein, Germany)를 이용하여 입자의 크기가 425 μm 이하인 분말을 선별한 후 데시게이터에 보관하면서 최종시료로 사용하였다.
- 본 연구에 사용한 매생이는 남해안의 완도부근에서 채취하여 바닷물로 수차례 수세한 것을 광주광역시 소재 (주)유기마켓으로부터 구입하여 -35℃ 냉동고에서 저장하면서 사용하였다. 냉동된 시료는 25℃ 항온수조에서 2.
- 5시간 해동한 후 다음 3가지 방법에 의해 건조한 후 실험에 사용하였다. 열풍건조 시료는 50℃로 설정된 열풍건조기(DMC-122SP, Daeil Engr. Co., Seoul, Korea)에서 48시간 건조하여 최종수분함량이 약 5～7%(d.b.)인 것을 사용하였으며, 진공건조의 경우 내부온도 50℃ 및 진공도는 0.1 MPa로 설정된 진공건조기(VOS-301SD, Tokyo Rikakikai Co., Tokyo, Japan)에서 18시간 건조 후 시료로 사용하였다. 한편 동결건조는 -35℃ 심온냉동고(VLT 1450-3-D-14, Thermo Electron Corp.
데이터처리
- 실험결과는 평균과 표준편차로 나타내었으며, 각 실험군 간의 유의성 검증은 SAS(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) version 9.2를 이용하여 5% 수준에서 Duncan's multiple range test를 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- 매생이 건조시료의 총당은 Phenol-H2SO4법에 준하여 시료 2 g을 100 mL 증류수로 희석한 후 희석된 용액 2 mL를 5%(v/v) phenol 용액 1 mL와 혼합하였다. 여기에 95% 황산 5 mL를 첨가한 후 30분 동안 상온에 방치하고 470 nm에서 흡광도를 3회 반복하여 측정하고 포도당 표준곡선(glucose standard curve)으로부터 총당 함량(%)을 계산하여 정량하였다(22)
성능/효과
- 05). 건조방법과 무관하게 분말시료에 가장 많이 함유되어 있는 아미노산은 proline으로 열풍건조 시료가 1,236.94 mg%, 진공건조 시료가 990.03 mg%, 동결건조 시료가 1,136.40 mg%를 함유하고 있는 것으로 나타났다. 다음으로 많이 함유되어 있는 유리아미노산은 건조방법에 관계없이 asparagine, glutamic acid 순으로 나타났다.
- 건조방법에 따른 매생이 분말의 총당 함량은 열풍건조 시료가 19.53%로 가장 높게 나타났으며(p<0.05), 다음으로 진공건조 시료가 19.22%, 동결건조 시료가 18.18% 순으로 나타났다(Fig. 1).
- 한편 로즈메리 잎의 경우 오븐건조된 시료의 무기성분은 생시료나 천일 또는 마이크로웨이브 건조된 시료보다 높은 값을 나타내었다(38). 다량 함유하고 있는 무기성분은 건조방법과 무관하게 Na, K, Mg, Ca, P 순으로 나타났고 그 밖에 미량 무기성분으로 Fe, Mn, Zn, Cu 등을 함유하고 있는 것으로 나타났다. 이는 Jung 등(39)이 보고한 무기분석 결과와 일치하였고, 특히 상대적으로 높은 함량의 Na이 검출되었는데 이는 시료의 세척정도에 따라 바닷물의 Na 성분이 유입된 정도의 차이에 기인하는 것으로 판단된다.
- 38% 순으로 나타났다. 동결건조 시료 역시 매우 유사한 결과를 나타내었으나, 진공건조 시료의 경우 glutamic acid(2,800.60 mg%)보다 proline(3,039.94 mg%)의 함량이 많은 것으로 나타났다. 이들 세 가지 구성아미노산의 합은 건조방법에 따라 전체 아미노산의 33.
- 05). 또한 다량 함유하고 있는 무기성분은 건조방법과 무관하게 Na, K, Mg, Ca, P 순으로 나타났고 그 밖에 미량 무기성분으로 Fe, Mn, Zn, Cu 등을 함유하고 있는 것으로 나타났다.
- 또한 전체 아미노산에 대한 필수아미노산 함량 비율은 열풍건조 시료 34.01%, 진공건조 시료 33.39%, 동결건조 시료 33.70%로 나타나 FAO가 제시한 기준인 32.3%보다 높게 나타나 영양학적으로 우수한 것으로 판단된다(37). 한편 생 매생이의 경우 필수아미노산의 함량비율은 33.
- 매생이 건조방법별 무기성분 총 함량은 열풍 및 진공건조 시료가 동결건조 시료보다 월등히 많은 무기성분을 함유하고 있는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 매생이 건조방법별 무기성분 총 함량은 열풍건조 시료가 10,856.63 mg%, 진공건조 시료가 10,795.69 mg%, 동결건조 시료가 8,522.30 mg%로 나타나 열풍 및 진공건조 시료가 동결건조 시료보다 월등히 높은 함량의 해당 무기성분을 함유하고 있는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 건조방법에 따른 매생이 분말의 구성아미노산을 분석한 결과는 Table 2와 같다. 열풍건조 시료 중 가장 많이 함유하고 있는 아미노산은 glutamic acid(2,781.85 mg%)로 전체의 11.90%를 차지하였고, 다음으로 proline(2,585.72 mg%)이 11.06%, aspartic acid(2,425.65 mg%)가 10.38% 순으로 나타났다. 동결건조 시료 역시 매우 유사한 결과를 나타내었으나, 진공건조 시료의 경우 glutamic acid(2,800.
- 05). 열풍건조 시료 중 가장 많이 함유하고 있는 아미노산은 glutamic acid, 다음으로 proline, aspartic acid 순으로 나타났고, 이들 세 가지 구성아미노산의 합은 건조방법에 따라 전체 아미노산의 33.34～34.80%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 매생이 건조방법별 무기성분 총 함량은 열풍 및 진공건조 시료가 동결건조 시료보다 월등히 많은 무기성분을 함유하고 있는 것으로 나타났다(p<0.
- 열풍건조 시료의 총당 함량이 19.53%로 가장 높게 나타났으며(p0.05), 동결건조 시료보다는 유의적으로 낮은 값을 나타내었다(p<0.05).
- 열풍건조한 시료의 비타민 C 함량은 11.65 mg/100 mL로 진공건조한 시료의 11.69 mg/100 mL와는 유의적인 차이가 없었지만(p>0.05), 동결건조 시료의 12.43 mg/100 mL보다는 유의적으로 낮은 값을 나타내어(p<0.05), 동결건조 시열에 의한 비타민 C의 파괴를 최소화할 수 있는 것으로 나타났다.
- 유리아미노산 및 아미노산 유도체가 총 30여종이 분석되었으며 총 유리아미노산 함량은 100 g 시료 중 열풍건조 시료가 3,060.23 mg, 진공건조 시료가 2,508.99 mg, 동결건조 시료가 2,922.57 mg으로 진공건조 시료가 다른 시료에 비해 총 유리아미노산 함량이 낮은 것으로 나타났다(p<0.05).
- 매생이를 열풍, 진공 및 동결건조법을 이용해 건조하고 이들 건조방법이 건조 매생이의 이화학적 성분에 미치는 영향을 조사하였다. 일반성분 중 가장 많이 함유하고 있는 성분은 건조방법과 무관하게 탄수화물(38.10～41.54%)이었으며, 다음으로 조회분(31.86～33.28%), 조단백질(17.46～23.03%), 수분(4.14～6.25%) 및 조지방(1.01～1.51%) 순으로 나타났다. 열풍건조 시료의 총당 함량이 19.
- 매생이의 건조방법에 따른 일반성분을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 일반성분 중 가장 많이 함유하고 있는 성분은 건조방법과 무관하게 탄수화물(38.10～41.54%)이었으며, 다음으로 조회분(31.86～33.28%), 조단백질(17.46～23.03%), 수분(4.14～6.25%) 및 조지방(1.01～1.51%) 순으로 조지방의 함량이 상대적으로 낮은 반면 탄수화물, 조회분 및 조단백질 함량이 매우 높게 나타났다. Yang 등(1)은 생매생이의 이화학적 성분을 분석한 결과 탄수화물과 조단백질 함량이 매우 높은 반면 조지방의 함량이 상대적으로 낮았다고 보고 하여 본 실험의 결과와 유사한 경향을 보였다.
- 조단백질 함량은 동결건조 분말의 경우 가장 높게 나타났으며, 조지방 및 조회분 함량은 진공건조 분말이 가장 높은 것으로 나타났다(p<0.05).
- 한편 일반성분 분석결과와 비교하여 볼 때 총당 함량은 탄수화물에 비해 낮은 수준을 나타내었는데 이는 탄수화물 함량이 CnHmOn의 구조식을 가진 전체 화합물의 총량을 의미하므로 즉, 이 값에는 총당 함량뿐만 아니라 유리당(환원당) 및 그 외 당알콜 등 모든 CnHmOn 구조식의 화합물이 포함된 것이므로 총당과 탄수화물 함량이 다르게 나타나게 되는 것으로 사료된다.
후속연구
- 한편 매생이의 식품 신소재로의 활용은 매우 제한적이었는데 이는 채취시기가 제한적이고 매생이의 높은 수분함량이 기인하는 것으로 사료된다. 따라서 건조공정을 거쳐 제조된 매생이 분말은 식품소재로서 간편성을 부여하고 식품산업에서 다양한 가공소재로 활용될 수 있을 것으로 기대된다(10). 매생이를 건조하기 위해서는 다양한 건조방법에 적용될 수 있는데 해조류의 건조에 주로 사용돼왔던 천일건조는 기후에 영향을 쉽게 받고, 수분함량을 조절하기 어렵고, 건조시간이 길고, 주위로부터 오염이 쉽고, 노동집약적인 단점이 있다(11).
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