Fluorescence spectrum test를 이용한 연해주 대두(Bazaz) 분말의 저장 중 산패도 측정법 개발 Development of a Direct Evaluation Method to Measure the Rancidity of Yeonhaeju Soybean (Bazaz) Powders during Storage via the Fluorescence Spectrum Test원문보기
본 실험은 형광분광법을 이용하여 분말화된 대두의 산패도를 유지의 추출과정 없이 직접 측정하는 방법을 확립하기 위해 실시하였다. FST와, TBA test, 산가 측정법을 이용하여 $25^{\circ}C$와 $90^{\circ}C$에서 20일 동안 저장하면서 산패도에 따라 값을 비교하였다. $25^{\circ}C$에서 저장 기간 중의 산패도는 변화가 없음을 알 수 있었다. 모든 측정치들은 초기값에 비해 20일 후의 값이 크게 차이 없이 일정한 것을 알 수 있었다. 반면 $90^{\circ}C$에서는 FST의 경우 8일에서 11일 사이에 FI값이 크게 증가하는 경향을 보인 후 일정하게 값이 증가하는 경향을 볼 수 있었는데 TBA test에서는 0일에서 꾸준하게 증가하던 값이 다시 감소하는 것을 보였으며 이는 oleic acid와 linoleic acid의 함량이 높은 대두의 특징이라 할 수 있다. 본 연구에서 실험한 시료의 경우 산가는 FST와 같은 경향을 보여주었다. 본 연구의 중요한 결과는 FST를 이용하여 대두의 산패를 분말상에서 직접 측정하는 법을 확립한 것이며 이는 일반적으로 사용되는 TBA test와 산가를 이용한 직접측정법에 비해 측정시간이 빠르며 추출과정에 의한 오차를 최소화 할 수 있음을 보여주었다.
본 실험은 형광분광법을 이용하여 분말화된 대두의 산패도를 유지의 추출과정 없이 직접 측정하는 방법을 확립하기 위해 실시하였다. FST와, TBA test, 산가 측정법을 이용하여 $25^{\circ}C$와 $90^{\circ}C$에서 20일 동안 저장하면서 산패도에 따라 값을 비교하였다. $25^{\circ}C$에서 저장 기간 중의 산패도는 변화가 없음을 알 수 있었다. 모든 측정치들은 초기값에 비해 20일 후의 값이 크게 차이 없이 일정한 것을 알 수 있었다. 반면 $90^{\circ}C$에서는 FST의 경우 8일에서 11일 사이에 FI값이 크게 증가하는 경향을 보인 후 일정하게 값이 증가하는 경향을 볼 수 있었는데 TBA test에서는 0일에서 꾸준하게 증가하던 값이 다시 감소하는 것을 보였으며 이는 oleic acid와 linoleic acid의 함량이 높은 대두의 특징이라 할 수 있다. 본 연구에서 실험한 시료의 경우 산가는 FST와 같은 경향을 보여주었다. 본 연구의 중요한 결과는 FST를 이용하여 대두의 산패를 분말상에서 직접 측정하는 법을 확립한 것이며 이는 일반적으로 사용되는 TBA test와 산가를 이용한 직접측정법에 비해 측정시간이 빠르며 추출과정에 의한 오차를 최소화 할 수 있음을 보여주었다.
The rancidity of soybean (Glycine max L.) from Yeonhaeju, called "Bazaz", in powder forms was evaluated through a fluorescence spectrum test (FST). The results from the FST were validated by comparing the TBA and acid values. Soybean powders were stored in 25, and $90^{\circ}C$ for 20 day...
The rancidity of soybean (Glycine max L.) from Yeonhaeju, called "Bazaz", in powder forms was evaluated through a fluorescence spectrum test (FST). The results from the FST were validated by comparing the TBA and acid values. Soybean powders were stored in 25, and $90^{\circ}C$ for 20 days. The maximum excitation and maximum emission of fluorescent compounds generated from the soybean powder during storage were observed at the 360 nm and 430-440 nm wavelengths, respectively. The mean particle size of soybean powder was maintained at $40{\mu}m$ to avoid the dependence of the reaction area during measurement. According to the FST results, lipid oxidation did not actively progress during storage at $25^{\circ}C$. The fluorescence intensity (FI) from FST on the first day of storage was not significantly different from that on the last day of storage (day 20; p < 0.05), but the FI dramatically increased at $90^{\circ}C$. A smooth increase was observed in the initial stage; then, after 11 days of storage, the FI value increased by nearly 100% compared to that on the first day. The FI values were compared with TBA and acid values that were measured under the same storage conditions. All the values at $25^{\circ}C$ showed similar patterns during storage, but at $90^{\circ}C$, the FI and acid values showed similar patterns but the TBA decreased after reaching the maximum values on storage day 12. The results demonstrated that FST may be useful for measuring the rancidity of the powder form of soybean because it does not require extraction to measure the rancidity.
The rancidity of soybean (Glycine max L.) from Yeonhaeju, called "Bazaz", in powder forms was evaluated through a fluorescence spectrum test (FST). The results from the FST were validated by comparing the TBA and acid values. Soybean powders were stored in 25, and $90^{\circ}C$ for 20 days. The maximum excitation and maximum emission of fluorescent compounds generated from the soybean powder during storage were observed at the 360 nm and 430-440 nm wavelengths, respectively. The mean particle size of soybean powder was maintained at $40{\mu}m$ to avoid the dependence of the reaction area during measurement. According to the FST results, lipid oxidation did not actively progress during storage at $25^{\circ}C$. The fluorescence intensity (FI) from FST on the first day of storage was not significantly different from that on the last day of storage (day 20; p < 0.05), but the FI dramatically increased at $90^{\circ}C$. A smooth increase was observed in the initial stage; then, after 11 days of storage, the FI value increased by nearly 100% compared to that on the first day. The FI values were compared with TBA and acid values that were measured under the same storage conditions. All the values at $25^{\circ}C$ showed similar patterns during storage, but at $90^{\circ}C$, the FI and acid values showed similar patterns but the TBA decreased after reaching the maximum values on storage day 12. The results demonstrated that FST may be useful for measuring the rancidity of the powder form of soybean because it does not require extraction to measure the rancidity.
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문제 정의
본 실험은 형광분광법을 이용하여 분말화된 대두의 산패도를 유지의 추출과정 없이 직접 측정하는 방법을 확립하기 위해 실시하였다. FST와, TBA test, 산가 측정법을 이용하여 25℃와 90℃에서 20일 동안 저장하면서 산패도에 따라 값을 비교하였다.
이 같은 스펙트럼은 Estévez 등(15)의 고기의 근섬유단백질의 oil-in-water 이멀젼에서 발생한 산화정도를 측정하기 위하여 fluorescence 측정법을 사용하여 얻은 스펙트럼과 유사한 경향을 보여주었다. 본 연구에서는 산패도의 비교를 위해 이 파장대를 기준으로 하여 최고값을 선택하여 값을 평가하였다.
본 연구에서는 현재 국내에 비유전자작물로 수입가치가 높아지고 있는 연해주 대두(Bazaz)의 분말상을 25℃와 90℃에서 20일 동안 저장하면서 형광분광을 이용하여 산화에 영향을 미치는 변수를 조사하고, 형광광도계를 이용하여 대두 분말 저장 중의 산패도를 유지의 추출과정 없이 직접 측정하는 방법을 확립하는 것이 목적이다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해 형광분광법(fluorescence spectrum test, FST)을 이용하여 유지 추출 공정을 최소화하여 분말 상태의 대두의 산패도를 측정하는 방법을 개발하고자 한다. 형광분광법은 빠르고, 비파괴적인 측정방법이다(13).
제안 방법
본 실험은 형광분광법을 이용하여 분말화된 대두의 산패도를 유지의 추출과정 없이 직접 측정하는 방법을 확립하기 위해 실시하였다. FST와, TBA test, 산가 측정법을 이용하여 25℃와 90℃에서 20일 동안 저장하면서 산패도에 따라 값을 비교하였다. 25℃에서 저장 기간 중의 산패도는 변화가 없음을 알 수 있었다.
Fluorescence와 마찬가지로 25℃, 90℃를 저장온도로 하여 20일 동안 저장하며 측정하였다. 측정한 데이터는 Fig.
Fluorescence의 intensity를 측정하기 위해 360 nm로 excitation 시켜 400~500 nm 사이로 파장대를 스캔하여 fluorescence intensity(FI)를 측정하였다. Fig.
모든 실험은 3반복 측정하였으며, 모든 저장 실험에 사용된 시료는 일괄 구매 후 혼합하여 저장실험 시에 사용한 시료는 random하게 표본을 수집하여 사용하였다. 본 연구의 실험은 데이터들 간의 유의성이 나타난 자료에는 ANOVA(분산 분석)에 의한 유의성 검정(MS-Excel 2010)을 이용하여 통계분석을 실시하였다.
분말화 된 대두입자의 크기는 입도분석기(Mastersizer 2000, Malvern Instruments Ltd, UK)를 이용하여 측정하였다. 본 실험은 대두 200 g을 1분간 분쇄하여 실험하였지만 입자크기에 따른 intensity를 측정하는 실험에서는 입자크기별로 시료를 나누기 위해 미분쇄기로 대두 200 g을 15초 분쇄하여 입자를 크기별로 나눌 수 있도록 하였다. 체로 나누지 않은 일반 시료를 control로 하고 시료를 체를 이용하여 20 mesh이하, 20~40 mesh, 40~60 mesh, 60~100 mesh로 나눈 시료의 평균입자크기를 분석하였다.
분말화 된 대두입자의 크기는 입도분석기(Mastersizer 2000, Malvern Instruments Ltd, UK)를 이용하여 측정하였다. 본 실험은 대두 200 g을 1분간 분쇄하여 실험하였지만 입자크기에 따른 intensity를 측정하는 실험에서는 입자크기별로 시료를 나누기 위해 미분쇄기로 대두 200 g을 15초 분쇄하여 입자를 크기별로 나눌 수 있도록 하였다.
산가(acid value)를 측정하기 위해 각 저장기간 별 시료 150 g을 취해 2 L의 hexane에 24시간 동안 방치시킨 후 농축하는 과정을 통해 기름을 추출하였다. 산가 측정은 추출한 기름을 소량 정량하여 95% ethanol, diethyl ether 혼합 용액에 녹인 후, 1% 페놀프탈레인 지시약을 첨가한 뒤 0.1 N KOH 용액으로 붉은색을 띌 때까지 적정하여 아래 식을 이용하여 산가를 계산하였다.
산가(acid value)를 측정하기 위해 각 저장기간 별 시료 150 g을 취해 2 L의 hexane에 24시간 동안 방치시킨 후 농축하는 과정을 통해 기름을 추출하였다. 산가 측정은 추출한 기름을 소량 정량하여 95% ethanol, diethyl ether 혼합 용액에 녹인 후, 1% 페놀프탈레인 지시약을 첨가한 뒤 0.
섞인 용액을 원심분리기(UNION 32R Plus, Hanil science Industrial, Incheon, Korea)에 넣고 1000 × g의 속도로 10분간 원심분리 한 후 시료의 상층액 2 mL을 측정용기에 넣어 fluorescence spectrometer (Perkin Elmer LS-55B, Perkin Elmer Asia, USA)로 emission 400~500 nm, excitation 360 nm, slit 5.0 mm, 측정간격 600 ms로 하여 측정하였다.
시료는 25℃, 90℃의 온도로 저장하였으며, 90℃ dry oven(JISICO, Seoul, Korea)에 넣어 고르게 펼쳐 산소와 접촉하는 면적을 같게 한 후 20일 동안 저장하면서 관찰하였다.
이 실험을 통해 입자도가 intensity에 영향을 주는 인자라는 것을 인지하고 본 실험에서는 대두분말의 수입 시 가공식품 원료로 적용되어 관세율의 감면이 가능한 크기인 1.25 mm 금속망체 통과율 95%를 유지하기 위하여 시료를 1분 동안 분쇄하여 얻은 평균 입자크기를 40 μm를 기준으로 하여 입자크기에 영향을 받지 않는 범위에서 실험을 실시하였다.
본 실험은 대두 200 g을 1분간 분쇄하여 실험하였지만 입자크기에 따른 intensity를 측정하는 실험에서는 입자크기별로 시료를 나누기 위해 미분쇄기로 대두 200 g을 15초 분쇄하여 입자를 크기별로 나눌 수 있도록 하였다. 체로 나누지 않은 일반 시료를 control로 하고 시료를 체를 이용하여 20 mesh이하, 20~40 mesh, 40~60 mesh, 60~100 mesh로 나눈 시료의 평균입자크기를 분석하였다. 20 mesh이하의 입자크기를 가진 대두 분말은 평균입자크기가 입도분석기로 분석할 수 없이 커서 제조사가 제공한 mesh별 입자크기를 사용하였다.
대상 데이터
체로 나누지 않은 일반 시료를 control로 하고 시료를 체를 이용하여 20 mesh이하, 20~40 mesh, 40~60 mesh, 60~100 mesh로 나눈 시료의 평균입자크기를 분석하였다. 20 mesh이하의 입자크기를 가진 대두 분말은 평균입자크기가 입도분석기로 분석할 수 없이 커서 제조사가 제공한 mesh별 입자크기를 사용하였다.
본 연구에 사용한 연해주 대두(Bazaz)는 ㈜들살림(Gangneung, Korea)에서 공급 받았으며, 대두 200 g을 다기능분쇄기(KSP-35, Korea medi Co, LTD, Korea)를 이용하여 1분간 분쇄하여 실험에 사용하였다.
형광분광법에 사용되는 클로로포름-메탄올 용액(CM solution)은 chloroform : methanol을 2 : 1 (v/v)의 비율로 혼합하여 제조하였다. TBA test에 사용되는 시약 TCA solution은 2 M H3PO4를 만들어 200 g의 TCA시약과 2 M H3PO4용액을 혼합하여 만들었다.
데이터처리
모든 실험은 3반복 측정하였으며, 모든 저장 실험에 사용된 시료는 일괄 구매 후 혼합하여 저장실험 시에 사용한 시료는 random하게 표본을 수집하여 사용하였다. 본 연구의 실험은 데이터들 간의 유의성이 나타난 자료에는 ANOVA(분산 분석)에 의한 유의성 검정(MS-Excel 2010)을 이용하여 통계분석을 실시하였다.
성능/효과
Fluorescence의 intensity를 측정하기 위해 360 nm로 excitation 시켜 400~500 nm 사이로 파장대를 스캔하여 fluorescence intensity(FI)를 측정하였다. Fig. 1에서 나타난 바와 같이 emission spectra에서 430~440 nm의 값이 최고값으로 파장의 크기가 크고 구분이 잘되는 것을 알 수 있었다. 이 같은 스펙트럼은 Estévez 등(15)의 고기의 근섬유단백질의 oil-in-water 이멀젼에서 발생한 산화정도를 측정하기 위하여 fluorescence 측정법을 사용하여 얻은 스펙트럼과 유사한 경향을 보여주었다.
25℃에서 저장 기간 중의 산패도는 변화가 없음을 알 수 있었다. 모든 측정치들은 초기값에 비해 20일 후의 값이 크게 차이 없이 일정한 것을 알 수 있었다. 반면 90℃에서는 FST의 경우 8일에서 11일 사이에 FI값이 크게 증가하는 경향을 보인 후 일정하게 값이 증가하는 경향을 볼 수 있었는데 TBA test에서는 0일에서 꾸준하게 증가하던 값이 다시 감소하는 것을 보였으며 이는 oleic acid와 linoleic acid의 함량이 높은 대두의 특징이라 할 수 있다.
모든 측정치들은 초기값에 비해 20일 후의 값이 크게 차이 없이 일정한 것을 알 수 있었다. 반면 90℃에서는 FST의 경우 8일에서 11일 사이에 FI값이 크게 증가하는 경향을 보인 후 일정하게 값이 증가하는 경향을 볼 수 있었는데 TBA test에서는 0일에서 꾸준하게 증가하던 값이 다시 감소하는 것을 보였으며 이는 oleic acid와 linoleic acid의 함량이 높은 대두의 특징이라 할 수 있다. 본 연구에서 실험한 시료의 경우 산가는 FST와 같은 경향을 보여주었다.
Lee 등(16)은 포장재질에 따른 유과의 저장에서 저장온도 25℃에서 산패가 진행되지 않는 경향을 보였으며, Lee 등(17)의 팜유로 튀긴 유과의 저장연구에서도 20℃의 저장온도에서 FI가 증가하지 않아 본 연구결과와 일치하였다. 반면, 90℃에서는 FI가 유의하게 증가하는 경향을 보였는데, 8일에서 11일 사이에 값이 크게 올랐으며 그 후에 일정하게 증가하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 Shin 등(18)과 Liang 등(19)과 Liang(11)의 연구에서 나타난 온도에 의해 급격하게 올라가는 경향과 일치함을 알 수 있었다.
본 연구에서 실험한 시료의 경우 산가는 FST와 같은 경향을 보여주었다. 본 연구의 중요한 결과는 FST를 이용하여 대두의 산패를 분말상에서 직접 측정하는 법을 확립한 것이며 이는 일반적으로 사용되는 TBA test와 산가를 이용한 직접측정법에 비해 측정시간이 빠르며 추출과정에 의한 오차를 최소화 할 수 있음을 보여주었다.
3에 나타내었다. 입자의 크기가 작아질수록 유의미하게 intensity가 높아지는 것을 알 수 있었다. 이것은 같은 시간을 반응 시켰을 때 입자의 크기가 작으면 반응할 수 있는 면적이 넓어져 같은 시간 동안 용출되어 나오는 산화 물질이 더 많다고 할 수 있다.
2에 표시하였다. 입자의 평균크기는 mesh크기가 커질수록 작아졌다. 20~40 mesh와 40~60 mesh의 입자크기의 차이가 9배 이상인데 이것은 대두분말이 40 mesh에 비교적 많이 갈리지 않은 분말이 많아서 크기의 차이가 생겼다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대두는 무엇으로 가공되어 사용되고 있는가?
콩은 우수한 단백질과 불포화지방산 함량이 높은 지방, 탄수화물 및 비타민, 미네랄 등 미량 영양성분을 갖춘 식품일 뿐 아니라 여러 가지 생리활성을 가져 식품소재로써 많이 사용되고 있다(1). 대두는 청국장, 된장, 간장, 두부, 식용유 등 다양하게 가공에 이용되고 있으며 대두 분말 또한 식품산업에서 가공제품의 영양적 가치를 높이기 위해서 첨가물로 광범위하게 사용되고 있다(2,3). 대두의 분말화 공정에서 분쇄는 식품의 물리적 형태를 바꾸는 것뿐만 아니라 분말화 하여 원료에 비해 표면적을 증가시키고, 조직 세포를 파괴하여 세포 속에 있는 성분이 노출되게 하여 건조, 추출, 용해와 같은 조작을 촉진하는 효과로 제품의 생산성에 영향을 줄 수 있고 또한 맛, 향기, 식감 등을 향상 시킬 수 있다(4,5)
산화 과정을 통한 산패도를 측정하는 방법은 무엇이 있는가?
산화 과정은 여러 복잡한 반응을 포함하고, 단백질, phospholipids, 핵산과 함께 보조 산화 물질의 상호작용으로 인해 특유의 형광 스펙트럼을 보여주는 발색단을 생산 할 수 있는데(7-9), 이러한 형광 스펙트럼은 산화물질에 뿐만 아니라 다양한 아미노산과 고분자 aldehydes 반응으로 형성된 청색 영역의 스펙트럼을 형성하는 형광 화합물을 만들어 내는 것으로 알려져 있다(10). 산패도를 측정하는 방법은 peroxide value와 2-thiobarbituric acid(TBA) value와 같은 측정 방법이 있는데 이러한 측정방법은 분말상태에서 유지를 추출하는 공정이 사용되며 이에 따라 추출 시 소요 되는 시료의 양과 추출시간 및 추출 공정 중에서 실험 오차를 유발하는 단점이 있다(11). 예를 들어, peroxide value는 물질의 초기 자동산화의 peroxide 형성에 대해서만 적용이 가능하다(12).
콩은 어떤 식품인가?
콩은 우수한 단백질과 불포화지방산 함량이 높은 지방, 탄수화물 및 비타민, 미네랄 등 미량 영양성분을 갖춘 식품일 뿐 아니라 여러 가지 생리활성을 가져 식품소재로써 많이 사용되고 있다(1). 대두는 청국장, 된장, 간장, 두부, 식용유 등 다양하게 가공에 이용되고 있으며 대두 분말 또한 식품산업에서 가공제품의 영양적 가치를 높이기 위해서 첨가물로 광범위하게 사용되고 있다(2,3).
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