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문제 정의
- 또한 열수 살균 조건에 따른 사과주스의 품질 변화에 관한 연구(8)가 보고되고 있으나, 사과주스 제조 방법에 따른 영양성과 기능성의 비교 연구는 전무하다. 따라서 본 연구에서는 소규모 농가에서 쉽게 적용할 수 있는 살균 조건을 제시하기 위해 저온살균 사과주스와 고온살균 사과주스의 이화학적 특성 및 기능성을 분석하고자 하였다.
- 본 연구에서는 살균 온도에 따른 사과주스의 이화학적 특성과 영양성분 및 기능성을 분석하였다. pH는 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스보다 약간 높았으며, 적정산도는 고온살균 사과주스가 저온살균 사과주스보다 높았다.
제안 방법
- 무기질 함량은 Jang 등(9)의 방법에 따라 습식분해법(wet digestion method)으로 분석하였다. Microwave digestion system (Ethos-1600, Milestone, Sorisole, Italy)을 이용하여 최고 600 W로 총 20분간 산분해를 실시하였다. 전처리 과정을 거친 시료용액은 0.
- 2 mL을 첨가하여 25℃에서 2분간 반응시켜 반응액 중에 생성된 DOPA chrome을 475 nm에서 측정하였다. Tyrosinase 저해활성은 시료용액의 첨가구와 무첨가구의흡광도 감소율로 구하였다.
- 전처리 과정을 거친 시료용액은 0.45 μm membrane filter (Milipore, Bedford, MA, USA)로 여과하여 Inductively coupled plasma spectrometer (ICP-IRIS, Thermo Elemental, Massachusetts, USA)로 분석하였다.
대상 데이터
- Detector는 Waters 2487 UV (230 nm)를 사용하였으며, column의 온도는 25℃, 1회 주입량은 20 μL였다.
- 본 실험에서는 경상북도 청송군에 소재하는 ‘(주)허니플’에서 두 가지 방법에 의해 살균 제조된 사과주스를 이용하여 -42℃에 보관하면서 사용하였다.
데이터처리
- 본 실험결과는 3반복으로 수행된 평균값이며, 항산화 관련 실험결과에 대한 통계분석은 SPSS (Ver. 18, Chicago, Illinois, USA) 통계 프로그램을 이용하여 두 실험군 간의 유의차를 p<0.05, p<0.01, p<0.001 수준에서 T-test로 검증하였다.
- 2가 될 때까지 적정하여 그 소비된 mL를 malic acid의 함량(%)으로 환산하여 적정산도로 나타내었다. 사과주스의 가용성 고형분 함량은 굴절당도계(Model N-1E, ATAGO, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였으며, 각 실험은 3회 반복 측정하고 그 평균값과 표준편차로 나타내었다.
이론/모형
- Blois (13)의 방법에 준하여 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl(DPPH, Sigma, St Louis, MO, USA)라디칼이 감소하는 정도를 spectrophotometer (U-2900, Hitachi, Tokyo, Japan)로 측정하였다. 사과주스 2 mL에 0.
- Gutteridge (14)의 방법에 준하여 시험관에 1 mM FeSO4와 EDTA, 10 mM 2-deoxyribose, 사과주스를 각각 0.2 mL씩 가하고 0.1 M phosphate buffer (pH 7.2) 1.2 mL와 10 mM H2O2 0.2 mL 를 가하여 37℃ 수욕상에서 1시간 반응시켰다. 반응시킨 용액 0.
- Stripe와 Della Corte (16)의 방법에 따라 측정하였다. 각 시료용액 0.
- Yagi 등(15)의 방법에 따라 측정하였다. 0.
- 무기질 함량은 Jang 등(9)의 방법에 따라 습식분해법(wet digestion method)으로 분석하였다. Microwave digestion system (Ethos-1600, Milestone, Sorisole, Italy)을 이용하여 최고 600 W로 총 20분간 산분해를 실시하였다.
- 유기산 함량은 Gancedo와 Luh (10)가 행한 방법에 따라 HPLC (Waters 600, Waters Co, Miliford, MA, USA)로 분석하였다. 즉, 시료 일정량을 0.
- 유리아미노산의 함량은 Yoon 등(11)의 방법에 따라 amino acid analyzer (L-8800, Hitachi, Tokyo, Japan)로 분석하였다. 즉, 일정량의 사과주스를 0.
- 총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis 법(12)으로 측정하였다. 사과주스를 0.
성능/효과
- DPPH radical 소거능은 저온살균 사과주스가 57.04%이고, 고온살균 사과주스가 44.47%로 저온살균 사과주스가 유의적으로 높은 소거능을 나타냈다(p<0.01).
- 본 연구에서는 살균 온도에 따른 사과주스의 이화학적 특성과 영양성분 및 기능성을 분석하였다. pH는 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스보다 약간 높았으며, 적정산도는 고온살균 사과주스가 저온살균 사과주스보다 높았다. 두 시료의 가용성 고형분 함량은 동일하였으며, 색도는 고온살균 사과주스의 명도가 높았으며, 황색도와 적색도의 경우는 저온살균 사과주스가 약간 더 높게 나타났다.
- 가용성 고형분 함량은 살균방법에 따른 차이 없이 15.00 °Brix로 동일하였으며, 색도는 고온살균 사과주스의 L값이 52.53로 저온살균 사과주스보다 명도가 높았으며, a, b값은 저온살균 사과주스의 황색도와 적색도가 약간 더 높게 나타났다.
- 153 mg/100 mL이 함유되어 있으나, 고온살균 사과주스의 경우 검출되지 않았다. 고온살균 사과주스에서의 대부분의 아미노산의 함량이 높았으나 cystine만이 저온살균 사과주스에서 높게 나타났다.
- 53 mg/100 mL)가 약간 높은 함량을 나타내었으며, 구리, 망간, 칼륨을 제외한 나머지 무기질 항목에서 고온살균 사과주스의 함량이 높았다. 두 시료군 모두 눈에 띄게 칼륨의 함량이 가장 높았으며, 저온살균 및 고온살균 사과주스의 칼륨함량은 각각 112.17 mg/100 mL과 99.43 mg/100 mL로 나타났다. 이와 같이 무기물 중 칼륨의 함량이 가장 높게 나타난 것은 시판되고 있는 사과주스의 무기질 함량을 측정한 선행연구(3)에서 칼륨의 함량이 가장 높게 나타난 결과와 유사하였다.
- pH는 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스보다 약간 높았으며, 적정산도는 고온살균 사과주스가 저온살균 사과주스보다 높았다. 두 시료의 가용성 고형분 함량은 동일하였으며, 색도는 고온살균 사과주스의 명도가 높았으며, 황색도와 적색도의 경우는 저온살균 사과주스가 약간 더 높게 나타났다. 환원당 함량은 고온살균 사과주스가 저온살균 사과주스보다 높은 경향을 나타냈다.
- 15 mg/100 mL로 측정되었다. 비필수아미노산 중에서는 aspartic acid가 저온 및 고온살균 사과주스에서 각각 26.19 mg/100 mL, 37.17 mg/100 mL로 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그 다음으로 glutamic acid의 함량이 높게 측정되었다. 이 두 유리 아미노산은 전체 유리 아미노산의 각각 약 82.
- 사과주스의 tyrosinase 저해 활성을 확인한 결과, 두 시료군 모두 다소 낮은 활성을 보이긴 했으나, 저온살균한 사과주스가 10.82%로 고온살균 사과주스 2.84%보다 유의적으로 높은 활성을 보였다(p<0.05).
- 사과에 분포하는 비휘발성 유기산의 90% 이상은 L-malic acid이며, citric acid, succinic acid, quinic acid 등이 주류를 이루는 가운데 ascorbic acid, phosphoric acid 및 lactic acid를 비롯한 식물계에 널리 분포하는 다수의 미량 유기산들이 어우러진 특징적인 유기산 패턴을 보이고 있다(17). 살균 방법에 따른 사과주스의 유기산 함량을 분석한 결과(Table 3), oxalic acid, tartaric acid, malic acid, lactic acid, citric acid, fumaric acid가 검출되었으며, 전반적으로 적정산도가 높았던 고온살균 사과주스의 유기산 함량이 저온살균한 사과주스에 비해 높게 나타났다. Malic acid의 함량이 두 시료군 모두에서 가장 많은 함량을 차지하였다.
- 두 시료 모두 칼륨과 malic acid 함량이 가장 많았다. 유리 아미노산의 총 함량은 고온살균 사과주스가 높았으며, aspartic acid와 glutamic acid의 함량이 그 중 가장 높게 나타났다. 총 폴리페놀 함량은 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스 보다 유의적으로 높았으며, 라디칼 소거능에서는 DPPH 라디칼 소거능은 저온살균 사과주스가 고온살균 주스에 비해 유의적으로 높았으며, xanthine oxidase 저해 활성 및 tyrosinase 저해 활성에서 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스에 비해 높게 나타났다.
- 이러한 xanthine oxidase의 작용을 저해하기 위하여 사과주스를 첨가하여 xanthine oxidase 저해 활성을 측정한 결과, 저온살균한 사과주스가 47.14%, 고온살균한 사과주스가 37.85%로 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스에 비해 유의적으로 높게 나타났다(p<0.01).
- 총 폴리페놀 함량은 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스 보다 유의적으로 높았으며, 라디칼 소거능에서는 DPPH 라디칼 소거능은 저온살균 사과주스가 고온살균 주스에 비해 유의적으로 높았으며, xanthine oxidase 저해 활성 및 tyrosinase 저해 활성에서 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스에 비해 높게 나타났다. 이상의 결과, 사과주스 제조시 고온살균을 할 경우 농축으로 인해 일반성분의 함량이 다소 높게 나타날 수 있으나, 사과의 기능성을 유지하기 위해서는 저온살균 방법이 고온살균 방법에 비해 효과적일 것으로 판단된다.
- 사과주스의 살균방법에 따른 이화학적 특성을 측정한 결과는 Table 1에 나타내었다. 저온살균 사과주스의 pH는 4.72, 고온살균 사과주스는 4.57로 저온살균 사과주스의 pH가 약간 높았으며, malic acid로 환산하여 측정한 적정산도는 저온살균 사과주스가 6.53%로 고온살균 사과주스 8.90%보다 낮은 값을 나타내었다. 이는 선행연구 중 열수 살균 조건에 따른 사과주스의 적정산도 측정 결과(8), 95℃에서 살균한 사과주스보다 75℃에서 살균한 사과주스가 다소 낮은 적정산도 값을 가지는 것과 유사한 경향을 나타내었다.
- 칼륨 다음으로 많이 함유된 인은 체내에서 세포의 성장, 인지질 구성, 인산화 과정, 조효소 구성 요소 등에 관여하며, 본 실험에서는 고온살균 사과주스가 18,77 mg/100 mL으로 저온살균 사과주스보다 다소 높은 함량을 나타냈었는데, 이는 살균방법에 의한 차이보다 사과 개체간의 차이에 기인한 것으로 판단된다. 전체적으로 저온살균 사과주스가 저온살균 사과주스에 비해 높은 무기질 함량을 나타내는 것은 장시간의 고온살균에 의해 사과주스가 농축됨에 따라 고온살균한 사과주스가 동량에서 더 많은 고형분을 함유함으로써 나타난 결과라 생각된다.
- 저온살균 사과주스와 고온살균 사과주스의 무기질 함량을 분석한 결과는 Table 2와 같다. 전체적인 무기질의 함량은 저온살균 사과주스(122.08 mg/100 mL)보다 고온살균 사과주스(125.53 mg/100 mL)가 약간 높은 함량을 나타내었으며, 구리, 망간, 칼륨을 제외한 나머지 무기질 항목에서 고온살균 사과주스의 함량이 높았다. 두 시료군 모두 눈에 띄게 칼륨의 함량이 가장 높았으며, 저온살균 및 고온살균 사과주스의 칼륨함량은 각각 112.
- 저온살균 사과주스와 고온살균 사과주스의 유리아미노산 함량은 Table 4와 같다. 총 아미노산 함량은 저온살균 사과주스가 44.88 mg/100 mL, 고온살균 사과주스가 58.80 mg/100 mL으로 고온살균 사과주스가 높은 함량을 나타냈다. 필수 아미노산에서는 두 종류의 사과주스 모두 isoleucine이 가장 높은 함량을 보였으며, 그 함량은 저온 및 고온살균 주스에서 각각 1.
- 유리 아미노산의 총 함량은 고온살균 사과주스가 높았으며, aspartic acid와 glutamic acid의 함량이 그 중 가장 높게 나타났다. 총 폴리페놀 함량은 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스 보다 유의적으로 높았으며, 라디칼 소거능에서는 DPPH 라디칼 소거능은 저온살균 사과주스가 고온살균 주스에 비해 유의적으로 높았으며, xanthine oxidase 저해 활성 및 tyrosinase 저해 활성에서 저온살균 사과주스가 고온살균 사과주스에 비해 높게 나타났다. 이상의 결과, 사과주스 제조시 고온살균을 할 경우 농축으로 인해 일반성분의 함량이 다소 높게 나타날 수 있으나, 사과의 기능성을 유지하기 위해서는 저온살균 방법이 고온살균 방법에 비해 효과적일 것으로 판단된다.
- 칼륨은 세포 내액의 주된 양이온으로 나트륨과 함께 체액의 삼투압과 수분 균형을 조절하며, 나트륨, 수소 이온과 함께 산과 염기 균형에 관여한다. 칼륨 다음으로 많이 함유된 인은 체내에서 세포의 성장, 인지질 구성, 인산화 과정, 조효소 구성 요소 등에 관여하며, 본 실험에서는 고온살균 사과주스가 18,77 mg/100 mL으로 저온살균 사과주스보다 다소 높은 함량을 나타냈었는데, 이는 살균방법에 의한 차이보다 사과 개체간의 차이에 기인한 것으로 판단된다. 전체적으로 저온살균 사과주스가 저온살균 사과주스에 비해 높은 무기질 함량을 나타내는 것은 장시간의 고온살균에 의해 사과주스가 농축됨에 따라 고온살균한 사과주스가 동량에서 더 많은 고형분을 함유함으로써 나타난 결과라 생각된다.
- 80 mg/100 mL으로 고온살균 사과주스가 높은 함량을 나타냈다. 필수 아미노산에서는 두 종류의 사과주스 모두 isoleucine이 가장 높은 함량을 보였으며, 그 함량은 저온 및 고온살균 주스에서 각각 1.07 mg/100 mL, 1.15 mg/100 mL로 측정되었다. 비필수아미노산 중에서는 aspartic acid가 저온 및 고온살균 사과주스에서 각각 26.
- 두 시료의 가용성 고형분 함량은 동일하였으며, 색도는 고온살균 사과주스의 명도가 높았으며, 황색도와 적색도의 경우는 저온살균 사과주스가 약간 더 높게 나타났다. 환원당 함량은 고온살균 사과주스가 저온살균 사과주스보다 높은 경향을 나타냈다. 두 시료 모두 칼륨과 malic acid 함량이 가장 많았다.
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