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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 추출 방법을 달리하여 소비자의 기호성 및 상품성을 향상시킨 해조 과립차의 항산화 특성 및 품질특성을 비교 분석 하였으며 기능성 식품의 소재로서의 가능성을 검토하고자 하였다.
- 본 연구에서는 해조류의 고부가가치 창출을 위하여 기호성과 상품성을 향상시킨 해조 과립차의 품질특성 및 항산화 특성을 비교 분석하였다. 미역, 다시마 미세분쇄분말을 열수 및 고압 추출한 후 동결건조하여 얻은 분말의 수율은 미역, 다시마 모두 열수 추출물에서 높았으며 알긴산 함량은 고압 추출물에서 높았다.
가설 설정
- 3)NS; not significant.
제안 방법
- 1로 여과한 다음, rotary vaccum evaporator (Eyela, Co, Ltd, Tokyo, Japan)로 감압농축한 후에 동결건조(FD SFDSM12, Samwon, Korea)하여 분말로 제조하였다. 각 추출물들의 수율은 추출액을 동결 건조시켜 건물 중량을 구한 다음 추출액 조제에 사용한 원료 건물량에 대한 백분율로 계산하였다. 과립차는 예비실험을 통하여 최적 배합비를 설정하였다.
- 관능적 품질 평가는 과립에서 중요한 품질지표가 될 수 있는 색, 맛, 냄새 및 종합적인 기호도를 5점 채점법에 따라 평가하였으며 조사 패널은 대구가톨릭대학교 식품가공학과 대학원생 및 학부생 20명을 대상으로 조사하였다. 관능검사의 조건은 100 mL, 80℃의 물에 2 g을 녹인 후, 80℃를 유지하여 관능검사를 실시하였다.
- 2% BHT (dibutylhydroxytoluene) 50 μL을 가하여 반응을 정지시켰다. 다음에 35% TCA와 0.75% TBA 1 mL씩 가하여 100℃ 수욕상에서 15분간 가열한 다음 2,000 x g의 속도로 15분간 원심분리 하였으며 상층액의 흡광도를 531 nm에서 측정하여 계산식, TBARS(%) = 100 - [(OD of sample/OD of control) x 100]에 의하여 산출하였다.
- 1 mL를 첨가한 다음 혼합하여 실온에서 10분간 반응시킨 후 562 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구는 대표적 chelating agent인 EDTA를 사용하였으며 계산식, ferrous ion chelating effect(%) = 100- [(OD of sample/OD of control) x 100]에 의하여 산출하였다.
- 미역 및 다시마의 추출은 열수추출과 고압추출로 구분하여 추출하였다. 열수추출은 시료 50 g에 물 1000 mL를 넣어 80℃에서 3시간동안 3회 추출하였다.
- 미역, 다시마 과립차의 관능적 품질을 평가하기 위하여 관능검사를 실시하였다. 관능적 품질 평가는 과립에서 중요한 품질지표가 될 수 있는 색, 맛, 냄새 및 종합적인 기호도를 5점 채점법에 따라 평가하였으며 조사 패널은 대구가톨릭대학교 식품가공학과 대학원생 및 학부생 20명을 대상으로 조사하였다.
- 수분함량은 적외선 수분측정장치(IRD-250, Woori Sci. Co. Korea)를 사용하여 측정하였고, 분말 및 과립의 색도는 색차계(Chromameter CR-200 Minolta, Tokyo, Japan)로 측정하였으며, 밝기를 나타내는 L* (lightness), 적색도를 나타내는 a*(redness), 황색도를 나타내는 b*(yellowness) 를 측정하였다. 이때 사용된 표준 백판은 L값은 94.
- 추출방법을 달리하여 얻은 분말로 제조한 과립차의 전자공여능, ABTS+ 라디칼 소거능, Ferrous ion chelating 효과 및 지질과산화 억제효과를 측정하였으며, 측정 결과는 Table 5에 나타내었다. 추출 방법을 달리하여 얻은 분말로 제조한 과립차의 전자공여능을 조사한 결과, 미역 고압추출한 과립차가 열수 추출한 과립차보다 높은 활성을 나타냈으며, 다시마 과립차에서는 유의적인 차이는 없으나 열수 추출한 과립차에서 높은 활성을 나타내었다.
- 혼합물을 원심분리 (2,000 x g, 10min)하여 얻은 상층액에 95% methanol을 가하여 침전시킨 후, 다시 원심분리(2,000 x g, 10min)하여 침전물을 회수하였다. 침전물을 증류수로 용해한 다음 메탄올을 가하여 침전시키는 조작을 2회 반복하여 정제한 후, 동결 건조하여 얻어진 알긴산 분말의 무게를 측정하여 알긴산 함량을 산출하였다.
- 희석된 용액 950 μL에 추출물 50 μL를 가하여 암소에서 10분간 방응시킨 후 732 nm에서 흡광도를 측정하였으며 계산식, ABTS radical scavenging ability(%) = 100 - [(OD of sample/OD of control) x 100]에 의하여 활성을 산출하였다.
대상 데이터
- 미역, 다시마 과립차의 관능적 품질을 평가하기 위하여 관능검사를 실시하였다. 관능적 품질 평가는 과립에서 중요한 품질지표가 될 수 있는 색, 맛, 냄새 및 종합적인 기호도를 5점 채점법에 따라 평가하였으며 조사 패널은 대구가톨릭대학교 식품가공학과 대학원생 및 학부생 20명을 대상으로 조사하였다. 관능검사의 조건은 100 mL, 80℃의 물에 2 g을 녹인 후, 80℃를 유지하여 관능검사를 실시하였다.
- 미역(Undaria pinnatifida)과 다시마(Laminaria japonica)는 금일수산(전남 완도군 소재)에서 2011년 6월에 구입하여 사용하였으며 60℃에서 6시간 건조 후 분쇄기(HKP-05, Korea Energy Tech, Co, Ltd, Korea)를 이용하여 1-2 mm 크기로 조분쇄한 다음 Circoplex impact mill (Model 50-ZPS, Alpine Aktiengesellschaft, Augsburg, Germany)을 이용하여 미세분쇄하고 체질(80 mesh)한 후 polyethylene film에 밀봉 후 -20℃에서 냉동보관하면서 시료로 사용하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나타내었고, 유의성 검증은 version 12의 SPSS (Statistical Package for Social Science, SPSS Inc, Chicago, IL, USA) Software package program을 이용하여 Duncan's multiple range test 및 t-test를 행하였다.
이론/모형
- Blois (19)의 방법에 따라 시액 0.2 mL에 0.4 mM DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl- hydrazyl)용액 0.8 mL를 가하여 10분간 방치 한 다음 525 nm에서 흡광도를 측정하였으며 계산식, electron donating ability(%) = 100 - [(OD of sample/OD of control) x 100]에 의하여 활성도를 산출하였다.
- Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS)는 Buege 와 Aust (22)의 방법에 따라 측정하였다. Fish oil 0.
- 알긴산 함량은 You 등(16)의 방법에 따라 시료 1 g에 50 mL의 0.1 Na2CO3용액을 첨가하여 60℃ 항온수조에서 2시간 동안 가열한 다음, 3배량의 증류수를 첨가하였다. 혼합물을 원심분리 (2,000 x g, 10min)하여 얻은 상층액에 95% methanol을 가하여 침전시킨 후, 다시 원심분리(2,000 x g, 10min)하여 침전물을 회수하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 Dewanto 등(17)의 방법에 따라 시액100 μL에 2% sodium carbonate 2 mL과 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가한 후 720 nm에서 흡광도를 측정하였으며 gallic acid (Sigma-Aldrich Co, USA)의 검량선에 의하여 함량을 산출하였다.
- 총 플라보노이드 함량은 Saleh와 Hameed (18)의 방법에 따라 시액 100 mL에 5% sodium nitrite 0.15 mL을 가한후 25℃에서 6분간 방치한 다음 10% aluminium chloride 0.3 mL를 가하여 25℃에서 5분간 방치하였다. 다음 1N NaOH 1 mL를 가하고 vortex상에서 가한 후 510 nm에서 흡광도를 측정하였으며 rutin hydrate (Sigma-Aldrich Co, USA)의 검량선에 의하여 함량을 산출하였다.
성능/효과
- 추출 방법을 달리하여 얻은 분말로 제조한 과립차의 전자공여능을 조사한 결과, 미역 고압추출한 과립차가 열수 추출한 과립차보다 높은 활성을 나타냈으며, 다시마 과립차에서는 유의적인 차이는 없으나 열수 추출한 과립차에서 높은 활성을 나타내었다. ABTS+ 라디칼 소거능은 미역 과립차의 경우 열수 추출한 과립차에서 비교적 높은 활성을 나타내고, 다시마 과립차의 경우 유의적인 차이는 없었으나 고압 추출한 과립차에서 높은 활성을 나타내었다. Woo 등(27)의 연구에서는 톱풀과 울릉미역취의 어린잎을 121℃에서 가압처리한 후 ABTS+ radical 소거능을 측정한 결과 활성이 낮아졌다고 보고하였는데 본 연구와 비슷한 경향을 나타내었다.
- TBARS는 지질과산화물의 분해로 생성된 aldehyde의 생성도를 나타내는 지표로 수치가 높을수록 과산화물의 생성도가 높음을 의미하는데, 미역 및 다시마 과립차 모두에서 높은 저해활성을 보였으며 추출방법에 따라서는 고압 추출한 과립차에서 비교적 높은 활성을 나타내었다. Ku 등(29)의 보고에 따르면 수용성 식이섬유인 알긴산 및 해조 다당이 고지방 식이를 통해 섭취되는 지질의 흡수를 억제하여 체내 지질 농도를 낮춤에 따라 지질 산화를 유의적으로 저하시킨다고 보고하였으며, 고지방 고 콜레스테롤 식이에서지질을 저하시키는 효과가 여러 보고(30)를 통해 알려진 바 있다.
- 미역과 다시마의 추출방법을 달리하여 얻은 추출분말을 이용하여 만든 과립차의 pH, 가용성 고형분 함량, 색도 및 알긴산 함량은 Table 3과 같다. pH 및 가용성 고형분 함량은 시료간에 유의적인 차이는 없었으며 미역 과립차의 색도는 유의적인 차이는 없었지만 고압추출의 과립차보다는 열수 추출의 과립차에서 L*값과 a*값이 높았으며, b*값은 고압추출에서 높은 값을 나타내었다. 또한, 다시마 과립차의 색도는 모든 항목에서 열수추출의 과립이 높은 값을 나타내었다.
- 1과 같다. 과립의 흡습량은 시간이 지남에 따라 증가하는 경향을 보였으나 증가 속도는 추출 방법에 따라 다름을 보였다. 미역 과립차는 고압 추출한 과립이 열수 추출한 과립보다 흡습이 빨랐으며, 다시마 과립차는 추출 방법에 따라 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 미역, 다시마 미세분쇄분말 추출물로 제조한 과립차의 관능적 특성을 평가한 결과는 Table 5와 같다. 관능평가 결과, 전반적으로 유의적인 차이는 없으나 고압추출에서 높은 선호도를 나타내었다. 한편 향미 및 맛에 대한 기호도 평가에서는 미역 및 다시마 과립차 모두에서 고압추출이 높은 선호도를 나타내었는데 이는 가압가열 한 해조류에서 향미 및 관능적 기호도가 개선되었다는 보고(16)와 일치하는 경향을 나타내었다.
- Ku 등(29)의 보고에 따르면 수용성 식이섬유인 알긴산 및 해조 다당이 고지방 식이를 통해 섭취되는 지질의 흡수를 억제하여 체내 지질 농도를 낮춤에 따라 지질 산화를 유의적으로 저하시킨다고 보고하였으며, 고지방 고 콜레스테롤 식이에서지질을 저하시키는 효과가 여러 보고(30)를 통해 알려진 바 있다. 따라서 본 연구에서 해조 과립차의 지질산패 억제활성이 라디칼 소거활성에 비하여 높게 나타나는 현상은 알긴산 및 해조 다당체의 기능에 따른 결과라 사료되며 고압 추출 시기능 다당체의 추출이 용이함에 따른 결과라 판단된다.
- pH 및 가용성 고형분 함량은 시료간에 유의적인 차이는 없었으며 미역 과립차의 색도는 유의적인 차이는 없었지만 고압추출의 과립차보다는 열수 추출의 과립차에서 L*값과 a*값이 높았으며, b*값은 고압추출에서 높은 값을 나타내었다. 또한, 다시마 과립차의 색도는 모든 항목에서 열수추출의 과립이 높은 값을 나타내었다. 알긴산 함량은 미역, 다시마 과립차 모두 열수 추출 과립차보다 고압 추출한 과립차에서 비교적 높은 함량을 나타내었다.
- 과립의 흡습량은 시간이 지남에 따라 증가하는 경향을 보였으나 증가 속도는 추출 방법에 따라 다름을 보였다. 미역 과립차는 고압 추출한 과립이 열수 추출한 과립보다 흡습이 빨랐으며, 다시마 과립차는 추출 방법에 따라 유의적인 차이를 보이지 않았다. 따라서 미역과립차를 상품화 할 경우 저장안정성의 확보를 위해 방습 및 수분흡수제 봉입 포장이 더욱 필요할 것으로 판단된다.
- 미역 과립차의 전자공여능을 비교분석한 결과 고압추출에서 높은 활성을 나타내는 반면 다시마의 과립차에서는 열수추출에서 다소 높은 활성을 보였다. 미역 과립차의 ABTS+ radical 소거능은 열수추출에서 높은 활성을 보였고, 다시마 과립차의 경우 고압추출에서 높은 활성을 나타내었다. Fe2+ chelating효과는 열수추출에서 높은 활성을 보였으며, TBARS에서는 고압추출에서 더 높은 값을 나타내었다.
- 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 유의적인 차이는 있으나 큰 차이는 없었다. 미역 과립차의 전자공여능을 비교분석한 결과 고압추출에서 높은 활성을 나타내는 반면 다시마의 과립차에서는 열수추출에서 다소 높은 활성을 보였다. 미역 과립차의 ABTS+ radical 소거능은 열수추출에서 높은 활성을 보였고, 다시마 과립차의 경우 고압추출에서 높은 활성을 나타내었다.
- 본 연구에서는 해조류의 고부가가치 창출을 위하여 기호성과 상품성을 향상시킨 해조 과립차의 품질특성 및 항산화 특성을 비교 분석하였다. 미역, 다시마 미세분쇄분말을 열수 및 고압 추출한 후 동결건조하여 얻은 분말의 수율은 미역, 다시마 모두 열수 추출물에서 높았으며 알긴산 함량은 고압 추출물에서 높았다. 추출방법에 따른 미역, 다시마 과립의 흡습특성 및 알긴산 함량은 고압 추출물에서 높은 함량을 나타내었다.
- 미역, 다시마의 추출방법을 달리하여 제조한 과립차의 총 폴리페놀 함량을 조사한 결과는 Table 4와 같다. 미역과립차의 총 폴리페놀 함량은 고압 추출한 과립차 및 열수 추출한 과립차에서는 유의적인 차이를 나타내지 않았으며, 다시마 과립차의 총 폴리페놀 함량은 고압 추출물이 더 높은 함량을 보였으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 반면 추출 방법을 달리한 미역 과립차의 플라보노이드 함량에서는 열수 추출한 과립차와 고압 추출한 과립차가 각각 3.
- 추출 방법을 달리한 미역분말의 색도는 L*값, a*값, b*값 모두에서 높았으며, 다시마의 추출 분말은 고압추출물이 열수 추출물에 비하여 L*값은 높고, a*값, b*값은 낮은 경향을 나타내었다. 미역의 알긴산 함량은 고압 추출한 분말(44.65%)이 열수 추출한 분말의 알긴산 함량(43.25%)보다 높은 값을 나타내었으며, 다시마는 고압 추출한 분말의 알긴산 함량이 더 높았다. 알긴산 함량이 다시마보다 미역이 높은 것은, 미역의 포자엽에 많이 함유되어 있는 다당류 함량에 따른 차이로 사료된다.
- 미역과립차의 총 폴리페놀 함량은 고압 추출한 과립차 및 열수 추출한 과립차에서는 유의적인 차이를 나타내지 않았으며, 다시마 과립차의 총 폴리페놀 함량은 고압 추출물이 더 높은 함량을 보였으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 반면 추출 방법을 달리한 미역 과립차의 플라보노이드 함량에서는 열수 추출한 과립차와 고압 추출한 과립차가 각각 3.10 mg 및 3.40 mg으로 고압추출 시 9.68% 증가하였다. 이는 폴리페놀 함량과 유사한 경향을 나타내었으며 다시마 과립차의 경우 플라보노이드 함량은 유의적인 차이를 나타내지 않았다.
- 또한, 다시마 과립차의 색도는 모든 항목에서 열수추출의 과립이 높은 값을 나타내었다. 알긴산 함량은 미역, 다시마 과립차 모두 열수 추출 과립차보다 고압 추출한 과립차에서 비교적 높은 함량을 나타내었다. 이는 추출방법을 달리하여 얻은 미역, 다시마 추출 분말의 알긴산 함량과 같은 경향을 나타내었으며, Park 등(23)과 Cho 등(24)의 연구결과와 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
- 한편 향미 및 맛에 대한 기호도 평가에서는 미역 및 다시마 과립차 모두에서 고압추출이 높은 선호도를 나타내었는데 이는 가압가열 한 해조류에서 향미 및 관능적 기호도가 개선되었다는 보고(16)와 일치하는 경향을 나타내었다. 종합적 기호도에서는 미역의 고압 추출이 열수추출에 비하여 유의적으로 높은 기호도를 나타내었으며 다시마 역시 고압에서 높은 기호도를 나타내었다. 이상의 결과 해조류 고압추출의 경우 기호도를 개선시킴과 동시에 기능특성을 향상시킨 해조류 차로서의 실용적 가치가 있을 것으로 판단된다.
- 체내에서 세포의 지질 및 단백질의 산화를 촉진하는 Fe2+의 chelating 효과를 조사한 결과, 미역 과립차에서는 열수 추출한 과립차(52.17%)가 고압 추출한 과립차(35.66%)에 비하여 높은 소거활성을 나타내었다. 다시마 과립차 또한 열수 추출한 과립차(56.
- 추출방법에 따른 미역, 다시마 과립의 흡습특성 및 알긴산 함량은 고압 추출물에서 높은 함량을 나타내었다. 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 유의적인 차이는 있으나 큰 차이는 없었다. 미역 과립차의 전자공여능을 비교분석한 결과 고압추출에서 높은 활성을 나타내는 반면 다시마의 과립차에서는 열수추출에서 다소 높은 활성을 보였다.
- 라디칼 소거능, Ferrous ion chelating 효과 및 지질과산화 억제효과를 측정하였으며, 측정 결과는 Table 5에 나타내었다. 추출 방법을 달리하여 얻은 분말로 제조한 과립차의 전자공여능을 조사한 결과, 미역 고압추출한 과립차가 열수 추출한 과립차보다 높은 활성을 나타냈으며, 다시마 과립차에서는 유의적인 차이는 없으나 열수 추출한 과립차에서 높은 활성을 나타내었다. ABTS+ 라디칼 소거능은 미역 과립차의 경우 열수 추출한 과립차에서 비교적 높은 활성을 나타내고, 다시마 과립차의 경우 유의적인 차이는 없었으나 고압 추출한 과립차에서 높은 활성을 나타내었다.
- 30%)보다 높은 수율을 나타내었다. 추출 방법을 달리한 미역분말의 색도는 L*값, a*값, b*값 모두에서 높았으며, 다시마의 추출 분말은 고압추출물이 열수 추출물에 비하여 L*값은 높고, a*값, b*값은 낮은 경향을 나타내었다. 미역의 알긴산 함량은 고압 추출한 분말(44.
- 미역 및 다시마의 미세분쇄분말을 이용하여 열수 및 고압 추출한 후 추출물을 동결건조한 분말의 수율, 수분함량 색도 및 알긴산 함량을 분석한 결과는 Table 2와 같다. 추출물의 수율은 미역 추출분말의 경우 고압 추출한 분말(27.82%)이 열수 추출한 분말(13.40%)보다 높았고, 다시마 추출분말 또한 고압 추출한 분말(49.54%)이 열수 추출한 분말(42.30%)보다 높은 수율을 나타내었다. 추출 방법을 달리한 미역분말의 색도는 L*값, a*값, b*값 모두에서 높았으며, 다시마의 추출 분말은 고압추출물이 열수 추출물에 비하여 L*값은 높고, a*값, b*값은 낮은 경향을 나타내었다.
- 미역, 다시마 미세분쇄분말을 열수 및 고압 추출한 후 동결건조하여 얻은 분말의 수율은 미역, 다시마 모두 열수 추출물에서 높았으며 알긴산 함량은 고압 추출물에서 높았다. 추출방법에 따른 미역, 다시마 과립의 흡습특성 및 알긴산 함량은 고압 추출물에서 높은 함량을 나타내었다. 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 유의적인 차이는 있으나 큰 차이는 없었다.
후속연구
- 66%)에 비하여 높은 소거활성을 나타내었다. 다시마 과립차 또한 열수 추출한 과립차(56.06%)가 고압 추출한 과립차(46.41%)에 비하여 높은 소거활성을 나타내었으며 이는 금속이온을 제거할 수 있는 물질과 라디칼을 제거할 수 있는 물질의 차이에 따른 결과라 사료되며(28), 열수 추출시 체내에 생성된 Fe2+를 효과적으로 제거시킬 수 있는 천연물로 활용할 수 있을 것으로 여겨진다.
- 이는 추출방법을 달리하여 얻은 미역, 다시마 추출 분말의 알긴산 함량과 같은 경향을 나타내었으며, Park 등(23)과 Cho 등(24)의 연구결과와 동일한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 알긴산 추출 수율의 측면으로 볼 때 고압 추출의 조건을 적절하게 조절하여 산업적으로 활용 가능 할 것으로 판단된다.
- 종합적 기호도에서는 미역의 고압 추출이 열수추출에 비하여 유의적으로 높은 기호도를 나타내었으며 다시마 역시 고압에서 높은 기호도를 나타내었다. 이상의 결과 해조류 고압추출의 경우 기호도를 개선시킴과 동시에 기능특성을 향상시킨 해조류 차로서의 실용적 가치가 있을 것으로 판단된다.
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