[논문]효소처리 가공이 당근(Daucus carota var. sativa)의 항산화 활성 변화에 미치는 영향

유진균; 이진희; 조형용; 김정국

doi:10.3746/jkfn.2013.42.2.262

효소처리 가공이 당근(Daucus carota var. sativa)의 항산화 활성 변화에 미치는 영향
Change of Antioxidant Activities in Carrots (Daucus carota var. sativa) with Enzyme Treatment 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.42 no.2, 2013년, pp.262 - 267

유진균 (차바이오 에프앤씨 기업부설 연구소) , 이진희 (차바이오 에프앤씨 기업부설 연구소) , 조형용 (차바이오 에프앤씨 기업부설 연구소) , 김정국 (차바이오 에프앤씨 기업부설 연구소)

초록
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본 연구는 당근(Daucus carota var. sativa) 가공방법 중 현재 주로 사용되고 있는 기계적 마쇄 공정으로 인하여 파괴되는 영양소의 손실을 최소화하기 위하여 식물 세포벽에 존재하는 불용성 물질인 protopectin을 가수분해하여 수용성 물질인 pectin으로 전환시키는 효소인 protopectinase를 이용하여 세포의 막을 보존하고 세포 안에 존재하는 영양소의 손실의 차이를 알아보고자 하였다. 당근의 회수율을 측정한 결과 효소처리군과 마쇄 공정 처리군을 비교하였을 때 효소처리군의 회수율은 81%, 잔사율은 19%을 보인 반면, 마쇄처리군은 회수율 56%, 잔사율 44%를 보여 약 20% 정도의 회수율 차이를 보였다. 이는 가공 후 수율 및 폐기량에서 많은 차이를 보일 것으로 판단된다. 당근의 효소 처리군과 마쇄 처리군의 성분 변화를 비교하기 위하여 당근의 주요성분인 ${\beta}$-carotene의 함량 변화를 측정한 결과 protection factor(PF) 각각 $2.2{\pm}0.2$ PF, $1.4{\pm}0.4$ PF의 차이를 보였으며, 총 폴리페놀 함량은 $89{\pm}3.42{\mu}g/g$, $64{\pm}4.16{\mu}g/g$, 총 플라보노이드 함량은 각각 $68{\pm}2.73\mu}g/g$, $41{\pm}3.26{\mu}g/g$을 보임으로써 세포막의 보존으로 인한 영양소의 파괴가 기계적 마쇄 처리군에 비하여 덜 발생한 것을 확인할 수 있었다. 두 처리군의 항산화력을 측정하기 위하여 DPPH radical 소거능과 hydroxyl radical 소거능, 아질산염 소거능을 측정하였으며 DPPH radical 소거능은 1,000 ppm에서 $87{\pm}0.29%$, $74{\pm}1.56%$로 약 13%의 DPPH radical 소거능을 보였고, hydroxyl radical 소거능 결과 10,000 ppm에서 $44{\pm}0.49%$와 $32{\pm}0.48%$로 약 12%의 hydroxyl radical 소거능을 보였다. 아질산염 소거능 측정 결과 1,000 ppm에서 $59{\pm}0.53%$와 $46{\pm}0.62%$로 약 13% 높은 아질산염 소거능을 보였다. 이는 protopectinase 효소 처리로 인한 세포막의 보존이 가공 중 발생되는 영양소의 손실을 줄임과 동시에 당근이 가지고 있는 항산화 물질들을 보존하고 있음을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this research is to minimize the loss of nutrients in carrots (Daucus carota var. sativa). A protopectinase was used to enzymatically macerated and separate cells without damage. The enzyme modification group's collection rate was 81% (residue rate 19%), while the grinding process group's collection rate was 56% (residue rate 44%)-an over 20% of collection rate difference. Thus we predicted a big difference in transference number after the process and wastage. In comparing ingredient changes in the enzyme modification group versus the grinding process group, the content of ${\beta}$-carotene (the carrot's main ingredient) showed a change in protection factor (PF) ($2.2{\pm}0.2$ PF, $1.4{\pm}0.4$ PF, respectively), total polyphenol content ($89{\pm}3.42{\mu}g/g$, $64{\pm}4.16{\mu}g/g$, respectively), and total flavonoid content ($68{\pm}2.73{\mu}g/g$, $41{\pm}3.26{\mu}g/g$, respectively). Thus we confirmed that nutrient destruction, due to cell membrane preservation, occurred less often in the enzyme modification process than the mechanical grinding process group. We also measured DPPH radical scavenging activity, hydroxyl radical scavenging activity, and nitrite scavenging activity. DPPH radical scavenging activity was $87{\pm}0.29%$ and $74{\pm}1.56%$ in the enzymatic modification group compared to the mechanical grinding process group, respectively. Hydroxyl radical scavenging activity was $44{\pm}0.49%$ and $32{\pm}0.48%$ in the enzymatic modification group compared to the mechanical grinding process group, respectively. Nitrite scavenging activity was $59{\pm}0.53%$ and $46{\pm}0.62%$ in the enzymatic modification group compared to the mechanical grinding process group, respectively. Our results show that cell membrane preservation, via the protopectinase enzyme process, decreases the loss of nutrients and still preserves inherent antioxidants.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

최근 식품, 의약품 산업에서의 pectin 생산, 식물성 식품소재를 위한 단세포화, 식물세포의 protoplast 생산 등에 응용성을 가진다고 보고되었으며, 그 중요성은 점차 증가하고 있다. 본 연구에서는 protopectinase를 이용한 당근의 단세포화를 통하여 당근 가공 시 유래되는 생리활성 물질의 파괴 문제를 개선시킬 수 있는 가능성을 조사하고자 한다.

제안 방법

2를 맞춰 주었다. 그 뒤 무게당 1% 농도로 효소를 첨가하고 50℃에서 8시간 교반한 후 0.45 μm syringe filter로 filtering 하였으며 감암농축(SB-1000, EYELA) 하였다. 그 후 동결 건조(FD 5805, IlShin)하여 시료로 사용하였다.
수확한 당근을 깨끗이 세척한 뒤 3～5 cm 절단하여 무게당 3배수의 증류수를 가하였으며 구연산을 이용하여 pH 5.2를 맞춰 주었다. 그 뒤 무게당 1% 농도로 효소를 첨가하고 50℃에서 8시간 교반한 후 0.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 당근은 올해 강원도에서 재배된 소천 5촌 품종을 사용하였다. 효소는 pectinex Ultra SP-L(Nobozymes, Bagsværd, Denmark)을 사용하였다.
본 연구에서 사용된 당근은 올해 강원도에서 재배된 소천 5촌 품종을 사용하였다. 효소는 pectinex Ultra SP-L(Nobozymes, Bagsværd, Denmark)을 사용하였다.

데이터처리

실험에서 얻어진 결과의 통계적 유의성은 각 농도의 평균차의 통계적 유의성을 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test에 의해 검정하였다.

성능/효과

Protopectinase의 효소 처리와 기계적 마쇄처리 시 발생되는 영양소의 변화를 측정하기 위하여 β-carotene을 첨가한 linoleic acid emulsion을 사용하여 측정한 결과 Table 2와 같다. Protopectinase 추출물에서 2.2 정도의 PF값을 나타냈으며, 마쇄 추출물에서는 1.4의 PF값이 나타나 효소추출물이 2배 가까이 β-carotene을 많이 함유하는 것으로 나타났다. 이는 세포막의 보존으로 인하여 당근의 주요 성분인 β-carotene의 추출이 더 용이하게 작용한 것으로 사료된다.
또한 잔사물의 양 및 회수율을 조사하였으며 그 결과는 Table 1과 같다. Protopectinase 처리를 하였을 경우에는 회수율이 81%, 잔사물이 19%이었으나, 기계적 마쇄를 행한 경우에는 회수율이 56%, 잔사율이 44%를 나타내었다. 상기의 결과에서 protopectinase에 의한 단세포화 가공 시 기계적 처리에 비하여 약 20% 정도 높은 회수율을 보였으며 잔사율의 경우 2배 이상의 감소율을 보였다.
또한 모든 질병의 원인이 되는 생체 내 산화 작용을 억제하는 것으로 알려져 있다. Protopectinase의 효소 처리와 기계적 마쇄 후 추출한 당근에 대한 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 비교한 결과(Table 3) 효소 처리군에서 total polyphenol 경우 89 μg/g으로 마쇄 처리군보다 약 25 μg/g의 함량 차이를 보였으며 total flavoniod 함량의 경우 68 μg/g으로 마쇄군보다 약 27 μg/g의 차이를 보였다. 이는 효소처리로 인하여 세포벽이 가수분해 되고 세포막이 보호됨과 동시에 추출과정 중 마쇄 처리군에 비하여 추출성이 좋아진 결과로 사료된다.
본 연구 과제를 종합하여 보면 protopectinase로 인한 효소처리가 기계적 마쇄로 추출한 처리한 군보다 당근이 가지고 있는 항산화력을 높은 수준으로 유지하고 있다는 것을 발견하였다. 이는 마쇄 과정 중 발생되는 식물 세포의 파괴에 따라 손실되는 영양소가 많다는 것을 의미하며 효소 처리로 인하여 식물 세포의 파괴를 최소화함으로써 가공 과정 중 발생되는 영양 손실이 최소화될 수 있다고 판단된다.

후속연구

이는 마쇄 과정 중 발생되는 식물 세포의 파괴에 따라 손실되는 영양소가 많다는 것을 의미하며 효소 처리로 인하여 식물 세포의 파괴를 최소화함으로써 가공 과정 중 발생되는 영양 손실이 최소화될 수 있다고 판단된다. 하지만 모든 식물의 세포벽의 구조적 특성이 다르므로 식물마다 세포벽 파괴를 최소화할 수 있는 효소 추출방법의 연구가 진행되어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	carotenoid 색소는 어떤 호르몬 합성의 전구물질인가?	식물체 내에서 carotenoid 색소는 세포내 색소체에서 합성되어 저장되는데 광합성의 보조색소로서 광흡수에 관여할 뿐만 아니라 과다한 빛에너지로부터 식물세포를 보호하는 역할도 하고 있다. 또한 광합성을 하지 않는 과실이나 종자, 꽃과 같은 기관에서는 잡색체에 축적되어 여러 가지 색깔을 나타내게 하여 번식을 위한 동물 유인의 한 도구로써 사용되며, 식물호르몬인 ascorbic acid 합성의 전구물질이기도 하다(5-7). 한편 carotenoid를 생합성하지 못하기 때문에 음식물을 통해서 얻어야 하는 사람이나 동물의 건강유지에도 유익한 물질이다.
	당근은 무엇인가?	따라서 지역에서 많이 생산되는 과일과 채소를 이용한 가공제품이 개발된다면 소비자 기호를 충족시킴은 물론 산화적 스트레스로부터 인체 보호 등 기능적 특성을 갖는 제품이 생산될 수 있을 것이다(1-4). 당근은 미나리과(Apiaceae)에 속하는 Daucus carota L.의 뿌리로 provitamin A인 β-carotene과 α-carotene, lutein과 같은 carotenoid 성분을 다량 보유하고 있는 중요한 영양원이다. 식물체 내에서 carotenoid 색소는 세포내 색소체에서 합성되어 저장되는데 광합성의 보조색소로서 광흡수에 관여할 뿐만 아니라 과다한 빛에너지로부터 식물세포를 보호하는 역할도 하고 있다.
	당근은 어떤 성분을 다량 보유하고 있는가?	당근은 미나리과(Apiaceae)에 속하는 Daucus carota L.의 뿌리로 provitamin A인 β-carotene과 α-carotene, lutein과 같은 carotenoid 성분을 다량 보유하고 있는 중요한 영양원이다. 식물체 내에서 carotenoid 색소는 세포내 색소체에서 합성되어 저장되는데 광합성의 보조색소로서 광흡수에 관여할 뿐만 아니라 과다한 빛에너지로부터 식물세포를 보호하는 역할도 하고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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