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문제 정의
- 들기름을 활용한 샐러드드레싱의 유지 산화는 들기름의 유용한 성분인 리놀렌산은 물론 이와 관련한 토코페롤 등 유용 산화방지제의 손실과 산패취 등을 유발할 수 있으므로 빛에 의한 들기름을 활용한 샐러드드레싱의 유지 산화를 평가하고 다른 유용 산화 방지 성분의 변화를 모니터링 하는 것은 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 들기름을 활용한 샐러드드레싱의 모델시스템으로 들기름 에멀젼을 만들고 대표적 채소에 존재하는 색소인 클로로필을 첨가하여 빛을 차단하거나 또는 빛의 존재에서 저장하여 유지 산화 정도를 평가하고 유용한 미량성분들의 함량 변화를 측정하여 들기름을 활용한 샐러드 드레싱의 품질 개선에 유용한 자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- ) 이었으며 오븐, 주입기, 검출기의 온도는 각각 200, 270, 280℃, 이동상으로 헬륨을 분10 mL의 속도로 흘려주었고, split ratio는 10:1이었다. 각지방산은 표준지방산의 머무름 시간과 비교하여 동정하였다.
- 들기름 에멀젼은 An S와 Choe E(2011a)의 방법을 따라 들 기름(33.12 g), 난황가루(0.5 g), 잔탄검(0.15 g), 5% 아세트산 수용액(66.23 g)의 조성으로 제조하였으며 여기에 클로로필 b를 0, 2.5, 4 mg/kg 농도로 혼합하였다. 즉, 모든 재료를 30초 동안 잘 섞은 후 S25N-25F dispersing tool(IKA Instruments, Staufen, Germany)이 장착된 Ultra-Turrax T25 homogenizer를 이용하여 10,000 rpm으로 6분간 균질화 시켰으며 모든 작업은 빛을 차단한 상태로 실시하였다.
- 에멀젼의 클로로필, 토코페롤, 폴리페놀 함량은 위의 방법으로 상분리한 후 각각 HPLC, HPLC, visible spectrophotometry에 의해 분석하였다. 클로로필의 분석은 C18 컬럼 (5.
- 즉, 모든 재료를 30초 동안 잘 섞은 후 S25N-25F dispersing tool(IKA Instruments, Staufen, Germany)이 장착된 Ultra-Turrax T25 homogenizer를 이용하여 10,000 rpm으로 6분간 균질화 시켰으며 모든 작업은 빛을 차단한 상태로 실시하였다. 준비된 에멀젼을 4 g씩 투명한 20 mL 시료병에 넣고 입구를 고무마개와 알루미늄 캡으로 밀봉한 후 형광등 (1,700 lux)이 부착된 25℃ 항온기(LBI-250, Daihan Labtech Co., Seoul, Korea)에 넣어 48 시간 동안 산화시켰고, 0, 6, 12, 30, 48 시간에 꺼내어 분석하였다. 일부시료는 시료병에 알루미늄 호일을 감싸 빛을 차단하였다.
- 5, 4 mg/kg 농도로 혼합하였다. 즉, 모든 재료를 30초 동안 잘 섞은 후 S25N-25F dispersing tool(IKA Instruments, Staufen, Germany)이 장착된 Ultra-Turrax T25 homogenizer를 이용하여 10,000 rpm으로 6분간 균질화 시켰으며 모든 작업은 빛을 차단한 상태로 실시하였다. 준비된 에멀젼을 4 g씩 투명한 20 mL 시료병에 넣고 입구를 고무마개와 알루미늄 캡으로 밀봉한 후 형광등 (1,700 lux)이 부착된 25℃ 항온기(LBI-250, Daihan Labtech Co.
- 에멀젼에서의 과산화물의 농도는 ferric thiocyanate법 (An S와 Choe E 2011a)에 의해 측정하였다. 즉, 에멀젼(0.3 mL)에 이소옥탄과 2-프로판올 혼합액 (3:1, v/v) 1.5 mL를 가하여 10초간 혼합하고 1,000 X g에서 2분 동안 원심분리한 후 유기용매 층에 메탄올과 클로로포름 혼합물(2;1, v/v), 3.94 M ammonium thiocyanate 용액, 0.132 M BaCl2, 0.144 M FeSO4용액을 가하여 20 분 후 510 nm에서의 흡광도를 측정하였다. 사용한 기기는 UV-visible spectrophotometer (HP8453; Hewlett Packard, Wilmington, DE, USA)이었고 과산화물 함량은 CuOOH의 농도(mmole/kg)로 표시하였다.
- 클로로필을 첨가하여 제조한 들기름 에멀젼을 빛에서 또는 빛을 차단한 상태로 25℃에서 저장하면서 유지 산화 및 산화방지제 분해를 평가하였다. 빛이 차단된 상태에서 들기름 에멀젼의 유지 산화 및 토코페롤 및 폴리페놀 화합물 함량 변화는 미미하였으며, 클로로필의 첨가 또한 영향을 주지 않았다.
- 클로로필의 분석은 C18 컬럼 (5.0 μm, 4.6 mm i.d. X 150 mm; Waters)과 438 nm의 UV-Vis 감지기 (ACME 930, Younglin Co. Ltd.)가 장착된 Younglin YL9100 HPLC를 사용하여 이루어졌으며 에틸아세테이트, 메탄올, 물의 혼합물 (50:37.5:12.5, v/v/v)을 사용하여 용출시켰다.
- 토코페롤 함량은 μ-porasil 컬럼 (330 mm X 3.9 mm, 10 μm size; Waters Co., Milford, Mass., USA.)과 형광감지기 (excitation 290 nm, emission 330 nm)가 장착된 Younglin YL9100 HPLC를 사용하여 분석하였으며 이동상은 0.2% 이소프로판올과 n-헥산 혼합물(0.2:99.8, v/v)이었다.
대상 데이터
- HPLC용 n-헥산과 아이소프로판올, 에틸아세테이트, 메탄올은 J.T. Baker사(Phillipsburg, NJ, USA)의 제품이었으며, 14% BF3-메탄올, 지방산 메틸 에스테르 표준품, 카페산, 토코페롤 표준품(α-, γ-, δ-tocopherol), 페놀 시약(Folin-Ciocalteu’s phenol), 클로로필 b, 잔탄검, cumene hydroperoxide(CuOOH)은 Sigma-Aldrich사(St. Louis, MO, USA)의 제품이었다.
- 강원도 화천군 간동면에서 수확된 국산 들깨(품종: 남천 2호)를 180℃에서 20분 동안 Gene Café’ coffee bean roaster(Genesis Co. Ltd., Suwon, Korea)에서 볶은 후 착유기(National ENG Co., Ltd. Goyang)로 압착 추출하여 얻은 들기름을 사용하였으며, 난황가루는 인투푸드사(Incheon)에서 구입하였다.
- 시료병의 headspace 산소소비량은 산화 전 시료병의 산소량에서 산화 후 시료병의 산소량을 빼어 구하였으며 시료병 헤드스페이스의 산소량은 가스크로마토그래피법(An S와 Choe E 2011a)에 의해 측정하였다. 사용한 기기는 YL6100 자동시료주입기 (Younglin Co. Ltd., Anyang, Korea), thermal conductivity detector 및 80/100 mesh molecular sieve 13X가 충진된 stainless steel column(1.83 m x 0.32 cm; Alltech, Deerfield, IL, USA)이 장착된 YL 6100 GC(Younglin Co. Ltd.)이었다. 운반 및 보조 기체로 헬륨(99.
데이터처리
- 1) Diffferent superscript means a significant difference among samples in each oxidation parameter by Duncan’s multiple range test at 5%.
- 1) Diffferent superscript means significant differences among samples in each oxidation parameter by Duncan’s multiple range test at 5%.
- 자료는 통계처리용 소프트웨어인 SAS/PC(SAS 9.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 사용하여 분석하였으며, 다중 범위검정(Duncan’s multiple range test)과 회귀분석(regression analysis)을 포함하였다.
이론/모형
- 들기름 에멀젼에서의 기름의 산화 정도는 시료병의 헤드스페이스 산소소비량과 ferric thiocyanate법에 의한 hydroperoxide 생성으로 평가하였다. 시료병의 headspace 산소소비량은 산화 전 시료병의 산소량에서 산화 후 시료병의 산소량을 빼어 구하였으며 시료병 헤드스페이스의 산소량은 가스크로마토그래피법(An S와 Choe E 2011a)에 의해 측정하였다.
- 들기름 에멀젼에서의 기름의 산화 정도는 시료병의 헤드스페이스 산소소비량과 ferric thiocyanate법에 의한 hydroperoxide 생성으로 평가하였다. 시료병의 headspace 산소소비량은 산화 전 시료병의 산소량에서 산화 후 시료병의 산소량을 빼어 구하였으며 시료병 헤드스페이스의 산소량은 가스크로마토그래피법(An S와 Choe E 2011a)에 의해 측정하였다. 사용한 기기는 YL6100 자동시료주입기 (Younglin Co.
- 에멀젼 기름의 지방산 조성은 에멀젼을 –20℃에서 48시간 동안 냉동하고 24시간 동안 실온에서 해동한 후 10,000 X g에서 20분간 원심분리 (Avanti J, Beckman, Fullerton, CA, USA)로 상분리하여 (Lee Y와 Choe E 2008) 얻은 기름을 14% BF3-메탄올로 에스테르화 한 후 가스크로마토그래피법 (An S와 Choe E 2011b)에 의해 분석하였다.
- 995%)을 분당 20 mL 속도로 흘려주었고 오븐, 주입구, 검출기 온도는 각각 35, 100, 140℃이었다. 에멀젼에서의 과산화물의 농도는 ferric thiocyanate법 (An S와 Choe E 2011a)에 의해 측정하였다. 즉, 에멀젼(0.
- Louis, MO, USA)의 제품이었다. 페오파이틴은 Redfearn ER과 Friend J(1962)의 방법에 따라 클로로필 b 표준품에 0.01 M 염산을 가하여 제조하여 사용하였다. 기타 시약은 모두 1급 시약을 사용하였다.
성능/효과
- 1) Diffferent letters in the bar mean significant differences among samples in each fatty acid by Duncan’s multiple range test at 5%.
- 빛이 차단된 상태에서 들기름 에멀젼의 유지 산화 및 토코페롤 및 폴리페놀 화합물 함량 변화는 미미하였으며, 클로로필의 첨가 또한 영향을 주지 않았다. 그러나 빛은 클로로필 농도 증가와 함께 들기름 에멀젼의 유지 산화를 가속화시켰으며, 토코페롤과 폴리페놀 화합물의 분해가 증가되었고 특히 클로로필 첨가량 증가에 따라 폴리페놀 화합물의 분해 속도가 증가하였다. 빛의 존재 또는 클로로필 첨가와 관계없이 들기름 에멀젼의 지방산 조성에는 유의한 변화가 없었으며, 클로로필 첨가 여부와 관계없이 들기름 에멀젼 유지의 광산화는 토코페롤보다는 폴리페놀의 농도 의존성이 더 높았다.
- 그러나 빛의 존재 하에 25℃에서 저장한 들기름 에멀젼의 산소소비량과 과산화물값은 Fig. 1과 같이 저장기간이 증가함에 따라 뚜렷하게 증가하였으며, 첨가한 클로로필의 농도가 증가할수록 들기름 에멀젼의 산소소비량과 과산화물값이 유의하게 증가하였다. 이것은 빛과 클로로필에 의해 들기름 에멀젼의 유지 산화가 증가했음을 의미하며 빛이 차단된 상태에서 클로로필이 들기름 에멀젼의 유지 산화에 유의한 영향을 보이지 않았던 결과와 비교할 때 일중항산소 생성을 위한 클로로필의 감광제로서의 역할(Choe E와 Min DB 2005)에 기인한 것으로 생각된다.
- 들기름 에멀젼의 저장 중 산화방지제 잔존량과 유지 산화와의 관계에 대한 빛과 클로로필 첨가 영향은 Table 6과 같다. 들기름 에멀젼의 총 토코페롤 및 폴리페놀 화합물 잔존량은 산소소비량 및 과산화물값과 비교적 높은 상관관계를 보였다. 회귀선의 기울기인 ‘a’는 음의 값으로 이는 토코페롤 및 폴리페놀 화합물 잔존량이 높을수록 들기름 에멀젼의 산소소비량 및 과산화물값이 낮았음을 의미하여 이들 화합물의 유지 산화 방지 작용을 확인할 수 있었다.
- 들기름 에멀젼의 총 토코페롤 함량은 168.8 mg/kg으로, α-, δ-, γ-토코페롤이 각각 17.33, 122.99, 28.49 mg/kg 농도로 함유되어 있었다.
- 4와 같다. 들기름 에멀젼의 총 폴리페놀 화합물 함량은 19.02 mg/kg이었으며 빛이 차단된 상태에서 48시간동안 저장한 후 클로로필 첨가에 따른 유의한 차이없이 91%(17.3 mg/kg)이상의 폴리페놀 화합물이 잔존하였다. 이것은 빛이 차단된 상태에서 들기름에멀젼의 산화 중 폴리페놀 화합물의 분해는 크지 않았음을 나타낸다.
- 45 mg/kg)이 잔존하였다. 또한 들기름 에멀젼에 첨가한 클로로필 농도가 0, 2.5, 4 mg/kg으로 증가함에 따라 토코페롤 총 함량이 초기값과 유의한 차이를 보이는 시간이 48, 30, 12시간으로 조금씩 빨라졌으나, 동일 저장 시간에서 클로로필 첨가량 차이에 의한 총 토코페롤 함량 차이는 유의하지 않았다. 빛이 차단된 상태로 저장한 들기름 에멀젼에서의 토코페롤의 여러 이성질체 즉α-, δ-, γ-토코페롤의 함량 변화 또한 총 토코페롤 함량 변화와 유사하였다.
- 또한 빛 존재하에서 클로로필을 4 mg/kg으로 첨가한 들기름 에멀젼을 저장하였을때 토코페롤 및 폴리페놀 화합물 잔존량에 대한 산소소비량 회귀선의 기울기인 ‘a’ 값은 –0.0357, -0.1203 μ mole O2/mL/mg/kg으로 이것은 토코페롤 및 폴리페놀 화합물 잔존량이 1 mg/kg 감소할수록 들기름 에멀젼의 산소소비량은 각각 0.0357, 0.1203 μmole O2/mL 증가함을 의미한다.
- 0635 μmole O2/mL 감소함을 의미한다. 또한 클로로필을 첨가하지 않은 들기름 에멀젼을 빛 존재 하에서 저장하였을 때 토코페롤 및 폴리페놀 화합물 잔존량이 1 mg/kg 증가할수록 들기름 에멀젼에서의 과산화물 생성은 각각 0.0277, 0.0538 mmole CuOOH/kg 감소하였다. 또한 빛 존재하에서 클로로필을 4 mg/kg으로 첨가한 들기름 에멀젼을 저장하였을때 토코페롤 및 폴리페놀 화합물 잔존량에 대한 산소소비량 회귀선의 기울기인 ‘a’ 값은 –0.
- 저장기간이 6, 12, 30, 48시간으로 증가함에 따라 시료에서의 산소소비량과 과산화물값은 증가하였으나 그 변화는 미미하였다. 또한 클로로필의 첨가는 빛이 차단된 25℃에서 저장한 들기름 에멀젼의 산소소비량과 과산화물값에 유의한 영향을 주지 않았다. 이것은 빛이 차단된 25℃에서 들기름 에멀젼의 유지 산화는 미미하였으며, 또한 빛이 차단된 25℃에서 클로로필의 첨가는 들기름 에멀젼 유지 산화에 영향을 주지 않았음을 의미한다.
- 29 mg/kg)이었다. 또한 클로로필의 첨가량이 0, 2.5, 4 mg/kg으로 증가할수록 폴리페놀 화합물의 분해도 증가하여 30시간 저장 후 각각 초기값의 76.29, 69.92, 62.74%가 잔존하였다. 이것은 빛의 존재가 들기름 에멀젼에서 폴리페놀 화합물의 분해를 증가시켰으며 클로로필의 첨가는 이를 더욱 증가시켰음을 의미하였다.
- 또한 토코페롤의 여러 이성질체들의 함량도 빛 존재하에서 저장 시간에 따라 유의 하게 감소하였으며, α-토코페롤이 다른 이성질체에 비해 감소비율이 컸다.
- 빛이 차단된 상태로 저장한 들기름 에멀젼에서의 토코페롤의 여러 이성질체 즉α-, δ-, γ-토코페롤의 함량 변화 또한 총 토코페롤 함량 변화와 유사하였다. 본 결과는 빛이 차단된 상태에서 들기름 에멀젼의 산화 중 토코페롤의 분해는 적었으며, 클로로필의 첨가는 토코페롤 분해에 큰 영향을 주지 않았음을 의미한다. 그러나 빛의 존재 하에서 들기름 에멀젼을 저장하는 동안 토코페롤의 분해는 증가하여 48시간 후 총 함량은 초기의 85% 미만(137.
- 그러나 빛은 클로로필 농도 증가와 함께 들기름 에멀젼의 유지 산화를 가속화시켰으며, 토코페롤과 폴리페놀 화합물의 분해가 증가되었고 특히 클로로필 첨가량 증가에 따라 폴리페놀 화합물의 분해 속도가 증가하였다. 빛의 존재 또는 클로로필 첨가와 관계없이 들기름 에멀젼의 지방산 조성에는 유의한 변화가 없었으며, 클로로필 첨가 여부와 관계없이 들기름 에멀젼 유지의 광산화는 토코페롤보다는 폴리페놀의 농도 의존성이 더 높았다.
- 들기름 에멀젼에는 들기름에 천연으로 존재하는 토코페롤과 폴리페놀화합물 (Wang S 등 2010)과 함께, 첨가한 클로로필 등의 미량 성분들이 검출되었으며, 에멀젼의 저장 조건에 따라 그 함량이 변화하였다. 예측한대로 클로로필이 첨가되지 않은 들기름 에멀젼에서는 클로로필이 검출되지 않았으며, 들기름 에멀젼에 첨가된 클로로필은 산성 조건에서 모두 페오파이틴으로 전환되어 클로로필 대신 페오파이틴만이 검출되었다. 클로로필 뿐 아니라 페오파이틴도 일중항산소 생성을 위한 감광제 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다(Kim N과 Choe E 2012).
- 0928 mmol CuOOH/kg/h이었다. 이 결과는 클로로필이 들기름 에멀젼의 유지 산화를 가속화시켰음을 의미하며 클로로필이 빛에너지를 흡수하여 공기 중의 삼중항산소로부터 일중항산소를 생성하여 들기름 에멀젼의 유지 산화를 가속화시킨 데서 기인했을 것으로 생각된다. 기름에 대한 일중항산소의 반응 속도는 삼중항산소에 비해 1500배 이상 빠른 것으로 알려져 있다(Choe E와 Min DB 2006).
- 4957 mmole/kg 증가함을 의미한다. 이상의 결과는 모두 토코페롤보다는 폴리페놀 화합물의 농도 변화가 들기름 에멀젼의 산소소비량 및 과산화물 값에 더 큰 변화를 초래하며 따라서 들기름 에멀젼의 유지 산화는 토코페롤에 비해 폴리페놀의 농도에 의존성이 더 높음을 의미한다.
- 35 %/h로 빛의 존재에 의해 폴리페놀 화합물의 분해는 토코페롤과 유사하게 매우 가속화되었으며 빛 존재하에서 클로로필 첨가량이 증가함에 따라 폴리페놀 화합물의 분해 속도는 증가하였다. 이와 같은 들기름 에멀젼의 광산화 중 초기값 대비 상대 함량으로 구한 폴리페놀 화합물의 분해 속도는 토코페롤의 분해 속도 (0.307~0.357%/h)와 비교할 때 매우 높아, 빛 존재하에 클로로필에 의해 생성된 일중항산소에 대한 화학적 소거 작용이 토코페롤에 비해 폴리페놀 화합물에 의해 더 많이 이루어졌음을 암시한다. 일중항산소의 화학적 소거는 산화방지제의 산화 및 분해를 초래한다(Choe E와 Min DB 2006).
- 들기름 에멀젼의 각 토코페롤 이성질체의 함량은 큰 차이가 있었으므로 에멀젼 저장 중 토코페롤의 분해속도는 Table 4와 같이 초기값 대비 상대 함량으로 구하였다. 클로로필 첨가량이 0, 2.5, 4 mg/kg인 들기름 에멀젼의 48시간 저장동안 총 토코페롤의 분해 속도는 빛을 차단한 상태에서 각각 0.046, 0.049, 0.056%/h, 빛 존재 하에서는 각각 0.307, 0.357, 0.351%/h로 빛의 존재에 의해 토코페롤 분해는 매우 가속화 되었으나 클로로필 첨가량에 따른 차이는 크지 않았다. 이것은 빛 존재하에 클로로필에 의해 생성된 일중항산소에 대한 토코페롤의 소거 작용이 화학적 기전보다는 물리적 기전에 의해 이루어졌음을 암시한다.
- Table 5는 들기름 에멀젼의 저장 조건에 따른 폴리페놀 화합물의 분해속도를 초기값 대비 상대 함량으로 구한 결과를 보여준다. 클로로필 첨가량이 0, 2.5, 4 mg/kg인 에멀젼의 48시간 저장동안 총 폴리페놀 화합물의 분해 속도는 빛을 차단한 상태에서 각각 3.766, 2.682, 3.424 %/h, 빛 존재 하에서 각각 9.282, 11.11, 13.35 %/h로 빛의 존재에 의해 폴리페놀 화합물의 분해는 토코페롤과 유사하게 매우 가속화되었으며 빛 존재하에서 클로로필 첨가량이 증가함에 따라 폴리페놀 화합물의 분해 속도는 증가하였다. 이와 같은 들기름 에멀젼의 광산화 중 초기값 대비 상대 함량으로 구한 폴리페놀 화합물의 분해 속도는 토코페롤의 분해 속도 (0.
- 한편, 토코페롤 이성체 중 빛이 차단된 경우 δ-토코페롤, 빛이 존재한 경우에는 α-토코페롤의 분해 속도가 높았다.
- 회귀선의 기울기인 ‘a’는 음의 값으로 이는 토코페롤 및 폴리페놀 화합물 잔존량이 높을수록 들기름 에멀젼의 산소소비량 및 과산화물값이 낮았음을 의미하여 이들 화합물의 유지 산화 방지 작용을 확인할 수 있었다.
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