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문제 정의
- 오미자의 약리학적 효능과 유효성분에 관한 다양한 연구가 다양하게 진행되어 왔으나(Kim 등 1973, Kwon 등 2001, Kim등 2004, Cho 등 2007, Kwon & Park 2008, Kim & Choi 2008, Kim 등 2009) 추출 조건 차이에 따른 연구는 부족한 실정이며 따라서 본 연구에서는 추출 조건을 달리하여 오미자 추출액을 제조하고 추출액의 특성을 고려하여 향후 효능있는 음료 및 차 제조의 자료로 삼고자 한다.
제안 방법
- 각 추출물의 수소이온 라디칼 소거활성은 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl(DPPH) 유리 라디칼 소거법으로 측정하였다. 각 시료 일정량을 에탄올에 녹인 후 0.4 mM DPPH 용액을 0.8 mL 가하고 이것을 10초 진탕, 실온에서 10초 방치한 뒤 UV-spectrometer(Human Corp. X-ma 3000, Korea)를 사용하여 525 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정값을 사용하여 아래 식에 의해 전자공여능을 계산하였다(Blois 1958, 한국식품영양과학회편 2000)
- 각 오미자 추출물을 여과지(Whatman filter paper No. 1)로 여과하여 pH meter(Accumet Excel XL15, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA, USA)를 이용하여 pH를 3회 반복 측정하였고, 당도는 당도계(Atago PR-201refractometer, Tokyo, Japan)를 사용하여 % brix로 나타냈으며, 색도계(Colori meter JC201S, Tokyo, Japan)로 색도를 측정하여 명도(L value), 적색도(a value), 황색도(b value)로 나타내었다.
- 건조 오미자를 2회 세척 후 물기를 제거하고 10배의 증류수를 가하여 환류냉각 추출장치로 80℃에서 30분, 60분 120분, 100℃에서 30분, 60분, 120분 추출하였다. 여기서 얻은 추출액을 여과하여 냉장보관하면서 일반 특성 실험과 관능 검사에 사용하였고 rotary evaporator 로 일정량으로 감압농축시킨 후 동결 건조하여 항산화 특성 실험에 사용하였다.
- 식품이나 체내의 생체막에 존재하는 지질의 산화 반응에 관여하는 활성라디칼에 전자나 수소 원자를 공여하여 안정한 형태로 전환시키는 것을 항산화 작용이라고 하며, 활성라디칼에 전자를 공여하여 식품 중 지방질 산화의 억제 척도로 사용되고 인체가 활성라디칼에 의해 노화되는 것을 억제하는 척도로 이용되고 있다(Choi & Oh 1985). 본 실험에서는 유리 라디칼인 1.1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)을 사용하여 시료 추출액의 활성을 평가하였다. 오미자 추출물의 수소이온 라디칼 소거활성을 측정한 결과 100℃에서 120분간 추출한 시료가 30.
- 건조 오미자를 2회 세척 후 물기를 제거하고 10배의 증류수를 가하여 환류냉각 추출장치로 80℃에서 30분, 60분 120분, 100℃에서 30분, 60분, 120분 추출하였다. 여기서 얻은 추출액을 여과하여 냉장보관하면서 일반 특성 실험과 관능 검사에 사용하였고 rotary evaporator 로 일정량으로 감압농축시킨 후 동결 건조하여 항산화 특성 실험에 사용하였다.
- 오미자 추출물의 관능검사는 각 추출 조건으로 추출 후 여과하여 24시간 냉장 저장하고 실온에서 3시간 보관한 상태의 오미자 추출액을 사용하였다. 추출액 일정량을 투명한 플라스틱 컵에 담아 식품영양학 전공 학생 30명으로 구성된 패널들에게 검사방법과 평가 특성을 교육시킨 후 평가하도록 하였다.
- 추출 조건을 달리한 오미자 추출물의 이용성을 알아보기 위해 추출물의 이화학적 특성을 알아보고 항산화 관련 특성을 비교하였다. 추출물의 pH는 3.
- 오미자 추출물의 관능검사는 각 추출 조건으로 추출 후 여과하여 24시간 냉장 저장하고 실온에서 3시간 보관한 상태의 오미자 추출액을 사용하였다. 추출액 일정량을 투명한 플라스틱 컵에 담아 식품영양학 전공 학생 30명으로 구성된 패널들에게 검사방법과 평가 특성을 교육시킨 후 평가하도록 하였다. 평가 방법은 7점 척도로 하였으며 검사 항목은 색, 향, 탁한 정도, 신맛, 전체적인 기호도 5개의 문항이었다.
- 추출액 일정량을 투명한 플라스틱 컵에 담아 식품영양학 전공 학생 30명으로 구성된 패널들에게 검사방법과 평가 특성을 교육시킨 후 평가하도록 하였다. 평가 방법은 7점 척도로 하였으며 검사 항목은 색, 향, 탁한 정도, 신맛, 전체적인 기호도 5개의 문항이었다. 7점 척도법으로 각 항목에 대해 선호도가 좋을수록 높은 점수를 주도록 하였다.
- 일반적으로 폴리페놀 함량이 많은 식물이 대부분 플라보노이드의 함량도 많았으며. 폴리페놀 함량이 낮았으나 높은 항산화 활성을 보여준 연구(Kim 등 2004; Choi 등 2005) 및 폴리페놀 함량의 차이에도 불구하고 항산화능이 유사했다는 연구결과(Kim 등 2005)도 있어 오미자 추출물의 항산화 관련 실험 결과의 관련성을 알아보기 위해 추출 조건을 달리한 오미자 추출물의 폴리페놀 함량과 플라보노이드 함량, 라디칼 소거능 사이의 관련성을 비교하였다. 각 추출 온도와 추출 시간 모두 폴리페놀 함량이 높을수록 플라보노이드 함량이 증가했으며 라디칼 소거능도 높은 것으로 나타났다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 오미자는 경상북도 문경에서 2011년 수확한 것으로 건조, 포장한 상태로 구입한 후 냉동보관하면서 사용하였다.
데이터처리
- 1)a-cValue in same row with difference superscripts are significantly different by Duncan’s multiple range test (p<0.05).
- SPSS Statistics 19.0 프로그램을 사용하여 추출 온도간의 차이는 t-test를 하였고 추출 시간의 차이는 분산분석을 한 후 Duncan’s multiple range test로 α=0.05 수준에서 유의성을 검증하였다.
- 모든 실험은 3회 이상 반복 실시하여 평균과 표준편차로 표시하였다. SPSS Statistics 19.
이론/모형
- 각 시료 추출물의 폴리페놀 함량은 Foiln-Denis법으로 정량하였으며 catechin을 표준물질로 하였다. 증류수에 일정 농도로 녹인 시료 1 mL에 Folin-Ciocalteu 0.
- 각 추출물의 수소이온 라디칼 소거활성은 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl(DPPH) 유리 라디칼 소거법으로 측정하였다. 각 시료 일정량을 에탄올에 녹인 후 0.
- 각 추출물의 총 플라보노이드 함량은 Diethylene 비색법으로 정량하였으며 naringin을 표준물질로 하였다. 증류수에 일정 농도로 녹인 시료 0.
성능/효과
- 오미자 추출물의 당도 측정결과는 [Table 2]와 같다. 100℃에서 120분 가열한 시료의 당도가 가장 높았으며 당도는 추출 시간이 길어질수록 유의적으로 증가하였다. 추출온도에 따라서는 100℃ 추출시 80℃ 추출에 비하여 당도가 유의적으로 증가하였다.
- 그러나 관능평가 시 고온, 장시간 추출물의 평가가 가장 낮았음을 고려해야 한다. 80℃에서 60분과 120분 가열한 오미자 추출물에서 기호도에 영향을 주는 색과 신맛의 유의적 차이가 없었고, 100℃에서 60분과 120분 가열한 시료에서는 색, 탁도, 신맛에 있어 유의적으로 기호도가 감소한 것으로 보아 음료나 차 등으로 이용하고자 할 때에는 기능성 특성은 다소 감소하더라도 관능 특성을 고려하여 80℃ 추출 온도에서 120분 가열하는 것이 적절한 것으로 사료된다.
- 동일한 추출 시간일때 추출 온도별로는 80℃에서 추출한 시료가 100℃에서 추출한 시료 보다 전자공여능이 낮았다. Positive control로 사용한 Vitamin C와 Vitamin E의 라디칼 소거 활성은 각각 83.80, 81.58%로 측정되었다. Choi 등(2005)은 DPPH radical 소거능력이 낮았으나 TBARS 생성 억제면에서는 활성이 있는 한약재들이 있으므로 DPPH 라디칼 소거활성 측정법만으로는 항산화효과를 나타내는데 한계가 있다고 하였다[Table 6].
- 각 조건으로 제조된 오미자 추출물의 가용성 고형분은 80℃에서 추출한 경우 가열 시간이 증가할수록 유의적으로 증가하였고(p<0.01), 100℃에서 추출한 시료 역시 가열 시간이 증가할수록 가용성 고형분이 유의적으로 증가하였다 (p<0.05).
- 폴리페놀 함량이 낮았으나 높은 항산화 활성을 보여준 연구(Kim 등 2004; Choi 등 2005) 및 폴리페놀 함량의 차이에도 불구하고 항산화능이 유사했다는 연구결과(Kim 등 2005)도 있어 오미자 추출물의 항산화 관련 실험 결과의 관련성을 알아보기 위해 추출 조건을 달리한 오미자 추출물의 폴리페놀 함량과 플라보노이드 함량, 라디칼 소거능 사이의 관련성을 비교하였다. 각 추출 온도와 추출 시간 모두 폴리페놀 함량이 높을수록 플라보노이드 함량이 증가했으며 라디칼 소거능도 높은 것으로 나타났다. 단순회귀분석 결과 폴리페놀과 플라보노이드 함량의 관계는 80℃와 100℃ 추출시 추출 시간에 따라서 r 값이 0.
- 추출물의 명도는 가열온도 및 가열 시간 증가로 낮아졌으며 가열 시간의 증가로 오미자의 고형분 추출 정도가 많아졌으므로 명도에도 영향을 준 것으로 보인다. 관능검사 결과 패널들은 오미자 추출물이 밝고 투명한 것을 선호하는 것으로 나타났다. 신맛 정도에 대한 평가에서 pH 측정시 6종 추출물간에 유의적 차이는 없었지만 가장 pH가 높았던 80℃에서 30분 추출한 시료에 대한 관능평가가 가장 좋았다.
- 오미자 추출물의 색도 측정결과는 [Table 3]과 같다. 낮은 온도에서 가열 시간이 짧을 때 추출액의 명도가 가장 밝았으며 80℃에서 추출시간이 길어질수록 명도가 유의적으로 감소하는 것을 볼 수 있었다. 100℃에서 가열시에는 가열시간 증가에 따라 밝기가 점점 어두워졌으나 60분 추출 시료와 120분 추출 시료간에는 유의적인 차이가 없었다.
- 라디칼 소거능과 폴리페놀 함량, 플라보노이드 함량과도 80℃ 추출시와 100℃ 추출시 높은 상관관계를 보였다. 다만 각 추출 조건의 오미자에서 플라보노이드 함량이 적게 나타나 오미자 추출물의 항산화성에는 플라보노이드 외의 다른 폴리페놀 물질이 작용하고 있음을 알 수 있으며 이들이 라디칼 소거능에도 상당 부분 기여할 것으로 생각된다. Min 등(2007)은 제천산 약용식물 추출물의 polyphenol 함량, flavonoid 함량, 라디칼 소거능 간에 높은 상관관계를 보였다고 하여 본 연구결과와 유사한 결과를 보고한 바 있다[Figure 1-3].
- 각 추출 온도와 추출 시간 모두 폴리페놀 함량이 높을수록 플라보노이드 함량이 증가했으며 라디칼 소거능도 높은 것으로 나타났다. 단순회귀분석 결과 폴리페놀과 플라보노이드 함량의 관계는 80℃와 100℃ 추출시 추출 시간에 따라서 r 값이 0.9 이상으로 높은 정의 상관관계를 보였다. 라디칼 소거능과 폴리페놀 함량, 플라보노이드 함량과도 80℃ 추출시와 100℃ 추출시 높은 상관관계를 보였다.
- 47 범위로 강산성이었고 추출 온도에서 모두 추출 시간에 따라 유의적인 차이는 없었다. 당도는 추출 시간이 길어질수록 유의적으로 증가하였고 추출온도에 따라서는 100℃ 추출시 80℃ 추출에 비하여 유의적으로 증가하였다. 추출물의 명도는 가열온도 및 가열 시간 증가로 낮아졌으며 가열 시간의 증가로 오미자의 고형분 추출 정도가 많아졌으므로 명도에도 영향을 준 것으로 보인다.
- 001). 동일한 추출 시간에서는 가열 온도가 높을수록 적색도가 유의적으로 증가하였다. 온도가 높고 추출 시간이 길어질수록 추출물은 어두운 적색이 되었으며 오미자 음료의 주된 색인 붉은색은 안토사이아닌에 의한 것으로 산성에서는 선명한 붉은 색을 나타내며 음료의 기호도에 영향을 줄 것으로 생각된다.
- 001)과 가열온도가 증가할수록 황색도는 증가하였다. 동일한 추출 시간에서는 가열 온도가 높을수록 황색도가 유의적으로 증가하였다. 우리나라 고조리서에서는 찬물이나 뜨거운 물에 하룻밤 수침 시켜 사용하여(Han & Rho 2008) 밝고 맑은 색을 이용한 것으로 생각되며 전통 의서에서는 오미자를 주로 끓는 물에 달여서 섭취한다고 하여 『(허준(동의보감연구실 옮김) 2009, 지와 윤 2010) 색 보다는 효능을 중심으로 사용하였음을 알 수 있었다.
- 83%로 시료 중 가장 높았으며 추출 시간이 길어질수록 전자공여능이 높아지는 것을 볼 수 있었다. 동일한 추출 시간일때 추출 온도별로는 80℃에서 추출한 시료가 100℃에서 추출한 시료 보다 전자공여능이 낮았다. Positive control로 사용한 Vitamin C와 Vitamin E의 라디칼 소거 활성은 각각 83.
- 9 이상으로 높은 정의 상관관계를 보였다. 라디칼 소거능과 폴리페놀 함량, 플라보노이드 함량과도 80℃ 추출시와 100℃ 추출시 높은 상관관계를 보였다. 다만 각 추출 조건의 오미자에서 플라보노이드 함량이 적게 나타나 오미자 추출물의 항산화성에는 플라보노이드 외의 다른 폴리페놀 물질이 작용하고 있음을 알 수 있으며 이들이 라디칼 소거능에도 상당 부분 기여할 것으로 생각된다.
- 추출 온도와 시간 변화에 따른 오미자 추출물의 플라보노이드 함량 측정 결과는 [Table 8]과 같다. 모든 시료에서 플라보노이드 함량은 폴리페놀류 함량과 비교하여 낮았다. 80℃에서 추출한 경우 추출시간이 길어질수록 플라보노이드 함량이 유의적으로 증가하였으나 100℃에서 추출한 시료에서는 추출 시간 증가에 따라 플라보노이드 함량에는 유의적 차이를 보이지 않았다.
- 추출물의 탁도에 대한 선호도는 고온일수록 또한 추출시간이 길수록 유의적으로 낮았다. 본 실험에서 고온에서 장시간 추출할 때 가용성 고형분의 양이 많아졌고 명도가 저하되었는데 패널들은 오미자 추출물이 밝고 투명한 것을 선호하는 것으로 보였다. 신맛 정도에 대한 관능평가에서 pH 측정시 6종 추출물간에 유의적 차이는 없었지만 가장 pH가 높았던 80℃에서 30분 추출한 시료의 신맛에 대한 선호도가 가장 높게 평가되었으며 pH가 가장 낮았던 100℃에서 120분 추출한 시료의 신맛에 대한 선호도가 유의적으로 낮았다.
- 폴리페놀류는 항산화제, 혈압상승 억제, 콜레스테롤 상승 억제 등의 기능 특성이 있다. 본 실험에서 오미자 추출물의 폴리페놀 함량은 100℃, 120분 추출물이 유의적으로 높았고 추출 온도가 높을수록, 가열시간이 길어질수록 polyphenol 함량은 유의적으로 증가하였다. Kim 등(2004)의 열수추출에 의한 약재의 폴리페놀 함량 실험 결과에서 오미자는 12.
- Kim 등 (2004)과 Min(2007)은 다양한 약용식물 추출물에서 항산화 특성을 실험한 결과 polyphenol 함량이 flavonoid 함량 보다 많았다고 하여 본 실험의 결과와 일치하였다. 본 실험에서각 추출 조건에서 오미자의 플라보노이드 함량이 폴리페놀 함량 보다 약 4배 정도 적은 것으로 나타나 플라보노이드 외의 다른 폴리페놀 화합물을 많이 함유하고 있는 것으로 보인다.
- 본 실험에서 고온에서 장시간 추출할 때 가용성 고형분의 양이 많아졌고 명도가 저하되었는데 패널들은 오미자 추출물이 밝고 투명한 것을 선호하는 것으로 보였다. 신맛 정도에 대한 관능평가에서 pH 측정시 6종 추출물간에 유의적 차이는 없었지만 가장 pH가 높았던 80℃에서 30분 추출한 시료의 신맛에 대한 선호도가 가장 높게 평가되었으며 pH가 가장 낮았던 100℃에서 120분 추출한 시료의 신맛에 대한 선호도가 유의적으로 낮았다. 전체적인 기호도는 80℃에서 30분 추출한 시료가 가장 좋은 것으로 나타나 오미자 추출물의 기호도는 색, 탁도, 신맛에 의해 많은 영향을 받음을 알 수 있었다.
- 관능검사 결과 패널들은 오미자 추출물이 밝고 투명한 것을 선호하는 것으로 나타났다. 신맛 정도에 대한 평가에서 pH 측정시 6종 추출물간에 유의적 차이는 없었지만 가장 pH가 높았던 80℃에서 30분 추출한 시료에 대한 관능평가가 가장 좋았다. 전체적인 기호도는 80℃에서 30분 추출한 시료가 가장 좋은 것으로 나타나 오미자 추출물의 기호 도는 색, 탁도, 신맛에 의해 많은 영향을 받는 것으로 판단 된다.
- 각 조건으로 제조된 오미자추출물의 pH 측정결과는[Table 1]과 같다. 오미자 추출물의 pH는 3.35-3.47 범위로 강산성이었고 80℃와 100℃ 추출 온도에서 모두 추출 시간이 길어질수록 pH가 감소하는 경향이었으나 유의적인 차이는 없었다. 추출시간이 일정한 경우에는 추출 온도가 높을때 pH가 다소 감소하였으나 역시 유의적 차이를 보이지는 않았다.
- 오미자 추출물의 색에 대한 평가에서 80℃에서 30분 추출한 시료의 선호도가 가장 높았고 동일 추출 시간일 때 80℃에서추출한 시료가 100℃ 추출 시료보다 색에 대한 선호도가 유의적으로 높았다(p<0.001).
- 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)을 사용하여 시료 추출액의 활성을 평가하였다. 오미자 추출물의 수소이온 라디칼 소거활성을 측정한 결과 100℃에서 120분간 추출한 시료가 30.83%로 시료 중 가장 높았으며 추출 시간이 길어질수록 전자공여능이 높아지는 것을 볼 수 있었다. 동일한 추출 시간일때 추출 온도별로는 80℃에서 추출한 시료가 100℃에서 추출한 시료 보다 전자공여능이 낮았다.
- 적색도는 낮은 온도에서 가열 시간이 짧을 때 가장 낮았으며 추출 시간이 증가할수록(p<0.01)과 가열온도가 증가할수록 적색도는 증가하였다(p<0.001).
- 신맛 정도에 대한 평가에서 pH 측정시 6종 추출물간에 유의적 차이는 없었지만 가장 pH가 높았던 80℃에서 30분 추출한 시료에 대한 관능평가가 가장 좋았다. 전체적인 기호도는 80℃에서 30분 추출한 시료가 가장 좋은 것으로 나타나 오미자 추출물의 기호 도는 색, 탁도, 신맛에 의해 많은 영향을 받는 것으로 판단 된다. 항산화 관련 실험에서 추출 시간, 추출 온도 증가에 의해 라디칼 소거능, polyphenol 함량, flavonoid 함량이 증가하였으므로 항산화라는 기능적인 특성을 극대화하기 위해서는 고온에서 장시간 가열하는 것이 유리할 것이다.
- 신맛 정도에 대한 관능평가에서 pH 측정시 6종 추출물간에 유의적 차이는 없었지만 가장 pH가 높았던 80℃에서 30분 추출한 시료의 신맛에 대한 선호도가 가장 높게 평가되었으며 pH가 가장 낮았던 100℃에서 120분 추출한 시료의 신맛에 대한 선호도가 유의적으로 낮았다. 전체적인 기호도는 80℃에서 30분 추출한 시료가 가장 좋은 것으로 나타나 오미자 추출물의 기호도는 색, 탁도, 신맛에 의해 많은 영향을 받음을 알 수 있었다.
- 추출 조건을 달리한 오미자 추출물의 이용성을 알아보기 위해 추출물의 이화학적 특성을 알아보고 항산화 관련 특성을 비교하였다. 추출물의 pH는 3.35-3.47 범위로 강산성이었고 추출 온도에서 모두 추출 시간에 따라 유의적인 차이는 없었다. 당도는 추출 시간이 길어질수록 유의적으로 증가하였고 추출온도에 따라서는 100℃ 추출시 80℃ 추출에 비하여 유의적으로 증가하였다.
- 당도는 추출 시간이 길어질수록 유의적으로 증가하였고 추출온도에 따라서는 100℃ 추출시 80℃ 추출에 비하여 유의적으로 증가하였다. 추출물의 명도는 가열온도 및 가열 시간 증가로 낮아졌으며 가열 시간의 증가로 오미자의 고형분 추출 정도가 많아졌으므로 명도에도 영향을 준 것으로 보인다. 관능검사 결과 패널들은 오미자 추출물이 밝고 투명한 것을 선호하는 것으로 나타났다.
- 추출물의 향에 대한 평가에서는 100℃에서 추출한 시료가 80℃에서 추출한 시료보다 선호도가 높았으나 유의적인 차이는 없었으며, 80℃에서 120분 추출한 시료의 향의 선호도가 가장 낮았으나 역시 유의적인 차이는 없어 오미자 향의 관능적인 차이는 추출 온도와 시간에 따라 유의적인 차이가 없는 것을 알 수 있었다. 추출물의 탁도에 대한 선호도는 고온일수록 또한 추출시간이 길수록 유의적으로 낮았다. 본 실험에서 고온에서 장시간 추출할 때 가용성 고형분의 양이 많아졌고 명도가 저하되었는데 패널들은 오미자 추출물이 밝고 투명한 것을 선호하는 것으로 보였다.
- 색도 측정시 밝기가 가장 낮고 적색도와 황색도가 가장 높게 나왔던 100℃에서 120분 추출 시료는 관능검사에서 색에 대한 선호도가 가장 좋지 않았다. 추출물의 향에 대한 평가에서는 100℃에서 추출한 시료가 80℃에서 추출한 시료보다 선호도가 높았으나 유의적인 차이는 없었으며, 80℃에서 120분 추출한 시료의 향의 선호도가 가장 낮았으나 역시 유의적인 차이는 없어 오미자 향의 관능적인 차이는 추출 온도와 시간에 따라 유의적인 차이가 없는 것을 알 수 있었다. 추출물의 탁도에 대한 선호도는 고온일수록 또한 추출시간이 길수록 유의적으로 낮았다.
- 황색도는 낮은 온도에서 가열 시간이 짧을 때 가장 낮았으며 추출 시간이 증가할수록 (p<0.001)과 가열온도가 증가할수록 황색도는 증가하였다.
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