냉동 복분자의 품질에 대한 연구가 매우 부족하고 고품질 냉동 복분자를 생산하기 위한 냉해동 최적조건 연구가 시급히 필요한 실정이다. 본 연구에서는 국내에서 가장 많이 재배되는 R. occidentalis의 성숙과를 이용하여 냉해동 연구를 수행하였다. 복분자를 수확 직 후 -20, -45, $-70^{\circ}C$ 조건에서 냉동하고 2개월 동안 $-20^{\circ}C$에서 저장한 후 $4^{\circ}C$ 혹은 상온에서 해동하여 복분자의 품질변화를 drip률, 강도, pH, 유리당 함량, 색도 및 anthocyanidin 함량을 중심으로 분석하였다. 분석결과, 냉동 온도에 따라 drip률, 유리당 함량 및 과의 강도가 유의적인 차이가 나타나는 것으로 측정되었다. 그러나 색도, pH, anthocyanidin의 함량 등은 냉동 조건에 따른 변화가 뚜렷하게 나타나지 않았다. 냉동 단면을 비교한 결과, 낮은 온도에서 냉동할수록 세포간 유출수가 현저하게 감소하는 것으로 관찰되었다. 미생물의 오염도는 호기성세균은 물론 효모와 곰팡이도 냉해동을 거치면서 유의적으로 감소하는 것을 확인 할 수 있었다.
냉동 복분자의 품질에 대한 연구가 매우 부족하고 고품질 냉동 복분자를 생산하기 위한 냉해동 최적조건 연구가 시급히 필요한 실정이다. 본 연구에서는 국내에서 가장 많이 재배되는 R. occidentalis의 성숙과를 이용하여 냉해동 연구를 수행하였다. 복분자를 수확 직 후 -20, -45, $-70^{\circ}C$ 조건에서 냉동하고 2개월 동안 $-20^{\circ}C$에서 저장한 후 $4^{\circ}C$ 혹은 상온에서 해동하여 복분자의 품질변화를 drip률, 강도, pH, 유리당 함량, 색도 및 anthocyanidin 함량을 중심으로 분석하였다. 분석결과, 냉동 온도에 따라 drip률, 유리당 함량 및 과의 강도가 유의적인 차이가 나타나는 것으로 측정되었다. 그러나 색도, pH, anthocyanidin의 함량 등은 냉동 조건에 따른 변화가 뚜렷하게 나타나지 않았다. 냉동 단면을 비교한 결과, 낮은 온도에서 냉동할수록 세포간 유출수가 현저하게 감소하는 것으로 관찰되었다. 미생물의 오염도는 호기성세균은 물론 효모와 곰팡이도 냉해동을 거치면서 유의적으로 감소하는 것을 확인 할 수 있었다.
To date, the quality and safety of frozen bokbunja have not been clearly assessed. To produce high-quality frozen bokbunja, the optimal freeze-thaw conditions need to be explored. The most popular cultivar (Rubus occidentalis) in Korea was selected for this study. To determine the changes in the qua...
To date, the quality and safety of frozen bokbunja have not been clearly assessed. To produce high-quality frozen bokbunja, the optimal freeze-thaw conditions need to be explored. The most popular cultivar (Rubus occidentalis) in Korea was selected for this study. To determine the changes in the quality of frozen R. occidentalis berries, different freezing temperatures were used. The berries were frozen at -20, -45, and $-70^{\circ}C$ immediately after harvest. The drip ratio, hardness, pH, sugar content, color, and anthocyanidin content of the frozen and thawed samples were analyzed. The drip ratio, sugar content, and hardness of the berries correlated significantly with the freezing temperatures. The color and pH of the berries were not significantly affected by the freezing conditions. Frozen leaks between cells reduced significantly with decreasing temperatures. The freeze-thawing process significantly reduced the total aerobic bacteria and inhibited the growth of yeast/mold in the berries to about 2 log scales.
To date, the quality and safety of frozen bokbunja have not been clearly assessed. To produce high-quality frozen bokbunja, the optimal freeze-thaw conditions need to be explored. The most popular cultivar (Rubus occidentalis) in Korea was selected for this study. To determine the changes in the quality of frozen R. occidentalis berries, different freezing temperatures were used. The berries were frozen at -20, -45, and $-70^{\circ}C$ immediately after harvest. The drip ratio, hardness, pH, sugar content, color, and anthocyanidin content of the frozen and thawed samples were analyzed. The drip ratio, sugar content, and hardness of the berries correlated significantly with the freezing temperatures. The color and pH of the berries were not significantly affected by the freezing conditions. Frozen leaks between cells reduced significantly with decreasing temperatures. The freeze-thawing process significantly reduced the total aerobic bacteria and inhibited the growth of yeast/mold in the berries to about 2 log scales.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 고품질 냉동 복분자 생산을 위한 기반 연구자료를 확보하기 위하여 국내에서 가장 많이 생산되는 복분자 품종인 Rubus occidentalis를 이용하여 냉해동 조건이 과의 품질에 미치는 영향을 면밀히 조사하였다. −20, −45, −70℃에서 복분자를 냉동하고 상온 혹은 4℃ 조건에서 과를 해동하여 복분자의 다양한 품질 요소들이 어떻게 변화하는지 분석하였다.
냉동 복분자의 품질에 대한 연구가 매우 부족하고 고품질 냉동 복분자를 생산하기 위한 냉해동 최적조건 연구가 시급히 필요한 실정이다. 본 연구에서는 국내에서 가장 많이 재배되는 R. occidentalis의 성숙과를 이용하여 냉해동 연구를 수행하였다. 복분자를 수확 직 후 −20, −45, −70℃ 조건에서 냉동하고 2개월 동안 −20℃에서 저장한 후 4℃ 혹은 상온에서 해동하여 복분자의 품질변화를 drip률, 강도, pH, 유리당 함량, 색도 및 anthocyanidin 함량을 중심으로 분석하였다.
−20, −45, −70℃에서 복분자를 냉동하고 상온 혹은 4℃ 조건에서 과를 해동하여 복분자의 다양한 품질 요소들이 어떻게 변화하는지 분석하였다. 우리는 이 연구 결과를 고품질 냉동 복분자의 품질관리 및 유통을 위한 기초자료로서 활용하고자 한다.
가설 설정
2)Statistically different values among groups are differently labeled (p<0.05).
3)Statistically different values among groups are differently labeled (p<0.05).
3)Statistically different values of each chromaticity among groups are differently labeled (p<0.05).
제안 방법
−20, −45, −70℃에서 복분자를 냉동하고 상온 혹은 4℃ 조건에서 과를 해동하여 복분자의 다양한 품질 요소들이 어떻게 변화하는지 분석하였다.
4, 25℃에서 해동한 시료 20 g을 멸균 처리한 0.1% 펩톤수 180 mL와 멸균백에 넣고 10분간 균질화한 후 멸균 펩톤수로 각각 연속 희석 후 배지에 분주하여 미생물 생육을 관찰하였다. 총 호기성 세균은 PetrifilmTM aerobic count plate (3M Corp.
5% TCA를 처리하여 단백질을 제거한 후 희석하여 membrane filter (0.2 µm syringe filter unit, Advantec, Tokyo, Japan)를 사용하여 여과 후 high performance anion exchange chromatography-pulsed amperometric detector (HPAEC/PAD) system (Dionex, Sunnyvale, CA, USA)을 사용하여 분석하였다.
6 M 아세트산나트륨을 포함한 150 mM 수산화나트륨 용액(B)을 사용하였다. B 용액의 농도를 분석 시작 시점 0%에서 분당 1%씩 증가시키는 조건으로 20분간 유속 1 mL/min으로 분석을 수행하였다. 표준품으로는 포도당, 과당, 자당 및 엿당 (Sigma-Aldrich Korea, Yongin, Korea)을 구입하여 사용하였으며, 각 표준품과 시료의 peak 면적을 비교해 각 유리당 성분의 함량을 산출하였다.
각 냉동 온도 별 시료의 단면 미세 구조 및 조직 상태는 동결주사전자현미경(Cryogenic-SEM, Quanta 400, FEI, Hillsboro, OR, USA)을 이용하여 분석하였다. 시료 이동 시 드라이아이스를 이용하여 해동을 방지하였으며, 시료는 액체질소로 급속 동결한 후 −140℃로 유지되는 chamber에서 표면을 자르고, −100℃에서 15분간 승화, 단면 코팅 과정을 거쳐 −180℃를 유지한 상태에서 이미지를 측정하였다.
고정상으로는 역상컬럼(Triart-C18, S-1.9 µm, 100×2.0 mm, YMC Co., Kyoto, Japan)을 사용하였고, 유속 0.6 mL/min 조건에서, 이동상으로는 0.5% trifluoroacetic acid로 안정화 시킨 후 acetonitrile의 농도를 0%로 시작하여, 2분에 14%, 4분에 17%, 7분에 28%, 9분에 36%로 선형 기울기를 적용하여 분리하였으며 520 nm에서 검출하였다.
냉동 저장 된 시료 90-110 g을 체에 얹어 4℃에서 6시간, 25℃에서 1시간 해동시킨 후 시료의 무게를 측정하여 발생하는 drip을 측정하였다. Drip 손실은 유출된 액을 해동 전 시료 채취량에 대한 백분율(%)로 나타내었다.
냉동 저장 시료를 각각 4, 25℃에서 해동시킨 후 표면의 drip을 닦아낸 후 색차계(CR-400 Minolta Chroma Meter, Konica Minolta Sensing Inc., Tokyo, Japan)를 사용하여 각 시료의 다른 표면의 Hunter 값(L, a, b 값)을 3회 반복 측정한 뒤 평균값으로 나타내었다. L 값은 0에서 100으로 수치가 커질수록 명도가 밝아지며, a 값은 −80에서 100의 값을 가지며 작을수록 녹색, 높을수록 붉은색을 나타내며, b값은 −80에서 70 사이의 값을 가지며 작을수록 푸른색, 높을수록 황색을 나타낸다.
복분자를 수확 직 후 −20, −45, −70℃ 조건에서 냉동하고 2개월 동안 −20℃에서 저장한 후 4℃ 혹은 상온에서 해동하여 복분자의 품질변화를 drip률, 강도, pH, 유리당 함량, 색도 및 anthocyanidin 함량을 중심으로 분석하였다.
산도측정 후 시료를 4℃를 유지하면서 6,500×g에서 10분간 원심분리 한 후 상등액의 고형분 함량을 디지털 당도계(Type PAL-1, Atago, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다.
시료 이동 시 드라이아이스를 이용하여 해동을 방지하였으며, 시료는 액체질소로 급속 동결한 후 −140℃로 유지되는 chamber에서 표면을 자르고, −100℃에서 15분간 승화, 단면 코팅 과정을 거쳐 −180℃를 유지한 상태에서 이미지를 측정하였다.
외관상 손상이 없고 균일한 크기의 시료를 선별하여 200 g씩 나누어 −20, −45, −70℃에서 24시간 처리 후 2개월 간 −20℃ 냉동 보관 후 품질 분석에 사용하였다.
복분자를 −20℃에서 냉동 후 온도를 달리하여 해동하였다. 이러한 냉해동이 복분자의 미생물 오염도에 미치는 영향을 호기성 세균과 곰팡이 및 효모의 평판배양 실험을 수행하여 분석하였다(Table 5). 총 호기성 세균 수는 생과 5.
총 호기성 세균은 PetrifilmTM aerobic count plate (3M Corp., St. Paul, MN, USA)를 사용하여 37±1℃에서 48시간 배양하였고, 효모 및 곰팡이는 PetrifilmTM yeast and mold count plate (3M Corp.)를 사용하여 25±1℃에서 72시간 배양한 후 미생물 생육을 관찰하였다.
해동된 시료의 강도는 texture analyzer (Stable Micro Systems, TA-XT2i, Surrey, UK)를 이용하여 원통형 probe (25 mm diameter)를 사용하여 측정하였다. 측정 조건은 pre-test speed (5.0 mm/s), test speed (1.0 mm/s), post-test speed (2.0 mm/s), distance (70%), time (5.0 s)이었고, 측정 후 얻어진 force-time curve로부터 강도의 compression 특성치를 texture expert software (Stable Micro Systems)로 분석하였다. 시료 측정은 상온에서 15회 이상 반복 측정한 후 평균값을 구하였다.
해동 후 믹서로 갈아 원심분리하여 얻은 상등액을 Dionex Ultimate 3000 HPLC (Dionex)로 분석하였다. 시료 0.
해동된 시료의 강도는 texture analyzer (Stable Micro Systems, TA-XT2i, Surrey, UK)를 이용하여 원통형 probe (25 mm diameter)를 사용하여 측정하였다. 측정 조건은 pre-test speed (5.
해동시킨 시료의 색도와 강도 측정 후 믹서기로 간 후 pH meter (Dual pH meter Model 710P, Istek, Seoul, Korea)를 이용하여 3회 반복 측정하여 평균 pH값을 나타내었다. 산도측정 후 시료를 4℃를 유지하면서 6,500×g에서 10분간 원심분리 한 후 상등액의 고형분 함량을 디지털 당도계(Type PAL-1, Atago, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
고정상으로는 CarboPac PA1 anion-exchange column (250×4 mm, Dionex)의 앞에 guard column (50×4 mm, Dionex)을 연결하여 사용하였고, 이동상으로는 150 mM 수산화나트륨 용액(A)과 0.6 M 아세트산나트륨을 포함한 150 mM 수산화나트륨 용액(B)을 사용하였다.
본 실험에 사용한 복분자는 국내에서 가장 많이 생산되는 품종으로 선정하였으며 Rubus occidentalis 품종으로 고창에서 구입하였다. 시료는 수확 후 4℃를 유지하며 운반하였다.
B 용액의 농도를 분석 시작 시점 0%에서 분당 1%씩 증가시키는 조건으로 20분간 유속 1 mL/min으로 분석을 수행하였다. 표준품으로는 포도당, 과당, 자당 및 엿당 (Sigma-Aldrich Korea, Yongin, Korea)을 구입하여 사용하였으며, 각 표준품과 시료의 peak 면적을 비교해 각 유리당 성분의 함량을 산출하였다.
데이터처리
분석은 별도의 언급이 없는 한 독립적으로 3번 이상 수행되었으며 평균과 표준편차 값을 구하였다. 각 냉동 조건에 따른 차이를 비교하고자 ANOVA test (unbalanced design)를 수행하였다. 통계 분석은 SAS (Statistical Analysis System program, Ver 9.
)를 사용하여 25±1℃에서 72시간 배양한 후 미생물 생육을 관찰하였다. 검출된 미생물 수는 시료 g 당 colony forming unit (CFU)로 나타내었고 3회 이상 반복 측정하여 평균값을 나타내었다.
분석은 별도의 언급이 없는 한 독립적으로 3번 이상 수행되었으며 평균과 표준편차 값을 구하였다. 각 냉동 조건에 따른 차이를 비교하고자 ANOVA test (unbalanced design)를 수행하였다.
0 s)이었고, 측정 후 얻어진 force-time curve로부터 강도의 compression 특성치를 texture expert software (Stable Micro Systems)로 분석하였다. 시료 측정은 상온에서 15회 이상 반복 측정한 후 평균값을 구하였다.
통계 분석은 SAS (Statistical Analysis System program, Ver 9.2, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 프로그램을 이용하였으며 p<0.05일 때 유의성을 나타내는 것으로 표현하였다.
성능/효과
−20℃에서 냉동한 후 4℃에서 해동한 복분자의 drip률이 14.3%로 가장 높았으며, 냉동 온도가 낮아질수록 drip률이 현저히 감소하는 경향을 보였다.
2)Statistically different values in microorganism among groups are differently labeled (p<0.05).
그러나 색도, pH, anthocyanidin의 함량 등은 냉동 조건에 따른 변화가 뚜렷하게 나타나지 않았다. 냉동 단면을 비교한 결과, 낮은 온도에서 냉동할수록 세포간 유출수가 현저하게 감소하는 것으로 관찰되었다. 미생물의 오염도는 호기성세균은 물론 효모와 곰팡이도 냉해동을 거치면서 유의적으로 감소하는 것을 확인 할 수 있었다.
냉해동 후 과육의 손상 정도를 추측할 수 있는 drip률은 냉동 온도에 따라 현저히 차이가 있는 것으로 나타났다(Table 1). −20℃에서 냉동한 후 4℃에서 해동한 복분자의 drip률이 14.
냉동 단면을 비교한 결과, 낮은 온도에서 냉동할수록 세포간 유출수가 현저하게 감소하는 것으로 관찰되었다. 미생물의 오염도는 호기성세균은 물론 효모와 곰팡이도 냉해동을 거치면서 유의적으로 감소하는 것을 확인 할 수 있었다.
복분자의 색소 성분인 anthocyanidin은 cyanidin이 95% 이상을 차지하는 것으로 나타났으며 malvidin과 pelargonidin이 각각 2%정도였으며 delphinidin은 매우 소량 존재하는 것으로 측정되었다. 흥미롭게도 −20℃에서 냉동하여 25℃에서 해동한 시료는 anthocyanin의 함량이 생과나 다른 냉동 조건에 비하여 절반 이하에 그쳤다(Table 4).
복분자를 수확 직 후 −20, −45, −70℃ 조건에서 냉동하고 2개월 동안 −20℃에서 저장한 후 4℃ 혹은 상온에서 해동하여 복분자의 품질변화를 drip률, 강도, pH, 유리당 함량, 색도 및 anthocyanidin 함량을 중심으로 분석하였다. 분석결과, 냉동 온도에 따라 drip률, 유리당 함량 및 과의 강도가 유의적인 차이가 나타나는 것으로 측정되었다. 그러나 색도, pH, anthocyanidin의 함량 등은 냉동 조건에 따른 변화가 뚜렷하게 나타나지 않았다.
냉동 온도에 따른 복분자의 색도 측정 결과는 Table 3에 나타내었다. 전체적으로 큰 차이는 보이지 않았지만 생과에 비해서 냉동과의 색도가 명도를 나타내는 L 값은 감소하였고, 적색도와 황색도를 나타내는 a, b 값은 증가하였다. 이는 냉동 저장 중에도 과실의 성숙이 일어나 과 표면의 anthocyanin 함량 변화로 인한 적색도 증가로 예상되는데, 복분자가 성숙될수록 전체적으로 어두운 붉은 빛은 띠는 양상과 일치한다고 할 수 있다(2,20).
이러한 냉해동이 복분자의 미생물 오염도에 미치는 영향을 호기성 세균과 곰팡이 및 효모의 평판배양 실험을 수행하여 분석하였다(Table 5). 총 호기성 세균 수는 생과 5.83 log CFU/g 수준에서 냉동 후 2 log 이상 감소하였고, 해동 시 온도가 낮을수록 감소 효과가 더 좋은 경향을 보였다. 효모 및 곰팡이 결과에서도 생과 4.
83 log CFU/g 수준에서 냉동 후 2 log 이상 감소하였고, 해동 시 온도가 낮을수록 감소 효과가 더 좋은 경향을 보였다. 효모 및 곰팡이 결과에서도 생과 4.86 log CFU/g 수준에서 1.6 log 이상의 감소가 나타나는 것으로 측정되었다. 이는 복분자의 오염 미생물은 냉해동을 거치면서 상당한 정도로 사멸하지만 상온 저장 시 미생물 생육에 의한 오염도 상승이 빠르게 상승할 수 있다는 것을 나타낸다.
후속연구
재래종 복분자의 주요 유기산으로는 구연산, 호박산 등이 보고된 바 있다(2,30). 그러나 R. occidentalis 베리의 주요 유기산 종류는 아직 정확히 분석된 바가 없는데, 본 연구에서는 구연산, malic acid가 각각 13-18, 25-32 mg/mL로 측정되어 주요 유기산 임을 확인하였으나 기타 유기산들의 정확한 정량 자료를 확보하지는 못하였다.
흥미롭게도 −20℃에서 냉동하여 25℃에서 해동한 시료는 anthocyanin의 함량이 생과나 다른 냉동 조건에 비하여 절반 이하에 그쳤다(Table 4). 상온에서 해동된 시료의 anthocyanidin의 함량이 4℃ 해동 시료에 비하여 크게 감소한 원인은 생화학적 효소반응에 의한 색소의 분해를 의심하여 볼 수 있으나 정확한 원인을 규명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료된다. 복분자에 존재하는 anthocyanin은 주로 cyanidin의 배당체들이 많은데, cyanidin 3-rutinoside, cyaniding 3-glucoside 등이 동정되었다 (14,19,31).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
복분자 열매의 영양학적 특징은?
도입종 복분자는 재래종에 비하여 수량성이 우수하지만 일반적으로 맛이 연하고 생리활성 성분이 부족한 것으로 알려져 있다(2). 복분자 열매에는 탄수화물, 단백질, 지방 및 식이섬유가 포함되어 있고, 활성성분으로는 안토시아닌, 플라보노이드류 등 phenolic compounds, 유기산 및 알코올, 하이드로카본류가 주를 이루고 있다(1-4). 이러한 활성성분의 효능으로는 면역활성 증가, 항산화 활성 증대, 호르몬 분비 촉진, B형 간염바이러스 억제, 체중조절 효과 등이 있다(4-6).
복분자란?
복분자는 장미과(Rosaceae)에 속하는 낙엽 활엽관목으로 한국, 중국, 일본, 미국, 유럽 등 해발 1,000 m 아래 산기슭에서 자라는 산딸기의 일종이다(1). 토종 복분자(Rubus coreanus Miq.
토종 복분자와 비교하여 도입종 복분자의 장점과 단점은?
국내에서 복분자로 유통되는 산딸기는 대부분 도입 종인 Rubus occidentalis의 열매로서 꽃이 흰색을 띄고 6월부터 수확이 시작된다. 도입종 복분자는 재래종에 비하여 수량성이 우수하지만 일반적으로 맛이 연하고 생리활성 성분이 부족한 것으로 알려져 있다(2). 복분자 열매에는 탄수화물, 단백질, 지방 및 식이섬유가 포함되어 있고, 활성성분으로는 안토시아닌, 플라보노이드류 등 phenolic compounds, 유기산 및 알코올, 하이드로카본류가 주를 이루고 있다(1-4).
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