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문제 정의
- 본 연구에서는 건조방법(열풍건조, 원적외선건조, 진공 동결건조)을 달리한 오미자의 품질 특성 및 항산화 효과를 비교 검토하여 고품질의 건조 오미자를 얻기 위한 기초 자료를 제시하고자 하였다. 수분 함량 및 수분활성도(Aw) 는 열풍건조 > 원적외선건조 > 진공동결건조 순으로 나타났다.
- 이에 본 연구에서는 열풍건조, 원적외선 건조, 동결건조한 오미자의 품질특성 및 항산화 효과를 비교 검토하여 고품질의 건조 오미자의 최적 건조 방법을 찾고자 하였다.
제안 방법
- 7.4 mM ABTS 용액에 2.6 mM potassium persulfate를 동량으로 혼합하여 암소에서 약 24시간 반응시킨 후 ABTS free radical이 생성된 ABTS 용액을 99.9% ethanol로 희석하여 734 nm에서 흡광도 값이 1.5±0.1가 되도록 조절하였다.
- ABTS 라디칼 소거능은 Kriengsak 등(17)의 방법을 변형하여 측정하였다. 7.
- DPPH(α,α-diphenyl-β-picrylhydrazyl) radical 소거활성은 Blios의 방법(16)에 준하여 변형하여 측정하였다.
- , Korea)에서 1시간 반응시킨 후 420 nm 에서 흡광도를 측정하였다(20). Quercetin(Sigma)을 표준물질로 검량선을 작성한 후 플라보노이드 함량을 정량하였다.
- 5 mL에 1% K3F3(CN)6 1 mL와 1% FeCl3 1 mL를 첨가한 다음 혼합하여 5분 후 720 nm에서 흡광도를 측정하였다. Tannin acid(Samchun pure chemical Co., Pyeongtaek, Korea)를 표준물질로 검량선을 작성한 후 탄닌 함량을 정량하였다.
- 건조방법을 달리한 오미자의 색도 측정은 건조 오미자 표면을 색차계(Spectrocolorimeter, USXE/SAV/UV-2, Hunterlab Overseas Ltd., Reston, VA, USA)를 이용하여 명도(L-value, lightness), 적색도(a-value, redness) 및 황색도(b-value, yellowness) 값을 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다. 이때의 표준 백색판(L=99.
- 건조방법을 달리한 오미자의 항산화 성분 함량 및 활성을 비교하기 위하여 시료 5 g에 80% 에탄올 용액 100 mL를 가하여 환류냉각기가 부착된 heating mantle에서 80℃, 3시간 반복추출 후 Whatman No. 5(Whatman plc, Kent, UK)로 여과하였다. 여과액은 50℃ 진공농축 건고 후 3차 증류수 10 mL로 정용하였다.
- 당도 측정은 건조 오미자 시료를 5 g 취하여 50 mL의 증류수를 가한 후 20℃에서 2시간 추출한 후 Whatman No. 5(Whatman plc, Kent, UK) 여과지를 이용하여 여과한 액을 굴절당도계(N-1E, Atago, Tokyo, Japan)로 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.
- 아질산염 소거능은 Kato 등(18)의 방법을 변형하여 측정하였다. 1 mM NaNO2 용액 1 mL에 시료 1 mL를 가하고 0.
- 유리당은 Wilson과 Work 방법(15)에 따라 시료를 약 5 g씩 정확히 칭량하여 80% 에탄올 용액 100 mL를 가하여 환류 냉각 추출 장치에 넣어 부착된 heating mantle에서 80℃, 2시간 동안 당 성분을 반복 추출 후 Whatman No. 5로 여과한 여액을 진공 농축 건조(40℃) 후 증류수 5 mL로 정용한 다음 0.45 μm membrane filter로 여과한 후 HPLC(Waters 2695, Waters Co., Milford, Massachusetts, USA)로 분석하였다.
- 총 탄닌 함량은 Urve 등(21)의 방법을 변형하여 측정하였다. 각 추출물 0.
- 식물성 식품에는 많은 폴리페놀성 분자들이 함유되어 있는데 이러한 페놀성 화합물은 체내에서 항산화, 항비만 및 항염증 등과 같은 생리활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다(43). 총 폴리페놀 함량은 폴리페놀의 산화 환원반응을 응용한 것으로 페놀성 물질인 phosphomolybdic acid와 반응하여 청색을 나타내는 원리를 이용하였다(44).
- 탁도 측정은 건조 오미자 시료를 5 g 취하여 50 mL의 증류수를 가한 후 20℃에서 2시간 추출한 후 Whatman No. 5 여과지를 이용하여 여과한 액을 UV-Visible spectrophotometer (UV Spectrophotometer 1601, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 660 nm에서 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.
- Louis, MO, USA)를 일정량씩 혼합하여 증류수에 녹여 표준 용액으로 사용하였다. 표준품과 시료의 당 성분은 머무른 시간(Rt)을 직접 비교하여 확인하였고, 각 표준품의 검량 곡선을 작성하여 peak의 면적으로 개별 당 성분의 함량을 산출하였다.
대상 데이터
- 오미자는 시중에서 판매중인 열풍건조 오미자(문경건오미자, 2012년산)와 원적외선건조 오미자(문경원적외선건오미자, 2012년산)는 문경 산동농협에서 구입하여 분석용 시료로 사용하였고, 진공동결건조 오미자는 문경 농가에서 2012년 9월 20일 수확한 오미자를 구입하여 진공동결건조기(SFDTS-10K, Samwon Engineering, Pusan, Korea)를 이용하여 진공동결건조한 오미자를 분석용 시료로 사용하였다. 시중에서 구입한 건조오미자와 진공동결건조 오미자는 믹서기(HR-2860/55, Philips Electronics Ltd, Seoul, Korea)로 60초간 분쇄한 후 분석용 시료로 사용하였다.
- 오미자는 시중에서 판매중인 열풍건조 오미자(문경건오미자, 2012년산)와 원적외선건조 오미자(문경원적외선건오미자, 2012년산)는 문경 산동농협에서 구입하여 분석용 시료로 사용하였고, 진공동결건조 오미자는 문경 농가에서 2012년 9월 20일 수확한 오미자를 구입하여 진공동결건조기(SFDTS-10K, Samwon Engineering, Pusan, Korea)를 이용하여 진공동결건조한 오미자를 분석용 시료로 사용하였다. 시중에서 구입한 건조오미자와 진공동결건조 오미자는 믹서기(HR-2860/55, Philips Electronics Ltd, Seoul, Korea)로 60초간 분쇄한 후 분석용 시료로 사용하였다.
- , Reston, VA, USA)를 이용하여 명도(L-value, lightness), 적색도(a-value, redness) 및 황색도(b-value, yellowness) 값을 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다. 이때의 표준 백색판(L=99.11, a=0.23, b=-0.28)을 사용하였다.
- , Milford, MA, USA)에서 검출하였다. 표준품은 xylose, fructose, glucose, sucrose, arabinose, maltose, mannose 및 lactose(Sigma, St. Louis, MO, USA)를 일정량씩 혼합하여 증류수에 녹여 표준 용액으로 사용하였다. 표준품과 시료의 당 성분은 머무른 시간(Rt)을 직접 비교하여 확인하였고, 각 표준품의 검량 곡선을 작성하여 peak의 면적으로 개별 당 성분의 함량을 산출하였다.
데이터처리
- 본 실험에 대한 결과는 평균과 표준편차로 나타내었고, Statistical Analysis System(SAS, Version 9.2, Cary, NC, USA)을 이용하여 ANOVA 분석을 실시한 후, Duncan's multiple range test로 p<0.05 수준에서 유의차 검정을 실시하였다.
이론/모형
- 건조방법을 달리한 오미자의 수분 함량은 건조오미자를 AOAC방법(14)에 준하여 상압 가열건조법을 이용하였고, 수분활성은 건조오미자를 수분활성도 측정기(HP23-AW, Rotronic, Bassersdorf, Switzerland)를 이용하여 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.
- 총 페놀 화합물은 Folin-Denis법(19)으로 측정하였다. 각 시료 추출물 1 mL에 Folin-Denis시약 0.
성능/효과
- 추출물의 특성에 따라 자유 라디칼과 cation 유리기와의 결합 정도가 다를 수 있으며, 두 기질과 반응물과의 결합 정도가 상이하여 radical 제거 능력에도 차이가 생기는 것으로 사료된다(36). ABTS radical 소거능(Table 5)은 진공동결건조 오미자가 93.85%로 가장 높은 활성을 나타내었으며, 원적외선건조오미자 87.92%, 열풍건조 오미자 85.91% 순으로 나타났으며, DPPH radical 소거능보다 높은 활성을 나타내었다. Cho 등(33)의 오미자 물 추출물과 60% ethanol 추출물의 ABTS radical 소거능은 96.
- pH는 건조방법에 따른 차이는 없었고, 당도는 6.60°Brix로 진공동결건조 오미자가 가장 높은 값을 나타내었다.
- 건조방법을 달리한 오미자의 DPPH radical의 소거능은 진공동결건조 오미자가 88.68%로 가장 높은 활성을 나타내었으며, 다음으로 원적외선건조 오미자 77.32%, 열풍건조오미자 71.44% 순으로 나타났다(Table 5).
- 건조 방법을 달리한 오미자의 색도 L, a, b 값을 Table 3에 나타내었다. 명도를 나타내는 L값은 진공동결건조 오미자 33.76로 가장 높은 값을 나나태었고, 원적외선건조오미자 26.14, 열풍건조 오미자 25.40순으로 나타내었다. 적색도인 a값은 열풍건조 오미자 13.
- 85%로 가장 높은 활성을 나타내었다. 반면 아질산염 소거능은 원적외선건조 오미자가 90.04%로 가장 높은 값을 나타내었고, 열풍건조 오미자는 88.78%, 진공동결건조 오미자가 82.58%의 순으로 활성을 나타내었다. 총페놀, 총 플라보노이드, 총 탄닌 함량에서 진공동결건조 오미자가 1633.
- 60 정도의 수분활성도에서도 성장이 가능하다(25). 본 실험에서는 모두 0.60 미만의 수분활성도를 나타내어 미생물의 성장 및 증식 예방이 가능하며, 그중에서도 진공동결건조가 가장 효과적일 것으로 생각된다.
- Kim과 Kim(53)은 물과 70% 에탄올 추출시 동결건조에 비해 오븐건조와 분무건조 시 낮은 값을 나타내었고, 이는 고온처리에 의하여 탄닌 성분의 변성이 일어난 것으로 생각 된다고 하였다. 본 실험에서도 진공동결건조 오미자가 원적외선건조와 열풍건조 오미자에 비해 높은 값을 나타내었는데, 이는 오미자가 열에 의한 갈색화 반응으로 인하여 폴리페놀 화합물이 형성됨으로써 총 탄닌의 함량에 영향을 끼친 것으로 생각된다.
- 건조 방법을 달리한 오미자의 수분 및 수분활성도 측정 결과는 Table 1과 같다. 수분 함량은 건조 방법에 따라 열풍 건조 오미자 7.41%로 가장 높았고, 원적외선건조 오미자 6.66%, 진공동결건조 오미자 4.46% 순으로 나타나 진공동결건조가 건조율이 가장 좋은 것으로 생각된다. Jung 등(22) 의 보고에서는 열풍건조 오미자 1.
- 아질산염 소거능(Table 5)은 원적외선건조 오미자 90.04%, 열풍건조 오미자 88.78%, 진공동결건조 오미자 82.58% 순으로 나타났다. Jeon 등(40)의 연구에서는 pH 1.
- 유리당 함량은 glucose > fructose > sucrose 순으로 나타내었고, 총 유리당 함량은 진공동결건조 오미자가 5.01 g/100 g으로 가장 높은 값을 나타내었다.
- 04 mg/100 g으로 가장 높은 값을 나타내었다. 이상의 결과에서 건조방법은 오미자의 품질특성 및 항산화 효과에 유의적인 영향을 주는 것으로 나타났으며, 진공동결건조 오미자는 다른 건조방법에 비해 높은 품질 특성과 항산화 효과를 나타내었다.
- 40순으로 나타내었다. 적색도인 a값은 열풍건조 오미자 13.08, 원적외선건조 오미자 20.30, 진공동결건조 오미자 37.94를 나타났고, 진공동결 건조 오미자가 열풍건조 오미자에 비하여는 2.9배, 원적외선건조 오미자에 비해 1.8배 높은 값을 나타내어 진공동결건조 오미자는 안토시아닌 파괴가 적게 일어난 것으로 생각된다. 황색도 b값은 열풍건조 오미자 10.
- 02 mg/100 g로 순으로 함유되어 있었고, 전체적으로 총 페놀 함량보다는 낮은 값을 나타내었다. 진공동결건조 오미자는 총플라보노이드 및 총페놀 함량에서 가장 높은 값을 나타내어 다른 건조 방법에 비해 항산화 효과가 높은 것으로 나타났다.
- 유리당 함량은 glucose > fructose > sucrose 순으로 나타났다. 총 유리당 함량은 원적외선건조가 6.33 g/100 g으로 가장 높게 나타났고, 진공동결건조 5.01 g/100 g, 열풍건조 3.73 g/100 g 순으로 나타났다. Furctose 함량은 원적외선건조 3.
- 총 페놀 함량 측정결과(Table 6) 진공동결건조 오미자 1663.70 mg/100 g, 열풍건조 오미자 1021.19 mg/100 g, 원적외선건조 오미자 1001.25 mg/100 g 순으로 나타났다. Chang 과 Kim(45), Chung 등(46)의 연구에서도 열풍건조보다 동결건조 시료에서 총 페놀 함량이 높은 것으로 보고하여 본 실험과 유사한 경향을 나타내었다.
- 총 플라보노이드 함량(Table 6)은 진공동결건조 오미자 351.35 mg/100 g, 원적외선건조 오미자 227.51 mg/100 g, 열풍건조 오미자 224.02 mg/100 g로 순으로 함유되어 있었고, 전체적으로 총 페놀 함량보다는 낮은 값을 나타내었다. 진공동결건조 오미자는 총플라보노이드 및 총페놀 함량에서 가장 높은 값을 나타내어 다른 건조 방법에 비해 항산화 효과가 높은 것으로 나타났다.
- 58%의 순으로 활성을 나타내었다. 총페놀, 총 플라보노이드, 총 탄닌 함량에서 진공동결건조 오미자가 1633.70 mg/100 g, 351.35 mg/100 g, 514.04 mg/100 g으로 가장 높은 값을 나타내었다. 이상의 결과에서 건조방법은 오미자의 품질특성 및 항산화 효과에 유의적인 영향을 주는 것으로 나타났으며, 진공동결건조 오미자는 다른 건조방법에 비해 높은 품질 특성과 항산화 효과를 나타내었다.
- 60°Brix로 진공동결건조 오미자가 가장 높은 값을 나타내었다. 탁도는 열풍건조 8.24 T%, 원적외선건조 0.32 T%, 진공동결건조 71.85 T%를 나타내었으며, 색도 L, a, b는 진공동결건조가 다른 건조방법에 비해 높게 나타났다. 유리당 함량은 glucose > fructose > sucrose 순으로 나타내었고, 총 유리당 함량은 진공동결건조 오미자가 5.
- 탄닌 함량(Table 6)은 진공동결건조 오미자 514.04 mg/100 g, 원적외선건조 오미자 421.18 mg/100 g, 열풍건조오미자 417.45 mg/100 g으로 나타났으며, 총 페놀 함량에 비해서는 낮은 값을 나타내었지만, 총 플라보노이드 함량보다는 전체적으로 높은 값을 나타내었다.
- 01 g/100 g으로 가장 높은 값을 나타내었다. 항산화 활성에서 DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능에서는 각각 진공동결건조 오미자가 88.68%, 93.85%로 가장 높은 활성을 나타내었다. 반면 아질산염 소거능은 원적외선건조 오미자가 90.
후속연구
- 오미자는 다양한 생리활성을 함유하고 있음에도 이를 최대한으로 발현시킬 수 있는 건조 방법에 관한 연구는 아직 활발히 이루어지지 않고 있어 향후 이에 관한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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