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문제 정의
- 메밀의 이용 방법을 살펴보아도, 주로 메밀가루나 메밀국수 및 샐러드나 생식용으로만 이용되고 있을 뿐이다. 따라서 본 연구에서는 생리활성 물질이 다량 함유된 메밀싹을 가공이 용이하고 영양성분의 손실이 덜하면서 저장 보관이 가능하도록 동결건조하여 생추출법을 이용한 두유에 첨가하여 기능성 콩 가공식품을 제조하고자 하였다. 또한, 메밀싹 첨가량을 달리하여 제조한 두유의 이화학적 특성과 항산화 효과를 강화한 기능적 특성을 비교분석하고, 관능평가를 통해 기호도를 비교 검토함으로써 기능성 음료로써의 활용가능성을 제공하고자 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 생리활성 물질이 다량 함유된 메밀싹을 가공이 용이하고 영양성분의 손실이 덜하면서 저장 보관이 가능하도록 동결건조하여 생추출법을 이용한 두유에 첨가하여 기능성 콩 가공식품을 제조하고자 하였다. 또한, 메밀싹 첨가량을 달리하여 제조한 두유의 이화학적 특성과 항산화 효과를 강화한 기능적 특성을 비교분석하고, 관능평가를 통해 기호도를 비교 검토함으로써 기능성 음료로써의 활용가능성을 제공하고자 하였다.
가설 설정
- 1)∆E means color difference.
- 2)Values in different letters among soymilk in the same column are significantly different (p≤0.05).
- 3)Values in different letters among soymilk in the same column are significantly different (p≤0.05).
제안 방법
- Isoflavone의 함량 측정은 Song et al. (1998)의 방법을 응용하여 3회 반복 측정하였다. 시료의 추출은 동결 건조 시료 2 g에 0.
- Isoflavones 함량은 [Table 4]에 나타내었다. Isoflavone의12개의 유도체 중 두유에서 다량 함유하고 있는 배당체 형태인 daidzin과 genistin의 함량만을 비교분석하였다. Daidzin함량의 경우, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 12.
- 관능평가는 7점 척도법으로, 관능요원은 식품영양학을 전공한 훈련된 대학원생 16명을 선정하여 3회 반복 실시하였으며 색, 맛, 냄새, 입안에서의 느낌, 목구멍으로 넘어갈 때의 느낌, 전반적인 기호도에 대해 측정하였고, 선호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다.
- 25 mL와 증류수 1 mL를 첨가하여 진탕하고 실온에서 1시간 30분간 방치하였다. 그 후 분광광도계(2800 UV/VIS Spectrophotometer, UNICO, Dayton, OH, USA)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 gallic acid (Sigma Chemical Co.
- 그 후, 추출물을 4,000 rpm에서 20분간 원심분리한 후 상등액 8 mL에 80% 메탄올을 10 mL 취하고 볼텍스 믹서를 사용하여 교반한 후 0.2 µm PTFE막 필터 페이퍼를 통해 여과하여 HPLC로 분석하였다.
- 두유의 현탁액 안정성과 점도는 [Table 3]과 같다. 대조군은 3일, 7일, 10일의 시간의 경과에 따라 가라앉는 물질이 육안으로 보이지 않았으며 안정성의 변화가 크지 않았다. 이는 두유가 가열처리됨으로써 단백질 분자가 겹쳐지고 소수기가 밖으로 노출되어 용해성이 떨어지나 대두지질 특히 인지질이 존재하므로 단백질과 지질의 상호작용으로 인하여 안정성이 증가된다는 보고와 유사하였다(Liu 1997).
- 그 후, 두유를 95~98℃에서 10분간 저어주면서 가열하였고, 실온에서 냉각시킨 후 4℃의 냉장고에 보관하면서 두유(Heated Soymilk)로 사용하였다. 두유를 균질기(POLYTRON PT2500E, KINEMATICAAG, Lucerne, Switzerland)로 회전속도 4,800 rpm 조건 하에 20분간 아이스상태에서 균질화 한 후, 대조군으로 사용하였다. 실험군은 살균 두유를 200 mL 취하고, 두유량의 2.
- 두유의 pH는 pH meter (Beckmanφ34, Beckman Coulter, Inc., Fullerton, CA, USA)로 측정하였다.
- 분석 조건은 flow rate 1.0 mL/min,injection volume 10 µL으로 설정하였고, Column은 Novapak C18 (4 µm, 3.9×150 mm)을, detecter는 Waters 2998 PDA Detector를 사용하여 345 nm에서 3회 반복 측정하였다.
- , Fullerton, CA, USA)로 측정하였다. 분석은 3회 반복 측정하였다.
- 분석조건은 flow rate 1.0 mL/min, injection volume 20 µL으로 설정하였고, Column은 Inertsil ODS-3 (5 µm, 4.6×150 mm)을, detecter는 Waters 2998 PDA Detector를 사용하여 254nm에서 3회 반복 측정하였다.
- 두유를 균질기(POLYTRON PT2500E, KINEMATICAAG, Lucerne, Switzerland)로 회전속도 4,800 rpm 조건 하에 20분간 아이스상태에서 균질화 한 후, 대조군으로 사용하였다. 실험군은 살균 두유를 200 mL 취하고, 두유량의 2.5, 3.5, 4.5%(w/v)의 동결 건조된 메밀싹을 첨가한 후 대조군과 동일하게 균질화 한 후, 여과포에 1회 걸러 사용하였다. 이로써, 메밀싹을 첨가하지 않은 대조군 두유는 CS (Control soymilk), 동결 건조된 메밀싹 2.
- 5%(w/v)의 동결 건조된 메밀싹을 첨가한 후 대조군과 동일하게 균질화 한 후, 여과포에 1회 걸러 사용하였다. 이로써, 메밀싹을 첨가하지 않은 대조군 두유는 CS (Control soymilk), 동결 건조된 메밀싹 2.5% 첨가한 두유는 2.5SBS(Soymilk added with 2.5% buckwheat sprout, 2.5SBS), 메밀싹 3.5% 첨가한 두유(Soymilk-added with 3.5% buckwheat sprout, 3.5SBS), 메밀싹 4.5% 첨가한 두유(Soymilk-added 4.5% buckwheat sprout, 4.5SBS)를 각각 제조하였다. 이의 제조과정은 [Figure 1]에 나타내었다.
- 현탁액 안정성은 Hwang et al. (1992) 방법에 의해 시료를 4℃에 보관하면서 3일, 7일, 10일 후의 현탁액이 분리되어 내려온 높이를 3회 반복 측정하였다. 점도는 점도계(Brookfield Viscometer, Brookfield Engineering Labs.
대상 데이터
- 콩은 전라북도 정읍에서 2011년 가을에 수확된 대원콩을 구입하여 4℃의 냉장고에 보관하였으며, 메밀싹은 2012년 경기도 수원시 (주)수정 우리밀새싹농원에서 7일간 재배(23±2℃, 암실)한 싹을 구입하여 즉시 동결건조(Bondiro MCFD8508 Freeze Dryer, Ilsin, Seoul, Korea)하여, grinder (MF10 Basic, IKA-WERKE, Staufen, Germany)를 이용하여 분말(16 mesh)로 분쇄한 후 polyethylene 백에 담아 4℃에 보관하면서 시료로 사용하였다.
- 표준물질은 gallic acid (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)이며25~500 µg/mL의 농도로 조제하여 표준 검량선 작성에 사용하였다.
데이터처리
- 각 실험군 간의 유의성 검증을 위하여 ANOVA로 분산분석을 하였으며, 메밀싹 첨가량에 따라 유의차가 발견되었을 때 Duncan’s multiple range test를 이용하여 사후검증을 실시하였다.
- 모든 자료의 통계 처리는 SAS package (Version 9.2, NC, USA)를 이용하여 평균(Mean)과 표준편차(S.D)로 표시하였다. 각 실험군 간의 유의성 검증을 위하여 ANOVA로 분산분석을 하였으며, 메밀싹 첨가량에 따라 유의차가 발견되었을 때 Duncan’s multiple range test를 이용하여 사후검증을 실시하였다.
이론/모형
- AOAC (2000)법에 따라 3회 반복 측정하였다. 탄수화물 함량은 100℃에서 수분, 조회분, 조단백질, 조지방 함량을 뺀 값으로 나타내었다.
- Rutin의 함량은 Ohara et al. (1989)의 방법을 토대로 액체시료 1g에 메탄올 20 mL를 취하여 80℃에서 60분 동안 환류추출한 후 실온에서 냉각시켰다. 그 후, 메탄올로 20 mL까지 정용하였고, 0.
- Vitamin C 함량은 식품공전(Ministry of Food and Drug Safety 2010)의 HPLC에 의한 정량법으로 분석하였다. 분석조건은 flow rate 1.
- 고형성분 함량은 105℃ 건조법으로 측정하였으며(AOAC 2000), 색도는 색도계(CM-3500d, Minolta Co., Ltd., Osaka, Japan)로 측정하였다. 두유의 pH는 pH meter (Beckmanφ34, Beckman Coulter, Inc.
- 시료의 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrydrazyl) radical에 대한 소거 능력측정은 Blois (1958)방법으로 분석하였다. 동결 건조 시료 1g에 methanol을 가하여 실온에서 3시간 동안 추출한 후 상등액을 0.
- (1992) 방법에 의해 시료를 4℃에 보관하면서 3일, 7일, 10일 후의 현탁액이 분리되어 내려온 높이를 3회 반복 측정하였다. 점도는 점도계(Brookfield Viscometer, Brookfield Engineering Labs. Inc., Middleboro, MA, USA)를 이용하여 Kim (1988) 방법으로 3회 반복 측정하였다.
- 페놀 함량은 Swain et al. (1959)의 방법을 응용하여 FolinDenis법으로 3회 반복 측정하였다. 시료를 일정하게 희석하여 0.
성능/효과
- DPPH radical 소거능 측정 결과는 [Figure 5]에 나타내었다. CS에 비해 SBS가 83.20-87.57%로 항산화능이 상당히 높음을 확인하였다. 단, 3.
- 색도는, 메밀싹이 첨가될수록 밝기는 어두워지고, 적색도와 황색도, 색차는 증가하는 경향을 보였는데, 이는 황색을 띠는 rutin의 함량과 관련이 있을 것으로 사료된다. Rutin 함량은 메밀싹이 첨가될수록 23.79 mg/100 g (2.5SBS), 39.67 mg/100 g (3.5SBS), 44.80 mg/100 g (4.5SBS)으로 크게 증가하였고, vitamin C 함량도 유의적으로 증가하는 경향을 보여 메밀싹 4.5SBS에서 4.86 mg/100 g으로 최대치를 나타냈다. Isoflavone 중 daidzin 함량은, 메밀싹이 첨가되면서 유의적으로 증가하였으므로, 메밀싹에도 daidzin이 함유된 것으로 사료된다.
- b 값의 결과를 볼 때, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 17.35에서 20.12으로 유의적으로 황색이 증가함을 알 수 있었다(p≤0.05).
- pH 측정결과는 CS는 7.08으로 나타났으며, SBS는 각각 6.43(2.5SBS), 6.34(3.5SBS), 6.21(4.5SBS)로 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. Lee(2007)의 연구에 의하면, 메밀은maleic acid, citric acid, oxalic acid 등 유기산이 발아 시 증가하므로 두유에 첨가하면 이들 유기산이 두유의 pH를 낮춘 것으로 사료된다.
- 10%로 유의적으로 감소하였고, 조지방, 조단백질, 조회분, 탄수화물은 메밀싹을 첨가할수록 유의적으로 증가하였다. 고형성분 함량과 점도의 경우, 메밀 싹 첨가량이 증가할수록 각각 8.19%에서 10.84%로, 즉 13.30 cp에서 64.43 cp로 유의적으로 높아지는 경향을 보였는데, 메밀싹의 고형분이 두유 내에 추출, 분산되면서 농도가 증가된 것으로 보이며, 점도는 특히 4.5SBS에서 급격히 증가하였다. 반면, pH는 메밀싹 첨가량이 증가할수록 7.
- 고형성분 함량은, 대조군에 비해 메밀싹 첨가군이 고형성분이 유의적으로 증가함을 확인하였다(p≤0.05).
- 따라서 DPPH radical 소거능으로 측정한 항산화 활성도 SBS가 유의적으로 크게 증가함을 알 수 있었다. 관능평가 결과, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 색의 진한 정도, 구수한 향미, 꺼끌거림과 된 정도는 다소 높게 나타났으나, 콩 비린맛은 유의적으로 감소하였다. 특히, 전체적인 기호도에서는 대조군과 4.
- 꺼끌거림과 된 정도는 메밀싹 첨가 두유가 다소 높게 나타났으나 전반적인 색의 좋은 정도와 전체적인 기호도면에서는 메밀싹을 2.5% 첨가한 두유가 가장 좋은 점수를 받았으며 꺼끌거림과 콩 비린맛도 덜하다고 평가되었으므로 기호도면에서 우수함을 확인하였다(p≤0.05).
- 단, 3.5SBS과 4.5SBS는 유의적으로 차이를 보이지 않았으며, 메밀싹의 DPPH radical에 대한 소거 능력인 90.36%보다는 다소 낮게 나타났다(p≤0.05).
- Lee(2007)의 연구에 의하면, 메밀은maleic acid, citric acid, oxalic acid 등 유기산이 발아 시 증가하므로 두유에 첨가하면 이들 유기산이 두유의 pH를 낮춘 것으로 사료된다. 두유의 색도를 살펴보면, L 값은 메밀 싹 첨가량이 증가할수록 83.12(CS), 72.17(2.5SBS), 72.71(3.5SBS), 72.07(4.5SBS)로 측정되어 CS에 비해 SBS가 유의적으로 감소하는 경향을 보였으며, a 값은 메밀싹 첨가량이 증가할수록 유의적으로 적색도가 증가하는 경향을 보였다. Watanabe & Shimizu (2004)에 의하면, 수확과정 중 빛에 노출된 일반 메밀싹에서 안토시아닌의 함량이 증가하였다는 연구가 있으므로 적색을 띠는 정도와 관련이 있는 것으로 보인다.
- 두유의 이화학적 특성 중, 일반성분 분석에서 수분은, CS의 91.74%에서 4.5SBS의 89.10%로 유의적으로 감소하였고, 조지방, 조단백질, 조회분, 탄수화물은 메밀싹을 첨가할수록 유의적으로 증가하였다. 고형성분 함량과 점도의 경우, 메밀 싹 첨가량이 증가할수록 각각 8.
- 5SBS)로 유의적으로 증가하였다. 따라서 DPPH radical 소거능으로 측정한 항산화 활성도 SBS가 유의적으로 크게 증가함을 알 수 있었다. 관능평가 결과, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 색의 진한 정도, 구수한 향미, 꺼끌거림과 된 정도는 다소 높게 나타났으나, 콩 비린맛은 유의적으로 감소하였다.
- 관능평가 결과는 [Table 5]와 같다. 메밀싹 첨가량이 증가할수록 색의 묽은 정도는 유의적으로 감소하고 된 정도는 증가하는 결과를 보였는데, 이는 메밀싹의 어둡고 적색이 강해지는 색도에 의해 CS보다 메밀싹 첨가군이 탁해보이는 것으로 사료된다. 색의 진한 정도는 메밀싹이 첨가될수록 증가하여 색도의 결과와 유사하였다.
- 메밀싹의 총 페놀 함량은617.86 mg/100 g으로 나타났으며, CS는 100.95 mg/100 g,SBS는 각각 263.10 mg/100 g (2.5SBS), 311.90 mg/100 g(3.5SBS), 315.71 mg/100 g (4.5SBS)으로 확인되었다(p≤0.05).
- 현탁액 안정성은 CS에 비해 SBS이 감소하는 경향을 보였으나, 유의차는 없었다. 색도는, 메밀싹이 첨가될수록 밝기는 어두워지고, 적색도와 황색도, 색차는 증가하는 경향을 보였는데, 이는 황색을 띠는 rutin의 함량과 관련이 있을 것으로 사료된다. Rutin 함량은 메밀싹이 첨가될수록 23.
- 두유의 일반성분 분석 결과는 [Table 1]과 같다. 수분함량의 경우, 대조군 두유(CS)는 91.74%, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 각각 90.17, 89.70, 89.10%로 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 이는 두유의 제조과정 중 메밀싹의 고형분이 함께 여과, 흡수되어 현탁액 속에 분산되므로 고형분이 증가한 것으로 보인다.
- 실험결과 CS와 2.5SBS는 vitamin C 성분이 검출되지 않았으며,3.5SBS와 4.5SBS는 각각 3.38 mg/100 g과 4.86 mg/100 g의 vitamin C가 들어있어 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p≤0.05).
- 원료분석 결과 메밀싹의 genistin 함량이 6.51µg/g으로 소량 검출되었으므로 메밀싹 첨가량이 증가하여도genistin의 함량에 변화가 없는 것으로 보인다.
- 05). 이는, 메밀싹이 첨가되면서 메밀싹의 고형성분이 두유에 추출, 여과되므로 수분함량은 감소하는 반면, 고형성분 함량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
- 이상의 결과로, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 두유 내에 flavonoid의 일종인 rutin과, vitamin C, daidzin 및 총 phenol 함량이 대조군에 비해 높게 나타났으므로, 항산화성이 매우 우수함을 알 수 있었으며, 심혈관계 질환, 당뇨병, 잇몸출혈, 구취제거를 비롯하여 항암작용, 골다공증 예방에 좋은 식품이 될 수 있을 것으로 보인다. 이로써 기능면에서는 4.
- 점도의 경우 CS는 13.30 cp으로 가장 낮았으며, SBS는 각각 25.53, 29.13, 64.43 cp로 유의적으로 증가하는 추세를 보였다(p≤0.05).
- 메밀싹 첨가량이 증가할수록 탄수화물 함량은 다소 증가하는 경향을 보였지만 메밀싹 첨가 두유(SBS) 간에는 유의차가 없었다. 조단백질 함량은, CS가 3.66%, SBS는 각각 3.78% (2.5SBS), 3.80% (3.5SBS), 4.36% (4.5SBS)를 나타내었다. 즉, 메밀싹이 단백질 함량이 높은 편이었으므로, 첨가량이 증가할수록 제조과정 중 수용성 단백질이 함께 추출된 것으로 보인다.
- 1999), 첨가량에 따라 두유의 텍스처 및 관능적 특성에 단백질 함량 정도가 큰 영향을 줄 것으로 사료된다. 조지방 함량은 CS에 비해 메밀싹 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 메밀싹은 linoleic acid, linolenic acid의 함량이 높으므로 두유 내에 분산되면서 불포화지방산의 함량이 증가하였을 것으로 보인다(Wijngaard & Arendt 2006).
- 조회분 함량도, CS에 비해 SBS가 각각 0.62, 0.65, 0.80%로 유의적으로 증가하는 결과를 보였다(p≤0.05).
- 05).즉, 두유의 총 페놀 함량이 메밀싹 총 페놀 함량의 약 50%이상에 상당하는 결과를 나타내었으므로, 메밀싹 첨가 두유가 천연 항산화 가공 식품으로써의 기능을 충분히 수행할 수있음을 확인하였다.
- 두유의 점도는 우유에 비해 높은 것이 특징으로 고형분의 농도가 증가하면서 점도는 대수 함수적으로 증가하고 온도가 증가하면 점도는 대수 함수적으로 감소한다고 알려져 있다(Soy-world science park 2006). 즉, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 고형분 함량이 증가하고 이와 상호연관적으로 메밀싹을 2.5SBS나 3.5SBS에 비해 4.5SBS의 점도가 급격하게 증가한 결과와 일치하였다.
- 반면, genistin 함량은 두유 간 유의차가 없었다. 총 페놀 함량은, CS에서는 100.95 mg/100 g, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 각각 263.10 mg/100 g (2.5SBS), 311.90 mg/100 g (3.5SBS), 315.71 mg/100 g (4.5SBS)로 유의적으로 증가하였다. 따라서 DPPH radical 소거능으로 측정한 항산화 활성도 SBS가 유의적으로 크게 증가함을 알 수 있었다.
- 관능평가 결과, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 색의 진한 정도, 구수한 향미, 꺼끌거림과 된 정도는 다소 높게 나타났으나, 콩 비린맛은 유의적으로 감소하였다. 특히, 전체적인 기호도에서는 대조군과 4.5SBS가 낮은 점수를 받는 반면, 메밀싹 2.5%를 첨가한 두유가 가장 좋게 평가되었고 두번째로 3.5SBS가 좋은 점수를 받았다. 즉, 기호도면에서는 콩 비린 맛과 꺼끌거림까지 덜한 2.
후속연구
- 5SBS이 건강기능성 음료로써 우수함을 확인하였으며, 추후 메밀싹을 이용한 가공식품 제조에 대한 많은 연구가 진행되어야하며 이에 따른 객관적이고 주관적인 품질특성 연구도 병행되어야 할 것으로 사료된다. 또한, 앞으로 좀 더 구체적인 상품화를 위한 두유 품질 개선에 관하여 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.
- 이상의 결과로, 메밀싹 첨가량이 증가할수록 두유 내에 flavonoid의 일종인 rutin과, vitamin C, daidzin 및 총 phenol 함량이 대조군에 비해 높게 나타났으므로, 항산화성이 매우 우수함을 알 수 있었으며, 심혈관계 질환, 당뇨병, 잇몸출혈, 구취제거를 비롯하여 항암작용, 골다공증 예방에 좋은 식품이 될 수 있을 것으로 보인다. 이로써 기능면에서는 4.5SBS가 가장 좋으나 높은 점도와 낮은 pH로 3.5SBS가 기호도면에서는 2.5SBS이 건강기능성 음료로써 우수함을 확인하였으며, 추후 메밀싹을 이용한 가공식품 제조에 대한 많은 연구가 진행되어야하며 이에 따른 객관적이고 주관적인 품질특성 연구도 병행되어야 할 것으로 사료된다. 또한, 앞으로 좀 더 구체적인 상품화를 위한 두유 품질 개선에 관하여 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.
- 상당량의 rutin 함량을 보존할 수 있었던 것은, rutin의 구조 특성 상 배당체이어서 추출 중에 일어나는 화합물의 분해를 보호할 수 있는 당 성분(Sugar moiety)을 함유하고 있으며, 추출과정 중에도 glycosides는 안정한 상태를 유지한다고 알려져 있어 rutin 구조가 파괴되지 않고 잘 추출될 수 있었던 것으로 보인다(Biesaga 2011). 즉, 항산화성이 매우 우수하여 메밀싹을 이용한 기능성 음료로써의 활용 가능성 및 가치가 클 것으로 보인다.
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