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문제 정의
- 그러므로 본 연구는 댓잎분말의 활용성을 증가시키기 위하여 댓잎의 염화아연, 식소다, 식초의 첨가량과 처리 시간을 달리하여 아린 맛을 줄이고 분쇄능을 개선하여 미세분말로 개발하고 댓잎분말의 녹색을 안정화하여 입자크기 분포, 이화학적 특성, 산에 대한 안정성을 비교하였다.
- 댓잎의 항산화활성, 항균활성, 항암활성이 알려짐에 따라 댓잎을 기능성 식품소재로 개발하기 위하여 미세분말을 제조하고자 하였다. 분쇄능을 개선하고 녹색의 안정화를 유지하기 위해 담양군에서 자란 조릿대 잎을 물, 염화아연 첨가, 식소다 첨가, 수세 후 식초 첨가 가열의 4단계로 가열처리하였고 건조 후 400 mesh체를 통과시켜 시판 댓잎 및 녹차 분말과 비교하였다.
가설 설정
- 2) Presents mean±SD and values with different superscripts in the same column are significantly different at p<0.05.
제안 방법
- 댓잎의 처리는 Tonucci LH & von Elbe JH(1992)와 LaBorde LF & von Elbe JH(1994)의 방법을 수정하여 다음과 같이 처리하였다.
- 댓잎을 수세 후 1단계로 끓는 물에 가열처리 후 각각의 조건에 따라 2~4단계별로 처리하였고 처리된 댓잎은 식초로 pH를 낮춘 후 상온에서 건조하였고 식품분쇄기(Food mixer, Daesung Artlon, Seoul, Korea)로 분쇄하여 200(<75 µm) 및 400(<38 µm) mesh체를 통과시켜 분말 시료로 사용하였다(Fig. 1).
- 댓잎은 (주)대나무 건강나라(담양, 한국)에서 조릿대(Sasa borealis) 생잎을 구입하여 사용하였다. 시판되고 있는 녹차 분말인 말차(green tea powder, GTP, Morihan, Kyoto, Japan), 대나무 건강나라에서 일반 댓잎분말(commercial bamboo leaf powder, CBLP)과 미세댓잎분말(commercial fine bamboo leaf powder, CFBLP)을 구입하였고 처리하지 않은 생 댓잎을 건조하여 분쇄한 RBLP(raw bamboo leaf powder)를 실험군과 비교하였다.
- 처리 후 건조된 댓잎을 분쇄한 후 400 mesh체를 통과한 분말로 입자분포도를 측정하였다. 분말입자크기는 CILAS(Model 1064 L, Scinco Instrument, Seoul, Korea)로 실온에서 carrier liquid를 에탄올로 하여 초음파 처리 없이 실시하였다.
- 처리 후 건조된 댓잎을 분쇄한 후 400 mesh체를 통과한 분말로 입자분포도를 측정하였다. 분말입자크기는 CILAS(Model 1064 L, Scinco Instrument, Seoul, Korea)로 실온에서 carrier liquid를 에탄올로 하여 초음파 처리 없이 실시하였다. 모든 시료에 대해 3번 반복 실험하여 평균으로 나타냈으며 입자크기는 누적 퍼센트로 10%, 25%, 50%, 75%, 90%로 나타내었다.
- 산 처리 전후의 댓잎분말의 형태는 디지털카메라(Kento, Canon, Tokyo, Japan)를 이용하여 관찰하였다.
- 이를 Büchner funnel을 이용하여 감압여과 시켰으며 여과지에 남은 잔사를 실온에서 건조한 다음 색차계(SpectraMagicTM NX, Konica Minolta, Tokyo, Japan)로 색도를 측정하였다.
- 댓잎분말의 색의 안정성을 비교하기 위하여 댓잎분말과 산처리 댓잎분말의 색도를 측정하였다. 50 mL 원심분리관에 증류수 10 mL와 식초(Brewed vinegar, Ottogi, Anyang, Korea) 10 mL에 댓잎분말 0.
- 이를 Büchner funnel을 이용하여 감압여과 시켰으며 여과지에 남은 잔사를 실온에서 건조한 다음 색차계(SpectraMagicTM NX, Konica Minolta, Tokyo, Japan)로 색도를 측정하였다. Hunter의 L(lightness)값, a(+redness/-greenness)값과 b(+yellowness/-blueness)값을 3회 반복 측정한 후 평균값을 이용하였다. 기기는 L=96.
- 댓잎의 강한 섬유질을 부드럽게 하여 분쇄능을 개선하기 위하여 댓잎의 처리 3단계 과정에서 식소다를 5-15%(댓잎 기준, w/w) 가한 다음 0.5-2 h 가열 처리 후 식초로 처리하고 건조 후 분쇄하여 400 mesh 체를 통과시킨 후에 비교한 입자분포는 Table 2와 같았다. 입자크기분포도는 하나의 피크를 갖는 정규분포곡선을 나타냈으며 분석한 분말의 입자크기분포는 10%, 25%, 50%, 75%와 90% 누적된 입자의 크기를 나타내었다.
- 댓잎분말의 입자크기를 미세하게 하고 클로로필의 산에서의 안정화를 위해 염화아연(소금 혼합), 식소다, 식초를 첨가하여 가열 처리한 후 냉풍 건조하여 분쇄한 분말의 수분함량, 회분함량, pH 및 물결합능력을 측정한 결과는 Table 3과 같았다. 처리된 댓잎분말의 수분함량은 6.
- 71%로 처리된 댓잎분말보다 낮은 경향을 보였다. 회분 함량은 염화아연, 식소다 및 소금을 첨가하여 가열하면서 결합된 물질에 영향을 받을 것으로 생각되므로 시판 댓잎분말과 비교하였다. 시판 댓잎분말의 경우 7.
- 댓잎에 함유된 클로로필의 색이 산에 의해 마그네슘이 수소로 치환되면서 pheophytin이나 pheophobide로 바뀌어 올리브 녹갈색으로 변하는 것(Gunawan MI & Barringer SA 2000)을 방지하기 위하여 Zn-chlorophyll complex를 만들어 안정화시키고자 하였다.
- 또한 소금이나 식소다와 같은 알칼리제를 첨가해도 pH를 상승시켜 녹색의 안정화에 도움을 줄 수 있다(Koca N 등 2007). 댓잎처리 2단계에서 댓잎에 Zn-chlorophyll이 형성되었지만 색의 안정화를 돕고 헤미셀룰로오스가 알칼리에 의해 분해되어 섬유질을 약하게 만들어 건조 댓잎의 분쇄능을 높이기 위해 식소다로 3단계 처리를 하였다. 처리된 댓잎을 수세 후 식초를 가하여 분말을 약산으로 만들고자 하였다(Fig.
- 댓잎처리 2단계에서 댓잎에 Zn-chlorophyll이 형성되었지만 색의 안정화를 돕고 헤미셀룰로오스가 알칼리에 의해 분해되어 섬유질을 약하게 만들어 건조 댓잎의 분쇄능을 높이기 위해 식소다로 3단계 처리를 하였다. 처리된 댓잎을 수세 후 식초를 가하여 분말을 약산으로 만들고자 하였다(Fig. 1). 산에 대한 색소의 안정성을 확인하기 위해 식초액에서 가열하여 산에 의한 반응을 촉진시킨 후 여과하여 건조 후 시판 분말과 처리 분말의 형태를 비교한 결과는 Fig.
- 댓잎의 항산화활성, 항균활성, 항암활성이 알려짐에 따라 댓잎을 기능성 식품소재로 개발하기 위하여 미세분말을 제조하고자 하였다. 분쇄능을 개선하고 녹색의 안정화를 유지하기 위해 담양군에서 자란 조릿대 잎을 물, 염화아연 첨가, 식소다 첨가, 수세 후 식초 첨가 가열의 4단계로 가열처리하였고 건조 후 400 mesh체를 통과시켜 시판 댓잎 및 녹차 분말과 비교하였다. 댓잎분말(BLP)의 입자분포도, 회분, pH, 물결합능력을 측정하였고 산처리 전후의 형태와 색도를 비교하였다.
- 분쇄능을 개선하고 녹색의 안정화를 유지하기 위해 담양군에서 자란 조릿대 잎을 물, 염화아연 첨가, 식소다 첨가, 수세 후 식초 첨가 가열의 4단계로 가열처리하였고 건조 후 400 mesh체를 통과시켜 시판 댓잎 및 녹차 분말과 비교하였다. 댓잎분말(BLP)의 입자분포도, 회분, pH, 물결합능력을 측정하였고 산처리 전후의 형태와 색도를 비교하였다. 염화아연을 1시간 처리한 BLP4, 2시간 처리한 BLP5 및 염화아연과 소금을 혼합하여 1시간 처리한 BLP6를 비교한 결과 입자크기는 시판 미세댓잎분말이나 말차보다 모두 더 미세하였으며 BLP4가 가장 작고 BLP6, BLP5, 시판 말차, 시판 미세댓잎분말 순이었다.
대상 데이터
- 댓잎은 (주)대나무 건강나라(담양, 한국)에서 조릿대(Sasa borealis) 생잎을 구입하여 사용하였다. 시판되고 있는 녹차 분말인 말차(green tea powder, GTP, Morihan, Kyoto, Japan), 대나무 건강나라에서 일반 댓잎분말(commercial bamboo leaf powder, CBLP)과 미세댓잎분말(commercial fine bamboo leaf powder, CFBLP)을 구입하였고 처리하지 않은 생 댓잎을 건조하여 분쇄한 RBLP(raw bamboo leaf powder)를 실험군과 비교하였다.
- Hunter의 L(lightness)값, a(+redness/-greenness)값과 b(+yellowness/-blueness)값을 3회 반복 측정한 후 평균값을 이용하였다. 기기는 L=96.55, a=0.07, b=1.90 인 표준 백색판(standard white plate)으로 보정하여 사용하였다.
데이터처리
- SPSS(version 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하여 ANOVA에 의해 분산분석을 실시하였고, p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 유의성을 검증하였다.
- 실험 결과는 3번 이상 반복 측정하였으며 평균과 표준편차로 나타내었다. SPSS(version 12.
이론/모형
- 댓잎분말의 물 결합능력은 Medcalf F & Gilles KA(1965)와 Park SJ 등(2011) 방법으로 측정하였다.
- 댓잎분말의 수분과 회분함량은 AOAC(2000) 방법에 따라 실시하였으며 pH는 댓잎분말 0.5 g을 30 mL 증류수에 담가 흔들어 둔 다음 pH meter(AB15 pH meter, Accumet, Fisher Scientific, Leicestershire, England)로 측정하였다.
성능/효과
- 분말입자크기는 CILAS(Model 1064 L, Scinco Instrument, Seoul, Korea)로 실온에서 carrier liquid를 에탄올로 하여 초음파 처리 없이 실시하였다. 모든 시료에 대해 3번 반복 실험하여 평균으로 나타냈으며 입자크기는 누적 퍼센트로 10%, 25%, 50%, 75%, 90%로 나타내었다.
- 5-2 h 가열 처리 후 식초로 처리하고 건조 후 분쇄하여 400 mesh 체를 통과시킨 후에 비교한 입자분포는 Table 2와 같았다. 입자크기분포도는 하나의 피크를 갖는 정규분포곡선을 나타냈으며 분석한 분말의 입자크기분포는 10%, 25%, 50%, 75%와 90% 누적된 입자의 크기를 나타내었다. 댓잎 분말의 10% 누적 후 입자크기는 BLP4-1,2가 가장 작은 입자인 3.
- 댓잎 분말의 10% 누적 후 입자크기는 BLP4-1,2가 가장 작은 입자인 3.98 µm를 보였으며 BLP6-1, 2, BLP4-3이 구입한 녹차 말차보다 미세한 입자크기를 나타냈다.
- 녹차도 분말화할 때 사용 목적에 따라 다르게 하며 말차를 음용이나 초콜릿을 만들 때에는 미세하게 하여야 품질이 좋으나 제과, 제빵이나 국수에 첨가 시에는 125-150 µm를 통과한 것도 가공성이 좋았다.
- 누적 90%에 해당되는 댓잎분말 입자크기는 처리된 댓잎이 42.38-53.77 µm로 말차의 66.00 µm와 미세 댓잎분말인 77.28 µm 보다 작아 위와 같은 처리를 통해 댓잎분말은 미세화할 수 있음을 알았다.
- 생잎을 건조하여 분쇄한 분말인 RBLP는 누적 50% 입자의 직경이 37.03 µm로 시판되는 말차의 27.82 µm나 미세 댓잎 분말의 28.17 µm보다 입자크기가 컸지만 시판되는 일반 댓잎분말의 61.81 µm 보다는 작았다.
- 처리조건 중에 염화아연을 댓잎기준 1%를 첨가하여 2시간 가열한 것보다는 1시간 가열한 것이 더 바람직한 결과를 얻을 수 있었다. 3단계 처리할 때 식소다의 농도도 10%가 가장 미세한 입자를 얻었지만 2.
- 댓잎분말의 입자크기를 미세하게 하고 클로로필의 산에서의 안정화를 위해 염화아연(소금 혼합), 식소다, 식초를 첨가하여 가열 처리한 후 냉풍 건조하여 분쇄한 분말의 수분함량, 회분함량, pH 및 물결합능력을 측정한 결과는 Table 3과 같았다. 처리된 댓잎분말의 수분함량은 6.56-9.99%이었으며 생잎을 건조하여 분쇄한 분말은 10.85%로 높게 나타났다. 시판되는 녹차분말과 댓잎분말은 5.
- 62%로 두 시료간에는 유의 차이가 없었다. 대체적으로 회분 함량은 처리한 물질의 농도가 높고 처리시간이 길면 높은 경향을 보였다. BLP4-2, BLP6-1이 처리하지 않은 RBLP의 8.
- 05) 이 경우는 시판 미세댓잎 분말에 함유된 회분함량과 유사하였다. 시판 녹차 분말의 경우에는 회분 함량이 5.05%로 댓잎에 비해 낮은 함량을 나타내고 있음을 확인하였다. 본 처리 댓잎은 클로로필의 Mg이 hydrogen으로 치환된 다음 Zn로 치환되어 원자량이 24 g/mol인 Mg이 65.
- 4 g/mol인 Zn로 치환되었기 때문으로 생각되었다. 시판 댓잎분말의 pH는 5.34-5.38이고 생잎을 건조한 댓잎분말도 pH 5.34인데 처리된 댓잎분말의 pH는 4.28-5.26로 마지막 식초로 처리할 때 농도를 줄이거나 시간을 짧게 처리하는 것이 좋을 것으로 생각되었다. 댓잎분말을 식품에 첨가하여 사용할 때 물결합능력은 식품의 리올로지나 텍스쳐 특성은 물론 가공적성에도 영향을 줄 수 있기 때문에 측정한 결과 Table 3과 같이 모든 분말이 378.
- 26로 마지막 식초로 처리할 때 농도를 줄이거나 시간을 짧게 처리하는 것이 좋을 것으로 생각되었다. 댓잎분말을 식품에 첨가하여 사용할 때 물결합능력은 식품의 리올로지나 텍스쳐 특성은 물론 가공적성에도 영향을 줄 수 있기 때문에 측정한 결과 Table 3과 같이 모든 분말이 378.9-452.6% 범위로 함유된 식이섬유의 물결합능력에 의해 높은 값을 나타냄을 확인하였다. 대부분 식이섬유소를 함유한 식품을 분말로 하였을 때 물결합능력이 달라 기능성 소재로 첨가하였을 때 리올로지나 텍스쳐에 영향을 주게 되는데 이런 품질 변화를 개선하기 위해서는 가가 소재의 물결합능력을 고려하여 가공시 물이 첨가되어야 할 것으로 생각되었다.
- 0%로 매우 높음을 알 수 있었다. 녹차 분말이 452.6%로 가장 높은 물 결합능력을 보였는데 이는 댓잎분말보다 높은 식이섬유 함량에 기인하는 것으로 생각되었다. 댓잎에는 친수성 섬유가 함유되어 있는데 이들은 수분을 잘 흡수하며, 이는 댓잎에 있는 섬유와 친수성 메트릭스 고분자 간의 약한 결합 때문으로 보고되었다(Zakikhani P 등 2014).
- 시판 댓잎분말의 경우에도 입자크기가 작은 경우 더 높은 경향을 보였다. 처리된 댓잎분말의 경우도 입자크기가 상대적으로 컸던 BLP5-1, BLP5-2가 낮은 물결합능력을 보였으며 입자크기가 작은 BLP4-2, BLP4-3이 유의적으로 높은 물결합능력을 나타냈다. 댓잎은 염화아연, 소금, 식소다 및 식초로 처리하였을 때 회분 함량은 약간 증가하였으나 분쇄 후 분말의 입자크기는 시판 미세댓잎분말이나 말차보다 훨씬 작아졌으나 물결합능력은 크게 영향을 받지 않음을 알 수 있었다.
- 처리된 댓잎분말의 경우도 입자크기가 상대적으로 컸던 BLP5-1, BLP5-2가 낮은 물결합능력을 보였으며 입자크기가 작은 BLP4-2, BLP4-3이 유의적으로 높은 물결합능력을 나타냈다. 댓잎은 염화아연, 소금, 식소다 및 식초로 처리하였을 때 회분 함량은 약간 증가하였으나 분쇄 후 분말의 입자크기는 시판 미세댓잎분말이나 말차보다 훨씬 작아졌으나 물결합능력은 크게 영향을 받지 않음을 알 수 있었다.
- 72로 각각 3과 6 정도 감소하였다. 즉 시판 녹차와 댓잎분말, 무처리 댓잎분말은 산에 의해 색이 누렇게 변했고 그 결과 -a값은 약 8과 10 정도, b값은 6과 3정도 감소하였지만 처리한 댓잎분말은 -a값이나 b값 모두 거의 변하지 않아 Fig. 2에서 보듯 녹색을 그대로 유지하고 있음을 확인하였다. 처리 조건 중에서는 BLP4-2, BLP4-3이 분말의 입자나 색의 안정화가 가장 좋았으며 그 다음은 BLP6-1, BLP6-2, BLP4-1이었고 BLP5-1과 BLP5-2가 처리 조건 중에서는 가장 효과가 적었다.
- 2에서 보듯 녹색을 그대로 유지하고 있음을 확인하였다. 처리 조건 중에서는 BLP4-2, BLP4-3이 분말의 입자나 색의 안정화가 가장 좋았으며 그 다음은 BLP6-1, BLP6-2, BLP4-1이었고 BLP5-1과 BLP5-2가 처리 조건 중에서는 가장 효과가 적었다.
- 댓잎분말(BLP)의 입자분포도, 회분, pH, 물결합능력을 측정하였고 산처리 전후의 형태와 색도를 비교하였다. 염화아연을 1시간 처리한 BLP4, 2시간 처리한 BLP5 및 염화아연과 소금을 혼합하여 1시간 처리한 BLP6를 비교한 결과 입자크기는 시판 미세댓잎분말이나 말차보다 모두 더 미세하였으며 BLP4가 가장 작고 BLP6, BLP5, 시판 말차, 시판 미세댓잎분말 순이었다. 물결합능력은 말차가 가장 크고 처리 댓잎 분말은 입자가 작을수록 물결합능력이 컸다.
- 염화아연을 1시간 처리한 BLP4, 2시간 처리한 BLP5 및 염화아연과 소금을 혼합하여 1시간 처리한 BLP6를 비교한 결과 입자크기는 시판 미세댓잎분말이나 말차보다 모두 더 미세하였으며 BLP4가 가장 작고 BLP6, BLP5, 시판 말차, 시판 미세댓잎분말 순이었다. 물결합능력은 말차가 가장 크고 처리 댓잎 분말은 입자가 작을수록 물결합능력이 컸다. 클로로필색의 산에 대한 안정성은 시판 분말은 모두 올리브색으로 변했으나 처리댓잎분말은 처리 전 녹색을 그대로 유지하였고 안정성은 BLP4 > BLP6 > BLP5 순이었다.
- 시판 댓잎분말의 식이섬유를 측정한 결과 65.57%로(Yoon KH & Kim MK 2009) 높은 식이섬유 함량으로 인해 물결합능력이 378.9-437.0%로 매우 높음을 알 수 있었다.
후속연구
- 특히 말차는 녹차잎을 미세 분쇄하여 식품 가공이나 기능성식품으로 사용하고 있을 뿐만 아니라 덖음과 건조 처리 후 분쇄한 일반 크기의 분말은 식품가공용 소재 사용하고 있다. 특히 이런 소재는 클로로필의 산화나 산 용액에서의 색의 불안정성, 폴리페놀성 물질의 산화 등으로 탈색, 올리브색에서 갈색까지로 변화가 일어나고 이런 변화는 식품의 가공 조리, 저장 중에 품질을 저하시키는 원인으로 되어 있어 클로로필을 함유한 식품소재를 개발하기 위해서는 녹색의 안정화 연구가 필요하다.
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