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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 물/카놀라 기름 에멀션에 첨가된 달걀 노른자위 레시틴이 에멀션 기름의 자동산화와 광산화에 미치는 영향을 평가하고 인지방질 함량과 조성 변화를 모니터링함으로써 유화제로 달걀 노른자위(레시틴)가 첨가되는 에멀션의 지방질 산화 개선에 대한 기본 정보를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- 각 시료병의 헤드스페이스 기체 0.5 mL를 자동시료주입기를 이용하여 분자체(molecular sieve)13X가 충전된 스테인레스 스틸 컬럼(1.83 m×0.32 cm; Alltech, Deerfield, IL, USA)과 열전도도 검출기가 장착된 GC(YL 6100,Younglin Co., Anyang, Korea)에 주입하였다.
- 오븐, 주입구, 검출기의 온도는 각각 200, 270, 280℃, 운반 기체인 헬륨은 10 mL/min 속도로 흘려주었으며, 분할비율(split ratio)은 10:1이었다. 각 지방산은 표준지방산의 머무름 시간과 비교하여 동정하였으며, 크로마토그램의 피크면적으로 정량하였다.
- 달걀 노른자위 레시틴의 인지방질 조성은 달걀 노른자위 레시틴을 클로로폼에 녹인 후 20 µL를 자동시료주입기가 장착된 HPLC(YL 9100 system, Younglin)에 주입하여 분석하였다(10).
- 달걀 노른자위 레시틴의 지방산 조성은 레시틴을 메탄올성 수산화소듐(methanolic NaOH, 2 mol/L)으로 비누화하고 14% BF3-메탄올로 에스터화 한 후 자동시료주입기, HP-Innowax column(30 m×0.53mm, 1.0 µm thick; Agilent, Böblingen, Germany), 불꽃 이온화 검출기가 장착된 GC (YL 6100, Younglin Co.)에 주입하여 분석하였다(12).
- 카놀라 기름 에멀션의 지방질 산화 정도는 시료병의 헤드스페이스 산소 소비량과 싸이오사이안산철(III) (ferric thiocyanate)법에 의한 과산화물 생성으로 평가하였다. 산소 소비량은 시료병의 헤드스페이스에 존재하는 산소 중 시료 기름이 산화됨에 따라 소비된 산소의 양으로, 산화 전 시료병의 산소량과 산화 후 잔존하는 산소량 차이로 구하였다(10). 각 시료병의 헤드스페이스 기체 0.
- 0 mL/min의 속도로 용출시켰으며 UV 검출기의 파장은 205 nm로 고정하였다. 시료의 인지방질은 인지방질 표준품을 사용한 HPLC 크로마토그램의 머무름 시간에 의해 동정하였으며, 해당 표준 인지방질 보정선을 이용하여 정량하였다.
- 에멀션은 Choe 등(3)의 방법을 따라 알루미나 컬럼을 통과한 카놀라 기름(49.8 g), 증류수(49.8 g), 잔탄검(0.35 g)을 기본으로 구성하였다. 카놀라 기름에 광산화와 자동산화를 위하여 각각 클로로필 b (4 mg/kg) 또는 황산철(II) (5 mg/kg)을 첨가하고, 잔탄검과 달걀 노른자위 레시틴(350 mg/kg)을 차례로 혼합하였다.
- 에멀션의 인지방질은 에멀션을 냉동, 해동하여 층분리 한 후 HPLC로 분석하였다(10). 즉, 에멀션(1.
- 카놀라 기름에 광산화와 자동산화를 위하여 각각 클로로필 b (4 mg/kg) 또는 황산철(II) (5 mg/kg)을 첨가하고, 잔탄검과 달걀 노른자위 레시틴(350 mg/kg)을 차례로 혼합하였다. 여기에 천천히 증류수를 첨가하고 S25N-25F dispersing tool이 부착된 Ultra-Turrax T25 균질기(IKA Instruments, Staufen, Germany)를 사용하여 10,000 rpm 속도로 6분간 균질화하여 물/카놀라 기름(W/O) 에멀션을 제조하였다. 제조한 에멀션은 3g씩 20 mL 유리 시료병에 넣고 고무 마개와 알루미늄 캡으로 밀봉한 후 1,700 lux의 형광등이 부착된 25℃ 항온기(LBI-250, Daihan Labtech Co.
- 유기용매 층 0.2 mL에 메탄올과 클로로폼 혼합액(2:1, v/v) 2.8mL, 3.94 M ammonium thiocyanate 용액 15 µL, 0.132 M BaCl2와 0.144 M FeSO4의 혼합 용액(1:1, v/v) 15 µL를 가하고 20분 후 UV-Visible 분광광도계(spectrophotometer) (HP8453; Hewlett Packard, Wilmington, DE, USA)를 사용하여 510 nm에서 흡광도를 측정하였고, 쿠멘 하이드로과산화물(cumene hydroperoxide,mmol/kg)의 보정선을 이용하여 과산화물을 정량하였다.
- 이 때 자동산화 군의 시료 병은 알루미늄 호일로 싸서 빛을 차단하였으며, 대조군으로는 레시틴을 첨가하지 않고 카놀라 기름과 증류수, 잔탄검, 클로로필 b 또는 황산철(II)만을 넣은 에멀션으로 삼았으며, 모든 실험은 2회 반복 실시하였다.
- 즉, 에멀션(1.0 g)을 −20℃에서 48시간 동안 냉동한 후 실온에서 24시간 해동하고 3,420×g에서 10분간 원심분리(Combi 514R)하였다.
- 추출물은 회전진공증발기(N-N series, Eyela, Tokyo, Japan)를 사용하여 40℃에서 용매를 완전히 제거하고, 클로로폼 1.0 mL에 잔여물을 녹여 20 µL를 자동시료주입기가 장착된 HPLC(YL 9100 system, Younglin)에 주입하여 위와 동일한 조건으로 분석하였다.
- 35 g)을 기본으로 구성하였다. 카놀라 기름에 광산화와 자동산화를 위하여 각각 클로로필 b (4 mg/kg) 또는 황산철(II) (5 mg/kg)을 첨가하고, 잔탄검과 달걀 노른자위 레시틴(350 mg/kg)을 차례로 혼합하였다. 여기에 천천히 증류수를 첨가하고 S25N-25F dispersing tool이 부착된 Ultra-Turrax T25 균질기(IKA Instruments, Staufen, Germany)를 사용하여 10,000 rpm 속도로 6분간 균질화하여 물/카놀라 기름(W/O) 에멀션을 제조하였다.
대상 데이터
- 14% BF3-메탄올, 실리스산, 알루미나, 잔탄검, α-, γ-,δ-토코페롤, 클로로필 b, 헵타데칸산, PC, PE, PI, PS의 표준품은 Sigma-Aldrich사(St. Louis, MO, USA)의 제품을 사용하였으며, 그 외 시약은 모두 일급을 사용하였다
- RBD (refined, bleached, and deodorized) 카놀라 기름은 CJ 사(Seoul, Korea) 제품이었으며, 알루미나를 이용한 관 크로마토그래피에 의해 토코페롤, 인지방질, 색소, 금속 등 미량성분을 완전히 제거한 후 사용하였다(6). 달걀 노른자위 레시틴은 GoshenBiotech사(GL-90E; Namyangju, Korea), HPLC 용 n-헥세인, 메탄올, 물, 아세토나이트릴, 아세톤, 에탄올, 에틸아세테이트, 아이소프로판올, 클로로폼, 톨루엔은 Mallinckrodt Baker사(Phillipsburg,NJ, USA), 아이소옥테인, 황산철(II)은 Junsei사(Tokyo, Japan), 37종의 혼합 지방산 표준품은 Supelco사(Bellefonte, PA, USA)의 제품이었다.
- RBD (refined, bleached, and deodorized) 카놀라 기름은 CJ 사(Seoul, Korea) 제품이었으며, 알루미나를 이용한 관 크로마토그래피에 의해 토코페롤, 인지방질, 색소, 금속 등 미량성분을 완전히 제거한 후 사용하였다(6). 달걀 노른자위 레시틴은 GoshenBiotech사(GL-90E; Namyangju, Korea), HPLC 용 n-헥세인, 메탄올, 물, 아세토나이트릴, 아세톤, 에탄올, 에틸아세테이트, 아이소프로판올, 클로로폼, 톨루엔은 Mallinckrodt Baker사(Phillipsburg,NJ, USA), 아이소옥테인, 황산철(II)은 Junsei사(Tokyo, Japan), 37종의 혼합 지방산 표준품은 Supelco사(Bellefonte, PA, USA)의 제품이었다. 14% BF3-메탄올, 실리스산, 알루미나, 잔탄검, α-, γ-,δ-토코페롤, 클로로필 b, 헵타데칸산, PC, PE, PI, PS의 표준품은 Sigma-Aldrich사(St.
- 오븐, 주입구, 검출기의 온도는 각각 35, 100, 140℃이었다. 운반 기체로 헬륨(99.995%) 가스를 20 mL/min 속도로 흘려주었으며, 분할비율(splitratio)은 10:1이었다. 크로마토그램의 산소 피크 면적은 전환계수 9.
- 즉, Cosmosil packed column 5SL-II (4.6 mm×250 mm, 5 µm size; NacalaiTesque, Kyoto, Japan)와 아세토나이트릴, 메탄올, 인산(130:5:1.5,v/v/v)의 혼합 용액을 이동상으로 사용하여 1.0 mL/min의 속도로 용출시켰으며 UV 검출기의 파장은 205 nm로 고정하였다.
데이터처리
- 시료는 반복 준비하였고 각 시료를 반복 측정하여 얻은 자료는 통계처리용 소프트웨어인 SAS/PC (SAS 9.2, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 사용하여 다중범위검정 (Duncan’s multiple range test)과 회귀분석(regression analysis)에 의해 분석하였으며, 유의수준은 5%로 하였다
이론/모형
- 35를 사용하여 1 mL 헤드스페이스 기체에 함유된 산소의 마이크로 몰수(µmol of oxygen/mL of headspace gas)로 나타내었다(10). 과산화물 농도는 분광법을 이용하여 평가하였다(11). 즉, 에멀션(0.
- 카놀라 기름 에멀션의 지방질 산화 정도는 시료병의 헤드스페이스 산소 소비량과 싸이오사이안산철(III) (ferric thiocyanate)법에 의한 과산화물 생성으로 평가하였다. 산소 소비량은 시료병의 헤드스페이스에 존재하는 산소 중 시료 기름이 산화됨에 따라 소비된 산소의 양으로, 산화 전 시료병의 산소량과 산화 후 잔존하는 산소량 차이로 구하였다(10).
성능/효과
- 84). 25℃에서 10일간 자동산화시킨 달걀 노른자위 레시틴첨가 카놀라유 에멀션의 총 인지방질 분해 속도 상수는 0.116/day로, 감광산화에서의 분해속도(0.066/day)보다 유의하게 높았다(p<0.05). 이것은 클로로필에 의한 카놀라 기름의 감광 산화에서일중항 산소에 대한 PC와 PE의 높은 안정성(6)과 관련되어 에멀션의 자동산화에 비해 감광산화에서 인지방질 분해 속도가 낮았던 것으로 사료된다.
- 감광산화에서는 산화기간이 2, 6, 10일로 증가함에 따라 총 인지방질 함량이 315.26 mg/kg으로부터 각각 285.18, 256.11, 160.72 mg/kg으로,PC와 PE 함량은 산화 전 각각 224.16, 91.10 mg/kg으로부터 산화 10일 후 각각 123.84, 36.89 mg/kg으로 유의하게 감소하였다(p<0.05).
- 달걀 노른자위 레시틴을 첨가하지 않은 카놀라유 에멀션(대조군)의 광산화 2, 6, 10일 후 산소 소비량은 각각 1.13, 5.46, 6.53µmol O2/mL, 과산화물값은 각각 2.37, 6.63, 8.16 mmol/kg이었으며, 달걀 노른자위 레시틴이 첨가된 에멀션의 산소 소비량과 과산화물값은 각각 1.33, 5.25, 6.50 µmol O2/mL, 2.14, 8.20, 8.81mmol/kg으로 대조군의 산소 소비량, 과산화물값과 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).
- 달걀 노른자위 레시틴이 첨가된 에멀션의 산소 소비량과 과산화물값은 자동 산화 2, 6, 10일 후 각각 0.77, 3.51, 5.78 µmol O2/mL, 1.67, 5.57, 5.87 mmol/kg으로 대조군과 유의한 차이를 보이지 않아(p>0.05) 달걀 노른자위 레시틴은 철 이온에 의한 에멀션 지방질의 자동산화에 영향을 주지 않았음을 의미하였다.
- 달걀 노른자위 레시틴이 첨가된 에멀션의 산화 전 총 인지방질 함량은 305.75 mg/kg으로 측정되었으며, Fig. 3과 같이 자동산화 기간이 2, 6, 10일로 증가함에 따라 각각 280.92, 117.66,115.09 mg/kg으로 유의하게 감소하였다(p<0.05).
- 또한 에멀션에 첨가된 달걀 노른자위 레시틴 중 PC와 PE의 함량은 산화 전 각각 218.42, 87.33 mg/kg이었으나, 에멀션의 자동산화 10일 후 각각 93.70, 21.39 mg/kg으로 유의하게 감소하였다(p<0.05).
- 350 ppm 농도로 물/카놀라 기름 에멀션에 첨가된 달걀 노른자위 레시틴은 에멀션 기름의 철 이온에 의한 자동산화와 클로로필에 의한 감광산화에 유의한 영향을 나타내지 않았다. 에멀션의 산화 중 달걀 노른자위 레시틴으로부터 유래한 인지방질은 분해되었으며 감광산화에 비해 자동산화에서 분해 속도가 높았다. 그러나 PC와 PE 사이의 분해 속도는 두 종류의 산화에서 모두 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.
- 철 이온이 첨가된 에멀션은 철 이온 또는 클로로필이 첨가되지 않은 에멀션에 비해 유의하게 높은 산소 소비량을 보여(p<0.05) 저장 10일 후 4.51 µmolO2/mL로 철 이온에 의한 에멀션의 지방질 산화 촉진을 입증하였다.
- 카놀라 기름 에멀션의 자동산화를 억제했던 콩 레시틴(3)과 달리 수소나 전자를 지방질에 공여할 수 있는 아미노기, 인산기를 가진 인지방질 구조에도 불구하고(19) 달걀 노른자위 레시틴이 자동산화와 감광산화에 영향을 나타내지 않은 본 결과는 콩 레시틴(58.5%) (3)에 비해 달걀 노른자위 레시틴(18.49%)의 낮은 PUFA 함량에 일부 기인한 것으로 사료되며, 인지방질의 지방산 조성이 에멀션의 지방질 산화 방지 효과에 중요한 요인임을 암시하고 있다. 인지방질 자체에 존재하는 PUFA의 자체 산화(sacrificial oxidation)는 인지방질의 산화 방지 효과에 일부 기여하는 것으로 알려져 있다(20).
- 인지방질의 분해는 구조 중 극성 작용기의 산화와 분해 등과 관련있으며(19), 콩기름에 첨가된 PC와 PE는 기름의 자동산화 중 카보닐기와 피롤 화합물로 분해되었음이 보고된 바 있다(21). 한편 에멀션의 자동산화 중 달걀노른자위 레시틴으로부터 유래된 PC와 PE 함량 비율은 산화 전 71.4:28.6으로부터 산화 2, 6, 10일 후 71.7:28.3, 78.8:21.2, 81.4:18.6으로 PC 함량 비율은 증가하고 PE 함량 비율은 감소하는 경향을 보였다. 그러나 에멀션의 감광산화 중 PC와 PE 함량 비율은 산화 전 71.
- 한편, 클로로필을 첨가하여 빛에서 저장한 카놀라 기름 에멀션의 산소 소비량은 6.43 µmol O2/mL로 철 이온 또는 클로로필이 첨가되지않은 에멀션의 3.14 µmol O2/mL는 물론 철 이온이 첨가된 에멀션의 4.51 µmol O2/mL에 비해 유의하게 높았다(p<0.05).
후속연구
- 이것은 실제로 달걀 노른자위 레시틴이 에멀션의 지방질산화에 전혀 영향을 주지 않았음을 의미할 수도 있으나 레시틴을 구성하고 있는 개별 인지방질에 의한 지방질 산화 억제 효과와 촉진 효과의 상쇄 가능성 또한 배제할 수 없다. 그러므로 철 이온에 의한 에멀션의 자동산화에 대한 달걀 노른자위 레시틴의 작용 메커니즘 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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