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문제 정의
- 본 연구에서는 수삼의 열처리 공정을 수행함에 있어 초산용액의 처리에 따른 인삼의 특정활성성분 강화와 아울러 CDs처리에 따른 홍삼 맛의 패턴변화를 분석함으로써 새로운 홍삼 가공품을 개발함에 있어 그 기초자료로 제시하고자 한다.
- 수삼을 홍삼화하는 공정중 초산용액의 농도에 따른 홍삼의 물리적 특성 변화와 전자혀를 이용하여 α, β, γ-cylcodextrin 처리에 따른 홍삼추출액 맛의 패턴변화를 분석함으로써 새로운 홍삼 가공품을 개발하고자 하였으며 그 결과는 다음과 같다.
- 즉 관능검사에 있어 선정된 패널의 경우 사람마다 가지고 있는 역치가 다르고 숙련도에 따라 느끼는 맛이 달라 수많은 시료를 분석하는 경우 재현성이 있는 객관적 데이터를 얻기 어렵다. 이에 정량화된 값을 얻기 위한 새로운 시도로 전자혀 분석으로 시료의 맛을 평가해 보았다. 전자혀는 서로 다른 이온 선택성 전극을 가진 센서들을 어레이화하여 사용하는 것으로 센서 어레이를 통해 측정된 데이터는 감지 대상 물질의 화학적인 성분을 정량적으로 분석하게 된다.
제안 방법
- 6% 초산용액에 의해 열처리된 홍삼시료 부피 3배의 에탄올에 α,β,γ-CDs을 각각 1, 5, 10%첨가하여 CDs첨가에 대한 쓴맛 패턴의 기여율(proportion)을 구하였다.
- 각 조건에 의해 제조된 홍삼은 마쇄한 후 시료 부피 3배의 에탄올에 1%, 5% 및 10%농도의 α, β 및 γ-CDs을 첨가 한 후 2시간씩 총 4회 교반하여 얻어진 상등액을 50℃에서 감압 농축하여 추출물을 제조하였다.
- 대조군 및 초산에 의해 처리된 홍삼의 조사포닌 함량 분석은 시료 10g 을 정밀히 달아 둥근 플라스크에 넣고, 수포화 부탄올 100 mL을 가하여 80℃에서 1시간씩 3회 환류냉각 추출하여, 추출액을 500 mL 분액여두에 옮겨 증류수 100mL을 가한 후 격렬히 흔들어 물 층과 부탄올 층을 분리하여 부탄올 층을 미리 항량된 농축 플라스크에 옮겨 농축한 다음 잔류물에 에테르 100mL을 가하여 46℃에서 30분 환류냉각 한 다음 지용성 물질을 제거하여 105℃에서 건조하여 조사포닌 함량으로 하였다[25].
- 전자혀의 분석조건은 분석시간 3 min,취득 시간 2 min, 온도는 상온에서 수행하였으며 단일 샘플의 분석 후 센서 헹굼은 5% 에탄올로 세척하였다. 모든 시료는 3회 반복하여 실시하였고 통계 처리에는 Alpha MOS에서 제공된 소프트웨어를 사용하였다.
- 전통적인 열처리에 의한 홍삼 대조군 및 전처리한 홍삼추출물의 맛에 대한 평가는 전자혀(Astree, Alpha MOS, Toulouse, France)를 사용하였다. 시료 1g을 98℃ 증류수 100 mL에 넣어 98℃ shaking water bath에서 20분간 추출한 후 여과지(Whatman No.
- 1에 나타난 바와 같이 제작한 홍삼 열처리 시스템을 이용하였다. 즉 증숙 공정에 있어 초산용액처리구의 경우 증숙에 투입되는 수분함량의 약 2~8%까지 2% 간격으로 첨가하여 95℃에서 4시간 증숙을 한 후 열풍건조기를 이용하여 50℃에서 48시간, 다시 40℃에서 72시간동안 건조하여 홍삼을 제조하였다. 이때 홍삼의 수분 함량은 약 13%이었다.
- 초산에 의해 열처리된 각 홍삼시료를 100mesh를 통과한 분말을 색차계(Chroma MeterCR-400, Konica Minolta. japan)를 이용하여 L-, a-, b-value를 3회 측정하여 그 평균치를 사용하였다. 이때 사용된 표준백판(standardplate)의 L*, a* 및 b*값은 각각 93.
- 표준액은 각 표준 시료 1 ㎎을 취하여 1mL로 표준원액 제조 후 각 표준원액 100 μL를 주입하여 LC/MS(Waters 2695, Waters micromass ZQ4000, USA)를 이용하여 Table 1의 조작조건에 따라 진세노사이드 함량을 분석하였다.
대상 데이터
- Louis, Mo, USA)제품을 사용하였다. Ginsenoside 표준품으로 ginsenoside Rf, Rb2,Rd, Rb3는 Carl Roth(Karlsruhe, Germany)로부터 구입하여 사용하였으며, Re, Rg1, Rb1, Rc,Rg2 Rh1, Rh2 및 Rg3는 Wako(Osaka, Japan)로부터 구입하여 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 인삼(Panax ginseng C.A.Meyer)은 2013년도 충남 금산에서 수확한 4년근(fresh ginseng, Korea)을 구입하여 사용하였고 세척과정을 거친 후 크기와 굵기가 비슷한 수삼을 선별한 후 수삼의 모형유지와 상품적 가치를 위해 미삼 부분을 제거한 후 공시 재료로 사용하였다. 사용된 초산용액은(pH 2.
- 사용된 초산용액은(pH 2.47) 일반 시중에 판매되는 용액을 구입하였으며 표준품 α, β 및 γ-cyclodextrin(minimum 98%)는 sigmaAldrich(St. Louis, Mo, USA)제품을 사용하였다.
- 수삼의 홍삼화 열처리는 Fig. 1에 나타난 바와 같이 제작한 홍삼 열처리 시스템을 이용하였다. 즉 증숙 공정에 있어 초산용액처리구의 경우 증숙에 투입되는 수분함량의 약 2~8%까지 2% 간격으로 첨가하여 95℃에서 4시간 증숙을 한 후 열풍건조기를 이용하여 50℃에서 48시간, 다시 40℃에서 72시간동안 건조하여 홍삼을 제조하였다.
데이터처리
- 각 실험결과의 통계처리는 SAS for windows program 7.2를 이용하여 ANOVA분산분석을 실시하였고, 시료간의 유의적 차이를 검증하기 위해 Duncan's multiple range test를 실시하였다(p<0.05).
- 모든 실험 결과는 3회 반복 측정하였으며 평균±표준편차로 표시하였다.
성능/효과
- 1. 총 사포닌 함량의 경우 초산에 의해 처리된 처리군의 경우 대조군에 비해 70~82% 높게 나타남을 알 수 있었으며 초산 처리에 따른 ginsenoside의 함량은 초산용액 농도가 증가할수록 홍삼 특유의 성분인 ginsenoside-Rh1 및 Rg3의 함량이 증가하는 경향을 보였다. 따라서 산 처리에 의한 prosapogenin을 극대화하기 위한 최적의 산농도는 높은 조사포닌 함량 및 ginsenoside-Rb1, Rh1, Rg1 및 Rg3 값을 가진 6%임을 확인하였다.
- 2. 산 처리에 따른 홍삼의 기계적 색상변화는 초산 농도가 증가 할수록 홍삼의 명도는 낮아지나 적색도 및 홍색도는 증가하는 경향을 보였으며 이는 비효소적 갈변반응 생성물인 pyrazine, unsaturated carbonyl compounds,furfural 등이 급격히 증가하기 때문인 것으로 추정된다.
- 3. α,β,γ-CDs에 의해 처리된 홍삼의 쓴맛 패턴의 기여율(proportion)은 제 1주성분의 기여율은 78.57%이었고, 제 2 주성분 값의 기여율은 13.48%였다.
- 4. 전자혀를 이용한 α, β, γ-CDs 첨가에 따른 홍삼 추출액의 관능특성을 분석한 결과 α, β, γ-CDs을 첨가한 처리군의 경우 쓴맛의 강도는 CDs의 분자량이 클수록 첨가량이 많을수록 쓴맛을 나타내는 센서의 감도가 낮은 것으로 나타났다.
- 5%의 β-CDs을 첨가한 실험군의 경우 대조군 및 다른 실험군에 비해 제 1 주성분의 값이 –1,000에서 1,200까지euclidean distant가 매우 크게 나타났다.
- 산 처리에 의한 홍삼의 ginsenoside 성분변화는 Rg1, Rh1,Rb1, Rb3성분이 대조군에 비해 월등이 증가함을 나타내었다. 따라서 산 처리에 의한 prosapogenin을 극대화하기 위한 최적의 산 농도는 높은 조사포닌 함량 및 ginsenoside-Rb1,Rh1, Rg1 및 Rg3 값을 가진 6%임을 확인하였다
- 총 사포닌 함량의 경우 초산에 의해 처리된 처리군의 경우 대조군에 비해 70~82% 높게 나타남을 알 수 있었으며 초산 처리에 따른 ginsenoside의 함량은 초산용액 농도가 증가할수록 홍삼 특유의 성분인 ginsenoside-Rh1 및 Rg3의 함량이 증가하는 경향을 보였다. 따라서 산 처리에 의한 prosapogenin을 극대화하기 위한 최적의 산농도는 높은 조사포닌 함량 및 ginsenoside-Rb1, Rh1, Rg1 및 Rg3 값을 가진 6%임을 확인하였다.
- 48%였다. 따라서 제 1 주성분의 값만으로도 홍삼의 쓴맛에 있어 CDs의 첨가 및 종류에 따라 쓴맛감소에 필요한 충분한 정보가 됨을 알 수 있었다. Fig.
- 또한 α, β, γ-CDs의 분자량에 따른 제 1 주성분의 값은 분자량이 클수록 positive 값으로 크게 이동하는 것으로 나타났다.
- 먼저 대조군인 홍삼 추출액은 8.30으로 가장 강한 쓴맛인 반면 10%을 γ-CD 첨가군은 쓴맛이 3.60으로 가장 약한 쓴맛을 나타났다.
- 이처럼 산 처리한 홍삼의 protopanaxadiol계 사포닌 함량이 증가하는 현상은 diol계 사포닌의 비당부위(aglycone)를 가지고 있는 malonylginsenosides가산에 의해 malonyl기가 분해되면서 사포닌의 변화를 가져오기 때문으로 사료된다[31]. 산 처리에 의한 홍삼의 ginsenoside 성분변화는 Rg1, Rh1,Rb1, Rb3성분이 대조군에 비해 월등이 증가함을 나타내었다. 따라서 산 처리에 의한 prosapogenin을 극대화하기 위한 최적의 산 농도는 높은 조사포닌 함량 및 ginsenoside-Rb1,Rh1, Rg1 및 Rg3 값을 가진 6%임을 확인하였다
- 48%였다. 이를 통해 제 1 주성분의 값만으로도 홍삼의 쓴맛에 있어 CDs의첨가 및 종류에 따라 쓴맛감소에 필요한 충분한 정보가 됨을 알 수 있었다.
- 이에 비해 CD 첨가군의 경우 분자량이 클수록 단맛의 감도는 낮은 것으로 나타났으며 CD 첨가량에 따른 쓴맛의 강도는 α-CDs는 첨가량이 1%일 때 가장 강한 단맛을 γ-CDs 첨가군은 첨가량이 많을수록 단맛이 낮게 나타났다.
- Table 3에서 보는 바와 같이 산 농도가 증가 할수록 홍삼의 명도는 낮아지는 경향을 보였다. 즉 대조군인 무처리 홍삼의 경우 백색도가 84.23 값을 보이고 있는 것에 비해 처리군은 초산용액의 농도가 증가할수록 68.03~37.36값을 나타남을 알 수 있었다. 특히 초산용액 8%농도의 경우 L 값이 37.
- 이는 산처리에 의한 산도 증가에 따른 가수분해가 대사체인 ginsenoside Rd, Rg3, Rh2의 증가에 기여한 것으로 사료된다. 즉 이는 ginsenoside-Rg3의 모체인 Rb1의 함량 변화와 관계가 있는 것으로 보이는데 Table 2에서 확인할 수 있듯이 Rg3가 증가함에 따라 비례하여 감소하는 추세를 나타냈으며 초산 용액의 농도가 가장 높은 8%일 때 가장 높은 prosapogenin의 함량을 보였다. 이처럼 산 처리한 홍삼의 protopanaxadiol계 사포닌 함량이 증가하는 현상은 diol계 사포닌의 비당부위(aglycone)를 가지고 있는 malonylginsenosides가산에 의해 malonyl기가 분해되면서 사포닌의 변화를 가져오기 때문으로 사료된다[31].
- 초산용액 처리에 따른 ginsenoside의 함량은 초산용액 농도가 증가할수록 홍삼 특유의 성분인 ginsenoside-Rh1 및 Rg3의 함량이 증가하는 경향을 보였다. 특히 ginsenoside-Rg3의 함량은 초산 용액 2% 처리군에서는 검출되지 않았으나 초산 용액 농도가 2%이상 증가함에 따라 대조군에 비해 73%이상 증가함을 보였다.
- 의 함량이 증가하는 경향을 보였다. 특히 ginsenoside-Rg3의 함량은 초산 용액 2% 처리군에서는 검출되지 않았으나 초산 용액 농도가 2%이상 증가함에 따라 대조군에 비해 73%이상 증가함을 보였다. 이는 산처리에 의한 산도 증가에 따른 가수분해가 대사체인 ginsenoside Rd, Rg3, Rh2의 증가에 기여한 것으로 사료된다.
- 36값 으로서 대조군에 비해 50%이상 차이를 보이고 있음을 알 수 있었다. 한편 적색도 및 황색도의 경우 대조군에 비해 처리구의 농도가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 이는 산 처리된 처리군의 경우 대조군에 비해 열처리 되는 과정에 비효소적 갈변반응 생성물인 pyrazine, unsaturated carbonyl compounds, furfural 등이 급격히 증가하기 때문인 것으로 추정된다[32].
후속연구
- 특히 인삼·홍삼가공품은 청소년 혹은 젊은 층의 경우 독특한 인삼 및 홍삼의 쓴맛에 대한 기피 현상이 두드러져 이를 해결할 수 있는 기술이 선행되어져야 할 것으로 보인다. 따라서 국내 인삼산업의 발전을 위해서는 성별과 연령층으로 수요층을 세분화하고 수요층별로 요구 수준에 맞추어 개발방향을 설정하고 다른 식품류와같이 다품종 소량 생산체제로 차별화를 기하여야 할 것으로 사료된다. 식품의 맛을 평가하는 일은 관능검사 방법이 유용하게 사용된다.
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