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문제 정의
- 본 연구는 고려인삼의 소비 촉진 및 수출상품 다양화를 위해 백삼과 홍삼을 이용하여 추출단계별로 농축액을 제조하고 이들의 진세노사이드 구성, 산성다당체와 같은 특성을 확인하고 기호성 평가를 통해 인삼특유의 향과 쓴맛을 저감화 하는 추출 조건을 확립하여 얻어진 농축액으로 맛과 향을 개선한 인삼가공제품군을 다양화 하고자 한다.
제안 방법
- 백삼과 홍삼의 농축액 제조는 수분함량을 반영하여 건물량 기준 300 g의 시료에 중량대비 15 배에 해당하는 4,500 mL의 추출용매를 첨가하여 환류냉각기를 부착한 다음 일정 온도로 조절되는 항온기에서 12시간씩 1차는 70% 주정에 65℃, 2차는 60% 주정에 75℃, 3차는 50% 주정에 80℃, 4차 추출물은 40% 주정에 85℃, 5차 추출물은 20% 주정에 90℃ 그리고 6차 추출물의 경우 물 100%에 95℃의 조건에서 실시하였다. 각각의 추출액은 45~50℃에서 회전식 진공 증발기를 이용하여 적정 농도(약 40 °Brix)로 농축하여 이용하였다.
- 분리된 수포화 부탄올 층을 따로 모아 놓고 물 층에 다시 수포화 부탄올을 붓는 과정을 3회 반복하였다. 분리된 수포화 부탄올 층에 증류수 50 mL을 넣고 충분한 교반 후 다시 분리될 때까지 방치시킨 후 물 층만 제거하고 수포화 부탄올 층을 미리 항량을 구한 수기에 넣어 회전 진공 증발기를 사용하여 감압농축 후 드라이 오븐에서 2시간 건조 항량을 구한 후, 무게를 측정하여 조사포닌 함량을 산출하였다. 시제품의 경우 1 g을 저울로 달아 증류수 30 mL에 녹여 위와 동일한 방법으로 조사포닌을 측정하였다.
- 분리된 수포화 부탄올 층에 증류수 50 mL을 넣고 충분한 교반 후 다시 분리될 때까지 방치시킨 후 물 층만 제거하고 수포화 부탄올 층을 미리 항량을 구한 수기에 넣어 회전 진공 증발기를 사용하여 감압농축 후 드라이 오븐에서 2시간 건조 항량을 구한 후, 무게를 측정하여 조사포닌 함량을 산출하였다. 시제품의 경우 1 g을 저울로 달아 증류수 30 mL에 녹여 위와 동일한 방법으로 조사포닌을 측정하였다.
- 표준품으로는 D-galacturonicacid를 증류수로 2, 4, 6, 8, 10 μg/mL농도가 되도록 조제하여 정량곡선(y=9.902x-0.006, R2=0.998)을 작성하였으며 이를 이용하여 각 추출물의 산성다당체 함량을 환산하였다.
- 농축액 모델의 기호도 평가를 위한 음료는 식품공전상의 인삼·홍삼음료 제조/가공 기준(인삼사포닌 80 mg/g, 홍삼 사포닌 70 mg/g 기준 0.15% 이상)에 맞게 조사포닌 함량을 조정하고 정제수로 희석하여 제조하였다.
- 추출단계별로 얻은 홍삼농축액을 선택적으로 혼합하여 4종의 홍삼음료 모델을 제조하였다. 이때 인삼 농축액 제조시 전체 수율을 고려하여 1차, 2차 추출 단계에서 얻은 농축액은 모든 모델에 기본적으로 함유되게 하고, 3차 추출단계에서 얻은 농축액을 혼합한 RGB(red ginseng beverage)-1, 4차 농축액을 혼합한 RGB-2, 5차 농축액을 첨가한 RGB-3, 6차 농축액을 조합한 RGB-4로 각각 구분하였다.
- 추출단계별로 얻은 홍삼농축액을 선택적으로 혼합하여 4종의 홍삼음료 모델을 제조하였다. 이때 인삼 농축액 제조시 전체 수율을 고려하여 1차, 2차 추출 단계에서 얻은 농축액은 모든 모델에 기본적으로 함유되게 하고, 3차 추출단계에서 얻은 농축액을 혼합한 RGB(red ginseng beverage)-1, 4차 농축액을 혼합한 RGB-2, 5차 농축액을 첨가한 RGB-3, 6차 농축액을 조합한 RGB-4로 각각 구분하였다. 농축액의 혼합 비율은 앞서 언급한 것과 같이 홍삼의 추출단계별 가용성 고형분 수율의 합을 100으로 각 단계별 수율을 백분율로 계산, 혼합하였다.
- 이때 인삼 농축액 제조시 전체 수율을 고려하여 1차, 2차 추출 단계에서 얻은 농축액은 모든 모델에 기본적으로 함유되게 하고, 3차 추출단계에서 얻은 농축액을 혼합한 RGB(red ginseng beverage)-1, 4차 농축액을 혼합한 RGB-2, 5차 농축액을 첨가한 RGB-3, 6차 농축액을 조합한 RGB-4로 각각 구분하였다. 농축액의 혼합 비율은 앞서 언급한 것과 같이 홍삼의 추출단계별 가용성 고형분 수율의 합을 100으로 각 단계별 수율을 백분율로 계산, 혼합하였다.
- 검사원(judge)은 한국식품연구원에서 근무하는 25~30세의 남성 3명, 여성 12명으로 총 15명이 참여하였다. 본 실험에서는 음료를 세 자리 난수표가 코드된 종이컵에 4℃의 온도로 제공되었으며, 각 검사원에게 채점표를 나누어준 후 9점 척도에 의해 4가지 측정 항목(인삼향, 쓴맛, 떫은맛, 종합적기호도)의 강도를 측정하도록 하였다. 제시된 음료는 무작위로 제공하여 순서상의 오차를 최소화하였다.
- 선택적 홍삼농축액과 시판되고 있는 홍삼농축액 3종의 조사포닌 함량(A사, 54.94 mg/g; B사, 45.29 mg/g; C사, 31.60 mg/g)을 측정한 다음 홍삼음료 제조기준에(홍삼 사포닌 70 mg/g 기준 0.15% 이상)에 맞도록 식용수에 희석하여 기호도를 비교하였다(Fig. 3). 쓴맛과 쓴맛 후미 강도는 선택적 홍삼농축액 모델이 시판되고 있는 홍삼농축액에 비해 유의적으로 낮았고 인삼 향미 강도 또한 시료간 유의적 차이를 보여 선택적 홍삼농축액 모델 음료가 가장 약하였다.
대상 데이터
- 이때 컬럼은 YMC-Triart C18 column(250×4.6 mm, 12 nm)을, 검출기는 UV detector(203 nm)를 사용하였다.
- 본 실험에 시료로 사용한 홍삼은 금산군에서 2013년 수확한 4년근 수삼을 홍삼제조방법(11)에 준하여 제조 후 사용하였다. 추출에 사용한 주정은 대한주정라이프(Seoul, Korea)로부터 95% 순도의 제품을 구입하여 사용하였다.
- 본 실험에 시료로 사용한 홍삼은 금산군에서 2013년 수확한 4년근 수삼을 홍삼제조방법(11)에 준하여 제조 후 사용하였다. 추출에 사용한 주정은 대한주정라이프(Seoul, Korea)로부터 95% 순도의 제품을 구입하여 사용하였다. 분석을 위한 표준물질은 Sigma Chemical Co.
- 검사원(judge)은 한국식품연구원에서 근무하는 25~30세의 남성 3명, 여성 12명으로 총 15명이 참여하였다. 본 실험에서는 음료를 세 자리 난수표가 코드된 종이컵에 4℃의 온도로 제공되었으며, 각 검사원에게 채점표를 나누어준 후 9점 척도에 의해 4가지 측정 항목(인삼향, 쓴맛, 떫은맛, 종합적기호도)의 강도를 측정하도록 하였다.
데이터처리
- 추출단계별 농축액과 모델의 관능적 특성 평가 및 기호도 검사 결과에 대해 시료 간의 유의적 차이를 검증하기 위하여 분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 수행하였으며, 그 결과에 따라 Duncan의 다중 범위 검정법(Duncan’s multiple range test)으로 유의성을 검증하였다(α=0.05).
- 4)a-cValues with different superscript letters within the same row are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
- Represented data are mean scores of 20 panelists and different superscript letters are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
이론/모형
- 진세노사이드 함량은 조사포닌 측정과 동일하게 전처리된 시료를 메탄올에 용해한 후 필터(0.45 μm)로 여과하고 여과액을 HPLC(Waters e2695, Milford, MA, USA)를 사용하여 기술표준원의 방법에 따라 분석하였다.
- 추출조건을 달리한 백삼, 홍삼 추출액의 가용성 고형분 수율은 여과시킨 1~6차 추출액을 2,500 mL로 정용 후 이중 5 mL씩을 취하여 미리 항량을 구한 수기에 넣고 105℃건조법(12)을 이용하여 고형분 함량을 계산하였다.
- 조사포닌 함량은 Shibata법(13)에 따라 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 각 농축액 1 g을 증류수 60 mL에 녹여 분액깔때기에 붓고 동량의 에틸에테르를 더한 다음 10~15분간 충분히 교반 시킨 후 물 층과 에틸에테르 층이 완전히 분리될 때까지 방치시켰다.
- 백삼과 홍삼농축액의 산성 다당체 함량은 카바졸-황산법(14)으로 측정하였다. 농축액 1 mL(건조시료 0.
성능/효과
- 백삼과 홍삼을 추출용매와 추출온도를 각기 달리한 추출 단계별 추출액의 가용성 고형분 수율을 측정한 결과는 Table 1과 같다. 1차 추출단계에서 백삼군과 홍삼군이 각각 12.69%, 10.64%로 백삼군의 수율이 높았으나, 전체 가용성 고형분 함량을 보면 백삼군과 홍삼군이 각각 33.56%, 48.79%로 홍삼군이 백삼군에 비해 약 15.23% 높은 추출 수율을 보였다. 홍삼군은 2차 추출단계에서 추출수율이 15.
- 23% 높은 추출 수율을 보였다. 홍삼군은 2차 추출단계에서 추출수율이 15.11%로 가장 높았지만 3차 추출단계부터 10.34%로 차수가 증가할수록 추출수율은 감소하였고 백삼군 또한 차수가 증가할수록 추출수율이 감소하였다.
- 1, 2차 추출단계까지의 가용성 고형분 합이 전체 함량 대비 52.8%로 나타났고, 1차 추출단계에서 가용성 고형분 추출 수율이 10.64%로 백삼군 12.69%에 비해 낮았다. 이는 인삼 조직 내 전분질이 홍삼을 만드는 증삼, 가온건조과정에서 호화되어 조밀이 치밀하고 견고하여 1차(70% 주정, 65℃ 추출온도) 추출단계에서 추출용매의 침투용이성이 낮고 조직팽윤이 덜 일어남에 따라 추출 수율이 낮으며, 2차 추출단계부터는 조직팽윤이 일어나 추출 효율이 높아진 것으로 판단된다.
- 1과 같다. 전체 인삼의 조사포닌 함량은 백삼군과 홍삼군이 각각 56.44 mg/g, 53.15 mg/g으로 백삼군이 약 5.8% 높았다. 추출단계별 백삼과 홍삼추출물의 조사포닌 함량은 추출용매의 주정 농도가 높을수록 추출액내 조사포닌의 추출 이행량이 증가하는 경향을 나타내었다.
- 8% 높았다. 추출단계별 백삼과 홍삼추출물의 조사포닌 함량은 추출용매의 주정 농도가 높을수록 추출액내 조사포닌의 추출 이행량이 증가하는 경향을 나타내었다.
- 추출단계에 따른 음료 간 쓴맛, 떫은맛 관능강도는 유의적인 차이가 확인되었는데(p<0.05), 우선 쓴맛에서 1차 추출액이 6.64로 가장 강도가 높은 것으로 평가되었고 2~4차 추출액으로 진행될수록 평가점수는 낮아지나 시료 간 유의 차는 없었으며, 5, 6차 추출액은 평가점수가 각각 2.27, 2.09로 다른 추출단계의 시료에 비해 현저히 낮은 결과가 확인되었다.
- 추출단계별 백삼과 홍삼 농축액의 산성다당체 함량을 측정한 결과는 Table 2와 같다. 추출단계가 진행됨에 따라 인삼농축액 내 산성다당체 함량은 증가하였으며, 1~4차 추출단계까지는 홍삼군이 백삼군보다 4.7~12.4% 높았으나, 5차 추출단계는 백삼군이 4%, 6차 추출단계에서는 홍삼군이 1.2% 높게 나타났으며, 전체적으로 홍삼군이 백삼군에 비하여 산성다당체 함량이 3.9% 높게 나타났다.
- 추출단계가 1차에서 6차로 진행됨에 따라 대부분의 major 진세노사이드 성분(Rg1, Re, Rb1, Rc)들의 함량이 감소하는 경향을 보였다. 백삼군의 경우 진세노사이드 총량이 Rb1>Re>Rg1>Rc 성분 순으로 함량이 높았고, 홍삼군의 경우 Rg1>Rb1>Re>Rc 성분 순으로 함량이 높았다.
- 백삼군의 경우 진세노사이드 총량이 Rb1>Re>Rg1>Rc 성분 순으로 함량이 높았고, 홍삼군의 경우 Rg1>Rb1>Re>Rc 성분 순으로 함량이 높았다. 진세노사이드 성분별 1~6차 추출단계까지의 총량과 각 추출단계별 진세노사이드 성분의 총량은 백삼군과 홍삼군이 각각 113.58 mg/g, 112.28 mg/g로 홍삼군이 백삼군에 비하여 1.14% 낮게 나타났다. 한편, 추출단계별 추출액의 진세노사이드 성분 중 중추신경계에 작용하여 진정효과를 나타내는 Rb1을 살펴보면 1차 추출단계에서는 백삼시료와 홍삼시료가 각각 7.
- 17 mg/g으로 나타났다. 항 피로작용을 나타내는 Rg1 또한 1차 추출단계에서 백삼시료가 9.3 mg/g, 홍삼군이 11.38 mg/g으로 높은 함유 분포를 보였고, 항 당뇨활성을 나타내는 Rb2는 일정한 경향을 나타내지 않았다.
- 09로 다른 추출단계의 시료에 비해 현저히 낮은 결과가 확인되었다. 떫은맛의 경우에는 4차 추출액이 각각 6.33으로 가장 강도가 높은 것으로 평가되었고, 그 다음으로 3차, 5차 추출액 순으로 강도가 높았는데 이는 추출단계 초기에서 쓴맛 성분이 추출되어 4차 추출 단계에서는 상대적으로 떫은맛이 상승되는 효과가 나타나는 것으로 판단된다. 맛에서는 추출이 진행됨에 따라 강도가 낮아지지만 추출액 사이에 유의적 차이가 확인되지 않았다.
- 맛에서는 추출이 진행됨에 따라 강도가 낮아지지만 추출액 사이에 유의적 차이가 확인되지 않았다. 이들 결과는 70%, 60% 주정을 사용한 추출된 용매는 사포닌 함량이 높아 상대적으로 쓴맛이 강한 반면 20%, 물을 추출용매로 사용한 추출물은 쓴맛과 떫은 맛이 약한 것을 확인하였다.
- 1)Sensory scores were assessed on 9 point scale where 1=extremely bad, 9=extremely good. values represent means±SD (n=20).
- 3)Sensory scores were assessed on 9 point scale where 1=extremely bitterness, 9=extremely bitterness.
- 4)Overall acceptances were assessed on 9 point scale where 1=extremely bad, 9=extremely good.
- 상대적으로 조사포닌을 고함유하는 1차, 2차 추출액에 쓰지 않고 바디감을 부여할 수 있는 고분자 물질이 함유된 6차 농축액을 혼합한 RGB-4가 다른 모델에 비해 전반적 기호도도 상승하는 것으로 예측된다.
- 쓴맛과 쓴맛 후미 강도는 선택적 홍삼농축액 모델이 시판되고 있는 홍삼농축액에 비해 유의적으로 낮았고 인삼 향미 강도 또한 시료간 유의적 차이를 보여 선택적 홍삼농축액 모델 음료가 가장 약하였다. 음료의 기호도 평가결과에서도 유의적 차이를 보이며 본 연구에서 설정한 선택적 홍삼농축액 모델이 가장 좋은 것으로 나타났다. 따라서 홍삼을 추출용매를 달리하여 제조한 추출단계별 농축액을 선택적으로 조합한 모델 음료는 쓴맛 등 음료 기호성 개선에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
- 음료의 기호도 평가결과에서도 유의적 차이를 보이며 본 연구에서 설정한 선택적 홍삼농축액 모델이 가장 좋은 것으로 나타났다. 따라서 홍삼을 추출용매를 달리하여 제조한 추출단계별 농축액을 선택적으로 조합한 모델 음료는 쓴맛 등 음료 기호성 개선에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
- 백삼과 홍삼의 추출수율은 각각 33.56%와 48.79%로 홍삼의 추출수율이 높았고, 산성다당체의 경우 1~4차 추출단계까지는 홍삼군이 백삼군보다 높았으나, 5차 추출단계에서 백삼군이 6차 추출단계에서는 홍삼군이 높게 나타났다. 백삼과 홍삼의 추출단계별 농축액의 조사포닌 함량은 백삼 (56.
- 79%로 홍삼의 추출수율이 높았고, 산성다당체의 경우 1~4차 추출단계까지는 홍삼군이 백삼군보다 높았으나, 5차 추출단계에서 백삼군이 6차 추출단계에서는 홍삼군이 높게 나타났다. 백삼과 홍삼의 추출단계별 농축액의 조사포닌 함량은 백삼 (56.44 mg/g)에 비해 홍삼(53.15 mg/g)이 약 5.8 % 증가하는 것으로 나타났다.
- 이들을 혼합한 선택적 홍삼농축액 모델 4종의 기호도 평가 결과 1, 2, 6차 추출물이 혼합된 RGB-4가 가장 높은 기호도를 나타내었고 시판 홍삼 농축액 3종에 대해 비교한 결과에서도 RGB-4가 쓴맛, 떫은맛, 인삼향 강도가 약해지고 종합적 기호도에서 높은 평가를 받았다.
- 본 실험에서는 추출방법을 달리 함으로써 추출수율 및 조사포닌 함량을 감안하여 인삼 쓴맛과 향의 강도를 낮출 수 있다는 것을 확인하였다. 이 추출방법을 이용하여 쓴맛을 저감시키고 인삼향미의 강도를 저감시킨 제품을 개발하여 좀 더 편하고 자연스럽게 홍삼제품을 접할 수 있도록 더 많은 연구가 진행 되어야 할 것이다.
- 1 mg/g으로 다른 시료에 비해 높았다. 전체 인삼에 비해 1~4차 추출단계까지의 백삼군과 홍삼군의 조사포닌 함량이 증가하였으나 5, 6차 추출단계에서는 감소하는 경향을 보였다.
- 3). 쓴맛과 쓴맛 후미 강도는 선택적 홍삼농축액 모델이 시판되고 있는 홍삼농축액에 비해 유의적으로 낮았고 인삼 향미 강도 또한 시료간 유의적 차이를 보여 선택적 홍삼농축액 모델 음료가 가장 약하였다. 음료의 기호도 평가결과에서도 유의적 차이를 보이며 본 연구에서 설정한 선택적 홍삼농축액 모델이 가장 좋은 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 실험에서는 추출방법을 달리 함으로써 추출수율 및 조사포닌 함량을 감안하여 인삼 쓴맛과 향의 강도를 낮출 수 있다는 것을 확인하였다. 이 추출방법을 이용하여 쓴맛을 저감시키고 인삼향미의 강도를 저감시킨 제품을 개발하여 좀 더 편하고 자연스럽게 홍삼제품을 접할 수 있도록 더 많은 연구가 진행 되어야 할 것이다.
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