[논문]커피와 커피박 침출주의 항산화 활성 및 주요 생리활성 물질의 비교 분석

강정은; 박선경; 궈텐자오; 강진용; 이두상; 김종민; 권오준; 이욱; 허호진

doi:10.11002/kjfp.2016.23.4.560

커피와 커피박 침출주의 항산화 활성 및 주요 생리활성 물질의 비교 분석
Antioxidant activity and comparative analysis of major functional compounds in liqueur using coffee and coffee-ground 원문보기

한국식품저장유통학회지 = Korean journal of food preservation, v.23 no.4, 2016년, pp.560 - 567

강정은 (경상대학교 응용생명과학부(BK21 plus), 농업생명과학연구원) , 박선경 (경상대학교 응용생명과학부(BK21 plus), 농업생명과학연구원) , 궈텐자오 (경상대학교 응용생명과학부(BK21 plus), 농업생명과학연구원) , 강진용 (경상대학교 응용생명과학부(BK21 plus), 농업생명과학연구원) , 이두상 (경상대학교 응용생명과학부(BK21 plus), 농업생명과학연구원) , 김종민 (경상대학교 응용생명과학부(BK21 plus), 농업생명과학연구원) , 권오준 (경북지역산업평가단) , 이욱 (국립산림과학원 특용자원연구과) , 허호진 (경상대학교 응용생명과학부(BK21 plus), 농업생명과학연구원)

초록
AI-Helper

본 연구는 커피의 부산물로 발생되는 커피박으로 침출주를 제조함으로써 커피박의 산업적 활용 가치 재고를 알아보기 위하여 진행되었다. 커피박의 항산화 활성과 생리활성 물질을 분석, 비교하기 위하여 커피와 커피박을 각각 25%와 35% 담금술에 침지하여 CL, CGL를 제조하였다. 제조한 담금술을 대학생을 대상으로 관능평가를 실시한 결과 상대적으로 CGL가 CL에 비해 상대적으로 우수한 기호도를 보였다. 기호도가 높은 CGL와 기호도가 낮은 CL의 항산화 활성 정도를 비교하기 위해 동량의 건조물을 이용해 총 페놀 함량과 항산화 활성 실험을 실시하였다. 총 페놀 함량 분석 결과 35% CGL(1개월)이 $1,000{\mu}g/mL$에서 169.5 mg GAE/g of dried extract으로 가장 높게 나왔고, 항산화 활성 실험 결과 CE와 CL, CGL 모두 유사한 DPPH 라디칼 소거활성과 FRAP 활성을 나타내었다. 따라서 커피 가공 부산물인 커피박에도 DPPH 라디칼 소거활성과 FRAP 활성을 유도하는 phytochemical로서의 생리활성 물질이 잔존하는 것으로 판단된다. 결국 커피박에도 커피와 유사하게 생리활성 물질이 존재하는지 알아보기 위하여 동량의 건조물을 이용해 HPLC 정성 정량 분석을 실시한 결과 CGL(35.0~38.5 mg/g of dried extract)는 CE(34.9 mg/g of dried extract)에 비해 클로로겐산 함량이 0.3~10.5% 가량 더 많았고, CGL(39.2~42.1 mg/g of dried extract)는 CE(35.6 mg/g of dried extract)에 비해 카페인 함량이 10.0~18.2% 가량 더 많은 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 종합해볼 때, 커피 가공 부산물인 커피박이 대표적인 생리활성 물질로 알려진 클로로겐산과 카페인을 일정 수준 이상으로 함유하고 있어 커피와 유사한 라디칼 소거활성 등 in vitro 항산화 활성을 가지고 있음을 확인하였다. 더불어 침출주의 경우 커피 대비 기호도도 상대적으로 우수하여 산업적으로 충분히 활용 가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Sensory evaluation, in vitro antioxidant activities and main compounds of coffee water-extract, coffee liqueur (CL) and coffee-ground liqueur (CGL) were investigated to consider their industrialization. Sensory evaluation showed that all groups of CGL without 25% CGL (3 month) were relatively higher than CL groups. Total phenolic compounds and in vitro antioxidant activities such as 1,1-diphenyl-2picryl-hydrazyl (DPPH) radical scavenging activity and ferric reducing/antioxidant power (FRAP) were also performed. The group of 35% CGL had higher total phenolic compounds than others, and the result of DPPH radical scavenging activity was similar to that of total phenolic compounds. In addition, 35% CGL is comparable to the FRAP of coffee water extract (CE). Qualitative and quantitative analysis using high-performance liquid chromatography (HPLC) were performed, and chlorogenic acid as a ployphenolic compound and caffeine as a nonpolyphenolic compound were detected in all samples. Moreover, the HPLC analysis showed that CGLs contain a larger amounts of chlorogenic acid (difference of 0.3~10.5%) and also greater amounts of caffeine (difference of 10.0~18.2%) more then CE. Consequently, these results suggest that coffee-ground as coffee by-products could be used as commercially available food substances because of its physiological molecules remained.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

따라서 본 연구는 커피 산업의 발달로 인해 다량 발생되어지는 가공 부산물인 커피박의 산업적 활용 가치 재고를 위해 수행되었다. 커피와 커피박을 이용하여 침출주의 알코올 함량(25, 35%)과 숙성기간(1, 2, 3개월)을 달리하여 커피 침출주와 커피박 침출주를 각각 제조하였고, 이에 대한 관능평가를 실시함과 동시에 동량의 건조물을 이용해 in vitro 항산화 활성 실험을 진행하였다.

제안 방법

커피와 커피박을 이용하여 침출주의 알코올 함량(25, 35%)과 숙성기간(1, 2, 3개월)을 달리하여 커피 침출주와 커피박 침출주를 각각 제조하였고, 이에 대한 관능평가를 실시함과 동시에 동량의 건조물을 이용해 in vitro 항산화 활성 실험을 진행하였다. 더불어 커피 침출 주와 커피박 침출주의 주요 생리활성 물질 잔존 여부를 비교.분석하기 위해 고성능액체크로마토그래피(highperformance liquid chromatography, HPLC)를 활용하여 커피박의 산업적 가치를 확인하였다.
따라서 본 연구는 커피 산업의 발달로 인해 다량 발생되어지는 가공 부산물인 커피박의 산업적 활용 가치 재고를 위해 수행되었다. 커피와 커피박을 이용하여 침출주의 알코올 함량(25, 35%)과 숙성기간(1, 2, 3개월)을 달리하여 커피 침출주와 커피박 침출주를 각각 제조하였고, 이에 대한 관능평가를 실시함과 동시에 동량의 건조물을 이용해 in vitro 항산화 활성 실험을 진행하였다. 더불어 커피 침출 주와 커피박 침출주의 주요 생리활성 물질 잔존 여부를 비교.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 커피 원두 분말은 브라질에서 재배 생산된 브라질 산토스(Santos, Brazil) NY.2 My-Type 17/18등급을 full city로 중배전 로스팅하고, medium fine grind 크기로 분쇄되어진 제품(Restbean, Namyangju, Korea)을 2015년 5월에 구입하여 실험에 사용하였다. 폴린시오칼토 페놀시약(Folin & Ciocalteau's phenol reagent), 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH), 클로로겐산(chlorogenic acid), 카페인(caffeine)은 Sigma-Aldrich Chemical Co.

데이터처리

모든 실험은 3회 반복 실시하여 mean±SD로 나타내었으며, 각 평균값에 대한 검정은 SAS software(version 9.1, SAS institute, Cary, NC, USA)를 이용하여 분산분석(analysis of variance, ANOVA)를 실시하였으며, Duncan의 다중범위검정법(Duncan’s multiple range test)으로 각 샘플간의 유의차 (p value)를 5% 수준에서 검증 하였다.

이론/모형

총 22명의 소비자에 의해 커피의 색, 향, 쓴맛의 정도, 목 넘김, 전체적인 기호도를 7점 채점법(1점: 매우 나쁘다;4점: 보통이다; 7점: 매우 좋다)을 이용하여 평가한 결과는 Table. 1과 같다. 전체적인 기호도는 25% CGL(2개월)가 70점으로 점수가 가장 높았고 35% CGL(1개월), 25% CGL(1개월)가 각각 69점으로 두 번째로 높았다.

성능/효과

본 연구 결과를 종합해 볼 때, 커피 가공 부산물으로 여겨지던 커피박을 활용한 침출주는 CL에 비해 상대적으로 우수한 기호도를 보였을 뿐만 아니라 동량의 건조물에서 CE 와 유사한 총 페놀 화합물 함량, 항산화 활성, 클로로겐산 및 카페인의 함량을 나타내었다. 이를 통해 커피 산업의 발달에 비해 재활용이 미비했던 커피박의 산업적 활용 가능성을 확인하였고 더불어 커피박의 식품 소재로의 재활용이 가능할 것으로 사료된다.
1과 같다. 샘플을 분석한 결과 35% CGL(1개월)가 169.5 mg GAE/g of dried extract으로 가장 높은 총 페놀 함량을 나타내었다. 35% CL(1개월), 25% CGL(1개월)가 166.

후속연구

본 연구 결과를 종합해 볼 때, 커피 가공 부산물으로 여겨지던 커피박을 활용한 침출주는 CL에 비해 상대적으로 우수한 기호도를 보였을 뿐만 아니라 동량의 건조물에서 CE 와 유사한 총 페놀 화합물 함량, 항산화 활성, 클로로겐산 및 카페인의 함량을 나타내었다. 이를 통해 커피 산업의 발달에 비해 재활용이 미비했던 커피박의 산업적 활용 가능성을 확인하였고 더불어 커피박의 식품 소재로의 재활용이 가능할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	클로로겐산은 커피 100g당 몇 g이 존재하는가?	또한 폴리페놀계 (ployphenol)의 클로로겐산(chlorogenic acid), 카페익산 (caffeic acid)과 비폴리페놀계(nonpolyphenol)의 카페인 (caffeine), 트리고넬린(trigonelline), 니코틴산(nicotinic acid), 5 hydroxymethyl furfuraldehyde 등과 같은 항산화물질의 존재가 보고되어 있다(9). 클로로겐산은 커피의 대표적인 항산화 물질로 일반적으로 커피 100 g 안에 2~5 g의 클로로겐산이 존재하며 사람과 동물을 대상으로 한 연구에서 항산화활성을 확인(10)하였고 카페인은 도파민성 뉴런의 생존을 촉진하는 것으로 알려진 신경 영양성 인자의 발현을 증가시키는 능력을 통해 도파민 시스템의 상태를 개선(11)시키는 것으로 알려져 있다. 세계적으로 하루 평균 22억 잔이 넘게 소비되는 커피의 세계 소비량은 2012년 기준 1억 4,200만 자루로 2008년 대비 6.
	생체에서 생성되는 ROS를 조절하는 체내 물질은?	활성산소는 인체 내의 정상적인 대사과정에서도 소량 생성되어지고 세포 기능유지에도 일부 필요하지만, 환경오염이나 화학물질에 대한 노출, 스트레스, 비만 등에 의하여 생성량이 증가하거나 인체 내 제거 시스템의 기능이 약화되는 경우 산화적 스트레스(oxidative stress) 상승을 유도하여 세포의 생존에 필수적인 에너지 (ATP)를 생성하는 미토콘드리아를 손상시켜 세포의 기능 장애와 세포사멸을 야기한다(3,4). 일반적으로 생체에서 생성되는 ROS는 체내에 존재하는 superoxide dismutase (SOD), catalase, glutathione-peroxide(GSH-px), 비타민 E 등과 식품소재 내의 항산화 물질 등에 의하여 조절된다(3). 따라서 천연 항산화 효과를 가진 식용 자원의 발굴과 관련 소재의 개발은 고부가가치 식품 산업에서의 활용도가 높으므로 이를 적극 활용할 필요가 있다(5).
	커피에 함유된 항산화물질은?	하루 2~3잔의 커피 섭취는 일반 성인의 건강에 항산화 효과와 같은 여러 긍정적인 영향을 주는 것으로 보고되어 있으며 각성효과와 기분전환 등의 정신적인 효과는 물론 뇌 수용체에 작용해 활성산소를 감소시켜 알츠하이머나 파킨슨병 등의 뇌 질환과 대사성 질환의 위험을 감소 시키는 것으로도 보고되었다(6-8). 또한 폴리페놀계 (ployphenol)의 클로로겐산(chlorogenic acid), 카페익산 (caffeic acid)과 비폴리페놀계(nonpolyphenol)의 카페인 (caffeine), 트리고넬린(trigonelline), 니코틴산(nicotinic acid), 5 hydroxymethyl furfuraldehyde 등과 같은 항산화물질의 존재가 보고되어 있다(9). 클로로겐산은 커피의 대표적인 항산화 물질로 일반적으로 커피 100 g 안에 2~5 g의 클로로겐산이 존재하며 사람과 동물을 대상으로 한 연구에서 항산화활성을 확인(10)하였고 카페인은 도파민성 뉴런의 생존을 촉진하는 것으로 알려진 신경 영양성 인자의 발현을 증가시키는 능력을 통해 도파민 시스템의 상태를 개선(11)시키는 것으로 알려져 있다.

참고문헌 (36)

Tanaka H, Dinenno FA, Monahan KD, Clevenger CM, Desouza CA, Seals DR (2000) Aging, habitual exercise, and dynamic arterial compliance. Circulation, 102, 1270-1275

상세보기
Wiseman H (1996) Dietary influences on membrane function: Importance in protection against oxidative damage and disease. J Nutr Biochem, 7, 2-15

상세보기
Lodovici M, Guglielmi F, Meoni M, Dolara P (2001) Effect of natural phenolic acids on DNA oxidation in vitro. Food Chem Toxicol, 39, 1205-1210

상세보기
Kim SH, Choi HJ, Oh HT, Chung MJ, Cui CB, Ham SS (2008) Cytoprotective effect by antioxidant activity of Codomopsis lanceolata and Platycodon grandiflorum ethyl acetate fraction in human HepG2 cells. Korean J Food Sci Technol, 40, 696-701
Kang HJ, Mok JY, Cho JK, Jeon IH, Kim HS, Park JM, Jeong SI, Shim JS, Jang SI (2012) Protective effects of leaf and flower extracts from Cirsium japonicum var. ussuriense on oxidative damage in normal human erythrocytes and plasma. Kor J Pharmacogn, 43, 66-71
Dorea J, da Costa T (2005) Is coffee a functional food?. Bt J Nutr, 93, 773-782

상세보기
Higdon JV, Frei B (2006) Coffee and health: A review of recent human research. Crit Rev Food Sci, 46, 101-123

상세보기
Lim DH, Kim WK, Lee MG, Heo HJ, Chun OK, Kim DO (2012) Evidence for protective effects of coffees on oxidative stress induced apoptosis through antioxidant capacity of phenolics. Food Sci Biotechnol, 21, 1735-1744

원문보기 상세보기
Borrelli RC, Visconti A, Mennella C, Anese M, Fogliano V (2002) Chemical characterization and antioxidant properties of coffee melanoidins. J Agric Food Chem, 50, 6527-6533

상세보기
Farah A, Donangelo CM (2006) Phenolic compounds in coffee. Braz J Plant Physiol, 18, 23-36

상세보기
Martyn C, Gale C (2003) Tobacco, coffee, and Parkinson’s disease. BMJ, 326, 561-562

상세보기
Kim YW, Choi YS, Han JS (2013) A study on the food-related lifestyle and their impacts on coffee product consumption behaviour of franchised coffee brands. Kor Aca Soc Tour Manage, 28, 285-303
Rim SH, Zong MS, Park SH (1995) A study on removal of Pb, Cr, Cd in wastewater using exhausted coffee. J Environ Health sci, 21, 21-28
Lee HS, Kang JW, Yang WH, Zong MS (1998) A study on preparation of adsorbent from coffee grounds and removal of trichloroethylene in water treatment. J Environ Health Sci, 24, 20-31
Lee SB, Kim HJ, Lee JD (2010) Optimum solvent for oil extraction from cellulosic wastes. J of Korea Society of Waste Management, 27, 137-143
Silva MA, Nebra SA, Machado Silva MJ, Sanchez CG (1998) The use of biomass residues in the brazilian soluble coffee industry. Biomass and Bioenergy, 14, 457-467

상세보기
Gibson EL (2006) Emotional influences on food choice: sensory, physiological and psychological pathways. Physiol Behav, 89, 53-61

상세보기
Kim DO, Jeong SW, Lee CY (2003) Antioxidant capacity of phenolic phytochemicals from various cultivars of plums. Food Chem, 81, 321-326

상세보기
Kim DO, Lee KW, Lee HJ, Lee CY (2002) Vitamin C equivalent antioxidant capacity (VCEAC) of phenolic phytochemicals. J Agric Food Chem, 50, 3713-3717

상세보기
Kim HY, Woo KS, Hwang IG, Lee YR, Jeong HS (2008) Effects of heat treatments on the antioxidant activities of fruits and vegetables. Korean J Food Sci Technol, 40, 166-170
Othman A, Ismail A, Ghani NA, Adenan I (2007) Antioxidant capacity and phenolic content of cocoa beans. Food Chem, 100, 1523-1530

상세보기
Kim JY, Han YS (2009) Influence of roasting time on antibacterial and antioxidative effects of coffee extract. Korean J Food Cook Sci, 25, 496-505
Bravo L (1998) Polyphenols: chemistry, dietary sources, metabolism, and nutritional significance. Nutr Rev, 56, 317-333

상세보기
Pyo YH, Lee TC, Logendra L, Rosen RT (2004) Antioxidant activity and phenolic compounds of Swiss chard (Beta vulgaris subspecies cycla) extracts. Food Chem, 85, 19-26

상세보기
Choi YH, Kim SE, Huh J, Han YH, Lee MJ (2012) Antibacterial and antioxidative activity of roasted coffee and red ginseng mixture extracts. J Korean Soc Food Sci Nutr, 41, 320-326

원문보기 상세보기
Duval B, Shetty K (2001) The stimulation of phenolics and antioxidant activity in pea (Pisum sativum) elicited by genetically transformed anise root extract. J Food Biochem, 25, 361-377

상세보기
Benzie IFF, Strain JJ (1996) The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of 'antioxidant power':The FRAP assay. Anal Biochem, 239, 70-76

상세보기
Fujioka K, Shibamoto T (2008) Chlorogenic acid and caffeine contents in various commercial brewed coffees. Food Chem, 106, 217-221

상세보기
Farah A, Monteiro M, Donangelo CM, Lafay S (2008) Chlorogenic acids from green coffee extract are highly bioavailable in humans. J Nutr, 138, 2309-2315

상세보기
Link A, Balaguer F, Goel A (2010) Cancer chemoprevention by dietary polyphenols: Promising role for epigenetics. Biochem Pharmacol, 80, 1771-1792

상세보기
Higgins GA, Grzelak ME, Pond AJ, Cohen-Williams ME, Hodgson RA, Varty GB (2007) The effect of caffeine to increase reaction time in the rat during a test of attention is mediated through antagonism of adenosine $A_{2A}$ receptors. Behav Brain Res, 185, 32-42

상세보기
Crozier TWM, Stalmach A, Lean MEJ, Crozier A (2012) Espresso coffees, caffeine and chlorogenic acid intake: potential health implications. Food Funct, 3, 30-33

상세보기
Robertson D, Frolich JC, Carr RK, Watson JT, Hollifield JW, Shand DJ, Oates JA (1978) Effect of caffeine on plasma renin activity, Catecholamines and blood pressure. N Engl J Med, 298, 181-186

상세보기
Ullah F, Ali T, Ullah N, Kim MO (2015) Caffeine prevent D-galactose-induced cognitive deficits, oxidative stress, neuroinflammation and neurodegeneration in the adult rat brain. Neurochem Int, 90, 114-124

상세보기
Lee HW (2000) The study on caffeine containing foods and the effect of caffeine in human. Culinary Science Hospitality Reserach, 6, 343-355
Yen WJ, Wang BS, Chang LW, Duh PD (2005) Antioxidant properties of roasted coffee residues. J Agric Food Chem, 53, 2658-2663

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증