[논문]배주스의 휘발성 향기성분

김미영; 서원호; 황영

doi:10.9799/ksfan.2018.31.6.890

배주스의 휘발성 향기성분
Volatile Flavor Compounds from Pear Juice (Pyrus pyrifolia cv. Niitaka) 원문보기

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.31 no.6, 2018년, pp.890 - 896

김미영 ((주)아워홈 식품연구원) , 서원호 ((주)아워홈 식품연구원) , 황영 ((주)아워홈 식품연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study was to determine volatile flavor compounds in Shingo pear juice. Volatile flavor compounds were analyzed using solid-phase micro-extraction (SPME) - gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The effect of inorganic salts solution on the extraction ability of the SPME fiber was treated by adding saturated $CaCl_2$ solution at the ratio of 1:20 (v/v) after 0, 60, 120 min of preparing pear juice, respectively. As a result, a total of 22 volatile compounds were identified in Shingo pear juice. Ethyl acetate was found to be the most abundant volatile compound ($13.36{\sim}19.61{\mu}g/kg$), followed in order by hexanal, ethyl hexanoate, ethyl 3-(methylthio)-2-propenoate, ethyl octanoate and 2-hexenal. Total contents of volatile flavor compounds were $31.07{\mu}g/kg$ (control), $40.93{\mu}g/kg$ (0 min), $27.62{\mu}g/kg$ (60 min) and $26.32{\mu}g/kg$ (120 min). This result indicated that the addition of saline solutions could inhibit the enzymatic reaction of volatile flavor compounds effectively when treated as soon as juice preparation.

주제어

표/그림 (5)

표 Table 1. Treatment conditions of 4 samples
표 Table 3. Volatile flavor compounds and their concentrations in Shingo pear juice
표 Table 2. Physicochemical properties of Shingo pear juice
표 Table 3. Continued
표 Table 4. Volatile flavor compounds identified in Shingo pear juice by function groups

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 국내에서 가공 시 주사용 품종인 신고배를 착즙하여 배주스의 향기성분 조성을 탐색 및 규명하였다. 분석용 시료에서 포화된 염화칼슘 용액을 첨가하여 향기성분의 변화를 최소화시켰다.
분석용 시료에서 포화된 염화칼슘 용액을 첨가하여 향기성분의 변화를 최소화시켰다. 이번 연구는 배 원물의 품질 저하 혹은 가공으로 발생한 향기 변화를 보완하는데 기초자료로 제공하고자 하였으며, 배주스를 활용한 제품의 향 품질을 향상시켜 고부가가치 가공식품을 개발하여 배의 소비 촉진에 기여하고자 하였다.

가설 설정

2) ns ns=not significant difference in the same row.
3) ns ns=not significant difference in the same row.
신고배를 SPME를 이용하여 추출하고, GC-MS를 통하여 확인된 휘발성 향기성분의 농도는 추출 시 내부 표준물질로 사용한 3-heptanol의 peak area와 동정된 휘발성 향기성분의 peak area의 peak area ratio로 다음 식에 의해 정량하였다. 이때 peak area ratio와 amount ratio의 상관계수는 1이라고 가정하였으며, 배주스 향기성분 함량의 변화 측면에서 관찰하였다.

제안 방법

Injection 및 detector의 온도는 각각 200℃, 250℃로 설정하고, carrier gas의 유속은 1 mL/min(He)으로 하였다. GC-MS의 분석조건은 ionization energy를 70 eV로 하였고, 분석할 분자량의 범위는 33~350(m/z)으로 설정하였다.
, USA)을 사용하였으며, 온도 프로그램은 40℃에서 5분간 유지한 다음 4℃/min의 속도로 200℃까지 상승시켰으며, 이후 20분 동안 유지하였다. Injection 및 detector의 온도는 각각 200℃, 250℃로 설정하고, carrier gas의 유속은 1 mL/min(He)으로 하였다. GC-MS의 분석조건은 ionization energy를 70 eV로 하였고, 분석할 분자량의 범위는 33~350(m/z)으로 설정하였다.
3이 될 때까지 소비된 NaOH 량을 젖산산도로 계산하였다. 고형물 함량은 Brix meter(PAL-3, Atago, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다.
기타 휘발성 향기성분으로 furan 화합물로 2-pentyl-furan 및 함황화합물로 dipropyl disulfide을 확인하였다. 2-Pentyl-furan은 풀잎 냄새 또는 밤 냄새에 유사하며, 대부분 카라멜화 반응으로 생산된다고 한다(Wilkens & Lin 1970; Kim & Oh 1993).
배주스에 포화된 CaCl₂ 용액 5%를 첨가하여 향기성분의 변화를 최소화하였다. 또한, 염용액의 첨가 시각에 따라 향기성분 변화에 대한 억제 효과를 확인하였다. 즉, 본 연구에서 총 4가지 시료의 향기성분을 분석하였으며, 4가지 시료의 전처리 조건은 Table 1에 제시하였다.
5, USA)를 함께 이용하였다. 또한, 이미 보고된 연구결과들과 비교 분석하여 휘발 성분을 동정하였다.
한국에서 배를 이용한 가공식품 및 음료의 개발이 계속되고 있으나, 풍미 품질에 중요한 향기성분에 대한 연구는 부족하며, 특히 최근 10년간 한국배의 향기성분에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 또한, 향기성분 분석에 대부분 분쇄된 과육을 시료로 사용하는데, 본 연구에 배를 착즙하여 가공식품에 사용률이 더 높은 주스 형태로 제조하여 향기성분 분석에 사용하였다. 배 착즙과정 중 세포가 파괴되면서 따로 존재하던 기질과 효소가 만나서 효소에 의해 향기물질이 변화되는 경우가 많다.
신고배를 착즙기로 분쇄하여 착출한 배주스를 향기성분 분석용 시료로 사용하였다. 배주스에 포화된 CaCl₂ 용액 5%를 첨가하여 향기성분의 변화를 최소화하였다. 또한, 염용액의 첨가 시각에 따라 향기성분 변화에 대한 억제 효과를 확인하였다.
배주스의 pH, 산도 및 고형물함량을 측정하였다. 착즙기로 배를 분쇄하여 착출한 즙 10 g을 덜어내어 pH meter(Seven easy, Mettler toledo, Switzerland)로 pH값을 측정하였다.
식품의 향기성분은 다른 주성분에 비해 미량으로 존재하지만, 풍미를 반영하는 중요한 지표로 색, 조직감과 더불어 식품의 품질을 평가하는 중요한 요소이다. 본 연구에는 SPME 추출방법을 이용하여 산고 품종 배주스의 휘발성 향기성분을 추출하여 GC-MS로 향기성분을 확인 및 동정하였다. 총 22종에 향기 화합물이 분리동정되었고, ester류 7종, aldehyde류 9종, ketone류 2종, alcohol류 1종, acid류 1종, furan류 1종 그리고 함황화합물 1종으로 구성되었다.
신고배를 SPME를 이용하여 추출하고, GC-MS를 통하여 확인된 휘발성 향기성분의 농도는 추출 시 내부 표준물질로 사용한 3-heptanol의 peak area와 동정된 휘발성 향기성분의 peak area의 peak area ratio로 다음 식에 의해 정량하였다. 이때 peak area ratio와 amount ratio의 상관계수는 1이라고 가정하였으며, 배주스 향기성분 함량의 변화 측면에서 관찰하였다.
GC injection을 위하여 200℃ injector port에서 SPME fiber를 노출시켜 향기성분을 탈착시켰다. 이후 GC-MS로 휘발성 향기성분을 분리하고 동정하였다.
또한, 염용액의 첨가 시각에 따라 향기성분 변화에 대한 억제 효과를 확인하였다. 즉, 본 연구에서 총 4가지 시료의 향기성분을 분석하였으며, 4가지 시료의 전처리 조건은 Table 1에 제시하였다. 모두 배 시료를 5℃ 냉장고에 보관하여 실험을 진행하였다.
착즙기로 배를 분쇄하여 착출한 즙 10 g을 덜어내어 pH meter(Seven easy, Mettler toledo, Switzerland)로 pH값을 측정하였다. 착출한 즙 20 g을 덜어서 증류수 20 mL에 희석하여 적정기계(Compact Titrator G20, Mettler toledo, Switzerland)을 이용하여 산도를 측정하였으며, 측정한 원리는 0.1 N NaOH로 pH 8.3이 될 때까지 소비된 NaOH 량을 젖산산도로 계산하였다. 고형물 함량은 Brix meter(PAL-3, Atago, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다.
72 μg을 첨가하여 밀봉한 후 200 rpm으로 교반하면서 80℃에서 30분간 평형상태에 도달시켰다. 평형상태에 도달한 시료에 SPME fiber를 1 cm 노출시켜 30분 동안 향기성분을 추출하였다. GC injection을 위하여 200℃ injector port에서 SPME fiber를 노출시켜 향기성분을 탈착시켰다.

대상 데이터

(Bellefonte, PA, USA)의 CAR/PDMS/DVB fiber(50/30 μm)를 사용하였다.
본 실험에서 사용한 배 시료는 2017년 10월에 나주에서 수확한 신고배로, 10개입 박스 규격으로 일괄 입고시킨 후 실험에 사용하였다.
신고배를 착즙기로 분쇄하여 착출한 배주스를 향기성분 분석용 시료로 사용하였다. 배주스에 포화된 CaCl₂ 용액 5%를 첨가하여 향기성분의 변화를 최소화하였다.

데이터처리

1) a,b Different superscripts in the same raw are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
2) a,b Different superscripts in the same row are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

이론/모형

PDMS fiber를 이용하여 신고배로부터 휘발성 향기성분의 분석은 headspace absorption의 방법으로 진행하였다. GC-MS로 확인하고 동정된 휘발성 향기성분의 조성과 함량을 Table 3에 나타내었다.
모두 배 시료를 5℃ 냉장고에 보관하여 실험을 진행하였다. 배주스의 휘발성 향기성분의 추출 및 포집은 solid phase-micro extraction(SPME)을 이용한 headspace 분석 방법을 사용하였다. 휘발성 향기성분 추출을 위하여 Supelco Inc.
휘발성 향기성분의 동정은 WILEY Library(Registry of mass spectral data, 6th edition, USA)와 NIST Library(Mass spectral search program, version 4.5, USA)를 함께 이용하였다. 또한, 이미 보고된 연구결과들과 비교 분석하여 휘발 성분을 동정하였다.
휘발성 향기성분의 정량분석은 GC-MS(6890N/MSD5978, Agilent Technologies, USA)를 사용하였다. Column은 HP-5ms(60m×0.

성능/효과

4가지 시료에서 확인된 총 향기성분, 착즙직후 바로 염화칼슘 용액을 첨가된 실험군 1에서 40.93 μg/kg으로 가장 높았으며, 대조군에서 31.07 μg/kg, 60분 보관 후 및 120분 보관 후 염화칼슘 용액을 첨가된 실험군 2와 3에서 각각 27.62, 26.32 μg/kg의 향기성분을 함유하여 3가지 시료 간 현저한 차이를 보이지 않았다.
61%로 차지하여 ester류 다음에 두 번째 함량이 높은 향기성분이다. 9종 aldehyde류 중 hexanal 및 2-hexanal의 함량이 가장 풍부하여 hexanal은 두 번째 많은 향기성분으로 검출되었다. 실험군 1에서 향기성분이 6.
Ethyl ester 중 ethyl acetate의 함량이 13.36~19.60 μg/kg으로 배주스에 확인된 향기성분 중 함량이 가장 높은 것으로 발견되었다.
60 μg/kg으로 가장 높은 것으로 검출되어 전체 향기성분의 절반 이상을 차지하였다. 또한, 향기성분의 변화를 억제 및 추출능력 향상을 위해 분석용 시료에서 포화 염화칼슘 용액을 첨가하여 그 효과를 검증하였고, 착즙직후 바로 염용액으로 처리한 배주스에서 aldehyde류, acid류, furans류 및 s-compounds류은 유의적인 많은 것을 확인하였다. 본 연구결과는 배 원물의 품질 저하 혹은 가공으로 발생한 향기 변화를 보완하는데 기초자료로 활용이 가능하며, 배주스를 활용한 가공식품의 향 품질을 향상시켜 고부가가치 가공식품을 개발하여 배의 소비 촉진에 기여할 수 있는 것으로 기대된다.
32 μg/kg의 향기성분을 함유하여 3가지 시료 간 현저한 차이를 보이지 않았다. 모두 시료에서 동정된 향기성분은 총 22종이며, aldehyde류가 9종, ester류가 7종, ketone류가 2종, alcohol, acid 및 furan류가 각각 1종 그리고 함황화합물이 1종으로 확인되었다.
배주스 시료에서 확인된 향기성분 중 Ketone류가 2종으로 전체 함량의 0.53~2.39%를 차지하여 ester 및 aldehyde류에 비해 매우 낮은 것으로 검출되었다. 3-Heptanone은 녹색, 단 맛, 과일 냄새(green, sweet and fruity notes)를 가진 향기성분으로 재래종 영목리에서 검출된 바 있었다(Burdock GA 1994; Park ER 2003).
본 연구에서 acid류 1종을 검출하였으며, 기타 종류의 향기 성분대비 acetic aicd의 함량이 미미하였다. 실험군 1의 acetic acid 함량은 기타 3가지 시료의 10배 정도 유의적으로 높게 나타나, 염용액은 acetic acid의 변화를 억제하여 추출에 도움이 주는 것으로 사료된다.
본 연구에서 alcohol류 1 종 1-hexanol만을 검출하였으며, 함량은 0.25~0.62 μg/kg, 전체 향기성분의 0.80~1.51%를 차지하는 것으로 나타내었다.
과일 향이 나는 esters는 잘 익은 과일에 발견되는 주요 방향족 화합물이고(Qin 등 2012), 배의 향기성분의 관한 선행연구에서 품종에 따라서 함량 및 구성이 다르지만 ester류는 배의 주요 향기성분으로 보고되었다(Lee 등 1998; Li 등 2012; Chen 등 2018). 본 연구에서 확인된 ester류 7종 중 hexyl ester 1종, 나머지 6종은 모두 ethyl ester이다. Ethyl ester 중 ethyl acetate의 함량이 13.
실험군 1에서 향기성분이 6.11 μg/kg으로 검출되어 기타 3가지 시료보다 함량이 유의적으로 높은 것을 확인하였다.
본 연구에는 SPME 추출방법을 이용하여 산고 품종 배주스의 휘발성 향기성분을 추출하여 GC-MS로 향기성분을 확인 및 동정하였다. 총 22종에 향기 화합물이 분리동정되었고, ester류 7종, aldehyde류 9종, ketone류 2종, alcohol류 1종, acid류 1종, furan류 1종 그리고 함황화합물 1종으로 구성되었다. 이 중에서 ethyl acetate, hexanal, ethyl hexanoate, ethyl 3-(methylthio)-2-propenoate, ethyl octanoate and 2-hexenal이 배주스의 주요 향기성분으로 간주되었다.
특히, ethyl acetate의 함량이 13.36~19.60 μg/kg으로 가장 높은 것으로 검출되어 전체 향기성분의 절반 이상을 차지하였다.

후속연구

또한, 향기성분의 변화를 억제 및 추출능력 향상을 위해 분석용 시료에서 포화 염화칼슘 용액을 첨가하여 그 효과를 검증하였고, 착즙직후 바로 염용액으로 처리한 배주스에서 aldehyde류, acid류, furans류 및 s-compounds류은 유의적인 많은 것을 확인하였다. 본 연구결과는 배 원물의 품질 저하 혹은 가공으로 발생한 향기 변화를 보완하는데 기초자료로 활용이 가능하며, 배주스를 활용한 가공식품의 향 품질을 향상시켜 고부가가치 가공식품을 개발하여 배의 소비 촉진에 기여할 수 있는 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	배 속(屬) 식물의 특징은?	배 속(屬) 식물의 원산지는 중국으로 알려져 있으며, 여기에서 점차 세계로 전파되어 현재는 중국, 한국, 일본을 중심으로 한 중국배(북방형 동양배)와 한국배(일본배, 남방형 동양배)가 정착되었고, 중앙아시아의 동서양배의 교잡종 그리고 소아시아 지역을 중심으로 서양배 재배품종이 발달하여 분포되어 있다(Kim 등 2017a). 한국에서 현재와 같은 배 품종의 재배는 1900년대부터 시작되어 배 재배 품종의 구성 비율은 1954년에 ‘장립종’, ‘금촌추’, ‘만삼길’ 3품종이 전체 재배면적의 80% 이상을 차지하였다.
	배의 재배가 감소하고 있는 원인은?	신고배를 비롯하여 배는 가공 및 저장과장 중에 갈변, 과육 연하, 풍미 손실 등 품질저하 문제로 대부분 생식으로 이용되고 있다. 수익성 하락, 재배농가 고령화, 고시개발 등의 원인으로 배의 재배가 급격히 감소하고 있으며, 연간 소비량도 2015년의 4.7kg/인에서 2025년의 4.
	배의 향기성분에 ester류가 기여하는 비율은 얼마인가?	배주스의 향기성분에 기여하는 성분 중 ester류가 72.07~81.33%로 차지하여 가장 많은 것으로 나타내었다. 과일 향이 나는 esters는 잘 익은 과일에 발견되는 주요 방향족 화합물이고(Qin 등 2012), 배의 향기성분의 관한 선행연구에서 품종에 따라서 함량 및 구성이 다르지만 ester류는 배의 주요 향기성분으로 보고되었다(Lee 등 1998; Li 등 2012; Chen 등 2018).

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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].

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