[논문]고추냉이무(Armoracia rusticana)에서 추출한 Isothiocyanates (ITCs) 함유 Microcapsule의 명란젓갈 유통기한 연장 효과

권순성; 김수진; 신혜영; 신일식

doi:10.5657/kfas.2019.0349

고추냉이무(Armoracia rusticana)에서 추출한 Isothiocyanates (ITCs) 함유 Microcapsule의 명란젓갈 유통기한 연장 효과
Effect of Microcapsule Entrapping Isothiocyanates (ITCs) Extracted from Horseradish Armoracia rusticana Root on Shelf-life Extension of Myeongran Jeotgal, a Korean Salted and Fermented Seafood 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.52 no.4, 2019년, pp.349 - 357

권순성 (강원대학교 생물자원과학과) , 김수진 ((주)대상 식품안전관리센터) , 신혜영 (강릉원주대학교 해양식품공학과) , 신일식 (강릉원주대학교 해양식품공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The effect of entrapping isothiocyanates extracted from horseradish root by microencapsulation on the shelf life of Myeongran jeotgal was evaluated. The total viable cell count of Myeongran jeotgal reached $10^7CFU/g$ (initial decomposition level) on days 43 and 45 of treatment with 1.0% and 2.0% microcapsules (4.0 mg/mL), respectively, compared with day 21 of storage at $5^{\circ}C$ as the control treatment. The proteolytic bacterial counts of Myeongran jeotgal treated with 1.0% and 2.0% microcapsules were $2.0{\times}10^5$ and $9.5{\times}10^4CFU/g$, respectively, with 2 and 3 log reductions compared with the control count ($1.1{\times}10^7CFU/g$) on day 33 of storage at $5^{\circ}C$. The total volatile basic nitrogen (TVB-N) level reached 30.0 mg% (initial decomposition level) on days 47 and 48 of treatment with 1.0% and 2.0% microcapsules, respectively, compared with day 33 of storage at $5^{\circ}C$ as the control. Based on the sensory evaluation, the freshness of Myeongran jeotgal treated with 1.0% microcapsules was best compared with the other treatments. Based on the total viable cell count, TVB-N and sensory evaluation, the shelf life of Myeongran jeotgal treated with 1.0% microcapsules was extended by 22, 16 and 15 days, respectively, compared with the control at $5^{\circ}C$.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Scanning electron micrograph (SEM) of ITCs-loaded gum arabi-chitosan microcapsules. (A), ×5,000; (B), ×10,000. ITCs, Isothiocyanates.
그림 Fig. 2. Release behavior of ITCs from gum Arabic-chitosan microcapsules. ITCs, Isothiocyanates.
그림 Fig. 3. Change of total viable cell count in Myeongran jeotgal added microcapsules entrapping ITCs (4.0 mg/mL) during storage at 5℃ (A) and 10℃ (B). Each point shows the mean (log CFU/g) in triplicate. Error bars show standard deviation. ITCs, Isothiocyanates.
그림 Fig. 4. Change of proteolytic bacterial count in Myeongran jeotgal added microcapsules entrapping ITCs (4.0 mg/mL) during storage at 5℃, and 10℃. (A), proteolytic bacterial count at 5℃; (B), proteolytic bacterial count at 10℃. Each point shows the mean (log CFU/g) in triplicate. Error bars show standard deviation. ITCs, Isothiocyanates.
그림 Fig. 5. Change of total volatile basic nitrogen (TVB-N) in Myeongran jeotgal added microcapsules entrapping ITCs (4.0 mg/mL) during storage at 5℃, and 10℃. (A), TVB-N at 5℃; (B), TVB-N at 10℃. Each point shows the mean (log CFU/g) in triplicate. ITCs, Isothiocyanates. Error bars show standard deviation.
그림 Fig. 6. Change of titratable acidity (TA) in Myeongran jeotgal added microcapsules entrapping ITCs (4.0 mg/mL) during storage at 5℃, and 10℃. (A), TA at 5℃; (B), TA at 10℃. Each point shows the mean (log CFU/g) in triplicate. ITCs, Isothiocyanates. Error bars show standard deviation.
그림 Fig. 7. Change of odor score, taste score, and overall acceptance score in Myeongran jeotgal added microcapsules entrapping ITCs (4.0 mg/mL) during storage at 5℃, and 10℃. (A), odor score at 5℃; (B), odor score at 10℃; (C), taste score at 5°C; (D), taste score at 10°C; (E), overall acceptance score at 5℃; (F), overall acceptance score at 10℃. ITCs, Isothiocyanates. Each point shows the mean in triplicate. Error bars show standard deviation.

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 GA와 chitosan을 wall material로 하여 ITCs를 함유한 마이크로캡슐을 제조하여 젓갈에 적용, 유통기한 연장 효과에 대한 연구를 하였으며, 그 결과를 보고하는 바이다.

제안 방법

단백질 분해균수의 측정은 skim milk agar (Difco Laborato-ries, Detroit, MI, USA)를 이용하여 측정하였다. A 배지(skim milk 11 g, distilled water 100 mL)와 B 배지(NaCl 50 g, tryp- tone 5 g, yeast extract 2.5 g, glucose 1 g, distilled water 1,000 mL)를 각각 멸균한 후, 혼합하여 선택 배지를 제조하였다. 각희석 단계의 시료 1 mL씩을 멸균 petri-dish 2장에 무균적으로 각각 분주하고, 49.
5%, w/w)을 포함한 GA 수용 액과 ITCs를 3:1의 비율로 혼합하고 homogenizer (X-1030D, Cat Gmbh, Wesendorf, Germany)를 이용하여 11,000 rpm에서 3분간 균질화하여 GA-ITCs emulsion을 얻었다. Microcapsule과 ITCs의 수율을 높이기 위하여 microcapsule의 코팅제인 chitosan solution과 건조보조제 dextrin을 일정 농도 첨가하여 분무건조(Buchi B-290, BUCHI, Flawil, Switzerland)로 microcapsule을 제조하였다. 분무 건조의 조건은 inlet air temperature, 200°C, outlet temperature, 100°C, pump 20%이었다.
입자의 크기는 microcapsule을 1-propanol에 분산 시킨 후, laser light cattering 방법으로 CILAS 10649 (CILAS, Orleans, France)로 측정하였다. Microcapsule의 ITCs 함량은 organic solvents extraction 방법을 수정하여 측정하였다(Ko et al., 2012). 즉, ITCs 함유 microcapsule 0.
이에 본 연구에서는 microcapsule의 수율과 ITCs 회수율이 가장 높았던 GA-ITCs emulsion에 chitosan solution 1%, dextrin 10%를 첨가한 ITCs 함유 microcapsule (data not shown)을 제조, 밀봉 상태로 5°C에 보관하여 실험에 사용하였다. Microcapsule의 형태는 주사전자현미경(INSPECT F, FEI, Netherlands)으로 관찰하였으며 전처리 과정은 ion coater (IB-3, Eiko, Japan)를 이용하여 진공도 0.1 torr 및 고전압(800-1500 V, 8 mA)하에서 5분간 순금으로 입자 표면을 코팅하였다. 입자의 크기는 microcapsule을 1-propanol에 분산 시킨 후, laser light cattering 방법으로 CILAS 10649 (CILAS, Orleans, France)로 측정하였다.
Vial (23×75 mm, PTFE/solicone sepra, aluminum seal)에 캡슐 0.1 g을 넣은 다음 예열 처리된 SPME fiber를 주입하여 heat- ing block (Dry thermo bath MG 2000, EYELA Co., Tokyo, Japan)으로 가열한 후, 휘발성을 띄는 ITCs가 포집된 fiber를 GC injector에 주입하여 GC-MS로 분석하였다.
각희석 단계의 시료 1 mL씩을 멸균 petri-dish 2장에 무균적으로 각각 분주하고, 49.5±0.5°C로 유지된 선택 배지를 18-20 mL 무균적으로 분주하여 혼합, 응고시켰다.
고추냉이무 뿌리 분말 700 g과 증류수 2,000 mL를 혼합한후, ITCs 생산을 최대로 하기 위하여 40°C에서 120분간 반응시키고 120°C에서 rotary evaporator (Rotavapor R-200; BUCHI Labortechnik AG, Flawil, Switzerland)로 120분간 증류한 후 5,000 g에서 20분간 원심분리하여 ITCs 추출물을 얻었다.
단백질 분해균수의 측정은 skim milk agar (Difco Laborato-ries, Detroit, MI, USA)를 이용하여 측정하였다. A 배지(skim milk 11 g, distilled water 100 mL)와 B 배지(NaCl 50 g, tryp- tone 5 g, yeast extract 2.
명란젓갈에 대한 관능 검사는 젓갈을 선호하는 7인의 panel 을 구성하여 시료의 냄새(odor), 맛(taste) 그리고 종합적인 기호도(overall acceptability)의 3가지 항목에 대하여 9점 평점법 (9: 아주 좋음, 7: 좋음, 5: 보통, 3: 싫음, 1: 아주 싫음)으로 평가하였고, 이의 평균값으로 나타내었다. 종합적인 기호도의 점수가 6.
본 연구에서 모든 실험은 세 번 반복으로 행하였으며, 수치는 세 실험값의 평균값으로 나타내었다. 통계프로그램은 SPSS version 21 software (SPSS Inc.
산도는 AOAC (2000) 방법을 일부 수정하여 측정하였다. 즉시료 20 g을 멸균 증류수 30 mL와 혼합하여 Stomacher 400 circulator (Seward Ltd.
식품공전(MFDS, 2019) 중 미생물 시험법에 준하여 시료 25 g을 멸균된 가위와 칼 등으로 자르고 9배 양의 멸균인산완충용액(Butterfield’s phosphate buffered solution, pH 7.2)과 혼합한후, stomacher 400 circulator (Seward Ltd., Worthing, UK)으로 230 rpm에서 1분간 균질화한 후, 균질액 11 mL에 멸균인산 완충용액(PBS, pH 7.2) 99mL를 가하여 단계적으로 연속 희석 하여 각 미생물 분석의 시험용액으로 사용하였다.
이에 본 연구에서는 microcapsule의 수율과 ITCs 회수율이 가장 높았던 GA-ITCs emulsion에 chitosan solution 1%, dextrin 10%를 첨가한 ITCs 함유 microcapsule (data not shown)을 제조, 밀봉 상태로 5°C에 보관하여 실험에 사용하였다.
, 2012). 즉, ITCs 함유 microcapsule 0.1 g을 15 mL test tube 에 넣고 증류수 4 mL, hexane 4 mL를 혼합하여 mini-shaker (MS2, IKA, China)로 3분간 진탕한 후, 상온에 방치하여 hex-ane 층의 ITCs 함량을 GC-MS로 분석하였다.
즉, 시료용액 10, 1, 0.1, 0.01, 0.001 mL를 각각 5개의 EC medium tube에 접종하고 44.5±0.2°C의 항온수 조에서 24±2시간 배양한 후, 발효관에 가스가 발생한 tube를대장균(Escherichia coli) 양성이라고 판정하고 최확수표에 따라 검체 100 g 중의 대장균수를 산출하였다.
추출물의 ITCs 함량은 gas chromatographic Mass Spectrophotometer (GC-MS-CTC; 7890N/5975C, Agilent, CA, USA)로 분석하였다. 추출물 4 mL를 Hexane과 1:1로 혼합하여 균질화하고 실온에서 3분간 방치한 후, 상층액의 ITCs 성분을 GC injector에 주입하였다.
휘발성 염기질소량은 conway micro diffusion assay (Conway and Byrne, 1933)를 일부 수정하여 측정하였다. 즉, 20% trichloroacetic acid (TCA) 용액 30 mL를 시료 10 g에 가하고 mixer (SFM-700BI, Shinil Ltd.

대상 데이터

ITCs 추출을 위하여 ㈜Biocoats (Seoul, Korea)에서 구입한 고추냉이무(Horseradish Armoracia rusticana) 뿌리분말을 사용하였다. 추출한 ITCs의 함량 측정을 위한 표준품 AITC (>99.
5이었으며 carrier gas는 helium을 사용하였다. ITCs 함량 계산을 위한 표준물질로는 AITC와 PITC를 사용하였다.
01 N NaOH로 적정하여 휘발성 염기질소량을 구하였다. 대조구는 시료 대신 20% TCA 용액을 사용하였다.
0%)는 Wako (Osaka, Japan)에서 구입하였다. 마이크로캡슐 제조를 위한 GA는 Nexira (Rouen, France), chitosan은 (주)영키토인터내셔널(Gyeonggi, Korea) 에서 구입하였으며, lactic acid와 tween-20은 Sigma-aldrich ( 도시, MO, USA) 제품을 사용하였다. 저염 명란젓갈은 (주)진일만나식품(Gangwon, Korea)에서 제공받았다.
마이크로캡슐 제조를 위한 GA는 Nexira (Rouen, France), chitosan은 (주)영키토인터내셔널(Gyeonggi, Korea) 에서 구입하였으며, lactic acid와 tween-20은 Sigma-aldrich ( 도시, MO, USA) 제품을 사용하였다. 저염 명란젓갈은 (주)진일만나식품(Gangwon, Korea)에서 제공받았다.
추출한 ITCs의 함량 측정을 위한 표준품 AITC (>99.0%)와 PITC (>99.0%)는 Wako (Osaka, Japan)에서 구입하였다.

데이터처리

통계프로그램은 SPSS version 21 software (SPSS Inc., Chicago, IL., USA)에서 oneway ANOVA 중 Duncan’s multiple range test를 사용하여 (Duncan, 1955) P<0.05에서 유의성을 조사하였다.

이론/모형

ITCs 함유 microcapsule은 Ko et al. (2012)의 방법에 준하여 제조하였다. 즉 25% GA 수용액(w/v)을 만들어 실온에서 하룻밤 교반한 후, tween-20 (0.
Microcapsule로부터 방출되는 ITCs의 함량은 Arthur and Pawliszyn (1990)의 방법에 따라 SPME법으로 측정하였다. Vial (23×75 mm, PTFE/solicone sepra, aluminum seal)에 캡슐 0.
대장균수는 EC medium (Difco, MI, USA)을 이용한 MPN법으로 측정하였다. 즉, 시료용액 10, 1, 0.
1 torr 및 고전압(800-1500 V, 8 mA)하에서 5분간 순금으로 입자 표면을 코팅하였다. 입자의 크기는 microcapsule을 1-propanol에 분산 시킨 후, laser light cattering 방법으로 CILAS 10649 (CILAS, Orleans, France)로 측정하였다. Microcapsule의 ITCs 함량은 organic solvents extraction 방법을 수정하여 측정하였다(Ko et al.

성능/효과

10°C의 종합적인 기호도에 서도 ITCs 무첨가구는 저장 15일째(4.20), 2.00% ITCs 첨가 구는 저장 25일째(5.00) acceptable score인 6.00 이하로 떨어 졌으나, 1.00% ITCs 첨가구는 저장 30일째(5.50) 6.00 이하로 떨어져(Fig. 7F) 1.00, 2.00% ITCs 첨가구가 무첨가구에 비하여 각각 15, 10일의 유통기한 연장 효과를 나타내었다(P<0.05).
5°C와 10°C 모두 냄새(Fig. 7A, 7B), 맛(Fig. 7C, 7D), 종합적인 기호도(Fig. 7E, 7F) 항목에서 ITCs 첨가구가 무첨가 구보다 높은 점수를 얻었다.
5°C의 종합적인 기호도에서 ITCs 무첨가구는 저장 25일째(4.90), 2.00% 첨가구는 저장 35일째(5.10) acceptable score인 6.00 이하로 떨어졌으나, 1.00% ITCs 첨가구는 저장 35일째에도 6.60 이상을 유지하여(Fig. 7E) ITCs 첨가구가 무첨가구에 비하여 10일 이상의 유통기한 연장 효과를 나타내었다(P<0.05).
7과같다. 관능 검사의 점수는 맛과 기호성이 증가할수록 9점에 가까운 점수로 나타나며 acceptable score는 6.00점 이상으로 하였다. 5°C와 10°C 모두 냄새(Fig.
, 2002). 본 연구에서는 ITCs가 젖산균의 증식을 억제함으로서 무첨가 구에 비하여 산도가 낮게 나타난 것으로 사료된다.
실험 초기 일반세균수는 1.4×104 CFU/g이었으며, 무첨가구의 경우, 5°C에서는 저장 21일째에 미생물학적 부패초기균수인 107 CFU/g에 도달하였으며(Fig. 3A), 10°C에서는 저장 12 일 째에 미생물학적 부패초기균수인 107 CFU/g에 도달하였다 (Fig. 3B).
이상의 결과를 종합하면, ITCs 함유 microcapsule을 1.00% 첨가하였을 때, 명란젓갈의 유통기한은 대조구에 비하여 일반세균수 기준으로 5°C에서 22일(Fig. 3A), TVB-N 기준으로 5°C에서 16일(Fig. 5A), 관능 검사의 종합적인 기호도 기준 으로 5°C에서 15일(Fig. 6E) 연장되었다.
00%가 첨가된 명란 젓갈보다 낮게 나타났는데, ITCs를 천연 식품보존료로 사용하기 위해서는 ITCs 특유의 자극성 냄새가 고려되어야 한다. 즉 ITCs 함유 microcapsule 2.00% 첨가가 미생물학적 그리고 생화학적인 변화의 억제에 있어서는 1.00% 첨가구보다 효과적이 었지만, 특유의 자극성 냄새 때문에 종합적 기호도에 좋지 않은 영향을 미친 것으로 사료된다. Choi et al.
캡슐 내 ITCs의 초기 함량은 12,315±482 μg/ mL로 저장 30일 동안 총 4,495±180 μg/mL의 ITCs가 방출 되어 전체의 36.5%가 방출된 것으로 나타났다.
05). 한편 ITCs 함유 microcapsule 2.00%가 첨가된 명란젓갈의 종합적 기호도가 ITCs 함유 microcapsule 1.00%가 첨가된 명란 젓갈보다 낮게 나타났는데, ITCs를 천연 식품보존료로 사용하기 위해서는 ITCs 특유의 자극성 냄새가 고려되어야 한다. 즉 ITCs 함유 microcapsule 2.
한편, 모든 시료구에서 대장균은 검출되지 않아(data not shown) 우리나라 식품공전(MFDS, 2019)의 허용기준(대장균 음성)을 만족하는 것으로 나타났다.

후속연구

, 2002). 따라서 본 연구의 ITCs 함유 microcapsule 처리에 의한 단백질 분해균의 증식 억제 효과는 명란젓갈의 유통기한 연장에 유효하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 본 연구의 ITCs 함유 microcapsule 처리에 의한 휘발성 염기질소(TVB-N) 생성 억제는 명란젓갈의 유통기한 연장에 유효하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
0 mg/mL) 함유 microcapsule을 이용한 본 연구의 유통기한 연장 효과가 더 우수한 것을 확인할 수있었다. 이러한 결과로부터 ITCs 함유 microcapsule이 명란젓갈의 미생물학적, 화학적 유통기한을 연장시키기 위한 효과적인 천연보존료로 활용될 수 있음을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	젓갈이란?	젓갈은 우리나라 전통 발효 식품 중 하나로 어패류에 소금을 가하여 염장함으로써 부패균의 번식을 억제하고, 발효 과정 중 생성된 유리 아미노산이나 방향성 성분으로 인해 특유의 감칠맛과 풍미를 지니고 있다. 종래의 젓갈은 보존성을 높이기 위해 식염 15-20%의 고염 젓갈을 주로 제조했는데(Kim and Lee, 1991) 이는 유통기한이 긴 장점이 있는 반면에 고혈압, 뇌졸중과 심혈관 질병 등의 좋지 않은 영향을 미치는 단점이 있다.
	GA는 어떤 물질로 구성되어 있는가?	Gum Arabic (GA)은 Acacia senegal과 Acacia seral의 줄기와 가지에서 추출된 당단백질로 음으로 대전된 고분자 전해질이다. GA는 저분자량의 다당류와 고분자량의 hydroxyprolone이 풍부한 당단백질로 구성되어 있다. 그러므로 소수성의 단백질은 ITCs와 상호 작용하고 친수성의 다당류는 물과 상호작용할 수 있어 에멀젼 상태에서 GA와 ITCs를 물과 섞일 수 있게 도와주고 ITCs가 한꺼번에 방출되는 것을 막아준다(McNamee et al.
	고추냉이무 특유의 자극적인 향의 원인은 무엇인가?	고추냉이무(Horseradish, Armoracia rusticana)는 유럽 동남부가 원산지인 다년생 숙근성 식물로 향신료로서의 역할뿐만 아니라 그 항균 활성도 주목을 받고 있다. 그 특유의 자극적인 향의 원인 물질은 allyl isothiocyanate (AITC)를 비롯한 isothiocyanates (ITCs)로 강한 항균 활성을 가지고 있다(Cejpek et al., 1997; Shofran et al.

저자의 다른 논문 :

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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