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염, 당, 산 침지조건에서 심황색소의 추출특성 및 화학적 특성 변화
Extraction properties and chemical stability of turmeric pigments in salt, sucrose, and acetic acid preservation 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.52 no.1, 2020년, pp.19 - 25  

강스미 (서울여자대학교 자연과학대학 식품응용시스템학부) ,  성연경 (서울여자대학교 자연과학대학 식품응용시스템학부) ,  홍정일 (서울여자대학교 자연과학대학 식품응용시스템학부)

초록
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본 연구에서는 염, 당, 초산에 의한 가공, 저장, 조리 방법을 적용하여 NaCl, sucroseacetic acid 등 3가지 용액에 강황을 침지시켜 추출물의 화학적 특성 및 쿠쿠미노이드 성분의 추출 정도를 분석하였다. NaCl (0-20%), sucrose (0-25%) 및 acetic acid (0-12%) 용액에서 강황분말을 3일간 침지한 결과, 단백질과 폴리페놀의 용출량, 용출액의 산화방지 효과는 물 추출에 비해 감소하였으나 acetic acid (12%) 용액에서 황색도와 쿠쿠미노이드 색소의 추출량은 현저히 증가하였다. 또한 각 침지용매에 심황색소를 분산시켜 쿠쿠미노이드 성분의 화학안정성과 분산안정성 등을 분석하였다. 심황색소의 잔류량은 NaCl (20%)에서 20%정도로 현저히 감소하였으나 sucrose (25%)와 acetic acid (12%) 침지액에서는 각각 88.6, 91.6%가 유지되었다. 심황색소의 sucrose 침지액 상에서는 저장시간과 sucrose 농도에 따라 H2O2의 양이 유의적으로 증가하였다. 한편 각 침지용매 상에서 분산안정성을 평가한 결과 NaCl 농도의 증가에 따라 심황색소의 용해도가 감소하였으나, sucrose와 acetic acid 상에서는 이들의 농도 증가에 따라 심황색소 용액의 분산 안정성이 유의적으로 증가하였다. 본 연구는 NaCl, sucrose 및 acetic acid 용매에서 심황색소의 화학안정성과 분산안정성의 화학적 행태에 대한 결과를 제공하며, 이러한 성질이 해당 용매를 이용한 강황의 가공, 저장, 조리 등의 처리에서 고려되어야 함을 시사한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Turmeric pigments have been used as coloring agents and functional ingredients. In this study, the extraction property and chemical stability of the pigments were evaluated in several preservative solutions containing NaCl, sucrose, and acetic acid. After 72 h of infusion, the protein and polyphenol...

주제어

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AI 본문요약
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제안 방법

  • Characteristics of turmeric infusion using NaCl, sucrose, or acetic acid solution. After 3 day extraction (10 mg/mL, or 2 mg/mL for EtOH), absorbance spectrum (A), absorbance at 420 nm (B), protein (C), and polyphenol contents (D) of each infusion were analyzed. Each value represents the mean±SD (n=3-4).
  • 각 용액에 침지한 강황 침지액의 전체적인 발색도는 420nm에 서의 흡광도와 350-600nm에서 흡수스펙트럼을 마이크로플레이트 판독기(Spectra Max M3, Molecular device, Sunnyvale, CA, USA)로 분석하였다(Song과 Hong, 2017). 단백질 함량은 소혈청 알부민을 표준물질로 하고 Coomassie brilliant blue G-250을 사용하여 측정하였고(Bradford, 1976), 총 페놀성 성분 함량은 폴린시약을 이용하여 tannic acid(Sigma-Aldrich)를 표준물질로 하여 분석 하였다(Park 등, 2015).
  • 각 조건에서 원심분리한 후 상등액을 100 µL씩 취하여 350-750nm 범위의 흡광 스펙트럼과 420nm에서 흡광도를 마이크로플레이트 판독기(Spectra Max M2, Molecular device)를 이용하여 측정하였다.
  • 각 침지 용매에 용출된 쿠쿠미노이드 성분의 정량을 위해 HPLC를 이용하여 분석하였다. 우선 쿠쿠민, DMC, BMC에 대해 현 분석조건 상에서 검량곡선을 작성한 결과, 모두 R2 값 0.
  • 각 침지용액 상에서 쿠쿠미노이드의 화학안정성 평가를 위해 심황색소(oleoresin turmeric)를 각 용액에 직접 첨가하여 25°C에 서 3일간 저장 후 흡수스펙트럼 특성 및 각 쿠쿠미노이드 성분에 대한 HPLC분석을 실시하였다.
  • 강황 분말을 NaCl (5, 10, 20%, w/v), sucrose (5, 10, 25%, w/v) 및 acetic acid (3, 6, 12%, v/v) 용액에 각각 10 또는 2mg/mL의 농도로 침지시켜 25ºC에서 1-3일간 추출하였다.
  • 강황 침지액의 ABTS 라디칼 소거활성은 선행 방법에 따라 분석하였고(Sung 등, 2018), DPPH 라디칼 소거활성은 기존의 방법(Blois, 1958)을 일부 변형하여 각 침지액 50µL에 600µM DPPH 용액을 100µL 첨가하고 30분간 암소에서 반응시킨 후 517nm에서 흡광도 변화를 측정하였다.
  • 고정상으로 HPLC packed column C18 (4.6 mm ID×150mm ×5μm, Shiseido, Tokyo, Japan)을 사용하였고, 20 또는 50μL의 시료를 주입하여 30oC에서 분당 1mL의 유속으로 분석하였다.
  • 각 용액에 침지한 강황 침지액의 전체적인 발색도는 420nm에 서의 흡광도와 350-600nm에서 흡수스펙트럼을 마이크로플레이트 판독기(Spectra Max M3, Molecular device, Sunnyvale, CA, USA)로 분석하였다(Song과 Hong, 2017). 단백질 함량은 소혈청 알부민을 표준물질로 하고 Coomassie brilliant blue G-250을 사용하여 측정하였고(Bradford, 1976), 총 페놀성 성분 함량은 폴린시약을 이용하여 tannic acid(Sigma-Aldrich)를 표준물질로 하여 분석 하였다(Park 등, 2015).
  • 따라서 본 연구에서는 전통적으로 전해지는 염, 당, 초산에 의한 가공, 저장, 조리 방법을 적용하여 NaCl, sucrose 및 acetic acid 등 3가지 용액에 강황을 침지시켜 쿠쿠미노이드의 추출 정도와 추출물의 화학적 특성을 분석하였다. 또한 각 저장 용매에 심황색소를 분산시켜 용액의 분산안정성, 색도 및 3종 쿠쿠미노이드의 화학안정성 등 화학적 특성변화를 또한 분석하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 전통적으로 전해지는 염, 당, 초산에 의한 가공, 저장, 조리 방법을 적용하여 NaCl, sucrose 및 acetic acid 등 3가지 용액에 강황을 침지시켜 쿠쿠미노이드의 추출 정도와 추출물의 화학적 특성을 분석하였다. 또한 각 저장 용매에 심황색소를 분산시켜 용액의 분산안정성, 색도 및 3종 쿠쿠미노이드의 화학안정성 등 화학적 특성변화를 또한 분석하였다.
  • 본 연구에서는 전통적으로 식품의 조리, 저장 및 가공에 사용해온 물질인 염(NaCl), 당(sucrose), 초산(acetic acid)의 용액에 강황을 침지시킨 후, 침출액의 화학적 특징 및 쿠쿠미노이드의 양을 평가하였다. 각 용액에 3일간 침지한 후 침출액의 흡수 스펙트럼을 분석한 결과, 심황색소의 전형적인 스펙트럼 패턴을 보이는 EtOH 추출물과는 달리 NaCl과 sucrose 용액 추출물에서는 400-450nm에서의 피크가 관찰되지 않았으며 acetic acid 침출액에서 일부 해당영역에서 증가된 흡광도를 나타내었다(Fig.
  • 시료용액 160μL와 100μM xylenol orange, 200mM D-sorbitol, 그리고 500μM ammonium ferrous sulfate를 포함하는 반응용액 40μL를 가해 45분간 반응시킨 후 550nm에서 흡광도를 측정하였다.
  • 심황색소의 화학안정성 평가를 위하여 20 또는 50µg/mL 농도로 각 침지용액에 용해한 후 25ºC의 배양기(VS1203P3N, Vision Scientific Co., Daejeon, Korea)에서 1-3일간 저장하였다.
  • 증류수, DMSO 또는 농도를 달리한 NaCl, sucrose, acetic acid 용액에 심황 색소를 50 µg/mL 농도로 분산시킨 후 2,500, 5,000, 10,000와 15,000×g의 속도로 상온에서 5분간 원심분리(Force 1418, Labnet International, Inc.)하였다.

대상 데이터

  • 강황으로 부터 추출한 심황색소(oleoresin turmeric, 색가 6500 CU)는 ES기술연구소 (Gunpo, Korea)로부터 구입하였다. NaCl과 acetic acid는 삼전화학 (Seoul, Korea)에서, sucrose는 덕산(Yongin, Korea)에서 제조된 시약을 사용하였다. 표준물질로 사용된 쿠쿠민(a mixture of curcumin, DMC, and BMC; 79.
  • 15 mm)로 거른 분말을 추출에 이용하였다. 강황으로 부터 추출한 심황색소(oleoresin turmeric, 색가 6500 CU)는 ES기술연구소 (Gunpo, Korea)로부터 구입하였다. NaCl과 acetic acid는 삼전화학 (Seoul, Korea)에서, sucrose는 덕산(Yongin, Korea)에서 제조된 시약을 사용하였다.
  • 본 연구에 사용된 강황은 진도 강황영농조합법인(Jindo, Korea)에서 구입하였고, 열풍건조된 제품을 분쇄하여 100mesh (0.15 mm)로 거른 분말을 추출에 이용하였다. 강황으로 부터 추출한 심황색소(oleoresin turmeric, 색가 6500 CU)는 ES기술연구소 (Gunpo, Korea)로부터 구입하였다.
  • 표준물질로 사용된 쿠쿠민(a mixture of curcumin, DMC, and BMC; 79.4, 16.8, and 3.8% (w/w), average molecular weight 361.05)은 Acros Organics (Morris Plains, NJ, USA)에서, DMC (>98%), BMC (>98%)를 포함하는 다른 시약은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다.

데이터처리

  • Different letters in a same section indicate a significant difference (p<0.05) based on one-way ANOVA and the Tukey’s HSD test.
  • 실험결과는 3회 이상 분석하여 평균±표준편차로 나타내고, 각 실험군별 유의차는 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)과 Tukey’s HSD test를 실시하여 95%의 유의수준에서 검정하였다 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

이론/모형

  • 각 용매에서 침지한 강황 추출물의 쿠쿠미노이드 함량 및 각각 용매에서 침지한 강황 추출물의 쿠쿠미노이드 함량 및 각 침지용매 상에서 심황색소의 화학안정성은 HPLC (Agilent 1100 series, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 선행방법에 따라 분석하였다(Sung 등, 2018). THF와 1% citric acid 증류수를 40:60 (v/v) 비율로 제조한 후, 포화수산화포타슘 (KOH) 용액을 사용해 pH 3으로 조정하여 이동상으로 사용하였다.
  • 각 침지용액 상에서 심황색소에 의한 H2O2의 생성량은 선행연구의 방법에 따라 측정하였다(Song과 Hong, 2017). 시료용액 160μL와 100μM xylenol orange, 200mM D-sorbitol, 그리고 500μM ammonium ferrous sulfate를 포함하는 반응용액 40μL를 가해 45분간 반응시킨 후 550nm에서 흡광도를 측정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강황이란 무엇인가? 강황(Curcumin longa Linn)은 동인도산의 생강과에 속하는 식물로 황색색소 성분인 쿠쿠미노이드(curcuminoids)를 함유하며, 쿠쿠민(curcumin), 디메톡시쿠쿠민(demethoxycurcumin, DMC)와 비스디메톡시쿠쿠민(bisdemethoxycurcumin, BMC)등 대표적인 3가지 색소성분이 이에 포함된다(Anand 등, 2007; Govindarajan과 Stahl, 1980). 쿠쿠미노이드는 산화방지 활성(Masuda 등, 1999), 산소고리화효소(cyclooxygenase-2)와 lipoxygenase의 활성 및 발현을 억제하는 항염증(Hong 등, 2004) 및 항암활성(Aggarwal 등, 2003; Goel, 2001)을 나타낸다고 보고되었다.
쿠쿠미노이드는 알츠하이머병에 어떤 효과를 보이는가? 쿠쿠미노이드는 산화방지 활성(Masuda 등, 1999), 산소고리화효소(cyclooxygenase-2)와 lipoxygenase의 활성 및 발현을 억제하는 항염증(Hong 등, 2004) 및 항암활성(Aggarwal 등, 2003; Goel, 2001)을 나타낸다고 보고되었다. 한편 Alzheimer병의 원인이 되는 amyloid-β 단백질을 파괴함으로써 치매예방 효과(Lim 등, 2001)가 보고되었으며, 최근에는 화장품 등의 색소제로 식품, 화장품, 의약품 다양한 분야에 이용되고 있다.
강황의 대표적인 색소 성분은 무엇인가? 강황(Curcumin longa Linn)은 동인도산의 생강과에 속하는 식물로 황색색소 성분인 쿠쿠미노이드(curcuminoids)를 함유하며, 쿠쿠민(curcumin), 디메톡시쿠쿠민(demethoxycurcumin, DMC)와 비스디메톡시쿠쿠민(bisdemethoxycurcumin, BMC)등 대표적인 3가지 색소성분이 이에 포함된다(Anand 등, 2007; Govindarajan과 Stahl, 1980). 쿠쿠미노이드는 산화방지 활성(Masuda 등, 1999), 산소고리화효소(cyclooxygenase-2)와 lipoxygenase의 활성 및 발현을 억제하는 항염증(Hong 등, 2004) 및 항암활성(Aggarwal 등, 2003; Goel, 2001)을 나타낸다고 보고되었다.
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