건조방법을 달리한 오미자의 품질특성 및 항산화 효과

오미자는 시중에서 판매중인 열풍건조 오미자(문경건오 미자, 2012년산)와 원적외선건조 오미자(문경원적외선건 오미자, 2012년산)는 문경 산동농협에서 구입하여 분석용 시료로 사용하였고, 진공동결건조 오미자는 문경 농가에서 2012년 9월 20일 수확한 오미자를 구입하여 진공동결건조 기(SFDTS-10K, Samwon Engineering, Pusan, Korea)를 이용 하여 진공동결건조한 오미자를 분석용 시료로 사용하였다.

시중에서 구입한 건조오미자와 진공동결건조 오미자는 믹서기(HR-2860/55, Philips Electronics Ltd, Seoul, Korea)로 60초간 분쇄한 후 분석용 시료로 사용하였다.

건조방법을 달리한 오미자의 수분 함량은 건조오미자를 AOAC방법(14)에 준하여 상압 가열건조법을 이용하였고, 수분활성은 건조오미자를 수분활성도 측정기(HP23-AW, Rotronic, Bassersdorf, Switzerland)를 이용하여 3회 반복 측 정하여 평균값으로 나타내었다.

건조방법을 달리한 오미자의 pH 측정은 건조 오미자 시 료를 5 g 취하여 50 mL의 증류수를 가한 후 20℃에서 2시간 추출한 다음 Whatman No. 5 여과지를 이용하여 여과한 액을 pH meter(691 pH Meter, Metrohm, Herisau, Switzerland)로 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.

당도 측정은 건조 오미자 시료를 5 g 취하여 50 mL의 증류수를 가한 후 20℃에서 2시간 추출한 후 Whatman No. 5(Whatman plc, Kent, UK) 여과지를 이용하여 여과한 액을 굴절당도계(N-1E, Atago, Tokyo, Japan)로 3회 반복 측정하 여 평균값으로 나타내었다.

탁도 측정은 건조 오미자 시료를 5 g 취하여 50 mL의 증류수를 가한 후 20℃에서 2시간 추출한 후 Whatman No. 5 여과지를이용하여여과한액을UV-Visible spectrophotometer (UV Spectrophotometer 1601, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 660 nm에서 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타 내었다.

건조방법을 달리한 오미자의 색도 측정은 건조 오미자 표면을색차계(Spectrocolorimeter, USXE/SAV/UV-2, Hunterlab Overseas Ltd., Reston, VA, USA)를 이용하여 명도(L-value, lightness), 적색도(a-value, redness) 및 황색도(b-value, yellowness) 값을 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었 다. 이때의 표준 백색판(L=99.11, a=0.23, b=－0.28)을 사용 하였다.

유리당은 Wilson과 Work 방법(15)에 따라 시료를 약 5 g씩 정확히 칭량하여 80% 에탄올 용액 100 mL를 가하여 환류 냉각 추출 장치에 넣어 부착된 heating mantle에서 80℃, 2시간 동안 당 성분을 반복 추출 후 Whatman No. 5로 여과한 여액을 진공 농축 건조(40℃) 후 증류수 5 mL로 정용한 다음 0.45 μm membrane filter로 여과한 후 HPLC(Waters 2695, Waters Co., Milford, Massachusetts, USA)로 분석하였다. 이때 column은 carbohydrate column(ID 3.96×300 mm, Waters Co., Milford, Massachusetts, USA), column oven 온도 35℃, mobile phase 75% acetonitrile, flow rate 1.0 mL/min, 시료 주입량 10 μL의 조건으로 Refractive Index(RI) detector(Waters 2414, Waters Co., Milford, MA, USA)에서 검출하였다. 표준품은 xylose, fructose, glucose, sucrose, arabinose, maltose, mannose 및 lactose(Sigma, St. Louis, MO, USA)를 일정량씩 혼합하여 증류수에 녹여 표준 용액으로 사용하였다. 표준품과 시료의 당 성분은 머무른 시간(Rt)을 직접 비교하여 확인하였고, 각 표준품의 검량 곡선을 작성하여 peak의 면적으로 개별 당 성분의 함량을 산출하였다.

건조방법을 달리한 오미자의 항산화 성분 함량 및 활성 을 비교하기 위하여 시료 5 g에 80% 에탄올 용액 100 mL를 가하여 환류냉각기가 부착된 heating mantle에서 80℃, 3시 간 반복추출 후 Whatman No. 5(Whatman plc, Kent, UK)로 여과하였다. 여과액은 50℃ 진공농축 건고 후 3차 증류수 10 mL로 정용하였다.

DPPH(α,α-diphenyl-β-picrylhydrazyl) radical 소거활성은 Blios의 방법(16)에 준하여 변형하여 측정하였다. 각 추출물 0.2 mL에 0.4 mM DPPH 0.8 mL를 넣고 vortex한 후 10분 동안 암소에 방치한 다음 525 nm에서 흡광도를 측정하여 다음 식에 의하여 나타내었다.

ABTS 라디칼 소거능은 Kriengsak 등(17)의 방법을 변형 하여 측정하였다. 7.4 mM ABTS 용액에 2.6 mM potassium persulfate를 동량으로 혼합하여 암소에서 약 24시간 반응시 킨 후 ABTS free radical이 생성된 ABTS 용액을 99.9% ethanol로 희석하여 734 nm에서 흡광도 값이 1.5±0.1가 되 도록 조절하였다. ABTS radical이 생성된 ABTS 용액 2.7 mL 와 시료 0.3 mL 를 혼합하여 7분간 반응시킨 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 결과 값은 아래의 식에 의해 나타내었다.

아질산염 소거능은 Kato 등(18)의 방법을 변형하여 측정 하였다. 1 mM NaNO₂ 용액 1 mL에 시료 1 mL를 가하고 0.1 N HCl로 반응용액의 pH를 1.2로 조정한 후 전체량을 10 mL로 만들어 이 용액을 37℃에서 1시간 동안 반응시켰 다. 반응액 1 mL에 Griess 시약(1% sulfanilic acid:1% naphthylamine=1:1) 0.4 mL, 2% acetic acid 5 mL를 혼합시켜 15분간 실온에 방치시킨 후, 520 nm에서 흡광도를 측정하 였다. 아질산염 소거작용은 시료를 첨가한 경우와 첨가하 지 않은 경우를 백분율로 나타내었다.

총 페놀 화합물은 Folin-Denis법(19)으로 측정하였다. 각 시료 추출물 1 mL에 Folin-Denis시약 0.2 mL 및 2% Na₂CO₃ 용액 2 mL를 가하여 혼합하고 실온에서 30분간 정치시킨 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 표준검량곡선은 garlic acid(Sigma)를 이용하여 작성하였다.

각 추출물 0.5 mL, diethylene glycol(Daejung Chemicals & Metals CO., LTD., Siheung, Korea) 5 mL, 1 N NaOH 0.5 mL을 첨가한 다음 혼합하여 30℃의 항온수조(VS- 190CS, Vision Sci., Korea)에서 1시간 반응시킨 후 420 nm 에서 흡광도를 측정하였다(20). Quercetin(Sigma)을 표준물 질로 검량선을 작성한 후 플라보노이드 함량을 정량하였 다.

총 탄닌 함량은 Urve 등(21)의 방법을 변형하여 측정하였 다. 각 추출물 0.5 mL에 1% K₃F₃(CN)₆ 1 mL와 1% FeCl₃ 1 mL를 첨가한 다음 혼합하여 5분 후 720 nm에서 흡광도를 측정하였다. Tannin acid(Samchun pure chemical Co., Pyeongtaek, Korea)를 표준물질로 검량선을 작성한 후 탄닌 함량을 정량하였다.

본 실험에 대한 결과는 평균과 표준편차로 나타내었고, Statistical Analysis System(SAS, Version 9.2, Cary, NC, USA)을 이용하여ANOVA 분석을 실시한 후, Duncan's multiple range test로p<0.05 수준에서 유의차 검정을 실시하 였다.

건조 방법을 달리한 오미자의 수분 및 수분활성도 측정 결과는 Table 1과 같다. 수분 함량은 건조 방법에 따라 열풍 건조 오미자 7.41%로 가장 높았고, 원적외선건조 오미자 6.66%, 진공동결건조 오미자 4.46% 순으로 나타나 진공동 결건조가 건조율이 가장 좋은 것으로 생각된다. Jung 등(22) 의 보고에서는 열풍건조 오미자 1.47%, 동결건조 오미자 2.02%로 보고하여 본 실험과는 상이한 결과를 나타내었다. Kim 등(23)은 열풍건조 구기자 22.30±1.11, 동결건조 오미 자 18.93±0.71로 보고하여 본 실험 결과와 유사한 경향을 나타내었다. 이는 건조방법은 같으나 건조조건, 시료 보관 방법 등이 달라 나타난 결과로 생각된다.

수분활성도(Aw)는 열풍건조 오미자 0.51, 원적외선건조 오미자 0.45, 진공동결건조 오미자 0.38로 나타났다. 미생물 의 성장 및 증식에는 일정량 이상의 수분이 필요하며, 수분 활성도는 미생물의 성장과 증식에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(24). 일반적으로 보통 세균이 자랄 수 있는 최저한의 수분활성도는 0.91이며 효모와 곰팡이의 최저한 의 생육 수분활성도는 각각 0.88, 0.80이다. 한편 내건성 곰팡이는 0.65 정도의 수분활성에서도 성장이 가능하며, 내삼투압성 효모는 0.60 정도의 수분활성도에서도 성장이 가능하다(25). 본 실험에서는 모두 0.60 미만의 수분활성도 를 나타내어 미생물의 성장 및 증식 예방이 가능하며, 그 중에서도 진공동결건조가 가장 효과적일 것으로 생각된다.

건조 방법을 달리한 오미자의 pH, 당도 및 탁도 측정 결과는 Table 2와 같다. pH는 열풍건조 오미자 3.15, 원적외 선건조 오미자 3.09, 진공동결건조 오미자 3.11로 나타나 건조방법은 pH 값에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 생각된 다. Jung 등(22)은 열풍건조 오미자는 2.78, 동결건조 오미자 는 2.74로 보고하여 본 실험의 결과와 유사한 경향을 나타내 었다.

당도는 열풍건조 오미자 4.63 °Brix, 원적외선건조 오미 자 5.42 °Brix, 진공동결건조 오미자 6.60 °Brix를 나타내었 다. 당도는 진공동결건조한 것이 열풍건조, 원적외선건조 보다 높게 나타났는데 이는 Kim 등(26)의 연구에서 감말랭 이의 수분함량이 높을수록 가용성 고형분 함량이 낮고, 수 분함량이 낮을수록 가용성 고형분 함량이 높아졌다는 연구 와 유사하였다.

탁도는 증류수 100 T%를 기준으로, 열풍건조 오미자 8.24 T%, 원적외선건조 오미자 0.32 T%, 진공동결건조 오 미자 71.85 T%를 나타내었다. 열풍건조와 원적외선건조된 오미자의 경우 진공동결건조에 비해 T% 값이 많이 낮은 값을 보였는데, 이는 열풍건조와 원적외선건조의 경우 고 온에 장시간 노출되면서 열에 의한 갈변이 촉진되어 T% 값이 낮게 나온 것으로 생각된다.

건조 방법을 달리한 오미자의 색도 L, a, b 값을 Table 3에 나타내었다. 명도를 나타내는 L값은 진공동결건조 오 미자 33.76로 가장 높은 값을 나나태었고, 원적외선건조 오미자 26.14, 열풍건조 오미자 25.40순으로 나타내었다. 적색도인 a값은 열풍건조 오미자 13.08, 원적외선건조 오미 자 20.30, 진공동결건조 오미자 37.94를 나타났고, 진공동결 건조 오미자가 열풍건조 오미자에 비하여는 2.9배, 원적외 선건조 오미자에 비해 1.8배 높은 값을 나타내어 진공동결 건조 오미자는 안토시아닌 파괴가 적게 일어난 것으로 생각 된다. 황색도 b값은 열풍건조 오미자 10.31로 가장 낮은 값을 나타내었고, 원적외선건조 오미자 11.63, 진공동결건 조 오미자 14.83을 나타내었다. 건조방법에 따른 오미자의 색변화는 L, a, b 값이 전체적으로 동결건조한 시료에서 가장 높았다는 연구 보고(27)와 동일한 결과를 나타내었다. 그리고 열풍건조는 다른 건조방법과 비교하였을 때 L, a, b값이 낮게 나타났는데, 이는 동결건조, 진공건조와 L, a, b값을 비교할 때 열에 의한 손실로 인해 많은 변화가 일어난 다는 Yang과 Atallah의 보고(28)와 유사하였다. Jung 등(22) 은 건조방법에 따른 오미자의 색도 측정 결과 동결건조에서 L 22.57, a 20.78, b 6.05로 열풍건조, 천일건조에 비해 월등 히 높은 수치를 보였다고 보고하여 본 실험 결과와 유사한 경향을 나타내었다.

건조 방법을 달리한 오미자의 유리당 함량은 Table 4에 나타내었다. 유리당 함량은 glucose > fructose > sucrose 순으로 나타났다. 총 유리당 함량은 원적외선건조가 6.33 g/100 g으로 가장 높게 나타났고, 진공동결건조 5.01 g/100 g, 열풍건조 3.73 g/100 g 순으로 나타났다. Furctose 함량은 원적외선건조 3.00 g/100 g으로 가장 높았고, 진공동결건조 2.02 g/100 g, 열풍건조 1.48 g/100 g 순으로 나타났다. Glucose 함량은 원적외선건조 3.19 g/100 g, 열풍건조 2.23 g/100 g, 진공동결건조 2.19 g/100 g 순으로 나타났다. Sucrose 함량은 원적외선건조 0.13 g/100 g, 진공동결건조 0.80 g/100 g, 열풍건조 0.01 g/100 g 순으로 나타났다. Kim 등(29)은 오미자 추출물의 유리당 함량 측정결과 glucose 3.65~4.71%, fructose 1.24~4.42%, sucrose 0.89~1.69% 순으 로 나타나 본 실험과 함량에 차이는 있었으나, 유사한 경향 을 나타내었다. 이러한 결과의 차이는 시료 처리와 과실 숙성에 따른 차이에 기인한 것으로 생각된다.

DPPH는 화학적으로 유도되는 비교적 안정한 radical로 서 항산화제, 방향족 아민류 등에 의한 전자 공여에 의해 지질 과산화 연쇄반응에 관여하는 산화성 자유라디칼의 억제 정도를 측정하는 방법으로 어떠한 반응계에서 전자를 공여 받으면 고유의 자색이 탈색되어 색이 엷어진다 (30,31).

건조방법을 달리한 오미자의 DPPH radical의 소거능은 진공동결건조 오미자가 88.68%로 가장 높은 활성을 나타내 었으며, 다음으로 원적외선건조 오미자 77.32%, 열풍건조 오미자 71.44% 순으로 나타났다(Table 5).

Kim과 Choi(32)의 오미자 물 추출물의 DPPH radical 소 거능은 100~1,000 ㎍/㎖의 농도에서 49.6~72.4%라고 보고 하여 본 실험결과에 비해 낮은 값을 나타내었고, Cho 등(33) 의 연구에서는 오미자 물 추출물과 60% 에탄올 추출물에서 각각 97.5 %, 96.2%의 소거활성을 나타내어 본 실험 결과에 비해 높은 값을 나타내었다. 이는 추출 용매와 농도 차이에 의한 것으로 생각된다.

Chang과 Kim(34)은 항산화활성은 가열처리했을 경우 비 타민 C와 같이 열에 약한 항산화물질이 파괴됨으로써 일반 적으로 그 효능이 감소된다고 하였는데, 본 실험에서도 열 처리된 열풍건조 오미자에 비해 진공동결건조 오미자의 항산화 활성이 상대적으로 높게 나타났다. Park 등(7)의 연 구에서도 건조방법에 따른 오미자의 항산화능은 동결건조 된 오미자가 열풍건조된 오미자보다 높게 나타났다고 보고 된 바 있다.

ABTS 유리기 소거법은 극성과 비극성 시료의 소거 활성 을 모두 측정 할 수 있으므로 DPPH 유리기 소거법보다 적용 범위가 넓다(35). 또한 DPPH는 free radical, ABTS는 cation 유리기이므로 기질의 특성이 서로 다르다. 추출물의 특성에 따라 자유 라디칼과 cation 유리기와의 결합 정도가 다를수 있으며, 두기질과반응물과의 결합정도가 상이하여 radical 제거 능력에도 차이가 생기는 것으로 사료된다(36).

ABTS radical 소거능(Table 5)은 진공동결건조 오미자가 93.85%로 가장 높은 활성을 나타내었으며, 원적외선건조 오미자 87.92%, 열풍건조 오미자 85.91% 순으로 나타났으 며, DPPH radical 소거능보다 높은 활성을 나타내었다. Cho 등(33)의 오미자 물 추출물과 60% ethanol 추출물의 ABTS radical 소거능은 96.6%, 97.0%로 나타나 본 실험 결과에 비해 높은 값을 나타내었고, Choi 등(37)은 오미자 99.5% 메탄올 추출물의 ABTS radical 소거능 측정 결과 37.97~53.35%로 보고하여 본 실험 결과 보다 낮은 값을 나타내었다. 이는 추출 용매와 농도, 시간 등에 의해 영향을 받는 것으로 생각된다.

아질산염 소거작용은 체내외에서 효소작용에 의해 환원 된 nitrite가 amine류와 반응하여 발암물질인 nitrosamine을 생성하여 각종 중독을 유발하는 것으로 알려진 nitrite를 제거하여 발암을 억제하는 작용이다(38,39).

아질산염 소거능(Table 5)은 원적외선건조 오미자 90.04%, 열풍건조 오미자 88.78%, 진공동결건조 오미자 82.58% 순으로 나타났다. Jeon 등(40)의 연구에서는 pH 1.2 에서 ethanol 추출물의 경우 76~83%의 소거능을 보고하였 으며, Jung 등(41)은 pH 1.2에서 ethanol 추출물 91.9%, 열수 추출물 57.4%로 보고하여 시료의 처리 방법이나 추출 조건 에 따라 값의 차이가 나타나는 것으로 생각된다.

원적외선건조에서는 아질산염 소거능이 가장 높은 값을 나타내었는데, 이는 건조 과정 중 열에 의한 갈변반응으로 생성된 melanoidine에 의한 것으로 생각된다. 식품의 가공, 저장 및 조리 중에 용이하게 생성되는 Maillard 반응 생성물 은 아질산염 소거능을 나타내는 것으로 알려져 있는데(42), Kato 등(18)의 연구에서는 Maillard 반응 생성물인 melanoidin 이 nitrosamine의 생성을 저해하는데 효과가 있는 것으로 보고한 바 있다. 본 실험에서도 갈변반응이 일어나기 쉬운 원적외선 건조와 열풍건조에서 아질산염 소거능이 높은 것으로 나타나 아질산염 소거능을 증가시키는 화합물에 갈변 반응 생성물인 melanoidine이 포함되어 있을 것으로 생각된다.

식물성 식품에는 많은 폴리페놀성 분자들이 함유되어 있는데 이러한 페놀성 화합물은 체내에서 항산화, 항비만 및 항염증 등과 같은 생리활성을 가지고 있는 것으로 알려 져 있다(43). 총 폴리페놀 함량은 폴리페놀의 산화 환원반응 을 응용한 것으로 페놀성 물질인 phosphomolybdic acid와 반응하여 청색을 나타내는 원리를 이용하였다(44).

총 페놀 함량 측정결과(Table 6) 진공동결건조 오미자 1663.70 mg/100 g, 열풍건조 오미자 1021.19 mg/100 g, 원적 외선건조 오미자 1001.25 mg/100 g 순으로 나타났다. Chang 과 Kim(45), Chung 등(46)의 연구에서도 열풍건조보다 동 결건조 시료에서 총 페놀 함량이 높은 것으로 보고하여 본 실험과 유사한 경향을 나타내었다. Wink (47)에 따르면 일반적으로 페놀성 물질의 경우 수용성과 불용성으로 구분 이 되며 삼투압 및 열적 처리시 일정 유용성분 또한 함께 빠져나갈 수 있는 것으로 보고되어 있는데 본 실험의 열풍 건조 및 원적외선건조 오미자가 열처리에 의해 유용성분의 유출에 따른 손실로 총페놀 함량이 낮게 나타난 것으로 생각된다. Kim과 Park(48), Jeon 등(49)에 의해 보고된 오미 자 에탄올 추출물의 총 페놀 함량은 각각 1009.4 mg/100g, 953 mg/100g으로 보고하여 본 실험과 비슷한 값을 나타내 었고, Cho 등(33)은 60% 에탄올 추출물의 총 페놀 함량을 630 mg/100g로 보고하여, 본 실험보다 낮은 값을 나타내었 다. Park 등(7)은 동결 및 열풍건조 오미자의 총 페놀함량은 에탄올(50, 70%) 추출물 > 에탄올(99%) 추출물 > 열수 추출 물 순으로 높게 나타나 에탄올이 물과 혼합할 경우 총 페놀 함량에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다고 보고하였는 데, 에탄올 함량에 따른 차이가 실험 결과에 영향을 끼친 것으로 생각된다.

플라보노이드는 식물에 의해 합성된 페놀성 화합물로 노란색, 담황색 및 적자색을 띄는 색소 화합물로서 식물 중에는 대부분 당과 결합된 배당체(glycoside) 형태로 존재 한다. 이들은 활성 산소종을 효과적으로 제거하여 심장질 환, 항암 및 항염 등의 생리기능을 가지는 것으로 알려져 있다(50,51).

총 플라보노이드 함량(Table 6)은 진공동결건조 오미자 351.35 mg/100 g, 원적외선건조 오미자 227.51 mg/100 g, 열풍건조 오미자 224.02 mg/100 g로 순으로 함유되어 있었 고, 전체적으로 총 페놀 함량보다는 낮은 값을 나타내었다. 진공동결건조 오미자는 총플라보노이드 및 총페놀 함량에 서 가장 높은 값을 나타내어 다른 건조 방법에 비해 항산화 효과가 높은 것으로 나타났다.

Kim과 Choi(52)의 연구에서는 증류수를 이용한 오미자 추출물의 플라보노이드 함량을 197.8 mg/100 g으로 보고하 여 본 실험보다 낮은 값을 나타내었는데, 이는 시료의 추출 용매의 차이에 의한 것으로 생각된다.

Tannin은 차의 가장 중요한 성분의 하나로 차의 맛, 향기 및 색에 깊이 관여하며, 여러 가지 생리작용을 가지는 성분 으로 알려져 있다(52).

탄닌 함량(Table 6)은 진공동결건조 오미자 514.04 mg/100 g, 원적외선건조 오미자 421.18 mg/100 g, 열풍건조 오미자 417.45 mg/100 g으로 나타났으며, 총 페놀 함량에 비해서는 낮은 값을 나타내었지만, 총 플라보노이드 함량 보다는 전체적으로 높은 값을 나타내었다.

Oh 등(4)의 연구에서는 오미자 물 추출물과 50% 에탄올 추출물에서의 탄닌 함량은 각각 278.2 mg/100 g, 949.3 mg/100 g로 보고하여 본 실험 결과와는 차이를 나타내었다.

Kim과 Kim(53)은 물과 70% 에탄올 추출시 동결건조에 비해 오븐건조와 분무건조 시 낮은 값을 나타내었고, 이는 고온처리에 의하여 탄닌 성분의 변성이 일어난 것으로 생각 된다고 하였다. 본 실험에서도 진공동결건조 오미자가 원 적외선건조와 열풍건조 오미자에 비해 높은 값을 나타내었 는데, 이는 오미자가 열에 의한 갈색화 반응으로 인하여 폴리페놀 화합물이 형성됨으로써 총 탄닌의 함량에 영향을 끼친 것으로 생각된다.