청매실의 비가열 전처리 및 건조매실의 특성

매실은 전남 순천에서 생산된 것으로 외관상태 및 크기 가 균일하고 숙성도가 일정한 것으로 선별하여 실험에 사용 하였다. 수확 후 매실은 세척처리 후, 4±1°C에서 7일 동안 low density polyethylene(LDPE) bag(21 cm×29 cm, 두께: 0.13 mm)에 처리구에 따라 개별 포장하여 저장하였다. 건조 매실 제조를 위한 탈수제로 사용된 MD는 DE 9-12 (Daesang, Gunsan, Korea)를 사용하였으며, 홍조류 추출물 (red algae extract, RAE)은 제주도산 우뭇가사리와 물을 1:20(w/v)의 비율로 추출기에 넣고 불순물 제거를 위해 20% 초산을 첨가하여 120°C에서 2시간 동안 추출한 후, 추출물 을 동결건조기(FD-5508, Ilshin Lab Co., Seoul, Korea)를 사용하여 동결 건조한 후 사용하였다.

유기산과 계면활성제 처리 농도와 관련한 예비실험 결과 (data not shown)를 토대로, 수확 후 매실을 물, 0.5% citric acid, 0.1% Tween 20 용액에 각각 5분씩 침지하였고, 침지 처리 후 clean bench에서 30분 동안 방치함으로써 표면에 남아있는 수분을 제거하였다. 동일한 방법으로 0.5% citric acid와 0.1% Tween 20 용액을 병합하여 세척한 것을 병합 처리구로 하였고, 세척과정을 거치지 않은 신선 매실을 대 조구로 사용하였다.

신선 매실 시료 50 g과 0.1% 멸균 펩톤수 450 mL을 멸균 bag에 넣고 10분간 shaking하여 균질화 시켰다(17). 균질화 된 시료를 0.1% 멸균 펩톤수로 10배수 연속 희석 한 후 각각의 배지에 분주하였다. 총 호기성 세균은 plate count agar(PCA, Difco Co., Detroit, MI, USA)를 사용하여 37°C에 서 48시간 배양하고, 효모 및 곰팡이는 potato dextrose agar(PDA, Difco)를 사용하여 25°C에서 72시간 배양한 후 형성된 colony를 계수하였다. 검출된 미생물 수는 시료 g당 colony forming unit(CFU)로 나타내었으며, 3회 반복하여 실험하였다.

신선 매실의 유기산 함량 분석은 HPLC(Waters, Milford, MA, USA)를 이용하여 측정하였다. 마쇄된 신선 매실 10 g을 50 mL 3차 증류수로 30분 동안 추출한 후, 12,000× g에서 10분 동안 원심분리하여 얻어진 상등액을 0.45 μm membrane filter로 여과하여 HPLC에 10 μL씩 주입하였다 (18). HPLC 분석에 사용된 컬럼은 XBridge^TM C₁₈(4.6×250 mm, Waters)이었으며, 이동상은 20 mM H₃PO₄-NaH₂PO₄ (pH 2.5)용액을 사용하였고 유속은 0.7 mL/min이었다. 검출 기로 UV detector를 사용하여 210 nm에서 유기산을 검출하 였다.

색도는 색차계(CR-400 Minolta Chromameter, Konica Minolta Sensing Inc., Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였다. Hunter L^*, a^*, b^* 값은 각 시료의 표면을 5회 반복 측정하여 평균±표준편차로 나타내었으며, 이 때 사용한 표준 백판의 L^*, a^*, b^* 값은 각각 L^*=94.63, a^*=-1.35, b^*=3.39 이었다. 건조 매실은 5 g을 파쇄하여 80% 메탄올 50 mL을 첨가하고 24시간 동안 25°C에서 추출한 후 Whatman No. 1 여과지를 이용하여 여과한 다음 색도를 측정하였다.

탈수 처리는 Wang 등(16)과 Kim 등(15)의 기존 방법을 따라 수행하였는데, 예비실험 결과(data not shown)에 따라 씨를 제거한 매실 100 g에 분말 상태의 RAE 또는 MD을 40%(w/w)로 첨가하여 25°C에서 실시하였다. 탈수 후 시료 표면의 탈수제인 MD 또는 RAE를 제거하기 위하여 수 초간 세척하고 물기를 제거한 후, 25°C에서 방치함으로써 잔류 수분을 완전히 제거하였다. 열풍건조는 열풍건조기(HB- 502LP, Hanbaek Co., Bucheon, Korea)를 이용하여 70°C에서 24시간 동안 건조하였다.

매실의 수분함량은 건조기(C-DO, Chang Shin Scientific Co., Seoul, Korea)를 사용하여 105°C에서 24시간 동안 건조 한 후 무게를 측정하여 분석하였다.

건조된 매실을 25°C에서 증류수 100 mL에 침지하고, Wang 등(16)의 방법에 따라 10분 간격으로 시료를 꺼내 표면의 물기를 제거한 후 무게를 측정하였다. 복원율은 흡 수된 물 무게 대비 시료의 건물(g/g)로 표시하였다.

매실의 총 페놀 함량은 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent를 사용하여 Rumbaoa 등(19)의 방법을 변형하여 측정하였다. 건조된 매실을 80% 메탄올에 1:20(w/v)의 비율로 넣고 24시 간 동안 추출한 다음, 추출액을 Whatman No. 1 여과지를 이용해 여과하여 실험에 사용하였다. 추출액 100 μL에 증류 수 1.5 mL, 2 N Folin-Ciocalteu’s phenol reagnet 100 μL를 첨가하여 혼합한 후, 20% sodium carbonate 용액 300 μL를 넣고 1시간 동안 반응시켰다. 반응 후 spectrophotometer (Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 이용하여 765 nm에서 흡광 도를 측정하였고, 총 페놀 함량은 gallic acid를 표준물질로 사용한 검량선을 사용하여 mg GAE/100 g으로 표시하였다.

매실의 총 플라보노이드 함량은 Dewanto 등(20)의 방법 에 따라 측정하였다. 건조된 매실을 80% 메탄올에 1:20(w/v)의 비율로 넣고 24시간 동안 추출한 다음 추출액 을 Whatman No. 1 여과지를 이용해 여과하여 실험에 사용 하였다. 추출액 250 μL에 5% sodium nitrate 용액 75 μL를 첨가하여 6분 동안 반응시킨 후 10% aluminum chloride 용액 150 μL, 1 M NaOH 500 μL, 증류수 2.5 mL를 순차적으 로 첨가하여 혼합하였다. 혼합액을 spectrophotometer (UV-2450, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 이용하여 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량은 quercetin을 표준물질로 사용한 검량선에 근거하여 산출한 다음 mg QE/100 g으로 표시하였다.

건조된 매실의 미세구조를 관찰하기 위하여 전자주사현 미경(LEO 1455VP, Angstrom Scientific Inc., Cambridge, England)을 이용해 20 kV에서 시료의 단면을 300 배율로 관찰하였다.

본 실험의 통계적 분석은 SAS(Statistical Analysis System program, 8.2, SAS Institute Inc, Cary, NC, USA) 프로그램을 이용하였으며, p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test 방법을 사용하여 각 처리구간의 유의성을 검증하였다.

수확 후 매실에 물, 0.5% citric acid, 0.1% Tween 20 단일 처리와 citric acid와 Tween 20 병합 처리 후 저장 7일 동안 총 호기성 세균과 효모 및 곰팡이 수 변화를 조사하였다 (Table 1). 매실의 저장 초기 대조구의 총 호기성 세균은 4.26 log CFU/g이었고, citric acid와 Tween 20 단일 처리구 의 경우 2.65, 2.91 log CFU/g으로 대조구와 비교하여 각각 1.61, 1.35 log CFU/g의 미생물 수 감소를 보였다. 이러한 결과는 Akbas와 Olmez(21)가 Escherichia coli와 Listeria monocytogenes가 접종된 iceberg lettuce에 5분 동안 0.5% citric aicd 세척 처리 후 대조구와 비교했을 때 각 병원성 균을 2.70, 1.50 log CFU/g 감소시켰다는 결과와, Sagong 등(22)이 lettuce에E. coli O157:H7, Salmonella Typhimurium, L. monocytogenes 접종 후 0.5% citric acid로 5분 처리하였을 때 각 병원성 균이 0.74, 1.07, 0.71 log CFU/g 감소되었다는 연구결과와 유사하였다. 미생물 수 감소에 있어서 본 실험 결과와 다소 차이가 발생한 이유는 시료군의 차이 및 세척 대상(총 호기성 세균 또는 병원성 균)의 차이 때문이라고 판단된다. 또한, Li 등(23)은 S. Typhimurium이 접종된 블루 베리를 0.05% sodium dodecyl surfate(SDS) 용액에 5분간 세척 처리하였을 때 미생물 수가 1.80 log CFU/g 감소하였 다고 보고한 바 있는데, 이러한 감균 효과는 본 연구결과와 더불어 Tween 20 또는 SDS 등의 계면활성제 단일 처리만으 로도 신선 과채류 표면의 미생물 수 감소에 효과적임을 나타낸다. Citric acid와 Tween 20 병합 처리구의 경우, 총 호기성 세균이 2.06 log CFU/g으로 대조구와 비교하여 2.20 log CFU/g의 미생물 수 감소를 보여, 모든 처리구 중 가장 큰 감균 효과를 나타내었다. 이러한 결과는 cantaloupe melon에 60 mg/L peracetic acid 단일 처리 및 0.1% Tween 80과 병합 처리했을 때, 단일 처리 시 1.15 log CFU/g, 병합 처리 시 1.93 log CFU/g의 감균 효과를 얻어 유기산과 계면 활성제 병합 처리 후 더 큰 미생물 수 감소를 보였다는 연구결과와 유사하였다(24). 감균 효과에 있어서 본 연구결 과와 다소 차이가 나는 이유는 사용된 유기산의 종류와 농도 차이 및 Tween 20과 Tween 80의 HLB 값이 각각 16.7, 15로 미생물 제거 효과에 있어서 차이가 나기 때문이라고 판단된다. 세척에 의한 매실의 총 호기성 세균의 감균 효과 는 저장 기간 동안에도 지속되었는데, 저장 7일 후 대조구의 미생물 수가 4.55 log CFU/g인 반면에 citric acid와 Tween 20 단일 처리구는 3.11, 3.28 log CFU/g을 나타내어 각각 1.44, 1.27 log CFU/g의 미생물 수 감소를 보였으며, citric acid와 Tween 20 병합 처리구는 2.22 log CFU/g으로 2.33 log CFU/g의 유의적인 미생물 수 감소로 가장 높은 감균 효과를 유지하였다. 이러한 결과는 수확 후 매실에 citric acid와 Tween 20의 단일 처리보다 병합 처리가 더욱 효과적 인 미생물 감소 방법임을 시사한다.

매실의 저장 중 효모 및 곰팡이 수의 경우에도 총 호기성 세균의 결과와 유사한 경향을 나타내었다(Table 1). 매실의 저장 초기 대조구의 경우 3.92 log CFU/g이었고, citric acid 와 Tween 20 처리구는 2.66, 3.12 log CFU/g으로 대조구와 비교하여 1.26, 0.80 log CFU/g의 감균 효과를 보였고, citric acid와 Tween 20 병합 처리구는 2.22 log CFU/g으로 1.70 log CFU/g의 가장 큰 미생물 수 감소를 나타내었다. 이러한 미생물 수 감소 효과는 저장 중에도 지속되었는데, 저장 7일 후 대조구가 4.39 log CFU/g을 나타낸 반면에 citric acid와 Tween 20 단일 처리구 및 병합 처리구는 각각 3.12, 3.54, 2.58 log CFU/g으로 1.27, 0.85, 1.81 log CFU/g의 감균 효과를 보였다. 비가열 처리 후 총 호기성 세균 수 결과와 비교하여 효모 및 곰팡이 수가 다소 낮게 감소하는 경향을 보였는데, 이는 효모 및 곰팡이가 총 호기성 세균보다 산에 대한 저항성이 강하여 유기산에 의한 미생물 사멸 효과가 작게 나타났다고 생각된다. 또한 계면활성제의 경우, 매실 표면에 부착되어 있는 총 호기성 세균과 효모 및 곰팡이의 부착 능력의 차이로, 실제 미생물 제거 효과에 있어 차이가 발생했기 때문이라고 판단된다(12). 미생물 수 감소 효과에 있어 다소 차이는 있으나 citric acid와 Tween 20 병합 처리 후 저장 7일 동안 총 호기성 세균과 효모 및 곰팡이 수에 있어서 각각 2.33, 1.81 log CFU/g의 유의적인 미생물 수 감소를 보여, 유기산과 계면활성제의 병합 처리가 가공 전 수확 후 매실의 미생물학적 안전성을 확보할 수 있는 효과 적인 전처리 기술이라고 판단된다.

매실에는 많은 malic acid를 포함하여 citric acid, oxalic acid 및 succinic acid 등의 다양한 유기산을 함유하고 있는데 (25), 저장 7일 동안 수확 후 매실의 유기산 함량 변화를 HPLC로 분석하였다(Table 2). 매실의 유기산 함량을 분석 한 결과, malic acid, citric acid, oxalic acid의 순서로 높은 함량을 보였다. 저장 초기 malic acid 함량은 대조구 및 모든 처리구가 약 420 mg/ 100 g으로 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 저장 7일 동안에도 처리구간에 차이가 나타나지 않았다. Citric acid와 oxalic acid 함량 역시 처리구 간의 유의적인 차이를 나타내지 않았으며, 저장 기간 동안에도 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 저장 7일 후 대조구 및 처리구에 상관없이 malic acid, citric acid, oxalic acid 모두 유의적으로 감소하였는데, 이러한 결과는 꾸지뽕나무 열매 의 숙성이 진행됨에 따라 유기산 함량이 감소되었다는 연구 결과(26)와, 토종 복분자 딸기의 유기산 함량이 숙성함에 따라 감소하였다는 연구결과(27)와 유사하였다. 이러한 저 장 중 유기산 함량의 감소 원인은 수확 후 호흡작용을 통해 유기산을 소비하기 때문이며, 따라서 저장 기간이 길어질 수록 과실 특유의 신맛이 감소하게 된다고 알려져 있다(28). 유기산 함량이 저장 중 감소하는 경향을 보이긴 하나 세척 처리에 따른 유의적인 차이를 보이지 않기 때문에, 본 연구 에서 사용된 세척 처리는 매실의 유기산 함량 변화에 큰 영향을 미치지 않으면서 동시에 품질을 유지할 수 있는 효과적인 가공 전 처리 기술이라고 판단된다.

수확 후 매실의 저장 중 색도 변화를 측정한 결과(Table 3), 매실의 Hunter L* 값은 대조구를 포함한 모든 처리구가 46 이상으로 처리구간의 유의적 차이를 보이지 않았으며, 저장 7일 동안에도 모든 처리구에서 차이를 나타내지 않았 다. 또한 a^*, b^* 값 역시 약 -13, 19로 L^* 값과 동일하게 처리구 간의 유의적인 차이가 없었고, 저장 중에도 차이를 보이지 않았다. 이는 Kang 등(29)이 치콘에 비가열 처리인 이산화 염소수 처리 후 색도를 측정한 결과, 대조구와 처리구 및 저장기간 동안 Hunter L^*, a^*, b^* 값 모두 차이를 보이지 않았다는 연구결과와 Kim 등(30)이 딸기에 0.5% fumaric acid 단일 처리 및 이산화염소수와 병합처리한 결과, 처리구 간에 Hunter L^*, a^*, b^* 값 모두 유의적 차이가 없었다는 연구결과와 비록 비가열 처리 방법은 다르지만 유사하였 다. 따라서 본 연구에서 사용된 비가열 처리인 citric acid와 Tween 20는 매실의 외관적 품질에 부정적 영향을 끼치지 않는다고 판단된다.

매실의 저장성을 높이고 매실장아찌 등 다양한 가공식품 을 제조하기 위한 건조 공정 개발을 위해서, 최적 농도의 탈수제를 이용한 분자압축탈수 방법과 열풍건조에 의한 건조 매실의 이화학적 특성을 비교하였다. 탈수제인 RAE 와 열풍건조 처리한 매실의 수분함량을 측정하였는데, RAE와 MD의 최적 처리 농도 조건은 기존 Wang 등(16)과 Kim 등(15)의 결과 및 예비실험 결과를 바탕으로 40%로 선정하였다. 건조하기 전 매실의 수분함량은 90.1 g/100 g이었고, RAE, MD, 열풍건조 처리한 매실의 최종 수분함량 은 각각 14.5, 16.8, 9.8 g/100 g이었다.

건조방법에 따른 매실의 복원율을 측정한 결과, 모든 처 리구가 초기에 빠르게 복원되었으나, 열풍건조의 경우 증 가하는 폭이 감소하여 1시간 후의 최종 복원율이 1.99 g/g으 로 낮은 복원율을 나타냈고, RAE 처리한 매실이 3.10 g/g으 로 가장 높은 복원율을 보였으며, MD 처리한 매실은 2.79 g/g으로 열풍건조 처리한 매실보다 높았으나 RAE 처리한 매실보다는 낮았다(data not shown). 이러한 결과는 열풍건 조 시 고온처리로 인하여 수분이 제거될 때 식물세포 조직 의 손상으로 구조가 파괴되어 수축이 발생하여 탈수제 처리 한 매실에 비해 열풍건조 매실의 복원율이 낮게 나타난 것으로 판단된다. Kim 등(31)의 자두의 탈수제 처리 연구에 서도 RAE 처리한 자두의 복원율이 가장 높은 결과를 나타 내어 본 연구결과와 일치하였다. 이와 같은 분자압축탈수 에 의해 건조된 과실의 높은 복원율은 탈수제가 건조 과정 중 발생하는 식물세포의 수축과 조직 변화를 최소화하기 때문에 복원 시 수분 흡수가 증가한 것이라고 생각된다(32).

건조 매실의 색도 측정 결과를 Table 4에 나타내었다. Hunter L^* 값의 경우, 대조구에 비해 처리구 모두 감소하였 으며 열풍건조 처리한 매실이 37.89로 가장 낮은 L^* 값을 나타내었고, Hunter a^* 값은 각 처리구 간 유의적인 차이를 보였는데, 대조구의 –3.45와 비교하여 열풍건조 처리한 매실이 가장 높았고, RAE 처리한 매실은 –2.82로 대조구 와 가장 유사한 값을 보였다. 또한 갈변도를 나타내는 Hunter b^* 값의 경우에도 열풍건조 처리한 매실이 20.13으 로 탈수제를 처리한 매실보다 높았다. Schwartz 등(33)은 클로로필이 열처리 온도에 민감하다고 보고하였고, Barreiro 등(34)은 열풍건조에 의해 색소파괴 및 Maillard reaction으로 갈변이 발생한다고 보고하였다. 따라서 열풍 건조 처리한 매실의 경우, 고온에 노출되어 클로로필의 파 괴 및 갈변현상으로 인하여 대조구에 비해 L^* 값이 감소하 고 a^* 와 b^* 값이 증가한 것으로 판단되며, 이러한 결과는 Kim 등(31)의 자두 건조 연구결과와 유사하였다. 또한, 대 조구와 비교하여 열풍건조 매실이 total color difference(△ E)가 19.95로 가장 높게 나타났는데, 이는 Wang 등(16)의 호박 건조 연구결과와 일치하였다. 이러한 결과로부터 열 풍건조에 비해 탈수제를 처리한 매실의 색소 손실이 적은 것을 나타낸다.

항산화 능력을 나타내는 페놀 화합물은 매실의 주요 기 능성 성분인데, 건조 방법에 따른 매실의 총 페놀 함량을 측정한 결과, 대조구의 경우 244 mg GAE/100 g이었으며, 열풍건조, MD, RAE 처리한 매실은 각각 198.55, 199.48, 225.15 mg GAE/100 g으로 RAE 처리한 매실이 처리구 중 가장 높은 총 페놀 함량을 보였으며, 열풍건조 매실이 가장 낮았다(Table 5). 열풍건조 매실의 경우, 페놀 화합물이 고 온에 취약하여 열풍건조 시 감소된 것으로 판단되는데, Vega-Galvez 등(35)의 연구에서도 열풍건조 고추의 총 페놀 함량이 감소하였다고 보고하였고, Miranda 등(36)의 연구 에서도 퀴노아 씨앗을 열풍건조 처리한 결과 건조 온도와 총 페놀 함량은 반비례 관계를 나타내었다.

건조된 매실의 총 플라보노이드 함량은 대조구가 58.33 mg QE/100 g, 열풍건조, MD, RAE 처리한 매실의 경우, 각각 27.50, 29.03, 49.25 mg/100 g으로 RAE 처리한 매실의 경우 대조구보다는 낮았지만 건조 매실 중에서는 가장 높은 플라보노이드 함량을 보인 반면에, 열풍건조 처리한 매실 은 가장 낮은 플라보노이드 함량을 보였다. 이러한 차이는 총 페놀 함량과 마찬가지로 열풍건조 시 고온에 노출되어 손실이 발생한 것으로 생각되며, Mohd Zainol 등(37) 또한 병풀에 열풍건조 후 다량의 플라보노이드가 파괴되었다고 보고한 바 있다. 따라서 열풍건조 처리보다 탈수제를 이용 한 건조 방법이 매실의 총 페놀 및 플라보노이드 함량 변화 에 영향을 끼치지 않는다고 판단된다.

건조 방법에 따른 건조 매실의 미세구조를 전자주사현미 경으로 관찰한 결과(Fig. 1), 대조구와 비교했을 때 RAE와 MD 처리한 매실은 큰 차이를 보이지 않았으나, 열풍건조 매실의 경우 공극률에서 큰 차이를 보였으며 경화나 수축현 상으로 인하여 조밀한 구조를 나타내었다. 이러한 결과는 Therdthai와 Zhou(38)가 열풍건조를 통해 고온에 노출된 민트 잎의 미세구조를 관찰한 결과, 세포구조가 조밀한 구 조를 보이며 open structure가 적었다고 보고한 결과와 유사 하였다. 또한 열풍건조 중 매실이 고온에 노출되어 조직이 파괴되고, 세포벽이 붕괴되었기 때문이라고 생각된다(39). 따라서 열풍건조보다 RAE 탈수제를 이용한 건조 방법이 건조 매실의 품질 유지에 더욱 효과적이라고 판단된다.

Fig. 1. Scanning electron micrographs of dried Prunus mume fruit. Raw (A), Hot-air dried (B), MD-treated (C), RAE-treated (D).

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