블랜칭 및 용질 처리에 따른 참취(Aster scaber Thunb.)의 phytochemical 성분 및 품질특성

본 실험에 사용된 참취(Aster scaber Thunb.)는 2012년 5월에 경북 영양군 수비면에서 재배된 것을 구입하여 사용 하였으며 재료는 구입한 즉시 이물질을 제거하고 형태와 길이가 비슷한 것을 구분하여 4℃에 보관하면서 실험에 사용하였다.

시료는 형태와 길이가 비슷한 것을 구분하여 200 g으로 하였고, 15배(3,000 mL, w/v)의 블랜칭 액을 가열하여 적정 온도(95℃)에 도달하였을 때 시료를 넣어 데친 후 즉시 흐르 는 냉수에 1분간 냉각한 다음 salad spinner(EMSA Werke, Germany)를 이용하여 30초 동안 탈수하여 물기를 제거하 였다. 물기가 제거된 참취 일부는 냉동고(-50℃)에 보관하 면서 분석에 사용하였으며 대조군으로는 세척 후 데치지 않은 시료를 대조군으로 하였다. 블랜칭 조건은 예비실험 을 통하여 품질에 영향을 미치지 않는 적정구간을 선정하였 으며, 처리시간은 95℃에서 1, 3, 5분 동안 처리하였다. 용질 의 종류에 따른 블랜칭 조건으로는 품질 손상 억제 및 기호 도 측면에서 적합한 조건(95℃, 3분)으로 블랜칭 처리를 하였다. 이 때 블랜칭 용질로는 기호도와 품질에 영향을 미치지 않는 최소 농도를 선정하였으며, 0.1% sodium bicarbonate, 0.1% magnesium sulfate, 0.1% soluble Ca의 농 도로 블랜칭 액을 가하여 품질을 비교분석 하였다.

색도는 표준 백색판으로 보정된 Chromameter(CR-200, Minolta Co., Osaka, Japan)를 이용하여 측정하였고 분무건 조 분말의 색차를 Hunter scale에 의한 L 값(lightness), a 값(redness-greenness), b 값(yellowness-blueness) 및 chroma 값을 측정하였으며, 색차(delta E)는 초기 색도를 대조구로 하여 다음의 계산식에 의하여 산출하였다.

폴리페놀 함량은 Dewanto 등(15)의 방법에 따 라 시료 100 μL에 2% sodium carbonate 2 mL과 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL을 가한 후 720 nm에서 흡광도(UV-1601, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 측정하였으며 gallic acid(Sigma- Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)의 검량선에 의하여 함량 을 산출하였다. 플라보노이드 함량은 Saleh와 Hameed(16) 의 방법에 따라 시료 100 mL에 5% sodium nitrite 0.15 mL을 가한 후 25℃에서 6분간 방치한 다음 10% aluminium chloride 0.3 mL를 가하여 25℃에서 5분간 방치하였다. 다음 1 N NaOH 1mL를 가하고 vortex상에서 가한 후 510 nm에서 흡광도를 측정하였으며 rutin hydrate(Sigma-Aldrich Co.,)의 검량선에 의하여 함량을 산출하였다.

총 카로티노이드 함량은 일정 시료를 acetone 20 mL에 넣고 균질화 한 후 Whatman No. 1여과지로 여과한 다음 450 nm에서 흡광도를 측정하였으며, β-carotene(Sigma- Aldrich Co.)의 검량선에 의하여 함량을 산출하였다(17).

비타민 C(ascorbic acid)는 식품공전방법에 의해 2,4- dinitrophenyl hydrazine법을 이용하여 측정하였으며, 일정 시료에 5%(w/v) metaphosphoric acid를 가하여 homogenizer (Nissei AM-12, Nohon Seiki Co., Tokyo, Japan)로 10,000 rpm에서 1분간 마쇄 후, 원심분리(4℃, 5,000 rpm, 10 min)한 다음 상등액을 Whatman No. 1여과지로 여과하여 비타민 C 추출물을 사용하였다. Ascorbic acid 함량 측정을 위하여 시료 2 mL에 0.2% 2,4-dichloropenol indophenol(DCP) 용액 을 가하고 1분간 방치 후, thiourea-metaphosphoric acid 용액 2 mL와 2,4-dinitrophenyl hydrazine(DNP) 용액 1 mL를 가한 다음 50℃에서 1시간 반응시킨 후 얼음물로 냉각시켰다. 다음 85% sulfuric acid 5 mL를 천천히 첨가한 후 실온에서 30분간 방치하고, 540 nm에서 흡광도를 측정하였으며, L(+)-ascorbic acid(Junsei Chemical Co., Tokyo, Japan)의 검 량선에 의하여 ascorbic acid의 함량을 산출하였다.

각 조건별에 따른 참취의 경도 및 절단력은 시료를 2×2 cm로 절단한 후 rheometer(Compac-100, Sun Scientific Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였다. 측정 조건은 table speed 120 mm/min, 진입깊이 150%, 최대응력 2 kg로 하였 다.

Pectinesterase activity 측정은 Park 등(18)의 방법을 변형 하여 측정하였다. 0.1 M NaCl를 함유한 0.45% pectin 용액 50 mL를 pH 7.0으로 조절한 후 효소액 2 mL을 첨가한 다음 pH 7.0으로 조정하였다. 다음 pH 7.0에서 10분 동안 생성되는 산을 0.002 N NaOH로 적정하였으며, pectinesterase 1 unit는 pH 7.0에서 1분 동안 1× 10-6 M의 카르복실기를 생성하는 효소의 양으로 하였다. Polygalacturonase 측정은 Yook 등(19)의 방법을 변형하여 측정하였다. 0.45% polygalacturonic acid 용액(0.1 M NaCl을 함유한 0.03 M acetate buffer, pH 5.0) 2.5 mL에 효소액 0.5 mL을 첨가하고 30℃ 항온 수조에서 3분간 끓여 효소를 불활성 시킨 다음 0.1 N NaOH 1 mL를 넣어 알칼리 용액으로 만든 후 dinitrosalicyclic acid 용액 1 mL를 첨가하여 다시 100℃ 항온 수조에서 5분간 가열한 다음 냉각시키고, 증류수 10 mL를 가하여 충분히 혼합시킨 후 3,000 rpm에서 5분간 원심분리 (Eppendorf Centrifuge 5810 R, Eppendorf AG, Hamburg, Germany) 하였다. 다음 520 nm에서 흡광도를 측정하였고, α-D-galacturonic acid(Sigma-Aldrich Co.)의 검량선에 의하 여 환원당의 함량을 산출하였으며, PG 1 unit는 2시간 동안 1 mg의 환원당을 생성하는 효소의 양으로 하였다.

AOAC법(20)에 따라 일정 시료를 85% acetone으로 추출 하여 660.0 nm, 642.5 nm에서 흡광도를 측정한 후 농도는 다음의 정량 식으로 계산하였다.

Chlorophyll (μL/mL) = 7.12 O.D. (660.0 nm) + 16.80 O.D. (642.5 nm)

Chlorophyll a (μL/mL) = 9.930 O.D. (660.0 nm) - 0.777 O.D. (642.5 nm)

Chlorophyll b (μL/mL) = 17.60 O.D. (642.5 nm) - 2.81 O.D. (660.0 nm)

시료 10 g을 취한 뒤 중량의 9배에 해당하는 멸균된 0.85% saline 용액을 가하여 stomacher(Bagmixer 400 Interscience, St. Nom, France)로 2분간 균질화 시켰다. 균질 된 시료액을 1 mL 무균적으로 취하여 9 mL의 멸균된 0.85% saline 용액으로 단계 희석하여 총균수는 plate count agar (Difco, Detroit, MI., USA), 대장균군수는 violet red bile agar(Difco)에 각각 접종하여 37℃에서 48시간 배양하여 형 성된 colony를 계측하여 colony forming unit(log CFU/g)로 나타내었다.

관능검사는 실험 목적과 관능적 품질요소를 잘 인지하도 록 훈련시킨 식품 가공학을 전공하는 대학원생 및 학부생 20명으로 구성된 관능요원에 의하여 9점 기호도 측도법으 로 실시하였으며, 외관(appearance), 표면색(color), 향미 (flavor) 및 전반적인 기호도(overall acceptability)에 대한 관능 특성을 평가하였다.

블랜칭 시간에 따른 블랜칭 액의 pH는 pH meter(MP230, Mettler-Toledo, Greifensee, Switzerland)를 사용하여 측정하 였으며, 흡광도(OD)는 Suh(21)의 방법에 따라 블랜칭 시간 이 경과함에 따라 블랜칭 액에 녹아나오는 정도를 측정하기 위한 척도로서 갈변 정도는 420 nm에서, 녹색이 용출되는 정도는 660 nm에서 블랜칭 액을 일정량 취하여 흡광도(UV 1601, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 측정하였다.

모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나타내었고, 유의성 검증은 SPSS(SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software를 이용하여 Duncan's multiple range test를 행하였다.

블랜칭 처리 시간(1, 3, 5 min)을 달리한 참취의 색도, polyphenol, carotenoid, 및 ascorbic acid 함량을 측정한 결과 는 Table 1과 같으며, 처리 조건에 따른 변색 정도의 척도로 L, a, b 및 chroma 값을 비교하였고 색차(delta E) 값은 원물 에 대한 색의 차이로 나타내었다. 색도는 전반적으로 블랜 칭 처리시간이 길어질수록 녹색도, chroma 값은 감소되고 색차는 증가하는 결과를 보여 Choi 등(22)의 결과와 유사한 경향을 나타내었다. 이와 같이 녹색도 감소와 색차의 증가 는 식물체 색소 chlorophyll과 관련이 있으며, 블랜칭 처리 시 고온에 의한 치환반응으로 3분 처리 이후부터 급격한 갈색화 반응(23)하였으며, 블랜칭 처리시간이 3분 이상 경 과될 시 급격히 저하되었다. 한편 carotenoid 함량의 경우 블랜칭 처리시간이 경과됨에 따른 성분의 함량은 증가되었 다가 다시 감소하는 경향을 나타내었다. Chen과 Huang(24) 은 열처리(100℃)에 따른 β-carotene의 함량을 비교한 결과 10분경과 후부터는 유의적으로 감소하는 반면 cis form의 carotene의 함량은 증가한다고 보고하였으며, Granado 등 (25)은 엽채류 및 carotenoid의 종류에 따라 열처리 후 100~600% 정도의 함량이 증가한다는 보고로 볼 때 이러한 현상은 적정 열처리에 의한 추출 수율이 증대되는 현상과도 관련이 있는 것으로 사료된다(26). Ascorbic acid 함량은 블랜칭 시간이 경과됨에 따라 유의적으로 감소하는 결과를 나타내어 열적 손실이 동반되는 것으로 관찰되었는데, 수 용성 성분인 ascorbic acid의 경우는 열에 의한 영향을 직접 적으로 받음에 따라 블랜칭 액으로 용출되어 나오는 함량의 증가, 열에 의한 파괴로 인하여 소실되는 것으로 사료되며 (27), 대부분의 산채류는 블랜칭 시간이 길게 소요되는 점을 고려해 볼 때 열적 손실에 의한 품질저하를 방지하기 위하 여 적정 처리에 의한 품질유지가 필요할 것으로 판단된다.

블랜칭 처리 시간을 달리한 참취의 조직의 연화되는 정 도, 효소불활성화 및 미생물 저감효과를 비교하기 위하여 경도, 절단력, pectinesterase(PE), polygalacturonase(PG), 총 균수 및 대장균수를 측정한 결과는 Table 2와 같다. 처리 시간이 길어짐에 따라 경도 및 절단력은 유의적으로 감소하 였는데 이와 같이 조직의 연화가 발생하는 것은 식물 조직 의 부피, 밀도 및 중량의 변화는 물론 세포를 보호하고 있는 펙틴이 가열에 의해서 가용화(28)됨에 따라 조직감이 달라 지는 것으로 사료된다. 식염 농도 및 블랜칭 처리 시간에 따라 조직의 연화와 관계가 있는 PE 및 PG의 활성변화를 무처리군의 활성도를 100으로 보았을 때 저해되는 정도를 환산하여 나타낸 결과, 블랜칭 처리 시간이 길어질수록 불 활성도는 증가하는 경향을 나타내었다. 1분대에서 PE 및 PG 저해활성은 각각 90.85% 및 92.12%이었고, 처리시간 3분 이후부터는 각각 94.33~95.89% 및 98.32~99.14%로 불 활성화 수치가 증가하여 효소활성이 거의 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 참취의 경우 3분 정도 블랜 칭 처리할 경우 PE 및 PG의 활성에 의해 생성되는 조직의 변화를 효과적으로 방지할 수 있을 것으로 판단된다. 총균 수 및 대장균군수의 변화를 측정한 결과, 신선한 참취 (control)의 경우 5 log CFU/g 수준으로 검출되었으나, 블랜 칭 처리한 처리구에서는 2~4 log CFU/g 수준으로 미생물이 감소하였으며, 대장균군수는 검출되지 않았다. 과채류는 수 확 후 저장 및 유통 중에 호흡, 증산작용이 일어남에 따라 미생물의오염에의한부패현상이발생하여과채류의생리적 변화를 유발하고 영양성분, 신선도의 변화와 가격을 하락 을 초래하기 때문에 블랜칭과 같은 열처리는 환경 친화적인 미생물 저감화 처리방법이 될 수 있다.

블랜칭 처리 시간을 달리한 참취의 chlorophyll 함량 및 관능적 기호특성을 조사한 결과는 Table 3과 같다. 시간이 경과됨에 따라 총 chlorophyll 함량은 증가하는 반면 chlorophyll a 및 b의 비율(Ca/Cb)은 유의적으로 감소하였 다. 식물체의 chlorophyll의 경우 단백질과 약한 결합상태로 존재하다가 가열 시 분리하는 것으로 보고되고 있는데(29), 본 연구에서 chlorophyll의 함량이 증대되는 현상은 블랜칭 처리 과정 중 chlorophyll의 분리가 용이해짐에 따른 결과로 사료되며, 열처리시pheophytin, chlorophyllides, pyrochlorophyll 등 epimerization 과정에 의해 여러 형태의 유도체가 증가하 는 현상(23)과도 관련이 있음을 시사한다. 반면 Ca/Cb의 비율의 경우 블랜칭 처리시간이 증가할수록 유의적으로 감소되는 경향을 나타내었다. Wet-heating 처리에 따른 시 금치의 경우 chlorophyll a가 chlorophyll b에 비해 분해되는 정도가 민감하고 degradation rate constants의 경우 약 2~6배 높다는 보고(30)된 바 있다. 이는 청록색을 나타내는 chlorophyll a 함량이 황록색을 나타내는 chlorophyll b 함량 에 비해 감소되는 정도가 높은 것에 따른 결과(data not shown)로 녹색도가 감소하고 색차가 증가되는 양상(Table 1)과도 일치하는 결과를 나타내었다. 관능적 기호특성을 조사한 결과 외관 및 색상의 경우 블랜칭 처리 시간이 길어 짐에 따라 감소하는 경향을 나타낸 반면 향미 및 전반적인 기호도 에서는 블랜칭 처리에 의하여 기호특성이 증가하였 다가 점차 감소하는 결과를 나타내었다. 전반적으로 3분간 블랜칭 처리구가 1분 및 5분간 블랜칭 처리한 것에 비해 높은 선호도를 나타내었는데 이와 같은 결과는 녹색도가 우수함에 따른 결과라 판단되며, 같은 조건에서 chlorophyll 함량이 가장 높았던 결과와도 일치하는 것을 알 수 있었다. 따라서 조직의 손상, 영양학적 및 관능적 기호 특성 측면으 로 볼 때 3분 정도 블랜칭 하는 것이 적당할 것으로 사료된 다.

블랜칭 처리 시 유용성분의 용출은 저하시키고 품질 향 상을 위한 일환으로 용질의 종류(0.1% soluble Ca, 0.1% sodium bicarbonate, 0.1% magnesium sulfate)를 달리하여 블랜칭 처리(95℃, 3 min)한 참취의 색도와 polyphenol, flavonoid 및 proanthocyanidin의 함량을 측정한 결과는 Table 4와 같다. 블랜칭 효과를 비교하기 위하여 각각의 용질은 예비실험을 통해 적정 농도(0.1%)를 설정하였으며, 처리 조건에 따른 변색 정도의 척도로 L, a, b 및 chroma value를 비교하였고 색차(delta E) 값은 원물에 대한 색의 차이로 나타내었다. 용질 종류에 따라 색도는 유의적인 차 이를 나타내었으며, MgSO₄ 처리의 경우에는 녹색도는 높 고 delta E 값은 낮은 반면 chroma value는 증가하는 현상을 보여 원물의 녹색도를 유지하면서 선명도가 더해지는 것으 로 나타났다. 한편 delta E 값은 MgSO₄(1.58), Sol-Ca(1.81), NaHCO₃(3.14) 순으로 낮은 값을 나타내었으며, NaHCO₃처 리의 경우 무처리 보다 색의 차이가 높은 것으로 나타나 블랜칭 액에 녹아나오는 정도를 측정한 결과(Table 5)와 일치함을 알 수 있었다. 무처리, Sol-Ca, NaHCO₃ 및 MgSO₄ 의 polyphenol 함량은 g당 각각 6.06 mg, 4.68 mg, 3.95 mg 및 6.27 mg이 검출되었으며, MgSO₄ 처리의 경우 무처리에 비하여 다소 높은 함량이 유지되는 것으로 나타났다. Flavonoid 함량에서는 무처리(2.89 mg), MgSO₄(2.76 mg), Sol-Ca(2.58 mg), NaHCO₃(2.03 mg)의 순으로의 함량을 나 타내었다.

용질의 종류를 달리하여 블랜칭 처리한 참취 블랜칭 액 의 pH, 흡광도, polyphenol 및 flavonoid 함량의 변화를 비교 한 결과는 Table 5와 같다. 용질의 종류에 따른 블랜칭 액의 pH에서는 Sol-Ca(6.01), MgSO₄(6.08)가 무처리(6.18)에 비 해 낮은 값을 나타낸 반면 NaHCO₃(9.07)에서는 월등히 높 은 값을 나타내었다. 용질 종류에 따라 블랜칭 액으로 녹아 나오는 정도를 측정하기 위하여 갈변정도는 420 nm에서, 녹색이 용출되는 정도는 660 nm에서 일정량 취하여 측정한 결과 Sol-Ca, MgSO₄, NaHCO₃ 순으로 갈변정도 및 용출되 는 정도가 억제되는 것으로 나타났으며, 특히 Sol-Ca와 MgSO₄의 경우 pH의 큰 변화 없이 유용성분의 용출을 억제 하는 효과가 높은 것으로 관찰되었다. Polyphenol 및 flavonoid 함량 역시 MgSO₄의 블랜칭 액에서 용출이 억제 되는 정도가 가장 높았으며, 대조군에 비하여 용출되는 정 도는 각각 9.67% 및 27.79%가 억제되는 것으로 나타났다. Chlorophyll의 경우 중심에 Mg²⁺을 지니는 다환의 protoporphyrin 구조를 갖는 화합물로 산이나 빛, 열에 의해 쉽게 치환반응이 일어난다는 점으로 볼 때 조직의 손상을 방지하고자 첨가한 soluble Ca과 magnesium sulfate처리 또 한 색의 안정화 및 품질유지에 일정 기여하는 것으로 추측 된다. 한편 NaHCO₃의 경우 polyphenol이 용출되는 정도는 높았는데 이는 NaHCO₃의 첨가(0.15~3.0%)에 따라 phenol 화합물 함량은 크게 감소하고 갈색도에 영향을 미친다는 보고(31)와 유사한 결과를 나타내었다. NaHCO₃의 용액의 pH는 약 알칼리성으로 조직감을 연하게 하기위하여 일부 첨가하여 사용되어 왔으나 pH의 변화와 더불어 조직의 손 상에 따라 용출되어지는 성분에 영향을 미친 것으로 여겨진 다.

용질의 종류를 달리하여 블랜칭처리한 참취의 chlorophyll, carotenod 및 ascorbic acid 함량을 측정한 결과는 Table 6과 같다. 용질의 종류에 따라 총 chlorophyll, chlorophyll a 및 b의 함량은 유의적인 차이를 나타내었다. 총 chlorophyll의 함량은 무처리, Sol-Ca, NaHCO₃, MgSO₄처리에 따라 각각 176.66 mg%, 157.19 mg%, 169.63 mg%, 187.31 mg%로 NaHCO₃를 제외한 각각의 용질 처리에서 증대되는 경향을 나타내었고, chlorophyll a 및 b의 함량에서는 MgSO₄ 처리 에서 높은 함량이 검출되었다. 한편 블랜칭 처리를 하지 않은 대조구의 총 chlorophyll(157.38 mg%), chlorophyll a(103.96 mg%) 및 b(53.53 mg%)에 비해 블랜칭 처리구에서 높은 함량을 나타내는 것은 열에 의하여 단백질과 결합하고 있던 chlorophyll이 separation됨에 따라 추출이 용이해진 결과라 사료된다. Carotenoid 함량에서는 무처리(467.86 mg%)에 비하여 Sol-Ca 및 MgSO₄ 용질 첨가에서 그 함량이 증대되었으며, 특히 MgSO₄(503.29 mg%) 처리 시 무처리에 비해 7.57%가 증가하는 결과를 나타내었다. 반면 NaHCO₃ 첨가의 경우에는 무처리에 비하여 2.56% 감소되는 결과를 나타내었는데, 이는 조직 연화 현상으로 인하여 블랜칭 액 으로 용출되어 나오는 정도가 큼에 따라 그 함량에도 영향 을 미친 결과라 사료된다. Ascorbic acid 함량에서는 용질의 종류에 따라 확연한 차이를 나타내었는데 무처리, Sol-Ca, NaHCO₃, MgSO₄처리에 따라 g당 각각 9.73 mg%, 2.80 mg%, 2.84 mg% 및 7.06 mg%로 전반적으로 무처리에 비해 용질처리에서 감소하는 결과를 나타내었다. 블랜칭 처리를 하지 않은 대조군(46.32 mg%)에 비해 블랜칭 처리 군의 경우 ascorbic acid의 함량은 79.0~94.0% 가량 감소하였는데 이는 열에 의한 영향을 직접적으로 받음에 따라 손실이 동반되는 것으로 판단된다.