부추의 증숙처리가 착즙액 분무건조 분말의 품질에 미치는 영향

실험용 부추(Allium tuberosum)는 2014년 8월에 울산광 역시 북구 상안동 소재 농장에서 재배, 수확한 “그린벨트” 품종을 공급받아 사용하였다.

생부추 시료를 정선, 세척, 탈수시킨 다음 일정 크기(3 cm)로 절단하고 증숙처리(100°C, 3분)하거나 무증숙 처리 한 다음 착즙기(MS-2080, Oscar Electronic Co., Gimhae, Korea)를 이용하여 착즙액(4°Brix)을 얻고 이를 분무건조하 였다. 분무건조는 상기 착즙액에 부형제로 dextrin(DE=10, Matsutani, Decatur, IL, USA) 또는 β-cyclodextrin(Cydex-S, Daesang, Gunsan, Korea)을 5%(w/w)을 첨가하고 homogenizer(SSC811EA, Matsushita, Osaka, Japan)로 5,000 rpm에서 30분간 균질화한 후 분무건조기(KL-8, Seogang, Cheonan, Korea)를 이용하여 수행하였다. 이때 분무건조기 작동조건으로 투입구 온도 160°C, 배출구 온도 105°C를 각 각 적용하였다.

색도는 백색판(L^*=97.79, a^*=-0.38, b^*=2.05)으로 보정한 colorimeter(CR-400, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용하여 CIE L^*, a^*, b^*, h°, C^*값을 각각 측정하였다. L^*값은 lightness 를, +a^*와 -a^*값은 redness와 greenness를, +b^*와 -b^*값은 yellowness와 blueness를 각각 나타낸다. h°값은 색상 (red-purple, 0°; yellow, 90°; bluish-green, 180°; blue, 270°)을 나타내고, a>0, b>0 이면 h°=tan-1(b/a)로, a<0, b>0 이면 h°=180°+tan-1(b/a)으로 각각 계산된다. C^*값은 채도를 나타 내고, C^*=(a^*2+b^*2)^1/2로 계산된다.

수분함량은 105°C 상압가열건조법으로 측정하였다. 수 용해도지수(water solubility index, WSI)는 Phillips의 방법 (25)으로 측정하였다. 즉, 시료 0.5 g에 증류수 30 mL를 잘 혼합하여 25°C에서 1분간 진탕 교반 한 후 3,000 rpm에서 20분간 원심분리 하여 얻은 상등액의 고형분 함량을 상압 가열건조법으로 구하여 다음 식으로 WSI를 계산하였다. WSI(%)=(상등액 고형분량/시료량)×100.

입자크기는 시료를 isopropyl alcohol에 분산시켜 입도분 석기(LS13 320, Beckman Coulter, Fullerton, CA, USA)를 이용하여 측정하였다.

클로로필 함량은 AOAC법(26)으로 측정하였다. 즉, 시료 1 g에 85% 아세톤 50 mL을 가하여 추출한 후 추출액을 spectrophotometer(Optizen 2120, Mecasys Co., Daejeon, Korea)를 이용하여 660.0 nm와 642.5 nm에서 흡광도를 측 정하고 다음 식으로 정량하였다. 클로로필 a(μg/mL)=9.93 OD(660.0 nm)-0.777 OD(642.5 nm). 클로로필 b (μ g/mL)=17.60 OD(642.5 nm)-2.81 OD(660.0 nm).

총페놀 함량은 시료 2 g에 증류수 98 mL 가하고 진탕, 여과한 후 추출 시료액을 취해 Folin-Ciocalteu의 방법(27)으 로 측정하였다. 즉, 시료액 5 mL에 Folin-Ciocalteu reagent 5 mL를 가하고 3분간 정치한 다음 10% Na₂CO₃ 용액 5 mL를 가하였다. 이 혼합액을 1시간 동안 정치한 후 spectrophotometer(Optizen 2120, Mecasys Co.)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였고, gallic acid 표준품으로 검량선을 작성하여 정량하였다.

비타민 C 함량은 2,4-dinitrophenyl hydrazine(DNP)법을 이용하여 측정하였다. 즉, 시료 일정량에 5% metaphosphoric acid를 가하고 마쇄한 후 5,000 rpm에서 10분간 원심분리한 다음 얻은 상등액을 시료액으로 하였다. 시료액 2 mL에 0.2% 2,4-dichloropenol indophenol 용액을 가하고 1분간 방 치 후, thiourea-metaphosphoric acid 용액 2 mL와 DNP 용액 1 mL를 가한 다음 50°C에서 1시간 반응시킨 후 얼음물로 냉각시켰다. 이어서 85% sulfuric acid 5 mL를 천천히 첨가 한 후 실온에서 30분간 방치하고, spectrophotometer (Optizen 2120, Mecasys Co.)를 이용하여 540 nm에서 흡광 도를 측정하였으며, L(+)-ascorbic acid를 표준물질로 하여 정량하였다.

항산화능은 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) radical scavenging activity을 Blois의 방법(28)으로 측정하여 나타 내었다. 즉, 시료 2 g에 증류수 98 mL 가하고 진탕, 여과한 후 얻은 시료액 0.2 mL에 에탄올로 용해한 0.4 mmol/L DPPH 용액 0.8 mL에 에탄올 2.8 mL을 혼합한 것을 가하고 10초간강하게진탕하고10분간정치한후에spectrophotometer (Optizen 2120, Mecasys Co.)를 이용하여 525 nm에서 흡광 도를 측정하였다. DPPH 유리기 소거능은 다음 식으로 계산 하였다. DPPH 유리기 소거능(%)=[1-(시료액의 흡광도 /DPPH 용액의 흡광도)×100].

관능평가는 식품공학과 대학생을 대상으로 부추 분말의 관능적 품질특징과 평가방법을 설명하고 30명을 평가원으 로 선발하여 실시하였다. 평가시 시료 1 g과 설탕 2 g을 80°C증류수 100 mL에 녹인 후 임의의 3자리 숫자로 구분하 여서 흰색 종이컵에 담아 제시하였으며, 시료의 색, 냄새, 맛 및 종합적 기호도를 9점 척도법(1=extremely dislike, 9=extremely like)으로 평가하였다.

실험결과는 3회 반복실험의 평균±표준편차로 나타내었 고, IBM SPSS statistics(20, IBM Corp., Armonk, NY, USA) 를 이용하여 분산분석과 Duncan's multiple range test(α =0.05)를 실시하였다.

부추의 착즙 전 증숙처리 유무와 착즙액의 분무건조시 첨가한 부형제의 종류(dextrin(DE=10), β-cyclodextrin)에 따른 분무건조 분말의 색도를 측정한 결과는 Table 1에 나타내었다. 명도를 나타내는 L^*값은 증숙 처리구가 무처 리구보다 유의적으로 높았으며, 증숙 처리구 중에서는 β -cyclodextrin 첨가구가, 무처리구 중에는 dextrin 첨가구가 유의적으로 다소 높은 값을 각각 보였다. 이러한 증숙처리 한 부추 착즙액 분무건조 분말의 명도가 높은 결과는 식염 열수로 데침처리한 곰취 착즙액 분무건조 분말의 경우(24) 와 유사하였다. 녹색도를 나타내는 -a^*값은 증숙 처리구가 무처리구보다 유의적으로 낮았으며, 증숙처리구간에는 부 형제의 영향을 보이지 않았으나 무처리구간에는 β -cyclodextrin 첨가구가 다소 높은 값을 보였다. 이러한 증숙 처리구에서 -a^*값이 낮은 결과는 녹색 색소인 엽록소가 고 온에서 행해지는 증숙 공정에서의 파괴가 주원인으로 생각 된다(19). 황색도를 나타내는 b^*값과 채도를 나타내는 C^*값 은 증숙 처리구보다 무처리구에서 유의적으로 높았으며 두 가지 처리구 모두에서 dextrin 첨가구보다 β-cyclodextrin 첨가구에서 유의적으로 높은 값을 보였다. 색상을 나타내 는 ho값은 증숙 처리구가 무처리구 보다 낮은 값을 나타내 었다. 이로써 증숙 전처리는 부추 착즙액 분무건조 분말의 명도는 높아지게 하지만 녹색도, 황색도, 채도 및 색상은 낮아지게 하는 효과를 가지는 것으로 확인되었다.

증숙 유무와 부형제 종류에 따른 부추 착즙액 분무건조 분말의 수분 함량, 수용해도 지수 및 입자크기를 측정한 결과는 Table 2에 나타내었다. 수분함량은 착즙 전 증숙유 무와 분무건조시 첨가 부형제이 종류에 따른 유의적인 차이 를 보이지 않고 약 5.5%를 나타내었다. 이로써 본 연구에서 적용한 증숙 조건과 부형제 종류는 착즙액 분무건조 분말의 수분함량에 영향을 미치지 않음이 확인되었고, 이와 유사 한 결과가 곰취 착즙액의 분무건조 분말의 경우에서도 보고 (24)된 바 있다. 수용해도 지수는 증숙 처리구가 무처리구 보다 약간 높은 경향이었으나 유의적인 차이는 보이지 않았 다. 수용해도는 가용성 분말의 중요한 품질특성이며, 조직 구조, 입자크기, 부형제 결합력 등에 영향을 받는 것으로 알려져 있으며, 곰취의 경우에도 열수 데치기 처리에 의해 증가했다는 보고(24)가 있다. 입자크기는 dextrin 첨가구의 경우는 증숙 전처리에 의해 작아짐을 보였으나 β -cyclodextrin 첨가구의 경우는 증숙 전처리에 따른 유의적 인 차이를 보이지 않았다. 이로써 부추 착즙액 분무건조 분말의 입자크기는 dextrin을 부형제로 첨가할 경우는 증숙 처리에 의해 작아지지만 β-cyclodextrin을 부형제로 첨가할 경우는 증숙처리의 영향을 거의 받지 않는 것으로 확인되었 다.

증숙 유무와 부형제 종류에 따른 부추 착즙액 분무건조 분말의 녹색 색소인 클로로필 함량을 측정한 결과는 Table 3에 나타내었다. 클로로필 a와 클로로필 b 함량 모두 증숙 처리구보다 무처리구에서 유의적으로 높았으며, 첨가 부형 제 종류별로는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 무처리구 에서는 클로로필 a 함량이 b 함량보다 약 2배 정도 높았으나 증숙 처리구에서는 오히려 클로로필 b 함량이 약간 높은 경향을 보였다. 이는 고온 열처리에 따른 클로로필 특히, a의 과도한 파괴에 기인된 결과로 판단되고(19,29), 따라서 증숙처리는 앞서 언급한 녹색도(-a값)의 결과에서 확인된 바와 같이 부추 녹색의 유지에는 불리한 공정으로 생각된 다. 반면에, 곰취와 참취의 염수 데치기의 경우에서는 나트 륨의 영향으로 클로로필 함량이 증가한다고 알려져 있다 (24,30).

증숙 유무와 부형제 종류에 따른 부추 착즙액 분무건조 분말의 총페놀과 비타민 C 함량을 측정한 결과는 Table 4에 나타낸 바와 같다. 총페놀 함량은 증숙 처리구보다 무처 리구에서 유의적으로 높게 나타났으며, 각 처리구에서 부 형제 종류별 유의적인 차이는 보이지 않았다. 이로써 착즙 액 분무건조 분말의 총페놀 함량은 착즙 전 증숙 처리에 의해 감소되는 것으로 확인되었다. 한편, 참취의 경우에는 열수 데치기 온도가 높아질수록 총페놀 함량의 감소가 심한 것으로 알려져 있으며(29), 반면에 곰취 착즙액 분무건조 분말의 경우는 염수 데치기에 의해 총페놀 함량이 증가되었 다고 보고(24)된 바 있다. 비타민 C 함량은 무처리구가 증숙 처리구보다 유의적으로 높았으며, 분무 건조시 첨가한 부 형제인 dextrin과 β-cyclodextrin 첨가구간에는 유의적인 차 이를 보이지 않았다. 이는 비타민 C가 가열처리에 의해 손실된 결과로 보이며(29), 착즙 전 부추의 증숙 처리는 착즙액 분무건조 분말의 비타민 C 함량을 감소시키는 것으 로 판단된다. 한편, 갯기름나물과 햇순나물의 경우도 열수 데치기 처리에 의해 비타민 C의 감소가 촉진되는 것으로 알려져 있다(31,32).

스팀 데치기 유무와 부형제 종류에 따른 착즙액 분무건 조 분말의 항산화능을 DPPH 유리기 소거능으로 측정한 결과는 Table 4에 나타내었다. DPPH 유리기 소거능은 증숙 처리구보다 무처리구에서 다소 높은 수준을 보였으며 특 히, 무처리구에서 부형제로 β-cyclodextrin을 첨가한 분말에 서 유의적으로 가장 높은 항산화능을 보였다. 이러한 결과 는 앞서 언급한 증숙 처리가 항산화성 물질인 페놀, 비타민 C, 클로로필 등의 함량에 미치는 영향과 유사하였으며, 이 들의 함량이 각 분말의 항산화능을 결정한 것으로 여겨진 다. 따라서 부추의 착즙 전 증숙 처리는 착즙액 분무건조 분말의 항산화능를 저하시키는 효과를 가지는 것으로 판단 된다. 해조류인 톳의 경우에서도 열수 데침 시간이 길어짐 에 따라 DPPH 소거능이 감소하는 것으로 보고(33)된 바 있다.

증숙 유무와 부형제 종류에 따른 부추 착즙액 분무건조 분말을 액상차의 형태로 하여 관능적 기호도를 평가한 결과 는 Table 5와 같다. Color와 smell에 대한 기호도는 증숙 처리구가 무처리구 보다 유의적으로 좋게 평가되었으며, 분무건조시 부형제인 β-cyclodextrin 첨가구와 dextrin 첨가 구간에는 뚜렷한 기호도 점수 차이를 보이지 않았다. 이러 한 증숙보다 무증숙 처리한 부추로 만든 착즙액 분무건조 분말의 color와 smell이 낮은 기호도를 보인 결과는 앞서 언급한 높은 녹색색소 함량과 여기에 강한 부추 특유 취를 유지한 것이 주된 원인으로 판단된다. Taste에 대한 기호도 는 증숙유무와 부형제 종류별 유의적인 차이를 보이지 않았 다. Overall acceptability는 color와 smell에 대한 기호도와 유사하게 증숙 처리구가 무처리구 보다 유의적으로 좋게 평가되었으며, 각 처리구에서 β-cyclodextrin 첨가구가 dextrin 첨가구보다 약간 높은 점수를 받았다. 이로써 부추 의 착즙 전 증숙처리는 착즙액 분무건조 분말의 관능적 기호도 증대에 유효한 방법인 것으로 판단된다. 반면에, 부추의 녹색과 강한 특유 취를 필요로 하는 경우에는 증숙 처리를 하지 않는 것이 적합할 것으로 여겨진다.

이상의 모든 결과를 종합해 보면, 부추의 착즙 전 증숙처 리는 착즙액 분무건조 분말의 명도와 관능적 기호도는 높게 하지만, 녹색도, 입자크기, 클로로필 함량, 총페놀 함량, 비 타민 C 함량 및 항산화능 등은 저하시키는 유의적인 효과를 가지는 것으로 확인되었다. 따라서 부추 착즙액 가용성 분 말의 용도에 맞게 증숙 처리 유무를 결정해야 할 것으로 생각된다.

부추를 활용한 가용성 분말 제조에 적합한 공정 개발의 일환으로, 부추원료의 증숙처리 유무와 착즙액의 분무건조 부형제 종류에 따른 분말제품의 품질특성을 조사하였다. 생부추를 세척, 탈수, 절단 후 증숙처리(100°C, 3분)하거나 무처리한 다음 착즙하여 액을 얻고 여기에 부형제로 dextrin(DE=10)이나 β-cyclodextrin를 5% 첨가하고 분무건 조하여 분말을 각각 제조하였다. 부추의 증숙처리는 착즙 액 분무건조 분말의 L^*값은 높게 하였지만 -a^*값, b^*값, C^*값, ho값은 낮게 하는 효과를 보였다. 분말의 수분함량과 수용 성지수는 증숙처리와 부형제의 영향을 받지 않았지만, 입 자크기는 증숙처리와 dextrin 첨가구에서 가장 적은 것으로 나타났다. 분말의 클로로필, 총페놀, 비타민 C 함량은 증숙 처리구보다 무처리구에서 유의적으로 높은 수준을 보였으 나 부형제 종류별로는 유의적인 차이를 보이지 않았다. DPPH 유리기 소거능은 증숙처리에 의해 낮아지며 무처리 구에서는 β-cyclodextrin 첨가구가 다소 높은 경향을 보였 다. 증숙처리구의 관능적 색, 냄새, 종합 기호도는 무증숙처 리구보다 유의적으로 높게 평가되었으며 부형제의 영향은 크게 보이지 않았다. 이로써 부추 착즙액의 분무건조 분말 의 품질은 착즙 전 증숙처리의 영향을 크게 받는 것으로 확인되었고, 부추 고유의 이화학적 품질 특성유지에는 무 처리가, 관능적 기호도를 고려할 경우에는 증숙처리가 유 효한 방법으로 판단되었다.