가열조건에 따른 약호박(Cucurbita maxima subsp. maxima) 페이스트의 이화학적 관능적 품질특성

본 실험에서 사용한 약호박(C. maxima subsp. maxima, IT178686)은 중량이 1,450±50 g 으로 당도 3.53±0.06 °Brix, 경도 564.70±167.87 g/cm²인 것으로 충북 진천의 바노들 농장에서 생산된 것으로 ㈜세계종묘에서 판매하는 ‘약호 박’ 종자를 구입하여 재배한 것이다. 약호박 페이스트의 유리당 및 유기산 분석에 이용된 fructose, glucose, sucrose, maltose, citric acid, malic acid, succinic acid, fumaric acid 등은 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였 고, 그 밖의 시약은 analytical 및 HPLC 등급을 사용하였다.

약호박 페이스트는 Fig. 1과 같이 약호박을 깨끗하게 세 척하여 껍질과 속을 제거하고 일정크기로 절단하였다(16). 찜기에 시료 1 kg 기준 200 mL의 물을 이용하였고 강한 불에서 10분 동안 증기로 가열한 후 약한 불로 줄여 10분 동안 계속 가열하였다. 가열과정 후 일정시간 식힌 뒤 믹서 기(HR2195, PHILIPS, Amsterdam, Netherlands)로 20초 간 마쇄한 후 10 mesh 체로 내렸다. 이렇게 증숙, 마쇄하여 균질화된 약호박 500 g을 1 L 병(Laboratory bottle, DURAN®, Mainz, Germany)에 담아 뚜껑을 살짝 덮고 호일 로 덮은 뒤 autoclave(Maxterile 60, DAIHAN-brand®, Wonju, Korea)를 이용하여 121℃에서 0분(high pressure heating pumpkin, HHP0), 20분(HHP20), 40분(HHP40), 60분 (HHP60)간 처리시간을 달리하여 고압가열하는 방법으로 가열 조건 별 약호박 페이스트를 제조하였다.

Fig. 1. Preparation process of Yakhobak paste with different heating time under high pressure heating time. HHP0, high pressure heating pumpkin 0 min; HHP20, high pressure heating pumpkin 20 min; HHP40, high pressure heating pumpkin 40 min; HHP60, high pressure heating pumpkin 60 min.

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가열 조건을 달리한 약호박 페이스트의 색도는 시료를 petridish(50×12 mm)(Cell culture dish, SPL Life Sciences Co., Ltd., Pocheon, Korea)에 넣은 다음 색차계(Color i7, X-rite Inc., GrandRapids, MI, USA)를 이용하여 Hunter value 인 L value(명도, lightness), a value(적색도, redness) 및 b value(황색도, yellowness)를 6회 측정한 뒤 평균값을 나타 내었고, 색차를 구하기 위해 사용된 식은 아래와 같으며 이때 사용된 standard plate의 L값은 95.73, a값은 -0.15, b값 은 2.82이었다.

$\Delta E=\sqrt{{\left(L-L^{\prime }\right)}^2+{\left(a-a^{\prime }\right)}^2+{\left(b-b^{\prime }\right)}^{2^2}}$

처리 조건을 달리한 호박페이스트를 각 시료 1 g을 일정 하게 취하여 디지털당도계(PAL-1, Atago Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 °Brix로 3회 반복 측정하였다.

가열시간을 달리한 약호박 페이스트의 유리당 함량은 각 시료 2 g에 증류수 50 mL를 넣고 30분간 초음파 추출한 후 원심 분리하여 얻어진 상등액을 0.20 μm membrane filter(Whatman nylon syringe filter, GE healthcare, Buckinghamshire, UK)로 여과하여 HPLC system(Agilent Technologies 1260 infinity, Palo Alto, CA, USA)으로 유리당 함량과 조성을 측정하였다(17). HPLC 분석조건은 NH2 column(Shodex Asahipak NH2P-50 4E column, Kanagawa, Japan)(4.6×250 mm, 5 μm)를 사용하였고, 검출기는 ELSD(Palo Alto, CA, USA)를 사용하였으며, 이동상은 acetonitrile:water(70:30, %(v/v))를 1.2 mL/min 속도로 흘려 주었고 10 μL를 주입하여 분석하였다. 표준물질로는 fructose, glucose, sucrose(Sigma Co., St. Louis, MO, USA)를 사용하였다.

가열시간을 달리한 약호박 페이스트의 유기산 함량은 각 시료 2 g에 증류수 50 mL를 넣고 30분간 초음파 추출한 후 원심 분리하여 얻어진 상등액을 0.20 μm membrane filter(Whatman nylon syringe filter, GE healthcare)로 여과하 여 HPLC system(Agilent Technologies 1260 infinity)으로 유기산 함량과 조성을 측정하였다(18). 칼럼은 Aminex HPX-87H ion exclusion column(7.8×300 mm, Bio-Rad, Hercules, CA, USA)을 사용하였고 검출기는 UV detector로 215 nm에서 검출하였으며, 이동상은 0.008 N sulphuric acid 용액을 0.6 mL/min 유속으로 흘려주었고 20 μL를 주입하여 분석하였다. 표준물질로 citric acid, malic acid, succinic acid 및 fumaric acid를 사용하였다.

가열시간을 달리한 약호박 페이스트의 관능검사는 여러 번의 예비실험을 통해 훈련된 농식품자원부 연구원 15명의 패널 요원을 대상으로 실험의 목적과 평가항목에 대해 설명 한 다음 약호박 페이스트의 기호도 평가를 실시하였다. 평 가항목은 색(color), 향(flavor), 부드러움(softness), 단맛 (sweetness), 감칠맛(savory taste), 전반적인 기호도(overall acceptability)에 대한 특성이었고, 특성차이검사와 기호도 검사로 나누어 평가하였다. 평가방법은 9점 척도법(1점, 대단히 약하다(나쁘다); 5점, 보통이다; 9점, 대단히 강하다 (좋다))으로 평가항목의 강도 및 선호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 평가하였다. 시료는 일회용 접시에 무작위 로 조합된 난수표를 기입하고 5 g씩 담아 뚜껑을 덮고 물과 함께 제공하였다.

모든 실험의 통계처리는 12.0 Statistical Package for Social Sciences(SPSS, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software package 프로그램을 사용하였으며 측정값은 기술 통계분석으로 평균값과 표준편차를 산출하였다. 시료간의 유의성 검정은 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실 시한 후, Duncan’s multiple range test를 실시하여 p<0.05 수준에서 확인하였다.

가열조건에 따른 약호박 페이스트의 색도측정 결과는 Table 1과 같으며, 이때 생 약호박의 색도와 비교를 위해 함께 나타내었다. 생 약호박의 색도는 L 값이 45.04, a 값이 25.53, b 값이 77.10으로 나타났다. Kim 등(19)의 연구에 따르면 늙은 호박의 L, a 및 b 값은 각 각 73.3, 14.0 및 29.0, 단호박의 L, a 및 b 값은 각 각 57.6, 27.6 및 33.7로 보고하였으므로 본 연구에서 이용된 약호박은 늙은 호박과 단호박에 비해 약간 어둡고, 단호박과 비슷한 적색도를 보 였으며 황색이 강한 것으로 나타나 약호박 과육의 색은 늙은 호박보다는 단호박과 유사한 것으로 판단된다. 약호 박 페이스트의 L, b 값의 경우 HHP0 실험군이 48.14, 81.88 로 유의적으로 증가하여(p<0.05) 증숙처리에 따라 명도와 황색도가 높아지는 것으로 판단되었으나 고압가열 처리와 그 시간에 따라 유의적으로 감소하였고(p<0.05), a 값의 경 우 증숙과 고압가열 처리 및 그 시간에 따라 유의적으로 감소하는 것으로 나타났다(p<0.05). 이 결과는 Park 등(16) 의 보고에서 단호박 페이스트를 고압가열 처리함에 따라 L, a 및 b value가 유의적으로 감소하는 경향을 보인 것과 일치하였고, Heo 등(20)의 연구에서도 호박 및 단호박 퓨레 의 열처리에 따라 색도 값이 감소하는 결과를 보이는 것과 도 일치하였다. 이러한 가열처리에 따른 페이스트 색도의 감소는 β-carotene의 기하학적 이성질체 생성에 의한 변화 이며 카로티노이드 색소의 파괴 및 메일라드 반응과 같은 비효소적 갈변 또한 색도의 저하를 일으키는 원인으로 알려 져 있다(21).

가열조건에 따른 약호박 페이스트의 가용성 고형분 측정 결과는 Table 2와 같으며, 이때 생 약호박의 가용성 고형분 함량과 비교를 위해 함께 나타내었다. 생 약호박의 가용성 고형분 함량은 3.53 °Brix 이었고, 증숙처리 후 4.13 °Brix으 로 유의적으로 증가하였으나(p<0.05), 20분간 고압가열 처 리한 HHP20 실험군이 3.97 °Brix로 감소하였고, 고압가열 처리 시간이 증가한 HHP40, HHP60 실험군은 각각 3.87, 3.80 °Brix로 유의적으로 감소하였다. Kim 등(19)은 단호박 의 가용성 고형분이 14-16 °Brix, 늙은 호박이 8-9 °Brix 으로 보고한 것으로 보아 본 연구에서 이용된 약호박의 가용성 고형분 함량은 단호박과 늙은 호박에 비해 현저히 낮은 것으로 판단된다. Heo 등(22)은 호박 및 단호박을 열처 리하였을 때 가열시간이 길어질수록 가용성 고형분 함량이 증가한다는 결과를 나타낸것과 같이 약호박은 증숙 후 가용 성 고형분이 증가하였으나 고압가열 처리와 그 시간이 증가 함에 따라 가용성 고형분 함량이 감소하는 것으로 나타나 상반 반대되는 결과를 보였다.

가열조건에 따른 약호박 페이스트의 유리당 조성을 분석 한 결과는 Table 3과 같으며, 이 때 생약호박의 유리당 조성 및 함량은 비교를 위해 함께 나타내었다. 증숙 과정을 거치 지 않은 생 약호박은 glucose 584.3 mg/100 g, fructose 429.2 mg/100 g이 검출되었고, total free sugar 1,013.5 mg/100 g 중 glucose가 약 58%를 차지하는 것으로 나타났다. Kim 등(19)은 단호박과 늙은 호박 동결건조분의 유리당 조성은 sucrose >> glucose > fructose 순이고, 단호박은 sucrose의 함량이 전체 유리당의 83%를 차지하고 있다고 보고하였으 나, Heo 등(22)의 결과에 따르면 늙은 호박의 유리당 조성은 glucose > fructose >> sucrose 순이고, sucrose 함량이 총 유리당 함량 중 1.5%(27.6 mg/100g)를 차지하는 것으로 보 고되어 약호박의 유리당 조성은 이와 비슷한 것으로 판단되 었다.

증숙 및 고압가열 처리한 약호박 페이스트의 유리당은 glucose > fructose > sucrose 순으로 소량의 sucrose 119.2 mg/100 g가 추가로 검출되어 3종으로 구성된 것으로 나타 났고 증숙 후 glucose, fructose, 총 유리당 함량이 각각 750.7 mg/100 g, 543.5 mg/100 g, 1,413.4 mg/100 g으로 유의적으 로 증가하였으며 4가지 실험군 중 가장 높은 수치를 보였다. 약호박 페이스트를 20-60분간 고압가열 처리 후 glucose, fructose는 모두 유의적으로 감소하여 생 약호박의 유리당 함량 수준과 비슷한 것으로 나타났고, sucrose 또한 유의적 으로 감소하는 경향을 보였으나 총 유리당 함량은 생 약호 박보다 비슷하거나 유의적으로 약간 높았다. 이는 가용성 고형분 함량이 고압가열처리 시간에 따라 유의적으로 감소 하는 경향을 보인 것과 유사한 패턴이었으며, 증숙 및 고압 가열처리와 그 처리 시간에 따라 약호박 페이스트의 유리당 조성이 변화함을 알 수 있었다. 고압가열처리에 의해 페이 스트의 유리당 중 단당류, 즉 fructose와 glucose 함량이 감소 하는 경향을 보인 것과 생 약호박에서는 검출되지 않은 이당류 sucrose가 증숙 및 고압가열 과정을 거친 페이스트 에서는 검출된 결과는 Choi 등(25)의 생마늘의 증숙과정에 서 sucrose의 함량이 증가하였다고 보고한 결과와 유사하였 다. 또한 Shin 등(26)은 마늘을 열풍건조 처리하였을 때 glucose, fructose의 함량이 감소하였는데, 이러한 감소 경향 은 예열처리 온도가 높을수록 커지며 단당류의 경우 그 폭이 더 크다고 하였고, 이당류인 sucrose는 단당류와 반대 로 증가하는 경향을 나타내어 이와 같은 당의 변화는 fructooligosaccharide가 이당류 및 단당류로 분해되고 fructose와 glucose는 화학반응에 의하여 분해 또는 소멸된 다고 설명하였다.

따라서, 약호박 페이스트의 장시간 고압가열처리는 총 유리당 함량을 감소시키는 결과를 가져오므로 전처리방법 으로 바람직하지 않다고 사료되며 단시간의 증숙 과정이 약호박의 유리당 함량 증가에 도움이 되는 것으로 보인다.

가열조건에 따른 약호박 페이스트의 비휘발성 유기산 조성 및 함량을 분석한 결과는 Table 4와 같으며, 이 때 생약호박의 비휘발성 유기산 조성 및 함량은 비교를 위해 함께 나타내었다. 생 약호박의 유기산은 malic acid > succinic aicd > citric acid > fumaric acid 순으로 4종이 검출 되었고, malic acid가 주요 유기산으로 그 함량이 286.1 mg/100 g 으로 가장 높아 전체 유기산의 약 67%를 차지하였 으며 succinic acid가 73.5 mg/100 g, citric acid가 41.0 mg/100 g, fumaric acid가 25.5 mg/100 g의 값을 나타내었다. Kim 등(19)은 단호박의 주요 유기산이 succinic acid이고, 늙은 호박은 malic acid라 한 것으로 보아, 약호박의 주요 유기산 은 늙은 호박과 동일하나, 총 유기산 함량에서 차지하는 비중과 유기산의 구성에서 tartaric acid가 검출되지 않은 점 등 차이가 있었다. 일반적으로 호박산이라고 불리는 succinic acid는 호박에서 처음 추출해내었다고 하여 호박산 이라 명명하였고, 식물계에 널리 존재하며 호박의 건류에 의해 얻을 수 있는 산으로 알려져 있는데(23) 약호박의 succinic acid 함량은 총 유기산 함량의 약 17%로 나타났으 며, 오히려 증숙 및 고압가열 처리한 약호박 페이스트에서 는 succinic acid가 검출 되지 않았다. 증숙 과정을 거친 약호박 페이스트(HHP0)의 유기산은 malic acid > citric acid > fumaric acid 순으로 3종이 검출되었고, 증숙 후 20-60분간 고압가열 처리한 실험군(HHP20, HHP40, HHP60)의 유기 산 조성 및 함량 또한 이와 같았으며 증숙처리 실험군 (HHP0)과 유의적인 차이가 없었을 뿐 아니라 처리시간에 따른 차이는 없는 것으로 나타났다. HHP0의 malic acid 함 량은 426.7 mg/100 g으로 생 약호박에 비하여 총 유기산 함량 대비 20% 가량 유의적으로 증가하였으며, 총 유기산 함량 또한 490.0 mg/100 g으로 유의적으로 증가하였으나 (p<0.05), fumaric acid 함량이 큰 폭으로 감소하였고 succinic acid가 검출되지 않았다. 구연산(citric acid)은 상쾌 한 신맛을 내는 성분으로 레몬, 오렌지 등 과일류에 풍부하 게 분포되어있는 유기산으로(24), citric acid의 경우 생 약호 박과 증숙 과정을 거친 페이스트 사이에 유의적인 차이가 나타나지 않았으나 증숙 처리에 의해 그 함량이 증가하였 고, 고압가열 처리시간이 증가함에 따라 함량이 증가하는 경향을 보였는데, 이는 지속적인 열처리로 인하여 sucrose 가 단당류인 fructose로 분해되고 분해된 fructose가 열분해 로 인하여 HMF, furfural 및 5-methyl furfural 등과 유기산으 로 분해되어(27) 약호박 페이스트의 ctric acid 및 총 유기산 함량이 증가한 것으로 판단된다. 총 유기산 함량 또한 유리 당 함량과 마찬가지로 생 약호박에 비해 증숙 및 고압가열 처리에 의해 증가하는 경향을 보였으나 시료 간 유의적인 차이를 보이지는 않았다. 이 결과 증숙 처리는 약호박의 유기산 조성 및 함량에 변화를 주는 것을 확인하였고, 이러 한 유기산의 조성 변화는 약호박 페이스트의 풍미차이에 큰 영향을 끼칠 수 있다고 사료된다.

가열조건에 따른 약호박 페이스트의 관능적 특성 변화를 확인하기 위해 특성차이 결과를 Table 5에 나타내었다. 증 숙 처리한 약호박 페이스트인 HHP0 실험군의 색의 강도는 5.53으로 가장 약했고 고압가열 처리 및 그 시간이 증가함에 따라 HHP20 5.80, HHP40 6.07, HHP60 6.07로 색이 강해지 는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다(p<0.05). 또한 증숙 처리한 약호박 페이스트 대비, 고압가열 처리한 실험 군의 향 특성이 강한 점수를 받았으나 마찬가지로 유의적인 차이는 없었다(p<0.05). 부드러움 특성은 증숙 처리한 HHP0 실험군이 7.07, 20분간 고압가열 처리한 HHP20 실험 군이 7.27로 비슷한 수준이었고, HHP40 실험군이 6.73, HHP60 실험군이 6.73으로 오히려 감소하였으며, 단맛과 감칠맛 특성은 40분간 고압가열 처리한 HHP40 실험군이 각 각 2.60, 3.47로 높았으나 모두 유의적이 차이가 없었고 (p<0.05), 5점(보통이다) 이하로 평가된 것으로 보아 단맛과 감칠맛이 현저히 낮은 것으로 판단된다.

가열조건에 따른 약호박 페이스트의 기호도 검사 결과는 Table 6과 같다. 증숙 처리한 약호박 페이스트인 HHP0 실험 군의 색의 기호도는 6.53으로 가장 높았고, 고압가열 처리 및 그 시간이 증가함에 따라 HHP20 6.13, HHP40 6.00, HHP60 5.73으로 점점 감소하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다(p<0.05). HHP0의 향 기호도는 20분간 고압 가열 처리한 HHP20 실험군과 동일한 점수인 5.20을 받았 고, 40-60분간 고압가열 처리한 실험군이 5.93-5.73으로 약 간 높았으나 이 또한 유의적인 차이는 없었다(p<0.05). 부드 러운 맛, 단맛, 감칠맛 기호도 모두 특정한 가열조건을 선호 하는 경향을 찾을 수 없었으며 40분간 고압가열 처리한 HHP40 실험군의 전반적 기호도 점수가 가장 우수하였으나 유의성이 없고, 4.33으로 5점(보통이다) 이하로 나타났다. 이는, 약호박은 단호박과 달리 가용성 고형분이 낮기 때문 인 것으로 보이며, 페이스트 제조 시 증숙 및 0-60분 고압가 열 처리를 통한 기호도 개선 효과는 없는 것으로 보인다. 따라서 약호박의 기호도를 높이기 위한 페이스트 가공을 위해서는 감미료 등 부재료 첨가를 통한 약호박 페이스트의 맛 개선이 필요할 것으로 판단된다.

또한, 본 연구 결과 20분간 증숙 처리한 약호박 페이스트 의 가용성 고형분, 총 유리당 함량, 총 유기산 함량이 가장 높았고, 고압가열 처리와 그 지속시간에 따른 관능적 특성 이 크게 개선되지 않은 것으로 보아 약호박을 이용한 페이 스트 소재를 제조하기 위한 장시간의 고압가열 처리는 불필 요할 것으로 사료되나, 홍삼(28), 마늘(29) 등 과채류(30,31) 의 고압가열처리 가공 시 유용한 생리활성물질이 생성에 대한 연구가 보고된 바와 같이 약호박 또한 추가 실험을 통해 각종 영양성분의 함량변화를 확인하기 위한 연구가 필요한 것으로 보인다.