건조 온도에 따른 블루베리의 품질변화 및 항산화특성

본 실험에 사용한 블루베리 생과는 2013년 6월 경기도 평택에서 생산된 듀크 품종으로 너비와 높이가 1.2±0.1 cm×0.7±0.1 cm었으며 중량이 약 2.0±0.1 g인 것을 제공받 아 실험에 적용하였다. 이때 블루베리 생과의 수분 함량은 89.54±0.15%, pH는 3.17±0.01, 가용성 고형분 함량은 9.26±0.32°Brix이었다.

건 블루베리 제조를 위하여 예비실험으로 동결건조와 열풍건조를 수행하였는데, 동결건조는 건조과정에서 과피 가 갈라지고 과육이 밖으로 돌출됨으로써 상품성이 낮아 건조방법으로 적절하지 못하였다. 열풍건조는 건조 온도를 50°C와 70°C로 하여 건조한 결과 건조에 소요되는 시간은 각각 90시간(3~4일)과 20시간(1일)이었으나 상품으로 가능 한 것은 약 38.26%로 낮게 형성되었다. 따라서 건조방법은 열풍건조로 결정하여 건조시간은 72시간(3일) 이내로 품질 이 우수한 상품과 형성율을 높이기 위해 건조온도 및 조건 별 실험을 설계하였다. 즉, 블루베리 생과를 물로 세척한 다음 식품건조기(LD-918B, L’EQUIP, Seoul, Korea)를 이용 하여 각각 건조 온도를 달리하여 A(40°C, 72시간), B(40°C, 48시간 및 50°C, 24시간), C(50°C, 72시간), D(60°C, 72시간) 로 하여 열풍건조 한 후 건 블루베리를 제조하였다.

수율은 블루베리 생과의 무게 중량과 열풍건조 후의 무 게 중량을 측정하여 두 값의 차이를 백분율(%)로 나타내었 다. pH는 건 블루베리의 일정량을 취한 다음 이에 10배에 해당하는 증류수를 가하고 마쇄한 다음 pH meter(Orion 3-star, Thermo Scientific, Waltham, MA, USA)로 측정하였 고, 가용성 고형분 함량은 건조 온도별 처리구의 시료와 증류수의 비율을 1:1로하고 homogenizer(ULTRA-TURRAX, T25, IKA Labortechnik Co., Staufen, Germany)를 이용하여 균질하였다. 균질화된 각 시료를 Whatman No. 2 여과지로 여과하여 saccharimeter (PAL-1, ATAGO Co., LTD., Tokyo, Japan)을 이용하여 측정한 후 °Brix로 나타내었다(18).

건조 온도를 달리하여 제조한 건 블루베리의 수분함량 측정은 각 시료를 일정하게 2 g씩 취하여 상압가열건조법 에 의해 측정하였으며 각 실험은 3회 반복 측정하여 평균값 과 표준편차로 나타내었다(19). 수분활성도 측정은 건조 블루베리 시료 1 g를 채취하여 수분활성측정기(LabMasteraw, Novasina Co., Lachen, Switzerland)를 이용하여 3회 반 복 측정하여 평균값을 구하였다(19).

건조 온도를 달리한 건조 블루베리의 색도 측정은 색차 계(Color-Eye 3100, Macbeth, New Windsor, NY, USA)를 이용하여 L값(명도, lightness), a값(적색도, redness), b값(황 색도, yellowness)을 5회 측정한 뒤 평균값을 나타내었으며 표준 백색판(standard plate)의 L값은 97.16, a값은 -0.01, b값 은 0.03이었다(18).

건조 온도를 달리한 건조 블루베리의 조직감 측정은 texture analyser(TA-XT2, Stable Micro System Ltd., Haslemere, UK)를 이용하여 측정하였다. Texture profile analysis(TPA) 방법으로 2nd bite compression test로 10회 이상 반복 측정한 후 force distance curve로 부터 경도 (hardness), 탄력성(springiness), 응집성(cohesivenss), 점성 (gumminess), 씹힘성(chewiness)을 측정하였으며 측정 조건 은 pre-test speed 3.0 mm/s, post-test speed 3.0 mm/s, distance 10 mm의 조건으로 직경 5 mm의 cylindrical probe를 사용하 여 10회 반복 측정하였다.

건조 온도를 달리한 건조 블루베리의 관능검사는 실험목 적과 관능적 평가항목을 잘 인지하도록 반복 훈련시킨 농식 품자원부의 식품을 전공한 연구원 20명을 구성원으로 관능 검사를 실시하였다. 평가항목은 외관(appearance), 색(color), 수분정도(moisture), 조직감(texture), 맛(taste), 전반적 기호 도(overall acceptability)를 9점 기호도법 (1점: ‘대단히 나쁘 다’, 5점: ‘보통이다’, 9점: ‘대단히 좋다’)평가하도록 하였 다. 각 시료는 흰색접시에 담아 제시하였으며 전 시료가 다음 시료에 영향을 주지 않도록 각 시료 검사 전에는 반드 시 입가심 물(40°C±2)로 깨끗이 행군 다음 평가하도록 하 였다.

건조 온도를 달리한 건 블루베리의 항산화 활성을 측정 하기 위한 시료의 추출물 제조는 75% ethanol 용매를 추출 용매로 하여 실온에서 24시간 동안 추출한 후 Whatman No. 2(Whatman plc., Kent, UK) 여과지로 여과하여 얻은 여액을 분석용 시료로 사용하였다.

총 폴리페놀 함량은 Folin-Denies법을 이용하여 측정하 였다(20). 각 추출물 시료 1 mg을 증류수 1 mL에 녹이고 10배 희석한 희석액 2 mL에 2배 희석한 Folin 시약 0.5 mL을 첨가하고 혼합한 다음 3분 동안 방치한 후 20% Na2CO3 1 mL을 넣고 1시간 동안 반응 시킨 다음 분광광도 계(JP/ U-2000 spectrophotometer, Hitachi Ltd., Tokyo Japan) 를 사용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 gallic acid를 이용하여 검량선을 작성하고 시료 1 g 중의 mg gallic acid equivalent (GAE, dry basis)로 표시하였다.

DPPH radical 소거능 측정은 Blois의 방법(21)에 따라 측정하였다. 추출 시료 2 mL과 1.5×10^-4 M DPPH 용액 (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)을 1 mL 가하고 암실에서 30분간 반응 시킨 후 분광광도계(JP/U-2000 spectrophotometer, Hitachi Ltd., Tokyo Japan)를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH radical scavenging activity(%)=100-[(OD of sample/OD of control)×100]에 의 하여 활성도를 산출하였다.

실험에서 얻어진 결과에 대한 통계 분석은 SPSS program(12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 일 원배치 분산분석을 실시하였고, Duncan’s multiple range test를 이용하여 집단 간 유의성을 검정하였다(p<0.05).

건조 온도 조건을 달리하여 제조한 건 블루베리의 수율, pH, 가용성 고형분 함량은 Table 1에서 보는 바와 같다. 먼저 수율을 측정한 결과 17.73~31.17%의 범위로 확인되었 으며 건조 온도가 낮을수록 유의적으로 높게 나타났다 (p<0.05). 한편, 건조온도 조건별로 pH를 측정한 결과 A(4 0°C-72시간) 처리군이 pH 3.25로 가장 높았고 나머지 처리 군인 B(40°C-48시간, 50°C-24시간), C(50°C-72시간), D(6 0°C-72시간)간의 차이는 없었다. 이는 Park 등(18)의 연구와 비슷한 결과로 건조에 따른 블루베리의 pH를 측정한 결과 열풍건조일 경우 60°C에서 3일 동안 건조하였을 때 pH 2.83 이었으며, 건조방법인 동결건조, 감압건조에 따른 pH는 차 이가 없었다고 보고하였다. 또한, 가용성 고형분 함량은 건조 온도가 높은 D 처리군이 21.26°Brix로 가장 높았으며 건조 온도가 낮은 A 처리군이 19.04°Brix로 가장 낮아 건조 온도가 높을수록 유의적으로 높아지는 것으로 나타났다 (p<0.05). 이러한 고형분 함량의 차이는 건조과정 중에 수분 함량의 차이(22)로 건조방법 및 건조 온도에 따라서도 연관 이 있을 것으로 생각된다.

건 블루베리의 적당한 수분함량은 식감이나 제품의 품질 정도를 좌우하는 중요한 지표가 된다. 건조 온도에 따른 건 블루베리의 수분함량의 변화를 측정한 결과는 Table 2에 서 나타내었다. 즉, 건조 온도가 높을수록 수분함량은 낮아 지는 경향으로 A, B, C 및 D가 각각 48.40%, 38.23%, 31.17% 및 16.17%로 나타났다. 앞의 결과와 비교해보면 수분함량 이 높을수록 가용성 고형분 함량은 낮아지고 수분함량이 낮을수록 가용성 고형분 함량이 높아지는 경향을 보여 이들 의 연관성을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 수분함량의 차이는 건조 온도 및 건조시간에 따른 블루베리의 수분 증발현상에 의한 것으로 생각된다. Park 등(18)의 연구에서 블루베리를 60°C에서 3일 열풍건조 했을 경우 13.10%로 본 실험의 D 처리군 16.17%와 다소 차이를 보인 것은 블루 베리의 종류 및 실험조건이 다소 다르기 때문으로 생각된 다. 한편, 국내산 베리류 생과의 수분함량을 측정한 결과 모든 품종이 80%이상의 수분함량을 함유하고 있다고 보고 하기도 하였다(23).

수분활성도는 미생물의 생육과 직접적인 연관이 있는 중요한 인자로 수분활성도가 높을수록 미생물의 번식이 빠르게 진행된다. 건조 온도에 따른 건 블루베리의 수분활 성도의 변화는 Table 2에서 보는 바와 같이 A, B, C 및 D 처리구가 각각 0.77%, 0.71%, 0.70% 및 0.68%로 나타내 었다. 즉, A 처리군이 0.77%로 가장 높게 나타났으며 D 처리군이 0.68%로 가장 낮은 값을 나타내어 저장성은 유리 하겠지만 외관상 품질이 우수한 상품과 형성율이 적어 6 0°C에서 72시간 건조하는 것은 적당하지 않는 것으로 생각 된다.

건조 온도에 따른 건 블루베리의 색도를 측정한 결과 L값은 건조 온도가 낮은 A 처리구가 높게 나타난 반면 a값 및 b값의 경우는 건조 온도가 높은 D 처리구가 높게 나타났다(Table 3). 건조된 건 블루베리의 색도는 건조 온도 가 높을수록 건조는 빨리 되었지만 육안으로 보았을 때 과피의 색이 주황색으로 변하여 상품으로 적절하지 않았고 건조 온도가 낮을수록 색은 더 밝고 자주색이 더 선명하여 색의 변화가 적었다. 즉, A와 B 처리군의 경우 블루베리 고유의 색이 유지되었지만 A처리군은 건조가 잘 이루어지 지 않아 상품으로 가능한 것이 약 46%로 낮았고 B처리군은 상품으로 가능한 것이 약 93% 이상으로 높았다. 따라서 A처리군은 건조 소요시간을 더 늘려 건조가 이루어져야 하며 B처리군 처럼 40°C에서 48시간 건조 후 다시 50°C에서 24시간 건조하는 것이 바람직 할 것으로 생각된다. 한편, 열풍건조로 60°C에서 3일 동안 건조한 블루베리의 색도를 측정한 결과 L값이 24.17, a값이 8.21, b값이 7.64이었다는 연구보고가 있었으며(18), Yook 등의 연구(24)에서는 열풍 건조한 포도의 색도를 측정한 결과 L값이 30.46, a값이 10.89, b값이 8.78으로 본 실험의 결과와 다소 차이를 보였 다. 이는 건 블루베리 제조에서 건조기에 의한 차이 때문인 것으로 생각된다.

건조 온도에 따른 건 블루베리의 조직감을 측정한 결과 는 Table 4에서 보는 바와 같다. 경도(hardness)은 수분함량 이 가장 많은 A 처리군이 3,008.00으로 가장 낮았고 D 처리 군이 9,797.64로 가장 단단한 것으로 건조 온도가 높을수록 높은 값을 나타내었다(p<0.05). 탄력성(springiness)과 응집 성(cohesiveness)은 비슷한 경향으로 건조 온도가 높을수록 약간 증가하는 경향이었지만 유의적인 차이는 없었다 (p<0.05). 점성(gumminess)과 씹힘성(chewiness)도 건조 온 도가 높을수록 높은 값을 나타내었으며 유의적으로 처리군 간의 차이가 나타났다(p<0.05). 이와 같은 조직감의 차이는 열풍 건조과정 중의 온도 및 시간 등의 조건에 따라 나타난 수분함량의 차이로 상관관계가 있을 것으로 생각된다.

건조 온도를 달리하여 건조한 건 블루베리의 관능검사를 실시한 결과를 Table 5에 나타내었다. 외관은 A 처리군이 7.0점으로 가장 높았으며 D 처리군이 4.1점으로 낮게 평가 되었으며 건조 온도가 낮을수록 외관에 대한 기호도가 유의 적으로 높게 평가 되었다(p<0.05). 색의 경우 4.6~7.0점으로 외관과 비슷한 경향으로 평가되어 건조 온도가 낮을수록 블루베리 고유의 색을 유지하고 있어 높은 점수를 받았다 (p<0.05). 수분정도, 조직감 및 맛에 대한 평가는 모든 평가 항목에서 B(40°C, 48시간 및 50°C, 24시간)처리군이 가장 높게 평가되었으며 그 다음으로 A > C > D순으로 평가되었 다. 전반적인 기호도는 A, B, C, D 처리군이 각각 7.1점, 7.6점, 6.0점 및 3.6점으로 B 처리군이 가장 높은 점수로 평가되어 선호도가 가장 높았으나, D 처리군은 가장 점수가 낮아 유의적으로 선호도가 낮게 평가되었다(p<0.05). Choi 등은 건조 과일을 가공제품에 적용하고자 할 때에는 저장성 및 맛의 기호도를 증진시키기 위해서 당절임에 의한 삼투압 건조를 이용한 후 열풍건조하는 방법이 적합하다고 보고되 기도 하였다(25). 따라서 건 블루베리 제조에 적당한 가공조 건은 가장 선호도가 좋았던 B처리군으로 열풍건조 온도를 40°C로 하여 48시간 건조 후 온도를 50°C로 높여 24시간 동안 건조하는 것이 품질이 우수한 상품과 형성율을 높일 수 있을 것으로 기대 된다.

건 블루베리의 항산화 특성으로 총 폴리페놀 함량과 DPPH radical 소거능을 측정한 결과는 Table 6에 나타내었 다. 먼저 건조 온도를 달리한 건 블루베리의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 A가 13.05 mg/GAEg, B가 12.42 mg/GAEg, C가 11.23 mg/GAEg, D가 9.21 mg/GAEg로 건조 온도가 높을수록 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05). 건조 방법에 따른 블루베리의 품질특성 연구(18)에서 60°C에서 3일 동안 열풍 건조한 블루베리의 총 폴리페놀 함량은 10.30 mg/g으로 본 실험의 결과와 유사하였다. 이러한 총 페놀성 화합물들은 분자 내에 phenolic hydroxyl기를 가지고 있는 방향족 화합물로 산화 및 환원반응에서 기질로 작용한다. 블루베리에 함유되어 있는 폴리페놀류에는 chlorogenic acid, quercetin, anthocyanin, kaempferol, myricetin, catechin, resveratrol 등이 있고 이들이 항산화 활성에 관여하는 것으 로 보고되고 있다(26). Sellappan 등의 연구(27)에 의하면 베리류의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 블루베리가 5.60 mg GAE/g, 블랙베리가 4.9 mg GAE/g이었다고 보고하였는 데, 본 실험의 건 블루베리가 총 폴리페놀함량이 더 높게 나타났다.

일반적으로 DPPH radical 소거능은 보라색을 띄는 비교 적 안정한 free radical으로서 유황아미노산과 ascorbic acid, polyhydroxy 등에 의해 전자나 수소를 받아 비가역적으로 안전한 분자를 형성하여 환원되어 탈색되는 원리를 이용하 여 측정하는 방법이 많이 이용되고 있다(28). 건조 온도에 따른 건 블루베리의 DPPH radical 소거능을 측정한 결과는 Table 6에서 보는 바와 같이 A가 41.32% 가장 높은 활성을 보였으며 D가 34.80%로 가장 낮은 활성을 보였다. 이와 같은 결과로 블루베리의 항산화 활성은 뛰어나며 건조온도 가 낮을수록 항산화 활성은 높고 건조 온도가 높을수록 항산화 활성은 낮음을 알 수 있었다. 또한, 건 블루베리의 항산화 활성은 앞의 총 폴리페놀 함량이 증가할수록 DPPH radical 소거능도 증가하여 서로 상관관계에 있음을 확인할 수 있었다.