서 론
신선편이 제품은 수확 후 절단, 세척, 건조 등의 가공 공정을 거치는 동안 조직의 파괴가 필연적으로 동반되므로 호흡 등의 대사 속도가 급격히 증가하고, 갈변 발생과 미생물 증식이 빨라 상품성을 유지하는 기간이 원물에 비해 상대적으로 매우 짧다(1,2). 이와 같은 원인에 의해 품질 유지가 어려운 단점에도 불구하고 신선편이 제품에 대한 소비자의 지속적인 요구에 의해 신선편이 제품 시장 규모는 국내외적으로 급증하고 있는 추세이다. 신선편이 사업화 초기에는 신선편이 제품의 대사속도를 늦추고 효소반응을 억제시켜 연화 및 갈변을 억제할 수 있는 기술 개발이 우선적으로 필요하였고, 이를 위하여 원료의 예냉 방식 및 조건, 세척기술, 포장 기술, 열처리 등의 전처리 기술에 관한 연구가 활발히 이루어졌다. 최근에는 소비자의 식품에 대한 요구도가 신선도 및 품질 뿐만 아니라 안전성 확보와 건강기능적 가치 증대로 까지 확대되고 있으므로 각 품목에서 기대되는 영양적 가치에 미치는 영향을 함께 고려한 기술 개발이 필요해지고 있다(3).
‘로메인’ 상추는 조직감과 향이 우수하여 소비자의 선호도가 높은 품목으로서, 최근 신선편이 제품 생산량이 증가하고 있다. 원료의 특성상 효소활성에 의한 갈변이 빠르게 발생하므로 이를 방지하거나 지연시키기 위한 화학제 처리(4), 물리적 처리(5), 천연물 처리(6)에 관한 연구가 다양하게 수행되었으나, 산업체에서는 보다 안전하고 환경 친화적이며 경제적인 품질유지 기술을 요구하고 있다.
열처리 기술은 미생물 증식을 억제하고 효소 활성을 억제시키는 효과가 높은 것으로 널리 알려져 있으며(7) 처리 공정이 간단하고 친환경적이므로 산업체 활용이 용이한 장점이 있다. 또한, 최근에는 열처리 시 나타나는 영양적 가치의 변화에 대한 연구 결과도 많이 보고되고 있어 그 활용 가치가 보다 높아지고 있다고 판단된다. Mirdehghan 등(8)은 석류 열매를 45℃에서 4분간 열처리 할 경우 총페놀, 아스코르빈산, 안토시아닌 등의 기능성분 함량이 증가하여 소비자에게 고 기능성 제품을 제공할 수 있는 기술로 활용 가능성이 높다고 보고하였다. 당근의 경우 100℃에서 45초간 열처리할 경우 미생물 증식과 호흡이 억제되고 총페놀 함량이 증가되며(9), 양파는 70℃ 열처리 시 저장 중 총페놀 함량의 감소가 억제되어 항산화 활성이 증가한다고 보고되고 있다(10). 또한, 멜론, 사과, 토마토, 참외, 수박 등의 5가지 과채류는 열처리 온도가 증가할수록 폴리페놀, 플라보노이드 함량, 항산화 활성이 증가하며(2), 그린라임은 50℃ 열처리에 의해 클로로필a의 함량이 증가한다고 보고되고 있다(11). 그러나 경우에 따라 열처리에 의한 조직감 저하가 발생되며 이로 인해 품질이 저하될 가능성이 지적되고 있다. Kim(12)은 양파, 콩나물, 당근은 70℃에서 열처리하였을 때 조직 강도가 높아지나 애호박의 경우는 처리 부위별로 조직감에 미치는 영향이 다르게 나타난다고 보고하였다. 따라서 품목과 조직의 특성에 따라 열처리의 온도와 처리시간 설정이 매우 중요할 것으로 판단된다.
‘로메인’ 상추의 경우 열처리 시 갈변에 관여하는 phenylalanine ammonia lyase 활성이 억제되고(13), 식중독균 제어 효과도 더불어 증대된다고 알려져 있으나(14), 항산화능에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 신선편이 ‘로메인’ 상추의 신선편이 가공 시 열처리에 따른 품질특성의 변화를 구명하여 신선편이 제품의 고품위화를 위한 최적 처리 조건을 제시하고자 수행되었다.
재료 및 방법
본 실험은 경기도 이천(2014년산)에서 재배된 ‘로메인’ 상추를 대상으로 실시하였다. 수확직후 겉잎을 제거하고 뿌리끝에서 약 1 cm를 잘라 제거한 후 절단 및 세척하여 열처리 실험에 사용하였다.
세척된 시료는 각각 45, 50, 55℃로 조절된 water bath에 2분간 침지한 후 열처리를 중지시키기 위해 5℃ 수돗물에 침지하여 2분 동안 냉각처리를 하였다. 회전식 수동 탈수기를 사용하여 탈수시킨 시료를 적층필름(Ny 15/CPP 60, 두께 75 μm, 천일포장산업, Gwangju)에 넣어 열접착하여 밀봉 포장한 후 5℃에 5일 동안 저장하였다. 국내에서는 일반적으로 신선편이 제품의 저온유통 기간을 5일 이내로 설정하므로 열처리의 효과가 유통기간 동안 유지되는지 여부를 판단하기 위해 저장 5일 이후의 품질을 비교·분석하였다.
관능검사는 품질인자의 식별력이 우수한 5명의 훈련된 전문패널을 선별하여 9점 척도법으로 실시하였으며 기호도를 결정할 품질인자 항목은 Lee 등(15)과 Choi(16)의 방법을 참고하여 짓무름, 조직감, 부러짐, 변색, 향 및 종합적 기호도 등 6가지 항목으로 선정하였다. 대상 시료는 일정 용량으로 일회용 접시에 담아 각 패널에게 제공하였으며 채점 기준은 9점 척도법으로 짓무름이 없는 경우, 시듦이 없는 경우, 조직감이 단단한 경우, 잎과 줄기의 부러짐이 없는 경우, 변색이 없는 경우, 이취가 없는 경우 등 조사 항목별로 가장 우수한 상태를 9점으로 평가하였으며 5점을 상품 한계점으로 설정하였다.
시료를 일정부피의 밀폐용기에 넣어 내부에 축적된 head space 기체 200 μL를 gas-tight syringe로 채취한 후 gas chromatography(GC)로 분석하여 이산화탄소 및 에틸렌 농도를 측정하여 호흡률 및 에틸렌 발생량을 나타내었다. 이산화탄소 분석을 위한 GC(GC-14A, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)와 에틸렌 분석을 위한 GC(450-GC, Varian, CA, USA)의 조건은 다음과 같다(Table 1).
각 처리구당 시료 20 g씩 취하여 멸균팩에 넣고 시료 중량 대비 9배의 0.85% 멸균된 생리식염수를 가하여 균질기(Bagimixer ®400, Interscience, Yvelines, France)를 사용하여 1분간 균질화 하였다. 멸균팩 내 상등액 1 mL를 취하여 멸균된 생리식염수가 9 mL씩 담긴 시험관을 사용하여 단계 희석하였다. 이후 각 단계별 희석액 1 mL을 취하여 일반세균 배지(PetrifilmTMAerobicCount, 3M, St. Paul, MN, USA)에 접종한 후 37℃에서 48시간동안 배양한 후 colony 수를 측정하여 log CFU/g로 나타내었다. 시료채취 및 실험과정에서 사용되는 모든 기구는 autoclave를 이용하여 121℃에서 15분간 가압 멸균하였다.
갈변도는 Jung 등(17)의 방법을 변형하여 측정하였다. 각 처리구의 샘플을 무작위로 취하여 절단부위에서 0.5 cm 두께로 잘라내어 2 g의 샘플을 채취한 다음 20 mL의 증류수를 첨가하였다. 그 후 35℃에서 2시간 동안 추출한 후 여과지(Whatman No. 2)로 여과하여 microplate spectrophotometer (Infinite M200 PRO NanoQuant, TECAN, Zurich, Switzerland)를 이용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다.
액화질소에 급속동결 후 분쇄하여 채취한 시료 1 g에 methanol 40 mL을 넣고 sonicator(RK510H, BANDELIN Eletronic GmbH & Co., Berlin, Germany)를 이용하여 실온에서 15분 간 추출한 후 여과(Sartorius, RC, 0.2 μm, Göttingen, Germany)하여 사용하였다. 총 페놀 함량은 Folin-Denis(18) 방법을 변형하여 측정하였다. 추출 시료 40 μL와 1 N Folin-Ciocalteu 50 μL을 혼합하여 1분 간 반응시켰다. 1분 후 2% Na2CO3 160 μL을 첨가 후 37℃ 암소에서 30분 동안 반응 시킨 후 microplate spectrophotometer를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총페놀 함량은 gallic acid(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 이용하여 작성한 표준곡선을 사용하여 환산하였다.
Vitamin C 함량은 Jagot와 Dani(19)의 방법을 변형하여 측정하였다. ‘로메인’ 상추를 액화질소에 급속동결하여 분쇄한 후 채취한 시료 1 g에 6% trichloroacetic acid 20 mL를 넣고 0℃에서 15분간 방치 후 여과(Sartorius, RC 0.2 μm)하여 사용하였다. 여과액 200 μL에 0.2 N Folin-Ciocalteu 80 μL를 넣고 암실에서 10분간 반응시킨 후 반응액을 microplate spectrophotometer를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정한 흡광도는 ascorbic acid(Sigma-Aldrich)을 이용하여 만든 표준곡선을 사용하여 μg/g Fresh Weight로 나타내었다.
시료추출은 액화질소에 급속동결 후 분쇄하여 채취한 시료 1 g에 methanol 40 mL을 넣고 sonicator를 이용하여 실온에서 15분 간 추출한 후 여과(Sartorius, RC 0.2 μm)하여 사용하였다.
DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical scavenging activity는 Blois(20)의 방법을 변형하여 측정하였다. 추출시료 150 μL에 0.15 mM DPPH 200 μL 가하여 혼합하고 암소에서 15분 간 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 사용 된 0.15 mM DPPH는 70% ethanol 시료용액에 녹인것으로 517 nm에서 흡광도가 1.000±0.01인 것을 사용하였다. 측정한 흡광도는 trolox(Sigma-Aldrich)를 이용하여 만든 표준곡선을 사용하여 μg Trolox Eequal/g Fresh Weight으로 나타내었다.
ABTS(2,2-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging activity는 Re 등(21)의 방법을 변형하여 측정하였다. 실험에 사용한 ABTS 용액은 phosphate buffered saline(pH 7.4)에 녹인 7 mM ABTS와 2.45 mM potassium persulfate를 동량으로 섞고 빛을 차단한 후 실온에서 24시간 반응시켜 radical이 형성되도록 하였다. 24시간 후 반응시킨 ABTS 용액을 microplate spectrophotometer를 이용하여 734 nm 에서 흡광도를 측정하여 그 값이 1.1±0.02가 되도록 phosphate buffered saline(pH 7.4)을 이용하여 희석시킨 뒤 실험에 사용하였다. ABTS 용액 300 μL와 시료 40 μL를 혼합하여 암소에서 10분간 반응시킨 후 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정한 흡광도는 trolox(Sigma- Aldrich)를 이용하여 만든 표준곡선을 사용하여 μg TE/g FW으로 나타내었다.
Ferric reducing antioxidant power(FRAP)는 Hayes 등(22)의 방법에 따라 측정하였다. FRAP용액은 300 mM acetate buffer(pH 3.6)와 40 mM hydrochloric acid에 녹인 10 mM 2, 4, 6-tripyridyl-S-triazine(TPTZ), 그리고 20 mM iron(Ⅲ) chloride(FeCl3)를 10:1:1로 섞어 37℃에서 보관한 후 사용하였다. 시료 80 μL에 FRAP reagent 240 μL을 넣어 준 후 37℃암소에서 30분 간 반응시킨 뒤 반응액을 593 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정한 흡광도는 Trolox(Sigma- Aldrich)를 이용하여 만든 표준곡선을 사용하여 μg TE/g FW으로 나타내었다.
결과 및 고찰
신선편이 ‘로메인’ 상추 제품에 대한 소비자의 기호도를 결정할 품질인자 6가지 항목(짓무름, 조직감, 부러짐, 색, 향, 전반적 기호도)에 대한 관능검사를 실시하여 열처리가 신선편이 제품의 품질에 미치는 영향을 조사한 결과 50℃에서 2분간 열처리할 경우 고품질 유지 효과가 높은 것으로 나타났다(Table 2). 45℃와 50℃ 열처리는 모든 품질인자를 향상시키는 효과가 나타났으나 온도가 높은 55℃ 처리구는 열에 의해 조직이 손상되어 짓무름이 발생하였으며 조직감, 색, 향, 전반적 기호도 모두 1점을 기록하였고, 부러짐 항목도 처리구에서 가장 낮은 점수로 상품성이 완전히 소실되었다. 50℃ 열처리구의 경우 저장 5일 이후에도 6가지 품질인자 모두 평균 7.5이상의 높은 점수를 나타냈으며 특히 짓무름, 조직감, 색, 전반적 기호도 항목에서 다른 실험구에 비해 우수한 품질로 나타났다.
신선편이 ‘로메인’ 상추를 열처리 하였을 때 호흡률과 에틸렌 발생량에 미치는 영향을 살펴보았다(Table 3). 신선편이 가공 초기에는 호흡에 의한 CO2 생성량이 거의 없었으나 저장 4일 이후 급증하는 경향이 나타났다. 열처리구의 경우 저장 4일 후까지는 대조구와 유의적 차이가 없었으나, 5일 이후에는 45℃와 50℃는 대조구에 비해 다소 높고 55℃ 처리구는 무처리구에 비해 다소 낮은 호흡률을 나타내었다. 이와는 달리, 에틸렌 발생률은 열처리에 의해 억제되는 경향이 나타났다. 대조구의 경우 저장 4일 이후 에틸렌 생성이 매우 높게 증가하여 초기치 2.5 에서 28.0 μL/kg·hr로 증가한 후 다시 감소하는 경향이 나타났다. 45℃ 열처리구는 저장 4일 이후 에틸렌 발생률이 대조구와 유사한 수준까지 급증한 후 저장 5일후까지 높게 유지되었다. 50℃ 처리시에는 에틸렌 생성이 크게 억제되어 4일 이후 8.6 μL/kg·hr로 미미하게 상승한 후 5일째 되는 날 다시 감소하는 경향을 나타났다. 이보다 높은 온도인 55℃로 열처리할 경우에는 4일후의 에틸렌 생성량은 대조구에 비해서는 낮으나 50℃ 처리구에 비해서는 높은 수준으로 나타났고 5일 이후에는 다시 감소하여 대조구와 유사한 수준으로 나타났다. 따라서 신선편이 ‘로메인’ 상추의 경우 50℃에서 2분간 열처리할 경우 호흡작용에 미치는 영향은 매우 미미하였으나 에틸렌 생성이 크게 억제되었으므로 저장 중 품질이 잘 유지되는 원인으로 해석될 수 있었다.
소비자가 외관으로 인식할 수 있는 품질인자 외에 신선편이 제품의 유통기간을 제한하는 가장 중요한 요인은 미생물학적 안전성 확보 여부이므로 열처리가 총균 증식에 미치는 영향을 살펴보았다(Fig. 1). 열처리를 하지 않은 대조구의 경우 5℃에서 5일 동안 저장한 후 총균수를 살펴보면 초기의 5.3 log CFU/g에 비해 증가하여 6.9 log CFU/g의 값을 나타내었다. 45℃와 50℃ 열처리구의 경우 대조구에 비해 총균수 증식이 낮은 결과를 나타내었다. 상기 조건의 열처리에 의한 총균수 증식 억제 정도는 1 log CFU/g 이하에 그쳐 매우 미미하지만 이는 저장 중 총균수 증식 정도가 낮은 것이 원인이 되며, 증식 억제효과는 통계적으로 유의성이 인정되었다. 55℃ 열처리구의 저장 5일후 총균수는 대조구와 비교하여 유의적 차이가 인정되지 않았다. 이상에서 살펴본 바와 같이 신선편이 ‘로메인’ 상추의 저온저장 중 총균수는 열처리 온도에 따라 총균의 증식을 억제하는 효과가 인정되지만, 본 연구에서는 신선편이 제품의 유통기간인 5일 동안 총균의 증식이 크지 않으므로 열처리에 의한 총균 증식 억제 효과는 미미한 수준에 그쳤다.
신선편이 제품의 저장 또는 유통 중 나타나는 절단부위의 갈변 정도를 조사한 결과, 50℃ 열처리시 갈변이 억제되는 효과를 얻을 수 있었다(Fig. 2). 처리에 따른 갈변도를 비교하면, 대조구의 경우 초기치에 비해 저장 5일후 갈변도가 크게 증가하였으며, 이와는 달리 50℃ 열처리의 경우 갈변도의 증가가 억제되는 결과가 나타났다. 45℃ 열처리시에는 대조구와 비교하여 통계적으로 유의적 차이가 인정되지 않았다. 한편, 55℃ 열처리구의 경우 조직이 짓물러 절단부위 채취가 불가능하여 갈변도 측정을 할 수 없었다(data not shown).
열처리가 총페놀 함량에 미치는 영향에 대해서는 대상 작물과 처리 조건에 따라 상충되는 결과가 보고되고 있다. Kang 등(23)에 의하면 신고 배에 열처리할 경우 PAL 작용이 억제되어 페놀 화합물이 분해되지 않아 페놀 함량이 높게 유지된다고 보고한 반면, Song 등(8)은 신선편이 감자제품을 열처리 하였을 때 총 페놀 함량에 미치는 영향이 없다고 보고하였다. 신선편이 ‘로메인’ 상추를 대상으로 한 본 연구에서는 총 페놀 함량이 초기에는 7.4 μg GAE/g FW 이었으나 저장 5일 후에는 6.1 μg GAE/g FW으로 감소하는 경향을 보였으며, 열처리 온도와 관계없이 총페놀 함량에 미치는 영향은 없는 것으로 나타났다(Fig. 3).
신선편이 ‘로메인’ 상추의 비타민 C의 함량은 저장 중 미미하게 감소하며, 열처리시 처리 온도에 따라 증가하거나 감소하는 상반된 영향이 나타났다(Fig. 4). 저장 5일 후 대조 구의 비타민 C 함량은 3.6 μg/g FW으로 초기의 3.8 μg/g FW에 비해 다소 감소하였다. 열처리 온도를 45℃와 55℃를 적용한 경우 저장 중 비타민 C 함량이 더 크게 감소되어 각각 3.3과 3.2 μg/g FW의 함량을 나타내었다. 반면에 50℃ 조건을 적용한 열처리구의 경우는 저장 5일 후의 비타민 함량이 4.1 μg/g FW로 대조구와 다른 조건의 열처리구에 비해 높아 저장 중 비타민 감소가 효과적으로 억제되는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 신선편이 ‘로메인’ 상추의 항산화 활성을 DPPH 라디컬 소거능, ABTS 라디컬 소거능, FRAP 등 3가지 분석법을 이용하여 평가하였으며, 모든 분석 방법에서 50℃ 열처리 시 저장 기간 동안의 항산화능이 다른 처리구에 비해 높게 유지되는 결과를 얻었다(Fig. 5). DPPH 라디컬 소거능의 경우 저장 5일 후 감소하는데, 5일 후 대조구의 DPPH 라디컬 소거능은 1.6 μg TE/g FW이었고 45℃와 55℃ 열처리구는 각각 1.0과 0.2 μg TE/g FW로서, 대조구에 비해 항산화 활성이 현저히 낮았다. 이에 반해 50℃ 열처구의 경우 1.9 μg TE/g FW의 항산화 활성을 나타내어 저장 중 항산화 활성이 가장 높게 유지되었다. ABTS 라디컬 소거능의 경우 대조구는 저장 중 유의적 변화가 없었으나 45℃와 55℃에서 열처리할 경우 저장 중 활성이 크게 감소하여 각각 4.5, 3.7 μg TE/g FW로 나타났다. 반면, 50℃열처리구는 저장 5일 후 8.7 μg TE/g FW로서 다른 처리구에 비해 매우 높은 활성을 나타내었다. FRAP의 경우 저장 중 감소하는 경향을 보이며, 45℃와 55℃ 처리구는 그 감소 정도가 증가하여 대조구보다 낮은 항산화 활성을 나타내는 반면, 50℃ 열처리구는 그 활성이 오히려 증가하는 결과를 나타내었다. Kim 등(2)은 멜론, 사과, 토마토, 참외 및 수박을 열처리한 후 항산화 활성이 증가한다고 보고하였으며, Hwang 등 (24)은 야콘의 항산화 활성은 열처리 온도와 시간에 따라 증가한다고 하였다. 이와 같이 여러 보고에서 다양한 작물들은 열처리 시 항산화 활성이 증가하며 특히 열처리의 온도가 높아질수록 항산화 활성이 증가한다고 하였으나, 본 연구에서는 45℃ 처리구보다 온도가 높은 50℃ 처리를 할 경우 항산화 활성이 높았으며, 이 보다 더 높은 온도인 55℃를 처리할 경우에는 항산화 활성이 크게 감소하는 결과가 나타났다.
따라서 신선편이 ‘로메인’ 상추의 가공 시 세척단계에서 50℃에서 2분간 열수침지 처리를 할 경우 제품의 색과 조직감이 우수하게 유지되고 갈변과 총균 증식이 유의적으로 억제되어 신선도 증진 효과를 얻을 수 있었다. 열처리를 할 경우 총페놀 함량에는 유의적 변화가 없으나 비타민 C 함량을 유지시켜 항산화능을 상대적으로 높게 유지시키는 결과를 나타내므로 상기의 열처리는 어린잎 채소의 신선편이 가공공정으로 활용 가능성이 높은 것으로 판단된다.
요 약
본 연구에서는 신선편이 ‘로메인’ 상추의 신선편이 가공시 열수처리(45, 50, 55℃/2 min)가 저장 중의 품질특성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 각 처리구는 5℃에서 5일간 저장한 후 관능품질, 호흡률, 에틸렌 발생량, 총균수, 갈변도, 총페놀, 비타민 C, 항산화 활성(DPPH, ABTS, FRAP)을 분석하였다. 본 연구에서 실시한 모든 열처리 조건은 총페놀 함량의 변화에 미치는 영향은 없었다. 45℃ 처리시에는 호흡과 에틸렌 발생이 증가하고 비타민 C 함량과 항산화 활성이 감소되었으며 갈변 억제 효과도 미미하였다. 55℃ 조건에서는 조직의 연화가 발생되는 문제가 발생하였다. 50℃ 열처리를 2분간 실시할 경우 조직감, 색, 미생물증식, 갈변도에서 가장 우수한 품질 상태를 나타내었으며, 저장 후 비타민 C 함량과 항산화 활성이 높게 유지되었다. 따라서 본 연구 결과 50℃ 열처리 조건은 신선편이 ‘로메인’ 상추의 저장 중 품질 및 항산화 활성을 유지시킬 수 있는 기술로 활용될 수 있을 것으로 판단되었다.
