허브의 첨가에 의한 대두유의 산패억제 효과

실험에 사용한 대두유(Sajo Haepyo Co., Incheon, Korea) 및 치킨너겟(Harim Co., Iksan, Korea)은 시중 대형마트에서 구입하였으며, 녹차(Camellia sinensis (L.) O. Kuntze), 로즈 마리(Rosmarinus officinalis L.), 레몬밤(Melissa officinalis) 등 허브는 인터넷 쇼핑몰에서 구입하여 사용하였다. 식용 유의 가열 산화를 유도하기 위해 전기 튀김기(DK-205, Delki Co., Goyang, Korea)를 사용하였다. 실험에 사용한 Folin & Ciocalteu’s phenol regent, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl( DPPH), gallic acid 및 ascorbic acid는 시그마-알드 리치사(Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)에서 구입하 였으며, 다른 모든 시약은 analytical grade 이상의 등급을 사용하였다.

침출유는 대조군인 대두유에 녹차, 로즈마리, 레몬밤 등 3종류의 건조된 허브를 각각 5%(w/v) 용량으로 첨가한 후 질소충진 하여 암소에서 상온으로 7일간 보관하여 허브 침출유(녹차유, 로즈마리유, 레몬밤유)를 제조하였다. 보관 중에는 허브의 유용성분들의 침출을 돕기 위해 하루 2회 각각 5분씩 흔들어 주었다.

식용유지의 가열에 의한 산패를 유도하기 위해 전기 튀 김기의 온도를 180℃로 유지시키면서 매 2시간 마다 치킨너 겟을 3분씩 2회(1회분량, 100 g) 연속으로 튀겨주는 것을 반복하였고, 종료시점은 Testo 270(Testo SE & Co., KGaA, Lenzkirch, Germany)으로 측정한 값인 총 극성화합물(total polar compounds; TPC) 함량이 25%에 도달할 때로 하였다.

총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent가 polyphenol성 화합물에 의해 환원되어 몰리브덴 청색으로 변하는 원리를 이용하여 분석하였다(20,21). 즉 각각의 유 지 2 g을 2 mL n-hexane에 용해시키고, 이를 methanol 2 mL로 총 3회 용출시켜 모두 합한 후 농축하여 측정시료로 하였다. 각각의 측정시료 0.5 mL에 methanol 3 mL를 넣어 섞어준 후 10% Folin-Ciocalteu’s regent 1 mL를 넣은 다음 30초간 voltex meter로 교반하여 충분히 반응시킨다(22). 여기에 7% Na₂CO₃ 용액 2 mL를 넣고 methanol을 가하여 최종 부피가 7 mL가 되게 하여 섞어준 후 30분간 상온에서 반응시키고 UV-VIS Spectrometer(UV-2550, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였 다. 총 폴리페놀 함량은 gallic acid를 표준물질로 하여 검량 선을 작성하여 계산하였고, gallic acid equivalent (GE)로 나타내었다.

시료의 항산화성은 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) radical 소거능으로측정하였다(20,23). UV-VIS Spectrophotometer 의 517 nm 파장에서 DPPH 용액의 흡광도가 약 1.00이 되도 록 조정하였다. DPPH radical 소거능 측정은 0.2 mM DPPH 용액 2 mL와 각 시료 1 g을 isooctane으로 10 mL가 되게 희석한 시험액 0-1.0 mL를 넣은 후 methanol로 최종 4 mL가 되게 혼합하고 암소에서 30분간 반응시킨 다음 517 nm에서 측정하였다. 검량선은 100 ppm으로 희석한 ascorbic acid를 이용하여 시험액과 동일하게 하여 작성하였으며, 각 유지 의 DPPH radical 소거능은 DPPH 흡광도가 50% 감소되는 농도의 ascorbic acid equivalent(AE)로 계산하였다.

총 극성화합물 함량은 Testo 270(Testo SE & Co., KGaA) 을 이용하여 측정하였다(4,24,25). 즉 치킨너겟을 튀긴 직후 튀김기내 유지의 거품이 없어져 안정화 될 때 까지 약 5분간 기다린 후 Testo 270을 가열중인 유지 중에 직접 삽입하여 측정하였다.

산가의 측정은 AOCS법(26)으로 측정하였다. 즉 매 2시 간 마다 튀김 후 안정화시킨 유지 5 g을 삼각플라스크에 넣고 중성의 에탄올․에테르혼액(1:2) 100 mL를 넣어 녹이 고, 페놀프탈레인 지시약을 첨가한 후 계속 흔들어 주면서 엷은 홍색이 30초간 지속할 때까지 0.1 N KOH(potassium hydroxide)로 적정하였다.

p-anisidine가는 Lee 등(27)의 방법에 의해 측정하였다. 이소옥탄 25 mL에 시료 100 mg(W)을 정용하여 넣고 UV-VIS Spectrometer(UV-2550, Shimadzu)로 350 nm에서 흡광도를 측정하였으며(Ab), 이 용액 2.5 mL에 0.25%(w/v) p-anisidine용액 0.5 mL를 혼합하고 이를 15분간 실온에서 반응시킨 후, 350 nm에서 흡광도를 측정하였다(As). p-anisidine가는 다음 식에 의해 계산하였다.

지방산 조성 측정은 AOAC법(28)에 의해 측정하였다. 유지 25 mg을 유리시험관에 넣고 0.5 N NaOH 1.5 mL에 희석하여 vortex mixer(VM-10, Daihan Scientific Co., Wonju, Korea)로 30초 동안 혼합한 후, 100℃ heating block 에서 5분간 가온하였다. 이를 냉각한 시료에 14% BF3 2 mL를 넣고 교반기로 30초 동안 교반 후, 다시 100℃에서 30분간 가온하였다. 이어 30-40℃로 냉각한 후 이소옥탄 (isooctane) 1 mL를 가하고 30초간 진탕한 후 다시 포화 NaCl 5 mL를 가하여 진탕하고 이소옥탄층을 무수황산나트 륨(sodium sulfate)으로 탈수하여 시험용액으로 하였고, 이 를 분석하기 위해 GC-FID(model 7890B, Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 사용하였다. 지방산 분리를 위해 컬럼은 HP- INNOWax (30 m×0.32 nm id., 0.25 μm, Agilent)를 사용하였다.

본 연구에서 얻어진 결과 값은 최소 3반복 측정하였으며, 통계분석은 IBM SPSS Statistics(20, SPSS Inc, Chicago, IL, USA)를 이용하여 처리하였다. 각 실험군 간의 유의차는 one-way ANOVA를 사용하였고, 유의성 검정은 Duncan's multiple range test를 이용한 사후분석으로 p<0.05 수준에서 수행하였다.

페놀성 물질들은 항산화 효과가 있는 것으로 알려져 있 다. 본 연구에서는 대두유(대조군)와 녹차유, 로즈마리유, 레몬밤유 등 허브 침출유 각각의 산패억제 효과를 확인하기 위해 총 폴리페놀 함량을 확인하였으며, 그 결과는 Table 1과 같다. 각 유지 중의 폴리페놀성 물질의 추출은 methanol 을 이용하였으며, 정량을 위해 gallic acid로 검량선을 작성 하여 결과값을 구하였다. 그 결과 로즈마리유의 총 폴리페 놀 함량은 77.28 μg GE/mL로 4가지 유지 중 가장 높게 확인되었고, 녹차유 및 레몬밤유는 각각 36.66, 36.82 μg GE/mL로 서로 유사하였으며, 대두유가 21.24 μg GE/mL의 함량으로 가장 낮게 확인되었다. 이는 녹차, 로즈마리, 레몬 밤에 들어있는 폴리페놀성 물질들이 대두유에 의해 용출되 어 그 함량이 증가한 것으로 사료된다. Saoudi 등(4)의 실험 에서는 대두유와 6%(w/w)로즈마리 침출유의 총 폴리페놀 함량을 각각 174.24와 376.81 mg GE/kg으로 확인하여 본 연구 결과의 값과는 큰 차이를 보였으나, 로즈마리 첨가에 의해서 총 폴리페놀 함량은 증가한 것으로 확인되어 유사한 경향을 보였다. 대두유의 총 폴리페놀 함량은 유지의 구매 장소에 따라 함량차이를 보였으며, Siger 등(29)의 결과에서 는 대두유의 총 폴리페놀 함량이 14.8 mg caffeic acid equivalent(CE)/100 g 이라고 보고하여 본 연구의 결과보다 낮게 확인되었다. 또한 허브자체의 총 폴리페놀 함량은 Rababah 등(30)이 열수추출로 건조된 녹차와 로즈마리가 각각 59.8, 92.5 mg chlorogenic acid equivalent/g이라고 보고 하였고, Kim 등(31)은 로즈마리 열수추출물의 총 폴리페놀 함량을 42.58 μg catechin equivalent/g으로 보고하였으며, Ninfali 등(32)은 acetone:5% perchloric acid(80:20, v/v)로 추 출한 로즈마리와 레몬밤 추출물의 총 폴리페놀 함량을 각각 1,377.3, 434.0 mg CE equivalent/100g으로 보고하여 재료의 구매 시기, 장소 및 추출용매에 따라 각각 다른 결과를 보였 다. 본 실험의 결과 대두유에 허브를 첨가함으로써 허브가 가지고 있는 항산화 활성에 관여하는 폴리페놀성 화합물이대두유에 침출되어 대두유의 산패를 억제하는 역할을 하는 것으로 판단된다.

2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH)는 안정한 자유라 디칼을 가지고 있는 진한 보라색의 화학물질로 다른 물질의 수소이온이나 라디칼 등의 전자를 공여 받으면 탈색되거나 옅은 노란색으로 변하며(33), 그 과정에서 최대 흡광도도 변하여 원래 최대흡수 파장에서 DPPH 라디칼의 환원 정도 에 따라 흡광도 값이 변하는 특징을 가지고 있다. 이를 이용 하여 특정 물질이 가지고 있는 항산화물질의 존재를 확인하 기 위한 기초적인 실험으로 많이 이용되고 있다(27,34). 본 연구에서는 유지의 농축추출물이 아닌 시험유지를 각각 250, 500, 750, 그리고 1,000 μL로 하여 mehanol로 최종 시료량이 1,000 μL가 되도록 조제하여 DPPH 라디칼 소거 능을 측정하였고, 시험 유지의 50% 억제농도(inhibitory concentration 50%; IC₅₀)는 100 ppm의 ascorbic acid 표준용 액을 대조군으로 하여 구하였으며 그 결과는 Table 2에 각각 나타내었다. DPPH 라디칼 소거능 확인 결과 ascorbic acid의 IC₅₀은 0.03±0.00 mg/L 였고, 로즈마리유는 59.07±0.02, 녹차유는 70.66±0.08, 레몬밤유는 71.54±0.11, 그리고 대두유는 72.13±0.27 mg AE/mL로 확인되어, 대조 군을 제외한 시험유지 중 로즈마리유가 가장 좋은 결과를 보였고 대두유는 가장 낮았다. 이상의 결과는 총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능과 상관성이 높았다는 연구결 과(35,36)와 일치하여, 대두유에 허브를 첨가함으로써 항산 화 활성을 증가시키는 역할을 하는 것으로 판단된다.

총 극성화합물(TPC) 함량은 유지의 유전상수를 측정(4) 하여 산패를 확인하는 하나의 방법이며, 유전상수는 총 극 성물질의 농도와 높은 상관성을 가지고 있다(34,37). Chen 등(25)은 testo 270을 이용하여 대두유의 TPC 함량 측정 결과 표준시험법인 AOCS Cd 20-91(38)와 거의 유사한 결 과를 보였으며, 튀김 시간의 증가에 따라 TPC 함량이 직선 적으로 증가하였다고 보고하였다. 본 연구의 TPC 함량 결 과에서도 유지의 가열시간 및 튀김횟수의 증가에 따라 직선 적으로 증가하는 경향을 보였으며, 그 결과 값은 Table 3와 같이 확인되었다. 실험 초기 대두유와 허브 침출유의 TPC 함량은 11.3-12.0%로 큰 차이를 보이지 않았으나, 실험 종 료시점인 25% 함량에 도달하는 시간은 대두유가 62시간으 로 가장 빨랐고, 녹차유는 68시간, 로즈마리유는 74시간, 레몬밤유가 80시간으로 확인되었다. 대조군인 대두유와 비 교했을 때 허브 침출유가 튀김조리에 연속 사용될 경우 6-18시간(튀김 횟수로는 3-9회) 더 오래 사용 가능하다는 것을 실험적으로 확인하였다. 이는 녹차, 로즈마리, 레몬밤 과 같은 허브류 중에 들어있는 폴리페놀성 화합물과 같은 항산화물질들이 대두유에 침출되면서 대두유의 산패를 억 제하는 것으로 판단된다.

유지의 산가 변화는 Table 4에 나타내었다. 초기 산가는 대두유가 0.17 mg/g, 녹차유는 0.17 mg/g, 로즈마리유는 0.20 mg/g, 레몬밤유는 0.16 mg/g으로 확인되어 대두유의 초기 산가가 0.03 mg/g이라고 보고한 Son과 Kang(39)의 결과보다 높았으나, 이는 각 유지들을 동일한 조건으로 실 험하기 위해 대두유도 다른 허브유와 같이 7일간 침출하는 동일한 과정을 거치는 중 발생한 산패에 의한 것으로 사료 된다. 각 유지의 산가 변화를 튀김 시간에 따라 확인하였으 며, 그 변화 정도의 비교는 대두유의 가열 종료시점인 62시 간을 기준으로 하였고, 대두유가 1.19 mg/g로 확인되었다. 허브유인 레몬밤유와 녹차유에서는 산가가 각각 1.03, 0.78 mg/g으로 확인되어 허브 침출유에서 그 값이 더 낮게 확인 되었으며, TPC 함량 변화의 결과와 유사한 경향을 보였다. 하지만 로즈마리유의 경우 산가가 1.33 mg/g으로 허브를 첨가하지 않은 대두유의 산가보다 상대적으로 높게 확인되 어 튀김 과정 중 로즈마리유에 함유된 성분과 튀김 시 발생 한 불순물의 반응에 의한 결과로 생각되며, 이 부분의 추가 적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 우리가 사용하는 식 용유지는 대부분 정제된 형태로 유통되지만 참기름이나 들기름과 같은 압착유의 경유 불순물의 함량이 높고(2), 이런 이유로 식품공전에서도 산가의 기준을 정제유인 대두 유는 0.6 mg/g 이하인 반면 압착유는 더 높게(압착올리브유 2.0 mg/g 이하, 압착고추씨기름 3.0 mg/g 이하, 기타 식용유 지 중 압착유는 4.0 mg/g 이하) 설정되어 있다(40). 하지만 각 유지에 대한 산가의 일반적인 경향은 Lee와 Park(41)가 보고한 가열시간이 증가 할수록 산가가 증가하는 경향을 보여 가열시간이나 튀김횟수가 증가할수록 튀김과정 중 유지 중에 부산물이 생성되고 이는 결국 산가를 증가시킬 수 있는 요인으로 작용한다는 결과와 일치하였다. 따라서 허브의 종류에 따라 그리고 실험 과정 중 변수에 의해 결과 의 차이는 있지만 TPC 함량의 결과와 같이 허브의 첨가가 대두유의 산패 증가속도를 억제하는 것으로 확인되었다.

p-anisidine가(anisidine value; AnV)는 p-anisidine이 유지 중의 알데하이드인 2,4-dienal과 유사한 conjugated dienal과 반응하여 황색의 물질을 형성하는 성질을 이용한 것으로 2차 대사산물을 이용하여 산패의 정도를 판단하는 방법으 로(7), 특히 고온 산패된 유지의 품질 평가에 주로 이용되는 시험법의로 본 연구의 결과는 Fig. 1과 같이 확인되었다. AnV는 대조군인 대두유의 경우 초기 11.2에서 30시간 후 58.8로 증가하여 다른 유지들보다 값이 높게 확인되었으나, 그 후 60시간 까지는 지속적인 가열에도 AnV는 증감 없이 일정하였고, 가열 종료 시점인 62시간에 약간 증가하는 경 향을 보였다. 그러나 로즈마리유에서는 대두유의 경우보다 증가폭이 낮게 확인되었으며, AnV는 초기 2.1에서 60시간 까지 57.0로 증가하였고, 다시 감소하는 경향을 보였다. 또 한 가열시간 동안 대두유 보다 낮은 값을 보여 AnV의 상승 을 억제한 것으로 확인되었다. Saoudi 등(4)도 유지를 단순 가열하는 방식으로 AnV 변화를 관찰한 결과 대두유는 초기 4.38에서 6시간 후 90.32로, 로즈마리 침출유는 4.38에서 38.51로 증가하였고, 그 증가가 24시간 까지 지속적되었으 나 대두유보다 로즈마리 침출유에서 AnV의 증가폭이 억제 되었다는 유사한 결과를 보고하였다. 레몬밤유는 AnV의 지속적인 증가로 30시간 이 후 대두유보다 높은 값을 보였 으나 50시간 후 최고 65.5까지 상승하다 다시 종료 시까지 감소하여 로즈마리유와 그 경향이 유사하였다. 그러나 녹 차유는 다른 유지들과는 달리 68시간 후 82.3 까지 상승하 여 종료 시까지 지속적인 증가를 보였다.

Fig. 1. Changes of p-anisidine value of var ious oils dur ing heating at frying temperature.

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AnV의 변화는 사용하는 유지의 정제도, 첨가물의 유무 등 실험에 사용된 유지의 종류와 단순한 실험실적 가열산패 를 하였는지, 아니면 식품을 이용하여 직접 튀기는 과정을 진행하여 산패를 유도하였는지 등의 처리 방법에 따라 결과 값에 큰 차이가 있는 것으로 판단된다(4,7,24,34). 본 연구의 결과 로즈마리유가 AnV 및 변화가 가장 낮아 대두유의 산패를 억제하는데 유용하게 작용하는 것으로 판단된다.

대두유 및 허브 침출유(녹차유, 로즈마리유, 레몬밤유) 각각의 실험 전 초기상태와 실험 종료시점의 주요 지방산 조성의 변화를 확인하고 Table 5에 나타내었다. Lee 등(34) 은 가열 전 대두유의 지방산 조성이 palmitic acid(C16:0) 10.47%, stearic acid(C18:0) 4.64%, oleic acid(C18:1) 24.29%, linoleic acid(C18:2) 51.19%, rinolenic acid(C18:3) 5.83%라고 보고하여 본 실험의 결과와 유사한 구성을 보였 고, 각 유지들 사이의 지방산 조성에 유의적으로 큰 차이는 확인되지 않았다. 그러나 가열 후 각 유지의 지방산 조성 중 포화 지방산인 C16:0, C18:0와 단일 불포화 지방산인 C18:1의 함량이 증가하였고, 다가불포화 지방산인 C18:2와 C18:3이 감소 하였다. 이는 가열산화에 의해 불포화지방산 의 중합 또는 이중결합의 분해 등에 의하거나, 튀김과정 중 튀김식품인 치킨너겟과 튀김유의 교환반응에 의해 상대 적으로 포화지방산 함량이 증가된 것으로 생각된다. Son과 Kang(39)의 보고에서도 닭고기를 튀긴 후 대두유의 지방산 조성이 본 연구에서와 유사한 변화를 보였다. 그러나 Lee와 Park(41)의 결과에서는 튀김유(대두유)를 이용하여 냉동감 자를 튀긴 후 oleic acid가 감소되었고, linoleic acid와 linolenic acid가 증가하는 반대의 결과를 보였는데 이는 튀 김 재료의 차이로 인한 영향으로 판단된다. 대두유와 허브 침출유의 지방산 조성을 비교했을 때 로즈마리유와 레몬밤 유에서 불포화지방산의 조성 변화가 더욱 두드러지게 나타 났으나, 이는 불포화도가 증가할수록 산화 속도가 빠르다 고 한 Stirton 등(42)의 보고에서와 같이 상대적으로 높은 다가불포화 지방산 함량과, 유지의 가열시간의 차이(가열 시간; 레몬밤유 80시간 > 로즈마리유 74시간 > 녹차유 68시 간 > 대두유 62시간) 등 복합적인 원인에 의한 결과로 판단 된다.