KR100483443B1 - 식물체로부터 질산염의 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 0.1% 이상의 소듐 염 또는 포타슘 염을 포함하고 20℃ 이상의 온도를 갖는 수용액에 식물체를 함침시키는 단계를 포함하는 식물체로부터 질산염의 제거하는 방법, 질산염이 제거된 식물체 및 질산염이 제거된 식물체를 포함하는 식품에 관한 것이다.

Description

식물체로부터 질산염의 제거방법{Method for Removing Nitrate from Plant Material}

본 발명은 식물체로부터 질산염의 제거방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소듐 염을 포함하는 수용액을 이용하여 식물체로부터 질산염을 제거하는 방법, 질산염이 제거된 식물체 및 질산염이 제거된 식물체를 포함하는 식품에 관한 것이다.

질산염 (nitrate)은 토양, 물 및 식물체 등 자연계에 널리 존재한다. 자연계에서 발견되는 질산염은 질소 고정 박테리아로부터 유래되기도 하지만, 질소계 비료의 사용에 의해서도 많은 양의 질산염이 사람 주위의 환경에서 존재하게 된다. 따라서, 사람이 섭취하는 대부분의 음식 및 물 등에서 질산염이 존재하게 된다.

질산염이 사람의 건강에 미치는 중요성은 인체 내로 섭취된 질산염이 아질산염 (nitrite)으로 환원될 수 있다는 사실에 기인한다. 아질산염은 헤모글로빈과 상호작용을 하여 산소 운반 능력에 영향을 미치고, 결국 메태모글로빈에미아 (methaemoglobinaemia)를 유발하게 한다. 또한, 아질산염은 2차 아민 및 3차 아민과 반응하여 N-니트로소 화합물을 형성하게 되며, 형성된 N-니트로소 화합물은 암을 유발하는 것으로 알려져 있다(Preussmann, R. et al., N-nitroso carcinogens. Chemical Carcinogens: American Chemical Society, 2:643-828(1984)).

상술한 바와 같이, 질산염 또는 아질산염이 인체에 미치는 악영향 때문에 다수의 국가들은 사람이 섭취하는 음식물, 특히 채소류에 대하여 질산염 함유량을 규제하려고 하고 있다.

이와 같이 유해한 질산염을 식물체, 특히 채소류로부터 제거하려는 다양한 시도가 있다. 예를 들어, 미합중국 특허 제 4,636,399 호는 pH 3 이하 및 70℃ 이상의 온도의 조건 하에서 제 1 철 염 0.05-5 wt%를 식물체에 처리하여 질산염 및 아질산염을 제거하는 방법을 개시하고 있다. 또한, 미합중국 특허 제 4,805,642 호는 HCl 기체를 식물체에 단기간 접촉시켜 질산염을 제거하는 방법을 개시하고 있다.

종래의 질산염 제거방법들은 식물체 내에서 효과적으로 질산염을 제거하지 못할 뿐만 아니라, 대부분 격렬한 환경에서 이루어지기 때문에, 식물체 내의 중요한 영양소가 파괴되는 문제점이 있다.

따라서, 식물체 내의 영양소의 파괴를 최소화 하면서도 효과적으로 질산염을 제거할 수 있는 방법에 대한 요구가 오랫동안 대두되고 있다.

본 발명자들은 식물체 고유의 유용한 물질에 대하여 손상을 최소화하면서도 식물체로부터 질산염을 효율적으로 제거할 수 있는 방법에 대하여 예의 연구 노력한 결과, 적합한 농도의 소듐 염을 포함하는 수용액에 식물체를 함침시키는 경우에는 식물체로부터 질산염이 효율적으로 제거될 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 식물체로부터 질산염의 제거방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 제거방법에 의해 질산염이 제거된 식물체를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 질산염이 제거된 식물체를 포함하는 식품을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 0.1% 이상의 소듐 염 또는 포타슘 염을 포함하고 20℃ 이상의 온도를 갖는 수용액에 식물체를 함침시키는 단계를 포함하는 식물체 (plant material)로부터 질산염의 제거방법을 제공한다.

본 발명자들은 식물체, 특히 채소류에 대하여 전통적으로 하는 처리인 데침 (blenching) 과정을 응용 및 변형하여 식물체로부터 질산염을 효율적으로 제거할 수 있는 방법을 개발하였다. 본 명세서에서 본 발명의 요지 (subject matter)인 식물체로부터의 질산염 제거는 질산염 (nitrate) 뿐만 아니라 아질산염 (nitrite)의 제거도 포함하는 것을 의미하며, 편의적으로 질산염 제거로 표기한다. 하기의 실시예에 명시되어 있듯이, 본 발명의 방법을 따르는 경우에는 식물체로부터 질산염 및/또는 아질산염이 효율적으로 제거된다.

본 발명의 방법에 있어서, 적합한 소듐 염의 농도는 다양한 요인에 의존하지만, 0.3% 이상이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5% 이상이고, 가장 바람직하게는 0.5-1%이다.

한편, 본 발명에 이용될 수 있는 소듐 염 및 포타슘 염은 다양한 염의 형태를 갖을 수 있으며, 예컨대, 소듐 무기/유기 염 또는 포타슘 무기/유기 염을 수 있고, 바람직하게는 소듐 무기 염 또는 포타슘 무기 염이고, 보다 바람직하게는 음식물 (diet)에 적용될 수 있는 소듐 무기 염 또는 포타슘 무기 염이다.

바람직한 소듐 염의 예로는 NaCl, NaHCO₃ 및 Na₂SO₄를 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 가장 바람직하게는 NaCl이다. 또한, 바람직한 포타슘 염의 예로는 KCl, KHCO₃ 및 KHSO₄를 포함하나, 이제 한정되지 않으며, 가장 바람직하게는 KCl이다.

본 발명의 방법에 있어서, 적합한 수용액의 온도는 다양한 요인에 의존하지만, 상온 이상이 일반적이며, 바람직하게는 40℃-100℃이고, 보다 바람직하게는 60℃-95℃이며, 가장 바람직하게는 70-85℃이다. 이러한 적합한 온도는 (a) 식물체 내의 고유한 유용 물질 (예: 클로로필, 비타민 C 등)의 파괴의 최소화, (b) 질산염/아질산염의 효율적 제거, 및 (c) 실시의 편의성 등을 모두 고려하여 선택된 것이다.

본 발명의 방법이 적용되는 처리 시간은 제한적이지는 않지만, (a) 식물체 내의 고유한 유용 물질 (예: 클로로필, 비타민 C 등)의 파괴의 최소화, (b) 질산염/아질산염의 효율적 제거, 및 (c) 실시의 편의성 등을 모두 고려하면, 30초-3분이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30초-2분, 가장 바람직하게는 30초-1분 30초이다.

본 발명에서 이용되는 수용액 (aqueous solution)은 낮은 농도의 다양한 이온 및/또는 물질이 포함된 어떠한 수용액도 가능하며, 가정에서 이용하는 식수도 가능하다. 또한, 본 발명에서 이용되는 수용액의 pH는 특별한 제한은 없으나, 약 pH 5.0-8.5가 바람직하며, 보다 바람직하게는 pH 6.8-7.2이다.

본 명세서에서 용어 "식물체"는 식물체 전체 또는 식물에서 유래된 다양한 부분 또는 기관 (예: 잎, 줄기, 뿌리, 종자 및 꽃)을 의미한다. 본 발명의 방법은 어떠한 식물체에도 적용될 수 있지만, 특히 바람직하게는 채소류 또는 식용 종자에 적용된다.

본 발명의 특정 구현 예에 따르면, 본 발명은 약 0.1-2.0%, 바람직하게는 약 0.1-0.5%의 NaCl 또는 KCl을 포함하고 약 60℃-100℃의 온도를 갖는 수용액에 채소류 또는 식용 종자를 30초-3분 동안 함침시키는 단계를 포함하는 식물체 (plant material)로부터 질산염의 제거방법을 제공한다.

본 발명의 방법을 따르는 경우에는, 식물체 내에 포함되어 있는 질산염 및/또는 아질산염은 신속하면서도 편의성을 갖고 효율적으로 제거되며, 식물체 고유의 유용 물질의 손상은 거의 발생하지 않게 된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 질산염 제거방법에 의해 질산염이 제거된 식물체를 제공한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 질산염이 제거된 식물체를 포함하는 식품을 제공한다.

본 발명의 식품은 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 예컨대, 질산염이 제거된 식물체를 건조 (예: 동결 건조) 및 분말화하여 분말 식품으로 제공될 수 있다. 본 발명의 식품을 제조하는 경우에는, 영양 및 미감을 향상시키기 위하여 다양한 다른 재료들을 혼합할 수 있음은 당업자에게 명확하다.

본 발명의 식품은 신체에 유해한 질산염이 거의 완벽하게 제거되었기 때문에, 안전하게 섭식할 수 있다. 특히, 생식을 하는 경우에는 본 발명의 식품이 매우 유용하다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1: 질산염 및 아질산염의 함량 측정 방법

하기의 실시 예에서 이용된 질산염 및 아질산염의 함량 측정은 다음과 같이 실시하였다: 우선, 시료인 시금치를 다듬고, 물로 3회 세척한 다음, 증류수로 4회 세척하고, 용기에 담아 상온에서 자연 건조하였다. 이어, 자연 건조된 시금치를 하기의 실시예에 기재된 바와 같은 처리를 하고, 시료에 묻어 있는 염을 세척하여 제거하였다. 그런 다음, 시금치 잎의 일정한 부위를 1.0 ㎝ ×1.0 ㎝ 크기로 절단한 다음, 여기에 3차 증류수 40 ㎖를 첨가하고, 1분 동안 블렌더로 마쇄하였다. 마쇄물에 3차 증류수를 추가하여 총 부피를 50 ㎖로 조정하여 생시료로 사용하였다. 생시료 부피의 8%인 활성탄 4 g을 생시료에 첨가한 다음, 5분 동안 볼텍싱하여 색소 및 기타 유기물을 흡착시키고, 14,000 rpm에서 5분 동안 원심분리 하였다. 그런 다음, 상등액을 취하고, 상등액 부피의 2%에 해당하는 활성탄을 추가로 첨가하여 잔여 색소도 제거하였다 (시료에 색소가 있으면 질산염, 아질산염 함량 측정에 오류를 줄 수 있으므로 가능한 완벽하게 색소를 제거하였다). 이어, 시료를 볼텍싱 한 다음, 14,000 rpm에서 2분 동안 원심분리 하고, 상등액을 취한 후, 14,000 rpm에서 한번 더 원심분리 하여 잔여 활성탄을 제거하였다.

A. 총 질산염 함량 측정

총 질산염 함량은 구리-코팅된 카드뮴 시약을 다음과 같이 제조하여 측정하였다. 2 g의 100 메쉬 Cd 분말 (Sigma)을 3차 증류수 50 ㎖로 세척하고, 0.5 N HCl 50 ㎖로 두 번 정도 아주 천천히 세척하였다. 이어, 회색의 돌처럼 단단한 Cd을 3차 증류수 50 ㎖로 2회 세척한 다음, 스패툴라 (spatula)로 잘게 부수고 초음파로 수회 음파 분쇄하여 분말 형태로 제조하였다. 이어, 5% Cu²⁺ 아세테이트15.6 ㎖을 아주 천천히 상기 Cd 분말에 넣은 후 격렬하게 교반하였고, 이 때 Cd이 Cu에 너무 많이 포화되지 않도록 주의하였다. 그런 다음, 0.1 N HCl 용액 50 ㎖을 첨가하면, 이 상태로 6개월까지 실온에서 보관할 수 있었다. 질산염 측정에 사용하기 직전에 40 mM 보레이트 완충액 (pH 9.0)으로 2회 정도 Cu-Cd 시약을 세척하였다. 준비한 시료 용액 250 ㎕에 Cu-Cd 시약 (100 mg/㎖) 250㎕를 첨가하여 잘 교반한 후 20분 동안 항온조 (100℃)에서 끓였다. 이어, 얼음물로 냉각한 후 14,000 rpm에서 2분 동안 원심분리하고, 상등액을 취해서 하기의 아질산염 측정 시와 동일하게 그리스 시약 (Griess reagent)으로 정량하였다. 소듐 니트레이트도 Cu-Cd 시약과 동일하게 반응시켜서 표준 곡선을 얻었고, 이를 이용하여 시료 내의 질산염을 정량하였다.

B. 아질산염 함량 측정

다음과 같이 그리스 시약 (Griess reagent) 방법으로 측정하였다. 우선, 0.1% N-(1-나프틸) 에틸렌디아민ㆍ2HCl (C₁₂H₁₄N₂, NEDD, Sigma) in DW (w/v) 및 1% 설프닐아미드 (Sigma) in H₃PO₄ (v/v)을 준비 하였다. 아질산염을 측정하기 바로 직전에 위 두 용액의 혼합 시약 (1:1, pH 2)을 만들고, 암소에서 보관하였다. 시료 500 ㎕에 상기 혼합시약 500 ㎕을 첨가하여 잘 혼합하고, 암소에 15분 동안 방치한 후에 분홍색으로 변한 시료를 스펙트로포토미터로 흡광도 (540 nm)를 측정하였다. 소듐 니트라이트로부터 얻은 표준 곡선을 이용하여 시료 내의 아질산염을 정량하였다.

실시예 2: 염의 농도에 따른 질산염 제거 정도 측정

세척 후 물기를 제거한 시금치 10 g을 다양한 농도 (0%, 0.5%, 1.0% 및 2.0%)의 NaCl (Sigma)이 함유되어 있고, 80℃의 전-가열된 (pre-heated) 증류수에 1분 동안 함침시켜 시금치에 데치는 과정을 적용하였다. 이어, 시금치를 취하고 시금치에 잔존하는 질산염의 양을 측정하였으며, 그 결과는 도 1에 나타나 있다.

도 1에서 확인할 수 있듯이, 염의 농도가 증가할수록 질산염의 제거 정도가 증가하였으나, 0.5% 이상에서부터는 제거 정도가 오히려 조금 감소되는 경향을 나타내었다. 따라서, 가장 바람직한 염의 농도는 약 0.5%임을 알 수 있다.

실시예 3: 온도에 따른 질산염 제거 정도 측정

세척 후 물기를 제거한 시금치 10 g을 다양한 농도 (0%, 0.5%, 1.0% 및 2.0%)의 NaCl (Sigma)이 함유되어 있고, 다양한 온도 (25℃, 60℃, 80℃ 및 95℃)로 전-가열된 증류수에 1분 동안 함침시켜 시금치에 데치는 과정을 적용하였다. 이어, 시금치를 취하고 시금치에 잔존하는 질산염의 양을 측정하였으며, 그 결과는 도 2에 나타나 있다.

도 2에서 확인할 수 있듯이, 온도가 증가할수록 질산염의 제거 정도가 증가 하였으나, 80℃ 이상에서부터는 온도 증가에 따라 질산염 제거거 정도가 거의 증가하지 않았다. 따라서, 질산염 제거에 가장 바람직한 온도는 질산염 제거 정도 및 식물체 고유의 영양소 파괴 정도 모두를 고려할 때 약 80℃임을 알 수 있다.

실시예 4: 처리 시간에 따른 질산염 제거 정도 측정

세척 후 물기를 제거한 시금치 10 g을 0.5%의 NaCl (Sigma)이 함유되어 있고, 80℃로 전-가열된 증류수에 다양한 기간 (1분, 2분, 3분, 5분 및 10분) 동안 함침시켜 시금치에 데치는 과정을 적용하였다. 이어, 시금치를 취하고 시금치에 잔존하는 질산염의 양을 측정하였으며, 그 결과는 도 3에 나타나 있다.

도 3에서 확인할 수 있듯이, 처리 시간이 증가할수록 질산염의 제거 정도가 증가 하였으나, 2분 이상부터는 제거 정도가 1분과 거의 비슷한 정도를 나타내었다. 따라서, 가장 바람직한 처리 시간은 질산염 제거 정도 및 식물체 고유의 영양소 파괴 정도 모두를 고려할 때 약 1분임을 알 수 있다.

실시예 5: 염의 농도에 따른 아질산염 제거 정도 측정

세척 후 물기를 제거한 시금치 10 g을 다양한 농도 (0%, 0.5%, 1.0% 및 2.0%)의 NaCl (Sigma)이 함유되어 있고, 80℃의 전-가열된 (pre-heated) 증류수에 1분 동안 함침시켜 시금치에 데치는 과정을 적용하였다. 이어, 시금치를 취하고 시금치에 잔존하는 아질산염의 양을 측정하였으며, 그 결과는 도 4에 나타나 있다.

도 4에서 확인할 수 있듯이, 염의 농도가 증가할수록 아질산염의 제거 정도가 증가하였으나, 0.5% 이상에서부터 염의 증가에 따른 아질산염의 제거 정도가 거의 증가하지 않았다. 따라서, 아질산염의 제거에 가장 바람직한 염의 농도는 약 0.5%임을 알 수 있다.

실시예 6: 온도에 따른 아질산염 제거 정도 측정

세척 후 물기를 제거한 시금치 10 g을 0.5%의 NaCl (Sigma)이 함유되어 있고, 다양한 온도 (80℃ 및 95℃)로 전-가열된 증류수에 1분 동안 함침시켜 시금치에 데치는 과정을 적용하였다. 이어, 시금치를 취하고 시금치에 잔존하는 아질산염의 양을 측정하였으며, 그 결과는 도 5에 나타나 있다.

도 5에서 확인할 수 있듯이, 80℃ 보다 95℃에서 아질산염의 제거 정도가 대체적으로 우수하였다. 그러나, 질산염 제거 정도, 식물체 고유의 영양소 파괴 정도 및 아질산염 제거 정도 모두를 고려하였을 때, 약 80℃ 정도가 가장 바람직한 처리 온도임을 알 수 있다.

실시예 6: 처리 시간에 따른 아질산염 제거 정도 측정

세척 후 물기를 제거한 시금치 10 g을 0.5%의 NaCl (Sigma)이 함유되어 있고, 80℃로 전-가열된 증류수에 다양한 기간 (1분, 2분, 3분, 5분 및 10분) 동안 함침시켜 시금치에 데치는 과정을 적용하였다. 이어, 시금치를 취하고 시금치에 잔존하는 아질산염의 양을 측정하였으며, 그 결과는 도 6에 나타나 있다.

도 6에서 확인할 수 있듯이, 처리 시간이 1분일 때 아질산염의 제거 정도가 가장 높았고, 2분 이상부터는 제거 정도가 오히려 감소되는 경향을 나타내었다. 따라서, 아질산염의 제거에 가장 바람직한 처리 시간은 1분임을 알 수 있다.

실시예 7: 염의 농도에 따른 질산염 제거 정도 측정

세척 후 물기를 제거한 시금치 10 g을 다양한 농도 (0%, 0.5%, 1.0% 및 2.0%)의 KCl (Sigma)이 함유되어 있고, 80℃의 전-가열된 (pre-heated) 증류수에 1분 동안 함침시켜 시금치에 데치는 과정을 적용하였다. 이어, 시금치를 취하고 시금치에 잔존하는 질산염의 양을 측정하였으며, 그 결과는 도 7에 나타나 있다.

도 7에서 확인할 수 있듯이, 염의 농도가 증가할수록 질산염의 제거 정도가 증가하였으나, 0.5% 이상에서부터는 제거 정도가 오히려 조금 감소되는 경향을 나타내었다. 따라서, 가장 바람직한 염의 농도는 약 0.5% 임을 알 수 있다. 그러나, KCl 염은 NaCl 염에 비해서 질산염의 제거정도가 약간 감소함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 식물체로부터 질산염 및/또는 아질산염의 제거방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 질산염 및/또는 아질산염이 제거된 식물체 및 질산염 및/또는 아질산염이 제거된 식물체를 포함하는 식품을 제공한다. 본 발명의 방법은 식물체에 적용되어 간편하게 질산염 및/또는 아질산염을 효율적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 식물체 고유의 유용 물질을 거의 손상시키지 않는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 방법에 따른 질산염 제거 방법의 염 농도-의존 패턴을 보여 주는 그래프;

도 2는 본 발명의 방법에 따른 질산염 제거 방법의 온도-의존 패턴을 보여 주는 그래프;

도 3은 본 발명의 방법에 따른 질산염 제거 방법의 처리 시간-의존 패턴을 보여 주는 그래프;

도 4는 본 발명의 방법에 따른 아질산염 제거의 염 농도-의존 패턴을 보여 주는 그래프;

도 5는 본 발명의 방법에 따른 아질산염 제거의 온도-의존 패턴을 보여 주는 그래프;

도 6은 본 발명의 방법에 따른 아질산염 제거의 처리 시간-의존 패턴을 보여 주는 그래프; 및

도 7은 본 발명의 방법에 따른 질산염 제거 방법의 염 (KCl) 농도-의존 패턴을 보여 주는 그래프.

Claims (12)

1. 0.1-2%의 NaCl을 포함하고 40-100℃의 온도를 갖는 수용액에 채소류를 함침시키는 단계를 포함하는 채소류로부터 질산염의 제거방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 NaCl의 농도는 0.5-1%인 것을 특징으로 하는 채소류로부터 질산염의 제거방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 수용액의 온도는 60-95℃인 것을 특징으로 하는 채소류로부터 질산염의 제거방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 상기 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 질산염이 제거된 채소류.
12. 상기 제 11 항의 채소류를 포함하는 식품.