KR101014204B1 - 원적외선 건조를 이용한 항산화 활성이 증가된 포도주스 - Google Patents
원적외선 건조를 이용한 항산화 활성이 증가된 포도주스 Download PDFInfo
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Abstract
포도를 원적외선으로 40 내지 120℃에서 5 내지 60분간, 바람직하게는 70℃에서 30분간 조사하여 항산화 활성이 증가된 포도주스를 생산하는 방법에 관한 것으로, 원적외선 처리된 포도를 이용하여 저장 중 산화를 억제하여 맛과 향이 우수한 포도주스를 제조할 수 있다.
포도, 원적외선, 항산화, 포도주스
Description
본 발명은 원적외선을 조사하여 포도의 항산화 활성을 증대시켜 풍미와 기능성이 증대된 포도주스 제조에 관한 것이다.
포도는 과일로서 뿐만 아니라 와인, 주스, 잼, 식초, 건포도 등 다양하게 이용되는 과실이다. 포도는 심장병, 암 및 신경계질환 등으로부터 인간을 보호하는 다양한 기능성물질을 함유하고 있다고 알려져 왔다 (Vauzour et al. 2007). 이러한 기능성물질의 대부분은 폴리페놀 화합물들로서 식물 추출물로부터 유래한 이들 물질은 항산화에 관계된 활성산소의 소거능 및 지질과산화 억제능과 정의 상관관계를 보여준다 (Kim et al. 2007). 포도의 폴리페놀 함량은 가공처리 시와 포도의 품종 그 자체에 따라 달라진다 (Talcott & Lee, 2002; Wang et al. 2002; Mullen et al. 2007). 농산물에 대한 온도 및 처리 시간에 따른 가공공정은 농산물의 화학적 변화를 통한 특정 기능성물질의 함량을 증가시킬 것이다.
원적외선은 파장이 4에서 15㎛ 범위의 전자기파를 포함하는 것으로, 원적외 선 처리는 동물치료 (Toyokawa et al. 2003), 식품내의 미생물 억제효과 (Hamanaka et al. 2006), 식물세포 추출물의 항산화물 용출 증가 (Lee et al. 2003; Kim et al. 2006), 식물의 생육증가 (Kim et al. 2004) 등의 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 또한 원적외선의 식물세포에 대한 처리는 세포 구조의 비파괴 효과가 있고 다배체의 폴리페놀 화합물의 공유결합을 끊어 줌으로 인한 세포로부터 용출도가 증가뿐만 아니라 단리 된 화합물들의 항산화능의 증가를 가져올 것이라고 보고되었다 (Niwa et al. 1988). 현재까지 원적외선을 이용하여 포도 내의 기능성을 변화시킨 종래기술은 없는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 농산물 가공 시 상기에 보고된 항산화물질의 증가라는 원적외선 처리에 대한 잠재적 이점에 초점을 두어 포도의 건조 가공 시 포도 내 활성화합물의 변화를 유도하기 위한 것으로서, 적포도의 일종인 캠밸얼리와 청포도의 일종인 톰슨시드리스를 이용하였으며, 항산화 활성에 관여하는 총폴리페놀, 플라보노이드 함량, 활성산소소거능 등을 측정하였고, HPLC 분석을 통해 특정 항산화 물질들의 변화를 밝혀내었으며, 포도가공건조 시 항산화 활성증가에 관계된 원적외선처리 건조법의 최적화 조건을 수립함으로서 포도주스 등에 적용하고자 하였다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 포도주스를 제조하는 방법에 있어서, 포도를 원적외선으로 조사하여 건조처리 함으로써 항산화 활성이 증가된 포도주스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 원적외선은 2 내지 14㎛ 범위의 파장을 방출하는 것임을 특징으로 하며, 상기 원적외선을 40 내지 120℃의 온도에서 5 내지 60분간, 바람직하게는 70℃의 온도에서 30 내지 60분간, 보다 바람직하게는 70℃의 온도에서 30분간 포도에 조사하여 항산화 활성이 증가된 포도주스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 항산화 활성은 총폴리페놀 함량이 증가하는 것을 특징으로 하는 항산화 활성이 증가된 포도주스를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 폴리페놀은 카테킨(catechin), 에피카테킨(epicatechin), 에피갈로카테킨갈레이트(epigallocatechin gallate), 갈릭산(gallic acid), 레스베라트롤(resveratrol), 에피갈로카테킨(epigallocatechin) 및 쿼세틴(quercetin)으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하고, 상기 항산화 활성은 DPPH 자유 라디칼 소거 활성이 증가하는 것을 특징으로 한다.
상기 포도는 켐벨얼리 또는 톰슨시드리스인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 포도주스를 제조하는 방법에 있어서, 포도를 원적외선으로 조사하여 1차 건조처리 한 후, 상기 원적외선 처리하여 준비된 포도를 압착기로 생과즙을 만들고 열처리하여 살균하여 항산화 활성이 증가된 포도주스를 제조하는 방법을 포함한다.
상기 열처리 하여 살균한 후 탄산나트륨을 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하며, 상기 탄산나트륨을 첨가하여 pH를 4로 맞추는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 포도에 원적외선 건조처리를 함으로써, 포도에 항산화 활성을 증가시켜, 처리 후 알코올에 의한 조추출물 함량이 비처리에 비해 캠밸얼리(적 포도)와 톰슨시드리스(청포도) 두 품종모두 높게 나타났다. 항산화 활성이 증가된 포도주스를 제조함으로써, 보관 저장 중 산화취가 억제되어 향과 맛이 항상 신선한 기능성 포도주스를 생산할 수 있으며, 농가의 생산력 향상 및 부가가치 증대를 기대할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
- 포도에 대한 원적외선 처리
포도 처리구 별 생체(한국산 캠밸얼리와 미국산 톰슨시드리스) 100g씩을 원적외선 2 ~ 14㎛ 파장의 방출 원적외선 건조기 (Korean Energy Co., Seoul, Korea)를 이용하여 섭씨 40도에서 120도의 온도 범주에서 시간대 별로 처리하였다. 원적외선 처리 후 섭씨 70도의 열풍건조기에서 5일간 건조하였다. 대조구로 원적외선을 조사하지 않은 처리구와 동량의 포도를 상기 열풍건조 조건으로 동일 시간 건조해 분석에 이용하였다.
- 건조된 포도의 알코올 추출
건조된 포도의 폴리페놀 화합물을 추출하기 위해 2리터의 80% 메탄올 용매를 이용하여 실온에서 3일 동안 3반복으로 추출하였다. 추출물은 Whatman #4 필터페이퍼 (Whatman International Ltd., Maidstone, England)로 여과하였고, 용매는 감압농축기(Eyela Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 섭씨 40도에서 제거하였다. 농축된 추출은 1리터의 멸균이온증류수에 용리 시킨 후 헥산, 에틸아세테이트, 수포화 부탄올 등을 이용하여 순차적으로 분획하였다 (Eom et al. 2006). 분획물들의 용매는 감압농축기(Eyela Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 섭씨 40도에서 제거하였다.
- 총폴리페놀, 플라보노이드 함량 및 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 자유 라디칼 소거 활성측정
포도 추출물 및 그 분획물의 총 폴리페놀 함량은 gallic acid를 표준물질로 하는 Folin-Ciocalteu assay 법을 이용하여 Kim등의 방법에 의해 측정되었다 (Kim et al. 2007). 총 플라보노이드 함량은 rutin을 표준물질로 하여 Park등의 방법에 의해 측정되었다 (Park et al. 1997). DPPH 자유 라디칼 소거 활성측정은 Brand-Willams등의 방법에 의해 측정되었다 (Brand-Willams et al. 1995).
- 원적외선 처리에 따른 캠벨얼리와 톰슨시드리스의 총 폴리페놀 함량
총 폴리페놀함량은 캠벨얼리가 톰슨시드리스 보다 2.7배 (11.1 μg/mg vs. 4.1 μg/mg) 높게 나타났다 (표 1). 원적외선처리에 따른 두 포도간의 총 폴리페놀함량은 캠벨얼리의 경우 조사시간이 섭씨 70도에서 한 시간이 될 때까지 3배정도 증가되는 경향을 보였으나, 톰슨시드리스의 경우는 총 폴리페놀함량의 증가는 이뤄지지 않음을 나타냈다 (도 1). 캠벨얼리의 원적외선처리 시간이 30분에서 60분 사이는 총 폴리페놀의 함량 변화가 통계학적으로 유이성을 나타내지는 않았다. 따라서 원적외선 처리 시간은 30분이 섭씨 70도에서는 총 폴리페놀의 함량을 증가시키는 적합한 온도였다. 톰슨시드리스는 조추출물의 함량은 원적외선 처리시 증가 되었으나, 추출물 함량당 총 폴리페놀의 함량은 큰 차이를 나타내지 않았다.
표 1. Effect of FIR radiation for 30 min at 70˚C between red and white grapes on total extracts, total phenolic contents, and antioxidant activities.
| Campbell Early | Thompson Seedless | |||
| Non - FIR y) | FIR | Non - FIR | FIR | |
| TEx ) (g/100gF.W.) | 18.3 | 24.2 | 14.6 | 20.9 |
| TPs (μg/mg) | 11.1 ±0.2bz ) | 33.4 ±1.2a | 4.1 ±0.5a | 4.8 ±0.4a |
| 50% RSA (mg/mL) | 5.4 ±0.1a | 2.1 ±0.1b | 23.0 ±2.6a | 18.6 ±0.1b |
x)TE, total extract; TPs, total phenolics; RSA, radical scavenging activity; F.W., fresh weight.
y)Non-FIR indicates that grape berries were dried in a 70˚C dry oven for 5 days without FIR treatment.
z)The same alphabetical indications on the row of each grape were not significantly differed at Tukey's studentized analysis (LSD at p<0.05).
- 원적외선 처리효과에 따른 조추출물 함량 및 항산화 활성
조추출물의 함량은 식물체들의 화학조성, 가공조건, 기후 및 추출용매 등에 의해 결정된다. 식물체로부터 폴리페놀을 추출하기 위해 가장 일반적으로 사용하는 80% 메탄올을 이용하여 원적외선 건조처리 된 포도의 물질을 추출하였다. 표 1은 원적외선 조사에 따른 캠밸포도와 톰슨시드리스의 조추출물이 증가되었음을 보여준다. 캠밸얼리의 경우, 원적외선 조사 추출물 (24.2g/100g 생체중)은 대조구(18.3g/100g 생체중 총페놀함량, 11.1μg/mg 추출물)에 비해 보다 높은 총페놀 함량 (33.4 μg/mg 추출물)을 보였으며, 항산화 활성도 높게 나타났다. 반면, 톰슨시드리스의 경우 조추출물은 원적외선조사에서 20.9g으로 무처리구 (14.9 g)보다 높게 나타났으나 총폴리페놀의 함량은 같은 양의 추출물 대비 유이성을 나타내지 않았다. 항산화효과는 총폴리페놀 함량이 차이가 없음에도 불구하고 원적외선 처리구에서 높게 나타난 것을 알 수 있었다. 톰슨시드리스의 원적외선 처리 효과에 따른 항산화 활성증가는 캠밸얼리의 원적외선 처리에 따른 항산화 활성증가보다는 낮게 나타났다.
- HPLC분석에 따른 포도추출물의 물질조성
열 가지의 표준 페놀화합물(gallic acid, epigallocatechin, catechin, epicatechin, epigallocatechin gallate, epicatechin gallate, quercetin, rutin, ellagic acid, and resveratrol)이 HPLC 전개상에서 성공적으로 분리되어 나타났다 (도 2). 표준물질 중 카테킨 종류들은 암, 심장병 및 다양한 질병으로부터 인간을 보호하는 활성이 있다고 알려져 있고, 또한 이들 물질은 적포도 와인(Briviba, Pan & Rechkemmer, 2002), 종자나 과실(Yilmaz & Toledo, 2004), 또는 포도 품종별(Lee & Jaworski, 1990; Fuleki & Ricardo da Silva, 1997)과 같은 포도제품들에 존재하고 있다고 알려져 있다. 캠밸얼리의 경우 원적외선 처리 건조는 catechin, epicatechin, epigallocatechin gallate, gallic acid and resveratrol의 현저한 함량 증가를 보였으며, epigallocatechin과 quercetin은 미세한 증가를 나타내었다 (표 2).
표 2. Contents of individual phenolic compounds in methanolic extracts of a red grape, cv. Campbell Early.
| Contents of ten phenolics (mg/100g F.W. ±SE, n=3) | ||
| Non - FIR | FIR | |
| Catechin | 8.7 ±0.3bz ) | 32.2 ±1.4a |
| Epicatechin | 0.9 ±0.2b | 3.1 ±0.0a |
| Epigallocatechin | 12.3 ±0.3b | 28.3 ±3.2a |
| Epigallocatechin gallate | 6.9 ±0.1b | 21.6 ±2.0a |
| Epicatechin gallate | NDy) | ND |
| Gallic acid | 6.4 ±2.0b | 22.1 ±0.4a |
| Rutin | ND | ND |
| Ellagic acid | 1.1 ±0.0 | ND |
| Resveratrol | 1.3 ±0.1b | 7.0 ±0.2a |
| Quercetin | 3.4 ±0.1b | 5.9 ±0.5a |
y)ND indicates 'not detected'.
z)The same alphabetical letters on each row were not significantly differed at Tukey's studentized analysis (LSD at p<0.05).
- 극성용매 별 캠밸얼리 추출분획물의 화학적 조성
각 용매분획 (Hexane, Ethyl acetate, Buthanol, Water)물에서 항산화 활성은 원적외선 처리구에서 모두 높게 나타났다 (표 2). 이들 분획물 중 특히 물 분획에서 (무처리 물분획에 비해) 추출물 함량 차이가 현저히 높게 나타났는데 이는 원적외선 처리가 물에 녹는 당류의 증가를 보일 것이라 사료된다. 핵산과 에틸아세테이트 분획물의 함량은 원적외선 처리구와 무처리구에서 큰 변화를 나타내지 않았다. 에틸아세테이트 분획물의 함량은 다른 분획물에 비해 가장 적게 나타났지만, 총폴리페놀 함량과 항산화 활성은 가장 높았다. 핵산 분획물의 경우 원적외선 처리구(0.8g)와 무처리구(0.7 g)간 총 수율의 차이는 적었으나 총폴리페놀 함량과 항산화 활성은 3배정도로 원적외선 처리구에서 높게 나타났다 (표 3).
총플라보노이드의 함량은 원적외선 처리구에서 무처리구에 비해 약간 높게 나타났다. 하지만 그 변화량은 총폴리페놀 함량만큼 크지 않았다 (표 3). 표 3 에서 보는 바와 같이, 용매분획 별 항산화활성은 캠밸얼리의 핵산분획에서 원적외선처리에 따른 증가가 가장 크게 나타났다. 핵산분획의 HPLC상에서 원적외선건조 처리의 두 그룹이(그룹1: 9-13분, 그룹2: 19-20) 무처리구에 서는 나타나지 않던 것이 높게 나타났다.
표 3. Chemical composition of sub-fractioned cv. Campbell Early.
| n-Hexane fr. | EtOAc fr. | n-BuOH fr. | Aqueous fr. | |||||
| Non - FIR y ) | FIR | Non - FIR y ) | FIR | Non - FIR y ) | FIR | Non - FIR y ) | FIR | |
| TEx ) (g/100gF.W.) | 0.7 | 0.8 | 0.3 | 0.4 | 5.2 | 6.1 | 11.8 | 16.8 |
| TPs (μg/mg) |
12.7±1.0z) | 57.4±1.4 | 101.9±2.8 | 158.3±4.8 | 12.0±0.5 | 33.1±1.5 | 2.0 ±0.3 |
8.3 ±1.4 |
| TFs (μg/mg) |
9.5 ±0.4 |
12.3±1.5 | 20.5±1.3 | 27.9±1.5 | 10.6±0.6 | 13.4±0.9 | 9.4 ±0.4 |
9.5 ±0.8 |
| IC50 of RSA (mg/mL) | 2.93±0.07 | 1.09±0.00 | 1.09±0.00 | 1.08±0.00 | 3.48±0.05 | 1.49±0.01 | 11.71±0.35 | 5.18±0.03 |
x)TE, total extract; TPs, total phenolics; RSA, radical scavenging activity; F.W., fresh weight.
y)Non-FIR indicates that grape berries were dried in a 70˚C dry oven for 5 days without FIR treatment.
z)Values indicate averages (n=3) with standard errors.
본 발명의 결과를 요약하면, 원적외선건조 처리는 캠밸얼리의 폴리페놀의 함량 및 항산화효과를 증가시키는 결과를 보였는데, 이는 길게 연결관 폴리머 화합물이 원적외선에 의해 분해되어 단순구조의 화합물로 생성된 것으로 추정된다. 포도 품종 별 원적외선 처리효과는 청포도 보다는 적포도에서 기능성물질의 변화가 더 크게 나타났는데, 이는 원적외선에 의해 분해될 수 있는 폴리페놀 함량이 적포도에 더 많이 함유되어 있기 때문으로 사료된다. 이는 원적외선 건조처리에 따른 항산화물질의 변화는 식물체 별로 원래 함유하고 있는 폴리페놀의 긴 체인구조가 함량이 적어 원적외선에 의해 분해 생성될 수 있는 항산화물이 적거나 없을 경우로 사료된 다. 또 하나의 이유는 특정 식물은 그들의 세포(원적외선 효과가 없는)들이 항산화물을 쉽게 용출시키는 구조로 원적외선 건초처리뿐만 아니라 다른 건조 방식에 의해서도 쉽게 식물세포로부터 용출되는 경우의 것으로 사료된다. 보다 많은 식물체 별 원적외선건조 처리에 따른 효과를 앞으로 밝혀내어야 할 것으로 사료되는데, 어쨌든 원적외선 건조효과는 본 연구의 적포도나 이전에 밝혀진 녹차등 폴리페놀의 함량이 높은 식물체의 식품으로의 가공처리에서 항 산화능력을 높여 주는 데 효율적인 것으로 나타났다.
이하 본 발명의 내용을 실시예 및 비교예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 본 발명의 내용을 보다 쉽게 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1 >
상기 한국산 캠밸얼리를 원적외선 2 ~ 14㎛ 파장의 방출 원적외선 건조기 (Korean Energy Co., Seoul, Korea)를 이용하여 70℃에서 30분간 조사하였다. 원적외선 처리 후 섭씨 70도의 열풍건조기에서 5일간 건조하여 건포도를 제조하였다. 비교예 1로 원적외선을 조사하지 않은 동량의 포도를 상기 열풍건조 조건으로 동일 시간 건조해 준비하였다.
< 실시예 2 >
실시예 1과 같이 원적외선 처리하여 준비된 포도를 압착기를 이용하여 제조된 생과즙을 90℃의 온도로 30분간 열처리하여 살균한 후 탄산나트륨을 첨가하여 pH를 4 정도로 맞추어 4℃의 온도로 24시간 저온 저장하여 침전된 주석산을 제거하여 포도주스 원액을 제조하였다. 비교예 2로 원적외선을 조사하지 않은 동량의 포도를 동일 조건으로 제조하여 포도주스 원액을 준비하였다.
< 실시예 3 >
실시예 1과 같이 원적외선 처리하여 준비된 포도 49중량%에 설탕 50중량%, 팩틴 0.6중량%, 구연산 0.4중량%를 배합조에서 잘 배합한 뒤, 72℃에서 감압농축하고, 농축이 끝난 후 87℃에서 15분간 가열시켜 살균한 후, 병에 충전하여 냉각하여 포도잼을 제조하였다. 비교예 3으로 원적외선을 조사하지 않은 동량의 포도를 동일 조건으로 제조하여 포도잼을 준비하였다.
- 관능 시험
상기 실시예 및 비교예를 통해서 제조된 건포도, 포도주스 및 포도잼을 실온에서 7일 동안 저장한 후, 훈련된 관능검사 요원 20명을 대상으로 3회의 반복에 의한 관능 평가를 실시하였다. 관능검사 항목은 향, 맛, 전체적인 기호도에 대하여 실시하였으며 5점 척도법에 따라 5점을 만점으로 하여 다음의 평가기준에 의하여 피시험자가 점수를 기록한 후 이들의 평균값을 구하여 기록하였다.
5: 아주 좋다 ~ 1: 아주 나쁘다
표 4. 관능시험 결과표
| 향 | 맛 | 기호도 | ||
| 건포도 | 비교예 1 | 3.7 | 3.9 | 3.8 |
| 실시예 1 | 4.3 | 4.2 | 4.2 | |
| 포도주스 | 비교예 2 | 3.8 | 3.7 | 3.7 |
| 실시예 2 | 4.3 | 4.3 | 4.2 | |
| 포도잼 | 비교예 3 | 3.9 | 3.8 | 3.8 |
| 실시예 3 | 4.3 | 4.2 | 4.3 |
본 발명의 실시예에 의하여 제조된 건포도, 포도주스 및 포도잼의 경우 각각의 비교예와 비교하여 향과 맛에서 모두 높은 관능 점수를 얻었으며, 특히 원적외선 처리에 의한 항산화력의 증가로 7일간의 보관에도 불구하고 산화취를 전혀 느낄 수 없어 매우 신선한 건포도, 포도주스, 포도잼 특유의 향과 맛이 난다고 응답하였다.
도 1은 원적외선 처리에 의한 포도의 총페놀함량의 증가를 나타내는 그래프.
도 2는 원적외선 처리에 의한 포도 추출물의 정성적 유효 페놀 화합물을 나타내는 HPLC 크로마토그램.
Claims (13)
- 포도주스를 제조하는 방법에 있어서,2 내지 14㎛ 범위의 파장을 방출하는 원적외선으로 70℃의 온도에서 30분간 캠벨얼리에 조사하여 건조처리함으로써 항산화 활성이 증가된 포도주스를 제조하는 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 포도주스를 제조하는 방법에 있어서,2 내지 14㎛ 범위의 파장을 방출하는 원적외선으로 70℃의 온도에서 30분간 캠벨얼리에 조사하여 건조처리한 후, 상기 원적외선 처리하여 준비된 캠벨얼리를 압착기로 생과즙을 만들고 열처리하여 살균한 후 탄산나트륨을 첨가하여 pH를 4로 맞추어 항산화 활성이 증가된 포도주스를 제조하는 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항 또는 제10항의 방법으로 제조되는 포도주스.
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2008
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