KR101703912B1

KR101703912B1 - 블루베리로부터 안토시아닌을 추출하는 방법 및 상기 방법에 의해 추출된 안토시아닌을 함유하는 식품

Info

Publication number: KR101703912B1
Application number: KR1020140191847A
Authority: KR
Inventors: 김용석; 정도연; 조성호; 조승화; 박해석
Original assignee: 전북대학교산학협력단; 재단법인 발효미생물산업진흥원
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2017-02-08
Also published as: KR20160080228A

Abstract

본 발명은 블루베리 분쇄물에 추출 용매를 첨가한 후 환류냉각법 또는 진탕추출법을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루베리로부터 천연 색소 안토시아닌(anthocyanin)을 추출하는 방법 및 상기 방법에 의해 추출된 천연 색소 안토시아닌을 유효성분으로 함유하는 식품 조성물을 제공한다.

Description

블루베리로부터 안토시아닌을 추출하는 방법 및 상기 방법에 의해 추출된 안토시아닌을 함유하는 식품{Method for extracting anthocyanin from blueberry and food comprising anthocyanin extracted by the method}

본 발명은 블루베리로부터 안토시아닌을 추출하는 방법 및 상기 방법에 의해 추출된 안토시아닌을 함유하는 식품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블루베리 분쇄물에 추출 용매를 첨가한 후 환류냉각법 또는 진탕추출법을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루베리로부터 천연 색소 안토시아닌(anthocyanin)을 추출하는 방법 및 상기 방법에 의해 추출된 천연 색소 안토시아닌을 유효성분으로 함유하는 식품 조성물에 관한 것이다.

식품의 색은 소비자가 식품을 구매할 때 가장 먼저 고려하는 관능적 품질요소로서 소비자의 기호성에 직접적인 영향을 미치게 된다. 그러나 최근 식품에 사용되고 있는 인공색소의 안전성 문제가 제기되면서 식품 내 천연색소의 사용이 증가되고 있으며 항산화 기능을 비롯한 다양한 생리적 기능성이 알려짐에 따라 천연색소의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 하지만 우리나라의 경우 아직까지는 천연색소에 비하여 합성색소의 사용량이 월등히 많은 편이다.

블루베리는 세계 10대 건강장수 식품으로 항산화 작용을 하는 안토시아닌이 많이 함유되어 있어 노화 방지, 시력개선, 혈관질환 예방과 개선, 소염 및 살균작용, 기억력 개선, 인슐린 생성 조절 등에 효능이 밝혀져 건강 장수 관련 특산품으로 각광 받고 있다. 블루베리에 다량 함유되어있는 안토시아닌(anthocyanin) 색소는 최근 독성 및 발암 등의 안전성에 문제가 제기되고 있는 합성착색료를 대체할 수 있는 천연 착색료 소재로서 가치가 있다. 안토시아닌 색소는 식물계에 널리 분포되어 있는 페놀화합물 중의 하나로 과실, 줄기, 잎, 뿌리 등 식물체 각 부위에 폭넓게 분포되어 있는 적색, 자색, 청색 등의 색을 나타내는 수용성 색소이다. 포도나 가지, 블루베리 등에 함유된 천연색소성분의 안토시아닌은 강한 항산화물질로 혈전형성 억제와 콜레스테롤 형성을 막아 동맥경화를 예방하며, 소염작용과 살균효과도 뛰어난 것으로 알려져 있어 천연색소로서 최고의 이용가치가 있다고 알려져 있다. 그 밖에도 블루베리는 가용성 무질소물, 수분, 조단백, 조지방, 회분, 조섬유를 함유하고 있고, 그 외 무기성분으로는 Ca, K, P, Na 등을 함유하고 있으며, 다른 과일이나 채소보다 항산화성이 5배 강한 것으로 밝혀졌다.

블루베리의 생리활성에 대한 연구는 블루베리 추출물의 항균 및 항산화효과와 항암효과가 있으며, 가공 제품에 관한 연구로는 블루베리 분말을 이용한 양갱, 쿠키, 식빵, 머핀 등이 있다. 현재 블루베리의 안토시아닌에 대한 연구는 활발히 진행되고 있지만 다른 색소 성분에 비해 다양한 가공 및 저장조건에서 가장 불안정한 것으로 알려져 있는 안토시아닌의 안정성은 추가적인 연구가 필요하다. 따라서 블루베리에 다량 함유되어 있는 안토시아닌 색소를 함유한 분말의 제조방법 등에 대한 연구를 통하여 고부가가치의 천연 식품첨가물과 천연색소 개발이 필요한 실정이다. 또한 블루베리의 식품소재화를 위해서는 블루베리 가공시 발생될 수 있는 색소의 변화정도 및 안정성을 개선하는 기술의 개발이 필요하다.

한국공개특허 제2013-0121385호에서는 '오디·블루베리·오미자 추출물의 안토시아닌 색소의 저장 안정성이 향상된 과립체 및 그 제조방법'이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2012-0090089호에서는 '안토시아니딘을 포함하는 조성물 및 이용방법'이 개시되어 있으나, 본 발명에서와 같이 블루베리로부터 안토시아닌을 추출하는 방법 및 상기 방법에 의해 추출된 안토시아닌을 함유하는 식품에 대해서는 밝혀진 바가 전혀 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명은 블루베리로부터 천연 색소인 안토시아닌을 추출하기 위한 최적 조건을 선정하기 위해, 다양한 추출용매를 이용한 다양한 추출 방법으로 조사한 결과, 75~85%(v/v) 에탄올을 첨가한 후 5~15℃에서 6~8 시간 동안 진탕추출법을 수행한 경우, 안토시아닌 추출 효율이 가장 높은 것을 확인하였다. 또한, 상기와 같은 방법으로 추출한 천연 색소 안토시아닌은 pH3, 30℃ 및 암 조건에서 안정성이 유지되며, 냉동 온도(-80℃) 또는 4℃에서 저장할 경우 안정성이 유지되는 것을 확인하였다.

따라서, 본 발명을 통해 블루베리로부터 천연 색소 안토시아닌을 효과적으로 추출할 수 있고, 생산된 안토시아닌이 안정하게 유지될 수 있는 조건을 확립하여 식품 가공시 발생될 수 있는 색소의 변화 정도 및 안정성 개선에 큰 유용성을 제공할 수 있게 됨으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 블루베리 분쇄물에 추출 용매를 첨가한 후 환류냉각법 또는 진탕추출법을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루베리로부터 천연 색소 안토시아닌(anthocyanin)을 추출하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 추출된 천연 색소 안토시아닌을 유효성분으로 함유하는 식품 조성물을 제공한다.

본 발명은 블루베리로부터 안토시아닌을 추출하는 방법 및 상기 방법에 의해 추출된 안토시아닌을 함유하는 식품에 관한 것으로, 노화 방지, 시력개선, 혈관질환 예방과 개선, 소염 및 살균작용, 기억력 개선, 인슐린 생성 조절 등에 효능 등 여러 가지 뛰어난 생물학적 활성을 가지는 천연 식용색소 안토시아닌을 다량 제공할 수 있는 방법과 가공시 발생될 수 있는 색소의 변화 정도 및 안정성을 개선하는 기술을 제공하므로 식품가공산업상 매우 유용하다.

도 1은 블루베리 추출물의 동결건조 분말을 첨가하여 젤리를 제조하는 과정을 나타낸다.
도 2는 블루베리 추출물의 동결건조 분말을 첨가하여 샐러드 드레싱을 제조하는 과정을 나타낸다.
도 3은 배양 지역에 따른 블루베리 추출물의 안토시아닌 함량을 나타낸다.
도 4는 다양한 pH에서 블루베리 유래의 안토시아닌의 안정성을 나타낸다.
도 5는 다양한 온도 및 가열 시간에 대한 블루베리 유래의 안토시아닌의 안정성을 나타낸다.
도 6은 pH3.0에서 블루베리 유래의 안토시아닌의 빛에 대한 영향을 나타낸다.
도 7은 pH3.0에서 블루베리 유래의 안토시아닌의 저장 온도에 대한 영향을 나타낸다.
도 8은 블루베리 추출물의 동결건조 분말을 농도별로 첨가하여 제조한 젤리를 나타낸다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 블루베리 분쇄물에 추출 용매를 첨가한 후 환류냉각법 또는 진탕추출법을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루베리로부터 천연 색소 안토시아닌(anthocyanin)을 추출하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 추출 용매는 에탄올일 수 있고, 바람직하게는 75~85%(v/v) 에탄올일 수 있고, 가장 바람직하게는 80%(v/v) 에탄올일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 환류냉각법 또는 진탕추출법은 당업계에 일반적으로 사용되는 물질 추출법이며, 바람직한 진탕추출법은 5~15℃에서 6~8 시간 동안 수행하는 것일 수 있고, 바람직하게는 10℃, 7 시간 동안 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법은 듀크 품종의 블루베리 열매 분쇄물에 75~85%(v/v) 에탄올을 첨가한 후 5~15℃에서 6~8 시간 동안 진탕추출법으로 추출한 후, 감압농축하는 단계를 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 듀크 품종의 블루베리 분쇄물에 80%(v/v) 에탄올을 첨가한 후 10℃에서 7 시간 동안 진탕추출법으로 추출한 후, 감압농축하는 단계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 추출된 천연 색소 안토시아닌(anthocyanin)을 유효성분으로 함유하는 식품 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 조성물에서, 상기 천연 색소 안토시아닌은 pH2.5~3.5 및 암 조건에서 안정성이 유지되는 것일 수 있고, 바람직하게는 pH3 및 암 조건에서 안정성이 유지되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 천연 색소 안토시아닌의 저장을 위한 온도는 냉동 온도일 수 있다. 상기 저장을 위한 냉동 온도는 0℃ 이하의 냉동 조건을 의미하는 것으로, 바람직하게는 -80~0℃일 수 있고, 바람직하게는 -80℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 식품으로는 떡, 각종 음료, 젤리, 샐러드 드레싱, 푸딩, 아이스크림 등 색상이 첨가되는 모든 식품을 예로 들 수 있으며, 이 경우 안토시아닌 색소의 함량은 0.01 내지 20%(w/w, w/v), 바람직하게는 2 내지 10%(w/w)의 범위일 수 있다.

본 발명이 제공하는 식품은 함유된 안토시아닌 색소로 인하여 인체에 안전한 천연의 색상을 제공할 뿐만 아니라 다른 천연색소들과 달리 달콤하고 산뜻한 향을 제공하므로 관능적으로도 매우 우수하다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 조성물에서, 상기 식품은 젤리 또는 샐러드 드레싱일 수 있으며, 바람직하게는 추출된 천연 색소 안토시아닌의 분말을 6~8 중량% 함유하는 젤리이거나 또는 추출된 천연 색소 안토시아닌의 분말을 2~4 중량% 함유하는 샐러드 드레싱일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 추출된 천연 색소 안토시아닌의 분말을 7 중량% 함유하는 젤리이거나 또는 추출된 천연 색소 안토시아닌의 분말을 3 중량% 함유하는 샐러드 드레싱일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명은 상기 추출된 천연 색소 안토시아닌을 pH 2.5~3.5, 암 조건 및 -80℃~0℃에서 저장하는 단계를 포함하는 안토시아닌의 안정성을 유지하는 방법을 제공한다. 안토시아닌은 다른 영역의 pH보다는 pH 2.5~3.5에서 안정성이 유지되었으며, 명 조건보다는 암 조건에서 안정성이 유지되었으며, 25℃이나 4℃ 보다는 냉동 온도(-80~0℃)에서 안정성이 유지되었다.

재료 및 방법

1. 원료 선정

본 실험에 사용한 블루베리는 2014년 전북 순창군 쌍치면에 위치한 '고당산농장'의 듀크, 레카, 엘리자베스 품종과 고창군에 위치한 '남산블루베리'의 레카, 정읍시에 위치한 '눈사랑블루베리농원'의 엘리자베스 품종을 구매하여 실험에 사용하였다.

2. 블루베리의 안토시아닌 최적 추출 조건 설정

안토시아닌의 최적 추출용매를 선정하기 위해 분쇄한 블루베리에 시료 20배량의 물, 20, 40, 60, 80% 에탄올을 가하여 추출하였다. 시료 5 g에 각각의 추출 용매 100 mL를 첨가하여 80℃에서 3시간 환류냉각 추출하였고, 여과지(Whatman No. 2)로 감압여과하고 45℃에서 감압농축하여 에탄올을 완전히 제거하였다. 이 농축물을 50ml 플라스크로 정용하고 0.45 μm 시린지 필터로 여과한 후 HPLC로 분석하였다. 분석 조건은 표 1과 같고 표준품은 시아니딘-3-글루코시드(Cyanidin-3-glucoside), 시아니딘-3-갈락토시드(Cyanidin-3-galactoside), 델피니딘-3-갈락토시드(Delphinidin-3-galactoside), 페투니딘-3-갈락토시드(Petunidin-3- galactoside)를 사용하였다. 이중 안토시아닌 함량이 가장 높은 용매를 선정하여 환류냉각 추출법과 진탕추출법으로 온도별, 시간별로 추출한 후 위와 같은 방법으로 분석하여 최적 추출 조건을 설정하였다.

안토시아닌 분석을 위한 HPLC 조건

항목	작동 조건
기기	HPLC (Shimadzu 20A Series, Japan)
칼럼	Shim-pak (4.6 mm × 250 mm)
칼럼 온도	30℃
이동상	A : 2% Acetic acid in 45% Acetonitrile B : 2% Acetic acid in D.W
유속	1.0 mL/min
주입 부피	20 μL
검출기	UV detector (Shimadzu, Japan), λ=355 nm

3. 블루베리 유래 천연색소 제조

블루베리 유래 천연색소를 제조하기 위해 각각의 재배지역과 품종을 선정하였다. 블루베리는 순창군과 고창군, 정읍시에서 구매한 열매를 최적 추출 조건으로 안토시아닌 함량을 분석하여 색소 함량이 높은 품종을 선택하였다. 선택된 품종을 이용하여 대량 추출한 다음 여과지(Whatman No. 2)로 감압여과하고 45℃에서 감압농축하여 추출 용매를 완전히 제거하였다. 이 농축물에 부형제를 첨가하여 동결건조기로 색소 분말을 제조하였다.

4. 추출색소의 안정성 분석

가. 색소 수용액 제조

블루베리로 추출한 색소 분말을 Macllvaine 완충용액(0.1M citric acid+0.2M Na₂HPO₄)과 혼합하여 1% 수용액을 제조하여 각 항목에 대한 안정성을 평가하였다.

나. pH 에 따른 색소의 안정성 평가

색소 안정성에 대한 pH의 영향을 알아보기 위하여 Macllvaine 완충용액을 사용하여 pH를 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 및 7.0으로 조절하였다. 각 pH별로 아로니아즙을 첨가하여 10% 수용액을 제조하고 마이크로플레이트 리더를 이용하여 450-800 nm 범위에서 pH에서의 흡수스펙트럼을 측정하여 최대 흡수파장을 알아보았다.

다. 가열에 대한 안정성 평가

가열온도와 시간에 따른 색소의 안정성을 알아보기 위해 pH 3.0의 Macllvaine 완충용액을 사용하여 1% 색소 수용액을 제조하여 15 mL 팔콘 튜브에 넣어 밀봉하였다. 각각의 시료를 30, 50, 70℃에서 4시간 동안 보관하면서 60분 간격으로 꺼내 차가운 물에 냉각시킨 후, 블루베리는 520 nm에서 마이크로플레이트 리더를 이용하여 흡광도의 변화를 측정하였다.

라. 빛에 대한 안정성 평가

빛의 영향을 알아보기 위해 pH 3.0의 Macllvaine 완충용액을 사용하여 제조한 1% 색소 수용액을 팔콘 튜브에 넣고 밀봉하였다. 시료의 일부는 일광에 노출시키면서 상온에 보관하였고, 일부는 알루미늄 호일에 싸서 암소에 보관하면서 수용액의 흡광도 변화를 블루베리는 520 nm에서 마이크로플레이트 리더를 이용하여 측정하였다.

마. 저장온도에 대한 안정성 평가

냉장 및 냉동온도에서 장기저장에 따른 색소의 안정성을 알아보기 위하여 pH 3.0 Macllvaine 완충용액에 1% 색소 수용액을 제조하여 팔콘 튜브에 10 mL씩 넣어 밀봉하였다. 각각의 시료를 4, 25, -80℃에서 7일 동안 보관하면서 24시간 간격으로 블루베리는 520 nm에서 흡광도의 변화를 측정하여 저장 중 색소의 안정성을 알아보았다.

5. 블루베리 색소의 식품 적용 연구

블루베리 색소 분말을 식품에 적용하기 위하여 추출색소 분말은 젤리, 샐러드 드레싱에 첨가하여 제조하고 일반성분과 이화학적 및 관능적 특성을 비교분석하여 이를 바탕으로 적합한 첨가 비율을 선정하였다.

가. 젤리 제조

젤리 제조는 표 2의 배합비에 따라 색소 분말을 함유하지 않은 시료를 대조구(J0)로 하였고, 여기에 색소 분말을 3%(w/w, J3), 5%(w/w, J5), 7%(w/w, J7) 함유하도록 하여 블루베리 젤리를 제조하였다. 제조 방법은 증류수를 70℃ 수조에 중탕해 설탕을 녹이고 색소 분말을 넣어 녹인 다음 젤라틴을 넣어 용해시킨 후 백도를 넣고 완전히 혼합하여 밀폐용기에 넣어 상온에서 30분간 식힌 다음 4℃의 냉장실에서 젤리를 성형한 후 실험하였다(도 1).

블루베리로부터 추출하고, 동결건조한 안토시아닌 분말을 첨가한 젤리에 대한 실험 디자인

성분	혼합비 (%, w/w)
성분	J0¹ ⁾	J3² ⁾	J5³ ⁾	J7⁴ ⁾
블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말	0.00	3.00	5.00	7.00
백도	3.00	3.00	3.00	3.00
설탕	14.00	14.04	14.04	14.04
물	81.31	78.31	76.31	74.31
젤라틴	1.69	1.69	1.69	1.69
합계	100.00	100.00	100.00	100.00

1) D0; 0% 블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말을 첨가한 젤리

2) D3; 3% 블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말을 첨가한 젤리

3) D5; 5% 블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말을 첨가한 젤리

4) D7; 7% 블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말을 첨가한 젤리

나. 샐러드 드레싱 제조

샐러드 드레싱 제조는 표 3의 배합비에 따라 색소 분말을 함유하지 않은 시료를 대조구(D0)로 하였고, 여기에 색소 분말을 3%(w/w, D3), 5%(w/w, D5), 7%(w/w, D7) 함유하도록 하여 블루베리 샐러드 드레싱을 제조하였다. 제조 방법은 올리브오일과 올리고당, 볶은 양파, 소금, 레몬즙과 식초, 마요네즈를 넣어 분쇄하고 색소 분말을 넣어 완전히 혼합한 후 밀폐용기에 넣어 4℃의 냉장실에서 보관하면서 실험하였다(도 2).

블루베리 추출물의 동결건조 분말을 첨가한 샐러드 드레싱에 대한 실험 디자인

성분	혼합비 (%, w/w)
성분	D0¹ ⁾	D3² ⁾	D5³ ⁾	D7⁴ ⁾
블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말	0.00	3.00	5.00	7.00
올리브오일	10.00	10.00	10.00	10.00
우유	47.00	44.00	42.00	40.00
올리고당	15.00	15.00	15.00	15.00
양파	5.00	5.00	5.00	5.00
소금	0.50	0.50	0.50	0.50
레몬즙	3.00	3.00	3.00	3.00
식초	4.50	4.50	4.50	4.50
마요네즈	15.00	15.00	15.00	15.00
합계	100.00	100.00	100.00	100.00

1) D0; 0% 블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말을 첨가한 샐러드 드레싱

2) D3; 3% 블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말을 첨가한 샐러드 드레싱

3) D5; 5% 블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말을 첨가한 샐러드 드레싱

4) D7; 7% 블루베리 유래의 동결건조한 안토시아닌 분말을 첨가한 샐러드 드레싱

6. 관능 검사

관능 검사는 전북대학교 식품공학 전공 대학원생 및 대학생 10명을 대상으로 실시하였고 색, 향, 맛, 조직감 및 전반적 기호도에 대하여 대조구와 비교하여 9점 척도법(1; 매우 나쁨, 9; 매우 좋음)으로 평가하여 통계처리 하였다.

7. 통계 처리

각 분석항목에 대하여 3회 반복 측정하여 얻은 결과는 SPSS 12.0 통계 프로그램을 이용하여 평균과 표준편차를 구하였고, ANOVA 분석 던칸의 다중 범위 테스트로 유의성을 검정하였다.

실시예 1. 블루베리의 안토시아닌 최적 추출 조건 설정

1) 추출 용매 선정

블루베리 열매로부터 안토시아닌을 추출할 수 있는 최적의 용매를 선정하기 위해 에탄올의 농도를 달리하고 40℃에서 3시간 환류냉각 추출하여 총 안토시아닌 함량을 측정하였다(표 4). 분석 결과 에탄올의 농도가 높아질수록 안토시아닌 함량이 증가하였고, 80% 에탄올 추출물에서 316.80±0.92 mg/100g으로 가장 높은 함량을 나타내어 안토시아닌 추출 용매로 80% 에탄올을 사용하는 것이 적합할 것으로 판단된다.

블루베리 유래의 동결건조한 분말의 안토시아닌 함량(단위: mg/100g, 습량기준)

용매	함량
물	169.35±2.73^c
20% EtOH	260.19±44.55^b
40% EtOH	271.00±0.56^ab
60% EtOH	268.87±0.09^ab
80% EtOH	316.80±0.92 ^a

2) 최적 추출 조건 설정

블루베리 열매로부터 안토시아닌의 최적 추출 조건을 설정하기 위해 80% 에탄올을 추출용매로 하여 환류냉각법과 진탕추출법을 이용하여 각각 온도별, 시간별로 추출하여 총 안토시아닌 함량을 측정하였다(표 5). 분석 결과 10℃에서 7시간 진탕추출 시 325.57±2.28 mg/100g으로 안토시아닌 함량이 가장 높게 나타났고, 10℃ 이상의 온도에서 추출하였을 때는 오히려 감소하는 경향을 나타내었다.

실시예 2. 블루베리 유래 천연색소 제조

추출색소를 제조하기 위한 최종 시료를 선택하기 위해 최적추출 조건으로 품종과 지역에 따른 블루베리 열매의 색소 함량을 분석하였다(도 3). 분석 결과 고당산농장의 듀크가 325.57±2.28 mg/100 g으로 가장 높은 안토시아닌 함량을 나타내었고, 눈사랑블루베리의 엘리자베스가 146.05±0.96 mg/100 g으로 가장 낮은 함량을 나타내었다. 가장 높은 색소 함량을 나타낸 순창산 고당산농장의 듀크를 이용하여 색소를 제조하였고, 흡습성이 높으므로 부형제를 첨가하여 색소 분말의 안정성을 향상시켰다.

실시예 3. 추출색소의 안정성 분석

본 연구에서는 천연색소원으로서 블루베리 열매를 이용하여 색소의 함량이 많고 부가가치가 높은 색소를 추출하여 식품에서의 안정성을 조사하고자 하였다.

1) pH 에 대한 안정성

블루베리에서 추출한 안토시아닌 색소의 안정성에 미치는 pH의 영향을 알아보고자 색소에 pH 3.0-7.0으로 조절한 완충용액을 각각 첨가하여 1% 수용액을 조제한 후, 450-800 nm에서 흡광도의 변화를 측정하였다(도 4). 블루베리의 안토시아닌 색소는 pH 3.0에서 가장 높은 스펙트럼을 보였으며 pH가 높아질수록 감소하는 경향을 보였다. pH 3.0에서는 특히, 520 nm에서 가장 높은 흡광도를 나타내었다. pH가 높아짐에 따라 최대흡광도가 변화하는 것은 안토시아닌 색소의 전형적인 패턴으로 안토시아닌 색소는 pH가 낮은 산성용액에서는 flavylium 양이온으로 존재하여 안정한 진한 적색을 나타내고 pH가 증가할수록 flavylium 양이온이 수소이온을 잃고 pseudobase가 형성되어 무색의 carbinol pseudobase를 형성하고, pH 9 이상에서는 anhydrobase의 형태로 되어 푸른색을 나타낸다고 보고된 바 있다. 블루베리는 안토시아닌 함량이 풍부하기에 천연색소로서 식품에서 많이 활용될 가능성이 높으므로 pH에 따른 안정성을 고려해야 할 것으로 판단된다.

2) 가열에 대한 안정성

pH에 따른 블루베리 색소의 안정성 실험에서 가장 높은 파장을 나타낸 pH 3.0 완충용액을 이용하여 1% 수용액을 제조하였다. 제조된 수용액을 30, 50, 70℃에서 4시간 저장하면서 60분 간격으로 색소의 흡광도를 측정하여 안정성을 확인하였다(도 5). 가열온도가 높아지고 가열시간이 길어질수록 블루베리 색소의 안정성은 감소하는 경향을 나타내었다. 70℃에서 가열할 경우 색소의 파괴가 나타나 60분이 지나면서 가열하기 전에 비해 21.67% 감소하였다. 30℃에서는 안정성이 비교적 높게 나타났다.

3) 빛에 대한 안정성

블루베리에서 추출한 안토시아닌 색소의 빛에 대한 안정성을 측정하였다(도 6). 일광에서 7일 동안 24시간 간격으로 흡광도 변화를 조사하였으며 대조구는 알루미늄 호일로 빛을 차단한 시료를 같은 방법으로 하였다. 그 결과 일광에서는 안토시아닌 색소가 1일째에 0.06% 감소하였으며, 7일째에는 7.70% 감소하였다. 반면에 암실에서 보관한 색소는 5일째까지 지속적으로 색도가 감소하였다. 이러한 결과로 볼 때 블루베리에서 추출한 안토시아닌 색소는 일광에 대한 안정성이 낮은 것으로 판단된다.

4) 저장온도에 대한 안정성

블루베리에서 추출한 색소의 저장온도에 대한 안정성을 알아보기 위해 가장 높은 파장을 나타낸 pH 3.0 완충용액을 이용하여 제조한 1% 수용액을 25, 4, -80℃에서 7일 동안 저장하면서 24시간 간격으로 안정성을 측정하였다(도 7). 냉동온도에서 저장한 경우에는 시간이 경과하여도 색소가 비교적 안정하였으나 25℃의 상온에서는 저장기간이 경과함에 따라 색소가 감소하는 경향을 보여주었다. 저장 1일 후 25℃에서는 12.48% 감소하였고, -80℃에서는 5.91% 감소하였다. 따라서 블루베리 색소를 저장할 경우 냉동 저장하는 것이 안토시아닌 색소의 안정성을 유지하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

실시예 5. 블루베리 색소의 식품 적용

가. 관능검사

1) 젤리

블루베리 추출색소 분말을 첨가한 젤리의 관능검사를 실시한 결과는 표 6과 같다. 추출색소 분말을 첨가하지 않은 대조구(J0)와 비교하여 색소 분말을 첨가한 젤리와 평가했을 때, 젤리의 색과 풍미는 J7이 각각 7.50±1.43, 6.00±2.26으로 가장 높은 점수를 받았다. 젤리의 맛은 J5와 J7이 각각 7.00±1.25, 7.00±1.41로 가장 높은 점수를 평가받았고, 조직감은 J7이 6.90±1.45로 가장 높은 점수를 받았다. 젤리의 전반적 기호도에서 블루베리 추출색소 분말을 7% 함유했을 때 7.20±1.48로 가장 높은 평가를 받았다. 따라서 젤리에서 블루베리 추출색소 분말의 첨가 비율은 7%가 가장 적합할 것이라고 판단된다.

블루베리 추출물의 동결건조 분말을 첨가한 젤리의 관능검사 결과

	색	풍미	맛	조직감	전반적 기호도
J0	4.60±1.35	3.80±1.75	3.80±1.75	3.80±1.75	4.80±1.87
J3	6.70±1.06	5.30±1.57	5.80±1.99	5.80±1.32	6.20±0.42
J5	7.30±1.25	5.90±1.97	7.00±1.25	6.30±1.49	7.00±0.94
J7	7.50±1.43	6.00±2.26	7.00±1.41	6.90±1.45	7.20±1.48

2) 샐러드 드레싱

블루베리 추출색소 분말을 첨가한 샐러드 드레싱의 관능검사를 실시한 결과는 표 7과 같다. 대조구(D0)와 비교하여 색소 분말을 첨가한 샐러드 드레싱을 평가했을 때, 드레싱의 색은 D5와 D7이 가장 높은 점수를 받았고, 풍미는 D7이 7.00±1.10, 맛은 D3와 D5가 각각 6.50±2.07, 6.50±1.87로 가장 높은 점수를 받았다. 조직감은 색소 분말이 첨가되지 않은 대조구가 6.00±0.89로 가장 높은 점수를 받았다. 전반적 기호도는 블루베리 추출색소 분말을 3% 함유했을 때 6.67±1.97로 가장 높은 평가를 받았다. 따라서 샐러드 드레싱의 블루베리 추출색소 분말의 첨가 비율은 3%가 가장 적합할 것이라고 판단된다.

블루베리 추출물의 동결건조 분말을 첨가한 샐러드 드레싱의 관능검사 결과

	색	풍미	맛	조직감	전반적 기호도
D0	5.83±1.47	5.67±1.51	5.67±1.86	6.00±0.89	5.67±1.03
D3	6.67±1.03	6.50±1.22	6.50±2.07	5.83±1.60	6.67±1.97
D5	7.00±0.89	6.67±1.51	6.50±1.87	5.83±1.60	6.50±1.97
D7	7.00±1.10	7.00±1.10	5.67±2.42	5.50±1.38	6.50±1.64

Claims

듀크 품종의 블루베리 열매 분쇄물에 75~85%(v/v) 에탄올을 첨가한 후 10℃에서 6~8 시간 동안 진탕추출법으로 추출한 후, 감압농축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루베리로부터 천연 색소 안토시아닌을 추출하는 방법.
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