KR102511666B1 - 감자의 생리활성 화합물을 증가시키는 가공기술 - Google Patents

감자의 생리활성 화합물을 증가시키는 가공기술 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (1) 홍감자를 슬라이스하여 홍감자 절편을 제조하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 제조한 홍감자 절편을 마이크로웨이브 건조시킨 후 분쇄하여 홍감자 분말을 제조하는 단계; (3) 상기 (2)단계의 제조한 홍감자 분말을 핫멜트 압출기에 투입한 후 압출하여 압출물을 제조하는 단계; 및 (4) 상기 (3)단계의 제조한 압출물을 건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 홍감자 압출물의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 홍감자 압출물에 관한 것이다.

Description

감자의 생리활성 화합물을 증가시키는 가공기술{Processing technology for increasing bioactive compounds in potato}
본 발명은 홍감자(고구밸리, 로즈밸리, 서홍, 홍선, 홍영) 분말을 마이크로웨이브 건조한 후 압출하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 홍감자 압출물의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 홍감자 압출물에 관한 것이다.
감자는 세계 4대 식량작물의 하나로서 식량으로서의 중요성뿐만 아니라 인간의 성장과 건강에 유익한 양질의 단백질과 철분, 마그네슘과 같은 무기성분, 그리고 비타민 C, B1, B2와 같은 필수 비타민과 아미노산이 다량 함유된 건강식품이다.
지금까지 감자에 관한 연구는 날로 증가하는 인구문제와 구황상황의 견지에서 연구되어 왔었다. 그러나 현재 급격한 경제성장으로 사람들의 생활이 향상됨에 따라 감자의 개발은 식량부족과 구황의 목적뿐만 아니라 식이요법 개발 식량이란 차원에서도 감자의 연구가 고려되어야 할 것이다. 특히 식품관련 산업에서는 생체조절 기능이나 방어능력이 있는 것으로 알려진 일부 성분들은 인체의 생리기능조절 및 항상성 유지에 관여하여 질병예방과 노화억제 등 건강을 유지하는데 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀짐에 따라 이들은 이용한 기능성식품의 개발이 식품산업의 새로운 연구 목표가 될 것이다.
고구밸리 감자(Solanum tuberosum L., cv Gogu valley)는 국립종자원에 품종보호(출원번호 2002-13) 등록된 품종으로 본 특허 발명의 주 발명자인 강원대학교 임영석 교수가 개발한 품종으로 표피가 붉은색인 홍감자 신품종으로, 일반 감자보다 생으로 먹기 편리하도록 개발되었고, 저장성이 좋아서 오랫동안 두어도 썩지 않는 특성이 있다. 일반 감자는 항암작용을 거의 나타내지 않지만, 고구밸리 감자 추출물은 암세포 증식을 억제하는 작용이 뛰어나서 암환자를 위한 건강기능식품으로 이용될 수 있다.
로즈밸리(Solanum tuberosum L., cv Rose valley)는 국립종자원에 품종보호(출원번호 2003-172) 등록된 품종으로 본 특허 발명의 주 발명자인 강원대학교 임영석 교수가 개발한 품종으로, 겉은 붉은색이며 속은 노란색을 지닌 항산화 능력이 뛰어난 기능성 감자 품종이다. 서홍(Solanum tuberosum L., cv Sieghong) 감자는 국립종자원에 품종보호(출원번호 2007-19) 등록된 품종으로 로즈밸리 이후에 개발된 품종으로 로즈밸리 품종과 유사하게 겉은 붉은색이며 속은 노란색을 지닌 항산화 능력이 뛰어난 기능성 감자 품종이다. 홍선(Solanum tuberosum L., cv hongsun) 감자는 국립종자원에 품종보호(출원번호 2015-584) 등록된 품종으로 고구밸리와 유사하게 표피는 붉은색이면서 속은 희색을 지닌 기능성 감자 품종이다. 홍영(Solanum tuberosum L., cv hongyoung) 감자는 국립종자원에 품종보호(출원번호 2008-146) 등록된 품종으로 표피는 붉은색이며 속도 약간 붉은 색을 지닌 항산화 능력이 뛰어난 기능성 감자 품종이다.
최근에는 항암 활성과 항산화, 항염증 효과와 천연 생리활성의 작용을 하는 안토시아닌이나 카로티노이드의 천연색소를 포함한 유색감자 품종들이 개발되면서 감자의 기능성과 가공에 관심이 모이고 있다. 유색감자에는 안토시아닌뿐만 아니라 비타민 C와 페놀화합물이 흰색이나 노란색을 띄는 일반감자보다 더 풍부하게 포함하고 있다고 알려진다.
유색감자에서 페놀화합물은 대표적으로 페놀산 플라보노이드를 가지고 있다. 클로로겐산(chlorogenic acid)은 감자의 페놀산 중에 90% 이상으로 가장 많은 비율을 차지하고 있다. 그 밖에도 카페익산(caffeic acid), p-쿠마르산(p-coumaric acid), 페룰산(ferulic acid) 등이 있다고 보고되었다.
유색감자에 포함된 성분들에 관련된 국내 연구들에서는 안토시아닌이 풍부한 유색감자의 추출물이 전립선암, 결장암, 위암, 폐암, 백혈병 세포주 모두에 항암활성을 나타냈으며 그 중에서 전립선암에 우수한 능력을 보여준다. 또한 유색감자는 바실러스균에 높은 항균활성을 보여주고 대장균에도 항균능력을 보이고 심혈관 질환의 발병요소인 요산(uric acid)을 생성하는데 관여하는 크산틴 산화효소(xhanthine oxidase)와 고혈압 발병요소인 안지오텐신 전환효소를 억제한다.
이처럼 고구밸리를 포함한 유색감자에는 인간의 건강에 이로운 물질들이 많이 포함되어 있다. 그러나 감자는 주로 스낵, 식자재로 많이 이용되고 건강기능식품 원료로써의 활용은 매우 적다.
한국등록특허 제2173359호에는 갈변생성 억제를 위한 감자 분말의 제조방법이 개시되어 있고, 한국등록특허 제1711410호에는 펙틴가수분해효소 처리에 의한 동결감자로부터 감자유세포 분리를 통한 건조감자소재의 제조방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 생리활성 화합물 증가 감자 가공기술과는 상이하다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 높은 생리활성 물질 및 미네랄 함량과 항산화 활성이 우수한 홍감자 압출물을 개발하기 위해, 홍감자를 마이크로웨이브 건조처리한 후 압출하여 기능성 성분 함량과 항산화 활성이 증진된 홍감자 압출물의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (1) 홍감자를 슬라이스하여 홍감자 절편을 제조하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 제조한 홍감자 절편을 마이크로웨이브 건조시킨 후 분쇄하여 홍감자 분말을 제조하는 단계; (3) 상기 (2)단계의 제조한 홍감자 분말을 핫멜트 압출기에 투입한 후 압출하여 압출물을 제조하는 단계; 및 (4) 상기 (3)단계의 제조한 압출물을 건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 홍감자 압출물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 홍감자 압출물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 홍감자 압출물을 함유하는 항산화 기능성 식품을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 홍감자 압출물을 유효성분으로 함유하는 항산화용 화장료 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 홍감자 압출물을 유효성분으로 함유하는 항산화용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명의 홍감자 압출물은 클로로겐산 및 카페익산 함량이 증진되고, 그 외에 트랜스페룰산, 시링산, p-쿠마르산, 4-하이드록시 벤조산 및 2-하이드록시신남산과 같은 단일 페놀산 함량도 높게 나타났다. 또한, 인, 칼륨 및 칼슘 등의 미네랄 함량도 높은 함량을 나타내면서 항산화 활성도 높게 나타나 기능성을 향상시킨 새로운 형태의 건강 지향의 압출물을 제공할 수 있고, 이를 이용하여 다양한 가공식품에 용이하게 사용할 수 있다. 또한, 항산화 효과를 가진 화장품 및 의약품의 용도로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 각각의 가공처리된 고구밸리 감자의 DPPH 라디칼 소거능을 비교한 그래프이다.
도 2는 각각의 가공처리된 고구밸리 감자의 클로로겐산 함량을 비교한 그래프이다.
도 3은 각각의 가공처리된 고구밸리 감자의 카페익산 함량을 비교한 그래프이다.
도 4는 각각의 가공처리된 고구밸리 감자의 칼륨 함량을 비교한 그래프이다.
도 5는 각각의 가공처리된 고구밸리 감자의 인 함량을 비교한 그래프이다.
도 1의 Freeze dry, Freeze dry-HME, Microwave dry, Microwave dry-HME, Oven dry, Oven dry-HME 표 1 참고
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
(1) 홍감자를 슬라이스하여 홍감자 절편을 제조하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 제조한 홍감자 절편을 마이크로웨이브 건조시킨 후 분쇄하여 홍감자 분말을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 홍감자 분말을 핫멜트 압출기에 투입한 후 압출하여 압출물을 제조하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계의 제조한 압출물을 건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 홍감자 압출물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 홍감자 압출물의 제조방법에서, 상기 홍감자는 바람직하게는 고구밸리(Solanum tuberosum L., cv Gogu valley), 로즈밸리(Solanum tuberosum L., cv Rose valley), 서홍(Solanum tuberosum L., cv Sieghong), 홍선(Solanum tuberosum L., cv hongsun) 또는 홍영(Solanum tuberosum L., cv hongyoung) 품종의 홍감자일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 고구밸리(Solanum tuberosum L., cv Gogu valley) 품종의 홍감자일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 홍감자 압출물의 제조방법에서, 상기 (2)단계의 마이크로웨이브 건조는 바람직하게는 주파수 2,000~2,800 MHz 및 출력 460~600 W 조건하에서 4~7분 동안 마이크로웨이브 건조할 수 있으며 더욱 바람직하게는 주파수 2,400 MHz 및 출력 460~600 W 조건하에서 4~7분 동안 마이크로웨이브 건조할 수 있다.
또한, 본 발명의 홍감자 압출물의 제조방법에서, 상기 (3)단계의 압출물은 바람직하게는 홍감자 분말을 온도 80~100℃, 압력 100~140 bar 및 스크류 속도 800~1200 rpm로 조정된 핫멜트 압출기에 90~110 g/분으로 투입한 후 압출하여 제조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 홍감자 분말을 온도 80~100℃, 압력 120 bar 및 스크류 속도 1000 rpm로 조정된 핫멜트 압출기에 100 g/분으로 투입한 후 압출하여 제조할 수 있다.
상기 (2) 및 (3)단계와 같은 조건으로 마이크로웨이브 건조한 후 압출물을 제조하는 것이 제조된 압출물의 다양한 기능성 성분과 항산화 활성을 증진시킬 수 있었다.
또한, 본 발명의 홍감자 압출물의 제조방법에서, 상기 (4)단계의 건조는 바람직하게는 압출물을 45~55℃에서 40~60시간 동안 건조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 압출물을 50℃에서 48시간 동안 건조할 수 있다.
본 발명의 홍감자 압출물의 제조방법은, 보다 구체적으로는
(1) 홍감자를 5~7 mm 두께로 슬라이스하여 홍감자 절편을 제조하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 제조한 홍감자 절편을 주파수 2,000~2,800 MHz 및 출력 460~600 W 조건하에서 4~7분 동안 마이크로웨이브 건조시킨 후 분쇄하여 홍감자 분말을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 홍감자 분말을 온도 80~100℃, 압력 100~140 bar 및 스크류 속도 800~1200 rpm로 조정된 핫멜트 압출기에 90~110 g/분으로 투입한 후 압출하여 압출물을 제조하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계의 제조한 압출물을 45~55℃에서 40~60시간 동안 건조하는 단계를 포함할 수 있으며,
더욱 구체적으로는
(1) 홍감자를 5~7 mm 두께로 슬라이스하여 홍감자 절편을 제조하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 제조한 홍감자 절편을 주파수 2,400 MHz 및 출력 460~600 W 조건하에서 4~7분 동안 마이크로웨이브 건조시킨 후 분쇄하여 홍감자 분말을 제조하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 제조한 홍감자 분말을 온도 80~100℃, 압력 120 bar 및 스크류 속도 1000 rpm로 조정된 핫멜트 압출기에 100 g/분으로 투입한 후 압출하여 압출물을 제조하는 단계; 및
(4) 상기 (3)단계의 제조한 압출물을 50℃에서 48시간 동안 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 홍감자 압출물을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 홍감자 압출물을 함유하는 항산화 기능성 식품을 제공한다.
본 발명의 홍감자 압출물을 식품첨가물로 사용하는 경우, 상기 홍감자 압출물을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합양은 그의 사용 목적(예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에 본 발명의 압출물은 원료에 대하여 15 중량부 이하, 바람직하게는 10 중량부 이하의 양의로 첨가된다.
그러나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.
상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 구체적인 예로, 상기 홍감자 압출물을 이용하여 농산물, 축산물 또는 수산물의 특성을 살려 변형시키는 동시에 저장성을 좋게 한 가공식품을 제조할 수 있다. 이런 가공식품에는 예를 들어, 과자, 음료, 주류, 발효식품, 통조림, 우유가공식품, 육류가공식품, 국수 등을 포함한다. 과자는 비스킷, 파이, 빵, 캔디, 젤리, 껌, 시리얼(곡물푸레이크 등의 식사대용품류 포함) 등을 포함한다. 음료는 탄산음료, 기능성이온음료, 쥬스(예를 들어, 사과, 배,포도, 알로에, 감귤, 복숭아, 당근, 토마토쥬스 등), 식혜 등을 포함한다. 주류는 청주, 위스키, 소주, 맥주, 양주, 과실주 등을 포함한다. 발효식품은 간장, 된장, 고추장 등을 포함한다. 통조림은 수산물 통조림(예를 들어, 참치, 고등어, 공치, 소라 통조림 등), 축산물 통조림(쇠고기, 돼지고기, 닭고기, 칠면조 통조림 등), 농산물 통조림(옥수수, 복숭아, 파인애플 통조림 등)을 포함한다. 우유 가공식품은 치즈, 버터, 요구르트 등을 포함한다. 육류가공식품은 돈까스, 비프까스, 치킨까스, 소세지, 탕수육, 너겟류, 너비아니 등을 포함한다. 밀봉포장생면 등의 국수를 포함한다. 이 외에도 상기 조성물은 레토르트식품, 스프류 등에 사용될 수 있다.
또한, 상기 홍감자 압출물을 이용하여 기능성식품, 건강식품 또는 건강보조식품을 제조할 수 있다. 기능성식품, 건강식품 또는 건강보조식품은 영양 기능 외에도 생리활성 성분을 포함하여 생체조절 기능을 제공하는 식품을 의미하고, 본 발명의 홍감자 압출물은 항산화 효과를 가지므로 기능성식품, 건강식품 또는 건강보조식품 등의 제조에 이용될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 홍감자 압출물을 유효성분으로 함유하는 항산화용 화장료 조성물을 제공한다.
본 발명의 화장료 조성물은 스킨, 스킨 소프트너, 스킨 토너, 로션, 밀크로션, 모이스쳐로션, 영양로션, 마사지크림, 영양크림, 아이크림, 모이스쳐크림, 핸드크림, 에센스, 영양에센스, 팩, 클렌징폼, 클렌징워터, 클렌징크림, 바디로션, 바디클렌져, 비누 및 파우더 중에서 선택된 어느 하나의 제형을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이들 각 제형으로 이루어진 화장료 조성물은 그 제형의 제제화에 필요하고 적절한 각종의 담체와 첨가물을 함유할 수 있으며, 이들 성분의 종류와 양은 당업자에 의해 용이하게 선정될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물섬유, 식물섬유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라가칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판-부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물의 제형이 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용매화제 또는 유탁화제가 이용되고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.
본 발명의 화장료 조성물의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌 글리콜과 같은 액상 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물의 제형이 계면-활성제 함유 클렌징인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 아세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 유, 라놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물은 형광물질, 살진균제, 굴수성 유발물질, 보습제, 방향제, 방향제 담체, 단백질, 용해화제, 당 유도체, 일광차단제, 비타민, 식물 추출물 등을 포함하는 부형제를 추가로 함유할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 홍감자 압출물을 유효성분으로 함유하는 항산화용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명의 홍감자 압출물은 항산화 활성이 증진되었으므로, 상기 조성물은 활성산소에 의해 생성되는 산화물들에 기인하는 노화 및 각종 질환, 바람직하게는 노화, 만성알콜중독, 죽상동맥경화증, 암, 관상심장질환, 백내장, 당뇨병, 다운증후군, 간염, 허혈이나 재관류성 손상, 류마티스성 관절염, 관절염, 신부전증, 염증반응, 각종 퇴행성 신경질환, 뇌졸중 발작 및 심근경색 등에서 선택되는 1종 이상의 질환을 억제 또는 치료하기 위한 의약품, 건강보조제 등에 유용하게 이용될 수 있으며, 이에 의해 제한되지 않는다.
본 발명의 조성물이 의약품으로 이용될 경우에는 약학적 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있으며, 통상적인 방법에 따라 약학적으로 허용되는 제형으로 제조될 수 있다.
상기 담체 또는 부형제로는 물, 덱스트린, 칼슘카보네이드, 락토스, 프로필렌글리콜, 리퀴드, 파라핀, 생리식염수, 덱스트로스, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자이리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물류가 있으며, 이들은 1종 이상 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 통상의 담체 및 부형제는 모두 사용 가능하다.
또한 항산화 조성물을 약제화하는 경우, 통상의 충진제, 증량제, 결합제, 붕해제, 계면활성제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 또는 방부제 등을 더욱 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 제조예 및 실시예를 들어 상세히 설명한다. 단, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 제조예 및 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1. 고구밸리 감자 압출물
(1) 유색감자 품종 '고구밸리(Solanum tuberosum L., cv Gogu valley)'를 슬라이스(두께 5~7 mm)하여 고구밸리 감자 절편을 제조하였다.
(2) 상기 (1)단계의 제조한 고구밸리 감자 절편을 주파수 2,400 MHz 및 출력 460~600 W 조건하에서 4~7분 동안 마이크로웨이브 건조시킨 후 분쇄하여 고구밸리 감자 분말을 제조하였다.
(3) 상기 (2)단계의 제조한 고구밸리 감자 분말을 온도 80~100℃, 압력 120 bar 및 스크류 속도 1000 rpm로 조정된 핫멜트 압출기에 100 g/분으로 투입한 후 압출하여 압출물을 제조하였다.
(4) 상기 (3)단계의 제조한 압출물을 50℃에서 48시간 동안 오븐 건조시켰다.
1. 재료 및 방법
1.1. 고구밸리 감자 분말의 제조 및 압출
본 실험에 사용된 재료는 국립종자관리원에 품종보호출원(출원번호:2002-13)해서 2004년에 국가품종으로 등록(등록번호: 1097)된 고구밸리(Solanum tuberosum L., cv Gogu valley)라는 품종으로서 특성으로는 감자 식물체의 생장습성은 직립형이다. 엽의 녹색정도는 중간이고, 안토시아닌 착색은 약간 진하다. 꽃눈의 안토시아닌은 약간 진하고 화관 안쪽의 색깔은 적보라다. 괴경모양은 긴형이고 표피색은 적색이고 육색은 유백색이다. 괴경표피는 매끄럽고 눈의 깊이는 약간 깊다. 본 실험은 동결건조, 동결건조 후 압출처리, 마이크로웨이브 건조, 마이크로웨이브 건조 후 압출처리, 오븐건조, 오븐건조 후 압출처리의 6가지 처리구로 가공하였다.
고온용융 압출(HME, STS-25HS twin-screw, Hankook E.M. Ltd., Pyoung Taek, Korea)은 1000 rpm에서 100 g/min의 공급 속도로 둥근 모양의 다이(1 mm)가 장착되었으며, 이축 스크류의 높은 전단은 120 bar의 압력을 가하였다. HME의 배럴 온도는 80~100℃로 준비하였다.
처리조건 비교
배합조성 처리조건
Freeze dry 슬라이스한 고구밸리 감자 절편 →동결건조한 후 분말
Freeze dry-HME 슬라이스한 고구밸리 감자 절편 →동결건조한 후 분말 →압출 처리
Microwave dry 슬라이스한 고구밸리 감자 절편 →마이크로웨이브 건조 후 분말
Microwave dry-HME 슬라이스한 고구밸리 감자 절편 →마이크로웨이브 건조 후 분말 →압출 처리
Oven dry 슬라이스한 고구밸리 감자 절편 →오븐건조 후 분말
Oven dry-HME 슬라이스한 고구밸리 감자 절편 →오븐건조 후 분말 →압출 처리
1.2. 항산화 분석
시료 1 ㎖에 DPPH 용액 3 ㎖를 가한 후 혼합하여 실온의 암실에서 30분 반응하였다. 그리고 UV 분광광도계를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.
DPPH 라디칼 소거능(%) = (control-sample/control) × 100
1.3. 단일 페놀산(Single phenolic acid) 분석(HPLC)
각각의 제형에 존재하는 주요 페놀산 및 카테킨은 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 통해 분석되었다. 각 샘플(1 mg/mL)은 HPLC 시스템에 주입하기 전에 여과되었다(0.45 μM syringe filter). HPLC의 파라미터(Parameters)는 시료주입기, 2개의 기울기용리 펌프, C18 컬럼(100 × 4.6 mm 2.6 micron), 컬럼 오븐(℃) 그리고 UV 검출기로 구성되었다. Solvent A(water with 0.1% formic acid) 와 Solvent B(methanol with 0.1 formic acid) 등 2개의 용매계를 0.4 mL/min으로 사용하였다. 페놀산과 카테킨의 검출 파장은 254 nm, 280 nm, 320 nm로 설정했다. 각 페놀산과 표준 흡수와 표준 샘플의 peak area 사이에 표준 검량 곡선이 표시되었다. 페놀산과 카테킨의 함량은 ㎍/100 g로 표시하였다.
1.4. 미네랄 분석
250 mL의 건조된 플라스크에 0.5 g 샘플을 넣고, HNO3/H2O2 digestion 5 mL of HNO3를 넣어 저어주었다. 그 다음 33% H2O2 4 mL를 통풍이 잘되는 후드에 조심스럽게 넣고 약간 저어주었다. 접시가 뜨거워지면 강한 발광이 생기고, 갈색 가스가 덜 느껴질 때(7~8분) 용액을 식혔다. 노란색으로 용해된 후 흰색의 부유물이 생긴다. 이 용액은 HCl(density 1.18g mL-1) 5 mL(1:1)로 여과하고 증류수로 25 mL까지 희석하였다.
실시예 1. 항산화 활성
각 시료의 DPPH 라디칼 소거능의 경우 동결건조 처리구가 74.51%로 가장 낮았고, 그 다음으로 오븐건조 후 압출 처리가 86.67% 순으로 낮게 나타났다. 나머지 처리구의 경우 95% 이상의 높은 소거능을 나타내었다(도 1).
실시예 2. 단일 페놀산 함량
HPLC 분석을 통하여 감자 분말의 단일 페놀산 중 어떠한 성분이 변화하였는지 확인한 결과는 하기 표 2와 같다.
가공처리 조건에 따른 단일 페놀산 함량(㎍/100 g)
가공된 고구밸리 Chlorogenic acid Syringic acid Transferulic acid Caffeic acid p-coumaric acid 4-hydroxy benzoic acid 2-hydroxy cinnamic acid Vanilic acid
freeeze dry 266.26 47.43 15.06 92.93 3.53 1.86 0 0
Freeze dry-HME 37 13.96 0.83 30.8 0 0 12 6.37
Microwave dry 174.53 16.63 3.33 19 0 0 4.9 0
Microwave-HME 897.23 181.13 11.33 113.46 5.56 3.5 232.2 0
Oven dry 266.53 196.66 10.3 0 4.1 2.16 26.33 26.86
oven dry-HME 234.65 135 6.8 0 3,82 1.76 37.65 16.8
감자의 대표적인 페놀산 성분으로 90% 이상을 차지하고 있는 성분이 클로로겐산(chlorogenic acid)과 카페익산(caffeic acid)이다. 클로로겐산 성분은 마이크로웨이브 건조처리 후 압출한 처리구(Microwave-HME)에서 가장 높았고, 동결건조 후 압출한 처리구(Freeze dry-HME)에서 가장 낮은 함량을 보였다(도 2). 카페익산은 마이크로웨이브 건조처리 후 압출한 처리구(Microwave-HME)에서 가장 높았고, 오븐건조 후 압출한 처리구(oven dry-HME)에서는 검출되지 않았다(도 3).
그 외에도 마이크로웨이브 건조처리 후 압출한 처리구(Microwave-HME)는 트랜스페룰산(Transferulic acid), 시링산(Syringic acid), p-쿠마르산(p-coumaric acid), 4-하이드록시 벤조산(4-hydroxy benzoic acid) 및 2-하이드록시신남산(2-hydroxy cinnamic acid) 함량도 전체적으로 높은 함량을 나타내었다(표 2).
실시예 3. 미네랄 함량
가공처리 조건에 따른 고구밸리 감자의 미네랄 함량을 비교한 결과는 하기 표 3과 같다.
가공처리 조건에 따른 고구밸리 감자의 미네랄 함량(㎍/100 g)
Valley potato P K Na S Ca Mg Mn Fe Zn
Freeze dry 132.1 1489 4.1 84.95 31.8 94.35 0.6 6.65 3
Freeze dry-HME 148.75 1341.8 3.75 79.55 19.45 85 3.15 149.95 4
Microwave dry 72.4 645.25 1.8 40.25 18 43.5 0.25 4.5 1.05
Microwave dry-HME 153.7 1294.75 3.05 82.5 24.15 83.4 0.5 7.2 1.7
Oven dry 107.9 107.15 3.5 60.75 21.9 67.35 0.4 3.95 2.1
Oven dry-HME
102.45 98.65 1.7 55.73 19.54 88.43 1.2 4.3 2.8
미네랄 함량 중 칼륨(K)은 혈압을 낮추는 기능을 하며 적절히 섭취해야 신장 배설, 정상 혈압 유지, 근육 수축 이완의 효능이 있다. 칼륨 함량은 동결건조 처리구(Freeze dry), 동결건조 후 압출 처리구(Freeze dry-HME), 마이크로웨이브 건조 후 압출 처리구(Microwave dry-HME)에서 높게 나타났다(도 4). 또한, 인(P) 함량은 마이크로웨이브 건조 후 압출 처리구(Microwave dry-HME)에서 가장 높게 나타났고(도 5), 칼슘 함량은 동결건조 처리구(Freeze dry)와 마이크로웨이브 건조 후 압출 처리구(Microwave dry-HME)에서 높게 나타났다.

Claims (8)

  1. (1) 홍감자를 5~7 mm 두께로 슬라이스하여 홍감자 절편을 제조하는 단계;
    (2) 상기 (1)단계의 제조한 홍감자 절편을 주파수 2,000~2,800 MHz 및 출력 460~600 W 조건하에서 4~7분 동안 마이크로웨이브 건조시킨 후 분쇄하여 홍감자 분말을 제조하는 단계;
    (3) 상기 (2)단계의 제조한 홍감자 분말을 온도 80~100℃, 압력 100~140 bar 및 스크류 속도 800~1200 rpm로 조정된 핫멜트 압출기에 90~110 g/분으로 투입한 후 압출하여 압출물을 제조하는 단계; 및
    (4) 상기 (3)단계의 제조한 압출물을 45~55℃에서 40~60시간 동안 건조하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는, 클로로겐산, 카페익산, p-쿠마르산, 4-하이드록시 벤조산 및 2-하이드록시 신남산 함량이 증진된 홍감자 압출물의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 홍감자는 고구밸리, 로즈밸리, 서홍, 홍선 또는 홍영인 것을 특징으로 하는, 클로로겐산, 카페익산, p-쿠마르산, 4-하이드록시 벤조산 및 2-하이드록시 신남산 함량이 증진된 홍감자 압출물의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항의 방법으로 제조된 클로로겐산, 카페익산, p-쿠마르산, 4-하이드록시 벤조산 및 2-하이드록시 신남산 함량이 증진된 홍감자 압출물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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