KR20040070729A

KR20040070729A - 갈변 저해제 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20040070729A
Application number: KR1020030006912A
Authority: KR
Inventors: 문광덕; 황태영
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2004-08-11

Abstract

본 발명에 따른 갈변 저해제의 제조 방법은, 감초, 산약, 녹차, 황기, 천궁, 칡, 오약, 백출, 진피, 구기자 중 어느 하나 또는 그 이상을 건조하여 10-30메시(mesh) 체를 통과하는 분쇄물에 증류수를 첨가하여 섭씨 70-80 도 항온 수조에서 30분 내지 2 시간 추출하여 0.5 - 10 % 용액으로 만드는 것을 특징으로 하며, 그 저해제는 감초, 산약, 녹차, 황기, 천궁, 칡, 오약, 백출, 진피, 구기자 중 어느 하나 또는 그 이상을 건조 분쇄하여 증류수를 첨가하여 0.5 - 10 % 추출 용액으로 한 것을 특징으로 한다

Description

갈변 저해제 및 그의 제조방법{BROWNING INHIBITOR AND ITS PRODUCING METHOD}

본 발명은 신선한 과일 및 채소류를 가공할 경우 박피 후 발생하는 과육 표면의 갈변을 효과적으로 저해할 수 있는 천연추출물질의 갈변저해제 및 그 제조 방법에 관한 것이다

종래의 갈변 저해물은 황화합물의 첨가가 주를 이루었으나 천식 환자 등에 대한 건강상의 위해가 밝혀진 후 이에 대한 대체 물질에 대한 연구가 주를 이루었다.

그 결과 대체물질 중 아스코르브산(ascorbic acid)과 구연산(citric acid)이 주로 사용되어 왔으나 저장 기간 동안 갈변을 완벽하게 저해하지는 못하는 실정이다.

그 외 에버후레쉬(Everfresh), 스포릭스(Sporix) 등 갈변저해 조성물질 및 기타 갈변 저해 물질은 화학물질이 대부분으로 소비자에게 거부감을 유발하고 있다. 따라서 천연물에서 추출한 갈변저해제를 개발하는 것이 현재의 주요 과제라고 할 수 있다

종래 갈변 저해효과가 있는 것으로 알려진 천연물로는 장군풀(rhubarb), 벌꿀, 파인애플 추출물 등이 알려져 있는 정도이다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 갈변제해 효과가 있는 또 다른 새로운 천연 추출물을 연구 개발하게 되었다

본 발명에서 사용되는 재료는 인체에 유익한 각종 한약재 추출물과 녹차 추출물을 시험 연구한 결과 갈변 저해제로 유용함을 확인할 수 있었다

본 발명에 따른 갈변 저해제의 제조 방법은, 감초, 산약, 녹차, 황기, 천궁, 칡, 오약, 백출, 진피, 구기자 중 어느 하나 또는 그 이상을 건조하여 10-30메시(mesh) 체를 통과하는 분쇄물에 증류수를 첨가하여 섭씨 70-80 도 항온 수조에서 30분 내지 2 시간 추출하여 0.5 - 10 % 용액으로 만드는 것을 특징으로 하며, 그 저해제는 감초, 산약, 녹차, 황기, 천궁, 칡, 오약, 백출, 진피, 구기자 중 어느 하나 또는 그 이상을 건조 분쇄하여 증류수를 첨가하여 0.5 - 10 % 추출 용액으로 한 것을 특징으로 한다.

상기한 특징을 기준으로 이하, 상기한 범위 내에서의 실험에 의거 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다

먼저 본 발명에서는 감초, 산약, 당귀, 황기, 천궁 등의 한약재 추출물 2% (농도)를 이용하여 부분 정제한 감자의 PPO(polyphenol oxidase : 폴리페놀옥시데이즈 : 갈변에 관여하는 효소의 총칭)에 대해 이들을 효소활성 저해제로써 첨가하고효소 활성을 측정하여 PPO 저해능을 조사하였다.

한약재 추출물 2% 는 다음과 같이 만든다

한약재를 건조된 상태에서 20메시(mesh) 체를 통과하는 분쇄물을 만들고 여기에 증류수를 첨가하여 2% 용액이 되도록 하여 섭씨 80 도 항온 수조에서 1 시간 추출한다.

추출시 최적의 온도는 섭씨 70-80도로 한다 이 온도 범위에서 유효 성분이 가장 많이 용출되는 것으로 실험 결과로 나왔다. 이하, 후술하는 녹차 등의 기타 재료 추출물 역시 동일한 방법으로 한다

상기한 여러가지 한약재를 이용한 실험 결과는 표 1 및 표 2 에 나타내었다

표 1 은 신선한 버섯을 절단하여 섭씨 25도 에서 저장한 상태에서 저장 시간 경과에 따른 갈변도를 살펴 보았다

본 시험에서 갈변도를 조사하기 위해 크로마미터(chroma-meter)(CR-200,일본 미놀타(주) 제품)로 헌터값(Hunter's value)인 L, a 및 b 값을 측정하여 조사하였으며, 갈변도는 가장 초기와 저장 후의 L 값의 차이로 나타내었다

갈변도를 조사하는 일반적인 방법으로는 흡광도 및 색차계를 측정하는 방법이 있는바, 색차계를 이용할 경우, 갈변의 진행을 효과적으로 관찰 할 수 있을 것으로 나타났기 때문에 색차계를 사용하여 표 2 로 나타내었다

표 2 및 표 1 에서 보듯이, 감초, 산약, 당귀, 황기, 천궁 추출물의 순으로 폴리페놀옥시데이즈(PPO) 저해능이 높았다.

감초와 산약 경우, 뛰어난 효소 저해능을 보여 신선 절단 감자의 표면 갈변을 매우 효과적으로 저해하는 것으로 나타나 천연 갈변 저해제로서 매우 유용하게 사용될 수 있다는 것을 확인하였다.

표 1 에서 천문동, 맥문동, 계피 등이 갈변방지 효과가 우수하나 가장 바람직한 것으로 되지 못하는 것은 이들 추출액의 색, 맛, 냄새 등의 이유 때문이다.

비록 갈변 방지 효과는 크다하나 이들 색이나 맛, 냄새 등으로 인해 원식품에 영향을 미친다면 상품성이 떨어 지기 때문이다

천연추출물은 일반적으로 그 자체가 추출 후 일정시간 경과에 따라 변질 및 산화가 일어나기 쉬운 성질을 나타내는데, 감초의 경우, 추출 후 냉장저장시 그 품질 보존도가 다른 천연추출물에 비해 매우 높아 이용이 간편한 장점이 있었다.

그러나 갈변방지 효과가 좋거나 또는 맛과 향에 영향이 적은 다른 한약재인 황기,천궁, 칡,오약, 백출, 진피,구기자 등등을 사용하여도 좋다. 그리고 이들 상기한 각 한약 재료들을 적어도 하나 또는 그 이상의 것을 혼합하여 맛과 색 등에 유리하도록 사용할 수도 있다.

표 2 에서는 상기한 일부 한약재들과 비교되는 다른 물질, 즉 갑각류 등의 갈변 방지에 효과가 있다고 알려진 4-헥실레조시놀(4-hexyl resorcinol) 100mM 과 그리고 후술하는 본 발명에서 검토하고자 하는 녹차추출물 0.5% 에 대하여도 함께 비교하였다

감초는 추출 방법에 따라 페놀 함량 및 글리시리진 함량이 다르게 나타나는바, 이에 의하면 70℃에서 추출했을 때 갈변저해 유효 성분이 가장 많이 추출되었다.

표 3 은 녹차와 감초, 산약, 당귀, 황기, 천궁 등의 각각에 대한 총페놀함량을 측정한 것으로, 표 4 는 참고로 420nm 에서의 흡광도를 측정한 것이다. 표 에서 보듯이, 감초와 당귀가 각각 2% 정도의 추출물 상태에서 녹차를 제외하고 페놀의 함량이 가장 높게 나타났으며 이러한 페놀성 물질이 PPO를 저해하여 갈변을 억제하는 것으로 판단되었다.

그리고 참고로 표 5 는, 신선한 감자를 절단하여 한약재 추출물로 처리하여 냉장 저장하여, 저장 기간(일)에 따른 L 값의 변화를 살펴 본 것이고, 표 6 은 폴리페놀옥시데이즈(PPO)의 활성 변화를 살펴 본 것이다

다음으로는 천연물 유래의 갈변저해제를 찾기 위하여 녹차추출물 및 녹차 유래 화합물을 이용한 갈변저해 실험을 행하였다.

각종 화합물에 대한 갈변저해제 탐색 결과 페놀산(phenolic acid)류의 갈변저해 효과가 매우 우수한 것으로 나타나, 천연물 중 각종 페놀 화합물이 풍부한 것으로 연구보고 되고 있는 녹차를 이용하여 갈변저해 효과를 조사하고 이의 이용가능성을 연구하였다.

실험에 이용한 녹차는, 보성산 잎녹차와, 현미를 가미한 현미녹차였고, 각각 0.5, 1, 2, 5, 10% 농도로 추출하고 이를 여과한 다음 그 여액을 이용하여 서로 다른 침지 온도에서 5분간 침지하여, 이들 용액의 갈변저해 효과를 L값의 변화로 나타내었다 (표 3, 4).

또한 녹차 유래 화합물로는 녹차의 페놀을 순수 분리한 제품인 티페놀-80(tea phenol-80 : 서도BNI, 한국), 폴리페논60(Polyphenon 60 : Sigma, 미국),케테친(catechin : Sigma, 미국)을 각각 0.5, 1, 2, 5, 10% 농도와 1, 5, 10, 25, 50, 100 mM의 농도로 조제하여 사용하였다. 이때의 농도는 각 물질의 용해도와 색도를 고려한 범위로 설정하였다.

침지 온도는 위의 블랜칭시험(blanching test)의 결과 가장 효과가 있을 것으로 판단되는 저온 블랜칭 온도와 유사한 온도 (55℃)를 처리하였고 대조구로써 15℃를 선정하였다.

녹차의 경우 5% 이상에서는 추출액의 색이 진해져서 침지 용액으로 사용할 경우 표면에 착색되는 단점이 있었고 녹차 추출액은 추출 후 그 자체가 갈변이 진행되어 침지 용액으로 사용시 주의를 요하였다. 이러한 녹차 추출액의 저장 및 침지 처리 중 발생하는 갈변현상은 아스코르브산(ascorbic acid)과 같은 천연갈변저해제를 보조제로 사용하여 갈변현상을 방지할 수 있다.

현미녹차 및 잎녹차 모두에서 아스코르브산(ascorbic acid) (15℃)보다 효과적인 갈변 저해를 나타내었다 (표 8). 현미녹차의 경우 15℃ 및 55℃의 두 침지 온도 모두에서 매우 효과적인 갈변저해를 보였으며 잎녹차의 경우 55℃에서 침지할 경우 현미녹차와 같은 효과를 보였다. 또한 녹차에서 추출한 녹차페놀(tea phenol)을 이용하여 침지 처리하였을 때 0.5%가 가장 뛰어난 갈변 저해 효과를 보였으며 잎녹차의 경우 2% 농도에서 매우 좋은 효과를 보였다.

녹차페놀(Tea phenol)의 경우 농도가 진해질수록 용액의 색 또한 매우 진해져서 감자의 표면을 어둡게 만드는 원인으로 작용했다. 그러나 초기 및 3시간 경과 후 가장 높은 L 값을 나타낸 것은 녹차(tea) 0.5% 처리구였으며 그 차이는 음의 값을 나타내었다. 한편 대조구의 하나로 적용하였던 카페인(caffeine)의 경우 녹차(tea)와 아스코르브산(ascorbic acid)의 중간 정도의 갈변저해 결과를 나타내었다. 즉, 녹차잎 추출물의 경우 1% 이상의 처리를 행하는 것이 효과적인 갈변저해를 유도할 수 있을 것으로 판단된다.

표 9 는 잎녹차 추출물 및 녹차 페놀류인 녹차페놀-80 (서도BNI, 한국)와 폴리페논60 (시그마, 미국)과 카테친을 각각 갈변저해를 위한 침지용액으로 농도별로 조제하고 신선절단 감자의 갈변도의 변화를 조사한 결과이다.

녹차 관련 물질의 갈변저해 효과를 조사한 결과 녹차추출물의 경우 2%에서 가장 현저한 갈변저해 효과를 나타내었으며 녹차페놀80의 경우 0.5%, 카테친은 25 mM에서 또한 폴리페논(Polyphenon) 60은 10%에서 가장 좋은 갈변저해 효과를 보였다. 그러나 이들 결과에서 농도와 갈변저해율 간에 유기적인 상관관계는 나타나지 않았으며 저농도의 페놀 화합물은 오히려 기질 물질로 작용하여 갈변을 촉진할 가능성도 있는 것으로 사료되었다.

일반적으로 차 잎에 많이 들어 있는 페놀성 물질들은 각종 세균, 효모의 생육억제 및 단백질, 금속 이온과의 결합을 통해 각종 효소에 대한 저해활성이 있음이 보고되고 있다.

녹차의 아세톤 추출물을 이용하여 티로시네이즈(tyrosinase: 폴리페놀 옥시데이즈의 다른 이름)에 대한 저해능을 조사한 보고도 있는데 추출물 2 mg에서 53.03%의 저해 효과를 나타내었다

이 보고에서는 (+)-카테친(catechin)에 의한 티로시네이즈(tyrosinase)의 저해가 관찰되지 않았다고 했으나 실제로 신선절단 감자에 적용할 경우 25 및 100 mM의 농도에서도 매우 우수한 갈변저해 효과를 보이고 있었다. 그러나 녹차 추출물이 조추출물인 점을 감안하면, 이들 천연물을 단독으로 이용하여 신선절단 감자에 적용 및 저장 제품화하여 저장 수명을 연장하기에는 무리가 있으며 따라서 보조적인 물질이나 물리화학적인 방법을 병용하여 이들의 상승작용을 유도하여야 할 것으로 보인다.

다음의 표 10 은 잎녹차의 갈변저해 효과의 기구를 설명하기 위해 부분정제한 감자의 PPO에 대한 활성 저해율을 조사하여 그 결과를 나타낸 것이다.

잎녹차를 이용한 0.5%의 물 추출물은 녹차에서 추출한 녹차폴리페놀(Tea phenol-80, 서도BNI, 한국) 0.5%에 비해 2배 이상의 효소 저해 효과를 나타내었으며 이러한 효소 저해능이 신선절단 감자의 갈변을 저해하는 원인으로 작용하는 것으로 판단된다

시판하고 있는 녹차의 폴리페놀 추출물보다 잎녹차를 추출한 물추출물에서 더 높은 효소 활성 저해능을 나타낸 것은 폴리페놀(주로 카테친) 이외의 수용성 성분에 기인하는 결과로 생각된다. 즉, 조추출물 형태이기는 하지만 잎녹차의 유용성분을 충분히 용출하여 그 수용액을 천연갈변저해물로 이용할 경우 매우 효과적인 갈변저해 효과를 꾀할 수 있을 것이다.

표 11 과 같이, 감초 및 녹차 추출물 특히 이들의 클로로포름 분획은 갈변에 간여하는 주효소인 주효소인 폴리페놀옥시데이즈의 단백질 일부를 소실시키는 결과를 나타 내므로 효소에 영향을 주어 갈변을 저해하는 것으로 판단된다.

표 12 는 천연추출물을 처리한 신선절단한 사과의 시간 경과에 따른 L 값의 변화(상온 저장)이다.

여기서 보듯이, 델타 L 값이 증가하는 것이 갈변이 진행되고 있음을 의미하는 것으로, 건칡, 황기, 천궁이 매우 우수한 갈변 저해 효과가 있음을 알 수 있다.

상기한 본 발명에 의한 갈변 방지제에 의한 응용 가능한 분야는 농산물 수확 후 관리기술 분야이다

예들들어, 사과, 배, 감자, 마늘 등 신선 과일 및 채소류를 최소로 가공하여 이용하기 편리한 신선편이 식품으로 가공할 때 발생하는 절단면의 갈변을 방지할 수 있어 식품의 장기 보존이 가능하고 유통기한을 더욱 획기적으로 늘릴 수 있는 효과가 있다.

Claims

감초, 산약, 녹차, 황기, 천궁, 칡, 오약, 백출, 진피, 구기자 중 어느 하나 또는 그 이상을 건조하여 10-30메시(mesh) 체를 통과하는 분쇄물에 증류수를 첨가하여 섭씨 70-80 도 항온 수조에서 30분 내지 2 시간 추출하여 0.5 - 10 % 용액으로 만드는 것을 특징으로 하는 갈변 저해제 제조방법
감초, 산약, 녹차, 황기, 천궁, 칡, 오약, 백출, 진피, 구기자 중 어느 하나 또는 그 이상을 건조 분쇄하여 증류수를 첨가하여 0.5 - 10 % 추출 용액으로 한것을 특징으로 하는 갈변 저해제