KR20040097744A

KR20040097744A - 쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 최적 추출하는방법 및 오리자놀을 함유하는 마요네즈

Info

Publication number: KR20040097744A
Application number: KR1020030030155A
Authority: KR
Inventors: 오훈일; 이연형; 김유풍; 이우진
Original assignee: 학교법인 대양학원
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-11-18
Also published as: KR100500633B1

Abstract

본 발명은 쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 추출할 때 통상적으로 사용되는 용매인 헥산을 사용하지 않고 알코올의 일종인 이소프로판올을 이용하여 친환경적으로 쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 고효율로 추출하는 방법에 관한 것으로, 이소프로판올을 사용하여 오리자놀을 추출하는 최적 조건을 제공한다. 또한, 본 발명은 오리자놀을 마요네즈에 첨가함으로써, 산화가 방지된 마요네즈 및 유화안정성이 증진된 마요네즈를 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 최적 추출하는 방법 및 오리자놀을 함유하는 마요네즈{Method for production of rice bran oil containing oryzanol from rice bran with optimun condition and mayonnaise containing oryzanol}

본 발명은 쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 추출하는 방법 및 오리자놀을 함유하는 마요네즈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쌀겨로부터 미강유를추출할 때 통상적인 사용되는 용매인 헥산을 사용하지 않고 알코올의 일종인 이소프로판올을 이용하여 친환경적으로 쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 고효율로 추출하는 방법 및 오리자놀을 함유함으로써 산화방지 효과 및 유화저장성이 증진된 오리자놀 함유 마요네즈에 관한 것이다.

우리나라의 쌀겨 생산량은 년간 419.4천 M/T으로, 이중 약70%는 주로 가축의 사료와 미강유 생산에 사용되고 있으며 일부 농가에서는 오늘날까지도 소형정미소나 가정용 정미기에서 도정 후 부산물로 얻어진 쌀겨를 여전히 논밭에 비료대용으로 사용하고 있거나 폐기하고 있는 실정이다. 미강유는 쌀겨로부터 풍부하게 얻을 수 있는 유지자원의 하나로서, 유지원료의 대부분을 수입하고 있는 우리나라의 현실에 비추어 볼 때 미강유산업의 육성은 매우 중요한 과제이다.

미강유를 정제하는 과정에서 얻어지는 정제부산물에는 오리자놀, 토코페롤, 레씨틴, 스테롤 등의 여러 가지 지용성 생리활성 물질이 다량 함유되어 있고, 이 중 오리자놀은 유지 및 유지식품의 산화방지제로서 뿐만 아니라, 화장품 및 의약품의 원료로서 널리 사용되고 있다.

오리자놀은 페룰릭산(ferulic acid)을 모핵으로 하고 캄페스테롤(campesterol), β-시토스테롤(sitosterol) 등의 스테롤 류와 트리테르펜 알콜(triterpene alcohol)류가 에스터(ester)결합을 하고 있는 혼합물질로서, n-헵탄에 녹여 UV-스펙트럼을 조사하면 216, 231, 291, 315 nm에서 각각 최대 흡광도를 나타내는 화합물이다(Kaneko, R. and Tsuchiya, T.:J. Chem. Soc. Jpn.,57, 526 (1954)).

조미강유는 88∼89%의 중성지질, 3∼4%의 왁스, 2∼4%의 유리 지방산과 약4%의 비비누화물질(unsaponifiables)로 구성되어 있고, 특히 비비누화물질 부분에는 천연 항산화제인 비타민 E(토코페롤)와 오리자놀이 포함되어 있다. 쌀겨에는 비타민 E가 300mg/kg정도, 오리자놀은 3000mg/kg정도 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 토코페롤의 항산화성질은 많은 연구에 의해 잘 알려져 있으나, 유지식품의 저장성 향상을 위하여 쌀겨의 오리자놀만을 이용한 연구는 아직 보고되지 않았다.

오리자놀은 비교적 쉽게 유기용매에 용해되기 때문에 쌀겨로부터 미강유를 추출하는데 일반적으로 가장 많이 사용하는 용매는 헥산이지만, 헥산은 보건이나 환경적인 측면에서 위해성을 내포하고 있다(Johnson, L. A. and Lusas, E. W.:J. Am. Oil Chem. Soc., 60, 229 (1983);Health and Safety Guide No. 59:World Health Organization, Geneva, 1991).

마요네즈는 난황, 셀러드유, 식초, 소금, 설탕, 레몬쥬스, 기타조미료 등을 혼합하여 만든 반고형상태의 에멀젼으로, 이들 성분중 식초와 소금은 마요네즈의 신맛과 짠맛 및 방부성을 부여하며 에멀젼의 안전성을 향상시킨다고 알려져 있다. 또한 수중유적형(oil in water)의 유화식품인 마요네즈는 식용유가 분산질이고 식초 등이 분산매, 난황 단백질이 유화제로 작용한다.

일반적으로 마요네즈의 품질은 사용되는 식용유의 산화안정성에 의해 주로 영향을 받는데, 마요네즈를 포함한 드레싱류가 다른 조미 식품과 구별되는 특징은 유화식품이란 점으로 유화상태의 파괴는 제품의 가치상실을 의미한다. 그러므로 마요네즈의 유화 안정성과 점도 등을 향상시키기 위한 문헌이 국내외적으로 발표되고있다.

해리슨(Harrison) 등(Harrision, L.J. and Cunningham, F.E.:Poultry Science,65, 915 (1986).)은 염의 첨가가 점도, 유화능력 등에 미치는 영향에 대해 보고하였고, 듀틸흐(Dutilh) 등(Dutilh, G. E. and Groger, W.:J. Sci. Food Agric.,32, 451 (1981).)은 효소 처리한 난황으로 마요네즈를 제조하였을 경우 유화안정성이 대조구에 비해 향상된다고 보고하였다.

마요네즈의 저장기간 동안에 일어나는 변질은 온도, 압력, 진동 등에 의하여 기름의 분리, 점도의 저하, 지방구의 대형화, 변색 등 물리적 변화와 성분유의 산패, 메일라드(Maillard) 반응 등에 의한 맛과 향기 및 색의 변화, 그리고 미생물에 의한 변질 등을 들 수 있다. 현재까지 마요네즈의 저장성 향상을 위한 연구는 김 등(김재욱, 손양도, 홍기주, 유무영, 정계환, 허종화:한국식품과학회지,27, 298 (1995))의 마요네즈 제조시 대두유와 저에루신산 유채유를 혼합하여 냉동분리 안정성 및 풍미, 산화안정성 등의 품질 특성에 대한 실험과, 김 등(김인애 : Mayonnaise 제조시 tocopherol 첨가 효과에 관한 연구. 성심여자대학교 석사논문)의 마요네즈 제조 시 토코페롤을 첨가하여 유화안정성과 산화안정성에 관한 보고 등이 있다.

그러나, 현재까지 오리자놀을 마요네즈에 첨가하여 저장안정성을 향상시키고자 하는 연구는 보고된 바 없다.

이에 본 발명자들은 쌀겨로부터 오리자놀을 고농도 함유하는 미강유를 경제적으로 분리하고, 오리자놀의 이용성을 개발하고자 예의 노력하였으며, 그 결과 쌀겨에서 추출용매, 추출온도, 추출시간, 용매와 쌀겨간의 비율, 젖음시간(wetting time)의 조건을 달리하여 오리자놀을 최적 추출하기 위한 미강유의 추출조건을 확립하였고, 독립변수들의 상호작용에 의한 반응표면분석법을 이용하여 오리자놀의 최적추출을 위한 미강유의 추출조건을 조사하여 경제적으로 오리자놀을 함유하는 미강유를 추출하는 조건을 확립하였으며, 지방을 다량 함유하고 있는 마요네즈에 오리자놀을 첨가하여 저장 중 지방산패도, 유화안정성 및 점도를 측정하고 오리자놀 첨가가 마요네즈의 품질에 향상에 미치는 영향을 조사하여 오리자놀이 마요네즈의 저장성 증대에 지대한 역할을 한다는 것을 규명함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 추출하는 최적 조건을 확립하여 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 오리자놀을 마요네즈의 저장성을 증진시키기 위한 용도로서 제공하는데 있다.

도 1a는 50℃의 온도 조건에서 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량의 등고선 지도 및 반응표면 분석결과를 나타내는 그래프이다.

도 1b는 60℃의 온도 조건에서 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량의 등고선 지도 및 반응표면 분석결과를 나타내는 그래프이다.

도 1c는 70℃의 온도 조건에서 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량의 등고선 지도 및 반응표면 분석결과를 나타내는 그래프이다.

도 2a는 20분의 추출시간 조건에서 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량의 등고선 지도 및 반응표면 분석결과를 나타내는 그래프이다.

도 2b는 30분의 추출시간 조건에서 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량의 등고선 지도 및 반응표면 분석결과를 나타내는 그래프이다.

도 2c는 40분의 추출시간 조건에서 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량의 등고선 지도 및 반응표면 분석결과를 나타내는 그래프이다.

도 3a는 용매와 쌀겨의 비율이 2대1인 조건에서 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량의 등고선 지도 및 반응표면 분석결과를 나타내는 그래프이다.

도 3b는 용매와 쌀겨의 비율이 3대1인 조건에서 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량의 등고선 지도 및 반응표면 분석결과를 나타내는 그래프이다.

도 3c는 용매와 쌀겨의 비율이 4대1인 조건에서 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량의 등고선 지도 및 반응표면 분석결과를 나타내는 그래프이다.

도 4는 528 nm에서 DPPH의 흡광도 변화에 의해 측정되는 항산화제의 종류 및 첨가량에 따른 산화방지 효과를 나타내는 그래프이다.

도 5는 45℃에서 저장되는 동안 오리자놀 및 BHT의 첨가에 의한 마요네즈의 POV 변화를 보여주는 그래프이다.

도 6은 45℃에서 저장되는 동안 오리자놀 및 BHT의 첨가에 의한 마요네즈의 TBA 값의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 7은 오리자놀을 농도별로 첨가하여 마요네즈를 제조한 후, 저장기간에 따른 마요네즈의 점도변화를 보여주는 그래프이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 추출하는 방법에 있어서, 쌀겨에 3.1 배(w/w)의 이소프로판올을 첨가하여 70℃의 온도로 26.5분 간 추출하는 것을 특징으로 하는 쌀겨로부터 오라자놀을 함유하는 미강유를 추출하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 오리자놀을 첨가하는 것을 특징으로 하는 지방의 산화가 억제된 마요네즈의 제조방법을 제공하고, 오리자놀을 첨가하는 것을 특징으로 하는 유화안정성이 증진된 마요네즈의 제조방법을 제공한다.

본 발명에서는 쌀겨에서 추출용매, 추출온도, 추출시간, 용매와 쌀겨간의 비율, 젖음시간(wetting time)의 조건을 달리하여 오리자놀을 추출하고, 반응표면분석법을 이용하여 최적추출조건을 조사하였다. 또한 추출된 오리자놀의 항산화능을 측정하여 농도별로 마요네즈에 첨가하여 45℃에서 저장 중 안정성 변화를 조사하여 오리자놀 첨가가 마요네즈 제품의 품질 및 저장성 향상을 증진시킬 수 있는지 여부를 조사하였다.

변수들의 효과를 독립적으로 측정한 결과, 추출용매 이소프로판올, 추출온도 60℃, 추출시간 30분, 용매와 쌀겨간의 비율 3:1로 추출하였을 때 오리자놀 함량이 가장 높게 나왔고, 반응표면분석법을 이용한 모델링 방법으로 실험한 결과 쌀겨로부터 오리자놀 최적추출조건은 추출온도 70℃, 추출시간 26.5분, 용매와 쌀겨간의 비율 3.1:1이었으며, 모델식에 이를 대입하여 얻은 오리자놀 함량 예상치는 2297mg이었다.

추출한 오리자놀의 항산화능을 측정한 결과 합성항산화제인 BHT와 거의 비슷한 항산화능을 가진 것으로 판단되었다. 추출한 오리자놀을 마요네즈에 농도별로 첨가하여 45℃에서 저장하면서 과산화물가의 변화를 조사한 결과 오리자놀과 BHT는 항산화능이 비슷한 것으로 보이며 항산화능이 가장 높은 것은 오리자놀을 1000ppm첨가한 시험구였다. TBA가의 경우 과산화물가의 변화와 마찬가지로 항산화능이 가장 높은 것은 오리자놀 1000ppm 첨가구였다.

마요네즈의 저장 중 점도의 변화를 조사한 결과 저장4주까지는 대조구와 첨가구가 비슷한 비율로 감소하였고 4주 이후부터 대조구와 오리자놀을 100ppm첨가한 시험구만 급격히 감소하였다. 그러나 6주저장 후 가장 높은 점도를 나타낸 것은 앞서의 과산화물가, TBA가에서와 마찬가지로 오리자놀 1000ppm 첨가구였다.

유화안정성은 대조구와 오리자놀, BHT 첨가구 모두 4주까지는 유화능에 차이가 나타나지 않았으나 6주 저장시 대조구는 약50%, 오리자놀 100ppm 첨가구는 약40%의 기름이 분리되어 유화가 파괴되었고 나머지 첨가구들은 큰 변화를 보이지 않았다. 오리자놀을 100ppm보다 많이 첨가한 경우 유화안정성이 증가하는 경향을 보였다. 따라서, 마요네즈 제조시 오리자놀을 500ppm이상 첨가하면 저장 중 마요네즈의 점도감소를 줄일 수 있었다.

이상, 상기 결과를 종합하면 오리자놀 1000ppm을 첨가한 마요네즈가 점도와 유화안정성에서 가장 바람직스러웠다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 하기 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

하기 실시예에서 사용한 쌀겨는 경기도 양평군 단월면 미곡종합처리장에서 구입하여 -20℃에 보관하면서 사용하였다. 마요네즈용 원료로 사용된 대두유는 제일제당의 백설표 식용유, 식초는 (주)대상의 제품, 식염은 한주소금, 설탕은 제일제당의 백설표 설탕을 시중에서 구입하여 사용하였다. 달걀은 신선한 것을 구입하여 할란하여 난백을 제거한 후 난황을 사용하였고, γ-오리자놀 표준품은 "Tokyo Kasei Kogyo사(Tokyo, Japan)"제품을, 뷰티레이트 하이드록시톨루엔(butylated hydroxytoluene)은 시그마사(St. Louis, MO, USA)제품을, 1,1-다이페닐-2-피크릴하이드라질(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)은 시그마사(St. Louis, MO, USA)제품을 사용하였다. 그 밖의 분석시약들은 특급시약을 사용하였다.

실시예 1: 추출조건에 따른 오리자놀 함량

쌀겨로부터 미강유 추출은 Hu 등(Hu, W., Wells, J.H., Shin, T. and Godber, J.S.:Bran.J. Am. Oil Chem. Soc., 73, 1653 (1996))의 방법을 변형하여 사용하였는데, 쌀겨로부터 표 1의 조건에 따른 용매추출방법을 이용하여 미강유를 추출하였다. 즉, 쌀겨를 기준으로 하여 용매(solvent)를 2∼5배의 비율로 가하고, 10∼40분간 방치한 후, 40∼70℃로 10∼40분 동안 가열하여 추출하였고, 여과지(Whatman No. 41)로 여과하여 쌀겨와 추출액을 분리하였다. 이 추출액을 진공농축(32℃, 30min)하여 용매를 제거한 미강유를 얻어내었다.

[표 1]

미강유의 추출조건

추출조건	변수
추출용매	이소프로판올, 메탄올, 헥산, 에틸 아세테이트
추출온도(℃)	40, 50, 60, 70
추출시간(분)	10, 20, 30, 40
젖음시간(wetting time: 분)	10, 20, 30, 40
비율(용매: 쌀겨, w/w)	2:1, 3:1, 4:1, 5:1

미강유로부터 오리자놀을 추출하기 위해 미강유 0.1g을 20ml 테스트 튜브에 취하고 에탄올 5ml와 아스코르브산 0.1g을 첨가한 후 잘 혼합하였다. 여기에 80% KOH(w/v) 0.15ml를 첨가하여 80℃에서 10분동안 비누화시키고, 얼음조(ice bath)에서 냉각한 후 핵산 5ml와 물 5ml를 첨가하여 잘 혼합하였다. 이 용액을 1분간 120×g서 원심분리하여 상층액(hexane층)을 취하여 50ml 테스트 튜브에 담고, 원심분리관에 남아있는 시료에 헥산 5ml를 다시 첨가하여 앞의 과정을 2차례 반복하였다.

오리자놀이 함유되어 있는 헥산층을 여과지(Whatman No. 41)를 사용하여 여과한 후 여과액을 진공농축(32℃, 30 분)한 후, 농축액에 헥산 3ml를 가하였다. 오리자놀 분석조건은 HPLC(Waters Associates, Model code 6CE)를 사용하여, 컬럼은 노바-팩 실리카(Nova-Pak silica; 3.9mm×150mm), 이동상은 헥산과 에틸 아세테이트를 95:5의 비율로 사용하여 313 nm에서 분석하였다.

한편, 하기 실시예3의 마요네즈 저장성 실험은 위와 동일한 방법으로 오리자놀을 대량 추출하여 마요네즈 제조시 농도별로 식용유에 녹여 첨가하여 수행하였다.

각 추출조건에 대한 오리자놀 함량을 HPLC로 분석한 결과는 표 2와 같다.

[표 2]

추출조건에 따라 추출된 오리자놀의 함량

추출조건	변수	오리자놀 함량(mg/kg)^a
추출용매	헥산에틸 아세테이트이소프로판올메탄올	1959178322211155
추출온도(℃)	40506070	1775202821182037
추출시간(분)	10203040	2022220522742126
젖음시간(분)	10203040	2037200120302078
비율(용매 : 쌀겨, w/w)	2:13:14:15:1	2149228519791868
^a결과는 "mg/kg-건조쌀겨"로 표시되었음

각 추출조건의 효과를 독립적으로 측정한 결과, 추출용매는 이소프로판올, 추출온도 60℃, 추출시간 30분, 용매와 쌀겨간의 비율이 3:1이었을 때 각 추출조건마다 추출된 오리자놀 함량이 가장 높았다. 그러나 젖음시간의 조건에서는 오리자놀의 함량변화가 크지 않아 비교가 불가능하였다.

추출용매 결정의 경우, 추출온도는 60℃, 추출시간 30분, 젖음시간 20분, 용매와 쌀겨간의 비율을 3:1로 고정시키고 추출용매를 달리하며 측정하였을 때 "이소프로판올 〉헥산 〉에틸 아세테이트 〉메탄올" 순으로 추출된 오리자놀 함량이 높았고, 이소프로판올로 추출했을 때 오리자놀 함량이 2221mg/kg으로 최대로 추출되었으며, 메탄올이 가장 낮은 함량인 1155mg/kg을 나타내었기 때문에 적정용매는 이소프로판올이라 할 수 있었다. 이러한 결과는 이소프로판올이 헥산 보다 높은 극성을 가지고 있어 비글리세라이드(nonglyceride) 물질을 추출하는데 효율적이었고, 알콜을 추출용매로 사용하여 추출된 오일에는 포스파타이드(phosphatide)와 비비누화물질이 일반적으로 좀더 많이 함유되어 있기 때문이라 사료되었다.

추출온도 결정의 경우, 추출용매는 이소프로판올, 추출시간 30분, 젖음시간 20분, 용매와 쌀겨간의 비율을 3:1로 고정시키고 추출온도를 달리하며 측정하였을 때, 60℃까지는 온도가 높아질수록 추출 오리자놀 함량이 증가하나 60℃이후 오리자놀 함량이 감소하였다. 60℃에서 2118mg/kg으로 최대, 40℃가 1775mg/kg으로 최소함량을 나타내었다. 따라서, 적정온도는 60℃라 할 수 있었다.

그리고 추출시간의 경우, 추출용매는 이소프로판올, 추출온도 60℃, 젖음시간 20분, 용매와 쌀겨간의 비율을 3:1로 고정시키고 추출시간을 바꾸어가며 측정하였을 때, 30분까지는 시간이 지남에 따라 추출 오리자놀 함량이 증가하나 30분 이후 오리자놀 함량이 감소하였다. 30분에서 오리자놀 함량이 2274mg/kg으로 최대, 10분에서 2022mg/kg으로 최소 오리자놀 함량을 나타냈다. 추출시간도 추출온도와 비슷하게 최적시간이 있는 것으로 보이며, 최적시간이 지남에 따라 추출용매의 증발과 같은 손실로 인하여 오리자놀의 수율이 떨어지는 것으로 사료되었다.

용매와 쌀겨간의 비율조건에서는 추출용매는 이소프로판올, 추출온도 60℃, 추출시간 30분, 젖음시간은 20분으로 고정시키고 비율을 변화시키며 측정하였다. 용매와 쌀겨 비율이 3:1까지는 추출 오리자놀 함량이 증가하였으나 이 비율이 3:1보다 높아지면 함량이 감소했음을 알 수 있었고, 비율 3:1조건에서 추출된 오리자놀 함량이 2285mg/kg으로 최대를 나타냈고, 5:1에서 1868mg/kg으로 최소 함량을 나타내었다. 용매와 쌀겨간의 비율에서도 추출온도, 추출시간과 마찬가지로 최적비율이 있는 것으로 사료된다. 한편 젖음시간의 경우에서는 오리자놀 함량 변화가 크지 않았다.

추출용매 이소프로판올, 추출온도 60℃, 추출시간 30분, 용매와 쌀겨간의 비율 3:1 의 조건으로 추출한 오리자놀에 아세톤을 가해 결정화 한 후, 이 결정체를 다시 n-헵탄에 깨끗이 녹여 UV-스펙트럼을 조사한 결과, 215nm, 229nm, 291nm, 316nm에서 각각 최대 흡광도를 나타내었다.

실시예 2: 반응표면분석법에 의한 쌀겨로부터 오리자놀 최적 추출조건의 결정

실험 계획 블럭의 설정을 위해, "Stat-graphics(STSC Inc. Rockville, MD, USA)내의 중심합성계획(central composite design; CCD)" 프로그램을 이용하여 추출온도, 추출시간, 젖음시간, 용매와 쌀겨간의 비율 등을 독립변수로 3 수준(level) - 4 팩터(factor)의 프랙셔날 팩토리알 블럭(fractional factorial block)을 정하였다. 추출온도는 최대 70℃, 최소 50℃, 중간값 60℃로 가열하였고, 추출시간은 최대 40분, 최소 20분, 중간값 30분으로 하였으며, 젖음시간은 최대 30분, 최소 10분, 중간값 20분으로 방치하였으며, 용매와 쌀겨간의 비율은 최대 4:1, 최소 2:1, 중간값 3:1이 되도록 각각 독립변수의 수준을 설정하였다.

쌀겨 1㎏당 오리자놀 함량(mg)을 종속변수로 하여 추출한 결과는 표 3과 같았다.

[표 3] 쌀겨로부터 오리자놀의 추출을 위한 실험계획의 프랙셔날 팩토리알 블럭

처리번호	코드된 변수	오리자놀 함량(mg/kg)^a
처리번호	X₁	오리자놀 함량(mg/kg)^a	X₂	X₃	X₄
1	-1	-1	-1	+1	1878
2	-1	-1	+1	-1	1335
3	-1	+1	-1	-1	1337
4	-1	+1	+1	+1	1677
5	+1	-1	-1	-1	2016
6	+1	-1	+1	+1	2003
7	+1	+1	-1	+1	1370
8	+1	+1	+1	-1	1782
9	0	0	0	0	2250
10	0	0	0	0	2250
11	-1	-1	-1	-1	1763
12	-1	-1	+1	+1	1372
13	-1	+1	-1	+1	1337
14	-1	+1	+1	-1	1546
15	+1	-1	-1	+1	1986
16	+1	-1	+1	-1	2048
17	+1	+1	-1	-1	1550
18	+1	+1	+1	+1	1782
19	0	0	0	0	2250
20	0	0	0	0	2250
21	+1	0	0	0	2056
22	-1	0	0	0	2094
23	0	+1	0	0	2051
24	0	-1	0	0	1977
25	0	0	+1	0	1789
26	0	0	-1	0	2236
27	0	0	0	+1	2041
28	0	0	0	-1	2011
29	0	0	0	0	2250
30	0	0	0	0	2250
^a결과는 mg/kg-건조쌀겨로 표시되었다.X₁: 추출온도(℃) X₂:추출시간(분)X₃: 젖음시간(분) X₄:비율(용매 : 쌀겨, w/w)

9, 10, 19, 20, 29, 30 번 처리구인 추출온도 70℃, 추출시간 30분, 젖음시간 20분, 용매와 쌀겨간의 비율 3:1 일 때 오리자놀 함량이 2250mg으로 최대 추출되었다. 한편 2번 처리구인 추출온도 50℃, 추출시간 20분, 젖음시간 30분, 용매와 쌀겨간의 비율 2:1 일 때 오리자놀의 함량이 1335mg으로 최소값을 나타내었다.

한편, 오리자놀 함유량 증가 조건의 최적화 조건을 조사였는데. 측정한 오리자놀 함량을 종속변수로 설정하고 각 독립변수들 간의 관계를 "Stat-graphics(STSC Inc. Rockville, MD, USA)"내의 중심합성계획(CCD) 프로그램을 이용하여 다중회기분석 및 분산분석을 실시한 후 유의성이 인정되는 변수만을 채택하여 각 종속변수에 해당하는 모델식을 설정하고 이를 반응표면방법론(response surface methodology; RSM)에 의하여 등고분석과 3차원 분석을 실시하여 최적조건을 설정하였다.

쌀겨로부터 오리자놀을 추출하기 위하여 추출온도, 추출시간, 젖음시간, 용매와 쌀겨간의 비율을 독립변수로 설정하고, 오리자놀 함량을 종속변수 Y로 설정하여 다중회기분석을 수행하였다. 이 결과를 근거로 하여 95% 유의수준에서 유의성이 있는 독립변수 중 X₁항인 추출온도, X₂항인 추출시간, X₄항인 용매와 쌀겨간의 비율, 상관관계(interaction term) 중 추출온도×추출시간, 일원 이차관계(quadratic term) 중 추출시간, 용매와 쌀겨간의 비율 항을 채택하여 모델 식 Y = 22.936548X₁+ 158.262669X₂+ 1367.320376X₄- 0.477449X₁X₂- 2.356309X₂ ²- 223.630925X₄ ²- 3052.080126을 얻었다.

다중회기분석 전체에 대한 분산분석을 수행한 결과 유의수준을 검정하는 F-값이 99.9% 수준에서 유의성을 나타내어 다중회기분석에 의하여 선정된 각 변수에의해 설정된 모델 식이 99.9%수준에서 유의성이 있었으며, 반응표면분석법을 수행하여 도 1a∼3c과 같은 결과를 얻었다.

도 1a 내지 1c는 독립변수 추출온도를 고정시키고 추출시간, 용매와 쌀겨간의 비율에 따라 쌀겨로부터 추출된 오리자놀 함량 변화를 나타낸 반응표면 곡선으로, 추출온도가 높아질수록 전체적인 추출 오리자놀 함량이 증가함을 알 수 있었다. 독립변수 추출온도를 고정시켜 분석한 결과 추출온도 70℃일 때 추출시간 26분, 용매와 쌀겨간의 비율 3.1:1 부근에서 반응값이 2290mg/kg으로 최고 반응값을 나타내었다. 최저 반응값은 추출온도 50℃일 때 나타났는데, 추출시간 26분을 기준으로 추출시간이 짧아질수록 또는 추출시간이 길어질수록 낮은 반응값을 나타내었고, 용매와 쌀겨간의 비율 3.1:1을 기준으로 비율이 낮아지거나 높아질수록 낮은 값을 나타내었다. 최저 반응값은 1635mg/kg이었다.

도 2a 내지 2c는 독립변수 추출시간을 고정시키고 추출온도, 용매와 쌀겨간의 비율에 따른 오리자놀 함량 변화를 나타낸 반응표면 곡선이며, 추출시간 30분까지는 시간이 지남에 따라 전체적인 추출 오리자놀 함량이 증가하다가 30분이후 오리자놀 함량이 감소하였다. 추출시간을 고정시켜 분석한 결과 추출시간 30분일 때 추출온도 70℃, 용매와 쌀겨간의 비율 3.1:1 부근에서 반응값이 2260mg으로 최고 값을 나타내었다. 최저 반응값은 추출시간 40분일 때 나타났는데, 추출온도 70℃보다 낮을수록 낮은 반응값을 나타내었고, 용매와 쌀겨간의 비율 3.1:1을 기준으로 비율이 낮거나 높을수록 반응값이 낮아지고 있고, 최저 반응값은 1620mg/kg이었다.

도 3a 내지 3c는 독립변수인 용매와 쌀겨의 비율을 고정시키고 추출온도와추출시간에 따른 오리자놀 함량 변화를 나타낸 반응표면 그래프이며, 용매와 쌀겨간의 비율 3:1까지는 전체적인 추출 오리자놀 함량이 증가하다가 3:1보다 비율이 높아질수록 오리자놀 함량이 감소하였다. 독립변수 용매와 쌀겨간의 비율을 고정시켜 분석한 결과 용매와 쌀겨간의 비율 3:1일 때 추출온도 70℃, 추출시간 26.5분 부근에서 반응값이 2290mg으로 최고값을 나타내었다. 최저 반응값은 용매와 쌀겨간의 비율 2:1일 때 나타났는데, 추출온도 70℃보다 낮을수록 낮은 반응값을 나타내었고, 추출시간 26.5분을 기준으로 추출시간이 짧아지거나 또는 증가할수록 낮은 반응값을 나타내었으며 최저 반응값은 1620mg/kg이었다.

이상의 결과로 보아 추출온도의 적정온도는 70℃, 추출시간의 적정범위는 26∼30분이고, 용매와 쌀겨간의 비율 적정범위는 3:1∼3.1:1임을 알 수 있었다. 최대 오리자놀 함량을 보이는 각 독립변수의 최적조건값을 미분하여 얻은 조건은 추출온도 70℃, 추출시간 26.5분, 용매와 쌀겨간의 비율 3.1:1이었으며 모델식에 이를 대입하여 얻은 오리자놀 함량 예상치는 2297mg이었다.

각 추출조건의 효과를 독립적으로 측정한 결과는 추출온도 60℃, 추출시간 30분, 용매와 쌀겨간의 비율이 3:1이었을 때 각 추출조건마다 추출된 오리자놀 함량이 가장 높았고, 변수들의 효과를 종합적으로 보는 방법인 반응표면분석법을 이용한 모델링 방법으로 실험한 결과 최적추출조건은 추출온도 70℃, 추출시간 26.5분, 용매와 쌀겨간의 비율 3.1:1이었다.

두 방법을 비교해 보면 전체적인 경향성에서 비슷한 결과를 보였다. 두 방법에서 추출온도, 추출시간, 용매와 쌀겨간의 비율 조건과 같은 모든 조건의 경우 쌀겨로부터 오리자놀을 추출하였을 때 적정범위까지 추출 오리자놀 함량이 증가하다가 그 이후부터는 오리자놀 함량이 감소하였다. 그러나, 두 방법 간의 최적조건에는 차이가 있는데, 첫번째 방법은 각 변수을 독립적으로 측정하였고, 두 번째 방법인 반응표면분석법은 다중회기분석에 의하여 다변수의 상호관계를 고려하여 결과를 산출하였기 때문에 두 방법간 최적조건에 차이가 난 것이다.

실시예 3: DPPH법에 따른 오리자놀의 항산화능 측정

DPPH(α,α'-다이페닐-β-피크릴하이드라질; α,α'-diphenyl-β-picrylhydrazyl) 16mg을 100ml 에탄올에 용해한 후 증류수 100ml를 가하고 여과지(Whatman No. 1)으로 여과하였다. 이 DPPH용액 5ml에 오리자놀과 BHT 시료 용액 1ml를 가하여 혼합한 후 528nm에서 흡광도의 감소를 측정하여 오리자놀과 합성 항산화제인 BHT의 항산화능을 비교하였다.

오리자놀의 항산화능을 DPPH법에 의해 측정한 결과는 도 4와 같았다. 전체적인 결과를 보면 항산화능이 가장 큰 것은 오리자놀 500ppm이고, 가장 작은 것은 오리자놀 100ppm이었다. 그러나 30분의 결과를 보면 인자, 농도별 간의 항산화능에 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 그리고 천연 항산화제인 오리자놀은 식품에서 널리 사용되고 있는 합성 항산화제인 BHT와 같은 농도에서 거의 비슷한 항산화능을 가지고 있어 오리자놀의 항산화능이 높다는 것을 알 수 있었다.

실시예 4: 오리자놀을 첨가한 마요네즈 저장성 실험

마요네즈의의 저장성을 실험하기 위하여 먼저 마요네즈를 제조하였다.

마요네즈는 김 등(김재욱, 손양도, 홍기주, 유무영, 정계환, 허종화:한국식품과학회지,27, 298 (1995).)의 방법을 변형하여, 콩기름 78.5%, 식초(산도7.0%)2.5%, 난황 7.0%, 소금 1.5%, 설탕 1.0%, 물 9.5%의 배합비율로 1 kg을 제조하였다. 난황, 소금, 설탕과 수분을 5분간 균질한 후 농도별로 오리자놀을 첨가한 대두유와 초산을 5차례로 나누어 가해 "Hobart mixer(model No. N-50, Hobart Corporation, Troy, Ohio, USA)"로 각 5분간 균질화하였다.

마요네즈의 저장성 측정은 산패도의 측정, 점도의 변화 조사, 유화안정성의 측정을 통해 조사하였다.

1. 산패도의 측정

마요네즈 저장성 조사의 일환으로 산패도를 측정하였는데, 산패도는 과산화물가의 측정 및 TBA가 측정으로 조사되었다.

마요네즈는 구성성분 중 기름이 약 70%이상을 차지하는 고지방 식품이므로 저장기간 동안에 일어나는 변질은 온도, 압력, 진동 등에 의하여 기름의 분리, 점도의 저하, 지방구의 대형화, 변색 등 물리적 변화와 성분유의 산패반응 등에 의한 맛과 향기 및 색의 변화가 일어날 수 있다. 그러므로 마요네즈의 산패방지는 제품의 저장기간을 연장할 수 있는 한 방법이다.

(1) 과산화물가의 측정

과산화물가(Peroxide value)는 시료 5.0g에 클로로포름 50ml와 메탄올 25ml,2.5%-CaCl₂25ml를 가해 유지를 추출한 후 원심분리(3000rpm, 10min)하여 클로로포름층을 분리하였다. 추출물 10ml를 250ml 삼각 플라스크에 취하여 클로로포름-아세트산(2:3, v/v)용액 35ml를 가한 후 요오드화칼륨(potassium iodide) 포화 용액 1ml를 정확히 가하고 1분간 진탕시켜 상온 암소에서 10분간 반응시켰다. 이 반응액에 75ml의 증류수를 가하여 1.0% 전분용액을 지시약으로 0.01N 티오황산나트륨으로 적정하여 과산화물가를 측정하였다. 오리자놀의 첨가 효과를 나타낸 것은 도 5와 같다.

45℃에서 저장한 마요네즈의 과산화물가는 대조구와 첨가구가 5주째까진 서로 비슷한 비율로 증가하다가 6주째에 대조구가 급격히 증가하였다. 오리자놀과 BHT를 비교하였을 때 오리자놀과 BHT 항상화능이 비슷한 것으로 보이며 항산화능이 가장 높은 것은 오리자놀을 1000ppm첨가하였을 경우이었고 가장 낮은 것은 오리자놀을 100ppm첨가한 시험구이었다.

(2)TBA가의 변화 측정

시료 5.0g에 클로로포름 50ml와 메탄올 25ml, 2.5%-CaCl₂25ml를 가해 유지를 추출한 후 원심분리(3000rpm, 10min)하여 클로로포름층을 5ml 취하였다. 여기에 0.01M-TBA 5ml를 첨가하여 65℃에서 90분간 가열한 후 상온으로 냉각하고 530nm에서 흡광도를 측정하였다. 오리자놀을 농도별로 첨가한 마요네즈의 TBA가의 변화는 도 6과 같았다.

45℃에서 저장한 마요네즈 대조구의 경우 TBA가가 4주 이후부터 급격히 증가하였고 100ppm의 오리자놀과 BHT를 첨가한 마요네즈의 경우 5주 이후부터 급격한 증가를 보였다. 그러나, 나머지 첨가구의 경우 6주까지도 아직 완만한 증가를 보이고 있다. 과산화물가의 변화와 마찬가지로 항산화능력이 가장 높은 것은 오리자놀 1000ppm첨가구 이었으며, 가장 낮은 것은 오리자놀 100ppm첨가구 이었다. 일반적으로 TBA가는 유지의 산화가 진행됨에 따라 감소하지 않는다고 알려져 있다.

2. 점도의 변화

마요네즈의 점도는 유화도와 더불어 마요네즈의 물리적 품질특성을 결정하는 주요한 요인중의 하나인데, 마요네즈의 점도는 "Brookfield viscometer(model RVTDV-Ⅱ, Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Stoughton, MA, USA)"를 사용하여 20℃에서 "spindle No. 7", "speed 10"으로 측정하여 "centipoise(cP)"로 나타내었다.

오리자놀을 농도별로 첨가하여 마요네즈를 제조한 후 저장기간에 따른 마요네즈의 점도변화는 도 7과 같았다. 마요네즈 제조 초기 오리자놀 1000ppm 첨가구가 72.0×10³cps로 가장 높은 점도를 나타냈고, 오리자놀 100ppm 첨가구가 62.4×10³cps로 가장 낮은 점도를 나타내었다. 따라서, 오리자놀을 첨가할 경우, 적정농도에 의해 점도가 증가한다는 것을 알 수 있었다.

마요네즈를 45℃에서 저장한 경우 점도가 4주까지는 비슷한 비율로 감소하고4주 이후부터 대조구와 오리자놀 100ppm 첨가구의 경우만 급격히 감소하였다. 저장 중 점도 감소율은 대조구가 가장 컸고, 그 다음은 오리자놀 100ppm 첨가구였다. 그러나 6주후 가장 높은 점도를 나타낸 것은 앞서의 과산화물가, TBA가에서와 마찬가지로 오리자놀 1000ppm 첨가구였고, 가장 낮은 점도를 나타낸 것은 오리자놀 100ppm 첨가구였다. 따라서 오리자놀을 500ppm이상 첨가하면 저장 중 마요네즈의 점도감소를 줄일 수 있었다.

3. 유화 안정성 측정

금정(今井忠平 : 食品工業,17, 89 (1974))에 의하면 마요네즈의 유화가 파괴되는 원인으로는 동결, 고온, 건조, 진동, 압력 등이 있다고 보고되고 있으나 마요네즈 제품의 유통 과정중에 일어날 수 있는 경우는 진동과 여름철 온도상승에 따른 유화안정성의 저하 등으로 보여진다.

유화 안정성 평가는 천 등(천정아, 송은승:한국식품과학회지,27, 839 (1995))의 "stability rating(SR)"로 계산하고 김 등(김동수, 홍상필:식품기술,8(2), 49 (1995))의 방법을 변형하여 측정하였다. 마요네즈 10g을 50ml 플라스틱 원심분리 튜브(plastic centrifuge tube)에 넣어 초기의 무게를 잰 후 80℃ 수조에서 30분간 쉐이킹한 후 1000×g에서 5분간 원심분리하여 분리된 기름을 주사기로 제거한 다음 무게를 측정(F₁)하여 전체 무게(F₀)에 대한 비로 유화 안정성을 계산하였다.

오리자놀을 농도별로 첨가하여 마요네즈를 제조한 후 오리자놀이 마요네즈의

유화안정성에 미치는 영향을 조사한 결과는 표 4와 같았다.

[표 4]

45℃에서 저장하는 동안 마요네즈의 이멀젼 안정성에 대한 오리자놀과 BHT의 효과

(Unit : %)

저장시간(주)	항산화제의 농도 (ppm)
저장시간(주)	0	BHT100	BHT200	Ory.100	Ory.500	Ory.1000
0123456	100.0099.4199.0398.6197.9588.4352.60	100.0098.9397.6997.4596.8495.4491.82	100.0098.8598.2998.1297.3896.9592.97	100.0098.9597.4097.1396.5180.4760.21	100.0098.4398.0697.8597.0594.7590.79	100.0098.6598.4698.2697.9196.5793.24

45℃에서 저장한 마요네즈의 경우 대조구와 오리자놀, BHT 첨가구 모두 4주까지는 유화능에 차이가 나타나지 않았으나 6주 저장시 대조구는 약50%, 오리자놀 100ppm 첨가구는 약40%의 기름이 분리되어 유화가 파괴되었고 나머지 첨가구들은 큰 변화를 보이지 않고 있다. 이로 미루어 보아 마요네즈에 첨가한 오리자놀이 유화안정성에 기여할 수 있는 적정농도가 있는 것으로 보여지며 100ppm보다 많은 양을 첨가 할 경우 유화안정성이 증가하는 경향을 보이고 있다. 이는 앞서 항산화능 실험에서와 같은 결과이며 유화물이 파괴되면서 물과 지방이 분리되고 이로인해 지방이 가수분해 되기 쉬운상태에 놓여 산패가 가속화 되어지는 것으로 사료되었다.

일반적으로 마요네즈는 비교적 적은 량의 물에 다량의 기름이 유화되어 있는 형태이므로 다른 식품유화물에 비해 불안정하다고 알려져 있다. 그러나 본 실험의결과 오리자놀 첨가에 의해 유화안정성이 향상되므로 마요네즈에 오리자놀을 첨가 할 경우 마요네즈의 유화안정성 향상 효과도 기대되어 진다.

오리자놀 1000ppm을 첨가한 마요네즈가 점도와 유화안정성에서 가장 우수하게 나타나 유화안정성과 점도와는 연관성이 있는 것으로 보여진다.

이상 상기에서 살펴본 바와 같이, 쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 알코올의 일종인 이소프로판올을 이용하여 친환경적으로 쌀겨로부터 고효율로 추출하는 방법 및 오리자놀을 마요네즈에 첨가함으로써, 산화가 방지된 마요네즈 및 유화안정성이 증진된 마요네즈를 제공하는 본 발명은 미강유를 고효율로 추출할 수 있고, 저장성이 증진된 마요네즈를 제공하는 뛰어난 효과가 있으므로 식품산업상 매우 유용한 것이다.

Claims

쌀겨로부터 오리자놀을 함유하는 미강유를 추출하는 방법에 있어서,

쌀겨에 3.1 배(w/w)의 이소프로판올을 첨가하여 70℃의 온도로 26.5분 간 추출하는 것을 특징으로 하는 쌀겨로부터 오라자놀을 함유하는 미강유를 추출하는 방법.
오리자놀을 첨가하는 것을 특징으로 하는 지방의 산화가 억제된 마요네즈의 제조방법.
오리자놀을 첨가하는 것을 특징으로 하는 유화안정성이 증진된 마요네즈의 제조방법.