KR20150005150A

KR20150005150A - 백작약 추출물을 함유하는 갈변 방지용 조성물

Info

Publication number: KR20150005150A
Application number: KR20130078548A
Authority: KR
Inventors: 정문철; 김동만; 이호준; 최정희; 조은영
Original assignee: 한국식품연구원
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-01-14

Abstract

본 발명은 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 식품의 갈변 방지용 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 갈변 방지용 조성물을 식품에 처리하는 것을 포함하는 식품의 갈변화를 방지하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 식품의 갈변 방지용 조성물은 우수한 항갈변 효과로 인해 기존의 합성 갈변 억제제를 대체할 수 있다.

Description

백작약 추출물을 함유하는 갈변 방지용 조성물{A COMPOSITION CONTAINING THE EXTRACTS OF PAEONIA JAPONICA (MAKINO) MIYABE AND TAKEDA FOR PREVENTION OF BROWNING}

본 발명은 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 식품의 갈변 방지용 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 갈변 방지용 조성물을 식품에 처리하는 것을 포함하는 식품의 갈변화를 방지하는 방법에 관한 것이다.

신선편이식품(fresh cut product)이란 신선한 상태로 다듬거나 절단되어 세척과정을 거친 과일, 채소, 나물, 버섯류로서 본래의 식품적 특성을 갖고 있으며 위생적으로 포장되어 있어 편리하게 이용할 수 있는 농산물로 정의된다.

신선편이식품의 소비 시장은 전세계적으로 확대되고 있으며, 국내에서도 1990년 후반부터 신선편이식품의 시장이 급격히 팽창하고 있다.

하지만 신선편이식품은 박피, 절단, 제심, 분할 등의 가공처리를 거치기 때문에 수분 손실, 조직 연화 및 미생물 오염 등의 품질 저하와 함께 호흡 작용, 에틸렌 발생 및 갈변 작용이 촉진된다. 이에 따라 신선편이식품은 원료 농산물에 비하여 저장성 및 안정성이 현저하게 저하되는 문제가 있다.

신선편이식품의 저장성 저하는 필수 제조 공정인 박피, 절단 공정에서 발생하는 조직 손상이 주요 원인이며, 일반적으로 MAP(Modified Atmospheric Packaging)상태에서 갈변 현상이 가장 먼저 발생한 다음 이취, 연화, 부패 등의 순으로 진행된다.

특히 갈변 현상은 소비자의 신선도 판단 기준임과 동시에 구매의 선택 기준으로 작용하는바, 신선편이식품의 유통 중 폐기율 발생의 주요인이 되고 있다. 실제로 신선편이식품은 약 25 % 수준의 높은 유통손실율을 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서 신선편이식품 제조시 발생하는 갈변 작용은 생산자 및 유통업 등을 포함한 식품 산업의 중요한 이슈로 부각되어 이를 억제 내지 지연시키고자 수많은 연구와 방법들이 시도되어 왔다.

대부분의 신선편이식품에서의 갈변 작용은 과채류에 함유된 페놀성 화합물이 폴리페놀 옥시다아제(PPO)에 의해 퀴논 및 퀴논 유도체로 산화되어 발생하는 효소적 갈변과, PPO의 관여 없이 폴리페놀 화합물이 산화되어 발생하는 비효소적 갈변반응으로 구분할 수 있다.

신선편이 과채류의 갈변억제를 위한 물리·화학적인 방법들이 과거 몇 년 사이 집중 연구되어 왔으며, 저온 유통과 MAP의 가장 기본적인 조건 속에서 열 처리와 가식성 코팅(edible coating) 등이 산업적으로 활용되게 되었다. 최근에는 고압 처리, 초임계 탄산가스 처리 등의 방법이 실험실 수준에서 제안되고 있는 실정이나, 갈변 억제를 위한 가장 중요하고 직접적인 방법은 갈변억제제의 사용이다.

화학적인 갈변 억제 방법은 1986년 이전 미국 FDA에 의해 사용금지된 아황산 제제(sulfiting agents)의 대체 물질 발굴을 위한 수많은 연구가 진행되어 왔다. 그 결과 효소적 갈변을 억제하기 위한 PPO 억제제와 비효소적 갈변을 억제하기 위한 항산화제 즉, 환원제를 사용하는 것이 가장 중요하고 기본적인 방법으로 인식되고 있다.

하지만 시트르산, 아스코르브산, 폴리인산나트륨, L-시스테인, 코직산(kojic acid) 등의 화학합성물 갈변 억제제를 첨가하는 방법의 경우, 최근에는 소비자들의 안전성에 대한 인식이 높아짐에 따라 화학적 식품 첨가물이 사용된 식품에 대한 기피 현상이 나타나고 있는 실정이다. 이러한 소비자들의 화학적 식품 첨가물에 대한 기피 경향이 국내외의 신선편이식품의 시장 확대를 정체시키고 있는 실정이다.

따라서 신선편이식품 등의 식품의 가공 중 발생하는 갈변 현상을 억제하고, 화학합성물 갈변 억제제를 대체할 수 있는 천연 갈변 억제제의 개발에 대한 요구가 절실한 실정이다. 일부 천연 물질에 대한 항갈변 효과가 보고되고 있기는 하나 미미한 갈변 억제 효과로 인해 실제 신선편이식품에의 적용은 요원한 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 개발 요구에 부응하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 백작약 추출물에 우수한 갈변 억제 활성이 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 식품의 갈변 방지용 조성물은 우수한 항갈변 효과로 인해 기존의 합성 갈변 억제제를 대체할 수 있다.

도 1은 백작약 추출물의 농도에 따른 기질 농도의 역수에 대한 반응 속도의 역수를 플로팅하여 라인웨버-버크 플롯으로 나타낸 것이다.
도 2는 기질의 농도에 따른 백작약 추출물의 농도의 역수에 대한 반응 속도의 역수를 플로팅하여 딕슨 플롯으로 나타낸 것이다.
도 3은 백작약 추출액이 첨가된 수용액에 박피절단감자를 침지한 후 저장 3 일째의 사진이다.
도 4는 백작약 추출물을 처리한 박피절단감자의 품질특성치와 갈변관련 품질특성치의 상관관계를 피어슨 상관계수로 나타낸 것이다.
도 5는 백작약 추출물을 처리한 사과 슬라이스의 저장 48 시간째의 사진이다.
도 6은 백작약 추출물을 처리한 감자 슬라이스의 저장 8 일째의 사진이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현예에 한정되는 것은 아니다.

일 측면에서 본 발명은 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 식품의 갈변 방지용 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 천연 갈변 방지용 조성물의 유효성분인 백작약(Paeonia japonica (Makino) Miyabe & Takeda)은 강작약이라고도 하며, 쌍떡잎식물 미나리아재비목 미나리아재비과의 여러해살이풀이다. 백작약은 깊은 산에서 자라며, 높이는 보통 40 내지 50 cm이다. 뿌리는 굵고 육질이며 밑부분이 비늘 같은 잎으로 싸여 있다. 잎은 3, 4 개가 어긋나고 3 개씩 2 번 갈라진다. 작은 잎은 긴 타원형이거나 달걀을 거꾸로 세워놓은 모양이고 가장자리가 밋밋하며 털이 없다. 백작약의 약리로는 복부 경련을 진정시키는 진경 작용, 순환계에 대해서는 강압 작용, 또한 진통, 진정, 항경련작용이 있으며, 항염, 항궤양 작용과 항균 작용이 있는데, 이들은 백작약의 성분 중에서 페오니플로린(paeoniflorin)에 기인한 것으로 알려져 있다. 하지만, 백작약의 갈변 억제 활성에 대해서는 지금까지 전혀 보고된바 없다.

본 발명의 백작약 추출물은 다양한 추출 용매와 추출 방법에 따라 추출될 수 있으나, 특히 물, 유기 용매, 또는 이들의 혼합 용매를 이용하여 추출될 수 있다. 추출한 액은 바로 사용하거나 또는 농축 및/또는 건조하여 사용할 수 있다.

유기 용매를 사용하여 추출하는 경우, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 에틸렌, 아세톤, 헥산, 에테르, 클로로포름, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 디클로로메탄, N, N-디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭시드(DMSO), 1,3-부틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 이들의 혼합 용매인 유기 용매를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 열수 추출물 또는 에탄올 추출에 의해 추출된다. 유효 성분이 파괴되지 않거나 최소화된 조건에서 실온 또는 가온하여 추출할 수 있다.

추출 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 냉침 추출, 초음파 추출, 환류 냉각 추출 등을 이용할 수 있다. 여과는 추출액으로부터 부유하는 고체 입자를 제거하는 과정으로, 면, 나일론 등을 이용하여 입자를 걸러내거나 한외 여과, 냉동 여과법, 원심 분리법 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

추출액의 농축에는 감압 농축, 역삼투압 농축 등의 방법이 사용될 수 있다. 농축 후 건조 단계는 동결 건조, 진공 건조, 열풍 건조, 분무 건조, 감압 건조, 포말 건조, 고주파 건조, 적외선 건조 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 경우에 따라, 최종 건조된 추출물을 분쇄하는 공정을 추가할 수 있다.

본 발명의 갈변 방지용 조성물에는 갈변 방지 효과를 증진시키기 위해 천문동, 계피, 양파, 감귤 과피 추출물 등의 공지의 천연 갈변 방지제를 추가로 첨가할 수 있다.

화학 물질에 의한 신선편이식품의 갈변 억제는 반응 산물, 기질 및 PPO에 미치는 영향에 따라 3 가지의 기작으로 구분될 수 있으며, 첨가물의 특성에 따라 환원제(reducing agents), 산미제(acidulants), 효소 억제제(enzyme inhibitor)/경쟁적 결합제(competitive binder), 킬레이팅제(chelating agents) 및 축합제(complexion)의 사용 등으로 구분될 수 있다. 즉, PPO 저해 효과는 항산화, pH 강하, 킬레이팅 능력 등이 우수하고/하거나 PPO 효소의 기질과의 유사성으로 인하여 PPO와 기질의 결합을 사전에 차단하여 갈변 작용을 억제하는 효과가 있어야 한다. PPO 저해 활성의 반응 특성과 관련하여 저해 유형으로는 경쟁적 저해, 비경쟁적 저해 및 혼합형 저해로 나누어볼 수 있다.

본 발명에서는 백작약 추출물의 총 페놀 함량, pH, 적정 산도 등의 갈변 억제 품질 특성을 측정하였고, PPO 저해 활성 및 이에 따른 반응 특성, DPPH 라디칼 소거능 및 금속 킬레이팅 작용을 측정하였다. 또한, 백작약 추출물의 여러 이화학적 품질 특성과 여러 갈변 인자들을 조사한 다음 통계처리 프로그램에 의해 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)와 회귀식을 구하여 갈변억제에 관여하는 성분들을 도출한 다음, 갈변 억제 작용의 패턴을 추정하였다.

그 결과 백작약 추출물에 우수한 항갈변 효과가 있음을 발견하였다. 특히, 백작약 추출물은 기질과의 유사성에 따른 PPO의 경쟁적 억제, pH 강화 효과 및 항산화 등이 복합적으로 작용하여 특징적인 항갈변 효과를 발휘함을 규명하였다.

다른 측면에서 본 발명은 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 갈변 방지용 조성물을 식품에 처리하는 것을 포함하는, 식품의 갈변화를 방지하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 언급되는 "식품"이란 갈변 방지 처리가 필요한 비제한적인 종류의 식품 개념이며, 특히 신선편이식품일 수 있다.

본 발명의 갈변 방지용 조성물을 식품에 처리하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 침지 또는 분무 방식을 이용할 수 있다. 즉, 백작약 추출물을 함유하는 갈변 방지용 조성물에 식품을 침지하는 방법 또는 상기 조성물을 식품 표면에 분무하는 방식을 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 식품의 갈변화 방지 방법은 이의 갈변 억제 효과를 상승시키기 위해 다른 공정 차원의 갈변 억제 방법을 함께 조합하는 것도 가능하다.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 내용을 구체화하기 위한 것일 뿐 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

백작약의 준비

백작약은 구입 직후 건조/분쇄한 다음 에탄올에 추출, 감압 농축 및 냉동 건조하여 제조한 분말을 밀폐 용기에 넣고 -40℃의 초저온 냉동고(deep freezer)에 보관하면서 실험에 사용하였다.

백작약 추출물의 갈변 억제 관련 품질 특성

0.1 % 농도의 백작약 추출물의 총 페놀 함량, pH, 적정 산도를 측정하였다. pH는 pH 미터(스웨덴 Corning사 제조 Corning 150)로, 적정 산도는 디지털 산도계(일본 DKK-TOA사 제조 TA-70)를 이용하여 측정하였으며, 총 페놀 함량은 폴린-시오칼토(Folin-Ciocalteu)법을 이용하여 측정하였다.

0.1 % 농도의 백작약 추출물의 pH는 3.71±0.03으로 강산이었고, 적정 산도는 1.25±0.03이었으며, 총 페놀 함량은 816.57 ㎍/㎖로 매우 높았다. 품질 특성 결과에 비추어 볼 때 백작약 추출물은 pH 강하에 의한 항갈변 효과 및 항산화 작용에 의한 항갈변 효과를 기대할 수 있다.

PPO 저해 활성 측정 (L- DOPA 기질)

PPO 저해력은 50 mM 인산나트륨 버퍼(pH 6.8) 0.5 ㎖와 10 mM L-DOPA 용액 0.2 ㎖, 여러 농도(0.1 %, 0.25 %, 0.5 %, 0.75 % 및 1.0 %)의 백작약 추출물 0.2 ㎖를 각각 첨가하고 머쉬룸 PPO (110 units/㎖) 0.1 ㎖를 혼합한 후 분광광도계(일본 JASCO사 제조 V-560)를 이용하여 420 nm에서 20 분간의 변화를 측정하였다. 효소의 활성능은 흡광도의 변화를 관찰한 후 곡선의 직선 부위로부터 계산하였다.

저해도 (%) = [1-(A/B)] x 100

A : 샘플의 흡광도

B : 블랭크 용액의 흡광도

화학 합성품과 달리 천연 추출물의 경우 단위 분자량에 대한 정보 부재로 단순 % 농도 기준에서 효과를 상호 비교하기에는 어려움이 있으므로, 갈변을 50 % 저해하는데 필요한 % 농도를 비교하는 IC₅₀의 값으로도 평가하였다.

머쉬룸 티로시나아제(mushroom tyrosinase) 110 Units/㎖를 상기 여러 농도의 백작약 추출물에 혼합하고 25 ℃에서 15 분 동안 방치하였다. 용액의 효소 활성은 상기와 동일하게 측정하였으며, 추출물의 다양한 농도에 대한 효소 활성의 그래프로부터 백작약 추출물의 IC₅₀값을 구하였다.

L-DOPA를 기질로 하였을 때 머쉬룸 티로시나아제의 활성 저해력을 측정한 결과, 0.1 % 농도에서는 37.731 %, 0.25 % 농도에서는 53.095 %, 0.5 % 농도에서는 57.212 %, 0.75 % 농도에서는 66.664 %, 1.0 % 농도에서는 78.048 %로 각각 나타났다.

상기 측정된 PPO 저해도를 x축에 추출물의 농도를 y축에 각각 플로팅하고 회귀방정식을 구하여 IC₅₀을 측정한 결과 0.3480±0.08 %로 나타났다(회귀방정식 : y = 0.0269x - 1.0021; R² = 0.9897). 하기 표 1은 현재 갈변억제제로서 널리 사용되고 있는 시트르산과 아스코르브산에 대한 PPO 저해 활성을 나타낸 것이다.

갈변억제제	농도 (%)	저해도 (%)	IC₅₀
시트르산	1	55.71±0.57	6.06
	2	58.59±1.69
	3	71.28±2.01
아스코르브산	1	8.78±1.99	3.71
	2	14.96±1.31
	3	25.25±2.03

즉, 백작약 추출물의 갈변 억제력은 공지의 갈변억제제인 시트르산이나 아스코르브산에 비해 훨씬 우수함을 확인할 수 있었다.

PPO 저해 활성 측정 (카테킨 기질)

백작약을 열수 및 80 % 에탄올 추출 방법을 사용하여 0.1 % 백작약 추출물을 제조하였다. 백작약의 열수 추출물의 저해도는 54.08±2.71 %였으며, 에탄올 추출물의 저해도는 56.24±1.78 %였다. 이에 반해, 아스코르브산의 저해도는 11.05±0.49 %로서, 백작약 추출물의 PPO 저해 활성이 아스코르브산 보다 우수함을 다시 한번 확인하였다.

반응 특성 조사

백작약 추출물의 티로시나아제 활성 저해력을 L-DOPA의 4 가지 농도에 대하여 120 초 동안 측정한 후, 0 초에서 60 초까지의 변화로부터 기울기를 구하여 Vm값으로 선정하였다.

기질 농도와 추출물의 농도별 티로시나아제의 최대 반응 속도 지점에서 1/2 속도에 해당하는 기질의 농도로부터 Km을 구하였다. Km은 기질과 효소의 친화도를 나타내고, Km이 작다는 것은 효소의 기질에 대한 친화도가 높다는 것을 의미한다.

v = Vm [S] / (Km + [S])

v : 반응 속도

Vm : 최대 반응 속도

[S] : 기질 농도

Km : 미카엘리스 상수

백작약 추출물의 농도에 따른 기질 농도의 역수에 대한 반응 속도의 역수를 플로팅하여 도 1에 라인웨버-버크 플롯(Lineweaver-Burk plot)으로 나타내고, 기질의 농도에 따른 백작약 추출물의 농도의 역수에 대한 반응 속도의 역수를 플로팅하여 도 2에 딕슨 플롯(Dixon plot)으로 나타내었다.

백작약 추출물에 의한 PPO 저해 활성에 대한 라인웨버-버크 플롯으로부터 계산된 Vm 및 Km을 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에 나타난 바와 같이, 백작약 추출물의 농도가 높아짐에 따라 Km 값이 높아지는 것은 저해제의 첨가에 의해 기질과 효소와의 친화도가 낮아지는 것으로 판단할 수 있다.

	0 g/ 100 g	0.1 g/ 100 g	0.25 g/ 100 g	0.5 g/ 100 g	0.75 g/ 100 g	1.0 g/ 100 g
Vm	0.04199	0.03948	0.04157	0.03806	0.03913	0.03998
Km	0.01410	0.03165	0.06425	0.07950	0.11063	0.16811

하기 표 3은 라인웨버-버크 플롯의 회귀방정식을 나타낸다. [I]는 백작약 추출물의 농도를 나타낸다.

[I] g / 100 g	회귀방정식	상관
0	y = 0.3358x + 23.817	R² = 0.8614
0.1	y = 0.8017x + 25.327	R² = 0.9370
0.25	y = 1.5455x + 24.055	R² = 0.9880
0.5	y = 2.0889x + 26.275	R² = 0.9937
0.75	y = 2.8274x + 25.558	R² = 0.9926
1.0	y = 4.2051x + 25.014	R² = 0.9931

하기 표 4는 딕슨 플롯의 회귀방정식을 나타낸다.

[S] g / 100 g	회귀방정식	상관
0.0197	y = 39.373x - 5.3202	R² = 0.9112
0.0490	y = 17.692x + 7.9856	R² = 0.9766
0.0980	y = 8.0967x + 12.855	R² = 0.9891
0.1478	y = 4.5335x + 14.817	R² = 0.9868

하기 표 5는 저해 상수 Ki의 계산 값을 나타낸다.

플롯	Ki	저해 유형
라인웨버-버크 플롯	-0.4842±0.4017	가역적 저해 (경쟁적 저해)
딕슨 플롯	0.4766±0.0718	가역적 저해 (경쟁적 저해)

백작약 추출물의 농도 증가에 따라 Km값이 증가되는 경향이 있으며, 이는 기질과 효소의 친화력을 억제하는 것으로 해석된다. 이로부터 백작약 추출물의 PPO 저해 유형은 경쟁적 억제 유형에 해당됨을 확인할 수 있었다. 즉, 라인웨버-버크 플롯을 작성하였을 때에 y축(1/V_O) 위에 교차점(1/Vmax)이 생기며(도 1), 딕슨 플롯을 작성시 1 사분면 위의 한 점에서 교차점이 발생함으로부터 확인할 수 있다(도 2). 딕슨 플롯에서 발생하는 교차점에서의 x 값([I] 농도)은 -Ki 값을 나타낸다.

경쟁적 억제 유형은 가역적 저해 모드에 속하며, 억제 방법은 PPO가 결합하는 기질과의 구조적 유사성으로 인하여 PPO가 폴리페놀에 결합하지 않고 백작약 추출물에 결합함으로써 더 이상의 갈변 작용이 진행되지 않게 하는 방식으로 갈변 현상을 억제한다.

DPPH 라디칼 소거능 측정

백작약 추출물의 PPO 저해 기작을 파악하기 위하여 DPPH(2,2-디페닐-1-피크릴히드라질) 라디칼 소거능을 통한 항산화력을 조사하였다. 백작약 추출물에 의해 DDPH가 환원되어 흡광도가 감소하는 정도를 공시험액의 흡광도와 비교하여 파장 517 nm에서의 자유(free) 라디칼 소거율을 측정하였다. PPO 저해력은 첨가 농도에 따라 달라지므로, 추출물의 농도별 DPPH 라디칼 소거 활성을 측정하고 IC₅₀값을 산출하였다.

백작약 추출물의 농도를 0.1 %로 조정한 다음 DPPH 라디칼 소거능을 측정하여 4 반복 평균치를 계산하였더니, 95.992±0.836 %로 나타났다.

백작약 추출물의 농도를 0.001 %, 0.005 %, 0.01 % 및 0.05 %로 조정한 다음 DPPH 라디칼 소거능을 8 반복 평균치를 측정한 결과, 0.001 % 농도에서는 19.292 %, 0.005 % 농도에서는 46.123 %, 0.01 % 농도에서는 74.788 %, 0.05 % 농도에서는 94.001 %로 각각 나타났다. 상기 측정된 DPPH 소거능을 x축에 백작약 추출물의 농도를 y축에 각각 플로팅하고 회귀방정식을 구하여 IC₅₀을 측정한 결과, 0.0077±0.000273으로 나타났다(회귀방정식 : y = 0.0002x - 0.0010; R² = 1.0000).

하기 표 6은 양성 대조군인 아스코르브산의 DPPH 라디칼 소거 활성의 IC₅₀을 나타낸 것이다. 아스코르브산의 평균 IC₅₀은 0.00142±0.000061 % 이었다.

회귀방정식	IC₅₀
y = 3E-05x - 4E-05	0.00146
y = 2E-05x + 0.0003	0.00130
y = 4E-05x - 0.0005	0.00150

백작약 추출물의 항산화력에 의한 갈변 억제 효과는 아스코르브산보다는 낮지만 상당히 높은 수준인 것으로 확인되었다.

금속 킬레이팅 능력( chelating capacity ) 측정

자유 라디칼에 의한 체내 세포의 손상을 자극하는 전이금속인 Fe² ⁺이온과 안정적인 금속 이온 복합체를 형성함으로써 항산화효과를 나타내는 것으로 알려져 있는 EDTA(에틸렌디아민사아세트산)는 대표적인 킬레이팅제로서 산업적으로 유용하게 사용되고 있는 합성 아미노산의 하나이다. 따라서 EDTA의 킬레이팅 능력을 대조구로 하여, 백작약 추출물의 농도별 킬레이팅 능력을 조사하고 IC₅₀을 상호 비교하였다.

실험은 Yena 등 (2002)의 방법을 응용하여 실행하였으며, 여러 농도(0.1 %, 0.25 %, 0.5 %, 0.75 %, 1.0 %)의 백작약 추출물 시료 1 ㎖에 80 % 에탄올 0.8 ㎖를 혼합하여 2 mM FeCl₂ㆍ4H₂O 0.1 ㎖와 5 mM 페로진(ferrozine) 0.1 ㎖를 순서대로 첨가하고, 실온에서 10 분 동안 반응시킨 후 562 nm에서의 흡광도를 측정하였고, 그 결과를 IC₅₀으로 나타내었다.

백작약 추출물의 농도별 반응 시간에 따른 흡광도 변화를 그래프로 구한 다음 곡선의 직선 부위를 취하여 기울기를 구한 후, 농도별 킬레이팅 능력을 3 반복 평균치로 나타내었다.

화학 합성품인 EDTA와 달리 천연 추출물의 경우 단위 분자량에 대한 정보 부재로 단순 % 농도 기준에서 효과를 상호 비교하기에는 어려움이 있는바, 킬레이팅 능력을 50 % 저해하는데 필요한 추출물의 % 농도를 비교하는 IC₅₀ 값을 함께 평가한 것이다.

양성 대조군인 EDTA를 백작약 추출물 시료 대신 같은 방법으로 사용하여 시료의 결과와 비교하였다.

백작약 추출물의 농도별 킬레이팅 능력은, 0.1 % 농도에서는 1.529, 0.25 % 농도에서는 10.463, 0.5 % 농도에서는 38.090, 0.75 % 농도에서는 46.259, 1.0 % 농도에서는 71.976의 값으로 각각 나타났으며, IC₅₀은 0.7264 %로 나타났다(회귀방정식 : y = 0.0127x + 0.0914; R² = 0.9784).

이에 반해, 하기 표 7에서 볼 수 있는 바와 같이 양성 대조군인 0.1 % EDTA의 킬레이팅 능력은 96.59의 값이었다. 또한 EDTA의 IC₅₀은 0.0030 %로 나타났다(회귀방정식 : y = 8E-05x - 0.001; R² = 0.9796).

EDTA 농도 (%)	킬레이팅 능력
0.001	23.70
0.0025	39.90
0.005	78.92
0.0075	97.56
0.01	95.12
0.1	96.59

박피절단감자의 갈변억제 효과

실제 신선편이식품의 유통 기간 연장 효과를 알아보기 위하여, 0.0 %(대조구), 0.1 %, 0.2 % 및 0.3 % 농도의 백작약 추출액이 첨가된 수용액에 박피절단감자를 1 분간 침지한 후 5 ℃에서 MA저장(PE 필름으로 포장)하면서 헌터 색차계(Hunter colorimeter)에 의한 표면색의 변화를 측정하여 하기 표 8과 도 3에 나타내었다. 도 3은 저장 3 일째의 박피절단감자를 나타낸다.

대조구의 경우 저장 1 일부터 갈변 현상으로 인하여 상품성을 소실한 반면에, 도 3에 나타난 바와 같이 백작약 추출액이 첨가된 수용액은 박피절단감자의 상품성을 3 일 이상 유지시키는 것으로 확인되었다.

이화학적 품질 특성과 갈변 저해 특성과의 상관성

백작약 추출물의 농도를 0.1 %로 처리한 박피절단감자의 저장 중 저장수명한계치로 판단한 3 일차 감자의 품질특성치와 0.1 % 농도에서의 백작약 추출물의 갈변관련 품질특성치의 상관관계를 PSS 프로그램을 사용하여 피어슨 상관계수로 두 개의 변수 간에 상관성을 구하여 도 4에 나타내었다.

백작약 추출물은 총 페놀 함량과 상관 계수가 0.999로 매우 높을 뿐만 아니라, 0.1 % 농도에서 DPPH 라디칼 소거능으로 나타내는 항산화력과 거의 일치하는 경향이 나타났다. 따라서, 페놀 성분에 의한 항산화에 기인하여 갈변 억제 효과가 있는 것으로 판명되었다.

사과 슬라이스의 갈변억제 효과

0.1 % 농도의 백작약 추출물에 사과 슬라이스를 침지시킨 후 상온에서 보관하면서 48 시간 동안 외관 변화를 관찰한 결과를 도 5에 나타내었다. 백작약 추출물이 갈변 억제에 효과가 있음을 사과 슬라이스의 표면색 변화를 통해서도 확인할 수 있었다. 대조군으로 비처리구, 증류수 처리, 아스코르브산, 아스코르브산칼슘, 수크로오스 및 염화나트륨을 사용하였다. 헌터 색차계에 의한 표면색의 변화를 측정하여 하기 표 9에 나타내었다.

감자 슬라이스의 갈변억제 효과

0.1 % 농도의 백작약 추출물에 감자 슬라이스를 침지시킨 후 4 ℃에서 보관하면서 8 일 동안 외관 변화를 관찰한 결과를 도 6에 나타내었다. 백작약 추출물이 갈변 억제에 효과가 있음을 감자 슬라이스의 표면색 변화를 통해서도 확인할 수 있었다. 대조군으로 비처리구, 증류수 처리 및 아스코르브산을 사용하였다. 헌터 색차계에 의한 표면색의 변화를 측정하여 하기 표 10에 나타내었다.

상기 표 10 및 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 감자 슬라이스는 절단면 중심 부위의 색이 저장 중 변하기 시작하면서 갈변과 함께 건조 현상이 발생하였다. 백작약 추출물을 처리하지 않거나 증류수로만 처리한 감자 슬라이스의 경우에는 갈변이 많이 일어났으나, 백작약 추출물을 처리한 실험군은 8 일이 경과한 후에도 갈변이 억제되고 있음을 확인할 수 있었다.

Claims

백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 식품의 갈변 방지용 조성물.
제 1 항에 있어서,
백작약 추출물이 물, 유기 용매 또는 이들의 혼합 용매를 이용하여 추출되는 것을 특징으로 하는, 식품의 갈변 방지용 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항의 조성물을 식품에 처리하는 것을 포함하는, 식품의 갈변을 방지하는 방법.
제 3 항에 있어서,
식품이 신선편이식품(fresh cut product)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,
조성물을 식품에 처리하는 방법이 침지 또는 분무인 것을 특징으로 하는 방법.