I.서 론
토마토케첩(tomato ketchup)은 토마토를 으깬 뒤 설탕, 소 금, 식초, 마늘, 향신료 등을 첨가하여 농축시킨 것으로(Lee et al. 1997), 새콤하고 달콤한 맛이 어린이를 포함한 모든 연 령층의 기호에 잘 맞아 가장 많이 사용되는 소스 중의 하나 이다. 케첩은 원래 토마토뿐만 아니라 다른 채소나 과일을 가공하여 설탕, 소금, 향신료 등을 넣어 만든 소스를 일컫는 데, 전 세계적으로 토마토를 이용한 케첩이 가장 많기 때문 에 케첩하면 토마토케첩으로 통용되고 있다(Kim 2011). 오 늘날과 같은 형태의 토마토케첩은 1876년 미국 하인즈 (Heinz)사에 의해 판매되기 시작하였고(Heinz 2015) 국내에 서는 1971년 오뚜기 식품에서 최초로 생산되었다(Ottogi 2015). 케첩은 감자튀김, 햄버거, 핫도그, 피자 등 주로 따뜻 한 요리와 함께 제공되며, 다른 소스나 드레싱의 기초 성분 으로도 사용되고 있다(Wikipedia 2015). 케첩의 주재료는 토 마토이므로 케첩의 영양효과는 토마토에 다량 함유되어 있 는 카로티노이드계인 베타카로틴(β-carotene)과 라이코펜 (lycopene)과 관련이 있다(Rajch et al. 2010). 베타카로틴은 비타민 A의 전구체로서 항산화 효과가 우수한 것으로 알려 져 있고, 라이코펜은 항산화 효과 외에 대장암, 전립선암, 직 장암, 위암 등의 암 발생 억제 효과가 있는 것으로 보고되고 있다(Shi et al. 2004; Rajch et al. 2010). 토마토는 케첩을 만드는 과정에서 가열, 농축되기 때문에 카로틴 및 라이코펜 의 함량이 생 토마토에 비해 증가하게 되고 특히 라이코펜 은 trans형에서 cis형으로의 전환이 증가하는데 cis형은 생체 이용률이 매우 높은 것으로 보고된 바 있다(Shi et al. 2004). 케첩은 토마토 가공품 중 생산량이 가장 많은 품목으 로 국내에서도 식생활의 서구화에 따라 매년 소비량이 증가 하고 있으며 케첩과 마요네즈의 국내 시장 규모는 약 2,000 억 원에 이른다고 한다(Hwang 2014). 최근 건강 식단에 대 한 소비자들의 관심이 증가하고 있고, 외식을 통하여 다양한 식문화를 경험하게 됨에 따라 각양각색의 소스 제품들이 판 매되고 있는 가운데 오랜 역사를 이어온 케첩도 건강지향성 과 기능성을 강화시킨 제품들이 개발되고 있다. 그 예로 토 마토 이외의 다양한 채소와 과일을 첨가하거나, 당과 소디움 함량을 감소시킨 케첩제품들이 판매되고 있다. 이에 본 연구 에서는 시중에서 판매되는 토마토케첩의 일부를 선택하여 이 화학적 특성 및 항산화성을 측정하고 비교함으로써 향후 새 로운 케첩 제품 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
II.연구 내용 및 방법
1.재료 및 시약
본 실험에서는 서울 시내 중·대형마트에서 판매되고 있 는 토마토케첩 7 종류를 구입하여 시료로 사용하였다. 선택 된 제품들은 A, B, C, D, E, F, G로 각각 표기하여 제조사 명이 노출되는 것을 피하였고 각각의 대표적인 정보는 <Table 1>에 나타내었다. 실험에 사용한 시약 중 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), 1,1-diphenyl- 2-picryl hydrazyl (DPPH), ferrozine, Folin-ciocalteau’s phenol reagent, gallic acid, potassium persulfate 등은 Sigma- Aldrich (St. Louis, MO, USA)에서 구입하였고 그 외의 시 약은 특급 및 일급을 구입하여 사용하였다.
2.pH, 가용성 고형분, 환원당, 점도 측정
pH는 시료 1 g을 증류수 10 mL에 희석시킨 후 pH meter (inoLab, pH 720, Weilheim, Germany)로 측정하였다. 가용 성 고형분은 시료 1 g을 증류수 10 mL에 희석시킨 후 원심 분리한 상등액 중 200 μL를 취하여 디지털 당도계(Atago PR-101a, Tokyo, Japan)로 측정하여 °Brix (%)로 나타내었 다. 환원당 함량은 Miller법(1959)을 일부 변형하여 측정하였 다. 즉, 시료 1 g에 증류수 50 mL를 가하여 잘 혼합하고 이 중 0.2 mL를 취한 후 DNS (dinitrosalicylic acid) 시약 3 mL를 첨가하여 vortex mixer로 혼합하였다. 이어 끓는 물에 5분간 중탕한 후 급냉하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. 포도당을 표준물질로 사용하여 농도별로 검량선을 작성한 다 음 시료 내의 환원당 함량을 구하였다. 점도(viscosity)는 상 온에서 점도계(Viscostar L, JP Selecta, Barcelona, Spain) 4번 spindle을 사용하여 2.5 rpm에서 측정하였고 3회 반복 실 시하였다.
3.염도 측정
염도는 시료 1 g에 증류수 100 mL를 가하여 희석한 후 10 mL를 취하고 10% potassium chromate 1 mL를 넣어 잘 혼합한 다음 0.02 N AgNO3로 적정하여 다음 식으로 계산하 였다.
4.색도 측정
색도는 색차계(JX 777, Juki, Tokyo, Japan)를 이용하여 L (lightness, 명도), a (redness, 적색도), b (yellowness, 황 색도) 값을 4회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.
5.기능성 분석
1)추출액 제조
추출액 제조는 각각의 시료에 20배의 70% 에탄올을 가하 고 30에서 12시간 추출하는 과정을 2회 반복 실시하였다. 추 출액을 여과지(Whatman filter paper No. 1)로 여과한 후 진공농축기(Buchi R-114, Flawil, Switzerland)로 감압농축하 여 동결 건조시킨 다음 일부를 취하여 100, 200 mg/mL의 농도가 되도록 각각 50% dimethyl sulfoxide에 용해한 후 시료로 사용하였다.
2)총 페놀 함량 측정
총 페놀 함량은 Dewanto et al.(2002)의 방법을 일부 변형 하여 측정하였다. 즉, 각 시료용액 0.1 mL에 증류수 1.9 mL 를 가하고 Folin-ciocalteau’s phenol reagent 0.2 mL를 첨가 하여 실온에서 3분간 반응시켰다. 포화 Na2CO3 용액 0.4 mL와 증류수 1.9 mL를 가하여 혼합하고 실온에서 1시간 방 치한 후 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도는 gallic acid를 이용하여 작성한 검량곡선으로부터 gallic acid equivalents (GAE) mg/g으로 나타내었다.
3)DPPH법에 의한 free radical 소거능 측정
시료용액의 DPPH free radical 소거능은 Blois(1958)의 방 법에 따라 0.1 mM DPPH 용액 2 mL에 시료용액 0.4 mL를 가하여 잘 혼합하고 실온에서 30분간 반응시킨 후 517 nm에 서 흡광도를 측정하여 시료용액 첨가군과 무첨가군 간의 흡 광도 비(%)로 나타내었다.
4)ABTS radical 소거능 측정
시료 용액의 ABTS radical 소거능은 Re et al.(1999)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 즉, ABTS 용액과 2.45 mM potassium persulfate를 14:1로 혼합(v/v)하여 실온의 암 소에서 20시간 방치한 후 증류수를 가하여 734 nm에서의 흡 광도 값이 0.70 내외가 되도록 희석하였다. 이 중 1.6 mL를 취하여 시료용액 0.1 mL를 가하고 실온에서 5분간 방치한 다음 734 nm에서 흡광도를 측정하여 시료용액 첨가군과 무 첨가군 간의 흡광도 비(%)로 나타내었다.
5)Metal chelating effect 측정
시료용액의 metal chelating effect는 Gulcin(2006)의 방법 을 약간 변형하여 측정하였다. 각 시료용액 0.5 mL에 2 mM FeCl2 0.1 mL를 가하고 5 mM ferrozine 0.1 mL와 ethanol 2.8 mL를 가한 후 실온에서 10분간 방치한 다음 562 nm에 서 흡광도를 측정하여 시료용액 첨가군과 무첨가군 간의 흡 광도 비(%)로 나타내었다.
6.통계처리
모든 실험은 3회 이상 반복 측정하였고 SPSS (Version 21 IBM SPSS Statistics)를 이용하여 평균±표준편차로 표시하 였다. 각 실험군 간의 차이는 유의수준 p<0.05에서 분산분석 (ANOVA)으로 분석한 다음 Duncan's multiple range test로 평균치간의 유의적 차이를 검증하였다. 총 페놀 함량과 항산 화활성 간의 연관성을 알아보고자 Pearson 상관분석을 실시 하여 상관계수(r, correlation coefficient)로 비교하였다.
III.결과 및 고찰
1.pH, 가용성 고형분, 환원당, 점도
시판 토마토케첩 종류에 따른 pH, 가용성 고형분, 환원당, 점도를 측정한 결과는 <Table 2>와 같다. pH는 B시료가 3.64로 가장 낮았고 G시료가 3.73으로 그 다음 순으로 낮았 으며 그 외의 시료는 3.84~3.94의 범위를 나타내었다. 가용 성 고형분 함량은 2.21~3.51°Brix의 범위로 G시료가 가장 낮았고 C시료와 F시료가 가장 높게 나타났다. 환원당 함량 은 4.78~13.45%로 D시료와 G시료가 가장 낮았고 B시료와 E시료가 가장 높았다(p<0.05). 특히 G시료는 환원당 함량이 다른 제품의 약 1/2 정도로 나타났는데 이는 G시료가 당분 의 함량을 일반 케첩의 1/2로 줄인 것으로 표기한 것<Table 1>과 일치하는 결과이다. 점도는 A, B, E, G시료가 유의적 인 차이없이 23,276~25,786 cP로 낮게 나타났고 D시료가 42,373 cP로 가장 높게 나타났다. Ha & Kwak(2009)은 신 선한 토마토와 통조림 토마토의 배합배율을 달리하여 제조 한 모델 토마토소스의 경우, pH는 4.07~4.12, 환원당 함량은 3.31~5.70%로 보고하였다. Kim et al.(2009)은 5 종류의 토 마토 품종으로 소스를 개발하고 이화학적 특성을 측정한 결 과 pH는 4.07~4.13, 당도는 7.93~9.80°Brix, 환원당은 52.37 ~54.54 mg/g, 점도는 19,820.70~21,375.00 rpm의 범위로 나 타났다고 보고하였다. Lee et al.(2012)은 국내산 고추를 이 용하여 제조한 고추케찹의 경우, pH 3.7, 당도 36.3°Brix, 환 원당 35.19%, 염도 3.04%임을 보고하였다.
2.염도
시판 토마토케첩의 염도측정 결과는 <Table 3>과 같다. G 시료가 1.79%로 가장 낮았고 A시료와 B시료가 각각 2.75% 와 2.81%로 그 다음 순으로 낮았으며 C, D, E, F시료는 2.92~3.21%로 높게 나타났다(p<0.05). <Table 1>의 제품 설 명에 표시된 소디움 함량을 소금 함량으로 환산하면 약 1.5~3.2 g의 범위로 나타나서 본 실험의 결과와 유사함을 알 수 있다. 특히 G시료는 소금 함량을 1/2로 감소시킨 제품인 데 본 실험결과에서도 다른 케첩의 0.5~0.6배에 해당하는 염 도를 나타내어 같은 경향을 나타내었다. Yoo(2014)은 미국 산 고추케찹과 한국산 고추케찹의 염도를 분석한 결과 3.10~4.57%로 국내산 고추케찹의 염도가 낮았다고 보고하였 다. Kim et al.(2009)은 토마토 품종에 따른 토마토소스의 염도를 1.83~1.95%로 보고하였고 Kim(2013)은 로즈마리 첨 가 토마토소스의 염도를 0.9~1.37%로 보고하여 본 실험에 사용한 시판 케첩의 염도보다 낮게 나타남을 알 수 있었다.
3.색도
시판 토마토케첩의 색도 측정 결과는 <Table 4>와 같다. 명도를 나타내는 L값은 15.42~19.94, 적색도를 나타내는 a값 은 18.55~23.98, 황색도를 나타내는 b값은 20.87~24.34의 범위로 나타났다. Patras et al.(2009)은 토마토 퓨레의 L값을 23.73, a값을 8.26으로 보고하였고, Kim et al.(2009)은 토마 토소스의 L값을 38.24~44.76, a값 20.58~23.16, b값 23.91~ 24.98이라고 하여 본 실험의 결과보다 높은 L값을 보고하였 다. Ha & Kwak(2009)은 토마토소스의 L값을 35.39~40.36, a값 14.78~15.27, b값 14.01~18.89의 범위로 보고하여 본 실 험의 결과보다 L값은 높았고 a와 b값은 낮게 나타났다.
4.항산화성
1)총 페놀 함량
시판 토마토케첩의 총 페놀 함량을 측정한 결과는 <Table 5>와 같다. B시료와 C시료가 각각 1.37 mg GAE/g과 1.62 mg GAE/g으로 낮게 나타났고 F시료와 G시료가 각각 2.60 mg GAE/g과 2.77 mg GAE/g으로 높게 나타났다(p<0.05). 페놀성 화합물은 분자 내에 다수의 phenolic hydroxyl기를 가지고 있는 물질로 단백질 및 거대분자들과 결합하는 특성 이 있어 항산화, 항암, 항염, 시력증진 등의 효과가 우수한 것으로 보고되고 있다(Lu & Foo 2000; Kalt et al. 2010). 천연에 존재하는 페놀성 화합물에는 flavone, isoflavone, flavanone, anthocyanin, catechin 등이 있으며 이들은 radical 소거능과 생리활성이 탁월한 것으로 알려져 있다(Guo & Wang 2007; Kim & Park 2011). Yoo(2014)는 미국산과 한 국산 고추 케찹 5 종의 폴리페놀 함량을 측정한 결과 30.22~61.17 mg GAE/100 g의 범위라고 보고하였다. Kim & Yoo(2010)는 허브의 종류와 첨가량을 달리한 토마토소스의 페놀성 화합물의 함량이 1208.67~2529.67 mg/L gallic acid 라고 보고하였다. Patras et al.(2009)은 토마토 퓨레의 총 페 놀 함량을 360.56 mg GAE/100 g으로 보고하였다. 여러 연 구 결과에 의하면 각 시료의 페놀성 화합물 함량이 높으면 항산화활성도 높다고 하였으므로 본 실험 결과에서는 페놀 성 화합물의 함량이 높은 F시료와 G시료에서 free radical 소거능을 포함한 항산화활성이 높을 것으로 기대된다.
2)DPPH법에 의한 radical 소거능
시판 토마토케첩의 DPPH radical 소거능 측정결과는 <Figure 1>과 같다. 시료 농도 100 mg/mL에서는 B시료가 28.94%로 가장 낮았고 G시료가 60.14%로 가장 높았으며 그 외의 시료는 36.02~46.21%의 범위를 나타내었다. 시료 농도 가 증가함에 따라 소거능은 증가하여 200 mg/mL에서는 45.10~90.87%로 B시료가 가장 낮았고 G시료가 가장 높았다 (p<0.05). Jang(2014)은 참나물 첨가 토마토소스의 연구에서 DPPH radical 소거활성은 12.28~26.06%로 참나물의 첨가량 이 증가할수록 높아졌다고 보고하였다. DPPH는 안정한 free radical로서 항산화활성을 갖는 물질과 반응하면 DPPH-H로 환원되면서 짙은 보라색이 노란색으로 탈색되어 시료의 free radical 소거능 측정에 유용하게 사용되고 있다(Gulcin et al. 2005). 본 실험에서도 페놀성 화합물의 함량이 가장 낮은 B 시료의 소거능이 가장 낮았고 페놀성 화합물의 함량이 높은 G시료의 소거능이 가장 높게 나타남으로써 총 폴리페놀 함 량이 높을수록 전자공여능이 높아진다고 하는 보고와 같은 경향을 나타내었다.
3)ABTS radical 소거능
시판 토마토케첩의 ABTS radical 소거능 측정 결과는 <Figure 2>와 같다. 시료 농도 100 mg/mL에서는 35.38~ 56.91%로 B시료와 C시료가 가장 낮게 나타났고 A시료와 G 시료가 가장 높게 나타났다. 이러한 경향은 농도 증가에 따 라 지속되어 200 mg/mL에서는 B시료와 C시료가 각각 55.35%와 63.33%로 가장 낮았고 A시료와 G시료가 각각 91.03%와 92.53%로 가장 높았다(p<0.05). ABTS radical 소 거능은 ABTS가 potassium persulfate와 반응하면 청록색의 ABTS 양이온 radical (ABTS+)이 생성되고, 시료 중에 존재 하는 항산화 물질로부터 전자를 받아들이면 ABTS 양이온 radical이 소거되어 흡광도가 감소하는 원리에 기초하여 측정 하였다. DPPH법에서는 free radical을 소거하는 반면, ABTS 법에서는 양이온 radical을 제거하므로 기질과 반응물과의 결 합 정도가 각각 달라져 radical 제거 능력에 차이를 보이게 된다(Re et al. 1999; Li et al. 2007). 본 실험결과 ABTS radical 소거능은 폴리페놀 함량이 높은 케첩시료에서 높게 나타남으로써 총 페놀함량과 관련성이 크다고 할 수 있다.
4)Metal chelating effect
시판 토마토케첩의 metal chelating effect 측정 결과는 <Figure 3>과 같다. 시료 농도 100 mg/mL에서는 B시료가 59.80%로 가장 낮게 나타났고 A시료와 G시료가 각각 83.11%와 82.83%로 가장 높게 나타났다(p<0.05). 시료 농도 증가에 따라 킬레이트 효과는 소폭 증가하여 200 mg/mL에 서 71.10~92.20%의 범위를 나타내며 B시료가 71.10%로 가 장 낮았고 A시료와 G시료가 각각 90.91%와 92.20%로 가장 높게 나타났다. 항산화능을 나타내는 물질로는 페놀성 화합 물 외에 ascorbic acid, vitamin E, carotenoid, sodium sulfite 등이 있다고 알려져 있는데(Terpinc et al. 2012) 본 실험 결과 A시료의 metal chelating effect가 높게 나타난 것 은 페놀성 화합물 뿐 만 아니라 다른 물질도 영향을 준 것으 로 추측되며 이를 확인하기 위해서는 추후 심도있는 연구가 뒷받침되어야 할 것으로 생각된다. Metal chelating effect는 ferrozine이 Fe2+와 반응하여 붉은색을 띠게 되고, 이 때 시료 중에 킬레이트 효과를 가진 성분이 존재하면 Fe2+-ferrozine 복합체 형성을 방해하여 발색이 저해되는 원리를 이용하여 측정하였다(Gulcin I 2005). 본 실험결과 metal chelating effect는 케첩에 함유되어 있는 총 페놀 함량이 높은 시료에 서 높게 나타남으로써 폴리페놀 함량과도 연관성을 지니는 것으로 보인다.
5)상관관계
시판 토마토케첩 추출물의 총 페놀 함량과 항산화활성 간 의 상관관계를 조사한 결과는 <Table 6>과 같다. 총 페놀 함 량은 항산화활성과 모두 양(+)의 상관관계를 나타내었다. 특 히 페놀성 화합물과 ABTS radical 소거능 간에는 가장 높은 양의 상관관계(r=0.964)를 나타내었고 그 다음 DPPH radical 소거능(r=0.948)>metal chelating effect (r=0.631)>순으로 나타났다(p<0.05). 본 실험 결과 ABTS radical 소거능과 DPPH radical 소거능은 총 페놀 함량과 매우 높은 상관성을 나타냄으로써 이들이 케첩의 항산화능에 주된 물질로 작용 했음을 보여주고 있다.
IV.요약 및 결론
본 연구에서는 시판되는 7 종류(A, B, C, D, E, F, G) 토 마토케첩의 이화학적 특성 및 항산화활성을 비교하였다. pH 는 3.64~3.94로 B시료가 가장 낮았고 C시료가 가장 높았다. 가용성 고형분 함량은 2.21~3.51°Brix로 G시료가 가장 낮았 고 C시료와 F시료가 가장 높게 나타났다. 환원당 함량은 4.78~13.45%로 D시료와 G시료가 가장 낮았고 B시료와 E시 료가 가장 높았다. 염도는1.79~3.21%로 G시료가 가장 낮게 나타났다. 토마토케첩의 색도는 L값 15.42~19.94, a값 18.55~23.98, b값 20.87~24.34의 범위로 나타났다. 토마토케 첩의 총 페놀 함량은 B시료와 C시료가 각각 1.37 mg GAE/ g과 1.62 mg GAE/g으로 가장 낮았고 F시료와 G시료가 2.60mg GAE/g과 2.77mg GAE/g으로 높게 나타났다. DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능, metal chelating effect 측정 결과 200 mg/mL의 농도에서 각각 45.10~ 90.87% 55.35~92.53%, 71.10~92.20%의 범위를 나타내며 총 페놀 함량이 높은 G시료가 전반적으로 가장 높은 활성을 나타내었다. 총 페놀 함량과 항산화활성과의 상관관계를 분 석 한 결과 페놀성 화합물과 ABTS radical 소거능 간에 가 장 높은 양의 상관관계(r=0.964)를 보였고 그 다음 DPPH radical 소거능(r=0.948)>metal chelating effect (r=0.631)> 순으로 나타났다(p<0.05).
