I. 서 론
단호박(Cucurbita maxima Duchesne)은 박과에 속하는 1 년생 넝쿨성 초본식물로 고랭지역인 남아메리카가 원산지로 적응지역에 따라 서양계 호박에 속한다고 알려져 있으며 우 리나라에서는 완숙과로 이용한다(Shin et al. 2012). 단호박 은 중량 1.5 kg 내외로 크기가 다소 작고 과피는 진한 녹색 을 띠고 있으며, 과육은 짙은 노란색으로 두껍고 촘촘한 섬 유질이 있는 것이 특징이다(Heo et al. 1998). 국내에서는 1990년대 후반부터 주로 남부지방에서만 재배하였으나 최근 에는 다양한 품종이 개발되었으며, 여러 종류의 단호박이 전 국적으로 재배되고 있다(Seong et al. 2004).
단호박은 카로티노이드와 비타민 B1, B2, C 등과 Ca, Na, P 등의 무기질을 풍부하게 함유하고 있어 영양학적으로도 우 수할 뿐 아니라, 포도당, 과당 등의 당질이 있어 당도가 높 고 특유의 색 및 질감을 가진다(Park et al. 2001). 단호박에 함유된 비타민 A는 무기 성분이 알칼리성 식품으로 소화 흡 수율이 높으며, 펙틴과 베타카로틴, 아미노산, 불포화지방산 등이 풍부하게 함유되어 있어서 기능성 식품소재로서 가치 가 있으며, 부식으로도 많이 이용되고 있다(Heo et al. 1998). 그러나, 단호박은 주성분이 수분으로 이루어져 있어 미생물의 생육 및 생화학적 변화가 일어날 수 있기에 유통 및 제조 중 저장성에서 문제가 발생할 수 있다(Mohamed et al. 2011). 따라서 가공 이용법과 저장 방법에 대한 연구가 요구되고 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 방 법이 시도되고 있다(Mohamed et al. 2011).
최근 산업 발전과 생활 식습관의 변화로 인하여 빠르고 간 편한 조리법으로 섭취 가능한 편의 식품의 공급과 소비가 증 가하는 추세이다(Kim et al. 2014a). 싱글족 및 맞벌이 부부 증가와 고령화 사회로 인한 다양한 편의 식품에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 HMR (home meal replacement), 밀키트, 이유식 및 유동식과 같은 가공식품 또는 편의식품이 개발되고 있다(Choi et al. 2020). 이러한 편의식품에 사용되 는 채소류는 대부분 peroxidase나 polyphenol oxidase와 같 은 산화효소를 함유하고 있기 때문에 신선한 상태에서 보존 및 가공이 어려우며, 전처리 과정이 필요하다(Hwang et al. 2019). 식품산업에서는 식품의 유통기간과 상품 가치 향상을 위하여 다양한 조리, 가공, 저장 방법을 이용하는데, 대부분 냉동이나 가열 등 전처리 공정을 거치게 된다. 전처리 공정 을 거치지 않으면 산패 및 미생물 성장에 의해 식품이 부패 되거나 갈변을 일으키는 효소 등에 의해 상품으로서 가치가 떨어지는 현상이 나타난다(Kim et al. 2014b). 전처리 과정 에 사용하는 블랜칭 기술은 pectinesterase, polygalacturonase, polyphenoloxidase 등의 효소를 불활성화시켜 저장 시 갈변 등 품질 저하를 최소화시키며, 짧은 시간 동안 고온 가열하 여 조직의 연화를 최소화하여 채소의 노화를 억제하고, 기호 성과 기능성을 보존할 수 있다(Maharaj & Sankat 1996). 생 채소를 가열하게 되면 열에 불안정하고 민감한 영양소의 파괴가 나타나기도 하지만 일부 생리활성물질의 가수분해를 촉진시키고 체내에 이용도를 증진시키며 저온 환경에서의 미 생물의 번식을 억제할 수 있는 긍정적인 영향을 준다고 알 려져 있다(Hwang & Nhuan 2015).
한편, 미국 농무성(USDA)에서는 가공이나 조리로 인해 증 가하거나 감소하는 식품영양성분의 함량 변화를 나타내는 방 법으로 true retention (TR)을 사용하는데 TR은 조리 후 식 품 영양성분 함량 변화와 식품 중량 변화를 함께 고려한 것 으로 조리된 식품에 함유된 영양성분의 보존율을 나타낸 것 이다(Hwang et al. 2016). 블랜칭과 관련한 선행연구로는 전 처리 조건과 당 침지액이 건조 단호박의 품질특성에 미치는 영향 연구(Shin et al. 2012), 곤드레의 소금 함량에 따른 데 침 연구(Park et al. 2015), 우엉, 연구 및 마늘종의 데치기 조건 연구(Hwang et al. 2019), 식품의 열처리 가공과 생리 활성 연구(Hwang et al. 2011), 가열처리에 의한 단감의 이 화학적 특성 연구(Son et al. 2002), 과채류의 항산화에 미치 는 열처리 효과 연구(Kim et al. 2008), 전처리 조건을 달리 한 늙은 호박분말의 이화학적 특성 연구(Shin et al. 2013), 고구마의 블랜칭에 따른 효소 활성 연구(Jiang et al. 2020) 등이 보고되어 있다. 그러나 대부분 품질특성과 생리활성물 질 및 항산화 활성 변화만 비교하였으며, 영양소 변화율을 true retention을 적용하여 비교한 연구는 부족한 실정이다.
따라서, 본 연구에서는 단호박을 이용하여 다양한 블랜칭 조건에 따른 품질특성, 생리활성물질 함량 및 항산화 활성을 TR을 적용하여 비교 분석함으로써, 편의식품 개발을 위한 전 처리 조건 및 가공기술에 대한 기초자료를 제시하고자 하였다.
II . 연구 내용 및 방법
1. 실험재료 및 시약
본 실험에 사용된 단호박은 2021년 5월에 예산군 농협마 트(Yesan, Korea)에서 제주도에서 재배된 것을 구입하여 사 용하였고, 무수구연산(Jungbunzlauer, pernhofen, Austria)은 (주)대한제당 사이트를 통해 구입하였으며, 소금(CJ cheiljedang, Sinan, Korea)은 마트에서 구매하여 사용하였다. 2, 2- Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), 2 N Folin & Ciocalteau’s phenol reagent, gallic acid 등의 시약은 Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO, USA)의 시약을 사용하였으며, 그 외의 실험에 사용된 시약은 1급을 사용하였다.
2. 블랜칭 처리 (blanching treatment)
블랜칭 처리 실험을 위해 70% 암실로 유지하여 실험을 수 행하였다. 블랜칭 처리 조건은 Son et al. (2002);Jabbar et al. (2014);Park et al. (2015)의 블랜칭 연구를 참고하여 예 비실험을 통하여 설정하였다<Table 1>. 단호박을 실험 전 2 회 세척하고 가식부를 잘라 이용하였으며, 2×2×1 cm3 크기 의 직육면체 모양으로 절단하여 사용하였다. 블랜칭 하지 않 은 것을 대조군(CON)으로 하였고, 블랜칭처리 그룹은 Water blanched (WB, 증류수), Citric acid blanched (CB, 2%), NaCl blanched (NB, 2%)로 각각 처리하였다. 단호박 200 g을 100°C의 물(2000 mL)에서 3분간 블랜칭 하였다. 블랜칭 한 시료는 실온에서 1시간 동안 방냉 한 후 단호박의 항산 화 활성과 품질변화를 관찰하였다.
3. 가열감량 및 수분함량 측정
각기 다른 전처리방법으로 처리한 단호박을 1시간 동안 실 온에서 방냉 한 후 가열 전후의 중량 차를 백분율(%)로 계 산하였다. 가열감량은 아래의 수식으로 계산하여 백분율로 표시하였다. 수분함량은 수분분석기(MJ-33, Mettler Toledo, Zurich, Switzerland)에서 105°C로 적외선 수분 측정법으로 측정하였으며, 전처리한 단호박을 잘게 썰어 사용하였다. 각 실험은 10회 반복하여 얻은 평균값과 표준편차로 나타내었다.
4. pH 측정
pH meter (Corning 340, Mettler Toledo, Burrington, UK) 를 이용하여 단호박 5 g에 증류수 45 mL를 취한 후 교반한 뒤 여과(Whatman No. 2)시킨 여액의 pH를 측정하였다. pH 는 각각 5회 측정하여 평균값과 표준편차로 나타내었다.
5. 색도 측정
색도 측정은 색차계(CR300, Minolta Co., Osaka, Japan) 를 이용하여 단호박 단면의 L값(lightness), a값(+redness/- greeness), b값(+yellowness/-blueness)을 측정하였으며, 각 실 험은 20회 반복하여 얻은 평균값과 표준편차로 나타내었다. 사용한 표준 백색판(standard plate)은 L=94.65, a= −0.43, b=4.12이다.
6. 페놀화합물 및 항산화활성 분석
1) 시료액 조제
Shaking incubator (SI-900R, Jeio Tech, Kimpo, Korea) 를 이용하여 단호박 10 g과 70% ethanol 90 mL를 취하여 120 rpm으로 실온에서 24시간 동안 추출하여 여과하였으며, 추출액을 희석하여 시료액으로 사용하였다.
2) 총 폴리페놀 화합물 함량 측정
총 폴리페놀 화합물의 함량 측정은 Swain & Hillis(1959) 에 따라 시료액 150 μL과 증류수 2400 μL, 2 N Folin- Ciocalteu reagent 150 μL를 가하고 교반한 것을 3분간 방치 하였다. 방치한 시료에 1 N sodium carbonate (Na2CO3) 300 μL를 가한 뒤 암소에서 1시간 동안 반응시킨 것을 분광 광도계(DU-800, beckman coulter Inc., Soeul, Korea)를 이 용하여 725 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질 로는 gallic acid를 사용하여 표준 곡선을 작성하였다. 총 폴 리페놀 화합물 함량은 시료액 100 g 당 gallic acid equivalents (mg GAE/100 g)로 나타내었으며 총 3회 반복하여 평균값과 표준편차로 나타내었다.
3) 총 플라보노이드 함량 측정
총 플라보노이드 함량 측정은 Davis 방법에서 변형된 Um & Kim(2007)의 실험방법에 준하여 수행하였다. 시료액 1 mL에 90% diethylene glycol 10 mL와 1N NaOH 1mL 를 가하였으며, 37°C의 water bath (SB-1200, Eyela, Siheung, Korea)에서 1시간 동안 방치하고 분광광도계를 이용하여 420 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였으며, quercetin을 표준물 질로 사용하였다. 시료 100 g 당 quercetin equivalents (mg QE/100 g)로 표준 곡선을 작성하고 실험은 총 3회 반복하여 평균값과 표준편차로 나타내었다.
4) β-carotene
표준용액 제조는 100 mL 갈색 플라스크에 베타카로틴 20 mg을 넣고, 사이클로헥산을 이용하여 완전히 녹이고 에탄올 로 희석하여 사용하였다(200 μg/mL). 베타카로틴 약 100-200 μg에 해당하는 시료를 가하여 원심 분리관에 넣고, 10 mL의 3% 피로갈롤 에탄올 용액과 1 mL의 60% 수산화칼륨 용액 을 취했다. 70°C에서 30분간 수욕하여, 진탕 시키고 이를 비 누화시킨 뒤 흐르는 물에 냉각하고 1% 염화나트륨 용액을 22.5 mL 취해 헥산과 초산에틸의 9:1 혼합용액을 15 mL 가 한다. 용액을 10분간 진탕 한 뒤 5분간 2,000 rpm으로 원심 분리하여 상층을 갈색 플라스크로 옮기고 남은 하층에 헥산 :초산에틸(9:1) 혼합용액 15 mL을 가하여 2회 반복 추출하 여 상층액을 합하고 감압 농축한 뒤, 이 농축액을 에탄올 50 mL에 녹여 시험 용액으로 사용하였다.
5) Lutein
표준용액 제조는 5%, 10% Lutein 30 mg, 15% Lutein 15 mg를 루테인 제품 70 mg과 함께 원심분리관에 정밀히 취 하고 15 mL 증류수를 가한 뒤 30분간 초음파 처리를 하고 정용 피펫으로 에틸아세테이트 30 mL를 첨가하였다. 원심분 리관에 3 g의 염화나트륨을 취하여 상층액은 주황색, 하층액 은 엷은 노랑색 혹은 무색이 되도록 5분간 2,000 rpm으로 원 심 분리하였다. 50 mL 정용 플라스크에 25 mL의 에탄올과 분리한 상층액 1 mL을 취하고 이에 에탄올을 가하여 희석하 고 20초간 혼합하였으며 에탄올을 대조액으로 하여 흡광도 를 446 nm에서 분광광도계를 이용하여 측정하였다. 갈색 HPLC 바이엘에 250 μL의 상층액을 취한 뒤 질소가스로 완 전히 건조하고 이동상 1 mL를 넣어 30초간 초음파 처리하여 액체크로마토그래피로 분석하였다.
6) DPPH 라디칼 소거활성
DPPH 라디칼 소거능은 Lee et al. (2007)의 방법에 준하 여 DPPH radical 소거능을 측정하였다. 0.15 mM의 2, 2- diphenyl-1-picrylhydrazyl을 99.9% E-OH 100 mL에 취하여 DPPH solution으로 사용하였으며, 시료액 4 mL에 DPPH solution 1 mL를 가하여 암실에서 30분간 방치한 뒤, 흡광도 를 517 nm에서 측정하였다. ethanol를 이용하여 대조군의 흡 광도로 사용하였으며, 총 3회 반복하여 DPPH 라디칼 소거 능을 평균값과 표준편차로 나타내었다.
7) ABTS+ 라디칼 소거활성
ABTS+ 소거 활성은 Siddhuraju & Becker(2007)의 방법 을 참고하여 측정하였다. ethanol에 7.0 mM로 용해한 ABTS+ 시약에 2.45 mM 농도의 potassium persulfate을 취 하고 24시간 동안 암소에서 방치한 뒤, ABTS+ Solution으로 사용하였다. 라디칼이 생성된 ABTS+ 용액을 ethanol로 희석 하여 흡광도 734 nm에서 0.70±0.02가 되도록 설정한 뒤 실 험을 진행하였다. ABTS+ 소거능은 시료액 100 μL에 ABTS+ Solution 900 μL를 취한 뒤 1분 간격으로 6분간 흡광도를 측 정하여 흡광도 값을 결과에 반영하였으며, 대조군의 흡광도 를 시료액 대신 에탄올에 가하여 함께 측정하여 ABTS+ radical 소거능을 총 3회 반복 측정하여 평균값과 표준편차로 나타내었다.
8) Percentage variation
전처리 시료를 실온에서 1시간 동안 방냉하고 가열 전후 의 영양소 함량을 백분율(%)로 계산하였다. Percentage variation 계산 방법은 아래의 수식으로 계산하여 백분율(%) 로 표시하였다.
9) True retention
True retention은 처리 전후의 단호박 100 g 당 영양소 함 량을 측정하여 아래의 수식에 대입하여 계산하였다.
7. 총균수 측정
총균수 측정은 Kang et al. (2013)의 방법을 참고하였다. autoclave (BF-60AC, Bio free Co., Ltd., Seoul, Korea)에 서 15분간 121°C로 멸균한 칼과 핀셋을 이용하여 무균 채취 한 10 g의 단호박 시료에 90 mL의 멸균된 생리식염수 (0.85%)를 가하여 멸균 stomacher bag (B01195WA, Zefon International Co., Ltd., Florida, USA)에 넣고 stomacher (HG400V, Mayo International SR., MI, Italy)를 이용하여 균질화 한 뒤 멸균 생리식염수를 일정한 비율로 희석하여 측 정하였다. 3M Petrifilm 배지(3M Co., St. Paul, MN, USA)에 희석액 1 mL를 취하여 36±1°C의 incubator에서 48 시간 동안 배양하고 colony 균체를 계수하여 log CFU/g로 나타내었다.
8. 통계처리
본 연구의 모든 실험 결과의 통계는 SPSS 25.0 (Statistical package for Social, SPSS Inc., Chicago IL, USA) software를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었으며, 시료 간의 유의차를 검정하기 위해 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test로 일원배치 분산분석(ANOVA)을 실시하 였다.
III. 결과 및 고찰
1. 블랜칭 조건에 따른 단호박의 가열감량 및 수분함량
블랜칭 조건에 따른 단호박의 가열감량 및 수분함량을 측 정한 결과를 <Table 2>에 나타내었다. 단호박의 가열감량은 citric acid를 첨가하여 데친 CB이 −9.89%로 가장 크게 감소 하였고 WB와 NB은 각각 −9.34, −9.45%로 측정되었으나, 모든 처리군은 서로 유의적인 차이를 보이지 않았다. 가열감 량은 조리 후 중량 감소 비율을 나타내는 지표로, 조리 시 중량이 감소하면서 채소의 부피가 줄어 보수력이 감소할 수 있다(Lee & Chung 2020). Lee & Chung(2020)은 뿌리채 소인 당근을 3분간 데쳤을 때 가열감량이 8%라고 보고했으 며, Shin et al. (2012)의 증숙 처리 단호박의 건조 후의 품 질특성 변화 연구에서 시간이 증가할수록 CON에 비해 열처 리한 단호박이 더 큰 가열감량을 나타내었는데, 이는 전처리 시 수분함량이 줄어드는 것과 관련이 있다고 보고하였다. 본 실험에서도 전처리 시 CON에 비해 수분함량이 줄어들어 본 연구와 유사한 결과가 나타났다. 가열감량은 블랜칭 시 단호 박의 수분함량이 줄면서 시료가 수축되어 가열감량이 커진 것이라고 판단된다.
단호박의 수분함량은 무처리 대조군인 CON이 80.63%로 가장 높았고, WB가 74.86% NB가 74.19%로 나타났으며, citric acid를 첨가하여 데친 CB이 74.16%로 측정되었다 (p<0.001). 선행연구에 따르면 데치기에 의한 채소의 수분함 량은 선정된 채소의 종류와 데치기 조건에 따라 상이한 결 과가 나타나는데, 엽채류의 경우 데치기 시간을 증가시키면 수분이 조직 중으로 재흡수되어 수분함량이 증가된다고 보 고되었다(Park et al. 2015). 그러나 우엉, 연근은 온도와 시 간에 따라 데친 후 수분함량을 비교한 결과, 무처리 대조군 보다 블랜칭 처리군들의 수분함량이 감소했다(Hwang et al. 2019). Shin et al. (2012)의 연구에 따르면 단호박의 경우 데치기 시간이 증가할수록 수분이 줄어든다고 보고하였으며 2분간 100°C에서 데쳤을 때 7% 정도 감소하였다고 하여 본 연구와 같은 결과가 나타났다. Hwang et al. (2019)의 연구 와 Cheigh et al. (2012)의 데치기 연구에서도 감자를 온도 와 시간에 따라 데친 후 수분함량을 비교한 결과, 무처리 대 조군보다 블랜칭 처리군들의 수분함량이 감소했다고 보고하 였다. 블랜칭 처리로 인한 수분함량 감소는 고온으로 인한 세포 조직 붕괴와 그에 따른 수분 손실이 영향을 미쳤을 것 이라 생각된다(Choi et al. 2014).
2. 블랜칭 조건에 따른 단호박의 pH 및 색도
블랜칭 조건에 따른 단호박의 pH 및 색도를 측정한 결과 를 <Table 2>에 제시하였다. 단호박의 pH는 CB이 4.17로 가장 낮은 값을 나타내었고, NB, WB은 각각 5.97, 6.15로 측정되어 6.32로 측정된 CON군에 비해 낮은 값을 나타내었 다(p<0.001). CB이 가장 낮은 pH를 나타낸 것은 citric acid 의 산성이 영향을 미친 것이라 사료된다.
단호박의 색도를 측정한 결과, 명도를 의미하는 L값은 무 처리 대조군인 CON이 60.17로 가장 명도가 높았고, 블랜칭 처리군이 50.75-53.42로 대조군에 비해 낮게 측정되었으나 블랜칭 조건에 따른 유의적인 차이는 없었다. 적색도를 나타 내는 a값(+redness/-greeness)은 CON이 18.42로 가장 높은 redness를 나타내었고 블랜칭 처리군이 9.31-11.01로 CON군 에 비해 음의 값이 증가했지만 처리군 간에 유의적인 차이 는 없었다(p<0.001). 황색도를 나타내는 b값(+yellowness/- blueness)은 CON이 72.49로 가장 높은 yellowness를 나타내 었고 블랜칭 처리군이 80.67-80.92로 CON군에 비해 높은 값이 나타났지만 처리군 간에 유의적인 차이는 없었다 (p<0.05). Kim et al. (2009)에 따르면 Hunter color system 의 색차 지수 값이 3.0-6.0은 현저한 차이, 6.0-12.0는 극히 현저한 차이, 12.0 이상은 다른 계통의 색으로 변색된 것이 라고 보고하였다. 대조군과 비교하여 전 처리한 단호박의 a 값이 대략 7-9 정도 감소하였고, b값이 대략 8-9 정도 증가 한 것으로 보아 블랜칭이 단호박의 redness와 yellowness를 현저하게 감소시킨 것으로 판단된다. 채소류를 블랜칭 처리 시 본연의 색이 열처리에 의하여 변색될 수 있는데, Shin et al. (2012)의 연구에 따르면 데치기 온도가 100°C에 달았을 때 단호박의 L값과 a값은 감소하고 b값은 증가하였다고 보 고하여 본 연구에서와 같은 결과가 나타났다. 또한 Son et al. (2002)의 가열처리에 의한 단감의 이화학적 특성 연구에 서 NaCl을 3% 첨가하여 95°C에서 5분간 블랜칭 처리하였 을 때 a값이 현저히 감소하였다고 보고하였다. 따라서 본 연 구에서도 단호박의 색소가 열처리에 의해 이러한 결과가 나 타났다고 판단되며 블랜칭 온도에 의하여 색도 값인 L값, a 값, b값이 영향을 미쳤다고 사료된다.
3. 블랜칭 조건에 따른 단호박의 총 폴리페놀 및 플라보노이 드 함량 변화
블랜칭 조건에 따른 단호박의 총 폴리페놀 및 플라보노이 드 함량 변화를 <Table 3>에 나타냈다. 단호박의 총 폴리페 놀 함량(TPC)은 블랜칭 처리군이 10.77-11.15 mg GAE/100 g으로 무처리 대조군인 CON이 92.26 mg GAE/100 g 보다 높았으나, 블랜칭 처리군 간의 유의적 차이는 없었다. 모든 처리군의 TPC percentage variation이 16.34-20.45%로 CON군에 비해 증가하였다. 단호박의 플라보노이드 함량 (TFC)은 CON이 81.81 mg QE/100 g으로 나타났으며, NaCl 첨가 NB이 8.82 mg QE/100 g으로 나타났으나, 모든 군간 유의적인 차이 없이 측정되었으며, 모든 처리군의 TFC percentage variation도 0.004-1.89%로 CON군과 유의적인 차이가 없었다.
블랜칭 조건에 따른 단호박의 총 폴리페놀, 플라보노이드 phytochemical TR은 <Table 3>에 제시하였으며, 총 폴리페 놀의 TR은 105.49-108.18 mg GAE/100 g으로 처리군 간 유 의적인 차이 없이 CON에 비해 증가하여 보존율이 높았다. 총 폴라보노이드의 TR은 모든 처리군이 88.15-90.71 mg QE/100 g으로 측정되어 대조군에 비해 감소하는 값을 보였 으나 블랜칭 군간에 유의적인 차이는 없었다.
블랜칭에 따른 생리활성 함량 변화에 대한 선행연구는 채 소의 종류와 블랜칭 조건에 따라 상이한 결과가 나타냈다. Kim et al. (2019)은 12종류의 고구마를 물을 넣고 autoclave 에서 가열(120°C, 2 hr)하여 항산화 활성을 비교했는데, 12가 지 고구마 모두 실험군 모두 가열처리 전 고구마보다 페놀 화합물 함량이 증가했다. 이는 고구마 세포벽 구조가 파괴되 면서 생리활성물질 추출이 용이해졌기 때문이라고 보고했다. An & Rye (2015)의 연구에 따르면 단호박을 첨가한 쌀 압 출성형에서 압출성형 후 총 폴리페놀 함량이 증가하였으며, 이는 식품을 열처리하면 전처리 중 식물체 속 페놀 성분의 천연 비효소적 항산화 물질이 활성화되기 때문이라고 보고 하였다. 또한, 총 폴리페놀 함량의 변화는 단백질과 결합된 고분자의 페놀성 화합물이 블랜칭 공정으로 인해 조직이 파 괴되어 불용성 성분으로부터 단백질의 가수분해 등으로 인 해 폴리페놀 성분이 유리되어 총 폴리페놀 함량이 증가하였 다고 보고하였다(Hwang et al. 2011). Yoon et al. (1998)은 NaCl을 첨가하여 블랜칭 한 고사리의 페놀 화합물 함량이 증류수로 대친 실험군보다 증가했다고 보고했으며, Park et al. (2015)은 NaCl 함량을 달리하여 블랜칭한 곤드레의 폴리 페놀 함량이 대조군보다는 낮았으나 NaCl 첨가량에 따라 증 가했으며, 데치기 공정 중 NaCl의 첨가가 생리활성성분의 보 호에 효과가 있다고 보고하였다. 본 연구에서 처리군 간 유 의적이진 않았지만 NaCl을 첨가하여 블랜칭 한 NB의 TPC 와 TFC가 가장 높은 Percentage variation 과 TR을 나타낸 결과와 유사했다. 따라서 블랜칭 처리 시 NaCl의 첨가는 페 놀 화합물의 영양소 보존율을 상승시키는 것으로 판단된다.
4. 블랜칭 조건에 따른 단호박의 베타카로틴 및 루테인 함량 변화
블랜칭 조건에 따른 단호박의 베타카로틴 및 루테인 함량 변화는 <Table 3>에 표시하였다. 블랜칭 조건에 따른 단호 박의 베타카로틴 함량은 CON과 NB이 1.10-1.06 mg/100 g 으로 가장 높았으며, CB이 1.01 mg/100 g, WB이 0.97 mg/ 100 g으로 낮게 측정되었다(p<0.001). 단호박의 베타카로틴 percentage variation은 −3.33%으로 측정된 NB이 가장 적은 함량변화를 보였다. 루테인 함량은 CON이 0.52 mg/100 g으 로 가장 높았으며, 블랜칭 처리군이 0.17-0.20 mg/100 g으로 무처리 대조군에 비해 낮게 측정되었다(p<0.001). 단호박의 루테인 percentage variation은 −61.54%로 측정된 NB이 처 리군 중 가장 적은 함량 변화를 보였다.
베타카로틴 및 루테인의 phytochemical TR은 <Table 3> 에 제시하였으며, 베타카로틴의 TR은 NB군이 처리군 중 가 장 높은 값이 나타났다(p<0.001) 루테인의 TR은 처리한 모 든 군이 CON군에 비해 낮아진 결과 값을 나타내었지만 NB 이 전처리 군 중 가장 많이 영양소를 보존한다고 측정되었 다(p<0.01). 베타카로틴은 카로티노이드 계열의 색소로 항산 화능이 뛰어나며 천연 생리활성 물질로 거의 모든 식물에서 검출되는데 동맥경화 억제, 심장질환 및 성인병 예방 등 다 양한 효능을 나타내지만 이중결합을 많이 가지고 있어 불안 정한 구조로 존재하므로 광선이나 온도, 공기 중의 산소 등 에 의해 영향을 받으며 산화 분해되기 쉽다(Kim et al. 2014b). Shin et al. (2013)의 처리 조건을 달리 한 늙은 호 박 분말화 연구에 따르면 가열 및 열풍건조로 인하여 베타 카로틴 함량이 감소되었다고 보고하였으며, 이는 카로티노이 드 계열의 베타카로틴은 불포화도가 매우 크기 때문에 가열 산화와 자동 산화 등에 의해 감소가 일어난 것이라 사료된다.
호박에는 함유된 카로티노이드의 이성체인 루테인(β,ɛ- carotene-3,3'-diol)은 과일, 채소 및 식물성 기름에 존재하는 노란색 카로티노이드이며, 인간에 의해 합성되지 않으므로 과일, 채소, 잎이 많은 녹색 채소 등과 같이 루테인을 함유 한 음식을 섭취하여 보충하는 것이 바람직하다(Aruna et al. 2009). Patricia et al. (2005)의 연구에 따르면 루테인 또는 루테인이 보충된 식단 또는 과일과 채소가 풍부한 식단의 섭 취는 일부 암, 심혈관 질환, ARMD 등과 같은 질병의 예방 에 중요하다고 알려져 있으며, 총 카로티노이드 함량에 큰 영향을 미치는 성분은 주로 루테인, 제아크산틴, 베타카로틴 성분으로 보고된 바 있다(Oh et al. 2014). 그러나 이러한 카로티노이드는 주로 탄소와 탄소로 이중으로 결합이 되어 있어 다양한 분해 및 이성화 반응에 취약하여 관련 식품의 변색 및 생물학적 활성 감소를 유발한다(Fratianni et al. 2017). Ribeiro at al. (2015)의 단호박 카로티노이드의 보유 와 생체 접근성에 미치는 영향 연구에서 단호박을 끓는 물 에서 5분간 끓인 후 카로티노이드를 분석한 결과 단호박의 카로티노이드가 줄어든 것으로 측정되어 본 연구와 비슷한 결과가 나타났다. 따라서 본 실험에서 블랜칭 처리 단호박의 루테인이 적게 측정된 것은 블랜칭 시 가열에 의한 이성질 화에 의한 것이라고 판단된다.
블랜칭에 의해 베타카로틴과 루테인 함량이 줄어들었지만 NaCl 군이 가장 적은 손실을 보였는데, Park et al. (2015)은 데치기 공정 중 NaCl의 첨가가 시료의 생리활성성분의 보호 에 효과가 있다고 보고하였다. Dutta et al. (2006)의 연구에 서 1% NaCl을 첨가하여 100°C에서 2분간 블랜칭 한 호박 의 베타카로틴의 함량이 블랜칭 하지 않은 호박에 비해 증 가한다고 보고하였다. 또한, Agiriga et al. (2015)의 연구에 서 블랜칭 처리가 당근의 베타카로틴에 미치는 영향 연구에 서도 5% NaCl을 첨가한 물에 5분 동안 블랜칭 하였을 때 데치지 않은 당근의 베타카로틴보다는 약간의 감소를 보였 지만 증류수에 데친 당근의 베타카로틴보다는 높은 함량이 나타나 본 연구와 같은 경향이 나타났다. 이는 베타카로틴이 이중결합을 다량 가진 불포화 화합물이며 데치는 과정에서 산화, 이성질화 및 기타 화학적 변화에 취약하기 때문일 수 있으며, NaCl을 첨가하여 블랜칭 하였을 때, 삼투압 증가에 따라 베타카로틴의 세포구조가 파괴되어 색소가 침출되기 때 문이라 보고하였다(Tadesse et al. 2015). 따라서 전처리 시 NaCl을 첨가하여 블랜칭 하는 것이 단호박의 베타카로틴과 루테인 손실을 최소화할 수 있는 것으로 사료된다.
5. 블랜칭 조건에 따른 단호박의 DPPH 및 ABTS+ 라디칼 소 거능
블랜칭 조건에 따른 단호박 2% 추출물의 DPPH 및 ABTS+ 라디칼 소거능은 <Figure 1>과 같다. DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과 무 처리한 CON이 32.32%로 나타났 고, 블랜칭 한 시료의 DPPH는 39.78-44.73%로 측정되었으 며, 생 단호박보다 라디칼 소거능이 증가하였으며, 처리군 중 NB군이 44.73으로 가장 높은 라디칼 소거능을 나타내었다 (p<0.001). ABTS+ 라디칼 소거능은 무처리 군인 CON군이 가장 낮은 28.35%로 측정되었고, DPPH 라디칼 소거능과 마 찬가지로 NB군이 36.62%로 가장 높았다(p<0.05). DPPH 및 ABTS+라디칼 소거능은 페놀 화합물의 함량이 높을수록 증가하며, DPPH와 ABTS+라디칼 소거 활성은 상관관계를 가진다고 알려져 있다(Kim et al. 2019). 또한, 채소의 항산 화 활성은 함유된 생리활성물질의 종류 및 구조, 조리온도, 채소의 절단 방법, 채소 내에 공존하는 물질과의 시너지 효 과 등에 영향을 받는다(Jiménez-Monrea et al. 2009). 항산 화 활성을 측정한 결과, 각각의 처리에서 총 폴리페놀 함량 이 높은 전처리가 항산화 활성도 높아진 결과가 나타났으며, 이는 페놀 화합물이 항산화 활성을 나타내는 가장 대표적인 화합물로 알려져 있으며, 열처리에 따른 페놀 화합물의 증가 로 DPPH 라디칼 소거능이 증가되었을 것으로 판단된다(Kim et al. 2019). Choi et al. (2006) 등의 물을 이용한 가열처리 가 항산화능에 미치는 영향을 연구한 결과 식물체를 열처리 할 경우 결합형 폴리페놀의 성분이 유리형으로 전환되어 활 성이 증가한다고 보고한 것과 같이 채소를 열처리할 경우 유 리형의 페놀 화합물이 증가하여 항산화 효과가 증가하였다 고 보고하였다. 또한, 채소를 열처리하였을 때 DPPH 라디칼 소거능과 항산화능의 증가는 항산화능을 가진 xylose와 lysine MRPs와 같은 마이야르 반응 물질인 새로운 화합물이 열처리로 인한 마이야르 반응이 일어나 DPPH 라디칼 소거 능과 높은 항산화능을 나타낸다고 보고하였다(Kim et al. 2014a). 생성된 다양한 마이야르 반응 물질의 hydroxyl 기는 항산화 효과에 중요한 영향을 미치며, 그 밖에 fructose와 glucose 등 아미노산의 마이야르 반응 물질은 polyphenoloxidase 를 저해하여 자유 라디칼 제거능과 밀접한 관련이 있다고 판 단된다(Kim 2007).
Hur et al. (2018)의 건조 방법에 따른 늙은 호박의 연구에 서 열처리하여 건조한 호박이 자연 건조한 호박보다 더 높 은 ABTS+ 라디칼 소거능이 측정되었다고 보고하여 본 실험 과 유사한 결과가 나타났다. 3가지 블랜칭 조건에 따른 항산 화 활성을 비교한 결과, 페놀 화합물 함량과 마찬가지로 NaCl을 첨가한 NB 실험군이 가장 높은 항산화활성을 보였 다. Park et al. (2015)과 Yoon et al. (1998)의 데치기 공정 중 NaCl의 첨가가 채소의 생리활성성분의 보호에 효과가 있 다고 보고한 바와 같이, 본 연구에서도 단호박의 블랜칭 처 리 시 NaCl이 폴리페놀, 베타카로틴, 루테인을 보호하여 DPPH 및 ABTS+라디칼 소거능이 다른 블랜칭 조건과 비교 하여 높았다고 사료된다.
6. 블랜칭 조건에 따른 단호박의 총균수
블랜칭 조건에 따른 단호박의 총균수는 <Table 4>에 나타 냈다. 단호박의 총균수를 측정한 결과 무처리한 CON에서 2.44 log CFU/g로 측정되었고, 3가지 조건의 블랜칭 처리 시 미생물이 관찰되지 않았다. Choi et al. (2014)은 블랜칭 처 리를 통해 식품 내 여러 가지 생화학적 기작과 미생물의 번 식을 억제시킬 수 있다고 보고했는데, 단호박을 3분 이상 블 랜칭 하면 citric acid나 NaCl과 상관없이 살균효과가 있는 것으로 판단된다. Kim et al. (2012)은 오이, 애호박, 피망, 당근, 무, 양파를 3분과 5분간 0.5%와 1% 소금물로 블랜칭 하여 총균수를 측정하였는데, 당근, 무, 양파의 무처리 대조 군이 1.87-2.15×101 CFU/g이 측정되었지만 블랜칭 처리군들 은 총균이 미검출 되었다고 보고하여 본 연구와 유사했다.
IV. 요약 및 결론
본 연구에서는 단호박의 블랜칭 조건에 따른 품질특성을 알아보기 위하여 100°C의 증류수, citric acid 2%, NaCI 2% 용액에 단호박을 3분간 블랜칭 하였다. 가열감량은 –9.34- 11.19%로 대조군을 포함한 블랜칭 처리 실험군 간의 유의적 인 차이가 없었다. 수분함량은 CON이 가장 높았으며, 블랜 칭 한 군은 74.19-74.84로 처리군 간 유의적인 차이는 없었 다(p<0.001). pH는 citric acid를 첨가한 CB가 4.17로 가장 낮았다(p<0.001). 단호박의 L value, a value (-greenness)는 대조군보다 블랜칭 그룹이 낮았으며, b value (+yellowness) 는 대조군보다 블랜칭 그룹이 높았다(p<0.001). 블랜칭 조건 에 따른 페놀 화합물 함량 비교에서 단호박의 TPC는 증가 하였으며, TFC 함량은 대조군보다 블랜칭 후 증가했지만, 유 의적인 차이는 없었다. 또한, TPC True retention (TR)은 대 조군과 비교 하였을때, NaCl을 첨가한 NB가 가장 높게 측 정되었다(p<0.05). 블랜칭 처리에 따른 베타카로틴 함량에서 CON과 NB가 다른 군에 비해 유의적으로 높게 측정되었으 며, 베타카로틴 TR에서 NB가 가장 높게 측정되었다 (p<0.001). 루테인 함량은 대조군과 비교하였을 때 블랜칭 처 리군들이 낮은 값을 나타내었지만 처리군 간 유의적인 차이 가 없었으며, NB의 루테인 TR이 처리군 중 가장 높았다 (p<0.001). DPPH와 ABTS+ 라디칼 소거 활성도 블랜칭 처 리군 중에는 NB가 가장 높은 항산화 활성을 나타냈다. 총균 수 실험에서는 무처리 대조군인 CON이 2.44 log CFU/g로 측정되었고, 블랜칭 처리 시 모든 실험군에서 미생물이 관찰 되지 않았다. 결론적으로, 단호박의 생화학적 기작과 미생물 의 번식을 억제하고 영양소 보존율을 높이기 위해서는 NaCl 을 2% 첨가하여 블랜칭 하는 것이 가장 바람직하며, 본 연 구는 단호박의 편의식품 개발을 위한 전처리 조건 및 가공 기술 연구의 폭을 넓힐 수 있는 기초자료가 될 것이다.
