I. 서 론
현대사회는 산업 발전과 고도화에 따른 생활 식습관의 변 화로 간편하게 조리하여 섭취할 수 있는 편의식의 공급과 소 비가 점차 증가하고 있다(Kim et al. 2019a). 또한 여성의 사회진출과 1인 가구의 증가 등 생활양식의 변화에 따라 가 공식품과 편의식품, HMR (Home Meal Replacement) 등이 개발되고 있다(Choi & Ra 2013). 식품가공의 원료로 육류, 어류, 채소류 등이 다양하게 활용되는데, 그 중 채소류는 대 부분 polyphenol oxidase, peroxidase 등 다양한 산화 효소 군을 함유하고 있어 신선한 상태에서의 보존이 용이하지 않 아 상품으로써 활용하기 위하여 전처리와 같은 가공이 필요 하다(Taranto et al. 2017).
식품은 대부분 가열이나 냉동 등의 다양한 처리, 가공, 저 장 등의 방법을 활용하여 품질 보존이나 상품 가치의 향상 을 위한 전처리 공정을 거치게 된다. 이 과정을 거지치 않으 면 식품의 산패 및 미생물 성장에 의한 부패, 갈변을 유발하 는 효소 등에 의해 식품으로서 가치가 하락하는 여러 문제 점이 발생하게 된다(Kim et al. 2014). 채소류의 상품성 손 실을 최소화하기 위한 열처리를 블랜칭이라 하는데, 이러한 가공기술은 농산물의 노화 억제와 저온장해를 완화시키고, 살균효과까지 있어 채소류 수확 후 저장 전처리 기술로 많 이 이용된다(Kang et al. 2003). 그리고 polyphenol oxidase, pectinesterase 등의 효소활성을 억제하여 저장 시 갈변 등의 품질 저하를 최소화하여 기능성과 기호성을 보존할 수 있다 (Cano et al. 1997). 가열시 채소류는 열에 민감하고 불안정 한 영양소들의 파괴가 발생하기도 하지만 일부 생리활성물 질의 체내 이용도를 향상시키고, 가수분해를 촉진시켜 긍정 적인 영향을 주기도 한다. 또한 가열은 미생물 번식이 억제 가능한 환경으로 조성되기도 한다고 보고되었다(Den et al. 2018).
당근(Daucus carota L.)은 산형화목 미나리과의 두해살이 풀로 우리나라 사람들이 많이 섭취하는 채소 중 하나이며, 재배가 용이하고 토지 대비 수확 양이 많아 생식 뿐만 아니 라 가공용으로도 많이 사용되고 있다(Encalada et al. 2019). 또한, 식이섬유가 풍부하고 비타민 A, C, E 등과 α- carotene, β-carotene, lutein과 같은 카로티노이드의 특징인 provitamin A를 함유하고 있어(Ha et al. 2009), 항암 효과 및 항산화와 성인병 예방 등의 효능을 가지고 있다고 알려 져 있다(Lee & Chung 2020). 하지만 당근과 같은 대부분의 채소류는 열처리 공정에 의하여 영양학적 및 물리화학적 품 질 저하로 인하여 상품의 가치를 하락시키기 때문에 조리 혹 은 전처리 등으로 인한 품질 저하를 최소화하기 위한 최적 의 가공법을 확립해야한다(Arroqui et al. 2001). 따라서 저 장 방법과 가공 이용법 등에 대한 연구가 요구된다.
농무성(USDA)에서는 조리나 가공으로 인하여 증감하는 식품영양성분의 함량 변화를 표시하는 방법으로 True retention (TR, 영양소 보존율)을 사용하는데, TR이란 조리 후 식품 영양성분의 함량 변화뿐만 아니라 식품의 중량 변 화를 함께 생각한 것으로써 조리된 식품에 함유되어있는 영 양성분의 보존율을 계산하여 제시하는 것이다(Lee et al. 2018). 전처리와 관련된 선행연구로는 전처리 근채류의 저장 중 품질평가(Kwak et al. 2012), 전처리 조건을 달리한 당근 의 이화학 및 영양학적 특성 분석 연구(Kim et al. 2014), 전처리에 따른 방울양배추의 연구(Hwang 2019), 전처리에 따른 둥근 마의 품질특성(Seong et al. 2017), 전처리 후 고 구마의 항산화 활성 연구(Kim et al. 2019b) 등이 보고되었 다. 하지만 대부분의 연구에서 생리활성물질과 항산화 활성 및 품질특성만 비교하였으며, TR을 적용시켜 비교한 연구는 부족한 실정이다.
본 연구에서는 당근의 다양한 전처리 조건에 따른 생리활 성물질, 항산화 활성 및 품질특성을 TR에 적용시켜 비교, 분 석하여 가공식품 및 편의식품의 개발과 관련된 전처리 조건 과 가공기술에 대한 기초자료로 제시하고자 하였다.
II. 연구내용 및 방법
1. 실험재료
당근은 2021년 5월 예산군 농협 마트(Yesna, Korea)에서 구매하여 시료로 사용하였다. NaCl (CJ cheiljedang, Sinan, Korea)도 농협 마트에서 구매하였고, citric acid (Jungbunzlauer, pernhofen, Austria)는 ㈜대한제당 사이트를 이용하여 구입하 였다.
2. 전처리
70% 암실로 유지한 후 전처리 실험을 진행하였다. 전처리 조건은 Park et al. (2015)의 전처리 연구를 참고한 후, 예비 실험을 통해 설정하였다<Table 1>. 당근은 실험 전 2회 세 척하여 가식 부분을 직육면체 모양(2×2×1 cm3)으로 절단하 여 사용하였다. 대조군(CON)으로는 전처리하지 않은 당근을 선정하였고, 전처리 그룹은 water treatment (WT, 증류수), citric acid treatment (CT, 2%), NaCl treatment (NT, 2%) 로 각각 처리하였다. 예열(100°C)하여 유지한 조리수에 당근 200 g의 10배인 2,000 mL의 물을 사용하여 3분간 전처리하 였다. 전처리한 시료는 1시간 동안 실온에서 방랭(25°C) 후 당근의 품질변화와 항산화 활성을 관찰하였다.
3. 가열감량 및 수분함량 측정
가열감량은 Choi et al. (2021b)에 따라 측정하였다. 전처 리한 당근을 1시간 동안 방랭 후, 가열 전과 후의 중량 차를 아래의 수식을 사용하여 백분율(%)로 계산하였다. 수분함량 은 당근을 적외선 수분 측정법으로 105°C의 수분측정기(MJ- 33, Mettler Toledo, Zurich, Switzerland)로 측정하였고, 전 처리한 당근을 잘게 썰어 사용하였다. 실험은 총 10회 반복 하여 얻은 평균값±표준편차로 나타내었다.
4. pH 측정
당근 5 g에 45 mL의 증류수를 첨가하여 교반한 후 여과 (Whatman No. 2)시킨 시료를 pH meter (Corning 340, Mettler Toledo, Burrington, UK)로 측정하였다. pH는 각각 5회 측정하여 평균값±표준편차로 나타내었다.
5. 색도 측정
색도는 당근의 절단면을 colormeter (CR-300, Minolta Co., Osaka, Japan)로 측정하였으며, L값(lightness), a값 (+red/-green), b값(+yellow/−blue)으로 나타내었다. 표준 백색 판은 L=94.64, a= −0.42, b=4.12이였으며, 각 실험은 20회 반복하여 얻은 평균값±표준편차로 나타내었다.
6. 페놀 화합물 및 항산화 활성 분석
1) 시료액 조제
당근 10 g에 90 mL의 70% ethanol을 첨가하여 실온에서 120 rpm의 shaking incubator (SI-900R, Jeio Tech, Kimpo, Korea)로 24시간 동안 추출하였다. 추출액을 희석하여 시료 액으로 사용하였다.
2) 총 폴리페놀 함량 측정
Swain & Hillis (1959)의 방법에 준하여 총 폴리페놀 함량 을 측정하였다. 시료액 150 μL에 2400 μL의 증류수와 150 μL의 2 N Folin-Ciocalteau’s phenol reagent를 넣고, 교반한 것을 암소에서 3분간 방치 후 300 μL NaCO3 (1 N sodium carbonate)를 가하여 암소에서 1시간 동안 반응시켰다. 흡광 도는 spectrophotometer (DU-800, beckman coulter Inc., Seoul, Korea)로 725 nm의 파장에서 측정하였다. 표준물질로 는 gallic acid (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 로 검량선 산출 후 표준곡선을 작성하였다. 총 폴리페놀 함 량은 시료 100 g 당 gallic acid equivalents (mg GAE/100 g)로 표시하였고, 실험은 총 3회 반복하여 평균값±표준편차 로 나타내었다.
3) 총 플라보노이드 함량 측정
Davis 방법에서 변형된 Um & Kim (2007)에 따라 총 플 라보노이드 함량을 측정하였다. 시료액 1 mL에 1 N NaOH 1 mL와 90% diethylenglycol 10 mL를 가한 후, water bath (SB-1200, Eyela, Siheung, Korea)에서 1시간 동안 37°C로 방치하였다. 흡광도는 분광광도계를 사용하여 420 nm의 파 장에서 측정하였으며, 표준물질로는 quercetin (Sigma Chemical Co.)으로 검량선 산출 후 표준곡선을 작성하였다. 총 플라보 노이드 함량은 100 g의 시료 당 quercetin equivalents (mg QE/100 g)로 표시하였고, 실험은 총 3회 반복하여 평균값± 표준편차로 나타내었다.
4) β-carotene
Choi et al. (2021b)에 따라 β-carotene 함량을 측정하였다. 100 mL 갈색 플라스크에 20 mg의 β-carotene을 넣고, 사이 클로헥산을 사용하여 완전히 녹인 후 에탄올로 희석하여 표 준용액으로 사용하였다(200 μg/mL). 원심 분리관에 β- carotene 약 100-200 μg에 해당하는 시료를 넣은 후, 10 mL 의 3% pyrogallol 에탄올 용액과 1 mL의 60% 수산화칼륨 용액을 첨가한 후 70°C에서 30분간 담궈, 진탕 시켰다. 이를 검화시킨 다음 찬물에 냉각하고 1% NaCl 용액 22.5 mL를 헥산과 초산에틸(9:1) 혼합용액 15 mL에 가하였다. 용액을 10분간 진탕 시킨 후 2,000 rpm으로 5분간 원심 분리하여 상 층은 갈색 플라스크로 옮긴 후, 남은 하층에 15 mL의 헥산: 초산에틸(9:1) 혼합용액을 가하여 2회 반복 추출 후 상층액 을 합하여 감압 농축한 뒤, 이것을 50 mL의 에탄올에 녹여 시험 용액으로 사용하였다.
β-carotene content (mg/g)
5) Lutein
Choi et al. (2021b)에 따라 Lutein 함량을 측정하였다. 표 준용액은 30 mg의 5%, 10% Lutein, 15 mg의 15% Lutein 을 70 mg의 Lutein 제품과 함께 원심 분리하여 15 mL 증류 수를 가한 후 30분간 초음파 처리 후, 정용 피펫으로 30 mL의 에틸아세테이트를 첨가하여 제조하였다. 원심분리관에 염화나트륨 3 g을 가하여 상층액은 주황색 그리고 하층액은 엷은 노랑색 또는 무색이 되도록 2,000 rpm으로 5분간 원심 분리하였다. 정용 플라스크 50 mL에 에탄올 25 mL로 분리 한 상층액 1 mL을 가한뒤, 에탄올을 첨가하여 희석 후 20초 간 혼합하였으며 대조군으로 에탄올을 사용하여 446 nm로 흡광도를 측정하였다. 갈색 HPLC 바이엘에 상층액 250 μL 를 취한 후 질소가스로 완전히 건조하고 1 mL의 이동상을 넣어 30초간 초음파 처리 후 액체크로마토그래피로 분석하 였다.
6) DPPH 라디칼 소거 활성 측정
DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazy) radical 소거 활성은 Lee et al. (2007)에 준하여 측정 후 비교, 분석하였다. 4 mL의 시료액에 1 mL의 DPPH solution을 가하여 교반한 것 을 암실에서 30분간 반응시킨 뒤, 517 nm로 흡광도를 측정 하였다. 소거 활성은 다음 식에 따라 계산되었다. 실험은 총 3회 반복하여 DPPH 라디칼 소거 활성을 평균값±표준편차로 나타내었다.
7) ABTS+ 라디칼 소거 활성 측정
ABTS+ 소거 활성은 Siddhuraju & Becker (2007)의 방법 을 참고하여 측정하였다. ABTS+ 시약을 D.W.를 사용하여 7.0 mM의 농도로 용해하고, potassium persulfate 시약을 D.W.를 사용하여 2.45 mM로 용해 한 후 둘을 섞어서 24시 간 동안 암소에서 방치하여 ABTS+ 용액으로 사용하였다. 라 디칼이 형성된 ABTS+ 용액을 ethanol로 희석한 후, 734 nm의 흡광도에서 0.70±0.02로 맞춰 ABTS+ Solution을 제조 하여 실험을 진행하였다. ABTS+ 소거 활성은 100 μL 시료 액에 900 μL ABTS+ Solution을 가하여 6분동안 1분 간격 으로 흡광도를 측정하여 나타난 흡광도의 값을 결과에 반영 하였다. 대조군은 시료액 대신 에탄올에 가하여 측정하였고, ABTS+ radical 소거 활성은 총 3회 반복 측정하여 평균값± 표준편차로 나타내었다.
8) Percentage variation
실온에서 전처리 시료를 1시간 동안 방랭 한 뒤 가열 전 과 후의 영양소 함량을 아래의 수식으로 계산 후 백분율(%) 로 표시하였다.
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1)A=Nutrient content per 100 g of carrots after pretreatment
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2)B=Nutrient content per 100 g of carrots before pretreatment
9) True retention
True retention은 전처리 전후의 당근 100 g 당 영양소 함 량을 측정하여 아래의 수식에 대입한 후 계산하였다.
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1)A=g carrots after pretreatment
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2)B=Nutrient content per 100 g of carrots after pretreatment
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3)C=g carrots before pretreatment
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4)D=Nutrient content per 100 g of carrots before pretreatment
7. 총균수 측정
Kang et al. (2013)의 방법을 참고하여 총균수를 측정하였 다. Autoclave (BF-60AC, Bio free Co., Ltd., Seoul, Korea)에서 121°C로 15분간 멸균한 핀셋과 칼을 이용하여 무균 채취한 당근 시료 10 g에 멸균된 생리식염수(0.85%) 90 mL를 가하여 멸균 stomacher bag (B01195WA, Zefon International Co., Ltd., Florida, USA)에 넣은 뒤, stomacher (HG400V, Mayo International SR., MI, Italy)로 균질화 한 후, 멸균 생리식염수로 단계 희석하여 측정하였다. 3M Petrifilm 배지(3M Co., St. Paul, MN,USA)에 1 mL의 희석 액을 가하여 36±1°C의 incubator에서 48시간 동안 배양 후 colony 균체를 계수하여 log CFU/g로 나타내었다.
8. 통계처리
실험의 모든 결과는 통계분석용 프로그램인 SPSS Statistics (Ver 25.0, SPSS Institute Inc., IBM Corp, Armonk, NY, USA)를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었다. 일원 배치 분산분석(ANOVA) 검정을 수행하여, p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 사용하여 유의성을 검증하였다.
III. 결과 및 고찰
1. 전처리 조건에 따른 당근의 가열감량 및 수분함량
전처리 조건에 따른 당근의 가열감량 및 수분함량의 측정 결과를 <Table 2>에 제시하였다. 당근의 가열감량은 NT군이 10.78%로, CT군이 10.46%, WT군은 10.23%로 측정되었고 모든 전처리군에선 유의적인 차이를 보이지 않았다. 조리 후 중량 감소의 비율을 나타내는 지표를 가열감량이라고 하는데, Lee & Chung (2020)은 조리 시 중량의 감소로 인하여 채소 의 부피가 줄어들어 보수력이 감소할 수 있다고 보고하였다. 또한, 당근을 3분간 전처리하였을 때 가열감량이 8%로 보고 하여 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다. 당근의 수분함량 은 무처리 대조군인 CON이 85.91%로 가장 높았고 CT, WT, NT가 각각 84.61, 83.94, 83.92%로 측정되었다 (p<0.01). 수분함량의 감소가 나타나게 된 이유는 전처리 시 고온으로 인한 세포 조직 붕괴로 인한 수분 손실이 영향을 미쳤을 것이라고 사료된다(Molina et al. 2011). Lee & Chung (2020)의 연구에 따르면 근채류인 당근을 가열하면 조 직이 수축하면서 수분이 유출되어, 수분함량이 감소하는 결 과가 나타났다고 보고하였다. Shin et al. (2012)의 단호박을 전처리한 연구에서도 전처리 온도가 높아질수록 수분함량이 감소하는 경향을 나타내어 본 연구와 유사한 결과를 나타냈다.
2. 전처리 조건에 따른 당근의 pH 및 색도
전처리 조건에 따른 당근의 pH 및 색도 측정 결과를 <Table 2>에 나타내었다. 당근의 pH는 CT가 3.67로 가장 낮은 값을 나타내었고, NT와 WT는 각각 5.96, 6.25로 측정 되어 6.35를 나타낸 CON보다 낮게 측정되었다(p<0.001). Rahman et al. (2011)의 당근 전처리 연구에서도 물로 처리 한 당근보다 citric acid로 처리한 당근의 pH가 낮게 나타나 본 연구와 유사한 결과를 제시하였다. 당근의 색도를 측정한 결과, 명도를 나타내는 L값은 무처리 대조군인 CON이 58.02로 가장 높았고, 전처리군이 52.91-53.67로 대조군에 비 해 낮게 측정되었으나 처리군 간의 유의적인 차이는 없었다 (p<0.001). 적색도를 나타내는 a값(+red/−gree)은 CON군이 30.76으로 가장 높은 a값을 나타내었고 전처리군이 24.10- 26.66으로 CON에 비해 낮은 결과를 보였지만 처리군 간의 유의적인 차이는 나타내지 않았다(p<0.001). 황색도를 나타 내는 b값(+yellow/−blue)은 CON이 41.47로 가장 높은 값을 나타내었고 전처리군이 45.13-46.57로 CON군에 비하여 높 은 값을 나타내었지만 처리군 간의 유의적인 차이는 나타나 지 않았다(p<0.001). CON군과 비교하여 전처리한 당근의 L 값이 대략 4.4-5.1, a값이 대략 4.1-6.7 정도로 감소하였고, b 값은 대략 3.7-5.1 정도 증가한 것으로 보아 전처리가 당근 의 lightness와 redness를 감소시키고 yellowness를 증가시킨 것으로 사료된다. 채소류를 전처리하게 되면 본연의 색이 열 처리에 의해 변색 될 가능성이 있는데, Shin et al. (2012)의 데치기 연구에서도 온도가 100°C에 달했을 경우 단호박의 L 값, a값은 감소하였고 b값은 증가하였다고 보고하였다. Choi et al. (2021a)의 연구에서도 100°C로 3분간 전처리한 고구마 의 L값, a값은 감소, b값은 증가한 것으로 보고해 본 연구 결과와 유사하게 나타내었다. 채소류의 색 변화에 영향을 주 는 요인에는 조리용액의 종류와 pH, 채소의 pH, 조리온도와 시간 등이 있다고 보고하였다(Kim et al. 2012). 따라서 본 연구에서도 당근의 색도가 전처리 온도에 의하여 색도 값인 L값과 a값 그리고 b값에 영향을 미쳤다고 사료된다.
3. 전처리 조건에 따른 당근의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 변화
전처리 조건에 따른 당근의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 변화와 영양소 보존율 (TR)을 <Table 3>에 제시하였다. 당근의 총 폴리페놀 함량(TPC)은 전처리군이 18.43-19.26 mg GAE/100 g으로 CON (16.71 mg GAE/100 g)에 비하여 높게 나타났으나, 전처리군 간의 유의적 차이는 나타나지 않 았다(p<0.01). 모든 처리군의 TPC percentage variation은 10.28-15.27%로 NT에서 가장 높게 나타났지만 전처리군에 따른 유의적인 차이는 없었다. 총 폴리페놀의 TR은 99.02- 101.04%로 처리군 간의 유의적인 차이 없이 CON와 유사하 게 나타났고, 그 중 NT가 101.04%로 CON보다 증가한 것 을 알 수 있었다. 당근의 플라보노이드 함량(TFC)은 NT와 CON이 12.09, 11.57 mg QE/100 g, CT와 WT가 8.67, 8.14 mg QE/100 g으로 측정되었다(p<0.001). TPC와 같이 NT에서 TFC가 가장 높게 나타난 것을 알 수 있었다. 모든 처리군의 TFC percentage variation는 –29.60-4.47%로 NT 가 WT, CT보다 높게 나타난 것을 알 수 있었다(p<0.001). 총 폴라보노이드의 TR은 NT가 91.59 mg QE/100 g, CT와 WT가 65.74, 62.22 mg QE/100 g으로 측정되어 모든 전처리 군이 대조군에 비하여 감소하는 값을 보였으나 그 중 NT에 서 가장 높은 값이 나왔다(p<0.001). 채소류에 다량 함유되 어있는 폴리페놀 화합물은 flavonoids, tannins, anthocyanins, catechins, lignans, resveratrols, isoflavones 등을 이야기하며, 폴리페놀의 하이드록실기(-OH)는 많은 화합물과 쉽게 결합 할 수 있어 항산화 효과와 항염, 항암 효과가 높다고 보고되 었다(Dai & Mumper 2010). 폴리페놀 화합물에 속하는 플 라보노이드는 자연계에 넓게 분포하고 있으며 폴리페놀과 같 이 채소류에 풍부하게 함유되어있는 것으로 알려져 있고, 플 라보노이드는 활성산소종을 효과적으로 제거해 항산화능이 높은 것으로 알려져 있으며 폴리페놀과 마찬가지로 항암, 항 바이러스, 항염증에 효과가 있다고 알려져 있다(Kim et al. 2012). Kim et al. (2008)의 연구에서 총 폴리페놀 함량은 열처리 온도의 증가에 따라 유의적으로 증가하였으며, 이러 한 결과가 나타나는 이유로는 단백질과 결합되어있는 고분 자 페놀성화합물이 열처리로 인하여 저분자 페놀성화합물로 전환되었거나, 열처리에 의해 페놀화합물의 결합이 파괴되거 나 고온고압상태에서 전과 다른 페놀화합물이 생성될 수 있 기 때문이라 사료된다. 또한, 총 폴리페놀 함량의 변화가 나 타나는 이유로는 단백질과 결합하고 있는 고분자의 페놀성 화합물이 전처리 공정으로 인하여 조직이 파괴되면서, 불용 성 성분으로부터 기인한 단백질의 가수분해 등으로 인하여 폴리페놀 성분이 분리되어 총 폴리페놀 함량이 증가하기 때 문이라고 제시하였다(Hwang et al. 2011). Yoon et al. (1998)의 연구에서는 NaCl을 사용하여 전처리 공정을 거친 고사리가 증류수로 전처리한 실험군보다 페놀 화합물 함량 이 높아졌다고 보고하였으며, Park et al. (2015)은 NaCl을 첨가하여 전처리를 한다면 시료의 생리활성성분 보호 효과 가 있다고 보고하였다. Choi et al. (2021b)의 단호박 전처리 연구에서도 NaCl을 첨가하여 전처리한 단호박의 폴리페놀 (11.15 mg GAE/100 g)과 플라보노이드(8.82 mg QE/100 g)의 함량이 가장 높았다고 보고해 본 연구 결과와 유사하게 제 시하였다. 본 연구에서도 NaCl을 첨가하여 전처리 한 NT의 TPC와 TFC가 가장 높은 값을 나타내었다. 따라서 당근에 NaCl을 첨가하여 전처리를 하는 것이 페놀 화합물의 영양소 보존율을 상승시킬 수 있을 것으로 사료된다.
4. 전처리 조건에 따른 당근의 β-carotene 및 Lutein 함량 변화
전처리 조건에 따른 당근의 β-carotene 및 lutein 함량 변 화와 영양소보존율(TR)은 <Table 3>에 나타내었다. 전처리 조건에 따른 당근의 β-carotene 함량은 NT가 1.98 mg/100 g 으로 가장 높았으며 CT, CON, WT가 각각 1.94, 1.78, 1.67 mg/100 g으로 측정되었다(p<0.001). 당근의 β-carotene percentage variation은 –6.37-21.91%으로 측정되었고, NT군 이 높게 나타난 것을 알 수 있다. Lutein 함량은 미검출되었 다. β-carotene의 TR은 NT군이 CON군 보다 높은 값을 나 타내었다(p<0.001). 카로티노이드 계열의 색소인 β-carotene 은 항산화 활성이 뛰어난 천연 생리활성 물질이며, 대부분의 식물에서 검출되는데 이는 심장질환 및 성인병 예방, 동맥경 화 억제 등 다양한 효능을 나타낸다. 하지만 다량의 이중결 합으로 인하여 불안정한 구조로 존재하므로 공기 중의 산소 나 광선, 온도 등에 의해 영향을 많이 받으며, 산화 분해되 기 쉬운 조건을 가지고 있다(Novikov et al. 2021). 전처리 에 의한 β-carotene 함량은 총 폴리페놀 및 플라보노이드와 같이 NT군에서 가장 높았는데, Park et al. (2015)의 연구에 선 NaCl을 첨가하여 전처리를 한다면 시료의 생리활성성분 보호 효과가 있다고 보고하여 NaCl 군에서 β-carotene의 함 량이 증가되었다고 사료된다. Agiriga et al. (2015)의 전처리 당근이 β-carotene에 미치는 영향 연구에서도 5%의 NaCl을 첨가한 물에 5분 간 전처리 하였을 때 생 당근의 β-carotene 보다는 약간 감소하는 결과를 보였지만 증류수로 데친 당근 의 β-carotene보다는 높은 함량이 나타났다고 보고하였다. 이 는 β-carotene이 다량의 이중결합을 가진 불포화 화합물이여 서 전처리 공정에서 이성질화나 산화 또는 기타 화학적 변 화에 민감하기 때문일 수 있으며, 전처리 공정 중 NaCl을 첨 가한다면 삼투압의 증가에 따라 β-carotene의 색소 침출 때 문에 함량이 높아졌다고 제시하였다(Tadesse et al. 2015). 따라서 NaCl을 첨가하여 전처리 공정을 진행하는 것은 당근 에 함유되어 있는 β-carotene의 손실을 최소화할 수 있는 방 법인 것으로 사료된다.
5. 전처리 조건에 따른 당근의 DPPH 및 ABTS+ 라디칼 소거 활성
전처리 조건에 따른 당근의 DPPH 및 ABTS+ 라디칼 소 거 활성은 <Figure 1>에 나타내었다. DPPH 라디칼 소거 활 성을 측정한 결과 CON이 20.04%로 나타났고, 전처리한 시 료의 DPPH는 25.14-42.10%로 측정되었으며, CON 당근보 다 라디칼 소거 활성이 증가하였다. 전처리군 중 NT가 42.10으로 가장 높은 라디칼 소거 활성을 나타내었다 (p<0.001). ABTS+ 라디칼 소거 활성은 CON 16.84%로 측 정되었고, 전처리한 시료의 ABTS+ 는 17.97-19.65%로 측정 되었다. DPPH 및 ABTS+ 라디칼 소거 활성에는 상관관계가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 페놀 화합물의 함량이 높을 수록 소거 활성이 증가한다고 알려져 있다(Kim et al. 2019b). 또한, 채소의 항산화 활성은 함유되어 있는 생리활 성물질의 종류와 구조, 채소의 절단 방법, 조리온도, 채소에 공존하는 물질과의 동반 상승효과 등에 영향을 받는다고 보 고하였다(Jiménez-Monrea et al. 2009). 페놀 화합물은 항산 화 활성을 나타내는 대표적인 화합물로 알려져있으며, 본 연 구에서 항산화 활성을 측정하였을 때 총 폴리페놀 함량이 높 은 전처리군에서 항산화 활성도 높아진 결과가 나타난 것을 보아 열처리로 인한 페놀 화합물의 증가로 DPPH와 ABTS+ 라디칼 소거 활성이 증가되었을 것으로 사료된다(Kim et al. 2019b). Beecher (2003)은 플라보노이드가 효과적인 free radical scavenger로써 항산화 효과를 가진다고 보고하였고, Turkmen et al. (2005)의 물을 이용한 식물체의 가열처리가 항산화 활성에 미치는 영향을 연구한 결과 가열처리는 식물 체의 결합형 폴리페놀 성분이 유리형으로 전환되면 활성이 증가하면서 항산화 효과가 상승하였다고 보고하였다. 열처리 한 채소의 DPPH 라디칼 소거 활성과 항산화 활성의 증가는 항산화 활성을 가진 마이야르 반응 물질인 xylose, lysine MRPs 등이 새로운 화합물의 열처리로 인하여 마이야르 반 응이 일어나기 때문이라는 결과를 나타내었다(Makhlouf- Gafsi et al. 2018). 다양하게 생성된 마이야르 반응 물질의 하이드록시기는 항산화 활성에 중요한 영향을 주며, glucose 와 fructose 등의 아미노산 마이야르 반응 물질들은 polyphenol oxidase를 막아 free radical scavenger과 밀접한 관련이 있다 고 보고되었다(Kim 2007). 3가지 전처리 조건을 달리한 당 근의 항산화 활성 비교 결과, 페놀 화합물과 마찬가지로 NaCl을 첨가한 NT에서 가장 높은 항산화 활성을 나타내었 다. Park et al. (2015)과 Yoon et al. (1998)은 NaCl의 첨 가하여 데친 채소에서 생리활성성분 보호에 효과가 있다는 연구 결과를 나타내었습니다. 본 연구에서도 당근에 NaCl을 첨가하여 전처리하였기 때문에 폴리페놀과 β-carotene이 보 호되어, DPPH 및 ABTS+ 라디칼 소거 활성이 다른 전처리 조건과 비교하였을 때 높았다고 사료된다.
6. 전처리 조건에 따른 당근의 총균수
전처리 조건에 따른 당근의 총균수는 <Table 4>에 제시하 였다. 당근의 총균수를 측정한 결과 CON에서 3.37 log CFU/g으로 나타났고, 전처리군에서는 미생물이 측정되지 않 은 것을 알 수 있었다. Bae et al. (2003)의 연구에서는 전 처리를 통해 식품 내 다양한 생화학적 기작과 미생물 번식 을 억제시킬 수 있다고 보고했다. Choi et al. (2021b)의 연 구에서도 단호박을 Nacl, Citric acid 등으로 총균수를 측정 하였는데 처리를 하지 않은 대조군에서 2.44 log CFU/g으로 측정되었지만 전처리군들은 총균이 검출되지 않았다고 보고 하여 본 연구 결과와 유사하게 나타내었다. 따라서 당근을 3 분 이상 전처리하면 NaCl이나 citric acid와 상관없이 살균효 과가 있는 것으로 사료된다.
IV. 요약 및 결론
본 연구는 당근의 전처리 조건에 따른 생리활성물질, 항산 화 활성 및 품질특성에 TR을 적용하여 비교, 분석하고자 하 였다. 증류수, citric acid 2%, NaCl 2% 용액을 100°C로 가 열하여 당근을 전처리하였다. 가열감량은 10.23-10.78%로 측 정되어 모든 전처리군에서 유의적인 차이를 보이지 않았다. 수분함량은 CON군이 85.91%로 가장 높았으며, 전처리군은 83.92-84.61%로 측정되었다(p<0.01). pH는 CT가 3.67로 가 장 낮은 값을 나타내었다(p<0.001). 색도는 L값과 a값이 CON군에 비해 감소하였고, b값은 증가하였다(p<0.001). 항 산화 함량을 측정한 결과 TPC 함량은 전처리군이 CON군에 비하여 증가하였고(p<0.01), TFC 함량은 CON군에 비하여 NT만 유사하게 나타내었다(p<0.001). TR을 비교한 결과 TPC는 NT가 101.04%로 가장 높았으며, TFC의 TR은 모든 전처리군이 CON보단 낮았지만 그중에선 NT가 가장 높은 값을 나타내었다(p<0.001). β-Carotene 함량은 NT (1.98 mg/100 g)와 CT (1.94 mg/100 g)가 다른 군에 비하여 높게 측정되었으며, β-carotene의 TR은 NT (106.64%)에서 가장 높게 측정되었다(p<0.001). DPPH 라디칼 소거 활성에서도 TPC와 TFC와 같이 NT에서 가장 높은 소거 활성을 나타내 었다. 총균수 실험에서는 CON군에서 3.37 log CFU/g으로 측정되었고, 모든 전처리군에서 미생물이 관찰되지 않았다. 결론적으로, 당근의 생화학적 함량과 영양소 보존율을 높이 고 미생물의 번식을 억제하기 위해서는 물에 2% NaCl을 첨 가하여 전처리하는 것이 가장 바람직하다고 사료된다. 본 연 구는 당근의 가공식품이나 편의식품 등의 개발을 위한 가공 기술 및 전처리 조건 연구의 범위를 확장할 수 있는 기초자 료가 될 것이라고 사료된다. 본 연구에서 전처리가 품질특성 과 항산화 활성에 긍정적인 영향을 미쳤으나 이를 활용한 가 공, 편의 식품 개발 시 기호성을 고려해야하기 때문에 향후 관능적 특성에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.
