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1 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 이현규 한양대학교 식품영양학과 1. 서 론 1.1 연구의 필요성 신선식품 저장 및 유통의 문제점 일반적으로 신선식품(버섯, 당근, 또는 바나나 등)은 수분이 많고 조직이 연하여 저장 및 유통 중 품질 저하가 쉽기 때문에, shelf life(버섯: 약 2~3일, 과채류: 약 5~7일)가 짧은 것이 큰 문제점으 로 지적되고 있음. 적정 수분 함량을 유지하지 못한 경우 해충, 미생물 등에 의해 변질되기 쉬우 며, 적정하지 못한 건조방법으로 건조되었을 때에는 상품의 품질을 저하시키는 원인이 되기도 함. 신선식품은 수확 후 호흡작용이 왕성하고 조직이 쉽게 손상을 받기 때문에 생체 상태로서는 유통 에 많은 제약이 있어 문제시되고 있음. 현재 신선식품들은 일반적으로 건조 및 단순 가공 형태로 유통되고 있어 장기간의 선도 유지가 불가능한 실정임. 신선식품의 품질은 주로 표면의 색도와 밝기, 미생물의 성장 여부 및 경도를 포함한 조직감 분석 등을 통하여 평가됨. 이러한 품질 지표의 상태는 소비자의 구매를 결정짓는 중요한 요소로 작용하므로 버섯 및 과채류 각각의 고유한 특성을 유지하면서 저장성을 연장시키는 것이 절 실히 필요함. 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 317

2 신선식품의 포장 및 저장용기 연구의 필요성 식품의 품질 혹은 선도 등의 문제 발생과 신선식품의 품질이 저장 온도뿐만 아니라 보관하는 용 기에 의해서도 크게 좌우되는 것으로 알려짐. 따라서 제품 자체에 대한 관심과 더불어 저장용기 의 고기능화 및 다양화를 위한 요구가 높아지고 있어 새로운 포장 및 저장용기의 개발이 시급한 실정임. 현재 농가에서 버섯 및 과채류와 같은 신선식품은 수확 직후 종이 박스에 포장하여 저온저장 하 였다가 출하되며, 출하된 신선식품은 polyvinyl chloride(pvc) 필름으로 포장하거나 전혀 포장되지 않은 상태로 판매되고 있음. 신선식품의 저장방법으로는 저장장소의 기체 조절, 코팅 및 흡습제 처리 방법 등으로 구분할 수 있음. 기체 조절 기술은 controlled atmosphere(ca)와 modified atmosphere packaging(map)으로 분류됨. <Table 1> 신선식품의 품질 변화를 방지하는 대표적인 방법 품질 변화 갈변화 현상 연화 미생물 오염 효과적인 방지방법 비타민 C, 구연산, MA 포장, 품종 선택, 가식성 필름 포장, 온도, 열처리 칼슘 처리, 연화효소작용 억제, MA 포장, 가식성 필름 포장, 온도, 열처리, 품 종 선택 염소, 오존, 정교한 절단, ph, 온도, HACCP, 초음파 처리 CA 저장은 공기 조성을 효과적으로 조절함으로써 저장성을 향상시키는 방법임. 그러나 주로 장 기간의 저장을 요하는 시료에 효과적이라고 알려져 있으므로 버섯 및 과채류에 적용하기에는 적 당하지 않음. 반면 MAP 저장은 포장물질의 가스 투과도를 조절하여 미생물학적, 생리적 변화율 을 감소시킴으로써 신선식품 저장에 편리하게 적용할 수 있음. 그러나 이러한 기체 조절 기술은 농가에서 활용하기에는 고가의 장비 및 기술을 요하고 있으므 로, 효과적이고 간편하면서도 경제적인 처리법에 대한 연구가 필요한 실정임. 그 외에도 저온 저 장, 코팅제 처리, sorbitol 등의 흡습제 처리 등을 통해 저장기간을 연장시킬 수 있음. 최근 식품 위생에 대한 관심이 날로 높아짐에 따라 선도 유지를 위해 행해지는 여러 가지 화학적 처리에 대하여 대다수 소비자들은 상당한 거부감을 나타냄. 따라서 소비자들에게 거부감을 유발 하지 않으면서 우수한 선도 유지를 발현시킬 수 있는 천연 혹은 친환경 기능성 포장소재 및 저장 용기의 개발이 좋은 대안이 될 수 있음. 318

3 바나나 저장성 연구의 중요성 바나나는 나트륨, 지방, 콜레스테롤이 적고 칼륨, 비타민 B 6, 비타민 C, 식이섬유 등이 풍부한 과 일로 잘 알려져 있음. 하지만 바나나는 저장기간이 증가됨에 따라 지질막의 응고로 인한 막 투과 성이 변화함으로써 미토콘드리아 세포막 내의 효소 활성이 중단되면서 호기적 호흡이 저해됨. 이러한 변화로 인해 바나나 과피의 색이 변하고 과육이 연화되며 이취가 발생하는 등 물리화학적 인 변화가 일어남. 이렇듯 바나나는 저장온도 및 외부 환경에 민감하게 반응하여 품질이 쉽게 저 하된다는 문제점이 지속적으로 지적되고 있는 대표적인 신선식품임. 바나나의 저장 특성을 향상시키기 위하여 최근에는 침지, 코팅, CA 저장 등의 다양한 방법을 통 하여 바나나의 색도, 경도, 효소 및 항산화 활성 등의 저장 특성을 향상시키기 위한 연구가 활발 하게 진행되어 왔음. 그러나 연구자들마다 바나나 과피와 과육을 혼합하거나 과피 혹은 과육만을 분리하여 각각에 함 유된 효소와 항산화 활성 등을 측정하여, 바나나의 저장 특성에 대한 전반적 경향을 분석하는 데 문제로 지적되어 왔음. 바나나 과피와 과육의 저장 특성을 각각 연구하여 각 특성들 간의 상호연관성에 대한 연구가 요 구됨. 특히 최근에는 추출온도와 시간, 용매 등의 추출조건에 따라 바나나 과피에 강한 항산화 활성이 함유되어 있음이 보고되어, 바나나 과피의 항산화 활성이 과육 및 바나나 전체의 저장 특 성에 미치는 영향에 대한 연구도 필요함. 바나나 저장성 향상을 위한 polyphenol oxidase 활성 조절 바나나 품질 저하의 주요 원인의 하나인 갈변화는 바나나 내에 함유된 polyphoenol이 polyphenol oxidase에 의해 산화됨으로써 유발됨. 즉 polyphenol oxidase에 의해서 바나나 속에 포함된 성분인 dopamine이 dopamine quinine으로 변형된 후 계속된 산화반응에 의해 melanin이 형성되어 갈변현 상이 발생됨(<Figure 1>). 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 319

4 <Figure 1> Enzymatic reaction by polyphenol oxidase 따라서 polyphenol oxidase의 활성은 바나나의 품질 특성에 중요한 척도로 사용되고 있으며 저장 기간이 증가됨에 따라 polyphenol oxidase의 활성이 증가되어 갈변화를 촉진시키기 때문에, 바나 나 저장 특성을 향상시키기 위해서는 polyphenol oxidase 활성을 조절하기 위한 연구가 반드시 요 구됨. 기존 연구에서는 polyphenol oxidase 활성을 억제하기 위해 ascorbic acid를 비롯하여 glutathione 등 다양한 물질을 이용하였으며, 그중에서도 ascorbic acid는 polyphenol oxidase 활성 억제를 위 한 대표적인 물질로서 바나나뿐만 아니라 다양한 과일의 polyphenol oxidase 활성 억제를 위해 연구되어 왔음. 산화에 취약한 ascorbic acid의 안정성을 향상시키기 위해 개발된 ascorbic acid의 에스테르 형태인 ascorbyl palmitate(ap)(<figure 2(A)>)를 이용하여 polyphenol oxidase 활성의 억제능에 관한 연구 도 일부 진행되어 왔음. 대표적인 항산화 물질인 AP는 ascorbic acid보다는 안정성이 향상되어 식 품 및 약학, 화장품에 널리 사용되고 있으나, 여전히 안정성에 대한 문제가 계속해서 지적되고 있 320

5 음. 따라서 Kristl 등(2003)은 이러한 단점을 보완하기 위하여 AP를 나노입자화하여 안정성을 향 상시키고자 하였음. 그러나 AP가 나노입자화하여 polyphenol oxidase 활성에 미치는 영향에 대한 연구는 진행된 바 없음. 나노입자화 기술은 불안정한 물질을 빛, 산소, 수분, 온도 등의 외부 환경으로부터 보호하여 산화 를 방지하고, 저장 안정성을 향상시키며, 불필요한 냄새 및 맛을 은폐하기 위하여 주로 이용되어 왔음. 나노입자의 피복물질로 쓰인 키토산(<Figure 2(B)>)은 중성이나 염기성 ph에서는 불용성이 지만, 초산과 같은 산성용액에 용해시켰을 때는 아미노 그룹이 양전하를 띠게 되어 sodium triphosphate(tpp)와 ionic gelation에 의해 cross linking이 형성됨. 특히 키토산은 무독성으로 생체 적합성이 우수하고, 생체분해성, 점막접착성과 같은 독특한 생물학적 특징을 가지고 있음. 이러한 키토산의 특성으로 인해 다양한 약물 및 생리활성 물질의 캡슐화를 위한 피복물질로 널리 활용되 어 왔으며, AP와 같이 외부 환경에 민감한 활성성분의 피복물질로서 적합하다고 할 수 있음. (A) (B) <Figure 2> The chemical structure of ascorbyl palmitate(a) and chitosan(b) 1.2 연구의 목적 본 연구의 목적은 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화를 연구하는 것이다. 이를 위 하여 1 신소재 저장용기에 따른 저장 중 특성 변화를 예비 비교 분석하고, 2 예비 결과에 따른 효과 높은 시료를 선택하여 품질 특성 변화를 비교 분석 조사하여 새로운 친환경 소재의 저장용기 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 321

6 개발에 필요한 기초자료를 제공하고자 한다. 또한 3 신선식품의 안정성을 향상시킬 수 있는 소재를 탐색하여 이의 활용방안을 강구하고자 한다. <연구 전체의 개략 및 흐름도> 2. 연구방법 2.1 저장조건에 따른 신소재 용기 저장 바나나의 특성 변화 신선식품의 저장 신선식품의 저장 특성을 연구하기 위한 신소재 용기는 천연 흙(natural clay)의 가열처리에서 유래된 ceramic 성분을 함유한 용기를 (주)세신이엠씨에서 구입하여 사용하였다. 예비 실험을 통하여 선정된 바나나를 신소재 저장용기와 일반 저장용기에서 10, 20, 28 의 조건에서 각각 6일 동안 저장하면서 바나나의 과육과 과피 각각에서 다음과 같은 다양한 특성을 분석하였다. 중량 및 경도의 일반 특성 322

7 을 분석하였으며, 총 폴리페놀 함량을 비롯하여 DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) 라디칼 소거능과 FRAP(ferric reducing antioxidant power)에 의한 환원력 등의 다양한 방법을 통하여 항산화 활성을 측정하였고, 바나나 품질 특성의 중요한 척도가 되는 polyphenol oxidase 활성을 측정하였다. 설정된 저장온도는 저온, 상온, 고온에서의 변화를 관측하기 위하여 10, 20, 28 의 조건으로 설정 되었는데, 일반적으로 바나나의 저장온도는 30 이상에서 품질 저하 현상이 급격해지므로 고온의 온도를 28 로 결정하였다. 또한 공기 접촉에 의한 바나나의 특성 변화를 파악하기 위하여 용기에 저장하지 않은 실험군을 대조군으로 하여 동일한 조건에서 저장실험을 실시하였다. 일반 특성 분석 1) 중량 변화 과피를 포함한 바나나의 중량을 저장 2, 4, 6일째에 측정하여 초기 중량에 대한 감량 정도를 다음 <식 1>과 같이 계산하였다. Weight loss(%)= Initial weight Weight after storage 100 Initial weight <식 1> 2) 색도 변화 저장기간 중 색도 변화를 관찰하기 위하여 바나나 과피 표면을 표준백판(L=92.30, a=0.19, b=1.92)으 로 보정한 Chroma Meter(DP 400, Minolta Co., Japan)를 사용하여 측정하며, 명도(L), 적색도(a), 황색 도(b)와 각 L, a, b값으로 아래와 같이 산출된 색도차(ΔE)로 나타내었다. <식 2> 3) 조직감 측정 조직감 측정(Texture analysis)은 Zivanovic 등(2000)의 방법을 변형하여 실험하였다. 즉 Analyzer TAXT2i(Model TAXT2i, Stable Micro Systems, Surrey, England)를 이용하여 측정하였으며, 바나나 과육만의 경도와 과피를 포함한 경도 두 가지 방식으로 측정하였다. 바나나 과육의 경도는 바나나 가운데 부분을 2.5cm로 절단하여 직경 5mm의 probe(maximum force, 1.0m/s)를 이용하여 측정하였다. 또한 과피를 포함한 바나나 경도는 바나나 표면을 needle probe(maximum force, 1.0m/s)를 이용하여 측정하였다. 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 323

8 Polyphenol oxidase 활성 측정 바나나 과피와 과육의 polyphenol oxidase 활성을 측정하기 위하여, 동결된 과피와 과육 각 1g을 ph 7.0의 0.1M sodium phosphate buffer 10ml에 넣어 12,000 g로 1분간 균질화하였다. 균질액을 7,000rpm으로 10분간 원심분리한 후, 상징액을 여과하여 polyphenol oxidase 효소를 추출하였다. 추출 한 효소 0.5ml과 catechol 0.5ml을 5분간 반응시킨 후 420nm에서 흡광도를 측정하였다. 효소의 활성 1unit은 효소액 0.5ml이 5분간 0.1의 흡광도를 증가시킨 것으로 정의되었다. 총 폴리페놀 함량 바나나의 과피와 과육에 각각 함유된 총 폴리페놀 함량의 측정은 Bico 등(2009)의 방법을 변형하여 실험하였다. 즉 바나나에 함유된 페놀 성분을 추출하기 위하여, 동결건조한 바나나 1g에 50% 아세톤 20ml을 넣고 균질기로 12,000 g로 1분간 균질화한 후, 55 의 온탕 수조에서 3분간 열처리하였다. 추출액을 3,123 g로 10분간 원심분리한 후, 여과지로 여과하여 불용성 물질을 제거하여 실험에 사용 하였다. 모든 과정은 4 에서 이루어졌으며 이후 실험에 사용될 때까지 -80 에서 보관하였다. 총 폴 리페놀 함량을 측정하기 위해 추출물 0.1ml에 Folin-Ciocalteu 용액 0.5ml을 넣고 3분간 반응시킨 후, 7.5% Na 2 CO 3 용액 0.4ml를 넣고 45 에서 15분간 반응시켰다. 765nm에서 흡광도의 변화를 측정하 였으며, 표준물질로 gallic acid를 사용하여 표준곡선을 작성하여 흡광도 값을 산출하였다. 항산화 활성 동결건조한 바나나를 50% acetone에서 1분간 균질화(12,000 g)한 후 3분간 55 로 가온한 후 7,000rpm으로 10분간 원심분리하여 얻은 상징액을 여과하여 총 폴리페놀 분석 및 항산화 활성 분석 시에 시료로 사용하였다. 바나나의 과피와 과육에 함유된 항산화 활성을 측정하기 위하여 DPPH 라 디칼 소거능과 FRAP법에 의한 환원력을 측정하였다. 1) DPPH 라디칼 소거능 측정 바나나의 DPPH 라디칼 소거능 측정은 Chaillou 등(2006)과 Kwan 등(2009)의 방법을 변형하여 실험 하였다. 시료 0.1ml에 에탄올에 용해시킨 0.1mM DPPH 0.9ml를 넣고 실온에서 30분간 반응시켜 517nm에서 흡광도를 측정하였으며, DPPH 라디칼 소거능은 <식 3>을 이용하여 산출하였다. DPPH radical scavenging effect(%) = (Control-Control Blank)-(Sample-Sample Blank) 100 (Control-Control Blank) <식 3> 324

9 2) FRAP assay 환원력은 FRAP 방법을 통해 측정하였다(Benzie et al., 1996). FRAP 시약은 0.3M sodium acetate buffer(ph 3.6)와 20mM FeCl 3, 10mM TPTZ (2,4,6-tripyridyl-s-triazine)를 10:1:1의 비율로 혼합하여 37 에서 준비하였다. TPTZ는 40mM HCl에 용해시켜 제조하였다. 시료 0.02mL에 FRAP 시약 0.6mL과 증류수 0.06mL을 넣고 4분간 반응시킨 후, 593nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 FeSO 4 7H 2 O solution을 사용하였고, 작성된 표준곡선을 통해 시료의 환원력을 계산하였다. 2.2 Ascorbyl palmitate 함유 키토산 나노입자의 제조 특성 및 polyphenol oxidase 활성 저해 Ascorbyl palmitate 함유 키토산 나노입자의 제조 AP를 함유한 키토산 나노입자는 Yoksan 등(2004)과 Agnihotri 등(2010)의 방법을 변형하여 <Figure 3>과 같이 제조하였다. 이때 키토산을 acetic acid와 citric acid에 각각 용해시킨 후 AP를 함유한 나 노입자를 제조하여 AP를 함유한 두 종류의 나노입자, 즉 AP/AA와 AP/CA 나노입자를 각각 제조하 였다. 키토산 용액(3.5mg/ml) 2ml와 0.1g의 Tween-20, 0~17.5mg/ml의 AP/ethanol 용액 0.5ml를 혼합 한 후 1,000rpm에서 10초 동안 교반(SMHS 3, Daihan Scientific Co., Ltd., Seoul, Korea)하여 유화시 켰다. 이 유화액을 계속 교반(1,500rpm)하면서 0.78mg/ml의 TPP 용액 4.5ml을 master flex pump (Master flex , Cole Parmer Inc., Vernon. Hills, IL, USA)를 이용하여 1ml/min의 일정한 속 도로 떨어뜨려 나노입자를 제조하였다. 완성된 나노분산액은 4, 30,000 g에서 30분간 초원심분리 (Optima TL Ultracentrifuge, Beckman, Fullerton, CA, USA)하여 나노입자를 수거하여 이후 실험에 사용하였다. 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 325

10 <Figure 3> Preparation procedure of AP loaded chitosan/ acetic acid and AP loaded chitosan/ citric acid nanoparticle AP 함유 키토산 나노입자의 크기와 제타전위 측정 제조된 나노입자의 입자 크기 및 제타전위의 측정은 나노입자 제조 후 분산액 상태에서 측정하였다. 분산액 1ml을 DTS 1060C clear disposable zeta cell에 넣은 후 Malvern Zetasizer Nano ZS(Malvern Instruments Ltd., Malvern, Worcestershire, U.K.)를 이용하여 각각의 나노입자 크기 및 제타전위를 측 정하였다. 측정조건은 여러 peak를 동시에 나타낼 수 있는 multiple narrow modes에서 수행하였으며, 각각 나노입자의 크기는 25 에서 intensity distribution을 비교 분석하였다. 모든 시료는 3번 이상 반 복 측정하여 평균값으로 나타내었다. AP 함유 키토산 나노입자의 포집효율 및 함유효율 측정 AP 함유 키토산 나노입자의 포집효율(encapsulation efficiency, EE)과 함유효율(loading efficiency, LE)을 측정하기 위하여, 나노입자 제조 후 4 에서 30,000 g로 30분간 초원심분리하여 분산액으로부 터 나노입자를 분리시켰다. 그리고 상징액 속에 유리되어 있는 AP는 247nm에서 흡광도를 측정함으 로써 정량분석하였다. 나노입자의 포집효율 및 함유효율은 다음 식을 이용하여 각각 산출하였다. 326

11 Encapsulation Efficiency(EE) = Actual amount of AP entrapped in the nanoparticles 100 Theoretical amount of AP entrapped in the nanoparticles <식 4> Loading Efficiency(LE) = Actual amount of AP entrapped in the nanoparticles 100 Weight of nanoparticles <식 5> AP에 의한 polyphenol oxidase 활성 억제능 측정 바나나의 polyphenol oxidase 활성은 Lee(2007)의 방법을 변형하여 측정하였다. 급속 냉각시킨 바나나 1g을 0.1M sodium phosphate buffer(ph 7.0) 10ml에 넣고 1분간 균질기로 균질화시킨 후, 7,000rpm 으로 10분간 원심분리하고 Whatman No. 2 여과지로 여과하여 polyphenol oxidase 추출액을 제조하 였다. Polyphenol oxidase 추출액 0.5ml에 나노입자화하지 않은 AP와 AP/AA 및 AP/CA 나노입자 분 산액 0.1ml를 각각 혼합하여 25 에서 9일 동안 저장하면서 일정 간격으로 시료를 채취하여 polyphenol oxidase 활성을 측정하였다. 시료 0.5mL에 0.5M catechol 0.5ml를 넣고 5분간 반응시킨 후 420nm에서 흡광도의 변화를 측정하였다. 효소의 활성은 효소액 0.1ml이 1분간 0.1의 흡광도를 증 가시킨 값을 1unit으로 하였다. 통계분석 모든 실험은 3회 이상 수행하였으며, 나노캡슐의 입자크기 및 AP의 포집효율과 함유효율은 SPSS (Statistical Package for the Social Science)을 이용하여 일원배치분산분석(one way ANOVA), 독 립표본 T검증(t-test analysis)으로 비교 분석하였으며, 모든 결과는 평균±표준편차로 나타내었다. 3. 결과 및 고찰 3.1 저장조건에 따른 신소재 용기 저장 바나나의 특성 변화 최근 국외 연구 결과에 따르면, nano clay 성분을 함유한 저장용기를 이용하여 신선식품의 저장 중 발생되는 수분을 흡착하고 혐기적 휘발성분의 발생을 억제시킴으로써 nano clay 성분이 함유된 신소 재 용기류가 새로운 저장용기로서 긍정적인 특성을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구 에서도 이러한 고온 처리된 천연 흙 성분을 함유한 신소재 용기를 사용하여 신선식품의 저장 특성을 연구함으로써 신선식품에 적합한 새로운 친환경 소재의 저장용기 개발에 필요한 기초자료를 제공하 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 327

12 고자 하였다. 본 연구에서는 바나나의 저장용기 및 저장온도, 기간에 따른 과피와 과육 각각의 특성 변화와 상 관성을 분석하기 위하여, 바나나를 신소재 용기(New storage container, NS) 및 일반 용기(control storage container, CS)에 보관하면서 저장온도(10, 20, 28 )와 기간에 따른 과피와 과육 각각의 일반 특성 및 항산화 활성을 측정하였다. 또한 공기 접촉에 따른 특성 변화를 관찰하기 위하여 대조군 (control, Con)은 용기에 저장하지 않으면서 공기 접촉을 최대로 하였다. 일반 특성 분석 1) 중량 변화 바나나를 10, 20, 28 에서 6일 동안 저장하면서 중량 변화를 관측하였다. <Figure 4>에서와 같이 모 든 저장온도에서 바나나의 저장기간이 증가됨에 따라 중량이 점차 감소되었으며, 이러한 경향은 신 소재 및 일반 용기군들에 비해서 대조군의 중량 감소가 유의적으로 뚜렷하게 확인되었다. 전반적으 로 10 의 저온에서 저장되었을 때 중량 변화가 가장 작은 것으로 관찰되었다. 또한 저장용기별로 비교했을 때에는 신소재와 일반 저장용기군과는 유의적인 중량 변화를 나타내지 않았다. 중량 변화 는 저장기간이 증가됨에 따라 바나나 내에 함유된 수분이 감소되면서 유발되는 것으로 추정되며, 이 러한 현상은 이후 바나나 표면 코팅 등의 처리에 의해 바나나 전체의 수분함량 감소가 방지될 수 있 을 것으로 예상된다. <Figure 4> Changes in weights of banana during 6 days of storage at 10, 20, and 28 Different letters on the bars indicate significant differences between samples at the same storage time(p<0.05). 328

13 2) 색도 및 경도 변화 바나나의 저장온도와 신소재 용기 저장 유무에 따른 색도 변화를 관측하였다(<Figure 5>). 바나나의 저장기간이 증가됨에 따라 모든 실험 조건에서 측정된 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)에 의해 산 출된 색도차(ΔE)는 뚜렷한 증가 경향을 나타냈다. 특히 대조군은 신소재 및 일반 용기 저장군 에 비해 저장기간에 따라 뚜렷한 색도차의 증가를 보였으며, 전반적으로 저장온도가 저온일 때 색도의 증가가 낮은 경향을 나타냈다. 바나나의 저장조건에 따른 경도의 변화는 과육만 측정한 경우와 과피와 과육을 함께 측정한 두 가 지 방법으로 측정하였다(<Figure 6>). 저장기간이 길어짐에 따라 바나나 과육만의 경도와 과피를 포 함한 과육의 경도 모두 감소되는 경향을 볼 수 있다. <Figure 6(A)>에서와 같이 과육의 경도는 저장 용기의 유무 및 종류에 의해서는 유의적 차이가 관찰되지 않았고, 바나나 저장을 28 의 고온에서 저장했을 때 경도가 유의적으로 크게 감소되었다. 이러한 경향은 과피를 포함한 과육의 경도에서 더 욱 뚜렷하게 관측되어, 저장온도가 10 에서 20, 28 로 증가됨에 따라 경도는 유의적으로 감소되었 다(<Figure 6(B)>). 또한 과육만 측정한 경도의 경우 저장기간에 따라 6.1에서 2.0N 정도로 감소된 반면, 과피와 과육을 함께 측정한 경우에는 약 15.5에서 3.8N까지 감소되어 더욱 급격한 감소 경향 을 보였는데, 이러한 결과는 저장기간에 따라 과육보다는 과피의 경도 변화가 심하기 때문인 것으로 추정된다. 결과적으로 바나나 경도에 미치는 영향은 저장온도가 높을수록 유의적으로 감소하는 것으 <Figure 5> Changes in ΔE values of banana during 6 days of storage at 10, 20, and 28 Different letters on the bars indicate significant differences between samples at the same storage time(p<0.05). 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 329

14 로 나타났으며, 저장용기보다는 온도의 영향이 큰 것으로 확인되었다. (A) (B) <Figure 6> Changes in axial puncture forces of banana pulp(a) and peel and pulp(b) during 6 days of storage at 10, 20, and 28 Different letters on the bars indicate significant differences between samples at the same storage time(p<0.05). 330

15 Polyphenol oxidase 활성 측정 바나나의 주요 품질 특성을 평가하는 지표의 하나인 갈색화 반응은 바나나 내에 함유된 polyphoenol 의 효소적 산화에 의해 유발되는 것이며, polyphenol oxidase 효소는 이러한 산화를 유발시키는 대표 적 효소의 하나이다. 즉 polyphoenol oxidase는 바나나 속에 포함된 성분인 dopamine을 dopamine quinine의 형태로 변형시키고, 이는 계속적으로 산화되어 melanin을 형성하게 되어 갈변현상이 발생 된다. 따라서 polyphenol oxidase 효소의 활성은 바나나의 품질 특성에 중요한 척도로 사용되고 있다. 본 연구에서는 저장온도 및 신소재 용기 저장 유무에 따른 저장기간별 바나나 과피와 과 육의 polyphenol oxidase의 활성을 비교 분석하였다(<Figure 7>). 다른 연구논문들에서와 같이 바나나 과피의 polyphenol oxidase 활성은 과육 추출물에서 측정되는 활성에 비하여 매우 낮았다. 즉 저장기간에 따른 바나나 과피 1μg당 polyphenol oxidase 활성은 대략 21~98unit의 범위를 나타낸 반면, 과육의 경우는 약 196~7,600unit 범위로 측정되었다. 저장조건별 로 차이가 있지만, 전반적으로 용기 저장군에 비해 대조군의 과피와 과육에서 추출한 polyphenol oxidase 활성이 유의적으로 높은 것으로 나타났다. 또한 과피에서 추출한 polyphenol oxidase의 경우 저장 2일째까지는 효소 활성이 유지되거나 다소 증가되다가, 그 후 꾸준히 증가되어 저장 6일째에 가장 높은 polyphenol oxidase 활성을 나타냈다. 특히 다른 온도 저장군들과 비교했을 때, 20 저장 군에서 polyphenol oxidase 효소 활성의 증가율이 유의적으로 가장 낮은 것으로 확인되었다. 반면 과 육에서 추출된 polyphenol oxidase의 경우는 저장조건에 따라 다양하지만, 저장 2~4일째 활성이 급 격히 상승된 후 저장 6일째까지 유지되거나 서서히 증가되는 경향을 나타냈다. 즉 전반적으로 저장 기간이 증가됨에 따라 과육과 과피의 polyphenol oxidase의 활성이 모두 증가되지만, 상대적으로 과 육에 비하여 과피에서 추출한 효소 활성의 증가속도가 느린 것으로 확인되었다. 용기 종류에 따라서는 저장조건별로 차이가 있긴 하지만, 과피의 경우에는 10 저장군의 경우 모 든 저장조건에서 신소재 용기군의 polyphenol oxidase 활성이 일반 용기군에 비하여 유의적으로 낮은 것으로 확인되었다. 또한 과육의 경우에서는 모든 저장온도에서 저장 6일째에 신소재 용기군의 효소 활성이 일반 용기군에 비하여 유의적으로 낮은 경향을 나타냈다. 이상과 같이, 저장조건에 따라 다소 간의 차이를 나타내지만 전반적으로 저온에서 저장되었을 때 polyphenol oxidase 활성이 유의적으로 낮은 경향을 나타냈으며, 과피와 과육 모두 저온 조건에서 신소재 용기에 저장했을 때 polyphenol oxidase 활성이 낮은 것으로 확인되어 바나나의 품질 특성도 더 우수한 상태로 저장할 수 있음을 알 수 있다. 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 331

16 (A) (B) <Figure 7> Changes in polyphenol oxidase activities of banana peel(a) and pulp(b) during 6 days of storage at 10, 20, and 28 Different letters on the bars indicate significant differences between samples at the same storage time(p<0.05). 332

17 항산화 관련 특성 분석 지금까지의 바나나 저장 관련 연구들은 대부분 다양한 저장조건에 따른 일반적 품질 특성들, 즉 색 도, 경도, polyphenol oxidase 등의 활성을 연구해 왔다. 이들 결과에 따르면 바나나 저장 시에 MA 저장을 비롯하여 바나나 표면에 다양한 성분을 코팅 처리해줌으로써 색도의 증가와 경도의 감소를 저하시켰고, polypohenol oxidase 활성의 증가를 억제했다고 보고되었다. 또한 최근 논문에 따르면 바 나나 과피에 상당한 정도의 항산화 활성을 나타낸다고 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 바나나 저장 시의 품질 특성에 과피의 항산화 활성이 영향을 미칠 수 있다는 가정 하에 다양한 저장조건에 따라 저장기간별로 바나나 과피와 과육의 항산화 활성과 관련된 특성을 분석하였다. 즉 다양한 저장 온도와 저장용기에 따른 바나나 과피와 과육의 총 폴리페놀 함량을 비롯하여 DPPH 라디컬 소거능 및 FRAP법에 의한 환원력을 측정함으로써 항산화 활성을 측정하였다. 1) 총 폴리페놀 함량 저장온도와 기간별로 바나나 과피와 과육 각각의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과는 <Figure 8(A), 8(B)>와 같다. 과피의 경우, 저장조건에 따라 다르지만 전반적으로 총 폴리페놀 함량이 저장 2일째에 증가되었다가 이후 감소 또는 유지되는 경향을 나타냈다. 저장용기에 따른 차이는 저장조건별로 다 르지만 10 의 저온에서 저장되었을 때 신소재 용기 저장군의 총 폴리페놀 함량이 일반 용기군에 비 하여 유의적으로 높은 경향을 나타냈다. 반면 과육의 경우에는 전반적으로 저장 2일째에 매우 급격 하게 감소된 후 저장 6일째까지 추가적인 감소 없이 대체적으로 유지되는 경향을 나타냈다. 단 20 신소재 용기 저장군의 경우 저장 4, 6일째에 증가 후 다시 감소되기도 하였으나, 이는 개체 차이로 인한 것으로 판단된다. 과피에서의 경향과 마찬가지로 전반적으로 신소재 용기 저장군의 총 폴리페 놀 함량이 일반 용기군에 비하여 유의적으로 높은 경향을 나타냈다. 또한 저장온도가 높아짐에 따라 총 폴리페놀 함량이 유의적으로 감소되는 것으로 측정되었다. 저장 6일째를 기준으로 했을 때, 과피 의 경우 20 신소재 용기군, 과육의 경우는 10 신소재 용기군과 일반 용기군의 총 폴리페놀 함량 이 가장 높은 것으로 확인되었다. 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 333

18 (A) (B) <Figure 8> Changes in total polyphenolic contents of banana peel(a) and pulp(b) during 6 days of storage at 10, 20, and 28 Different letters on the bars indicate significant differences between samples at the same storage time(p<0.05). 334

19 기존 연구의 결과들과 비교했을 때, 전반적으로 저장기간이 증가됨에 따라 총 폴리페놀 함량이 감 소되는 경향은 일치하였으나, 저장 2일째에 과피의 총 폴리페놀 함량이 증가되는 현상은 일치하지 않았다. 총 폴리페놀 함량의 변화는 바나나 내의 polyphenol oxidase 활성과 밀접한 관련이 있으므로 polyphenol oxidase 활성과의 비교 검토가 요구된다. 즉 과육의 경우 저장 2일째에 polyphenol oxidase 활성이 급격히 증가되면서 총 폴리페놀 성분은 뚜렷하게 감소되었다. 또한 저장 2일째까지 전반적으로 polyphenol oxidase 활성의 유의적 증가를 보이지 않던 과피의 경우는 총 폴리페놀 함량 역시 증가된 경향을 나타내어, 전반적으로 polyphenol oxidase 활성이 증가되면서 총 폴리페놀 성분 이 감소되는 경향을 확인하였다. 그러나 저장 6일째에 polyphenol oxidase 활성의 급격한 증가에도 불구하고 총 폴리페놀 함량에는 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 따라서 총 폴리페놀 함량 변화는 polyphenol oxidase 활성 변화와 밀접한 관련성은 가지나, polyphenol oxidase 활성 이외의 다른 인자 들에 의해서도 영향 받는 것으로 추정된다. Nguyen 등(2004)에 따르면, 바나나 표면에 겔화제, 안정제, 증점제 등의 첨가와 MA packing 처리 를 통해 외부 공기를 차단했을 경우 저장기간에 따라 폴리페놀 함량이 유지되는 경향을 보였으며, 이러한 경향은 본 연구의 대조군과 용기 저장군의 과피에서 유의적 차이를 나타낸 결과와도 일치하 는 것이다. 기존 연구에 따르면 바나나 내에 함유된 catechin, chlorogenic acid, caffeic acid와 같은 페놀성 화합물은 polyphenol oxidase 효소에 의해 산화되어 갈색화 현상의 원인이 된다고 보고되어 왔다. 또한 페놀성 화합물은 자유 라디칼을 소거하는 주요한 역할을 하며 페놀성 수산기를 가지고 있기 때문에, 단백질 등의 거대 분자들과 결합하여 항산화 효과, 항균성, 아질산 소거능 등의 생리 활성을 나타낸다고 알려져 있다. 따라서 polyphenol oxidase 활성을 억제하여 총 폴리페놀 함량의 감 소율을 조절한다면, 갈색화 현상을 늦추는 동시에 과피에서의 항산화 활성을 유지시킴으로써 바나나 저장성이 향상될 수 있을 것으로 예측할 수 있다. 2) DPPH 라디칼 소거능 바나나의 저장온도와 신소재 용기에의 저장 유무에 따른 항산화 활성을 연구하기 위하여 먼저 바나 나 과피와 과육의 DPPH 라디칼 소거능을 각각 측정하였다(<Figure 9(A), (B)>). 모든 실험군의 과피 와 과육 모두에서 전반적으로 저장기간에 따라 라디칼 소거능은 점차 감소되는 경향을 보였으며, 특 히 저장 2일째부터 DPPH 라디칼 소거능이 급격히 감소되었다. 전반적으로 과피와 과육 모두 용기 저장군에 비해 대조군의 DPPH 라디칼 소거능이 유의적으로 낮았으며, 신소재와 일반 용기 저장군 간의 뚜렷한 경향 차이는 관찰되지 않았다. 저장 중인 바나나 과육과 과피의 DPPH 라디컬 소거능을 비교하면, 시료 500μg당 과육은 약 0.2 ~26.7%를 나타낸 반면, 과피는 약 7.1~87.0% 범위로 측정되어 과피가 과육에 비하여 항산화 활성 이 월등하게 높은 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 앞서 논의된 바와 같이 총 폴리페놀 함량이 과 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 335

20 육보다 과피에 많이 함유되어 있었기 때문인 것으로 추정된다. 기존 논문에 따르면 바나나의 저장기 간별 DPPH 라디칼 소거능과 총 폴리페놀 함량이 양의 상관관계를 나타내는 것으로 보고되었으며, 본 실험 결과도 이와 일치하였다. (A) (B) <Figure 9> Changes in DPPH radical scavenging activities of banana peel(a) and pulp(b) during 6 days of storage at 10, 20, and 28 Different letters on the bars indicate significant differences between samples at the same storage time(p<0.05). 336

21 3) 환원력 바나나의 저장조건에 따른 항산화 활성의 변화를 측정하기 위하여 바나나 과피와 과육을 구분하여 FRAP법에 의한 환원력을 각각 측정하였다(<Figure 10(A), (B)>). 환원력 측정 결과, 저장조건에 따라 차이가 있으나 전반적인 경향은 DPPH 라디칼 소거능과 동일하여 모든 실험군에서 저장기간에 따 라 감소되는 경향을 보였다. 또한 저장기간별로 시료 1µg당 과육은 0.4~40.8µmol인 반면 과피는 약 14.5~207.0µmol의 범위로 측정되어, DPPH 라디칼 소거능과 마찬가지로 과피가 과육보다 약 5배 이 상 높은 환원력을 함유하고 있는 것으로 나타났다. 앞서 전술한 바와 같이 과피에 다량 함유되어 있 는 폴리페놀에 의해 환원력이 높게 측정된 것으로 판단된다. 과피의 경우, 전반적으로 용기 저장군에 비하여 대조군의 환원력이 저장기간에 따라 뚜렷하게 감 소되었으며, 동일 저장기간에서도 대조군의 환원력이 대체적으로 가장 유의적으로 낮은 경향이 확인 되었다. 일반 용기와 신소재 저장용기에 따른 뚜렷한 경향 차이는 확인되지 않으나 20 의 일반 용 기군의 환원력이 모든 저장기간에서 가장 유의적으로 높았다. 과육 환원력의 경우, 과피에서와 같이 저장기간에 따라 감소되는 동일한 경향을 나타냈다. 또한 전체적으로 저장온도가 높아짐에 따라 과 육의 환원력은 유의적으로 감소되는 경향을 보였다. 또한 용기 저장군보다 대조군의 감소폭이 유의 적으로 큰 것으로 나타났다. 따라서 28 의 고온에서는 외부 공기의 차단 없이 저장한 대조군의 경 우는 가장 급격한 환원력의 저하를 나타내어, 저장 2일째에 저장 전 환원력의 약 98%가량이 감소되 었다. 그러나 저장용기에 따른 유의적 차이는 관측되지 않았다. 환원력의 측면에서는, 전반적으로 1 0 의 저온에서 용기 내에 저장했을 때 저장 6일째까지 환원력이 유지되는 긍정적인 현상이 관찰되 었다. 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 337

22 (A) (B) <Figure 10> Changes in reducing power of banana peel(a) and pulp(b) during 6 days of storage at 10, 20, and 28 Different letters on the bars indicate significant differences between samples at the same storage time(p<.05). 338

23 이상과 같이, 용기에 저온 저장을 했을 때, 탈수에 의한 조직의 변화가 적고 페놀성 화합물의 산 화를 촉진하는 polyphenol oxidase의 생성이 억제됨을 알 수 있다. 이에 따라 페놀성 화합물의 산화 가 억제되어 항산화 활성이 유지되는 것으로 판단된다. 또한 polyphenol oxidase 활성이 억제됨에 따 라 갈색화 속도가 늦춰져 품질 특성이 유지되는 것으로 판단된다. 또한 저장조건에 따라 과육보다는 과피에서의 특성이 더욱 민감하게 영향 받는 것으로 나타났는데, 이는 과육의 경우 외부 환경에 의 한 영향을 과피가 다소 상쇄시켜 주기 때문인 것으로 추정된다. 따라서 저장조건에 따른 특성 분석 시에는 과육보다는 과피의 특성을 평가하는 것이 적합할 것으로 판단된다. 결과적으로, 다양한 저장온도와 신소재 용기 저장 유무에 따른 색도와 경도 등의 일반 품질 특성 과 polyphenol oxidase 활성, 총 폴리페놀 함량, DPPH 라디칼 소거능과 환원력에 의한 항산화 활성 을 측정한 결과, 전반적으로 신소재와 일반 용기 저장에 따른 유의적 특성은 관찰되지 않았으나, 신 소재 용기에 저장된 바나나 과육의 총 폴리페놀 함량은 전반적으로 일반 용기 저장군에 비해 유의적 으로 높았다. 또한 신소재 용기에서 10 저온으로 저장되었을 때 바나나 과피의 polyphenol oxidase 의 활성이 낮고 총 폴리페놀 함량과 환원력이 높은 긍정적인 경향이 관찰되었다. 3.2 Ascorbyl palmitate 함유 키토산 나노입자의 제조 특성 및 polyphenol oxidase 활성 바나나의 품질 특성을 평가하는 주요한 지표 중의 하나인 polyphenol oxidase의 활성을 좀 더 효율적으로 억제하기 위하여 polyphenol oxidase 저해 활성이 있는 AP를 나노입자화하였다. 또한 AP의 저장 안정성을 증진시키기 위하여 AP의 안정성을 향상시킨다고 보고된 citric acid(ca)를 이용한 나노입자를 제조하여 polyphenol oxidase 활성 억제에 미치는 영향을 분석하였다. Ascorbyl palmitate/ acetic acid 나노입자의 입자 특성 피복물질로 쓰인 키토산과 AP를 1:0부터 1:1.25의 비율별로 혼합한 후 AP/AA 나노입자를 각각 제조하여 입자 크기 및 제타전위, 포집효율과 함유효율을 측정하였다. <Figure 11>과 같이 전반적인 나노입자 크기는 약 150~200nm로 관측되었으며, AP 함량이 증가됨에 따라 입자 크기가 유의적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 따라서 AP 함량이 가장 높았던 1:1.25의 비율에서 가장 작은 나노입자가 제조되는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 나노입자 내부에 함유된 AP는 나노입자가 피복물질이 함유된 유화액의 교반에 의해 형성되면서 일종의 유화제로서의 특성을 나타내어 형성되는 입자 크기를 감소시키는 것으로 추정되었다. AP/AA 나노입자의 제타전위 측정 결과(<Figure 12>), 전체적으로 절대값 14~19mV 범위의 분포로 측정되었으며, AP 함유량이 증가됨에 따라 유의적으로 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 339

24 증가되는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 나노입자 크기가 감소됨에 따라 상대적으로 제타전위가 증가되는 일반적인 연구 경향과 일치하는 것이다. <Figure 11> Size of AP loaded CS TPP nanoparticles prepared with different ratio of CS:AP <Figure 12> Zetapotantial of AP loaded CS TPP nanoparticles prepared with different ratio of CS:AP 340

25 Ascorbyl palmitate/ acetic acid 나노입자의 포집효율 및 함유효율 다양한 비율의 AP를 첨가한 AP/AA 나노입자의 포집효율 및 함유효율을 관측하였다. <Figure 13>에서와 같이 포집효율은 AP의 함량이 증가함에 따라 유의적으로 증가하는 것으로 보여졌다. 또한 1:0.5 비율 이상에서는 AP 함량과 상관없이 50% 정도의 안정적인 포집효율을 나타냈다. 반면 기존 논문에서는 38~78%로 포집효율이 본 연구에서보다 다소 높은 것으로 나타났으며, AP의 비율이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 이는 기존 논문에서의 나노입자 제조방법에서는 soybean oil을 다량 첨가하였기 때문에 본 연구에서의 입자 특성과 차이가 있는 것으로 여겨진다. 함유효율의 경우에는, AP의 함량이 증가할수록 유의적으로 증가되는 뚜렷한 경향을 보였다(<Figure 14>). 앞서 언급한 바와 같이 1:0.25에서 1:0.5로 chitosan/ap 비율이 증가되면서 포집효율이 증가되었으나, 1:0.5 비율 이상에서는 50% 정도의 안정적인 포집효율을 나타냈다. 따라서 1:0.5 비율 이상에서는 일정한 포집효율에도 불구하고 AP 함유량 자체가 증가되어, 결과적으로 나노입자 내에 함유된 AP 함량을 반영하는 함유효율은 꾸준히 증가되는 경향으로 관측되었다. 기존 논문에 따르면 8%에서 19%의 범위로 비교적 낮은 함유효율을 보였으나, AP 함량이 증가됨에 따라 함유효율이 증가되는 경향은 일치하였다. 이상의 결과로, 함유효율이 유의적으로 가장 높으면서 입자 크기가 작고 입자의 안정성을 나타내는 제타전위가 높은 1:1.25 비율을 최적조건으로 결정하였고, 이 조건에서 나노입자를 제조하여 이후 polyphenol oxidase 활성 조절 실험에 이용하였다. <Figure 13> Entrapment efficiency of AP loaded CS TPP nanoparticles prepared with different ratio of CS:AP 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 341

26 <Figure 14> Loading efficiency of AP loaded CS TPP nanoparticles prepared with different ratio of AP:CS Ascorbyl palmitate/ citric acid 나노입자의 특성 AP의 안정성을 증진시키기 위하여, AP 안정성을 향상시킨다고 보고된 CA를 함유시킨 AP/CA 나노입자를 제조하여 특성을 분석하였다(<Table 2>). 즉 AP/AA 나노입자의 특성 분석 결과 최종 조건으로 결정된 1:1.25의 키토산:AP 비율에서 acetic acid 대신 citric acid를 사용하여 AP/CA 나노입자를 제조하였으며, 입자 특성 및 포집효율과 함유효율을 비교 측정하였다. 측정 결과, 나노입자 크기는 약 230nm로 측정되어 AP/AA 나노입자보다 상대적으로 입자 크기가 큰 것으로 나타났으나, 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 제타전위 또한 약 16mV로 유의적 차이를 나타내지 않았으며, 포집효율과 함유효율은 약 26과 20%로 측정되어 AP/AA 나노입자에 비하여 모두 유의적으로 낮은 것으로 확인되었다. 이상과 같이 AP의 안정성을 향상시키기 위해 키토산 용해 용매를 acetic acid에서 citric acid로 대체하여 AP/CA 나노입자를 제조하였으나, 입자 특성과 포집, 함유효율의 측면에서는 AP/AA 나노입자가 우수한 것으로 판단된다. 342

27 <Table 2> Physicochemical properties of AP/acetic acid and AP/citric acid nanoparticles *, ** Significant at the 5 and 1% level probability, respectively AP 나노입자에 의한 polyphenol oxidase 활성 억제능 비교 AP가 나노입자화됨에 따라 저장기간별 polyphenol oxidase 활성에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 바나나로부터 추출된 polyphenol oxidase에 나노입자화하지 않은 유리 AP와 AP/AA, AP/CA 나노입자를 각각 첨가하여 저장기간별 polyphenol oxidase 활성을 측정하였다. 또한 acetic acid와 citric acid에 의한 polyphenol oxidase 활성 변화를 파악하기 위하여 유리 AP에 acetic acid와 citric acid를 각각 함유하여 polyphenol oxidase 활성을 비교 검토하였다. <Figure 15(A)>에서와 같이 모든 실험군에서 저장기간에 따라 전반적으로 polyphenol oxidase 활성 억제능이 증가되는 것으로 나타났는데, 이는 저장기간에 따라 polyphenol oxidase 활성이 감소되면서 상대적으로 AP에 의한 polyphenol oxidase 활성 억제능은 증가되는 것으로 추정된다. AP/AA 나노입자는 모든 저장기간 동안 유리 AP보다 유의적으로 높은 polyphenol oxidase 활성 억제능을 나타냈다. 이는 소수성인 AP가 나노입자화됨에 따라 작은 입자 크기로 인하여 수용액 환경에서 좀 더 이용하기 쉬운 상태로 되면서 상대적으로 이용률이 증가되었기 때문으로 판단된다. 반면 AP/AA 나노입자와 유리 AP에 의한 polyphenol oxidase 활성 억제능의 전반적인 경향은 일치하여, 저장 7일째까지는 polyphenol oxidase 활성 억제능이 동일한 속도로 증가되다가 7일 이후 다소 감소되는 경향을 나타냈다. 따라서 AP가 AP/AA의 형태로 나노입자화됨에 따라 polyphenol oxidase 억제능은 증가되었으나 안정성은 향상시키기 못한 것으로 추정되었다. 또한 acetic acid가 함유된 유리 AP는 전반적으로 유리 AP와 동일한 정도의 polyphenol oxidase 활성 억제능을 나타내어, 본 연구에서 사용된 acetic acid 농도에서는 polyphenol oxidase 활성 억제능에 영향을 주지 않는 것으로 판단된다. 다만 저장 9일째에 유리 AP보다 다소 높은 polyphenol oxidase 활성 억제능을 나타내어 acetic acid에 의해서 유리 AP의 polyphenol oxidase 활성 억제능이 향상되지는 않으나, 안정성의 측면에서는 다소 향상시키는 것으로 추정된다. 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 343

28 (A) (B) <Figure 15> Effect of nanoparticles on the inhibition of banana pulp polyphenol oxidase Different letters indicated a significant difference(p<0.05). 344

29 AP 안정성을 향상시키기 위하여 AP/AA와 AP/CA 나노입자에 의한 polyphenol oxidase 활성 억제능을 측정하였고, citric acid에 의한 영향을 검토하기 위하여 유리 AP에 citric acid를 함유하여 polyphenol oxidase 활성 억제능을 비교 검토하였다(<Figure 15(B)>). 유리 AP에 citric acid가 함유되었을 때 acetic acid와 마찬가지로 polyphenol oxidase 활성 억제능의 측면에서는 별다른 영향을 주지 않았으나, 저장 9일 동안 꾸준히 활성이 유지되는 경향을 나타내어 안정성을 다소 향상시키는 것으로 추정되었다. AP/CA 나노입자는 AP/AA 나노입자와 마찬가지로 유리 AP보다 polyphenol oxidase 활성 억제능이 향상되는 것으로 확인되었다. 그러나 저장 7일째에 AP/AA 나노입자의 polyphenol oxidase 활성 억제능이 감소된 반면, AP/CA 나노입자의 polyphenol oxidase 활성 억제능은 저장기간 동안 꾸준히 증가되어 저장 9일째에 유의적으로 높은 polyphenol oxidase 활성 억제능을 나타냈다. 이상과 같이, acetic acid를 citric acid로 대체하여 AP를 함유한 나노입자를 제조했을 때 나노입자화에 따른 polyphenol oxidase 활성 억제능과 함께 AP 안정성도 향상시켜 향후 polyphenol oxidase 활성을 조절하기 위한 AP의 이용 시에 매우 유용한 전달시스템으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다. 4. 요 약 본 실험에서는 다양한 저장조건에 따른 바나나의 품질 특성의 변화를 파악하기 위해 과피와 과육을 구분하여 측정하였고, ascorbic acid의 에스테르 형태인 ascorbyl palmitate를 함유한 키토산 나노입자 를 제조하여 polyphenol oxidase의 활성을 억제하고자 하였다. 저장조건에 따른 바나나 과피와 과육의 다양한 특성 변화를 관측한 결과, 저장기간에 따라 중량과 과육의 총 폴리페놀 함량이 감소되었으며 색도차가 증가되며 경도 또한 감소되었다. 과피와 과육 모 두 polyphenol oxidase 활성은 증가되었으며 DPPH 라디칼 소거능과 FRAP에 의한 환원력은 감소되 었다. 또한 총 폴리페놀 함량과 항산화 활성은 모두 과육보다 과피에서 높은 것으로 관측된 반면, polyphenol oxidase 활성은 과육에서 과피에 비해 약 10배 이상 높은 것으로 나타났다. 또한 일반 용 기 저장군과 신소재 용기 저장군을 비교하면, 전반적으로 신소재와 일반 용기 저장에 따른 유의적 특성은 관찰되지 않았으나, 신소재 용기에 저장된 바나나 과육의 총 폴리페놀 함량은 전반적으로 일 반 용기 저장군에 비해 유의적으로 높았다. 또한 신소재 용기에서 10 저온으로 저장되었을 때, 바 나나 과피의 polyphenol oxidase의 활성이 낮고 총 폴리페놀 함량과 환원력이 높은 긍정적 경향이 관 찰되었다. 바나나 갈변의 주요 원인인 polyphenol oxidase 활성을 억제하기 위해 ascorbyl palmitate를 나노입 신소재 용기 저장에 따른 신선식품의 품질 특성 변화 345

30 자화하였다. 이때 피복물질인 키토산을 용해하는 용액을 acetic acid와 citric acid 두 종류로 하여 ascorbyl palmitate를 함유한 acetic acid(ap/aa) 나노입자와 citric acid(ap/ca) 나노입자를 각각 제조 하였다. 제조된 두 종류의 ascorbyl palmitate 나노입자에 의한 polyphenol oxidases 활성 억제 효과를 관측하였다. Ascorbyl palmitate 비율별로 키토산 나노입자를 제조하여 입자 특성을 분석한 결과, ascorbyl palmitate 함유량이 증가됨에 따라 입자 크기는 감소하였고 제타전위와 포집효율, 함유효율은 증가하 는 것으로 나타났다. 따라서 ascorbyl palmitate 함유량이 가장 높으면서 입자 크기가 작고 상대적으 로 안정한 조건인 1:1.25의 키토산과 ascorbyl palmitate 비율을 최적의 제조조건으로 결정하였다. 또 한 ascorbyl palmitate의 안정성을 향상시킨다고 알려져 있는 citric acid를 acetic acid 대신 첨가하여 AP/CA 나노입자를 제조하였다. AP/CA 나노입자의 입자 크기와 제타전위는 AP/AA 나노입자와 별 다른 차이를 나타내지 않으나, 포집효율과 함유효율의 측면에서는 AP/AA 나노입자보다 약 2배 정도 낮은 것으로 확인되어 입자 특성의 측면에서는 AP/AA 나노입자가 더욱 우수한 것으로 판단된다. 제 조된 두 가지의 나노입자를 polyphenol oxidase에 첨가하여 저장기간별로 활성 억제능을 측정한 결과, AP/AA 나노입자는 유리 상태의 AP보다 polyphenol oxidase 활성 억제능이 전체적으로 향상된 것으 로 확인되었으나, 나노입자화됨에 따른 ascorbyl palmitate의 안정성을 증진시키지는 못하였다. 반면 ascorbyl palmitate 나노입자 제조 시에 acetic acid를 citric acid로 대체한 AP/CA 나노입자의 경우는 유리 ascorbyl palmitate와 AP/AA 나노입자와 비교했을 때, polyphenol oxidase 활성 억제능이 더 오 랜 기간 유지되는 것으로 관측되었다. 따라서 AP/CA 나노입자는 polyphenol oxidase 활성 억제능과 함께 ascorbyl palmitate의 안정성을 향상시키는 것으로 판단되었다. 따라서 AP를 이용한 나노입자는 향후 식품산업에서 저장안정성 및 polyphenol oxidase 활성 조절이 용이한 전달체로서 이용 가능성이 높을 것으로 판단되었다. 참고문헌 1) Agnihotri, S. A., Mallikarjuna, N. N., & Aminabhavi, T. M., Recent advances on chitosan based micro and nanoparticles in drug delivery, Journal of Controlled Release, 100, 2004, pp ) Alonso, M. J., & Sanchez, A., The potential of chitosan in ocular drug delivery, Journal of Pharmacy and Pharmacology, 55, 2003, pp ) Arturo, H. J. -K., Florence, C. R., Pascale, M. G., & Jacques, J. N., Inhibition studies on apple 346

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