DBPIA-NURIMEDIA

Size: px

Start display at page:

Download "DBPIA-NURIMEDIA"

오현 봉
5 years ago
Views:

1 J Korean Soc Food Sci Nutr 한국식품영양과학회지 39(3), 455~460(2010) DOI: /jkfn 한외여과법을이용한고로쇠수액의저장성향상 이창현 1 노진우 2 황인국 2 신창섭 3 박의석 4 이준수 2 정헌상 2 1 한국화학시험연구원, 2 충북대학교식품공학과 3 충북대학교산림학과, 4 ( 주 ) 미드미 Shelf-life Extension of Acer mono Sap Using Ultra Filtration Chang-Hyeon Lee 1, Jin Woo Nho 2, In Guk Hwang 2, Chang-Seob Shin 3, Junsoo Lee 2, and Heon Sang Jeong 2 1 Korea Testing & Pesearch Institute, Chungbuk , Korea 2 Dept. of Food Science and Technology and 3 Dept. of Forest Science, Chungbuk National University, Chungbuk , Korea 4 Metome Food Co. Ltd., Chungbuk , Korea Abstract This study was investigated the effect of the ultra filtration (UF) on extending shelf-life and increasing quality of Acer mono sap. To evaluate the quality changes of Acer mono sap before and after UF, crude ash, crude protein, minerals, free sugar, organic acid, ph, total acidity, browning index, turbidity and total microbial number were measured during storage periods at -1, 4 and 10 o C. After UF, the ash, minerals, organic acid, total acidity, browning index and turbidity of Acer mono sap were slightly decreased, while the ph was slightly increased, and total microbial number was not detected. After UF, the ph, total acidity, browning index, turbidity and total microbial number of Acer mono sap were very stable during storage periods at -1 and 4 o C. During the storage at 10 o C, turbidity and total microbial number was slightly increased, while the ph of before UF was decreased and the total acidity, browning, turbidity and total microbial number was increased during storage periods. As the results of this study indicate application of UF on Acer mono sap could extend the shelf-life and quality without loss of natural minerals and useful components. Key words: Acer mono sap, ultra filtration, shelf-life, phycochemical properties 서론수액이란수목의도관이나사부를통해유동하는액체로서우리나라를비롯한여러나라에서음용하고있으며, 우리나라에서음용되고있는대표적인수종으로는고로쇠나무, 당단풍나무, 자작나무, 박달나무, 물박달나무, 거제수나무및사스래나무등이있다. 수액의채취시기는수종에따라차이는있으나일반적으로수액의이동이빠른 3월경을전후로하여주간과야간의온도차가 10 o C 가량될때한시적으로채취하여음용하고있다. 수액은위장병, 고혈압, 신경통및산후증등에좋다고하여민간에서음용되는건강음료로서우리나라를비롯한구소련, 중국및일본에서도음용된역사가있으며, 특히고로쇠나무수액은우리나라에서뼈에이롭다하여골이수라불리며가장많이음용되고있다 (1-4). 최근이들수액에대한관심이높아지면서수종및채취시기에따른수액의일반성분, 유리당, 아미노산및무기질등 수액의성분조성 (3,5-7) 에관한연구가주를이루고있으며, 그밖에수액채취방법 (8), 수액채취수종분포및수액채취량 (9) 에관한연구가보고된바있다. 최근 Cho 등 (10) 은수액을재래식간장제조에이용하여간장의품질특성을검토하였고, Kim 등 (11) 은유사균발효를이용한자작나무수액의저장성및기호성증진에관한연구를보고하는등수액을가공식품으로활용하기위한시도가이루어지고있다. 최근 well-being 붐을타고자연식품에대한소비자의관심이높아짐에따라수액의소비량이증가하고있으며, 고로쇠나무가자생하는지역에서는수액채취및음용이임가의소득에큰몫을차지하고있다. 하지만수액은단기간에많은양이분출되고, 채취후갈변되거나세균오염등의문제로인하여채취즉시음용하여야하므로신선한상태의수액을소비자들에게공급하는데많은어려움이있으며, 수액의채취방법, 채취후포장및보관, 가공기술등이아직미비한실정이다. 이에한시적으로음용하던수액을장기간음용가능할수있도록적합한가공저장기술의개발이필요한시 Corresponding author. hsjeong@chungbuk.ac.kr Phone: , Fax:

2 456 이창현 노진우 황인국 신창섭 박의석 이준수 정헌상 기라판단된다. 현재식품산업에서비열처리방법의하나로관심을모으고있는기술인막분리기술은정밀여과막이 1968년생맥주의제조에, 역삼투막이 1979년토마토과즙농축에사용되기시작한후식품가공산업에폭넓게활용되고있다. 여러가지막분리기술중한외여과법 (ultra filtration) 은과일주스의청징화, 효소적갈변현상억제수단뿐만아니라열처리에민감한액상식품의제균, 고분자물질의분획및분리, 저온저에너지농축등에이용되며, 폐수중유효성분의회수, 효소의정제등여러분야에응용되고있지만 (12) 고로쇠수액의저장성증진을위한한외여과공정적용에대한연구는찾아보기어려운실정이다. 따라서본연구에서는고로쇠나무수액의품질및저장성을향상시키기위한방법으로한외여과기술을이용하여한외여과전후의이화학적특성변화를검토하였으며, 저장기간및저장온도에따른미생물및품질특성변화를살펴보았다. 재료및방법재료실험에사용된고로쇠수액은 2009년 3월에충북단양군소백산국립공원일대에자생하는고로쇠나무에서채취한것으로채취후 -20 o C 냉동고에저장하면서실험에사용하였다. 냉동고로쇠수액은한외여과와이화학적특성및총균수측정하기전에해동하여사용하였다. 한외여과고로쇠수액의여과에사용된필터는 polypropylene 재질의 pore size 0.5 μm 이하인 pre-filter(filtech KOREA, Seoul, Korea) 와 polysulfone 재질의 pore size 0.4 μm 이하인중공사막필터 (FILTECH KOREA) 를사용하였다. 한외여과는정량펌프 (MP-1000, EYELA, Rikakikai, Tokyo, Japan) 를이용하여 2개의 pre-filter를통과시킨후 1개의중공사막필터를통과시키고 clean bench 내에서멸균된용기에담아실험을진행하였으며, 유속은 30 ml/min으로하였다. 저장성실험한외여과전후고로쇠수액을 50 ml씩멸균용기에담아밀봉한후 -1, 4 및 10 o C(±0.5 o C) 의저장고에저장하면서저장기간에따른특성을살펴보았다. 한외여과처리를하지않은수액은저장기간경과에따라미생물수가급격하게증가되어 26일동안저장실험을실시하였으며, 한외여과처리후의수액은 62일동안저장하면서미생물및이화학적성분변화를측정하였다. 일반성분분석한외여과전후고로쇠수액의일반성분은 AOAC법 (13) 에의하여측정하였다. 수분은 105 o C 상압가열법, 회분은 550 o C 직접회화법그리고조단백질은 semi-micro Kjeldahl법으로정량하였다. 무기성분분석한외여과전후고로쇠수액의무기질성분변화는습식법으로분해시킨후 0.5 N HNO 10 ml를넣고균질화시킨다음 GF/C(90 mm, Cat. No , Whatman International Ltd., Maidstone, England) 여과지로여과하고 0.5 N HNO 3 로 25 ml로정용한다음 inductively coupled plasma spectrometer(icp, Thermo Jarrell Ash, Franklin, MA, USA) 로 Ca, Cu, Mg, Mn, Fe 및 K을분석하였다 (10). 유리당분석한외여과전후고로쇠수액의유리당함량변화는수액 2 ml을 0.45 μm membrane filter(sartorius AG, Göttingen, Germany) 로여과한후 HPLC(Waters 2695, Waters, New Castle, DE, USA) 로분석하였다. 칼럼은 carbohydrate column( mm, Waters) 을사용하였고, 검출기는 ELSD (Evaporative Light Scattering Detection; Waters 2420, Waters) 를사용하였으며, 이동상은 acetonitrile : water (75:25%(v/v)) 를 1.0 ml/min 유속으로흘려주었고 20 μl를주입하여분석하였다. 표준물질로는 fructose 및 sucrose (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 를사용하였다. 유기산분석한외여과전후고로쇠수액의유기산함량변화는수액 2 ml를 0.45 μm membrane filter(sartorius AG) 로여과한후 HPLC(Waters 2695, Waters) 로분석하였다 (10). 칼럼은 aminex HPX-87H ion exclusion column( mm; Bio-Rad, Hercules, CA, USA) 과 micro-guard Cation H cartridge( mm, Bio-Rad) 를사용하였고, 검출기는 UV detector(spectra System UV1000, Thermo Separation Products, Waltham, MA, USA) 로 215 nm에서검출하였으며, 이동상은 8 N sulphuric acid 용액을 0.6 ml/min 유속으로흘려주었고 20 μl를주입하여분석하였다. 표준물질로는 citric acid 및 marlic acid(sigma-aldrich) 를사용하였다. ph 및산도측정저장조건에따른고로쇠수액의 ph 변화는 ph meter (Orion 4 STAR, Thermo Scientific, BeverBe, MA, USA) 를사용하여 25 o C에서측정하였다. 총산도는수액 20 ml를취하여 1% 페놀프탈레인용액을지시약으로하여 0.1 N NaOH 용액으로적정하였다. 소비된 NaOH 용액의 ml수를 lactic acid 함량으로환산하여나타내었다 (14). 갈색도및탁도측정저장조건에따른고로쇠수액의갈색도및탁도변화는 UV-VIS spectrophotometer(uv-1650pc, Shimadzu, Kyoto, Japan) 를이용하여 420 및 590 nm에서각각의흡광도를측

3 한외여과법을이용한고로쇠수액의저장성향상 457 정하였다 (15,16). 총균수측정 저장조건에따른고로쇠수액의총균수측정은수액을단계별로희석하여 TSBA(tryptic soy broth agar) 배지에도말하여 37 o C에서 24시간배양한후 colony 수를계측하여측정하였다. 결과및고찰 한외여과전후수액의이화학적특성및총균수 한외여과전후고로쇠수액의이화학적성분변화는 Table 1에나타내었다. 조회분은여과전 0.32% 에서여과후 0.30% 로미세한감소를보였고, 조단백질함량은여과전후 6.80 mg% 로변화가없는것으로나타났다. 수액의무기성분은구리, 망간, 철, 칼슘, 칼륨및마그네슘등 6종이검출되었고칼슘및칼륨함량이월등히많았으며, 다음으로마그네슘및망간의순이었고구리및철은미량검출되었다. 수액의주요무기성분인칼슘및칼륨은여과전에는각각 및 mg/l이었던것이여과후에는각각 및 mg/l의함량을나타내어여과후약간의감소가발생하였다. 고로쇠수액의무기성분중가장많은함량을나타낸칼슘의경우 98.55~ mg/l(1), 63.8 mg/l (5), 47.19~88.00 mg/l(7) 및 548 mg/l(17) 등다양한함량범위로보고되어있으며, 채취지역, 시기및생육조건등에따라상이한결과를보였지만, 고로쇠나무에함유된주요무기성분은칼슘및칼륨인것으로보고되었다. 수액의유리 Table 1. Changes in physicochemical properties and total microbial numbers of Acer mono sap before and after ultra filtration Moisture (%) Crude ash (%) Crude protein (mg%) Mineral (mg/l) Free sugar (%) Organic acid (mg%) Cu Mn Fe Ca K Mg Sucrose Fructose Citric acid Marlic acid Ultra filtration Before After 97.52± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±0.62 ph 6.57± ±0.09 Total acidity (lactic acid eq mg/ml) 0.78± ±0.04 Browning (OD 420 nm) 0.053±4 ND 1) Turbidity (OD 590 nm) 0.073±3 ND Total microbial number (CFU/mL) ND 1) ND: not detected. 당은 fructose 및 sucrose가검출되었고여과전후각각 0.12 및 1.07% 로변화가없는것으로나타났다. 고로쇠나무수액의유리당은 glucose 및 fructose에비해 sucrose 함량이월등히높은것으로보고되었으며, sucrose 함량은수액의채취지역, 시기, 생육지의토양및기후에따라차이를보이며 1.01~3.36%(1), 1.45~3.34%(7) 및 1.64%(17) 등의함량범위인것으로보고되었지만본연구에서는검출되지않았다. 수액의유기산은 citric acid 및 marlic acid가각각 6.3 및 45.8 mg% 검출되었고여과후에는각각 5.8 및 41.5 mg% 로감소하였다. ph는여과전 ph 6.57에서여과후 ph 7.04로약간증가하였고, 총산도는여과전 0.78 mg lactic acid eq/ml에서여과후 0.39 mg lactic acid eq/ml로감소하는것으로나타났다. Chung 등 (18) 의한외여과공정에의한포도주의품질개선에관한연구에서여과전 ph 3.26에서여과후여과막의종류에따라 ph 3.44~3.47로다소증가하는것으로보고하였고, Kim과 Kang(19) 은한외여과후밀감주스의 ph는 4.20에서여과막의공극크기에따라 ph 4.22~ 4.27로증가하였으며, 총산도역시여과전 0.92% 에서여과후 0.73~0.86% 로감소하는것으로보고하였는데본실험에서도여과후유기산함량이감소함에따라 ph가증가한것으로판단된다. 갈색도및탁도의변화는여과전에는각각 및 0.073의흡광도를나타내었지만여과후수액내에존재하는혼탁물질이나불용성부유물질이제거되어 (16) 흡광도값이측정되지않아한외여과에의한청징효과를확인하였다. 여과후조회분, 조단백질, 무기성분, 유기산함량은소량감소하였지만큰차이를보이지는않았는데이와같은결과는 Jeong 등 (16), Kim과 Kang(19) 및 Youn 등 (20) 의보고와일치는것으로한외여과에의한이화학적성분의변화는거의없는것으로판단되며, 약간의변화가관찰된것은한외여과막의 pore size에의해일부성분이통과하지못하였기때문인것으로생각된다. 한외여과전수액의미생물수는 CFU/mL로나타났으나한외여과후미생물은검출되지않았다. 이는사과주 (16), 포도주 (18) 및복숭아주 (21) 를한외여과후어떠한미생물도검출되지않은것으로보고한결과일치하며수액에존재하는대부분의미생물이 0.4 μm 이하인한외여과막을통과하지못하였기때문이라사료된다. 따라서본연구에서이용한한외여과방법은수액의미생물을제어할수있는효과적인방법인것으로판단되었다. 저장온도에따른수액의이화학적성분변화여과전후고로쇠수액의 ph 변화는 Fig. 1에서보는바와같이여과전수액의 ph는초기 6.57에서저장온도및저장기간이증가함에따라감소하는경향을보였다. -1과 4 o C에서는 ph 5.53까지저장기간동안완만한감소를보였고, 10 o C에서는 17일까지 ph 5.10으로급격히감소하다가 26일까지 ph 4.86~4.84로큰차이를나타내지않았다. 반면여과후수액의초기 ph는 7.04에서저장온도및저장기간에따라

4 458 이창현 노진우 황인국 신창섭 박의석 이준수 정헌상 ph ph Fig. 1. Changes of ph with storage temperature and period. : before ultra filtration, : after ultra filtration. ph 7.06~7.40 범위로큰변화가없는것으로는나타났다. 여과전후고로쇠수액의총산도변화는 Fig. 2에서보는바 와같이 ph 변화와유사한경향을보였다. 여과전총산도는 0.78 lactic acid eq mg/ml이었으며, -1과 4 o C 저장온도에서 0.78~3.91 mg lactic acid eq/ml 범위에서완만한증가를보였으며, 10 o C에서는저장기간이경과함에따라급격하게증가하여저장 26일에는 6.25 mg lactic acid eq/ml로증가하였다. 여과후수액의경우 -1과 4 o C 저장온도에서총산도의변화는미미하였으나, 10 o C에서는다소증가하는경향을나타내었다. 여과전수액의 ph 감소및총산도의증가는저장기간중수액내에존재하는미생물이생육하면서유기산이생성되었기때문으로판단된다 (15,21). 저장중갈색도및탁도변화는 Fig. 3 및 4에서보는바와같이여과전에는저장온도와저장기간이증가함에따라각각 0.06~0.32 및 0.09~0.26 범위에서증가하는경향을나타내었지만, 여과후에는각각 ~0.06 및 ~0.04로큰변화가없는것으로나타났다. 이와같이한외여과후갈변도및탁도의변화가적은것은수액내의고분자물질, 미생물및효소등이여과과정중대부분이제거되었기때문이라판단된다 (15). 저장온도에따른수액의총균수변화한외여과전후고로쇠수액을 -1, 4 및 10 o C에서여과전수액은 26일, 여과후수액은 62일동안저장하면서미생물수변화를관찰한결과 Fig. 5와같다. 여과전수액의저장중미생물수의변화를보면 Fig. 5(A) 에보는바와같이초기균수는 CFU/mL에서저장온도및저장기간이 Total acidity (Latic aicd eq mg/ml) Abs.(absobance at 420 nm) Total acidity (Latic aicd eq mg/ml) Abs.(absobance at 420 nm) Fig. 2. Changes of total acidity with storage temperature and period. : before ultra filtration, : after ultra filtration Fig. 3. Changes of browning index with storage temperature and period. : before ultra filtration, : after ultra filtration.

5 한외여과법을이용한고로쇠수액의저장성향상 459 Abs.(absobance at 590 nm) Abs.(absobance at 590 nm) 에서 26일간저장하면서 및 CFU/mL로완만한균수의증가를보였으며, 10 o C 저장수액은 9일이후급격한균수의증가를보여 CFU/mL까지증가하였다. 여과후수액의저장중미생물수의변화는 Fig. 5(B) 에보는바와같으며여과직후에서미생물은검출되지않았고, -1과 4 o C에서저장기간 62일동안미생물이검출되지않았다. 그러나 10 o C에서저장한수액은 36일까지는총균수가약간증가하였으며, 41일이후균수는 CFU/mL까지급격히증가하였으나, 여과전수액에비하여미미한수준이라판단되었다. 이러한결과는약주 (15) 및복숭아주 (21) 의한외여과에서보고된바와같이효모및일반세균등이한외여과막을통과하지못하였기때문인것으로판단되며, 10 o C 저장수액에서미생물이미량검출된것은일부균이균일하지못한한외여과막의공극을통과하여미생물의증식이가능했기때문인것으로생각된다. 요약 Fig. 4. Changes of turbidity with storage temperature and period. : before ultra filtration, : after ultra filtration. Total bacteria (CFU/mL). Total bacteria (CFU/mL) 6.E+04 5.E+04 4.E+04 3.E+04 2.E+04 1.E+04 0.E+00 6.E+02 5.E+02 4.E+02 3.E+02 2.E+02 1.E+02 0.E Fig. 5. Changes of total bacteria with storage temperature and period. : before ultra filtration, : after ultra filtration. 증가함에따라총균수는증가는경향을보였다. 모든저장온도에서저장초기 7일간은균수의증가폭이작았고, -1과 4 o C 본연구에서는고로쇠수액의품질및저장성을향상시키고자한외여과방법을이용하여한외여과전후의이화학적특성과저장중미생물및품질변화를관찰하였다. 여과전후수액의조회분, 조단백질, 무기성분, 유리당, 유기산함량, ph, 총산도등이화학적특성에는큰변화가없었으며, 여과후갈색도및탁도는감소하였고수액내미생물은검출되지않았다. 여과전수액의 ph는저장중감소하였고, 총산도, 갈색도및탁도는증가하는경향이었으나여과후수액은큰변화가없었다. 여과전수액의초기미생물수는 CFU/mL에서저장중 CFU/mL까지증가하였고, 여과후수액의미생물수는 -1과 4 o C 저장중 62일동안검출되지않았으나 10 o C에서는 CFU/mL로검출되었다. 이상의결과로부터한외여과는수액의이화학적특성의변화를유발하지않으면서효과적으로미생물을제어할수있어수액의저장성을향상시킬수있을것으로판단된다. 감사의글 본연구는산림청 임업기술연구개발사업 ( 과제번호 : ) 의지원에의하여이루어진것으로연구비지원기관에감사드립니다. 문 1. Chung MJ, Kim YS, Lee IS, Jo JS, Sung NJ The component of the sap from Gorosoe (Acer mono Max.) and sugar maple (Pseudo-sieboldianum Kom.). J Korean Soc Food Nutr 24: Cho NS, Kim HE, Min DS, Park CH Factors affecting on sap flows of birch trees, Betula platyphylla as a healthy beverages. Mokchae Konghak 26: 헌

6 460 이창현 노진우 황인국 신창섭 박의석 이준수 정헌상 3. Choi SY, Na ST, Kim YH, Kim HJ, Sung NJ The components of the saps from Darae (Actinidia arguta) and Korean Stewartia (Stewartia koreana). J Agric Life Sci 36: Syed AQ, Kim CH, Kwon MC, Lee HJ, Kang HY, Choi DH, Lee HY Comparison of anticancer and immuno-modulatory activities in the different parts of Acer mono Max. and Acer okamotoanum. Korean J Medicinal Crop Sci 15: Kim CM, Jung DL, Sheo HJ A study on the ingredients in the sap of Acer mono MAX. and Betula costata T. in Mt. Jiri area. J Korean Soc Food Nutr 20: Chung MJ, Lee SJ, Shin JH, Jo JS, Sung NJ The components of the sap from Birches, bamboos and Darae. J Korean Soc Food Nutr 24: Hyun KH, Hung HC, Kim JS Chemical compositions of the sap of Acer mono MAX in Cheonnam region. Korean J Plant Res 12: Moon HS, Kwon SD Optimum tapping size and number for sap collection of Acer mono. J Ecol Field Biol 29: Kim HE, Kwon KC, Park CH, Cho NS Species for tree saps in Mt. Sobaek area and its sap resources. Mokchae Konghak 26: Cho SH, Choi YJ, Oh JY, Kim NG, Rho CW, Choi CY, Cho SH Quality characteristics of Kanjang (soy sauce) fermentation with bamboo sap, xylem sap and Gorosoe. Korean J Food Preserv 14: Kim JH, Lee WJ, Cho YW, Kim KY Storage-life and palatability extension of Betula platyphylla sap using lactic acid bacteria fermentation. J Korean Soc Food Sci Nutr 38: Youn KS, Kim SD, Chung HD, Choi YH Clarification of apple vinegar by utrafiltration and flux characteristics. J Korean Soc Agric Chem Biotechnol 42: AOAC Official methods of analysis. 15th ed. Association of Official Analytical Chemists, Washington DC, USA. p Lee GD, Kim JO, Kim MS, Lee KP The prediction of self-life on functional beverage. Korean J Food Preserv 13: Kang MY, Park YS, Mok C, Chang HG Improvement of self-life of Yakju by membrane filtration. Korean J Food Sci Technol 30: Jeong JH, Mog CG, Im SB, Park YS Ultrafiltration for quality improvement of apple wine. J Korean Soc Agric Chem Biotechnol 46: Moon HS, Park SB, Kwon SD, Goo JW Sap collection and major components of Acer mono in Mt. Jiri. J Korean Ecol 27: Chung JH, Mok C, Lim S, Park YS Ultrafiltration for quality improvement of wine. Korean J Food Sci Technol 35: Kim SM, Kang YJ Changes in the constituents of citrus juice by ultrafiltration. Korean J Postharvest Sci Technol 4: Youn KS, Kim SD, Chung HD, Choi YH Clarification of apple vinegar by ultrafiltration and flux characteristics. J Korean Soc Agric Chem Biotechnol 42: Chung JH, Mok C, Lim S, Park YS Change of physicochemical properties during fermentation of peach wine and quality improvement by ultrafiltration. J Korean Soc Food Sci Nutr 32: (2009 년 12 월 8 일접수 ; 2010 년 1 월 15 일채택 )

제 출 문 경상북도 경산시 농업기술센터 귀하 본 보고서를 6차산업수익모델시범사업 농산물가공품개발 연구용역 과제의 최종보고서로 제출합니다. 2014 년 11 월 19 일 주관연구기관명 : 영남대학교 총괄연구책임자 : 한 기 동 연 구 원 : 김 상 욱 이 수 형 이 상

6차 산업 수익모델 시범사업 농산물가공품개발 연구용역 최 종 보 고 서 영남대학교 식품공학과 연구책임자 : 한 기 동 제 출 문 경상북도 경산시 농업기술센터 귀하 본 보고서를 6차산업수익모델시범사업 농산물가공품개발 연구용역 과제의 최종보고서로 제출합니다. 2014 년 11 월 19 일 주관연구기관명 : 영남대학교 총괄연구책임자 : 한 기 동 연 구 원 : 김