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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.51 No.1 pp.137-150
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2017.51.1.137

Antioxidant Activities of Pork Patties with Different Extraction Solvent of Kale Powder

Byeong Ryul Lim1, Koo Bok Chin1,2*
1Department of Animal Science, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Korea
2Functional Food Research Center, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Korea
Corresponding author: Koo Bok Chin +82-62-530-2121, +82-62-530-2129, kbchin@chonnam.ac.kr
July 9, 2016 December 22, 2016 January 17, 2017

Abstract

This study was performed to evaluate the antioxidant activities of kale extracts depending on extraction solvents and to evaluate physicochemical properties and antioxidant activities of pork patties containing kale extracts. Oven-dried kale powder was used for the extraction with double deionized(dd)-water, pure ethanol and 80% ethanol. Total phenolic compounds of three extracts ranged from 1.14 to 2.45 g/100 g and the phenolic content of 100% ethanol extract showed lower content than those of water and 80% ethanol extracts(p<0.05). Pure ethanol and 80% ethanol extracts showed higher 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl radical scavenging activity and reducing power than that of water extract(p<0.05), whereas kale water extract showed higher iron chelating ability than those of pure ethanol and 80% ethanol extracts(p<0.05). Based on these results, pork patties were manufactured with four different concentrations(0.1, 0.25, 0.5 and 1.0%) of 80% ethanol extract of kale, and physicochemical properties and antioxidant activities of pork patties were evaluated during 14 days of storage at 4°C. Among the treatments, pork patties with 1.0% of kale extract(TRT4) showed the lowest pH value(p<0.05). In color values, lightness(L*) value of pork patties was decreased with increasing concentration of kale(p<0.05), and TRT3(kale 0.5%) and TRT4(kale 1.0%) showed the highest yellowness value among the treatments(p<0.05). Thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) and peroxide value(POV) values were increased with increased storage period(p<0.05). Pork patties containing kale extracts, showed lower TBARS values than that of control at 14 days(p<0.05). POV of pork patties containing kale decreased and lower than those of the control at 14 days(p<0.05). No differences in total bacterial counts and number of Enterobacteriaceae were observed among the treatments(p<0.05). In conclusion, kale 80% ethanol extract could be used as a natural antioxidant in meat and meat products during refrigerated storage.


추출 용매에 따른 케일의 항산화 활성 및 돈육패티의 이용

임 병률1, 진 구복1,2*
1전남대학교 동물자원학부,
2전남대학교 기능성 식품연구센터

초록

본 연구는 케일의 항산화 활성을 평가하고, 기능성 육제품 개발 및 천연 항산화제로의 이용가능성을 알아보기 위해 수행되었다. 케일을 열풍건조하여 물, 에탄올, 80% 에탄올로 추출한 후 항산화활성을 평 가하였다. 총 페놀성 화합물 함량은 1.14-2.45g/100g의 범위를 보였으며 에탄올 추출물이 물과 80% 에탄올 추출물에 비해 유의적으로 낮은 함량을 보였다. 에탄올과 80% 에탄올 추출물이 물 추출물보다 높은 DPPH 라디칼 소거능 및 환원력을 보인 반면, 철이온 흡착력에서는 물 추출물이 다른 처리구보다 유의적으로 높은 활성을 보였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 케일 80% 에탄올 추출 분말을 각 농도별 (0.1, 0.25, 0.5, 1.0%)로 돈육 패티에 첨가하여 제조하였으며, 14일 동안 4°C에서 냉장저장하며 이화 학적 특성 및 항산화 활성을 평가하였다. pH는 케일 1%를 첨가한 처리구4(TRT 4, 케일 1.0%)에서 가 장 낮은 값을 보였다. 색도에서는 첨가량이 증가할수록 명도 값이 감소하였으며, 케일 0.5%와 1.0%를 첨가한 처리구 3과 처리구 4의 황색도 값이 가장 높았다. 저장기간이 경과할수록 TBA와 POV값은 증가 하였으며, 저장 14일째에 대조구보다 케일을 첨가한 처리구가 낮은 TBA값을 보였으며, 마찬가지로 저 장 14일째에 케일을 첨가한 처리구가 대조구(CTL)보다 유의적으로 낮은 POV를 보였다. 총균수와 대장 균군수는 처리구에 따른 차이가 없었으며, 저장기간이 경과함에 따라 값이 증가하였다. 이와 같은 결과 에 따라 케일 80% 에탄올 추출물이 육제품에서 천연 항산화제로의 이용이 가능할 것으로 판단된다.


    National Research Foundation
    #2014009279

    서론

    우리나라 국민의 식품섭취 변화양상을 살펴보면 식물성 식품의 섭취량은 감소하는 반면 동물성 식품 특히 식육의 섭취량은 점차 증가하는 경향을 보였다 (OECD, 2016). 농림축산식품 주요통계에 따르면 1985년 1인당 연간 육류소비량이 쇠고기 2.9, 돼지 고기 8.4, 닭고기 3.1kg인데 반하여 2013년 1인당 연간 육류소비량은 쇠고기 10.3, 돼지고기 20.9, 닭 고기 11.5kg으로 과거 30여 년간 약 3배 정도 육류 소비량이 현저히 증가하였다(MAFRA, 2015). 이러 한 육류를 가공하여 조리한 햄버거와 같은 패스트푸 드는 먹기 편하다는 인식과 간편하고, 맛이 좋다는 이유로 청소년들 사이에서 인기를 끌고 있다(Jo & Kim, 2005). 하지만 육류를 비롯한 식품의 수요와 공급의 불일치로 부득이 하게 냉장보존을 하게 되는 데 이렇게 저장을 위해 butylated hydroxyanisole (BHA), butylated hydroxytoluene(BHT), tertiary butylhydroquinone(TBHQ)와 같은 합성 항산화제가 사용되어지고 있는데, 이런 합성 항산화제가 발암물 질을 형성할 수 있다는 사실이 보고되면서(Branen, 1975), 최근 천연재료를 이용한 건강 기능성 식품에 대한 관심이 높아지고 있다(Lee, 2007).

    채소류에는 항산화 활성을 가지는 β-carotene과 비타민 C 및 E 등의 비타민류가 함유되어 있다 (Stahelin et al., 1991; Byers & Perry, 1992). 특 히 녹황색 채소 중 β-carotene 함량이 가장 높은 채소는 케일이며, 케일은 β-carotene을 비롯한 페 놀성 화합물, 플라보노이드, 클로로필, 섬유소, 비타 민 C 등 항산화 활성을 가지는 성분들이 다량 함유 되어 있어 암 예방과 항암 및 항돌연변이 효과를 가 진다고 보고된 바 있다(Park et al., 1992a; Lee et al., 1993). 따라서 이러한 케일을 이용한 여러 연구 가 진행되었다. Kim et al.(2014)a은 유기농 및 일반 농 케일을 착즙하여 DPPH 라디칼 소거능, NO 소거 능 등 항산화 활성을 평가하였고, Kim et al.(2014)b 은 케일과 신선초를 녹즙기로 마쇄하여 질산염 및 아질산염 정량, 니트로사민 함량 측정, 항돌연변이 효과 측정 등 채소즙의 안전성과 항돌연변이 효과를 평가하였다. 하지만 케일을 육제품에 적용하여 그 성상을 평가하는 연구는 미흡한 실정이다.

    따라서 본 연구는 열풍건조 후 추출용매를 달리하 여 기능성물질을 추출한 케일의 항산화 활성을 비교 평가하고, 돈육패티에 첨가하여 품질특성을 평가하 여 케일의 천연 항산화제로의 이용가능성 및 기능성 육제품 개발을 위해 실시되었다.

    재료 및 방법

    1.공시재료 및 항산화 물질 추출

    본 실험에 사용한 케일은 경기도 여주시 흥천면 상대리에서 재배한 케일을 구입하였고, 흐르는 물로 2회 세척한 후 80°C dry oven에 넣어 무게의 변화 가 없을 때까지 건조시킨 뒤 믹서를 이용해 분말화 하고 채(100mesh)에 1회 걸러 분말을 제조하였다. 제조된 케일분말의 항산화 물질의 추출은 물과 80% 주정(물 20:에탄올 80), 100% 주정을 이용하여 추출 하였다. 희석비율은 용질과 용매를 1:20 비율로 희석 하여 용매와 용질을 담은 비커를 냉장고에서 보관하 며 overnight하여 기능성물질을 추출하고 3,000rpm 조건에서 5분간 원심분리하였다. 물 추출물의 경우 여과지(whatman #41)로 여과한 후 여과된 용액을 동결건조 하여 분말을 회수하였으며, 100% 주정과 80% 주정의 경우 여과 후 농축단계를 거친 후 동결 건조 하여 분말을 회수하여 실험에 사용하였다. 실 험을 진행하는 동안 회수한 분말은 -70°C에 보관하 며 사용하였다.

    2.항산화 활성 측정

    2.1.총 페놀성 화합물 함량

    Lin & Tang(2007)의 방법에 따라 추출용매가 다 른 케일의 총 페놀성 화합물 함량을 측정하였다. 증 류수에 희석된 시료 0.1mL에 2.8mL의 증류수와 2% Na2CO3 2mL, 50% Folin-Ciocalteau 0.1mL를 혼합하여 상온에서 30분간 보관 후 UV-분광광도계 로 750nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준곡선으로 는 gallic acid를 이용하여 값을 산출하였다.

    2.2.DPPH 라디칼 소거능

    Huang et al.(2006)의 방법을 이용해 케일의 DPPH 라디칼 소거능을 측정하였다. 기능성물질이 추출된 케일분말을 각 농도별(0, 0.10, 0.25, 0.50, 1.00%)로 증류수에 희석하고 희석된 시료 2mL와 메탄올에 희석된 DPPH시약(0.2mM) 0.5mL를 혼합 한 후 실온에서 30분간 암실 보관하여 517nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구로는 0.1% 아스콜빈산 (ascorbic acid)를 메탄올에 희석시켜 시료와 동일 한 조건으로 측정하였고 DPPH 라디칼 소거능은 아 래의 식에 의하여 산출하였다.

    DPPH-라디칼 소거능(%)= [(B-A)/B]×100

    A: 시료 첨가시의 흡광도

    B: 시료 무 첨가시의 흡광도

    2.3.철 이온 흡착력

    철과 구리와 같은 금속은 지방 산화를 촉진시키는 인자로, 이를 억제해야 한다. 따라서 철 이온 흡착력 은 2가 철 이온과 배위자가 배위 결합하는 능력을 측 정하는 방법이다. 샘플, FeCl2 용액, ferrozine 용액 을 혼합하면 유리된 2가 철 이온과 ferrozine 용액이 반응하여 색이 변하고, 이 변색 정도를 흡광도를 측 정하여 대상 물질의 철 이온 흡착력을 평가한다. 케 일의 철 이온 흡착력은 Le et al.(2007)의 방법에 의 해 측정하였다. 증류수에 각 농도별(0, 0.10, 0.25, 0.50, 1.00%)로 희석된 시료 0.5mL에 FeCl2(0.6mM) 0.1mL, 메탄올 0.9mL를 넣고 상온에서 5분간 반응 시킨 후 Ferrozine(5mM) 0.1mL를 추가로 혼합한 뒤 10분간 방치해두고 562nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구로는 ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA) 를 이용하였고, 아래의 식에 대입하여 철 이온 흡착 력을 산출하였다.

    Iron chelation ability(%)= (1−A/B)×100

    A: 시료 첨가시의 흡광도

    B: 시료 무 첨가시의 흡광도

    2.4.환원력

    3가 철 이온이 2가 철 이온으로 환원되는 능력을 측정하는 환원력은 Huang et al.(2006)의 방법에 따라 측정하였다. 증류수에 각 농도별(0, 0.10, 0.25, 0.50, 1.00%)로 희석된 시료 2.5mL에 200mM sodium phosphate buffer(pH 6.6) 2.5mL, potassium ferricyanide(10mg/mL) 2.5mL를 혼합하고 50°C에 서 20분간 배양한 후 trichloroacetic acid(100 mg/mL) 2.5mL를 혼합하고 2,000rpm 조건에서 10 분간 원심분리 한 후 상등액 2.5mL를 취해 증류수 2.5mL와 ferric chloride(1mg/mL) 0.5mL를 혼합 하고 상온에서 10분간 반응 시킨 후 700nm에서 흡 광도를 측정하였다. 대조구로는 ascorbic acid를 사 용하였다.

    3.케일을 첨가한 돈육패티의 품질평가

    3.1.분쇄육 제조

    케일이 0.1, 0.25, 0.5, 1.0%씩 첨가된 패티의 제 조에 사용된 원료육은 광주지역에서 도축 후 하루가 지난 돈육의 후지부위를 구입하였으며, 지방과 결체 조직을 제거한 후 만육기(Meat chopper, M-12s, 한국후지공업주식회사, Korea)로 분쇄하여 사용하였 다. 균질한 시료와 첨가물의 배합비는 Table 1과 같 으며, 혼합기(EF20, Crypto Peeless Ltd, England) 를 사용하여 혼합하였다. 혼합 후 만육기를 사용하 여 재 균질화 과정을 거치고 약 75-80g으로 정량한 후 petri-dish를 이용하여 패티모양으로 정형하였 다. 정형된 패티는 폴리스티렌 케이스에 담아 4°C 냉장고에 저장하였고, 14일 저장기간(0, 3, 7, 10, 14)에 따른 품질평가를 실시하였다.

    3.2.냉장저장중 패티의 이화학적 및 항산화 활성 분석

    3.2.1.pH 측정

    pH는 pH-meter(MP-120, Mettler-Toledo, Switzerland)를 이용하여 시료에 5회 반복 측정 하였고, 측정된 값을 평균값으로 나타내었다.

    3.2.2.육색도 측정

    첨가물을 혼합하여 정형한 돈육 패티의 색도(명도 L*, lightness; 적색도 a*, redness; 황색도 b*, yellowness)는 color meter(CR-10, Minolta Co, Ltd, Japan)를 이용하여 측정하였다. 측정은 각기 다른 부분을 총 5회에 걸쳐 반복 측정하였고, 측정 된 값을 평균값으로 나타내었다.

    3.2.3.지방산패도(Thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)

    식육의 지방산패 정도를 확인하는 TBARS 측정은 Shinnhuber & Yu(1977)의 방법에 따라 측정하였 다. 균질화된 시료 2g에 실험 중 산화방지를 위한 목 적으로 antioxidant solution(BHT + BHA + glycerol + Tween20) 3방울을 첨가한 후 thiobarbituric acid 3mL와 trichloroacetic acid(100mg/mL) 17mL를 혼합하여 균질하였고, 충분히 균질화된 시료를 10 0°C의 항온수조에서 30분 동안 가열하였다. 가열된 시료를 상온에서 냉각 후 상층액 5mL와 chloroform 5mL를 원심분리용 tube에 혼합하여 1분간 vortexing 하고, 5분 동안 3,000rpm에서 원심분리 하였다. 원 심분리한 용액의 상층액 3mL를 petroleum ether 3mL와 혼합하여 1분간 vortexing하고, 3,000rpm 에서 10분 동안 원심분리 한 후 하층액을 추출해 532nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 값은 다음 과 같은 식에 의해 산출하였다.

    TBARS value= (O.D.값×9.48)/시료무게(g)
    3.2.4.과산화물가(Peroxide value, POV)

    제조된 돈육패티의 과산화물 함량은 Shantha & Decker(1994)의 방법에 따라 측정하였다. 균질화된 시료 0.3g을 25×150mm 규격의 유리튜브에 정량 한 후 유리피펫(5mL)으로 chloroform과 methanol 이 1:1로 희석된 용액 5mL를 넣었으며, 빈 유리튜 브에도 1:1 용액 5mL를 넣었다. 시료와 용액을 균 질기로 20초간 균질화 하였고, 빈 유리튜브에 넣었 던 용액으로 균질기에 남은 시료를 회수한 후 두 용 액을 혼합하였으며, 시료가 바뀔 때마다 methanol, water, methanol, chloroform 순서로 균질화하여 균질기를 세척하였다. 혼합된 용액에 0.5% NaCl 3.08mL를 혼합한 후 30초간 vortexing하고, 15mL 원심분리용 플라스틱 튜브에 옮겨 3,000rpm 조건에 서 5분간 원심분리 하였다. 원심분리한 용액의 아랫 부분을 2mL 취하여 시험관에 옮긴 후 chloroform : methanol(1:1) 용액 1.33mL, Ammonium thiocyanate 25uL, iron chloride 25uL를 혼합하고 2-4초간 vortexing 하였다. 상온에서 20분간 배양한 후 500nm에서 흡광도를 측정하였으며, 측정된 값은 아래와 같은 식에 의해 나타내었다.

    POV= (ABS/0.0483)×(2+1.33+0.025+0.025)×(5/2)/(sample weight)
    3.2.5.미생물 검사

    첨가물과 혼합하여 균질화한 패티 10g과 멸균증 류수 90mL를 진공포장지에 넣어 혼합한 후 멸균 pipette으로 시료 0.1mL를 취해 미생물 배지에 접 종하여 균락수를 측정하였다. 미생물 배지는 총균수 를 측정할 수 있는 total plate count agar(TPC)와 대장균군수를 측정할 수 있는 violet red bile(VRB) agar를 사용하였으며, 접종이 끝난 배지를 37°C 인 큐베이터에서 약 48시간 배양 후 균락수를 측정하였 다. 필요에 따라 혼합된 시료 1mL를 취해 멸균증류 수 9mL와 혼합하여 희석배수를 늘려 실험에 사용하 였다.

    3.3.통계분석

    실험 결과는 SPSS 21 program(2012)을 이용하여 케일의 추출방법과 농도 및 케일첨가 돈육패티의 처 리구와 저장기간을 요인으로 하는 이원배치 분산분 석(two-way ANOVA)에 의해 통계분석이 이루어졌 으며, 분산분석 후 사후분석은 95% 유의 수준에서 Duncan’s multiple range test로 분석하였다.

    결과 및 고찰

    1.케일의 항산화 활성평가

    1.1.총 페놀성 화합물 함량

    케일분말의 물 추출물(KW)과 케일 80% 주정 추 출물(KE80), 케일 100% 주정 추출물(KE)의 추출한 총 페놀성 화합물 함량을 Table 2에 나타내었다. 케 일 물 추출물(KW)의 총 페놀성 화합물의 함량은 2.18g/100g으로 나타났고, 케일 80% 주정 추출물 (KE80)의 총 페놀성 화합물 함량은 2.45g/100g으로 나타나 유의적인 차이를 보이지 않았으나(p>0.05), 케일 100% 주정 추출물(KE)은 1.14g/100g으로 유의 적으로 낮은 함량을 나타내었다(p<0.05). Kim et al. (2007)의 연구에서 red kale을 메탄올로 추출하여 총 페놀성 화합물 함량을 측정한 결과 0.61g/100g 으로 측정되어 본 연구에서보다 적은 함량으로 측정 되었다. 이와 같은 결과는 Kim et al.(2007)등의 연 구에서는 붉은색 kale과 메탄올을 1:10의 비율로 희 석하여 24±2°C 조건에서 24시간 추출한 반면, 본 연구에서는 케일과 용매를 1:20의 비율로 희석하여 4°C 조건에서 24시간 추출하였기 때문에 추출 용매 및 조건에 따른 차이에 기인하는 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 물과 80% 주정 추출물의 페놀성 화합물 함량이 100% 주정 추출물보다 유의적으로 높게 측정된 것은 에탄올보다 상대적으로 극성이 강 한 물과 이를 혼합한 80% 주정에서 100% 주정 추 출물보다 페놀성 화합물을 많이 추출할 수 있는 것 으로 사료된다.

    1.2.DPPH 라디칼 소거능

    케일의 DPPH 라디칼 소거능은 Table 3에 나타난 바와 같이 케일 100% 주정 추출물(KE)과 케일 80% 주정 추출물(KE80)의 경우 첨가 농도가 높을수록 유의적으로 활성이 높아지는 경향이었으나(p<0.05) 케일 물 추출물(KW)의 경우에는 첨가 농도에 따른 유의적인 차이가 나타나지 않았다(p>0.05). 0.1%를 첨가한 경우 케일 80% 주정 추출물(KE80)이 대조구 (AA) 다음으로 높은 활성을 보였고(p<0.05) 0.25%를 첨가한 경우 케일 80% 주정 추출물(KE80)이 다른 처리구 보다 가장 높은 활성을 보였으며(p<0.05), 대조구(AA)와 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 0.5%와 1.0%에서는 케일 80% 주정 추출물(KE80) 과 케일 100% 주정 추출물(KE)이 높은 활성을 보였 으며(p<0.05) 두 처리구 사이에 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 또한 아스콜빈산을 첨가한 대조구와도 유의적인 차이를 보이지 않아 케일 물 추출물(KW)보다 케일 100% 주정 추출물(KE)과 케 일 80% 주정 추출물(KE80)이 높은 활성을 나타내 었다(p<0.05). 이와 관련하여 Jang & Ha(2012)의 연구에서는 케일과 같은 십자화과 또는 겨자과인 브 로콜리를 ethanol, hexane, butylene glycol 그리고 propylene glycol로 추출하여 추출용매에 따른 브로 콜리 추출액의 DPPH 라디칼 소거능 등의 항산화 활 성과 nitric oxide assay를 포함한 항염증 효과를 평가하였는데, DPPH 라디칼 소거능 측정 결과 250, 500, 1000ug/mL 농도에서 브로콜리를 ethanol과 hexane으로 추출한 추출액이 propylene glycol과 butylene glycol로 추출한 추출액보다 낮은 DPPH 라디칼 소거활성을 보였고(p<0.05), 125ug/mL 농 도에서는 ethanol < hexane < butylene glycol = propylene glycol순으로 DPPH 라디칼 소거활성이 증가하였다(p<0.05). Lee et al.(2014)은 케일과 같 은 십자화과 채소인 콜라비와 무로부터 얻어지는 콜 라비 새싹과 무순을 80% 에탄올에 1:100(w/w)의 비율로 희석한 후 상온에서 24시간 교반하여 추출한 콜라비 새싹과 무순 추출액의 DPPH 라디칼 소거능 등 항산화 활성과 세포독성 및 ORO staining 등 지 방세포 분화 억제 활성을 평가하였는데, DPPH 라디 칼 소거능을 측정한 결과 콜라비 새싹과 무순 추출 액 모두 농도가 증가할수록 DPPH radical 소거능 이 증가하였고(p<0.05), 모든 농도에서 콜라비 새 싹 추출물의 DPPH 라디칼 소거활성이 무순 추출액 보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). Chung et al.(1999)의 연구결과 케일은 5가지 녹즙재료 중 β-carotene 함량이 당근에 이어 두 번째로 높았는 데, β-carotene은 카로티노이드의 대표적인 물질로 DPPH 라디칼 소거능에 있어서 우수한 능력을 보인 다고 보고된 바 있다(Liu et al., 2008). 따라서 본 연구에서는 비극성물질인 β-carotene이 상대적으로 물에 비해 덜 극성인 에탄올에 다량 추출되어 물 추 출물보다 80% 에탄올과 100% 에탄올 추출물이 높 은 라디칼 소거활성을 나타낸 것으로 판단된다.

    1.3.철 이온 흡착력

    케일의 철 이온 흡착력 측정결과를 Table 3에 나 타내었다. 추출 방법이 다른 케일분말을 0.1% 첨가 한 경우 케일 물 추출물(KW)이 케일 100% 주정 추 출물(KE)과 케일 80%주정 추출물(KE80)에 비해 유 의적으로 높은 능력을 보였으며(p<0.05), 대조구와 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 0.25% 농 도부터는 케일 물 추출물(KW)과 다른 추출물 간 유 의적 차이를 나타내지 않았다(p>0.05). 반면, 첨가 농도가 0.1%에서 1.0%로 증가할수록 그 활성이 증 가하는 경향을 보였다(p<0.05). 케일과 같은 십자 화과 채소인 적양배추와 케일과 유사한 녹황색채소 에 속하는 마늘종의 항산화 활성을 측정한 Min et al.(2010)의 연구에서는 각각의 메탄올 추출물을 0 에서 1.0% 농도별로 철 이온 흡착력을 포함한 항산 화 활성을 평가하고 돈육 패티에 첨가하여 그 성상 을 평가하였는데, 0.5% 이상의 농도에서 50% 이상 의 철 이온 흡착력을 보였다. 본 실험에서는 0.1% 농도에서부터 40.3%의 활성을 보인 KE80 처리구를 제외한 물과 에탄올 추출물에서 50% 이상의 활성을 보여, Min et al.(2010)등의 결과에 비해 더욱 낮은 농도에서 높은 철 이온 흡착력을 보여 본 연구 결과 의 차이를 보였다.

    일반적으로 식품에 많이 함유되어있는 금속을 흡 착하는 킬레이터(chelator)에는 EDTA와 citric acid 와 같은 카르복실 산 또는 인산염과 phytate와 같 은 인산 그룹이 있다. 킬레이터는 일반적으로 수용 성이지만 citric acid와 같은 몇몇의 경우 지용성이 므로 지방에 포함된 금속 또한 불활성화 할 수 있다 (Lindsay, 1996). 본 실험에서는 물 추출물이 낮은 농도에서 높은 철 이온 흡착력을 보였는데, 이는 수 용성 물질에 함유된 금속 킬레이터에 의한 것으로 판 단되며, 따라서 상대적으로 비극성인 에탄올과 80% 에탄올에 비해 높은 활성을 보인 것으로 사료된다.

    1.4.환원력

    추출 용매에 따른 케일의 환원력은 Table 3과 같 다. 케일의 첨가농도가 증가할수록 환원력이 증가하 는 결과를 보였다. 케일의 첨가 농도별 활성은 0.1, 0.25, 0.5%를 첨가한 경우 처리구간 유의적인 차이 를 보이지 않았고(p>0.05), 1.0%를 첨가한 경우 케 일 80% 주정 추출물(KE80)이 처리구중에서 상대적 으로 높은 환원력을 보였으나 케일 100% 주정 추출 물(KE)과 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 케일 100% 주정 추출물(KE)과 케일 물 추출물(KW) 은 유의적인 차이를 나타내지 않았으나 케일 물 추 출물(KW)과 케일 80% 주정 추출물(KE80) 사이에는 유의적인 차이를 보였고 세 처리구 모두 대조구보다 유의적으로 낮은 환원력을 나타내었다(p<0.05). 독 일 식품분석표(Souci et al., 1994)에 의하면 케일의 α-tocopherol 함량은 1.70mg/100g으로 0.50mg/100g 인 미나리과의 큰 뿌리 셀러리(celery)와는 약 3배, 0.44mg/100g인 당근과는 약 4배, 0.056mg/100g 인 오이와는 약 30배정도 차이를 보였으며, Mallet et al.(1994)은 15가지 식물종의 α-tocopherol 함량 과 항산화 활성을 분석하고 이들의 상관관계를 연구 한 결과 항산화 활성은 α-tocopherol 함량과 상관 관계가 높다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서는 DPPH 라디칼 소거능과 마찬가지로 비극성물질인 α-tocopherol이 물 보다 에탄올에 다량 추출되어 80% 에탄올과 100% 에탄올 추출물이 순수 물 추출 물보다 높은 환원력을 나타낸 것으로 판단된다.

    2.케일을 첨가한 돈육패티의 이화학적 및 항산화 활성

    2.1.pH 측정

    케일을 첨가한 돈육 패티의 pH 결과는 Table 4과 같다. 대조구의 경우 5.76, 참조구는 5.78, 케일을 첨가한 처리구는 5.70~5.79의 범위로 측정되었다. 케일분말을 0.1% 첨가한 처리구의 pH가 가장 높게 측정되었으나, 대조구, 참조구 및 0.25%를 첨가한 처리구와 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 케일분말을 0.5% 첨가한 처리구는 대조구와 참조구, 0.25%를 첨가한 처리구와 유의적인 차이를 보이지 않았으며(p>0.05), 1.0%를 첨가한 처리구가 유의적 으로 가장 낮은 값을 보였다(p<0.05). 저장기간에 따른 변화는 저장 10일까지는 차이를 보이지 않다가 14일째에 유의적으로 높은 값을 보였다(p>0.05). 케일과 비슷한 녹황색 채소인 토마토를 열풍건조 하 여 회수한 분말을 각각 0, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00%씩 첨가하여 제조한 흑돈 등심 패티의 냉동저 장 중 이화학적 특성 및 관능적 특성을 평가한 Min et al.(2009)의 연구에서는 대조구와 토마토 분말을 첨가한 처리구 모두 저장기간이 경과 할수록 pH가 낮아지는 결과를 보였고(p<0.05), 저장 10일까지는 토마토 분말의 첨가량이 증가 할수록 pH가 낮아지 는 경향이었으나(p<0.05), 저장 15일째에는 토마토 분말을 0.25% 첨가한 처리구를 제외한 나머지 처리 구 사이에 유의적인 차이가 없었고(p>0.05), 0.25% 와 0.50%를 첨가한 처리구 사이에서도 유의적인 차 이를 보이지 않았다(p>0.05). 저장 20일 째에는 모 든 처리구가 유의적인 차이를 보이지 않아 본 실험 과는 상이한 결과를 보였다.

    2.2.육색도 측정

    케일분말을 첨가하여 제조한 돈육 패티의 육색도 측정 결과를 Table 4에 나타내었다. 케일분말의 첨 가 농도가 0.5와 1.0%에서 b*값이 높게 측정되었으 나 저장기간에 따른 변화는 저장기간이 경과 할수록 낮아지는 경향을 보였다(p<0.05). L*값은 첨가농도 가 증가 할수록 낮아지는 경향을 보였으며 저장기간 에 따른 차이는 나타나지 않았다(p>0.05). a*값은 참조구가 가장 높게 측정되었으며, 케일 0.5%를 첨 가한 처리구가 가장 낮게 측정되었다(p<0.05). 저 장기간에 따른 변화는 저장기간이 경과 할수록 낮아 지는 경향을 보였다(p<0.05). Jung et al.(2004)은 등급이 다른 돼지고기등심에 케일과 유사한 녹황색 채소인 쑥 분말을 첨가하여 패티를 제조한 후 VBN 및 TBARS 등의 저장 안정성을 평가하였는데, 패티 표면의 색도를 측정한 결과 제조직후의 L*값은 쑥 분말을 첨가한 패티보다 쑥 분말을 첨가하지 않은 패티가 높았고, E 등급육 보다 B 등급육이 높은 결 과를 보였으며, 저장기간에 따른 변화는 저장 2주째 에 L*값이 가장 낮았고, 저장 2주부터는 차이를 보 이지 않아 본 실험과 유사한 경향을 보였다. 반면, 제조직후 a*값은 쑥 분말을 첨가한 패티와 쑥 분말 을 첨가하지 않은 패티 사이에 차이는 없었으나, B 등급육 보다 E 등급육이 높은 a*값 결과를 보였고, 저장기간에 따른 차이를 나타내지 않았으며, b*값은 B 등급육으로 제조한 패티가 E 등급육으로 제조한 패티보다 높았고, 저장기간에 따른 변화는 불규칙적 인 결과를 보여 본 실험과는 상이한 결과를 보였다. 따라서 케일을 첨가한 패티와 쑥 분말을 첨가한 패 티의 색도는 L*값의 경우 비슷한 경향을 보였으나, a*와 b*값의 측정 결과가 다른 경향을 보인 것은 Jung et al.(2004)의 연구에서는 동결 돈육등심을 15±1°C에서 자연해동 한 후 염지, 숙성 및 고온에 서의 조리과정을 통해 패티를 제조한 반면, 본 연구 에서는 도축 후 하루가 지난 돈육후지에 케일을 첨 가해 돈육 패티를 제조하여 실험에 사용했기 때문에 패티 제조공정과 가열처리의 차이가 기인된 것으로 평가되어진다.

    2.3.TBARS

    각 농도별로 케일을 첨가한 돈육 패티의 TBARS 측정결과를 Fig.1에 나타내었다. 제조직후의 결과를 보면 0.1와 1.0%를 첨가한 처리구의 TBARS값이 가 장 높았으나, 케일을 1.0% 첨가한 처리구를 제외한 나머지 처리구들 사이에는 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 저장 3일째부터 저장기간 내내 대 조구(CTL)가 가장 높은 값을 보였으며, 케일을 0.1% 첨가한 처리구의 3일째 결과에서 케일을 0.1% 첨가 한 처리구와 케일을 첨가한 다른 처리구 간에 차이는 없었으나 참조구(REF)와는 차이를 보였다(p<0.05).

    이것은 케일을 포함하지 않는 돈육패티의 경우 3일부터 지방산화가 나타나기 시작하여 7일 이후 급격히 부패한 것으로 보입니다. 저장 7일째부터 저 장 14일째까지는 케일을 0.1% 첨가한 처리구가 케 일을 첨가한 다른 처리구들 보다 유의적으로 높은 지방산화도를 보였고, 참조구(REF)와 케일을 각각 0.25, 0.5, 1.0%씩 첨가한 처리구 사이에 유의적인 차이는 나타나지 않았다(p>0.05). 저장기간에 따른 변화는 저장기간이 경과 할수록 유의적으로 높아지 는 경향을 보였으나, 0.5와 1.0%를 첨가한 처리구 는 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 허브를 대표하는 rosemary와 향신료를 대표하는 oregano 를 chloroform과 ethanol로 추출하여 돈육반죽물 에 첨가한 후 저장기간 동안 그 성상을 평가한 결과 rosemary를 chloroform과 ethanol로 추출한 추출 물에서 높은 지방산화 억제효과를 보였는데, 이는 rosemary를 대표하는 rosmarinic acid, carnosol, carnosic acid, total phenol 등의 항산화 성분이 chloroform과 ethanol에 다량 추출되어 지방산화를 억제한 것으로 보인다(Hernandez-Hernandez et al., 2009). 케일과 같은 십자화과 채소인 자색 콜 라비를 여러 번 씻어 껍질째 믹서로 갈아 햄버거 패 티에 첨가하여 품질과 저장특성을 평가한 연구에서 는 저장기간이 경과함에 따라 지방산화도를 나타내 는 TBA 값이 증가하는 경향을 보인 가운데 자색 콜 라비를 10% 첨가한 K3의 경우 저장 10일째부터 자 색 콜라비를 넣지 않은 대조구와 유의적인 차이를 보이며 지방산화를 억제하는 효과를 보였다고 보고 하였다(Cha & Lee, 2013). 본 실험에서는 저장 3일 째부터 케일을 0.25, 0.5, 1.0%를 첨가한 처리구가 케일을 첨가하지 않은 대조구와 유의적인 차이를 보 이며 지방산화를 억제하였는데, 이는 자색 콜라비와 케일이 함유하고 있는 anthocyanin과 같은 플라보 노이드 계통의 항산화 물질이 지방산화를 억제하는 데 기인한 것으로 판단된다(Park et al., 2012b).

    2.4.과산화물가(Peroxide value, POV)

    케일을 첨가한 패티의 POV 측정결과는 Fig. 2에 나타낸 바와 같이 제조직후와 저장 3일째에는 처리 구들 사이에 유의적인 차이를 보이지 않다가 저장 7 일째부터 차이를 보였다(p<0.05). 저장초기에 대조 구의 POV값이 가장 높았고, 참조구의 POV값이 가 장 낮게 측정되었다(p<0.05). 저장 3일째 까지 케 일을 첨가한 처리구간에 차이를 보이지 않았으나, 저장 7일째에는 케일을 0.25% 첨가한 처리구가 낮 은 POV값을 보여 과산화물 생성을 억제하는 효과를 보였다(p<0.05). 저장 10일째에는 케일을 0.1% 첨 가한 처리구를 제외한 나머지 케일을 첨가한 처리구 사이에는 유의적인 차이가 없었으며, 저장 14일째에 도 저장 10일째와 마찬가지로 케일을 0.1% 첨가한 처리구를 제외한 나머지 케일을 첨가한 처리구사에 유의적인 차이를 나타내지 않았다(p>0.05). 저장기 간에 따른 변화는 TBARS 측정 결과와 마찬가지로 저장기간이 경과할수록 유의적으로 높아지는 경향을 보였으나, 참조구의 경우는 저장기간에 따른 유의적 인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 이와 관련하여 Lee et al.(2005)은 동결건조 하여 얻은 rosemary 와 유자과피 분말을 유화형 소시지에 첨가하여 POV, TBARS, 미생물 및 아질산염 소거능에 미치는 영향을 평가하였는데, 저장기간이 경과함에 따라 POV값이 증가하는 경향을 보였고, 저장기간 동안 rosemary와 유자과피 분말을 첨가한 처리구가 아무 것도 첨가하지 않은 대조구에 비해 낮은 POV값을 나타내었으며, 특히 저장 60일에 유자과피 분말을 첨가한 처리구가 아무것도 첨가하지 않은 대조구보 다 낮은 POV값을 나타내었다. Han et al.(2006)의 propolis를 첨가한 한방양념돼지고기의 품질특성을 평가한 연구에서는 황기, 당귀, 표고 등 17가지의 한 약재와 마늘, 생강, 후추 등 13가지의 향신료 및 조미 액을 혼합하여 양념을 만들고, 기존 양념과 propolis 를 첨가한 표준화 양념, propolis를 첨가하지 않은 표준화 양념이 돈육의 품질특성에 미치는 영향을 평 가하였는데, 저장기간이 경과함에 따라 모든 양념돼 지고기의 POV값이 증가하는 경향을 보였고, propolis 를 첨가한 표준화된 양념돼지고기가 기존의 양념과 propolis를 첨가하지 않은 표준화된 양념돼지고기보 다 낮은 POV값을 나타내는 경향이었으며, 기존의 양념돼지고기와 propolis를 첨가하지 않은 표준화된 양념돼지고기는 큰 차이를 나타내지 않았다. 이는 propolis가 식육가공품에서 항산화효과가 있음을 입 증하는 결과라고 사료된다.

    2.5.미생물 검사

    케일을 첨가하여 제조한 패티의 미생물 총균과 대 장균군의 수는 Fig. 3, 4와 같다. 처리구에 따른 총 균수와 대장균군수는 모두 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 저장기간에 따른 변화는 총균수와 대장균군수 모두 저장기간이 경과함에 따라 유의적 으로 높아지는 경향을 보였으며, 두 검사군 모두 저 장 0일째와 3일째에는 유의적인 차이를 보이지 않다 가 저장 7일째부터 높아지는 경향을 보여 저장 14일 째에는 총균수가 6.17log cfu/g, 대장균군수가 5.75 log cfu/g으로 측정되었다(p<0.05). 케일과 같은 십자화과 채소인 자색 콜라비를 햄버거 패티에 첨가 하여 저장기간에 따른 품질과 특성을 평가한 Cha & Lee(2013)의 연구에서는 자색 콜라비를 첨가한 햄버 거 패티를 5°C에서 15일간 저장하며 총 미생물 수를 측정하였는데, 그 결과 저장기간이 경과함에 따라 총 미생물 수가 유의적으로 높아지는 경향을 보였 고, 저장기간에 따른 처리구 사이에는 자색 콜라비 를 첨가하지 않은 대조구와 자색 콜라비를 각각 3.3, 6.6, 10%씩 첨가한 처리구간 차이를 보이지 않 아 본 실험의 총균수를 측정한 결과와 유사한 경향 을 보였다. 마찬가지로 케일과 같은 십자화과 또는 배추과-겨자과로 불리우는 고추냉이를 간장 양념 계육에 첨가하여 냉장 저장 중 품질 특성을 평가한 Seo & Chung(2012)의 연구에서는 고추냉이 뿌리를 수세하여 물을 첨가하지 않고 믹서기로 갈아 간장 양념 계육에 첨가한 후 polyethylene film 포장지로 밀봉 포장하여 5°C에서 저장하면서 품질 특성을 평 가하였는데, 총균수와 대장균군수 모두 저장기간이 경과함에 따라 많이 검출되는 경향을 보였고, 고추 냉이를 첨가한 처리구가 고추냉이를 첨가하지 않은 대조구보다 총균수 및 대장균군수가 낮게 측정 되었 으며(p<0.05), 고추냉이의 첨가량이 증가할수록 측 정 균수가 낮아지는 경향을 보여 저장기간에 따른 결과는 본 실험과 유사한 경향이었으나, 처리구간 차이는 본 실험과 상이한 결과를 보였다.

    감사의 글

    본 연구는 한국연구재단(과제번호: #2014009279) 의 지원에 의하여 수행하였으며 이에 감사드립니다.

    Figure

    JALS-51-1-137_F1.gif

    TBARS of pork patties with various concentrations of 80% ethanol extract of Brussels sprouts during refrigerated storage.

    TBARS=thiobarbituric acid reactive substances; *Treatments: The treatments are shown in Table 1.

    JALS-51-1-137_F2.gif

    POV of pork patties with various concentrations of 80% ethanol extract of Brussels sprouts during refrigerated storage.

    POV=peroxide value; The treatments are shown in Table 1.

    JALS-51-1-137_F3.gif

    TPC of pork patties with various concentrations of 80% ethanol extract of Brussels sprouts during refrigerated storage.

    TPC=total plate count agar for total bacteria. The treatments are shown in Table 1.

    JALS-51-1-137_F4.gif

    VRB of pork patties with various concentrations of 80% ethanol extract of Brussels sprouts during refrigerated storage.

    VRB=violet red bile agar for Enterobacteriaceae. Treatments are shown in Table 1.

    Table

    The formulation of pork patties with 80% ethanol extract of kale powder

    1)Treatments: CTL=control patty; REF=reference patty with ascorbic acid 0.10%; TRT1=treatment patty with 80% ethanol extracted kale powder 0.10%; TRT2=treatment patty with 80% ethanol extracted kale powder 0.25%; TRT3=treatment patty with 80% ethanol extracted kale powder 0.50%; TRT4=treatment patty with 80% ethanol extracted kale powder 1.00%.
    *AA= Ascorbic acid (Antixoidant)

    Total phenolic content of kale water, ethanol and 80% ethanol extracts

    a-bbMeans with having different superscripts within same row are different(p<0.05).
    1)Treatments: KW=water extract of kale; KE=ethanol extract of kale; KE80=80% ethanol extract of kale.
    2)Means±standard deviations.

    Antioxidant activities of kale as affected extracted with distilled water/ethanol/80% ethanol

    a-eMeans with having different superscripts within same row are different(p<0.05).
    A-DMeans with having different superscripts within same column are different(p<0.05).
    1)Treatments: AA=L-ascorbic acid; EDTA=Ethylndiamineteraacetic acid; KW=water extract of kale; KE=ethanol extract of kale; KE80=80% ethanol extract of kale.

    pH and color values of pork patties with various concentrations of 80% ethanol extract of Brussels sprouts during refrigerated storage

    a-dMeans with having different superscripts within same column are different (p<0.05).
    1)Parameters: Hunter L=lightness; Hunter a=redness; Hunter b=yellowness.
    2)Treatment: The treatments are shown in Table 1.

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