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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.54 No.2 pp.83-92
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2020.54.2.83

Antioxidant and Antimicrobial Activity in Oat(Avena sativa L.) Leaf Extracts and Its Effect on the Characteristics of Emulsion Sausage

Hyun-Jun Kim1, Semeneh Seleshe1, Ammara Ameer1, Beom-Joon Kim1, Jeong-Geun Park2, Suk-nam Kang1*
1Department of Animal Resources, Daegu University, Gyeongsan, 38453, Korea
2CJ Feed & Care
*Corresponding author: Suk-nam Kang Tel: +82-53-850-6726 Fax: +82-53-850-6729 E-mail: sk-kang@daegu.ac.kr
January 21, 2020 March 31, 2020 April 9, 2020

Abstract


This study was performed to investigate the antioxidant and antimicrobial activity of ethanolic extracts from different parts (bran, hull, and leaf) of oat and the effects of selected leaf extract (OLE) incorporation on quality characteristics of emulsion-type pork sausage. The OLE showed significantly higher (p<0.05) total phenolic content (145.99 ug CAE/mg), ABTS radical scavenging (35.07%) and FRAP ability (32.77 ug Fe2+/mg) than the others. The inhibition zones of OLE and oat bran extracts showed significantly higher zone (mm) against Klebsiella pneumonia than the others at concentration > 120 μg/disk. In the application of meat product, all samples added OLE showed lower 2-thiobarbituric acid reactive substances, volatile basic nitrogen and total plate counts values than the control at day 14 of chilled storage. In addition, the pH, texture profile and sensory evaluation values were not affected up to 0.025% OLE addition. This results showed that agro-industrial by-products such as oat leaf are good sources of phenolic compounds that have very potent antimicrobial and antioxidant activity. Moreover, addition of OLE reduced lipid oxidation and total microbial growth of emulsion-type pork sausage products. Therefore, the OLE treated emulsion-type sausage would be of benefit to the consumer. This study indicates that agro-industrial by-products such as OLE could be used commercially in the food industry as potential natural preservative.



귀리 잎 추출물의 항균, 항산화능 및 이를 첨가한 유화형 소시지의 품질특성

김 현준1, 세메네1, 아마라1, 김 범준1, 박 정근2, 강 석남1*
1대구대학교 동물자원학과
2CJ 생물자원주식회사

초록


본 연구는 귀리의 겨, 겉껍질 및 잎을 에탄올로 추출한 후 항산화 및 항균활성을 조사하였으며, 추출물을 유화형 돈육 소시지에 적용하였을 때 품질 및 저장성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행하였다. 귀리의 잎 추출물(OLE)의 총 페놀함량(145.99ug CAE/mg), ABTS 라디칼 소거 활성(35.07%) 및 FRAP 활성(32.77ug Fe2+/mg)은 다른 부위에 비해 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 항균 활성 측정결과 모든 부위의 추출물에서 Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniaEscherichia coli에 대해서 활성을 보이지 않았으나, OLE 및 귀리 겨 추출물은 Klebsiella pneumonia에 대해서는 120μg/disk이상에서 활성을 보였으며, OLE가 귀리 겨 추출물보다 동일 농도에서 유의적으로 높은 활성을 나타내었다(p<0.05). OLE를 유화형 돈육 소시지에 첨가하였을 때, 0.025% 첨가구에서 pH, 조직감 및 관능적 특성에 유의적인 영향을 미치지 않았다. 하지만 저장 14일차에 모든 첨가구에서 지방산화(TBARS), volatile basic nitrogen (VBN), 총균수가 대조구보다 유의적으로 낮게 측정되었 다(p<0.05). 본 실험결과 OLE는 높은 항산화 활성을 보였으며, 유화형 돈육 소시지 제품에 적용하였을 때 지방산화를 지연시켰고, 총균수의 저하를 가져왔기 때문에 천연 보존제로서 좋은 첨가제로 사료된다.



    Daegu University

    서론

    최근 식품 부산물을 이용한 새로운 부가가치 창출에 대한 연구 가 급속도로 증가하고 있다. 과일이나 곡물은 가공과정에서 원료물 질이 전부 활용되지 못하기 때문에 발생하는 부산물(껍질, 씨앗, 알곡 및 밀기울 등)은 상당량이 폐기물로 버려지고 있어 심각한 사회문제 및 환경오염 문제를 야기하고 있다. 이 때문에 현재까지 식품 부산물은 주로 동물사료로 사용되어 왔다(Joo et al., 2020;Radenkovs et al., 2018). 하지만, 이들 부산물에는 다량의 식이섬 유뿐만 아니라 항산화물질을 함유하고 있어 연구개발을 통해 친환 경산업으로 성장할 수 있으며, 합성물질보다 천연물질에서 기인한 소재물을 더 선호하는 소비자의 관심도 부산물을 이용한 기능성물 질 생산 연구를 증대시키고 있다(Seleshe & Kang, 2019). 최근 기능성 물질에 대한 연구는 식품생산라인에서 사탕수수나 과일의 비트, 유청, 빵 부산물, 밀부산물 등 다양한 형태의 부산물이 생산 되는데, 이러한 부산물의 기능적 특성 및 영양학적 가치에 대해서 는 잘 보고되지 않고 있다. 하지만 부산물은 영양학적 가치나 기능 적 측면에서 최종 생산물과 비교했을 때 큰 차이가 나지 않거나 일부 성분에선 오히려 우수하다는 보고도 있다(Gorinsten et al., 2011;Lee et al., 2019). 최근 연구에서 부산물은 다양한 기능성 물질을 함유하고 있어 항산화 기능, 항균활성 기능, 착색제 기능, 풍미제 기능 등을 함유하고 있어 식품첨가제로서 가치가 높으며, 천연 의약품이나 첨가제로 사용하려는 시도가 활발히 진행되고 있 다(Lee et al., 2002;Chang et al., 2006;Su et al., 2007;Ayala- Zavala & Gonza-Aguilar, 2011). 또한, 많은 기능성 물질에 대한 연구가 관능적 문제(아림, 쓴맛)로 인하여 어려움을 겪고 있으나 식품 부산물이 경제성 및 환경적인 문제해결에 도움을 줄 것으로 여겨지고 있다(Radenkovs et al., 2018).

    귀리(Avena sativa L.)는 매년 2천만 톤 이상 생산되는 세계적 인 주요 곡물 중의 하나이며(FAO, 2014), 주로 식품이나 동물의 사료로 활용되었다(Abdelraheem et al., 2019). 귀리 겨는 도정과 정에서 생산되는 귀리의 주요 부산물로 귀리 곡물 중량의 약 50% (건물기준) 정도를 차지할 정도로 많은 부분을 차지하고 있으며, 콜레스테롤을 저감시키는 베타-글루칸(β-glucan), 사포닌(saponin) 성분(Whitehead et al., 2014). 및 알부민(albumin), 프로라민 (prolamin), 글루텔린(glutelin) 같은 고급 단백질을 포함한 건강에 유익한 것으로 알려져 있다(Klose & Arendt, 2012;Jeong et. al., 2014). 지금까지 주요 귀리 연구는 귀리 알곡이나 가루의 영양 학적 가치나 가공특성(Lee et al. 2002;Ralla et al., 2018)에 대해 연구되었지만, 귀리의 겨, 겉껍질 및 잎 등은 귀리 생산과정에서 대부분 버려지는 부산물로서 이에대한 연구는 미약한 실정이다 (Pagnussatt et al., 2013). 하지만, 이들 부산물에도 다양한 기능성 물질들이 존재하고 있는 것으로 보고되고 있다(Handelman et al., 1999;Peterson et. al., 2002;Van Hung, 2015). 이에 본 연구의 목적은 귀리부산물(귀리겨, 곁껍질 및 잎) 추출물의 지표 물질분석, 항산화 및 항균활성능의 평가와 이들 추출물 중 우수하다고 판단되 는 물질을 활용하여 농도별로 유화형 소시지를 제조하였을 때 제품 의 이화학적 특성 및 저장 중 지방산화, 단백질변패도 및 미생물변화 를 조사하여 식품첨가제로서의 가치를 조사하기 위해 실시하였다.

    재료 및 방법

    1. 귀리 추출물의 제조

    본 연구에 사용된 귀리는 경북 경주시 안강읍에서 재배된 것으로 공시품종은 춘파귀리인 ’하이스피드‘였다. 귀리의 수확은 황숙기에 하 였으며, 귀리잎, 겨 및 겉껍질은 도정기(황소농기계(주), LH-300SY, Korea)를 이용하여 제조하였다. 시료(200g)는 2L의 80% 에탄올을 이용하여 실온에서 7일간 추출하였다. 추출물은 whatman No. 1 filter paper(GE Healthcare Life Sci., PA, US)을 이용하여 여과 한 다음 rotary evaperator(Eyela, A-1000S, Japan)를 이용하여 농축하였으며, 농축시료는 동결건조(Labconco, MO, USA) 이후 –25℃ 냉동보관하면서 실험에 이용하였다. 모든 시료는 3반복하여 실험하였다.

    2. 귀리 부위별 추출물의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 분석

    총 페놀성 화합물의 함량은 Singleton & Kang(1965)의 방법을 변형하여 측정하였다. Folin-Ciocalteu reagent (Sigma-Aldrich Chemie, Steinheim, Germany)에 귀리 추출물을 섞었을 때 환원력 을 보기 위해 20μL의 귀리 추출물에 20μL의 Folin-Ciocalteu시약 을 섞고 5분 뒤에 20% NaCO3를 10μL를 가하여 혼합하고 715nm 에서 시료의 흡광도를 spectrophotometer (Multiskan Go, Thermo Fisher Scientific INC., MA, USA)로 측정하였다. 표준물질로 catechin을 사용하여 작성된 표준 검량 곡선으로부터 페놀화합물을 정량하여 CAE (Catechin Equivalent)로 나타내었다. 총 플라보노 이드 함량은 Mello et al.(2010)의 실험 방법을 변형하여 측정하였 다. 10μL의 시료에 30μL의 메탄올과 20μL의 10% Aluminum chloride, 20μL의 1% Potassium acetate와 60μL의 50% EtOH와 혼합하여 실온에서 30분 방치한 후 415nm에서 시료의 흡광도를 spectrophotometer로 측정하였다. 표준물질로는 quercetin을 사용 하여 작성된 표준 검량 곡선으로 플라보노이드 함량을 정량하여 시료 1g 당 quercetin의 mg 함량으로 나타내었다.

    3. 귀리 부위별 추출물의 DPPH 라디컬 및 ABTS 라디칼 소거 활성 분석

    DPPH 라디컬 소거능은 1,1-diphenyl-2-prcrylhydrazyl(DPPH) 을 이용하여 Benzie & Strain(1996)의 실험방법을 변형하여 측정 하였다. 시료 100μL에 methanolic DPPH radical 0.1mM 용액 100 μL 첨가, 혼합하여 1시간 뒤 525nm에서 시료의 흡광도를 spectrophotometer로 측정하였다. 이때, DPPH용액은 반응 직전에 제 조하여 사용하였으며, DPPH 에 대한 소거활성은 Inhibition % = [(absorbance of control – absorbance of sample) / absorbance of control] × 100 값으로 나타내었다. ABTS (2,2‘-azino-bis (3- ethylbenzthiazoline-6- sulphonic acid)) 라디컬 소거능은 Robert et al.(1999)의 실험방법을 변형하여 측정하였다. 7mM의 ABTS 용액을 2.45mM의 potassium persulfate와 95 %의 에탄올을 섞어 734nm에서 0.70 ± 0.02가 되게 만든 후 100μL의 시료에 100μL의 ABTS 용액을 섞고 30분 뒤 734nm에서 시료의 흡광도를 spectrophotometer로 확인하였다. ABTS에 대한 소거활성은 Inhibition % = [(absorbance of control – absorbance of sample) / absorbance of control] × 100 값으로 나타내었다.

    4. Ferric reducing antioxidant power (FRAP) 분석

    FeCl3을 이용한 Ferric reducing antioxidant (FRAP) 측정은 Benzie & Strain(1996)의 실험방법을 변형하여 측정하였다. 0.3M sodium acetate buffer (pH 3.6)와 40mM HCl로 용해시킨 10mM 2,4,6-tripyridyl-S-triazine (TPTZ) solution 그리고 20mM FeCl3 solution을 10:1:1(v/v/v)의 비율로 혼합하여 37℃에서 10분간 반 응시켜 만든 FRAP reagent를 준비하였다. FRAP reagent 150μL 에 시료 5μL를 혼합하여 실온에서 5분간 방치한 후 593nm에서 시료의 흡광도를 spectrophotometer로 측정하였다. 항산화력은 FeSO4·7H2O (0.1–1.0mM)를 사용하여 얻어진 표준곡선으로부터 FeSO4·7H2O를 표준물질로 사용하여 FRAP 값(ug Fe2+/mg)으로 나타내었다.

    5. 귀리 부위별 추출물의 항균능력 분석

    사용균주는 그람 양성균인 Staphylococcus aureus subsp. aureus KCTC 1929, Streptococcus pneumoniae KCTC 5412와 그 람 음성균인 Escherichia coli KCTC 1682, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae KCTC 2208이었으며, 사용된 균주는 한국생물자원센터(KCTC, Jeongeup, Korea)에서 분양받아 실험 에 사용하였다. 균주는 tryptic soy broth (Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)에 분주한 이후 37℃ 배양기에서 2회 계대 배양 을 실시 후 48시간 배양한 배지를 사용하였다. 항균활성을 측정을 위해 Disk diffusion assay 법을 Klancnik et al.(2010)의 실험방법 에 따라 실시하였다. 접종한 미생물의 수가 108CFU/mL를 포함한 100μL의 현탁액을 spreader로 total plate agar (Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)에 균일하게 도말한 배지위에 멸균된 8mm filter paper disk (Toyo Roshi Kaisha Ltd., Tokyo, Japan)를 놓고 추출물을 disk에 추출물을 건물기준으로 40, 80, 120, 160μg/disk 가 되도록 흡수 시킨 다음 37℃의 배양기 안에서 48시간 동안 배양 하였다. 항균활성은 추출물별 3반속 실험을 실시하여 disk 주위에 추출물에 의한 억제존(mm)을 측정하여 평균값으로 나타내었다.

    6. 유화형 돈육 소시지의 품질특성 평가

    6.1 유화형 돈육 소시지 제조

    돼지 등심과 지방을 5mm 플레이트로 분쇄(mincer, Model 5K5SS, USA)하여 사용하였다. 분쇄한 돈육 62.03(%, w/w)와 식염(1.45) 을 혼합 한 후 4℃에서 12시간 염지한 이후 Silent cutter (K15, Roman, Spain)를 사용하여 저속으로 3분간 회전하면서 돈지방(15.51) 을 혼합하였다. 이후 빙수(ice water)(15.50), 양파(2.12), 대두단백 (1.13), 설탕(0.8), Sodium caseinate(0.76), 복합 인산염(0.19), potassium solvate(0.16), MSG(0.08), sodium ascorbate(0.05), 시 즈닝(0.21) 및 아질산염(0.01)을 혼합하여 제조하였다. 사용된 첨가 물과 시즈닝은 첨가제 회사(MSC Co. Ltd., Seongnam, Korea)에 서 구입하여 사용하였다. 무첨가 대조구는 OLE를 넣지 않았고, T1 및 T2는 OLE를 각각 0.025% 및 0.05% 첨가하여 처리구별로 5kg 씩 제조하였다. 제조된 유화물을 진공 자동 충진기(vacuum filling machine, RVF 327, Düker-REX Fleischereimaschinen GmbH, Germany)로 25mm 콜라겐 케이싱(IKJIN Co. Ltd., Seoul, Korea) 에 충진한 이후 스모크하우스(SMK-2000SL, Metatek, Korea)에서 중심온도가 72℃까지 가열하였으며, 이후 25℃까지 심부온도를 냉 각한 이후에 진공 포장(M-2AM, Daelim Co. Ltd., Korea)하여 4℃에 보관하면서 실험에 이용하였다. pH, 육색, 조직감 분석 및 관능검사는 제조 2일차에 분석하였으며, 저장성 실험은 저장 7, 14, 21일차에 TBARS (Thiobarbituric acid reactive substances), VBN (Volatiole basic nitrogen), 총균수를 분석하였다.

    6.2 pH, 육색, 조직감 및 관능적 특성 평가

    pH는 유화 소시지에서 10g을 채취하여 증류수 90mL와 함께 균질기(Daihan, Wonju, Korea)로 13,500rpm에서 10초간 균질하 여 pH meter (Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA)로 측정하 였다. 육색은 시료를 자른 후 절단면을 공기 중에 30분간 노출 시킨 후 색차계(CR-400, Konica Minolta, NJ, USA)를 이용하여 CIE L*(lightness), a*(redness), b*(yellowness)를 측정하였으며, 측 정 전 표준색판(Y = 92.8, x = 0.3134, y = 0.3193)을 이용하여 표준화한 다음 측정하였다. 조직감 검사는 균일하게 넓이 27ф, 높 이 2cm로 채취한 후 texture analyzer (TA 1, Lloyd Instruments, Largo, FL, USA)를 이용하여 측정하였다. 시료의 크기는 2×2×2cm 로 정형한 다음 분석하였다. 분석조건은 pre test speed 2.0mm/s, test speed 3.0mm/s, post test speed 5.0mm/s, distance 70% 조건으로 경도(hardness), 검성(gumminess), 탄력성(springiness), 부착성(adhesiveness), 및 씹힘성(chewiness)을 측정하였다. 관능 검사의 모든 선발 및 검사 절차는 대구대학교 생명윤리위원회(IRB NO 1040621-201905-HR-004-02)의 승인을 받아 진행되었다. 관 능검사는 기호척도법(hedonic scale test)에 따라 실시하였다. 패널 요원을 2주간 훈련시킨 이후 선발된 8명의 관능검사 요원을 대상 으로 관능검사실에서 관능검사를 실시하였다. 시료는 소시지 직경 크기로 동일하게 절단하여(12파이×5cm), 5-6개를 깨끗한 플라스 틱 밀봉용기에 담아 따뜻한 물과 식빵을 함께 제시하였다. 시료의 기호는 무작위로 선택한 세 자리 숫자를 난수표를 이용하여 사용하였 다. 평가항목은 귀리의 첨가 수준을 달리하여 제조한 소시지에 대하 여 각 개인의 취향에 따라 육색(color), 이취(odor), 풍미(flavor), 조 직감(texture), 전반적인 기호도(overall acceptance)에 대한 항목 을 선호에 따라 순서대로 선택하도록 하였다. 관능검사 평가는 5점 기호척도법을 변형하여 사용하였다(Piggot, 1984). 각각의 평가 항목 에 대하여 1점은 ‘대단히 싫다’에서 5점은 ‘대단히 좋다’까지의 점수 를 부여하여 평가하였다. 시식하는 순서는 한 개의 제품을 먹고 나면 반드시 물과 식빵으로 입안을 두 번 헹구도록 하고 12분 후 다른 시료를 시식하고 평가하여 통계 처리하여 유의성을 검정하였다.

    6.3 저장 중 지방산화도, 단백질변패도 및 총균수 변화

    지방산패도(TBARS)는 Tarladgis et al.(1960)의 방법을 변형하 여 측정하였다. 시료 5g에 butylated hydroxyanisole (BHA) 50mL 와 증류수 15mL를 가해 homogenizer로 14,000rpm에서 10초간 균질 화 시킨 후, 균질액 1mL을 시험관에 넣고 여기에 2mL thiobarbituric acid (TBA)/trichloroacetic acid (TCA)혼합용액을 넣어 완전히 혼합한 다음, 90℃의 항온수조에서 15분간 열처리한 후, 냉각시켜 3,000rpm에서 10분간 원심분리 시켰다. 원심분리한 시료의 상층을 회수하여 Spectrophotometer를 이용하여 531nm의 파장에서 흡광도 를 측정하였다. TBA 수치는 시료 kg당 mg malonaldehyde (MDA) 양으로 표시(mg MDA/kg)하였다. 단백질변패도는 휘발성염기태 질소화합물(VBN)을 Pearson (1968)의 방법을 이용하여 측정하였 다. 시료 10g에 증류수 90mL를 가하여 14,000rpm으로 5분간 균 질한 후, 균질액을 Whatman No. 1 Filter paper (GE Healthcare Life Sci., PA, US)를 사용하여 여과하였으며, 여과액 1mL를 Conway unit 외실에 넣고 내실에는 0.01N 붕산용액 1mL와 지시약(0.066% Methyl red + 0.066% Bromocresol green)을 3방울 가하였다. 뚜껑과의 접착부위에 Glycerine을 바르고 뚜껑을 닫은 후 50% K2CO3 1mL를 외실에 주입을 실시하였고, 즉시 밀폐시킨 다음 용 기를 수평으로 교반한 후 37℃에서 120분간 배양하였다. 배양 후 0.02N H2SO4로 내실의 붕산용액을 적정하였다. VBN의 수치는 아래 식으로 환산하여 100g 시료 당 mg으로 환산하여 표시하였다.

    VBN value (mg/100g meat) = [0.28 × (titration volume of sample solution titration volume of blank)  × 10] × 100.

    총균수는 시료 25g을 채취한 후 stomacher bag에 멸균된 1% peptone수 225mL와 함께 넣어 3분간 균질화(bagmixer 400, Interscience, France) 후, 1mL를 채취하여 준비된 90mL 멸균 peptone수에 단계희석하였다. 이후 희석액 1mL에 총균배지(plate count agar, Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)를 분주한 이후 37℃ 배양기 안에서 48시간 동안 평판 배양하여 나타나는 colony수를 계수하여 log CFU/g 으로 나타냈다.

    7. 통계처리

    실험결과의 통계 분석은 SAS 9.4(2019)의 GLM (General Linear Model) 방법으로 분석하였다. 처리구 간의 평균값 비교를 위해 Duncan의 다중검정방법(Multiple range test)을 이용하여 5%수준에서 유의적인 차이를 검정하였다.

    결과 및 고찰

    1. 추출물의 수율, 총 폴리페놀, 플라보노이드 함량 및 항산화 활성

    귀리의 청초, 귀리 겨, 겉껍질 에탄올 추출물의 수율, 총 폴리페 놀, 플라보노이드 함량 및 항산화 활성을 Table 1에 나타내었다. 추출물의 수율은 겉껍질이 9.60%, 잎 7.93%, 귀리 겨 1.42% 순으 로 나타났으며(p<0.05), 잎과 껍질 부위의 추출 수율이 귀리 겨보 다도 높게 나타났다. 총 플라보노이드 함량은 귀리 잎이 145.99ug CAE/mg으로 겉껍질과 귀리 겨(28.63-55.36ug CA/mg)보다 유 의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 총 플라보노이드는 다양한 천연 식물에서 다양한 구조로 광범위하게 발견되는 식물의 이차 대사산 물로서 오늘날 6,000여종의 구조가 확인되었다(Khatiwora et al., 2010). 본 실험에서 총 플라보노이드 함량 분석은 플라보노이드의 한 종류인 quercetin으로 보정하여 quercetin equivalents (mg quercetin/g extract)으로 표기하였다. 본 실험에서 총 플라보노이 드 함량은 귀리의 겉껍질 추출물(20.73ug QE/mg)이 다른 추출물 보다 유의적으로 높은 수치를 나타내었고(p<0.05), 다음으로 잎 추출물이 13.12ug QE/mg으로 나타났다. 천연물 추출물에서 기인 한 페놀성분들은 일반적으로 항산화 특성 및 free radical 소거능을 가지고 있으며, 항균활성이 우수하다고 알려져 있기 때문에 천연물 을 기능성 소재로서의 효과를 평가하고자 할 때 이들 페놀성분이 주요 선택 기준으로 평가된다(Seleshe & Kang, 2019).

    1,1-diphenyl-2-prcrylhydrazyl (DPPH)는 자유 라디칼(free radical) 로 특유의 색을 나타내나 전자 나 수소원자에 의해 전자가 쌍이 되어 비라디칼이 되면 특유의 색이 사라지게 되는데, 이를 활용하여 전자를 줄 수 있는 항산화 물질의 수소공여능을 측정하는 일반적인 방법으로 알려져 있다(Bondet et al., 1997). 본 실험의 결과 DPPH 라디컬 소거능의 경우 대조구로 사용된 항산화제인 butylated hydroxytoluene (BHT)의 활성은 25.37%로 나타났으며, 귀리 추출물 모두가 BHT보다는 활성이 높지 않지만, 추출물간의 비교에서 잎 추출물이 7.57%로 겉껍질과 귀리 겨 추출물보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 또한, 2,2-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6- sulphonic acid)(ABTS)를 활용한 양이온 라디칼의 소거에 의한 항산화 활성분석 결과, BHT의 활성(85.69%)보다 낮게 나타났으 나, 귀리 추출물간 비교에서 잎 추출물이 35.07%로 다른 부위(겉 껍질 25.75% 및 겨 12.43%)보다 유의적으로 높은 활성을 나타내 었으며(p<0.05), 겉껍질 및 귀리 겨 추출물도 어느 정도의 ABTS 활성을 나타내었다. 항산화 측정 방법 중 FRAP 환원능은 지질산 화 초기에 발생하는 과산화물이 ferrous chloride (Fe2+)를 ferric chloride (Fe3+)산화시켜 갈색화 시키는데, 이러한 철 분자의 산화 정도를 측정하여 항산화능을 평가는 방법이다(Benzie & Strain, 1966). FRAP 분석결과 대조구인 quercetin (260.68ug Fe2+/mg) 보다 유의적으로 낮은 값을 나타내었으나, 귀리 추출물간 비교에서 잎추출물이 32.77ug Fe2+/mg으로 겉껍질과 겨의 분석치(각각 27.63, 22.16ug Fe2+/mg)보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). Valantina & Neelamegam(2015)은 ABTS활성과 DPPH 라디칼 소거능 활성이 유효 물질이 페놀 화합물과 관련된다고 하였다. 이 러한 페놀 화합물이 항산화, 항균활성과 연관이 있으며, 다양한 생 리활성기능을 부여한다고 알려져 있다(Rice-Evans et al., 1997). 이상의 분석 결과 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 함량, 항산화능의 측정결과 측정 방법에 따른 활성도의 차이는 있지만, OLE가 총 폴리페놀함량, ABTS 라디칼 소거능, FRAP 활성능이 겉껍질 및 겨 추출물의 활성보다 높게 나타났다(p<0.05).

    2. 추출물의 항균활성

    그람 음성균 2종, 그람 양성균 2종에 대한 귀리 추출물의 농도별 (40-160ug/disk) 병원성 미생물 억제능력을 측정한 결과를 Table 2에 나타내었다. 귀리 겉껍질 추출물은 측정 농도 범위(40-160ug/disk) 내에서 모든 미생물 Staphylococcus aureus subsp. aureus KCTC 1929, Streptococcus pneumonia KCTC 5412, Escherichia coli KCTC 1682 그리고 Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae KCTC 2208에 대한 항균활성을 나타내지 않았다. 또한 귀리 잎 및 귀리 겨 추출물의 항균활성은 St. aureus, Str. pneumonia 그리고 E. coli에 대해서 항균활성을 나타내지 않았다. 하지만, K. pneumonia에 대해서 잎 및 겨 추출물이 항균활성을 나타내었다. 즉, 잎 추출 물은 K. pneumonia에 대해 80ug/disk 농도에서 항균활성을 나타 내었고, 겨 추출물은 120ug/disk 농도에서 항균활성을 나타내었다. 각각의 농도에서 활성능을 비교(160, 120, 80ug/disk)하였을 때, OLE는 각각 12.28, 10.50, 8.23mm의 억제존을 보였으며, 귀리 겨 추출물은 각각 11.00, 8.75, 8.00mm의 억제존을 보였다(p<0.05). 일반적으로 식물체에 함유되어 있는 페놀 화합물이 라디칼 소거 활성을 가지게 되는데, 이러한 라디컬 소거활성이 병원성 미생물의 억제에 영향을 미친다고 보고되고 있다(Singleton & Rossi, 1965;Rauha et al., 2000). Pagnussatt et al.(2013)은 귀리 곡물 추출물 이 Aspergillus flavus의 생육을 억제한다고 보고하였으며, 많은 연구자들 귀리 내에 oleuropein, p-hydroxy benzoic acids, caf-feic acids, protocatechuic acids, vanillic acids, p-coumaric acids, gallic acid, quercetin 등을 함유하고 있다고 보고하였다 (Aziz et al., 1998;Rodriguez-Vaquero et al., 2007). 본 연구에 서는 귀리 추출물내 함유된 총 폴리페놀 및 플라보노이드 성분들이 항산화 활성 및 항균활성에 영향을 미친 것으로 사료된다. 이상의 결과 OLE는 수율 및 총 페놀함량이 높으며, ABTS 라디칼 소거능 이 높고 FRAP의 환원능력이 높게 측정되었으며, K. pneumonia에 대한 항균효과도 우수한 것으로 평가되었다.

    3. 추출물 첨가 유화형 돈육 소시지의 품질특성 변화

    Table 3는 OLE 첨가 유화형 소시지의 pH, 육색, 조직학적 특성 및 관능검사에 미치는 결과를 나타낸 표이다. 시험구별 소시지의 pH측정 결과 잎 추출물이 pH값의 상승을 가져왔으나, 유의적인 pH의 변화를 가져오지 않았다(p>0.05). 제품의 육색은 소비자의 구매의향에 많은 영향을 미치기 때문에 육제품 품질에 중요한 역할 을 한다고 알려져 있다(Brewer et al., 1998). 그 중 적색도는 소비 자의 수용성에 매우 중요한 역할을 한다고 보고되고 있다(Renerre, 2000). 본 실험 결과 0.025% OLE를 첨가한 소시지의 경우 명도, 적색도 및 황색도의 유의적인 차이를 나타내지 않았다(p>0.05). 하지만, 0.05% 잎 추출물 첨가구는 대조구(L*, 69.90)보다 유의적 으로 낮은 백색도(L*, 67.09)를 보였으며, 높은 적색도(a*, 2.64) 및 황색도(b*, 9.17)를 나타내었다(p<0.05). 이러한 OLE 첨가가 적색도의 유의적인 향상을 가져왔다는 점은 흥미로운 결과라고 사 료된다. 본 연구의 결과는 기존의 조릿대 잎 추출물을 첨가한 패티 (Oh & Lim, 2010), 홍삼추출물을 첨가한 패티(Kim et al., 2011), 겨우살이 추출물을 첨가한 패티(Kang, 2016) 등의 육색변화 결과 와 유사한 결과를 나타내었다. OLE를 첨가한 육제품의 육색변화 결과는 암갈색을 띄는 OLE가 육제품의 육색에 영향을 미친 것으 로 평가된다.

    p>0.025% OLE를 첨가한 처리구에서 조직감 특성인 경도(hardness), 응집성(cohesiveness), 탄력성(springiness), 검성(gumminess) 및 씹힘 성(chewiness)에 유의적인 차이를 가져오지 않았다. 하지만, 0.05% OLE 첨가구에서 경도(0.81kgf)가 대조구(0.61kgf)의 경도보다 유 의적으로 높은 값을 나타내었다(p<0.05). 하지만, 응집성, 탄력성, 검성 및 씹힘성에는 유의적인 변화를 주지 않았다(p>0.05). 관능검 사 결과, 육색 및 이취의 경우 모든 시험구에서 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 하지만, 0.05% 귀리추출물 첨가구에서 대조구보 다 유의적으로 낮은 풍미, 조직감 및 기호성을 나타내었다(p<0.05). 하지만, 0.025% 처리구에서는 대조구와 처리구간의 풍미, 조직감 및 종합적 기호도의 유의적인 차이를 나타내지 않았다.

    Table 4는 OLE의 첨가가 유화형 소시지의 저장기간 중 지방산 화도(2-thiobarbituric acid reactive substances, TBARS), 휘발성 염기태 질소화합물(volatile basic nitrogen, VBN) 및 총균수(total plate counts) 변화를 나타낸 표이다. TBARS값은 지방산화로 인 해 생성된 자유 라디칼이 aldehydes, ketones, 카르보닐화합물 들 이 생성되는데, 카르보닐화합물 중 malonaldehydes 함량을 측정 하는 방법으로 한 분자의 malonaldehyde와 두 분자의 thiobarbituric acid가 반응할 때 적자색의 복합체가 형성하는 반응을 이용하여 지방산화를 측정하는 방법으로 일반적으로 식육의 산화 측정에 많이 사용된다(Kang, 2016). 본 실험 결과 저장기간 중 모든 시험구의 TBARS값은 저장 21일차에 유의적으로 증가하였 다(p<0.05). 대조구의 경우 초기 0.60mg MDA/kg에서 저장 14일 차에서 21까지 0.85-0.88mg MDA/kg 수준에 도달하였다(p<0.05). 0.025% OLE 첨가구는 저장 14일차까지 0.68mg MDA/kg을 유지 하다가 저장 21일차에 0.82mg MDA/kg로 증가하였다(p<0.05). 0.05% OLE 첨가구는 저장 7-14일까지는 0.53-0.55mg MDA/kg으 로 낮은 상태로 유지하다가 저장 21일차에 급격히 0.81mg MDA/kg으 로 증가하였다(p<0.05). 저장 7일차의 시험구간 비교에서는 유의적 인 차이를 보이지 않았으나, 저장 14일차엔 귀리 첨가구가 증가할수 록 유의적으로 낮은 TBARS 값을 나타내었다(p<0.05). 저장 21일 차의 경우 모든 시험구의 지방산화도가 0.81-0.88mg MDA/kg으로 시험구간 유의적인 차이를 보이지 않았다. 신선육에서 TBA 수치가 0.46mgMDA/kg 이하까지는 가식권으로 인정하고 1.2mgMDA/kg 이상일 때는 부패한 것으로 인정한다고 나와 있습니다. (Turner et al., 1954) 하지만 저희의 실험값이 조금 더 높지만, 저 수치는 신선육에서 보고된 수치이기 때문에 VBN의 수치와 함께 고려해 보았을 때 부패하지 않았다고 판단됩니다.

    VBN은 육제품 내에서 부패성 미생물과 효소와 관련되어 있다 고 보고되어 있으며(Cai et al., 2015), VBN 값의 증가의 주요 요인은 이러한 효소 및 미생물에 의해 단백질 일부가 비단백태 질소화합물을 증가시키는 것으로 보고되었다(Lefebvre et al., 1994). 또한 휘발성염기질소인 VBN은 식품의 신선도를 평가하는 지표로서 VBN이 10 mg%이하의 경우 신선한 상태라고 나타내고, 30 ~ 40mg%은 부패 초기 단계라고 보고되었다(Jeon MR & Choi SH 2012). 실험 결과 저장기간 중 모든 시험구의 VBN값은 유의 적으로 증가하였다(p<0.05). 대조구의 경우 초기 1.59mg%에서 저장 14일차에 5.77mg%로 증가하였으며, 저장 21에 7.44mg%로 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 0.025% OLE 첨가구는 저장 7 일차(1.48mg%)에 비해 저장 14 및 21일 차에 3.25-3.45mg%로 증가하였으나(p<0.05), 매우 낮은 VBN값을 유지하였다. 0.05% OLE 첨가구는 저장 14일차까지 2.68 mg%이하로 유지하다가 저 장 21일차에 3.78mg%로 유의적으로 증가하였으나(p<0.05), 최종 VBN값은 3.78mg%로 낮은 값을 유지하였다. 시험구간 VBN값의 비교에서 저장 7일차엔 시험구간 유의적인 차이를 나타내지 않았 다. 하지만, 저장 14 및 21일차엔 모든 OLE 첨가구가 대조구보다 유의적으로 낮은 VBN값을 나타내었다(p<0.05). Seleshe & Kang (2019)은 돈육 패티의 단백질 변패 억제는 항산화제 및 페놀성분의 함량에 따라 변화한다고 보고하였으며, Lee et al.(2019)도 돈육 패티의 단백질 변패 억제를 발효된 마늘의 추출물의 강한 항산화 항균능력 때문이라고 보고하였다.

    Singleton & Rossi(1965)Rauha et al.(2000)의 연구에 의하 면 천연 항산화제는 페놀 화합물의 유리라디칼 소거 활성에 의해 미생물의 성장을 억제시킨다고 보고하였으며, 귀리 곡물 추출물이 Aspergillus flavus의 생육을 억제한다고 보고되었다(Pagnussatt et al., 2013). 본 실험의 분석 결과, 모든 시험구에서 저장기간이 증가할수록 총균수가 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 대조구의 경우 저장기간이 증가할수록 급격하게 미생물 수가 증가하였다. 즉, 7일차에 대조구의 미생물수가 4.96log CFU/g이었으나, 저장 14일차에 7.68log CFU/g, 저장 21일차엔 8.13log CFU/g으로 증 가하였다. 일반적으로 세균의 수가 6log CFU/g이면 부패가 시작 되며, 7log CFU/g 이상이면 이취가 발생하고, 8log CFU/g 이상이면 점액질이 형성된다고 알려져 있다(Otremba et al., 1999). 0.025% 및 0.05% 귀리 추출물을 첨가구는 저장 14일차에 5.37- 5.95log CFU/g로 증가하였다가 21일차에 6.22-6.52log CFU/g 수준으로 대조구보다 증가폭이 낮았다(p<0.05). 저장 7일차의 시험구간 비교 에서, 대조구(4.96log CFU/g)보다 OLE 첨가구가 유의적으로 낮은 총균수(4.04-4.36log CFU/g)를 나타내었으며(p<0.05), 저장 14 및 21일차의 경우에도 OLE 처리구의 총균수(각각 5.37- 5.95log CFU/g 및 6.22-6.52log CFU/g)가 대조구보다 유의적으로 낮게 나 타났다(p<0.05). 이상의 결과는 Kang(2016)의 Mistletoe 추출물이 돈육 패티의 총균수의 감소에 영향을 미쳤다고 보고와 유사하였으 며, Kim et al.(2011)의 홍삼추출물이 돈육소시지의 총균수의 감소 에 영향을 미쳤다고 보고와 유사하였다.

    이상의 결과, 부위별 귀리 추출물 내 함유된 총 폴리페놀 함량이 추출물 자체의 항산화 항균활성에 영향을 미친 것으로 평가되며, 육가공 제품인 소시지의 저장 중 지방산화 및 단백질 변패도의 억제와 총균수의 성장 억제에 영향을 미친 것으로 사료된다. 또한, 저장성에 있어서는 0.05%와 0.025%가 대조구에 비해 좋은 값을 나타냈지만, 유의적인 차이가 거의 없었다, 하지만 관능적인 부분 에서는 0.05%가 0.025%에 비해 낮은 값을 보였기 때문에 OLE의 첨가수준은 0.025%가 적절하다고 판단됩니다.

    감사의 글

    본 논문은 2016년도 대구대학교 학술연구비의 지원으로 수행되 었음.

    Figure

    Table

    Yield, total phenolic (TPC), total flavonoids (TFC) contents and antioxidant activities of ethanolic extract from different parts of oat

    Antimicrobial activity of different concentration of ethanolic extract from different parts of oat

    The pH and surface color values and texture profile analysis of sausages added with different levels of oat leaf extract

    The 2-thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), volatile basic nitrogen (VBN) and total plate counts (TPC) values of sausages added with different levels of oat leaf extract during storage

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