직냉식 냉장고에서 조건별로 저장한 절임배추의 항산화 및 영양성분 분석

본 실험에 사용한 배추(Brassica rapa L. ssp. pekinensis) 는 해남 땅끝마을 영농조합에서 2019년에 생산된 ‘남도장 군’ 월동배추를 사용하였으며 10 kg씩 포장이 된 제품을 구입 후 모든 배추의 부위를 길이 2 cm로 절단한 후 동결 건조 후 항산화 물질 분석 및 영양성분 분석 실험에 사용 하였다.

분석에 사용된 시료는 절임배추를 동결건조 후 믹서기 (TW-MX100S, Twinelfin smart blender, Ningbo winlim electric appliance Co., Ningbo, China)로 분쇄하여 40 mesh sieve를 통과한 샘플을 사용하였으며, 시료 5 g에 3차 증류 수(J.T. Barker^®, Center Valley, PA, USA)로 20배 희석시 킨 후 상온(25°C)에서 30분 동안 40 kHz에서 초음파 추출 (Ultrasonic cleaner UC-02, Lab companion, Daejeon, Korea)하였다. 추출 후 원심분리기(Himac CR21GⅡ, Hitachi, Tokyo, Japan)로 8,000 rpm에서 30분 동안 분리한 후 상등 액을 syringe로 1 mL 취한 후 PVDF syringe filter 0.2 μm 로 여과한 후 분석 실험에 사용하였다.

절임배추의 유리당 분석은 High Performance Liquid Chromatography (HPLC, Alliance e2695, Waters Co., Milford, MA, USA)을사용하여 분석하였으며 분석에 사용 된 컬럼은 유리당 분석용 컬럼(Shodex Asahipak NH2P-50 4E, 4.6 × 250 mm, Showa Denko K.K., Kanagawa, Japan) 을 사용하였다. 이동상 용매는 70% Acetonitrile (Acetonitrile 70 : Water 30, %(V/V), J.T. Barker^®)을 이용하였고, 이동 상의 유속은 1 mL/min, oven의 온도는 25°C, injection(주 입량)은 10 μL로 설정한 뒤 RI detector로 검출하였다. 표준 물질은 glucose, fructose, sucrose (Sigma-Aldrich Co. St Louis, Mo, USA)을 기준으로 하여 작성한 검량선에 대입 하여 mg/100 g으로 산출하였다.

유리 아미노산 분석은 Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC)로 분석하였으며 Derivatization kit (Waters AccQ·Tag^TM Ultra Derivatization kit, 250 analyses, Waters, Milford, MA, USA)를 사용하여 유도체화 후 유 리아미노산 분석용 칼럼(Acc·cTag^TM Ultra 2.1×100 mm, Waters)을 이용하여 분석하였다. 이동상 용매는 Eluent A (Eluent A 1 : Water 20, V/V)와 Eluent B로 분석하였고, 컬럼의 oven 온도는 55°C 이동상의 유속은 0.7 mL/min, injection(주입량)은 1.0 μL로 설정한 후 PDA Detector (ACQUITY UPLC PDA eλ Detector, Waters)로 260 nm에 서 분석하였다. 표준물질은 17종의 아미노산 혼합물질을 기준으로 하여 작성된 검량선에 대입하여 산출하였다.

절임배추는 -70°C deep freezer에서 24시간 동안 냉동시 킨 후 동결건조기를 이용하여 건조하였다. 동결건조 후 건 조된 배추는 믹서기(TW-MX100S, Twinelfin smart blender) 로 분쇄한 후 분말화 된 배추에 70% 에탄올을 시료의 15배로 가하여 희석하였다. 희석한 시료는 초음파 추출기 (Ultrasonic cleaner UC-02, Lab companion)로 40 kHz에서 1시간 동안 추출하였으며 추출 후 filter paper로 감압 여과 한 후 농축하여 -70°C에서 동결 후 동결건조기(PVTFD 10R, ILSHIN, Yangju, Korea)로 건조 후 실험에 사용하 였다.

절임배추를 추출한 추출물을 농도별로 희석하여 100 μL 씩 96-well plate에 분주하였으며 0.2 mM DPPH solution을 100 μL씩 넣은 후 37°C에서 30분 동안 암실에서 반응하였 다. 반응 후 혼합물은 microplate reader (Infinite 200 pro, TECAN, Mannedorf, Switzerland)로 515 nm에서 값을 측 정하였으며 절임배추 추출물의 DPPH 라디칼 소거능에 대 한 값은 아래의 식에 대입하여 값을 산출하였다. ABTS 라디칼 소거능은 7 mM ABTS 용액과 2.45 mM porassium persulfate 두 가지 용액을 같은 비율(1:1)로 혼합한 후 빛 을 차단하여 12시간 이상 방치하였다. 실험에 사용할 때 혼합한 용액의 흡광도는 1.0-0.7이 되도록 맞춘 후 사용하 였으며 농도를 맞춰 희석시킨 시료 100 μL와 ABTS용액 100 μL를 넣어 30분 동안 암소에서 반응시킨 후 413 nm에 서 흡광도를 측정하였다.

폴리페놀 함량은 Folin-Denis법을 변형하여 이용하였다. 농도에 맞게 희석한 시료 추출물 200 μL에 2% Sodium carbonate 2 mL를 가하여 섞은 후 2분 동안 방치하였다. 1N Folin-ciocalteu's phenol reagent 200 μL를 넣고 30분 동안 어두운 곳에서 반응시킨 후 200 μL씩 96-well plate에 분주하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 페놀함량에 대한 표준물은 gallic acid (Sigma Co.)를 기준으로 하여 작성한 검량선을 기준으로 구하여 GAE mg/100g으로 나타 내었다. 플라보노이드 함량은 폴리페놀과 같이 알맞은 농 도로 희석한 추출물 250 μL에 에탄올 1 mL을 넣고 10% Alluminum chloride hydrate를 150 μL를 넣어 섞은 후 1 M NaOH를 500 μL 첨가하여 20분 동안 반응시켰다. 반응 후 96-well plate에 200 μL씩 분주하여 microplate reader (Infinite 200 pro, TECAN)로 510 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 측정 후 quercetin (Sigma Co.)을 기준으로 하여 작성한 검량선에 대입하여 QE mg/100g으로 나타내 었다.

실험 결과에 대한 분석은 SPSS for Window 20.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 통계 분석을 사용하였으며, 일원 배치분산분석(One-Way ANOVA test) 후 Duncan’s multiple range test로 사후검정 하여 p<0.05 수준으로 유의적인 차 이를 검증하였다.

저장기간에 따라 직냉식 냉장고에서 저장한 절임배추의 유리당 함량은 Table 1과 같이 나타났다. 본 실험 결과 절 임배추에 존재하는 유리당은 3가지로 fructose, glucose, sucrose가 존재하였으며, fructose, glucose의 함량은 177.5, 141.82 mg/100 g, sucrose는 18.19 mg/100 g으로 sucrose의 함량이 낮게 나타났다. Seong et al. (2016)의 실험 결과 생배추에 존재하는 유리당은 glucose, fructose, sucrose이 며, sucrose의 함량도 두 가지 유리당에 비해 낮게 검출되 어 본 실험결과와 같은 경향성을 나타내었다. 또한 저장 방법에 따라 비교한 결과는 2°C에서 저장한 절임배추의 유 리당 함량이 전반적으로 감소하는 경향을 보였으며 과냉각 (-2°C) 상태로 저장하였을 때는 저장하지 않은 상태의 절임 배추와 큰 차이를 보이지 않았다. Hwang et al. (2012)의 실험에서 홍고추의 -20°C 냉동 전과 후의 유리당 함량을 분석한 결과 냉동 전 함량과 냉동 후 함량이 유의적인 차 이를 보이지 않고, 대파를 -20°C에서 30일 동안 저장하였 을 때 fructose와 glucose 함량이 유의적인 차이를 보이지 않은(Kim et al., 2016) 것처럼 과냉각 저장에서도 처리 전 후 차이가 나타나지 않았다. 과냉각은 어는점 보다는 낮으 나 얼지 않는 상태를 뜻하며(James et al., 2009) 식품 내 에 존재하는 수분이 얼음으로 변화하는 온도 구간을 뜻한 다(Kong, 1985). 과냉각 저장은 저장기간을 늘릴 수 있는 냉장, 냉동과 비슷한 기술로(Esomon, 2010) 식품이 과냉각 상태일 때 내부에 존재하는 물질들이 전과 크게 차이가 없 는 것으로 본 실험 결과에 나타났다.

절임배추에 존재하는 유리아미노산 17종을 분석한 결과 로 Arginine (56.45 mg%), Serine (12.52 mg%), Cysteine (10.27 mg%)의 3종류 유리아미노산 함량이 가장 높게 나 타났다(Table 2). Lim et al. (2014)의 실험결과 시중에서 판매하는 절임배추의 유리아미노산의 함량 중 Serine 15.0- 14.1% 존재하는 것으로 나타났으며 실험에 사용된 절임배 추와 비슷하게 나타났다. 저장기간에 따라서는 큰 변화가 없었으며, 저장 방법에서는 대조구의 유리아미노산 함량이 감소하는 것으로 나타났다. 저장에 따른 유리아미노산의 변화를 실험한 유사한 사례를 보면 1°C에서 15주 동안 저 장한 밤의 유리아미노산을 분석한 결과(Nha & Yang. 1996) 원물과 비교하여 큰 변화가 없는 것으로 나타났으며 마늘을 -15°C에서 15개월 동안 저장하였을 때, 총 유리아 미노산의 함량이 1,047.8-1,044.6 mg%로 큰 변화가 없는 것으로 나타났으며(Shin et al., 2000), 본 실험 결과에서도 저장기간에 따른 변화는 보이지 않았다.

DPPH 라디칼 소거능 측정 방법은 free radical을 지니고 있는 수용성 물질 중 하나로 활성이 있는 성분을 만나면 전자를 주고난 후 DPPH 라디칼이 사라지는 원리를 기초 로 한 실험으로 시료에 존재하는 수소 공여능을 측정하는 실험 방법이다. 본 실험에서 절임배추의 DPPH 라디칼 소 거능은 95.85%로 나타났으며(Fig. 1), Kim et al. (2013) 배추김치의 활성(94%)과 유사하였다. 본 실험 결과에서는 저장기간이 길어질수록 라디칼 소거능이 감소하는 경향을 보였으며 저장 방법에 따라서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 과채류의 저장에 따른 DPPH 라디칼 소거능 연구 를 보면 4°C에서 저장한 딸기의 DPPH 라디칼 소거능은 15°C에서 저장한 딸기의 활성이 처리하지 않은 딸기와 비 교 하였을 때 소폭 감소하였고, Park et al. (2016)는 저장 온도(0, 1, 3°C)에 따른 로메인 상추의 DPPH 라디칼 소거 능은 0°C에서 저장하였을 때는 초기에 비해 25%가 감소 하였으나 저장 기간 동안은 유의적인 차이를 보이지 않았 다. 절임배추의 과냉각 저장에서도 이와 유사한 경향을 나 타내었다.

Fig. 1. DPPH radical scavenging activity of salted Chinese cabbage during the storage periods at 2°C and -2°C (in direct refrigerator). Values are expressed as the mean±SD (n=3). ¹⁾Means with NS are not significantly different by Duncan's multiple range test (p<0.05). ^2)A-CValues with different letter within the storage periods and same storage conditions are significantly different by Duncan's multiple range test (p<0.05).

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ABTS 실험법은 potassium persulfate와 ABTS이온이 반 응하여 항산화 성분에 의해 사라지게 되면서 시약 특유의 색상인 청녹색이 변하게 되는 원리로 항산화 활성을 측정 하는 방법 중 하나이다(Amao et al., 2001). 절임배추의 ABTS 라디칼 소거능은 Fig. 2과 같다. 절임배추의 라디칼 소거능은 97.95%로 DPPH 라디칼 소거능과 유사한 수치 로 나타났다. 저장기간에 따라서는 변화가 크게 나타나지 않았으며, 저장 6주차 이후로 과냉각에서 저장한 절임배추 의 항산화 활성이 유의적으로 더 높게 나타났다. -20°C에 서 냉동 후 저장한 멜론의 ABTS 항산화 활성은 생과가 94.5%로 나타났으며, 냉동기간에 따라서는 활성의 차이가 크지 않은 것으로 나타났다(Cho et al., 2009).

Fig. 2. ABTS radical scavenging activity of salted Chinese cabbage periods the storage periods at 2°C and -2°C (in direct refrigerator). Values are expressed as the mean±SD (n=3). ¹⁾Means with NS are not significantly different by Duncan's multiple range test (p<0.05). ^2)A-CValues with different letter within the storage periods and same storage conditions are significantly different by Duncan's multiple range test (p<0.05).

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본 실험 결과 총 페놀의 함량은 저장하지 않은 절임배추 와 비교하였을 때 저장기간이 길어질수록 감소하는 경향을 보였으며, 저장 방법별로 비교하였을 때 대조구(2°C)에 비 하여 과냉각(-2°C)에서 저장한 절임배추의 페놀 함량이 더 낮은 것으로 나타났다(Fig. 3). Park et al. (2015)의 연구결 과에서는 마늘을 저장 온도에 따라 비교하였을 때 4°C에서 총 페놀 함량이 6.91±0.69 μg GAE/g였으며 -20°C에서 저 장하였을 때는 6.70±0.76 μg GAE/g로 -20°C에서 더 낮은 온도에서 저장한 마늘의 총 페놀 함량이 낮아 본 실험 결 과와 유사한 경향을 보였다. 이와 다르게 Hwang & Yeom (2019)의 연구결과에서 4°C와 -20°C에서 저장한 아로니아 의 총 페놀 함량은 4°C에서 저장하였을 때는 저장기간이 길어질수록 유의적으로 감소하여 20주차에는 658.0±20.1 mg GAE/g으로 나타났으며, -20°C에서는 20주차에 698.4± 23.5 mg GAE/g으로 4°C에서 저장 하였을 때 보다 적게 감소하여 본 실험과는 다른 경향을 보였다. 페놀 함량은 배추, 마늘 등 함량이 적은 채소는 냉장 온도가 과냉각 보 다 성분의 유지가 잘 되었으며, 아로니아와 같이 페놀함량 이 높은 베리의 경우 과냉각 온도에서 저장할 때 성분 유 지가 잘 되는 것으로 나타났다. 이는 페놀 성분의 보존에 는 저장 온도 외에 다른 요소가 작용하는 것으로 나타나 추가적인 연구가 필요할 것으로 보여진다.

Fig. 3. Total phenol content of salted Chinese cabbage during the storage periods at 2°C and -2°C (in direct refrigerator). Values are expressed as the mean±SD (n=3). ^1)A-CValues with different letter within the storage periods and same storage conditions are significantly different by Duncan's multiple range test (p<0.05).

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배추에 존재하는 총 플라보노이드의 함량은 원물이 20.45±0.97 mg GAE/g으로 나타났으며, 저장 방법별로 비 교하였을 때 저장기간이 지날수록 플라보노이드 함량의 차 이는 크게 나타나지 않았으며 방법에 따라서는 저장 2주에 서는 과냉각의 플라보노이드 함량이 더 높았으며, 나머지 조건에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다(Fig. 4). 유사 한 연구 결과를 보면, 멜론 추출물을 -20°C에서 저장하였 을 때 플라보노이드의 함량은 저장 전 23.27±3.40 μg/mL 3개월 저장 후 21.52 μg/mL, 6개월 후에는 20.83 μg/mL로 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며(Cho et al., 2009). Part et al. (2015)의 실험에서 냉동 온도에서 마늘의 생리활성 물질의 변화를 측정한 결과 마늘의 플라보노이드 함량은 4°C에서 저장한 대조구의 플라보노이드 함량은 0.327 μg QE/g 이며, -20°C에서 저장한 경우 0.263 μg QE/g으로 유 의적인 차이를 보이지 않았다. 본 연구에서와 같이 멜론과 마늘도 낮은 온도에서 저장하게 될 경우 플라보노이드 함 량의 변화가 크지 않은 것으로 나타나 플라보노이드에 존 재하는 소염효과(Rapisardaet et al., 1999)와 같은 효능들은 온도가 낮은 경우 보존에 유리한 것으로 생각된다.

Fig. 4. Total flavonoid content of salted Chinese cabbage during the storage periods at 2°C and -2°C (in direct refrigerator). ¹⁾Means with NS are not significantly different by Duncan's multiple range test (p<0.05). 2)A-BValues with different letter within the storage periods and same storage conditions are significantly different by Duncan's multiple range test (p<0.05).

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