서 론
매실(Prunus mume)은 중국과 일본을 비롯하여 한국의 남부지방에서 생산되는 장미과에 속하는 매화나무의 열매 로 구연산, 사과산, 및 호박산 등 유기산 뿐 아니라 칼륨, 칼슘, 및 나트륨 등 무기 성분 함량이 풍부하여 대표적인 알칼리성 식품으로 잘 알려져 있다(Cha et al., 1999;Kang et al., 1999). 매실은 신맛이 강하고 아린 맛도 있어 생으로 먹기 어렵기 때문에 매실 당 침출액, 매실 주, 매실 차, 매 실 잼, 및 샐러드용 소스로 가공되고 있다. 최근 들어 화학 적 성분(Son et al., 2002;Ha et al., 2005), 간기능 개선 (Sheo et al., 1990) 및 항균 효과(Ko & Yang, 2009) 등 매 실 속에 함유된 기능 성분과 약리적 효과들이 보고되었다.
매실 당 침출액은 매실에 설탕을 가한 후 삼투압의 원리 를 이용하여 얻어지는 추출액이다. 매년 매실 당 침출액 제조에 소비되는 설탕의 연간 판매량이 33%를 상회할 정 도로 많은 가정과 농가 및 업체에서 생산이 활발하다(Lee et al., 2003). 그러나 덜 익은 매실에 있는 시안 배당체, 특히 amygdalin은 독성이 있다고 알려져 안전성 논란이 존 재한다(Son et al., 2017). 게다가 건강에 대한 관심이 높아 지면서 당 침출액의 설탕 함량에 대한 우려도 있다. 그간 매실 가공품의 amygdalin 함량이 보고 된 바 있지만(Cho et al., 2018) amygdalin은 산이나 효소 등에 분해되므로 후숙 과정에서 함량 검토가 필요하다. 또한 당 침출액 중 의 설탕 함량의 경우 숙성 후 당 조성의 변화를 조사할 필요가 있다. 한편 매실 당 침출액은 숙성 과정 중에 미생 물의 작용으로 알코올 생성을 동반하기 때문에 알코올 발 효 억제가 절실하게 요구되나 기왕의 보고는 미흡한 실정 이다.
따라서, 본 연구에서는 매실 당 침출액을 제조한 후 누 름판을 처리군과 무처리군으로 구분하여 적용하고 상온 (25°C)과 냉장(4°C)의 온도에서 저장하면서 매실 당 침출액 에 함유된 알코올 함량과 amygdalin 함량 및 유리당 함량 의 변화를 조사하였으며 매실 당 침출액의 품질 향상 및 안전성 강화에 필요한 기초자료로 제시하고자 하였다.
재료 및 방법
본 실험에 사용된 매실(Prunus mume)은 전라남도 순천 소재 농가에서 2019년 수확한 것을 사용하였으며, 설탕은 백설탕(CJ Co. Ltd, Seoul, Korea)을 시중에서 구입하여 사 용하였다. 당 침출액은 한국의 전통 방법에 따라 제조하였 다. 매실은 꼭지부위를 제거한 후 세척하였고 물기를 제거 한 다음 사전에 열탕 소독하여 건조한 밀폐용기에 원료 1 kg을 담고 설탕 1 kg을 켜켜이 넣고 맨 위의 층에는 설탕 으로 덮어주었다. 3일간 실온보관 하여 설탕이 용해되도록 한 후 조건에 따라 누름판을 설치 후 각각 25°C와 4°C 냉 장고에 보관하여 숙성하였다. 시료는 시료제조 1개월 후부 터 2개월 간격으로 채취한 후 알코올 함량, amygdalin 함 량, 유리당 함량, 폴리페놀 함량, 당도, 색도, pH 및 산도 를 분석하였으며, 총 9개월간 실험을 하였다
알코올 함량은 국세청 주류 분석 규정에 준하여 측정하였 다(National Tax Service Technical Service Institute, 2005). 매실 당침출액 100 mL에 증류수 100 mL를 혼합하고 알 콜증류장치(alcohol distillator, DS-28, DASOL Scientific Co., Ltd., Hwaseong, Korea)를 이용하여 증류하고 증류액 이 80 mL가 되면 증류를 정지하고 증류수를 보충하여 100 mL가 되도록 하였다. 증류액을 비중계(Daekwange, Inc., Seoul, Korea)를 이용하여 측정한 후 Gay-Lussac 주 정도수환산표를 이용해 보정을 해주었다.
LC/MS를 이용하여 시료에 들어있는 amygdalin을 분석 하기 위하여 시료를 증류수로 3배 희석 후 Sep-Pak Plus C18을 이용하여 Sep-Pak을 진행하였다. Sep-Pak을 사용하 기 위하여 methanol 3 mL로 activation을 시킨 후 증류수 3mL로 세척을 한 후 3배 희석한 시료 1.2 mL을 주입하였 다. 증류수 3 mL로 다시 세척을 진행 한 후 methanol 1 mL 을 흘려 모아 CentriVap vacuum concentrator (LABCONCO Co., Kansas City, MO, USA)을 이용하여 완전히 건조 시 켰다. Methanol로 녹인 다음 원심분리 한 상층액은 UPLCQ- TOF MS (Vion, Waters, Milford, MA, USA)를 사용하 여 분석하였다. 시료 추출물은 Acquity UPLC BEH C18 column (2.1×100 mm, 1.7 μm; Waters)에 주입하였으며 이 동상은 0.1% formic acid를 함유하고 있는 물(A)와 0.1% formic acid를 함유하고 있는 ACN (B)로 flow rate은 0.35 mL/min이며 분석 시간은 12분이고 컬럼 온도는 40°C 이다. 컬럼으로 통과하여 나온 eluents는 multiple reaction monitoring (MRM)모드를 이용하기 위하여 negative ion mode를 갖고 있는 Q-TOF MS로 분석하였다. TOF MS data의 capillary와 sampling cone voltages는 2.5 kV와 20 V, desolvation flow rate은 900 L/h, desolvation 온도는 400°C, source 온도는 100°C이다. Leucine-enkephalin ([MH] = 554.2615)는 lock mass을 위한 reference compound로 사용되었으며 30 s당 분석되었다. MS/MS spectra은 collision energy (8 eV), m/z 456.15 > 323.10 조건하에서 얻었다. m/z, retention time, ion intensity를 포함하는 mass spectrometry data 프로세싱은 Unifi software (Waters)을 사 용하여 진행하였다.
GC/MS (GC-2010Plus, GCMS-TQ 8030, Shimazu, Tokyo, Japan)를 이용하여 매실 당침출액에 들어있는 유리당을 분 석하기 위하여 시료를 증류수로 1,000배 희석 후 10 μL를 CentriVap vacuum concentrator (LABCONCO Co.)을 이용 하여 완전히 건조시킨 후, methoxyamine hydrochloride과 N,O-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide (BSTFA)를 사용 한 silylation의 방법을 이용하여 유도체화를 진행하였다. 유도체 방법은 pyridin에 methoxyamine hydrochloride을 녹 인 용매를 건조한 시료에 70 μL 넣은 후 37°C에서 90분간 반응시켰다. 상온으로 냉각 후 BSTFA을 첨가하고 70°C에 서 30분간 반응시킨 유도체화 된 추출물은 vial에 옮겨 담 아 GC/MS로 분석하였다.
유도체 된 시료 1 μL는 DB-5 column (30 m × 0.25 mm id, 0.25 μm film thickness; J & W Scientific, Folsom, CA, USA)이 연결된 GC로 주입하여 분석을 진행하였다. Carrier gas로 사용된 helium은 1 mL/min 유속으로 흘려 보냈으며 injector 온도는 200°C로 유지하였다. 초기 oven 온도를 70°C로 2분간 유지시킨 후 25 °C/min 비율로 200°C까지 증가시킨 후 10 °C/min 비율로 320°C까지 증가 시켜 동일 온도에서 5분간 유지시켰다. GC column을 통해 분석되어 나오는 물질들은 electron impact (EI) ionization mode (70 eV)로 작동하는 GCMS-TQ 8030 (Shimadzu)로 분석하였다. Ion source와 interface 온도는 각각 230°C와 280°C였으며 GC column을 통해 분석되어 나오는 물질들 은 full scan mode (m/z 45-550)로 모니터링 되었으며 scan event time과 scan 속도는 각각 0.3 sec와 2000 u/sec 이였다. Detector voltage은 0.1 kV이고 threshold은 100를 사용하였다.
폴리페놀 함량은 Folin-Denis (Folin & Denis, 1912)법을 약간 변형 시켜 측정하였으며 표준물질로는 gallic acid (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 사용하여 분 석하였다. 시료를 증류수로 10배 희석한 후 여과하여 시 료로 사용하였다. 시료 50 μL에 0.2 N Folin-Ciocalteu’s phenol reagent (Sigma-Aldrich Co.) 50 μL를 가하여 실온 에서 3분간 반응시킨 후, 7% Na2CO3 50 μL를 가한 다음 암소에서 1시간 반응시킨 후 microplate reader (Infinite 200 Pro, Tecan, Grödig, Austria)를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다.
매실 당 침출액의 당도는 Brix meter (PAL-3, ATAGO, Tokyo, Japan)를 사용하여 상온에서 측정하였다. 색도는 시료 3 mL를 색차계(Color i7, X-rite, Grand rapids, MI, USA)를 사용하였으며 Hunter’s color value인 L (lightness), a (redness), b (yellowness) 값으로 평가하였다. 표준 백색 판은 L값은 94.29, a값은 -0.13, b값은 2.75이었다. pH는 시료를 10배 희석하여 pH meter (Metrohm 691, Metrohm, Greifensee, Switzerland)를 사용하여 측정하였다. 적정 산도 는 pH 측정 방법과 동일하게 처리한 시료를 30 mL 취하 고 pH 8.3이 될 때까지 0.1 N NaOH로 적정하였고 희석된 시료를 중화하는데 소비된 0.1 N NaOH 용량을 acetic acid (%)로 환산하여 계산하였다.
결과 및 고찰
과일이나 채소를 이용한 당 침출액에 대한 알코올 기준 은 없는 실정이나 관련 법에 따르면 1% 이상의 알코올을 포함한 음료는 주류로 정의(Kim et al., 2013)하고 있어 알 코올 함량이 1% 이하로 되도록 제어할 필요가 있다. 저장 온도와 누름판 처리에 따른 저장 기간 중 매실 당 침출액 의 알코올 함량의 변화는 Table 1과 같다. 4°C에서 저장한 당 침출액의 알코올 함량은 0.03-0.20% 이었고 25°C에서 저장한 당 침출액은 1.83-4.10%의 알코올 함량을 나타내었 으며 알코올 함량은 전반적으로 저장 후 3개월 시점에서 가장 많았다. 이와 같은 결과는 매실 당 침출액을 4°C에서 저장하면 알코올 함량을 1% 이하로 낮출 수 있음을 시사 한다. 과일과 채소 당 침출액에서 알코올 생성은 잘 알려 진 사실로(Cho et al., 2010), 원료 또는 제조 환경에서 유 래한 미생물들이 기여한다고 추정한다. 통상 알코올 발효 에 관여하는 효모는 4°C의 저온환경에서 생육이 취약한데 Kwak et al. (2016)은 사과 와인의 알코올 함량은 25°C보 다 15°C에서 발효한 경우 상대적으로 적었다고 보고하였다. 또한 Park et al. (2020)은 저온 숙성을 통하여 야생 복숭 아 당 침출액의 알코올 생성이 억제되는 결과를 보고한 바 있다. 한편, 당 침출액의 알코올 함량은 4°C의 경우 누름 판에 따른 차이를 나타내지 않으나, 25°C에서는 누름판으 로 처리한 당 침출액의 알코올 함량이 누름판을 처리하지 않은 것보다 상대적으로 많았다(p<0.05). 이는 최근 보고 (Park et al. 2020)와 다른 결과로서 원료(야생 복숭아)와 담금 규모(10 kg)의 차이에서 기인한 것으로 추정되며 당 침출액의 알코올 생성을 억제하기 위한 영향인자로서 누름 판보다 저장 온도의 중요성을 나타낸다.
1) PM-25: Storage at 25°C without pressure plate, PM-25P: Storage at 25°C with pressure plate, PM-4: Storage at 4°C without pressure plate, PM-4P: Storage at 4°C with pressure plate.
A-E Values with different letter within a same row differ significantly by Duncan's multiple range test (p<0.05).
매실의 씨에 함유된 amygdalin의 경우 독성 논란이 존재 (Kim et al., 2018)하여 당 침출액의 amygdalin 함량은 안 전성 측면에서 중요성이 있다. 저장 온도와 누름판 처리에 따른 저장 기간 중 매실 당 침출액의 amygdalin 함량의 변화는 Fig. 1과 같다. 당 침출액의 amygdalin 함량은 저 장 1개월 시점에서 14.14-23.66 μg/mL 이었으며 저장 기간 이 증가하면서 저장 온도와 누름판 처리에 따라 차이를 보 였다. 25°C의 경우 저장 3개월 시점의 amygdalin 함량은 72.95 μg/mL이었고 이후 감소하는 양상을 나타내었다. 이 러한 결과는 숙성 기간에 따라 매실 가공품의 amygdalin 함량이 감소한다는 Kim et al. (2002)과 Son et al. (2017) 의 결과와 유사하다. 반면 4°C에서는 저장 기간의 경과에 따라 amygdalin 함량이 증가하였다. 이는 4°C 조건에서 설탕의 용해가 지연되면서 amygdalin도 천천히 용출된 것 으로 생각된다. Magee et al. (1983)은 설탕액의 온도를 낮추면 수분과 설탕의 확산속도가 감소한다고 보고한 바 있다. 한편, 25°C와 4°C의 조건에서 누름판을 적용한 당 침출액의 amygdalin 함량이 누름판을 적용하지 않은 것 보다 적었다. 이와 같은 결과는 처리군 사이에 amygdalin 의 분해 환경의 차이에서 기인한 것으로 생각된다. amygdalin의 분해에는 산이나 효소 등이 관여하며(Kim et al., 2002), Go et al. (2018)은 포도당과 과당 복합체, 유기 산 등 대사체가 amygdalin 분해효소의 활성을 억제한다고 보고한 바 있다. 따라서, 매실 당 침출액 중의 amygdalin 분해효소와 대사체에 관한 깊이 있는 연구가 필요하다. 다만, 매실 당 침출액은 누름판 처리에 의하여 유리당 조 성과 총산 및 폴리페놀 함량에서 차이를 보였으며 이러한 특성이 amygdalin의 분해에 영향을 미치면서 당 침출액 중의 amygdalin 함량을 감소시킨 것으로 본 연구의 결과 를 설명할 수 있다.
건강에 대한 관심이 높아지며 식물 당 침출액의 설탕 함 량에 대한 소비자의 우려가 있다. 저장 온도와 누름판 처 리에 따른 저장 기간 중 매실 당 침출액의 유리당 함량 변화는 Table 2와 같다. 저장 기간이 늘어나면서 당 침출 액 중의 sucrose 함량은 감소하였고 glucose와 fructose의 함량은 증가하는 경향이 전반적으로 나타내었다. 저장 기 간이 동일한 시점에서 당 침출액 중의 sucrose 함량은 4°C 에서 저장한 시료가 25°C에서 저장한 시료 보다 많은 반 면 glucose와 fructose의 함량은 25°C에서 저장한 시료가 상대적으로 많았다. 특히 저장 온도에 관계없이 당 침출액 중의 fructose의 함량이 glucose의 함량보다 상대적으로 많 았다. 누름판 처리는 저장 중 당 침출액의 sucrose 함량의 감소와 glucose와 fructose 함량의 상승에 영향을 주지 않 았다. 이와 같은 결과는 저장 중에 sucrose의 가수 분해가 직접적인 glucose와 fructose의 증가로 이어지고 4°C보다 25°C의 조건이 당의 신속한 분해에 기여하는 것을 시사한 다. Sucrose는 저장 온도와 기간에 따라 가수분해가 쉽게 일어날 수 있어 Cho et al. (1993)은 sucrose를 음료의 품 질 예측 지표라고 하였다. Lee et al. (2008)과 Park et al. (2016)은 구기자 청과 오미자 당 절임의 유리당에 관한 연 구에서 저장 기간과 비례하여 sucrose 함량이 감소하고 glucose와 fructose의 함량이 각각 증가하였다고 본 연구와 일치된 결과를 보고하였다.
1) PM-25: Storage at 25°C without pressure plate, PM-25P: Storage at 25°C with pressure plate, PM-4: Storage at 4°C without pressure plate, PM-4P: Storage at 4°C with pressure plate.
A-D Values with different letter within a same row differ significantly by Duncan's multiple range test (p<0.05).
폴리페놀은 식물 유래 추출물의 기능성 성분으로 항산화 성과 연관성이 있다(Lee et al., 2014). 저장 온도와 누름판 처리에 따른 매실 당 침출액 중의 폴리페놀 함량을 측정한 결과는 Fig. 2와 같다. 당 침출액 중의 폴리페놀 함량은 24.50-49.89 μg/mL로 분석되었다. 폴리페놀 함량은 저장 중 일정 기간까지 급격히 상승한 이후 증가하는 양이 적거나 감소하는 경향을 보였다. 25°C의 경우 당 침출액(PM-25) 의 폴리페놀 함량이 32.10 μg/mL로 시작하여 저장 3개월 때 47.03 μg/mL로 크게 증가하였다. 반면 4°C에서 저장한 당 침출액(PM-4)의 경우 폴리페놀 함량은 저장 5개월 때 급격한 증가를 보였다. 당 침출액의 폴리페놀 함량은 전반 적으로 4°C 조건이 25°C보다 상대적으로 적었다. 특히, 4°C에서 누름판을 적용하여 저장한 경우 당 침출액(PM- 4P)의 폴리페놀 함량이 24.50-40.96 μg/mL로 측정되어 모 든 시험군 중 가장 적었다. 이는 25°C에서 1년 숙성한 매 실 청의 폴리페놀 함량은 1.3-139 μg/mL이었고 120일까지 증가한 이후 감소하였다는 Choi & Koh (2017)의 보고와 유사하다. 결과적으로 저장 온도는 매실 당 침출액의 폴리 페놀 용출에 영향을 주며 매실 당 침출액 제조 시 3개월 후 과육을 건져내는 관행은 과학적 근거가 없다고 판단된 다(Son et al., 2017).
저장 온도와 누름판 처리에 따른 매실 당 침출액의 저장 중 당도, pH 및 산도를 분석한 결과는 Table 3과 같다. 당 침출액의 당도(°Bx)는 46.03-56.73 °Bx 범위에 있었고 저장 온도 따른 차이를 보였다. 25°C에서는 저장 3개월 이후, 4°C에서는 저장 5개월 이후 안정된 당도를 나타냈다. Bae & Yoo (2019)는 저장 90일에 매실 청의 당도는 41.03- 56.53 °Bx의 범위로 저장 기간에 따른 유의성은 없다고 보 고하였다. pH는 2.86-2.93의 범위로 나타났으며 저장 조건 에 따른 pH 차이는 크게 나타나지 않았다. 이는 매실 당 절임의 pH가 2.70-2.90의 범위를 보였다는 Ko et al. (2010)의 결과와 유사하다. 산도는 저장 초기 1.82-2.24% 로 시작하여 저장이 진행되면서 1.96-2.91% 범위로 나타났 다. 이는 매실 당 침출액의 산도가 1.5%라는 Ko & Yang (2009)의 연구 결과보다 증가한 함량이다. 산도는 저장 조 건 따른 차이를 보여서 4°C 저장이 25°C보다 높았다. 특 히, 25°C의 저장온도에서 누름판을 적용한 당 침출액의 산 도가 전반적으로 높게 나타났다. 매실 청의 산도는 저장 중 생성된 유기산과 연관이 있을 것으로 생각되는데 Bae & Yoo (2019)는 매실 청의 유기산 함량은 90일 저장 시료 가 가장 많았다고 보고한 바 있다.
1) PM-25: Storage at 25°C without pressure plate, PM-25P: Storage at 25°C with pressure plate, PM-4: Storage at 4°C without pressure plate, PM-4P: Storage at 4°C with pressure plate.
A-E Values with different letter within a same row differ significantly by Duncan's multiple range test (p<0.05).
매실 당 침출액의 저장 중 색 특성의 변화는 Table 4와 같다. 명도(L)는 저장 기간이 증가하면서 유의적으로 감소 하는 경향을 보였다(p<0.05). 적색도(a)와 황색도(b)는 25°C 의 경우 저장 동안 유의적으로 증가하는 경향을 보였고 4°C에서는 저장 5개월 이후에 감소하는 경향을 나타내었다 (p<0.05). 특히 4°C에서 저장한 당 침출액은 25°C에서 저 장한 시료보다 전반적으로 적색도(a)는 높았으나 황색도(b) 는 낮았다. 또한, 저장온도와 상관없이 누름판을 처리한 실 험군의 적색도(a)의 값이 유의적으로 높았다. 이러한 결과 는 저장 온도와 추출 기간이 매실 당 침출액의 색도에 중 요한 영향 인자로 작용함을 나타낸다. 또한, 누름판 처리는 적색 계열의 색소 용출을 돕는 것으로 추정된다. 특히, 당 침출액의 숙성 온도와 기간은 원료 성분이 용출되고 중합 과 축합에 의해 색상을 나타내는데 필요한 환경적 요소를 제공한다. Kim et al. (2013)은 원료의 종류와 투입량, 설 탕의 종류 및 추출 조건이 식물 당 추출액의 갈변에 영향 을 미친다고 하였으며 최근 연구(Im et al., 2015;Cho et al., 2018)에서 보고한 경향과 유사하다.
1) PM-25 : Storage at 25°C without pressure plate, PM-25P : Storage at 25°C with pressure plate, PM-4 : Storage at 4°C without pressure plate, PM-4P : Storage at 4°C with pressure plate.
A-E Values with different letter within a same row differ significantly by Duncan's multiple range test (p<0.05).
요 약
저장 온도와 누름판 처리가 매실 당 침출액의 화학적 조 성에 미치는 영향을 조사하였다. 당 침출액은 누름판 처리 와 저장 온도(4°C 또는 25°C)가 다른 조건에서 9 개월간 각각 추출하였고 알코올 함량, amygdalin 함량, 유리당 함 량, 폴리페놀 함량과 당도, 산도, pH 및 색도를 분석하였 다. 4°C에서 저장한 당 침출액은 25°C 저장에 비하여 알코 올 함량이 감소하는 결과를 보였다. amygdalin 함량은 누 름판을 적용하여 25°C에서 저장한 당 침출액이 가장 적었 다. 당 침출액의 유리당 함량은 저장 기간에 따라 sucrose 함량은 감소한 반면 glucose와 fructose 함량은 증가한다. 25°C에서 저장한 당 침출액의 glucose, fructose 및 폴리페 놀 함량은 4°C에서 저장한 것보다 많았다. 당 침출액의 폴 리페놀 함량과 당도(°Bx)는 25°C에서는 저장 3개월까지, 4°C에서는 저장 5개월까지 증가하다가 안정화되는 경향을 보였다. 산도는 저장 기간에 따라 증가하였으며 4°C의 저 장이 25°C보다 산도가 높았다. 결과적으로 저장 온도는 매 실 당 침출액의 알코올 함량, amygdalin 함량 및 sucrose 함량의 제어에 영향을 미친다.