드립용 홍삼제품 개발을 위한 로스팅 처리 및 분쇄입도별 품질학적 특성

드립용 홍삼제품 개발을 위한 로스팅 처리 및 분쇄입도별 품질학적 특성

성봉재¹․김선익¹․지무근¹․김수동¹․권아름¹․김현호¹․황윤구²․이가순¹

1충남농업기술원 인삼약초연구소

2(주)에스엠나노바이오

Physiochemical Characteristics according to the Roasting Conditions and Grinding Grade for the Development of Drip Type Red Ginseng

Bong Jae Seong

, Sun Ick Kim

, Moo Geun Jee

, Soo Dong Kim

, A Reum Kwon

, Hyun Ho Kim

, Yun Gu Hwang

, and Ka Soon Lee

1

Ginseng & Medicinal Plant Research Institute, Chungnam Agricultural Research & Institute

2

SMNANOBIO Co., Ltd.

ABSTRACT This study investigated the physicochemical properties of roasted red ginseng (RRG) and their drips according to the roasting and particle sizes by grinding. A red ginseng sample was ground to 3.0±0.3 mm and roasted at 130°C, 150°C, and 170°C for 20 and 30 min. The RRGs were separated using standard sieves into the following particle sizes: very fine (less than 200 μm), fine (200∼279 μm), medium (279∼381 μm), coarse (381∼535 μm), and very coarse (over 535 μm). The physicochemical properties of the RRGs were analyzed in terms of the ginsenosides, benzopyrene, colors, and volatile flavors. For each particle size and drip of the various RRGs, the ginsenosides, colors, and antioxidant activities were analyzed. The ginsenoside-Rb

, -Re, and -Rg

content decreased and the ginsenoside-Rg

, -Rg

, and -Rg

content increased with increasing roasting temperature and time. The total ginsenoside content in RRG roasted at 150°C for 30 min (RRG 150-30) was 20.50 mg/g, which was high. Benzopyrene was detected in the RRG 170-20 and RRG 170-30 at 0.03±0.01 ppb and 0.11±0.01 ppb, respectively. As the roasting temperature and time were increased, and as the particle size decreased, the L-value decreased, and the a- and b-values increased. A total of 32 volatile compounds trapped by solid-phase microextraction fiber (polydimethylsiloxane 65 μm) in the RRG were detected, which were increased by roasting; the highest value was obtained from RRG 150-30. Their main compounds were α-neoclovene, β-panasinsene, α-gurjunene, trans-β-farnesene, β-gurjunene, β-elemene, γ-gurjunene, and α-humulene.

The ginsenoside content eluted by dripping RRG 150-30 with a very fine size was the highest at 23.2±0.17 mg/200 mL (1.2 g/bag). The antioxidant activity of the RRG 150-30 drips was similar to brown rice-green tea sold at the market.

Key words: red ginseng, roasting, drip, physicochemical characteristics, ginsenoside

Received 15 January 2018; Accepted 6 February 2018

Corresponding author: Ka Soon Lee, Ginseng & Medicinal Plant Research Institute, CNARES, Geumsan, Chungnam 32723, Korea E-mail: [email protected], Phone: +82-41-635-6473

서 론

식품의 가공 공정 중 로스팅 처리는 열에 의하여 분해, 합성, 축합 등의 반응이 일어나게 되어 색과 향미를 증진시 키고 식품이 가지고 있는 성분의 용출을 용이하게 하는 특성 을 가지고 있다(1,2). 특히 환원당과 질소화합물은 로스팅 과정에서 갈색화 반응을 촉진시키고, 이때 생성되는 갈색화 물질이 항산화 활성을 촉진시킴과 동시에 향기성분이 나서 식품의 풍미 효과를 증진시키게 된다(3,4). 현재 로스팅 처리 를 하여 이용되고 있는 제품으로 커피, 보리차 등을 들 수 있는데, 인삼 역시 로스팅하면 인삼의 대표적인 기능성 물질

인 진세노사이드 성분의 물질 변화 및 용출이 쉽게 일어날 뿐만 아니라 수용성 고형분 함량의 증가를 비롯하여 다양한 성분의 변화가 일어나게 되어 생리적 활성이 증진된다고 보 고된 바 있다(5,6). 인삼은 수삼을 이용해 증숙과 건조과정 을 거쳐 홍삼으로 제조할 경우 수삼에 있는 Rb₁, Re 및 Rg₁ 등의 고유 사포닌 성분이 열분해에 의하여 Rg₃, Rg₅ 및 Rh₁ 등의 다양한 홍삼에서만 나타나는 사포닌이 생성되어 생리 기능성의 효과가 증진한다는 연구보고 등(7,8)에 의하여 홍 삼은 수삼이나 백삼보다 소비도가 높은 실정이다(9). 시판 소비되고 있는 홍삼 추출 및 추출 농축액은 홍삼 중에 함유 된 사포닌과 기타 유용물질을 최대한 추출하여 만든 제품으 로 소비자들이 음용하기는 용이하였지만, 홍삼이 가지고 있 는 고유의 향이 많이 소실되는 점을 가지고 있고 또 열수 추출이든 주정 추출이든 추출하는 데 소요되는 시간이 길게 되므로 제조하는 데 드는 비용도 높아진다고 볼 수 있다.

이와 같이 홍삼을 이용한 가공품이 많이 소비되고 있지만 가공제품의 형태가 다양하지 못한 실정이다. 또한, 지금까지 판매 유통되고 있는 인삼차류는 추출액에 과립보충제를 넣 어 분무건조 혹은 열풍건조 한 제품이다. 따라서 홍삼을 손 쉽게 음용할 수 있는 차 종류의 개발이 필요할 것으로 생각 된다.

본 연구에서는 소비자들이 홍삼을 손쉽게 소비할 수 있는 방법의 일환으로 드립용 홍삼제품을 개발하기 위하여 홍삼 을 적절한 크기로 조분쇄한 후 이를 로스팅 처리를 하여 사 포닌 등의 유용물질의 용출 변화를 검토하고 최적의 드립용 홍삼제품 개발의 조건을 구명하고자 하였다.

재료 및 방법

실험재료

본 실험에 사용한 홍삼은 백제금산인삼농협(충남 부여군 소재)에서 제조 생산된 홍삼뿌리 중 지근(중미삼)을 구입하 여 로스팅 처리 원료로 사용하였으며, 홍삼은 지름 3.0±0.3 mm의 크기로 조분쇄(SPM-215, Samsungpmc, Daegu, Korea)하여 로스팅 원료 홍삼으로 사용하였다.

로스팅 처리조건

드립용 홍삼을 제조하기 위하여 사용된 로스팅기는 회전 식 로스팅(MK-300, JC Company, Seoul, Korea) 기기를 사용하였다. 로스팅 온도를 130, 150, 170°C로 하고 각각의 온도에서 로스팅 처리시간은 20, 30분간 처리하였다.

드립제품 개발을 위한 로스팅 홍삼의 분쇄도 설정

‘강’ 버튼을 작동하여 10분간 분쇄하였다. 분쇄 입자사별은 입자를 535 μm(No. 30), 381 μm(No. 40) 및 279 μm(No.

50) 및 221 μm(No. 60)의 표준체(TESTING SIEVE, Chung Gye Industrial MFG Co., Ltd., Seoul, Korea)를 사용하여 입자크기를 535 μm 이상(very coarse), 535~381 μm (coarse), 381~279 μm(medium), 279~200 μm(fine), 200 μm 미만(very fine)의 크기가 되도록 분체하여 시료로 사용 하였다.

로스팅 홍삼의 드립 조건

로스팅 홍삼 분말 1.2 g을 충진한 티드립용 필터백(OHKi Co., Ltd., Osaka, Japan)에 끓인 물 200 mL로 자연 드립시 킬 때 열수를 3회에 나누어 1분에 1회씩 3회 드립시키는 방법을 이용하였으며 실험에 사용할 때는 실온에 30분 방치 한 후 이용하였다.

사포닌 조성, 함량 및 드립액의 용출률

로스팅 처리 온도 및 처리 시간에 따라 로스팅한 홍미삼은 185 μm(70 mesh)로 미분쇄하여 일정량(5 g)을 취한 후 70% 메탄올로 50°C에서 6시간 추출한 다음 그 여액으로 사포닌을 분석하였고, 드립액은 로스팅 홍삼 드립백을 드립 조건에 따라 용출시킨 후 용출액으로 사포닌을 분석하였다.

각각의 추출 및 용출액은 membrane filter(0.20 μm pore size, Whatman Co., Kent, UK)로 여과, HPLC(Agilent 1200, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)에 10 μL씩 주입하여 사포닌을 분석하였다. 사용한 칼럼은 YMC Pro C18 RS(YMC Co., Ltd., Kyoto, Japan)였고 검출기는 DAD detector(at 203 nm, Agilent 1200, Agilent Tech- nologies)를 이용하여 분석하였으며, 분석조건은 이동상으 로 용매 A(water)와 용매 B(acetonitrile)를 이용하여 용매 B를 0분(20%), 10분(20%), 25분(24%), 30분(33%), 42분 (37%), 57분(80%), 58분(100%), 68분(60%), 70분(20%) 의 조건에서 유속 1.0 mL/min으로 흘려주었다. 진세노사이 드 표준시약으로는 Rg3(Chengdu Biopurify Phytochem- icals Ltd., Chengdu, China) 등 20종의 사포닌을 이용하였 다(10). 또한, 드립액에 대한 사포닌 용출률은 1.2 g의 각 처리별 로스팅 홍삼 분말에 함유된 사포닌 총함량에 대하여 200 mL의 열수로 드립한 액에 함유된 사포닌 총함량을 백 분율로 계산하여 용출률을 계산하였다.

벤조피렌 함량

로스팅 처리 온도 및 처리 시간에 따라 로스팅한 홍미삼은 185 μm 이하로 미분쇄하여 일정량(5 g)을 취한 후 벤조피렌 을 분석하였고 드립액은 로스팅 홍삼 드립백을 드립 조건에 따라 용출시킨 다음 그 용출액을 분석시료로 사용하였다 (11,12). 즉 시료 5 g에 증류수 20 mL를 넣고 60분간 초음 파 처리한 후 여기에다 hexane 20 mL와 내부표준물질로 3-methylcholanthrene(100 μg/mL in acetonitrile) 250 μL를 주입하고 30분간 초음파 처리한 다음, NaCl 3.0 g을 넣은 후 30분간 진탕하여 벤조피렌을 추출하였다. 이를 원 심분리 한 후 상등액에서 10 mL를 분취한 다음 농축 건고한 후 hexane 2.0 mL에 용해하였다. Hexane에 용해된 벤조피 렌을 분리하기 위하여 methylene chloride 10 mL와 hex- ane 20 mL로 conditioning 한 Florisil^Ⓡ cartridge(Sep- Pak^ⓇVac 6 cc, Waters Inc., Milford, MA, USA)에 hex- ane 용해물을 로딩한 후 hexane과 methylene chloride를 3:1로 혼합한 액으로 20 mL 정도 용출시켜 회수한 용출액 을 농축하였다. 농축된 용출물을 HPLC용 acetonitrile 용액 2.5 mL로 용해한 후 membrane filter(0.20 μm pore size, Whatman Co.)로 여과한 후 HPLC(Agilent 1200, Agilent Technologies)에 10 μL씩 주입하여 분석하였으며, 사용한 칼럼은 Agilent ZORBAX SB-C18(250×4.6 mm, I.D., particle size 5 μm, Agilent Technologies)이었고, 검출기 는 FLD detector(Agilent 1200 series system)를 이용하

였다. 검출파장은 여기파장 294 nm, 발광파장 404 nm였으 며, 이때 이동상으로는 acetonitrile과 물을 80:20으로 혼합 한 용매를 사용하였고 유출속도는 1.0 mL/min이었다. 표준 물질로 사용된 벤조피렌과 내부표준물질인 3-methylcho- lanthrene은 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)의 제품을 사용하였다.

Headspace solid-phase microextraction(SPME)에 의 한 향기성분 분석

로스팅 처리한 홍미삼 분말 5 g을 50 mL용 라운드 플라 스크에 취한 후 내부표준물질로 10 ppm 2,3,6-trimeth- ylpyridine(TMP) 수용액을 0.1 mL 첨가한 다음 25 mL의 초순수물을 넣고 septum이 장착된 screw cap으로 플라스 크 입구를 막은 후 SPME fiber를 이용해 휘발성 물질을 포 집하였다. 인삼의 주된 향기성분인 terpene류의 변화 정도 를 확인하기 위하여 포집 시 이용된 fiber는 polydimethyl- siloxane-divinylbenzene이 코팅된 fiber(PDMS SPME fi- ber 65 μm, Supelco, Bellefonte, PA, USA)였다. 포집조건 은 30°C에서 40분간 500 rpm에서 stir 시켜 head space 향을 포집시킨 후(13), 포집된 향 성분을 1 mm(I.D.) direct liner가 장착된 GC 주입구 온도를 250°C로 하여 탈착 분리 시켜 splitless 방법으로 injection 하여 분석하였다. 향기성 분을 분석하기 위하여 사용한 기기는 FID가 장착된 GC (Agilent 7890, Agilent Technologies)에 HP-5MSI(30 m

×0.25 mm I.D.×0.25 μm film thickness, Agilent 19091 S, Agilent Technologies) 칼럼을 장착시켜 휘발성 물질을 분리하였으며, 칼럼 oven 온도는 50°C에서 3분간 유지시킨 후 240°C까지 분당 3°C씩 증가시켜 5분간 유지시켰다. 이 동상 기체는 helium으로 유속은 1.0 mL/min, injector 온도 와 detector 온도는 각각 250°C로 하였다. 휘발성 성분 분 석에는 HP 7890A GC/5975 MS(Agilent Technologies)를 사용하였고 MSD에 의한 분리된 화합물의 이온화는 elec- tron impact ionization(EI) 방법으로 행하였으며, ioniza- tion voltage와 ion source의 온도는 각각 70 eV와 230°C 로 설정하였고, 분석할 분자량의 범위는 35~450(m/z)으로 설정하였다. 칼럼은 GC에서 사용한 것과 동일한 것을 사용 하였으며, 그 외 분석조건은 GC 분석조건과 동일하였다.

GC/MSD상에서 분리된 휘발성 화합물의 동정은 저장된 mass spectrum library database(Wiley7 library, Agilent Technologies)와 RT(retention time)를 비교하여 동정하 였다.

로스팅 처리별, 분쇄도에 의한 입도별 홍미삼 분말 및 드 립액의 색도 측정

로스팅 온도 및 처리시간에 따른 로스팅 조건별 및 로스팅 후 분쇄입도별에 따른 홍미삼 분말 및 드립액의 색도는 색차 계(CM-3600d, Konica Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 Illuminant D65 10광원을 사용하였다. 시료 측정 전 기계를

표준흑판과 표준백판으로 표준화한 후 사용하였으며, Hun- ter color L값(명도, lightness), a값(적색도, redness) 및 b값(황색도, yellowness)으로 나타내었다. 또한, 드립액의 갈색도를 보기 위하여 660 nm에서 흡광도도 측정하였다.

드립액에 대한 DPPH 라디칼 소거능에 의한 항산화 활성

항산화 활성을 보기 위해 사용된 로스팅 홍삼의 드립액 사포 닌 용출량이 가장 높았던 fine(200~279 μm, 60~50 mesh) 입자크기 이하로 분체한 홍삼 분말 입자를 시료로 이용하였 으며, 분체한 시료 1.2 g을 열수 200 mL에 드립한 후 드립액 0.1 mL를 1.5×10^-4 M DPPH 용액 1 mL에 가하여 혼합한 다음 10, 20, 30분간 방치하면서 소거능을 517 nm에서 흡광 도를 측정하여 초기 흡광도의 값에 대한 차이값을 백분율로 환산하여 항산화 활성을 비교 검토하였다. 이때 대조구로 드 립차로 많이 애용되고 있는 시판 현미녹차(Dongsuh Foods Co., Siheung, Korea) 1봉(1.5 g)을 로스팅 홍삼 드립백 1 봉의 중량(1.2 g)에 비례적으로 맞게 250 mL의 열수에 침출 한 후 같은 방법으로 항산화 활성을 비교하였다.

통계처리

모든 실험은 3회 이상 반복 실시하였으며 실험으로부터 얻은 결과는 SPSS Statistics(ver. 21, IBM Inc., Armonk, NY, USA)를 사용하여 분석하였다. 결과치는 실험군당 평균

±표준편차로 표시하였고, 통계적 유의성 검정은 일원 배치 분산분석(one-way analysis of variance)을 한 후

P

결과 및 고찰

로스팅 처리조건에 따른 사포닌 조성 및 함량

로스팅 온도 및 시간에 따라 처리한 로스팅 홍삼 내의 사 포닌 조성 및 함량의 변화를 검토한 결과는 Table 1과 같았 다. 일반적으로 수삼은 사포닌 조성 중 Rb1, Re 및 Rg1이 주된 성분이지만 홍삼으로 증숙 건조하면 Rb1, Re 및 Rg1

등의 사포닌이 자체 가지고 있는 당 결합체가 열분해가 일어 나 Rg₃ 및 Rg₃의 이성체, Rg₅, Rg₆ 및 Rk₁ 등의 당 결합도가 낮은 사포닌 구조로 변하게 된다(15). 이와 같이 사포닌 구 조가 변하는 것은 홍삼 특유의 사포닌 구조가 발생한다고 보고한 연구들에서 볼 수 있는 현상이다(8). 따라서 홍삼을 로스팅하여 드립제품을 만들기 위하여 로스팅 과정에서 온 도와 시간을 달리하여 로스팅한 결과, 로스팅 처리온도가 높아질수록 Rb₁, Re 및 Rg₁의 함량이 낮아지는 것을 볼 수 있었고, Rg3, Rg5, Rg6 및 Rk1 등의 사포닌 함량이 증가하는 것을 볼 수 있었다. 본 처리조건에 보면 170°C의 온도에서 30분간 처리 시 홍삼 및 흑삼에서 많이 검출되는 사포닌 조성의 특성과 같은 현상을 볼 수 있었다(15). 또한, 130°C

와 150°C에서는 처리시간이 20분보다는 30분에서 소량 더 많은 함량을 보여주었고, 170°C 이상의 온도에서는 처리시 간이 길어질수록 사포닌 구조 내의 배당체 결합이 분해되어 사포닌 함량이 감소하는 현상을 보여주었다. 이와 같은 비슷 한 연구 결과로 Jeon 등(16)이 홍삼을 140~240°C의 온도 에서 5~25분간 로스팅할 경우 사포닌 구조에 따라 로스팅 최적 온도가 다르며 총 사포닌 함량으로 볼 때 192.5°C에서 16.94분 처리할 때가 최적이라고 보고한 것과 Yoon 등(17) 이 인삼을 로스팅한 후 진세노사이드의 함량 변화를 검토한 결과 145°C에서 27.5분 로스팅하였을 때 총 사포닌 함량이 최고치를 달할 수 있을 것으로 보고한 것 등이 있다. 본 연구 에서 나온 결과와 차이가 있는 것은 로스팅 처리 시 시료로 사용된 홍삼입자 크기와 로스팅 시간의 차이에 의한 것으로, Jeon 등(16)은 5.0 mm 내외의 입자크기로 로스팅한 점과 로스팅기에 홍삼입자를 주입하는 양의 차이 및 로스팅기의 회전속도 등의 로스팅 처리조건이 달라서 최적조건이 달라 질 수 있을 것으로 생각된다. 또한, Kim 등(18)이 홍삼을 고온 및 고압으로 puffing 하게 되면 사포닌 조성이 변하며 일부 Rg₃와 같은 특정 사포닌이 증가였다고 보고한 것 등을 고려하면 사포닌은 고온처리에 의해 구조변화가 일어나는 비슷한 결과를 보여주었다.

로스팅 처리조건에 따른 벤조피렌 함량

로스팅 처리 시 온도 및 처리시간에 따라 로스팅한 홍삼 내의 벤조피렌 발생량을 조사하기 위하여 분석한 결과 Table 2와 같았다. 즉 로스팅하기 전 홍삼과 130°C의 온도 에서는 20분, 30분 처리 및 150°C의 온도에서 20분 처리에 의한 로스팅 홍삼에는 벤조피렌의 함량이 검출되지 않았으 며 150°C의 온도에서 30분 처리에 의한 로스팅 홍삼에서는 아주 극미량 생성되는 것을 볼 수 있었다. 또한, 로스팅 온도 가 가장 높았던 170°C의 온도에서 30분간 처리하였을 경우 0.11 ppb가 생성되었는데 20분 처리구의 0.03 ppb보다 급 격히 많은 양이 증가함을 볼 수 있었다. 이는 Kim 등(19)이 고온처리에 의하여 벤조피렌의 생성이 심하게 일어난다고 한 것과 Cho 등(12)이 흑삼 제조 시 증숙 온도가 높을수록, 증숙 횟수가 증가할수록 벤조피렌이 많이 생성된다고 보고 한 것과 일치하는 경향으로 인삼을 로스팅할 경우 고온으로 장시간 처리하게 되면 발생 우려가 높을 것으로 판단되었다.

그러나 식품의약품안전처에서 제시한 벤조피렌 허용기준치 인 흑삼 분말 2.0 ppb, 흑삼농축액 4.0 ppb인 함량에 비하면 본 연구에서 로스팅 설정온도 및 처리시간에 의한 벤조피렌 발생은 훨씬 낮은 함량을 보임으로써 안전성에는 무리가 없 음을 볼 수 있었다.

SPME에 의한 향기성분

로스팅 처리에 의한 홍삼의 향기성분 중 SPME법에 의하 여 headspace 내에 있는 향기성분을 PDMF SPME fiber로 포집한 다음 GC/MSD로 분석한 후 Wiley 7 library의

Table 2. Benzo(α)pyrene content of roasted red ginseng by different temperature and time conditions

(NRRG) RRG

130-20 RRG

130-30 RRG

150-20 RRG

150-30 RRG

170-20 RRG 170-30 Benzopyrene

(ppb) ND²⁾ ND ND ND 0.01±0.00³⁾ 0.03±0.01 0.11±0.01

1)Control (NRRG): not roasted red ginseng, RRG 130-20, 130-30, 150-20, 150-30, 170-20, and 170-30: roasted red ginseng by treatment for 20 and 30 min at 130°C, 150°C, and 170°C, respectively.

2)ND: not detected. ³⁾Mean±SD (n=3).

Table 3. Volatile flavor components in various roasted red ginseng extracted by using SPME method (Unit: Area/1,000,000)

No. RT¹⁾ Volatile components Control (NRRG)²⁾ RRG 130-30 RRG 150-30 RRG 170-30 Peak area (%) Peak area (%) Peak area (%) Peak area (%) 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

21.694 23.560 26.186 32.090 33.156 33.491 33.882 34.083 34.771 34.982 35.107 35.713 35.797 35.999 36.481 36.617 36.938 37.247 37.366 38.357 37.684 38.357 37.954 38.152 39.277 39.485 45.927 49.351 52.872 55.437 57.520 59.151

5-(3-Aminopropyl)-5,10-dihydro Cyclo pentasiloxane

Benzothiazole Dihydrobenzo furan Aristo-9ene (α-Ferulene) Beta-Panasinsene (main) Longifolene

Beta-Elemene Beta-Maaliene Gamma-Gurjunene Aristolene

Calarene (beta-gurjunene) Selin-4,7(11)-diene Aromadedrene

Alpha-Neoclovene (main) Alpha-Humulene

Alpha-Gurjunene Beta-Caryophyllene Beta-Neoclovene Ledene (Varidiflovene) Trans-beta-Farnesene Alpha-Pannesene Beta-Selinene Alpha-Selinene Alloaromadendrene Delta-Cadinene 3H-Pyrazol-3-one 1,2-Dimethyl benzofuran Undecanoic acid propyl ester n-Hexadecanoic acid

Octadecanoic acid 2-(E)Hexaenoic acid

－

－

－ 21.9

－ 423.6 4.1 125.5 7.3 292.5 30.4 273.9 4.2 3.1 458.9 308.9 323.7 99.7 86.7 109.7 275.1 109.7 80.4 68.5 30.5 62.3

－ 2.8

－

－

－

－

－

－

－ 0.68

－ 13.06 0.13 3.87 0.23 9.02 0.94 8.44 0.13 0.09 14.15 9.52 9.98 3.07 2.67 3.38 8.48 4.65 2.48 2.11 0.94 1.92

－ 0.08

－

－

－

－

－

－

－ 30.7

－ 817.8 13.2 160.7 170.1 451.2 50.3 616.5 25.6 7.0 727.8 416.0 511.1 105.6 127.8 166.7 619.8 112.4 85.8 71.5 29.2 65.8

－ 3.0

－

－

－

－

－

－

－ 0.57

－ 15.18 0.25 2.98 3.16 8.38 0.93 11.45 0.48 0.13 13.51 7.72 9.49 1.96 2.37 3.10 11.51 2.09 1.59 1.33 0.54 1.22

－ 0.06

－

－

－

－

－

－

－ 531.2 245.0 1234.2 51.3 578.7 215.6 570.7 54.7 657.9 143.3 18.6 1282.8 521.2 789.6 125.2 257.9 376.3 660.4 89.6 86.4 72.6 28.4 70.4

－ 97.7

－

－

－

－

－

－

－ 6.06 2.80 14.09 0.59 6.61 2.46 6.52 0.62 7.51 1.64 0.21 14.64 5.95 9.01 1.43 2.94 4.30 7.54 1.02 0.99 0.83 0.32 0.80 0.00 1.12

－

－

－

－

110.2 147.4 89.6 306.8 134.6 735.8 62.2 296.7 142.8 202.1 55.9 473.2 89.4 168.7 985.5 183.9 352.5 74.4 220.6 178.0 465.2 74.2 88.1 75.4 22.3 6.5 61.0 63.5 23.8 430.6 25.7 368.8

1.64 2.19 1.33 4.57 2.00 10.96 0.93 4.42 2.13 3.01 0.83 7.05 1.33 2.51 14.68 2.74 5.25 1.11 3.28 2.65 6.93 1.10 1.31 1.12 0.33 0.10 0.91 0.95 0.35 6.41 0.38 5.49 Total 3,244.0 100.0 5,385.6 100.00 8759.7 100.00 6,715.4 100.00

1)RT: retention time (min).

2)Control (NRRG): not roasted red ginseng, RRG 130-30, 150-30, and 170-30: roasted red ginseng by treatment for 30 min at 130°C, 150°C, and 170°C, respectively.

spectrum과 비교하여 주된 terpene류와 기타 생성된 물질 에 대한 32종의 피크를 동정 확인하였다(Table 3). 사용된 홍삼 내의 주된 향기성분은 α-neoclovene으로 포집된 향기 성분 전체 피크면적 중 14.15%를 차지하였으며 그다음이 β-panasinsene으로 13.06%를 차지하였다. 홍삼을 로스팅 처리함에 따라 포집된 향기성분은 로스팅하지 않은 홍삼보 다 향기성분이 더 많이 포집되었으며, 150°C에서 30분 로 스팅한 홍삼에서 총 피크면적이 8,759.7×10⁶으로 포집된

양이 가장 많았고, 170°C에서 로스팅한 것은 오히려 포집량 이 감소하는 것을 보였으며, 170°C에서 로스팅한 것들은 피크 앞 및 뒷부분에 벤젠 유도체 물질 및 acid류가 포집되 는 것을 볼 수 있었다. 또한, 주된 향기성분인 terpene류 중 130°C에서 30분간 로스팅한 홍삼에서는 β-panasinsene 이 α-neoclovene보다 증가하여 전체 포집성분 중 15.18%

를 차지하여 제일 많은 양을 보여주었으나, 150°C 및 170

°C에서 30분간 로스팅한 홍삼에서는 α-neoclovene이 다

A

B

Control (NRRG) RRG 130-20 RRG 130-30 RRG 150-20 RRG 150-30 RRG 170-20 RRG 170-30 L-value

70 80 90 100

Control (NRRG)

RRG 130/20

RRG 130/30

RRG 150/20

RRG 150/30

RRG 170/20

RRG 170/30 a

e d c b a a

C

-2 -1 0 1 2 3 4 5

c

a

b

c c c

Control RRG RRG RRG RRG RRG RRG (NRRG) 130/20 130/30 150/20 150/30 170/20 170/30

b-value

0 10 20 30 40 50 60

Control (NRRG)

RRG 130/20

RRG 130/30

RRG 150/20

RRG 150/30

RRG 170/20

RRG 170/30 f

a

b

c

d

e e

OD (660 nm)

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

Control (NRRG)

RRG 130/20

RRG 130/30

RRG 150/20

RRG 150/30

RRG 170/20

RRG 170/30 d

a

b

c

d d d

Fig. 1. Color of roasted red ginseng powder (A) by different temperature and time conditions, dripped extract (B), and Hunter’s

시 많이 생성되어 각각 14.64% 및 14.68%로 제일 많은 함 량을 차지하고 있었다. Han 등(20)이 홍미삼을 팽화처리 한 후 휘발성 성분을 Likens-Nickerson 연속추출장치로 추출 하여 향기성분을 포집한 결과 홍삼 중에 terpene류가 가장 많이 함유되어 있었으며 bicyclogermacrene이 가장 피크 면적이 컸고 그다음이 α-neoclovene으로 보고되었는데, 본 연구에서는 bicyclogermacrene이 포집되지 않은 것은 본 연구에 사용된 시료는 홍삼 지근을 주로 사용했고, 또한 향기포집 방법에 사용된 PDMF SPME fiber의 사용에 의한 것에 차이가 있을 것으로 생각된다. Lee 등(13)에 의하면 수삼의 주된 terpene류는 β-panasinsene, β-gurjunene, aromadendrene 및 α-humulene이라고 보고되었는데 로 스팅 홍삼에서의 주된 향기성분은 α-neoclovene, β-pana-

sinsene, α-gurjunene, trans-β-farnesene, β-gurjunene, β-elemene, γ-gurjunene 및 α-humulene 등의 물질이 전체 포집된 향기성분 중 71% 이상을 차지하고 있음을 볼 때 고 온처리에 의한 향기성분의 변화가 오기 때문으로 생각된다.

로스팅 처리조건에 따른 홍삼 분말 및 드립액의 색도

로스팅 온도가 높을수록, 처리시간이 길어질수록 분말입자 의 색도나 열수에 드립시킨 드립액 모두 홍삼 특유의 갈색도 가 진해지는 것을 볼 수 있었다. 그러나 색도계 측정 시 밝기 를 나타내는 L값은 감소하는 경향을 보였고, 적색도를 나타 내는 a값은 150°C 처리 시까지는 음의 값을 보였으나, 170

Table 4. Ginsenoside content of dripped extracts in red ginseng by roasting at different temperature and times condition

Control (NRRG)

3.18±

0.02^b2) 2.58±

0.01^a 0.76±

0.05^a 6.10±

0.02^c 2.01±

0.03^e 0.22±

0.01^b 0.18±

0.02

1.42±

0.01^b 0.40±

0.01^c 0.40±

0.02^d 0.56±

0.02^d 0.37±

0.00^e 0.57±

0.03^e

18.75±

0.08^d RRG

130-20

3.32±

0.01^a 2.60±

0.02^a 0.81±

0.04^a 6.33±

0.02^b 2.15±

0.02^c 0.22±

0.02^b 0.18±

0.02

1.48±

0.00^b 0.50±

0.01^b 0.42±

0.02^d 0.59±

0.02^d 0.48±

0.00^d 0.70±

0.03^d

19.78±

0.06^c RRG

130-30

3.33±

0.02^a 2.42±

0.02^b 0.80±

0.02^a 6.37±

0.01^b 2.37±

0.02^b 0.24±

0.03^b 0.18±

0.02

1.50±

0.01^b 0.54±

0.01^ab 0.58±

0.02^c 0.63±

0.02^d 0.49±

0.00^d 0.73±

0.01^d

20.18±

0.07^c RRG

150-20

3.42±

0.01^a 2.44±

0.01^b 0.81±

0.03^a 6.56±

0.00^a 2.59±

0.00^a 0.30±

0.02^a 0.19±

0.02

1.70±

0.00^a 0.63±

0.00^a 0.74±

0.02^b 0.86±

0.03^c 0.58±

0.00^c 1.14±

0.02^c

21.96±

0.06^b RRG

150-30

3.38±

0.01^a 2.22±

0.01^c 0.80±

0.02^a 6.42±

0.01^b 2.49±

0.02^ab 0.28±

0.00^a 0.21±

0.02

1.66±

0.00^a 0.66±

0.02^a 0.89±

0.02^b 1.11±

0.01^b 0.67±

0.00^b 1.59±

0.01^b

22.38±

0.07^a RRG

170-20

2.75±

0.01^c 2.20±

0.02^c 0.64±

0.01^b 5.54±

0.03^d 2.09±

0.03^cd 0.30±

0.00^a 0.20±

0.01

1.32±

0.00^c 0.61±

0.01^a 1.35±

0.02^a 1.62±

0.01^a 0.89±

0.01^a 2.68±

0.02^a

22.19±

0.10^ab RRG

170-30

2.68±

0.01^c 2.09±

0.01^d 0.62±

0.01^b 5.36±

0.02^d 1.98±

0.02^e 0.28±

0.00^a 0.20±

0.01

1.30±

0.00^c 0.61±

0.02^a 1.40±

0.03^a 1.77±

0.02^a 0.93±

0.02^a 2.83±

0.03^a

22.05±

0.09^b

1)Control (NRRG): not roasted red ginseng, RRG 130-20, 130-30, 150-20, 150-30, 170-20, and 170-30: roasted red ginseng by treatment for 20 and 30 min at 130°C, 150°C, and 170°C, respectively. 1 bag filled roasted red ginseng (1.2 g) was dripped with boiled water (200 mL).

2)Mean±SD (n=3). Means with different letters in the same column are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

°C 처리 시에는 a값이 증가하여 30분간 로스팅할 경우 상당 량 증가함을 볼 수 있었다. 또한, 황색도를 나타내는 b값은 로스팅 처리온도가 높아질수록, 처리시간이 길어질수록 증 가하는 현상을 보였다. 660 nm의 파장에서 흡광도 값을 측 정한 결과도 b값의 변화와 비슷한 현상을 보여 로스팅 홍삼 의 드립 시 황색도가 드립액의 색도에 영향을 끼치는 것을 볼 수 있었다. 이는 Park 등(1)이 인삼박을 볶음처리 한 후 색도와 Park 등(21)이 볶음처리 한 인삼박의 추출물에 대한 색도를 측정한 결과, 볶음온도가 높을수록 L값이 감소하였 으며 a값은 증가하였다고 보고한 것과 일치하는 경향을 보 였다. 이와 같은 색도의 변화는 볶음처리에 의하여 고온에서 생성된 갈색물질이 볶음과정에서 생성된 hydroxy methyl furfural(HMF) 및 pyrazine 등의 생성에서 기인한다고 보 고하고 있다(21).

드립액의 사포닌 조성 및 함량

로스팅 홍삼을 이용하여 최적의 드립제품을 개발하기 위 해 드립 시 홍삼의 유효성분인 사포닌 용출률을 보기 위하여 로스팅 온도 및 시간에 따라 로스팅한 홍삼을 드립시킨 후 얻어진 액에 대한 사포닌 함량을 분석한 결과 Table 4와 같았다. 로스팅하지 않은 홍삼 드립액에서는 총 사포닌 함량 이 18.75 mg/1.2 g(200 mL)으로 Table 1에서 무처리 홍삼 내에 함유된 총사포닌 함량 18.51 mg/g(22.21 mg/1.2 g)인 것을 고려해볼 때 사포닌 용출률이 84.4%였으며 드립액 중 사포닌 함량이 가장 높은 처리구인 150°C에서 30분 로스팅 처리한 홍삼 드립액에서는 22.38 mg/1.2 g(200 mL)으로 로스팅 홍삼 내의 총사포닌 함량 20.50 mg/g(24.60 mg/1.2 g) 대비 용출률이 90.98%로 용출률이 로스팅 처리에 의하 여 사포닌 용출이 쉽게 이루어졌음을 알 수 있었다. 또한,

170°C에서 로스팅한 것은 150°C에서 로스팅한 것보다 미 미하게 낮은 용출률을 보였으나 유의적인 수준 차이는 나지 않았다. 일반적으로 홍삼 추출액 제조 시 70~100°C에서 12~24시간 추출하여 추출액을 제조하고 있는데 이때 추출 시료는 대부분 건조홍삼을 몸체 그대로 추출하기 때문에 사 포닌을 추출하는 데 많은 시간이 소요되는 것으로 알고 있으 며, 특히 온도가 고온일 경우는 장시간 추출에 의하여 사포 닌 조성의 변화와 함께 그 함량이 감소한다는 보고도 있다 (22,23). 이와 같이 홍삼을 일정 온도에서 로스팅하여 분말 입자를 추출물로 얻을 경우는 짧은 시간 내에 사포닌 추출효 율이 증가함을 볼 수 있었다.

분쇄입도별 로스팅 홍삼 드립액의 색도 함량 변화

A B C D E Sample Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Control

(NRRG) RRG 130-20

RRG 130-30

RRG 150-20

RRG 150-30

RRG 170-20

RRG 170-30

Fig. 2. Color of roasted red ginseng drips with various particle

40 mesh), (D) coarse (381∼535 μm, 40∼30 mesh), (E) very coarse (over 535 μm, 30 mesh). Control (NRRG): not roasted red ginseng, RRG 130-20, 130-30, 150-20, 150-30, 170-20, and 170-30: roasted red ginseng by treatment for 20 and 30 min at 130°C, 150°C, and 170°C, respectively. 1 bag filled roasted red ginseng (1.2 g) was dripped with boiled water (200 mL).

80 85 90 95 100

Very Coarse

Corease Medium Fine Very Fine

Control(NRRG) RRG 130-20 RRG 130-30 RRG 150-20 RRG 150-30 RRG 170-20 RRG 170-30 A

De Dd Dd Dc Da Db

Cc Cd Cb Cbc

Ca Bab Bb Bbc Bc

Ba AB AB AB AB

AB A

A A A

-4 -2 0 2 4 6 8

Very Coarse

Corease Medium Fine Very Fine

Control(NRRG) RRG 130-20 RRG 130-30 RRG 150-20 RRG 150-30 RRG 170-20 RRG 170-30 Ae

D D D

B B

Cb Ca Bc Cc

Bc

Ba Bb

Bc Ad Acd

Aa Ab

Ac Ad

L-value a-value

0 10 20 30 40 50 60

Very Coarse

Corease Medium Fine Very Fine

Control(NRRG) RRG 130-20 RRG 130-30 RRG 150-20 RRG 150-30 RRG 170-20 RRG 170-30 Ab

E D Ca Ca

Cb Ca Cb

Bab Ba Bb Bab

Bb

Aa Aab Aab

Ab

Aab Aa Ab Aab

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Very Coarse

Corease Medium Fine Very Fine

Control(NRRG) RRG 130-20 RRG 130-30 RRG 150-20 RRG 150-30 RRG 170-20 RRG 170-30 Ac

Fa Eb Fb

Db Eb

Eab Ea Db Db

CDb

Db Da

Ccd Cc Cd

Ca Cb

Bc Bcd Bd

Ba

Bab Aa Ab

Ab Ac

b-value OD (660 nm)

Fig. 3. Hunter’s color of roasted red ginseng drips with various particle size such as very fine (less than 200 μm, 60 mesh), fine

볼 수 있어 투명도가 낮아지고 색이 진해지는 현상을 나타내 고 있음을 알 수 있었다. 즉 적색도는 로스팅 온도가 높을 때 a값이 현격하게 증가하고 황색도는 로스팅 온도가 높을

수록 비례적으로 높아지는 것을 볼 수 있었다. 이는 Lim 등 (24)이 분쇄입도에 따른 커피의 추출 시 황색도가 증가한다 고 하는 결과와 일치하는 것을 보여주었으며, 추출 및 드립

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse

Control (NRRG)

RRG 130-20

RRG 130-30

RRG 150-20

RRG 150-30

RRG 170-20

RRG 170-30 Ginsenoside-Rg1, -Re and -Rg2 . Content (mg/200 mL) .

Rg1 Re Rg2

0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8

Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse

Control (NRRG)

RRG 130-20

RRG 130-30

RRG 150-20

RRG 150-30

RRG 170-20

RRG 170-30 Ginsenoside-Rf, -Rh1 and -Rh4 . Content (mg/200 mL) .

Rf Rh1 Rh4

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse

Control (NRRG)

RRG 130-20

RRG 130-30

RRG 150-20

RRG 150-30

RRG 170-20

RRG 170-30 Ginsenoside-Rb1 and -Rd . Content (mg/200 mL) .

Rb1 Rd

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse

Control (NRRG)

RRG 130-20

RRG 130-30

RRG 150-20

RRG 150-30

RRG 170-20

RRG 170-30 Ginsenoside-Rb2, -Rb3 and -Rc . Content (mg/200 mL) .

Rb2 Rb3 Rc

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse

Control

(NRRG) RRG

130-20 RRG

130-30 RRG

150-20 RRG

150-30 RRG

170-20 RRG 170-30 Ginsenoside-Rg3, -Rk1 and -Rg5 . content (mg/200 mL) .

Rg3 Rk1 Rg5

0 5 10 15 20 25

Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse Very fine Fine Medium Coarse Very coarse

Control

(NRRG) RRG

130-20 RRG

130-30 RRG

150-20 RRG

150-30 RRG

170-20 RRG 170-30 Total ginsenosides content . (mg/200 mL) .

Fig. 4. Change of ginsenosides content in roasted red ginseng drips with various particle size such as very fine (less than 200

시 분말 입자의 크기에 크게 영향을 끼침을 볼 수 있었다.

분쇄입도별 로스팅 홍삼 드립액의 사포닌 종류에 따른 사 포닌 함량

드립제품의 최적화를 위하여 로스팅한 홍삼 분말을 분체 한 다음 입자크기에 따라 드립한 후 사포닌 용출률을 보기 위하여 드립액의 사포닌 조성 및 함량을 분석한 결과 Fig.

4와 같았다. 홍삼에 다량 함유된 사포닌인 트리올계 사포닌 인 Rh₄와 디올계 사포닌인 Rb₂, Rc, Rg₃ 및 Rg₅의 함량은 로스팅 입자의 크기가 커짐에 따라 사포닌 함량이 크게 낮아 짐을 볼 수 있었다. 이것은 분말입자가 커짐에 따라 드립 시

사포닌 용출이 쉽게 이루어지지 않음을 볼 수 있었다. 이와 반대로 다량 함유하고 있는 사포닌인 Rb₁에서는 로스팅하지 않은 홍삼에서는 분말 입자크기에 따라 함량이 크게 차이를 보였으나 로스팅 처리를 한 홍삼에서는 입자크기가 커짐에 따라 사포닌 함량이 감소하는 정도가 적었으며 당의 결합도 가 낮은 Rh₄, Rg₃ 및 Rg₅ 등의 사포닌 함량 감소에 비하여 끼치는 영향이 낮음을 볼 수 있었다. 이는 Lim 등(24)이 커 피 드립 시 커피 입자가 작을수록 폴리페놀성 물질 및 카페인 등의 용출이 많아져 가용성 물질의 용출이 더 높았다고 하는 것과 같은 결과를 보여주었으며 드립 시 성분의 용출은 입자 크기에 크게 좌우함을 알 수 있었다. 또한, 본 연구에서 로스