누룽지 가열시간에 따른 품질 특성, 아크릴아마이드 함량 및 항산화 활성
황은선․이희경․문소진
한경대학교 웰니스산업융합학부 식품영양학 전공
Quality Characteristics, Acrylamide Content, and Antioxidant Activities of Nurungji Manufactured with Various Heating Times
Eun-Sun Hwang, Hee Kyung Lee, and So Jin Moon
School of Wellness Industry Convergence, Food & Nutrition, Hankyong National University
ABSTRACT This study was undertaken to determine the quality characteristics, antioxidant activity, and acrylamide content of Nurungji prepared with white rice by varying heating time (2, 5, 8, 11, and 14 min). Nurungji heated for 2 min had a moisture content of 25.14%, which rapidly decreased to 0.24% with increasing heating time, whereas the crude ash and crude protein contents were determined to increase from 0.20 to 0.36% and 0.80 to 1.78%, respectively.
The sugar content of Nurungji increased from 1.40 to 3.00°Brix, and the pH decreased from 6.35 to 6.14 as the heating time increased. Increasing heating time resulted in decreased lightness (L*) and increased redness (a*) and yellowness (b*) of Nurungji. The acrylamide content of the Nurungji was 0.85 μg/g at 2 min of heating, which increased by 48.31 and 79.92 times when heated for 5 and 8 min, respectively, and was maintained at a substantially constant level (67.93∼68.76 μg/g) above 8 min of heating. Increasing heating time also resulted in increased contents of total polyphenols, total flavonoids, and antioxidant activities. Taken together, our results indicate that the optimal heating time for manufacturing Nurungji is within 5 min, since it is necessary to consider the production of antioxidant activity and acrylamide in the final product.
Key words: Nurungji, browning, acrylamide, antioxidant activity
Received 23 March 2020; Accepted 20 April 2020
Corresponding author: Eun-Sun Hwang, School of Wellness Industry Convergence, Food & Nutrition, Hankyong National University, Anseong, Gyeonggi 17579, Korea
E-mail: [email protected], Phone: +82-31-670-5182
Author information: Eun-Sun Hwang (Professor), Hee Kyung Lee (Student), So Jin Moon (Student)
서 론
누룽지는 밥을 주식으로 하는 우리나라 사람들이 오랜 옛 날부터 즐겨 먹던 것으로 밥을 지을 때 솥바닥에 눌어붙은 밥이다(Lee, 1985). 간식이 귀하던 시절에 밥을 지을 때 일 부러 누룽지를 생기게 하여 간식으로 섭취하거나 물을 부어 숭늉으로 끓여서 먹기도 했다. 누룽지는 고소한 향과 특유의 독특한 맛 때문에 예로부터 즐겨 먹던 간식이지만 취사도구 인 밥솥이 변화하면서 가정에서 직접 누룽지를 제조하는 것 이 어려워지게 되었다(Do 등, 2010). 하지만 최근 우리 전통 식품에 대한 긍정적인 평가와 더불어 간편하게 먹을 수 있는 편의식품의 수요가 증가하면서 가정용 누룽지 제조 기구가 개발되고, 누룽지 제조공장에서 대량으로 생산된 제품이 많 이 시판되고 있다(Yoo 등, 2012). 누룽지는 바쁜 현대인들 의 아침식사 대용, 간식 및 후식 등으로 이용되고 있다(Lee,
2018; Kim과 Cho, 2020).
누룽지를 고온에서 제조하는 과정 중에 당과 아미노화합 물이 반응하여 누룽지 색이 갈색으로 변화하는데, 이를 아미 노카보닐 반응(amino-carbonyl reaction) 또는 메일라드 반응(Maillard reaction)이라 하며, 대표적인 비효소적 갈변 반응 중 하나이다(Hemmler 등, 2018). 비효소적 갈변반응 으로 제조된 식품으로는 커피원두, 홍차, 흑마늘, 홍삼, 누룽 지 등이 있으며, 이들 식품의 갈변은 먹음직스러운 색과 고 소한 풍미를 형성하여 기호성에 긍정적인 영향을 준다(Lee 등, 2009a; Purlis, 2010).
갈변반응에 의해 생성된 물질들이 항산화 능력, 항균 및 항알레르기성 기능을 갖는 것으로 알려져 있다(Lee와 Shi- bamoto, 2002; Yang 등, 2015; Nooshkam 등, 2019). Yang 과 Park(2011)의 연구에 의하면 비효소적인 갈변반응에 의 해 흑양파를 제조하고 항산화 효과를 측정한 결과, 온도가 높을수록 생성된 폴리페놀 화합물의 양과 항산화 활성이 증 가함을 확인하였다. 또한 Lee 등(2010)의 연구에서 갈변의 정도와 항산화 활성은 비례관계에 있으며, 고온에서 가열한 흑마늘의 항산화 활성이 더 높아진다고 보고하였다. 따라서 누룽지 제조 시 사용하는 고온 가열은 메일라드 반응에 의한 갈변현상을 일으키고, 이 반응을 거치면서 만들어진 누룽지 에는 항산화 활성이 있을 것으로 기대된다.
Fig. 1. Nurungji manufactured with different heating time.
그러나 탄수화물이 풍부한 식품을 고온에서 가열할 경우 환원당과 아미노산의 화합물 사이에서 일어나는 메일라드 반응의 산물로 아크릴아마이드가 자연적으로 생성된다(Ta- reke 등, 2002). 세계보건기구산하 국제암연구소(Interna- tional Agency for Research on Cancer, 1994)는 아크릴 아마이드를 인체에 암을 유발할 가능성이 있는 물질인 2A group으로 분류하고 있으며, 식품섭취를 통한 위해성의 우 려가 계속되고 있다(Semla 등, 2017). 아크릴아마이드는 프 렌치프라이, 감자칩, 비스킷, 커피, 누룽지 등과 같이 높은 온도에서 가열한 경우에 그 함량이 증가하는 것으로 보고되 고 있으며(Guenther 등, 2007; Park 등, 2004; Zokaei 등, 2016), 가열 온도, 시간, pH, 공유물질 등에 따라 아크릴아 마이드 생성 정도가 다른 것으로 알려져 있다(Yaylayan과 Stadler, 2005; Zyzak 등, 2003).
현재까지 발표된 연구에 따르면 누룽지는 제조할 때 생성 되는 갈변물질에 의해 항산화 활성이 높아지는 긍정적인 효 과가 있는 반면, 독성이 있는 아크릴아마이드의 생성과 같은 부정적인 측면도 있을 것으로 사료된다. 본 연구에서는 백미 를 이용하여 가열시간을 달리하여 누룽지를 제조하고 누룽 지의 품질 특성, 항산화 활성 및 아크릴아마이드 함량을 측 정하여 누룽지 제조 및 섭취를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
재료 및 방법
실험재료
본 실험에 사용한 쌀(추청 품종)은 경기도 이천시 모가면 에서 수확한 쌀로 농협에서 구매하여 사용하였다. 아크릴아 마이드 표준물질, 내부표준물질로 사용된 탄소 13 동위원소 로 치환된 아크릴아마이드(13C3-acrylamide), formic acid, gallic acid, catechin, 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothi- azoline-6-sulfonic acid) diammonium salt(ABTS)는 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)에서, 1,1-di- phenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)은 Cayman Chemical (Ann Arbor, MI, USA)에서 구입하였다. 아크릴아마이드 분 석을 위한 용매는 HPLC grade(J&T Baker, Phillipsburg, NJ, USA)를 사용하였고, 아크릴아마이드 정제 컬럼인 Oa- sis HLB SPE 카트리지(C18, 200 mg, 6 mL)는 Waters Cor- poration(Milford, MA, USA)에서, Bond Elut-AccuCAT SPE 카트리지(C8, 200 mg, 3 mL)는 Agilent Technolo- gies(Memphis, TN, USA)에서 구입하였다. 그 외 시약들은 분석용 등급을 사용하였다.
누룽지 제조
백미 600 g을 3회 세척하여 10분간 체에 밭쳐둔 후 전기 압력밥솥(CRP-DHXB0610FS, Cuckoo, Yangsan, Korea) 에 넣고 물 500 mL를 첨가하여 고두밥을 지어 실온에서 90분 동안 식힌 다음 누룽지 제조에 사용하였다. 식힌 밥을
20 g씩 정량하여 수동식 누룽지 제조기(BE-7800, Bethel- cook, Hwaseong, Korea)의 성형틀 위에 올려놓고 가열시 간(2, 5, 8, 11, 14분)을 달리하여 누룽지를 제조하였다(Fig.
1). 제조된 누룽지는 열기를 식힌 후에 분석 항목별로 나누 어 -20°C 냉동실에서 저장하면서 실험에 사용하였다.
일반성분 분석
가열시간을 달리하여 제조한 누룽지의 일반성분 함량은 AOAC(1995)법에 따라 분석하였다. 수분 함량은 상압가열 건조법에 따라 105°C 드라이오븐(PVO-450, EYELA, To- kyo, Japan)에서 측정하였고, 조회분은 직접회화법에 따라 550°C 회화로(Kukjeng, Seoul, Korea)에서 측정하였다.
조단백질은 semimicro-Kjeldahl법에 따라 단백질 분석기 (Kjeltec 2400 AUT, Foss Tecator, Eden Prairie, MN, USA)로 측정하여 나타내었다.
pH 및 당도 측정
누룽지의 pH 및 당도를 측정하기 위하여 시료를 믹서 (KHC-1000, Kitchenart, Seoul, Korea)에 넣고 균일한 크 기로 분쇄하였다. 분쇄된 시료 3 g에 증류수 27 mL를 넣고 vortex mixer로 혼합 후 9,000 rpm에서 10분간 원심분리 (Mega17R, Hanil, Seoul, Korea) 하여 상등액을 취하였다.
pH는 상등액을 pH meter(GMK-875, Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland)로 3회 반복 측정 후 평균값으로 나타내었으며, 당도는 상등액을 당도계(PR-201, Atago, Tokyo, Japan)로 3회 반복 측정 후 평균값으로 나타내었다.
색도 측정
색차계(Chroma Meter CR-300, Minolta, Tokyo, Ja- pan)를 사용하여 균일한 크기로 분쇄한 누룽지 시료의 색도 를 3회 반복 측정하였다. 색도 값은 명도(L*, lightness), 적 색도(a*, redness) 및 황색도(b*, yellowness)로 나타냈으 며, 이때 사용한 표준 백색판의 L*, a*, b* 값은 각각 97.10, 0.24, 1.75였다.
아크릴아마이드 함량 분석
누룽지에 함유된 아크릴아마이드 함량은 FDA(2003) 분 석법을 변형하여 측정하였다. 표준원액은 아크릴아마이드 표준품을 물에 녹여 1 mg/mL가 되도록 한 후 실험에 필요한
Table 1. Proximate analysis of Nurungji with various heating time
Heating time
(min) Moisture
(%) Ash
(%) Crude protein (%) 2
5 8 11 14
25.14±0.28a 3.87±0.92b 0.78±0.20c 0.47±0.10c 0.24±0.03c
0.20±0.02b 0.35±0.02a 0.36±0.00a 0.30±0.04a 0.21±0.02b
0.80±0.12b 1.05±0.08a 1.19±0.05a 1.19±0.07a 1.18±0.00a Data were the mean±SD of triplicate experiments.
Means with the different letters (a-c)within a column are signi- ficantly different at P<0.05.
농도로 희석하여 사용하였다. 내부표준원액은 13C3-acryl- amide를 메탄올에 녹여 1 mg/mL로 만들었고, 여기에 0.1%
formic acid를 가해 500 mg/mL 농도의 내부표준용액을 만 들어 사용하였다. 곱게 분쇄한 시료 1 g을 취하여 50 mL 폴리프로필렌 원심분리용 튜브에 넣고 내부 표준용액 1 mL 와 물 9 mL를 첨가한 후 잘 혼합하여 Shaking incubator (BF-60SIR-1, BioFree, Seoul, Korea)에 넣어 300 rpm으 로 25분 동안 추출한 후 원심분리기(Mega17R, Hanil)를 이 용하여 9,000 rpm으로 30분 동안 원심분리 하였다. 원심분 리 하여 얻어진 물층 5 mL를 여과튜브에 옮기고 7,000 rpm 으로 10분간 다시 원심분리 하여 A액을 얻었다. 메탄올 3.5 mL와 물 3.5 mL로 활성화한 Oasis HLB SPE 카트리지에 A액 1.5 mL를 넣어 통과시킨 후 물 0.5 mL를 흘려버리고 물 1.5 mL를 용출시켜 모아 B액을 얻었다. 메탄올 2.5 mL 와 물 2.5 mL로 활성화한 Bond Elut-AccuCAT SPE 카트 리지에 B액 1.5 mL를 넣은 후 처음 0.5 mL를 흘려버리고 이후 얻어진 1 mL를 Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry(LC/MS)에 사용하였다. 아크릴아마이 드는 LC/MS-2020(Shimadzu, Kyoto, Japan)과 Nexera XR(Shimadzu)을 이용해 분석하였다. 이동상은 0.1% ace- tic acid와 0.5% formic acid가 포함된 수용액으로 하고, MS/MS 이온화 모드는 HESI+로 하였고, 이온 모니터링은 아크릴아마이드가 72 m/z> 55 m/z, 13C3–acrylamides는 75 m/z> 58 m/z로 확인하였다.
총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량
총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 측정하기 위하여 분 쇄된 3 g의 누룽지에 95% 에탄올 12 mL를 넣고 vortex mixer로 균질하게 혼합한 후 9,000 rpm에서 10분간 원심 분리한 다음 상등액을 취하여 누룽지 추출액으로 하였다.
총 폴리페놀 측정은 누룽지 추출액 0.2 mL와 10% 2 N- Folin 시약 0.4 mL를 혼합하여 3분 동안 실온에서 반응시킨 후 10% Na2CO3 0.8 mL를 첨가하여 암소에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후 microplate reader(Infinite M200 Pro, Tecan Group Ltd., San Jose, CA, USA)를 이 용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 누룽지에 함유된 총 폴리페놀 함량은 gallic acid(3.125~200 μg/mL) 표준곡 선을 이용하여 시료 g당 gallic acid equivalent(GAE)로 나 타내었다.
총 플라보노이드 측정은 누룽지 추출액 0.1 mL에 증류수 0.5 mL와 5% sodium nitrite 30 μL를 첨가하여 6분 동안 실온에서 반응시킨 후, 10% AlCl3･6H2O 60 μL를 첨가하여 6분 동안 실온에서 반응시켰다. 반응이 끝난 후 1 M NaOH 0.2 mL를 첨가하여 혼합한 후 microplate reader를 이용하 여 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 누룽지에 함유된 총 플라보노이드 함량은 quercetin(3.125~400 μg/mL)의 표 준곡선을 통하여 시료 g당 quercetin equivalent(QE)로 나 타내었다.
항산화 활성 측정
가열시간을 달리하여 제조한 누룽지의 항산화 활성은 DPPH와 ABTS 라디칼 소거 활성으로 측정하였다. 항산화 활성을 측정하기 위하여 누룽지 3 g에 95% 에탄올 12 mL를 넣어 vortex mixer로 균질하게 혼합한 후 9,000 rpm에서 10분간 원심분리한 다음 상등액을 취하여 누룽지 추출액으 로 하였다. 누룽지 추출물의 DPPH 라디칼 소거능은 누룽지 추출액 192 μL와 95% 에탄올에 녹인 50 μM DPPH 용액 768 μL를 혼합하여 암소에서 30분 동안 반응시킨 후 mi- croplate reader를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하 였다.
누룽지 추출물의 ABTS 라디칼 소거능 측정 전에 7.0 mM 농도의 ABTS 시약과 2.45 mM 농도의 potassium persul- fate를 2:1의 비율로 혼합 후 암소에서 24시간 반응시켜 ABTS 양이온을 형성시킨 다음 734 nm에서 흡광도 값이 0.17±0.03이 될 때까지 에탄올로 희석하여 사용하였다. 누 룽지 추출액 50 μL와 흡광도를 맞춘 ABTS 용액 950 μL를 혼합하여 암소에서 10분 동안 반응시킨 후 microplate read- er를 이용하여 734 nm에서 흡광도를 측정하였다.
통계분석
실험 결과에 대한 통계처리는 R-Studio(Version 3.6, B Corp., Boston, MA, USA)를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었고, 각 처리군 간의 유의성에 대한 검증은 분산분석 (ANOVA)을 이용하여 유의성을 확인한 후, P<0.05 수준에 서 Duncan’s multiple range test를 이용하여 분석하였다.
결과 및 고찰
누룽지의 일반성분 측정
가열시간을 달리하여 제조한 누룽지의 일반성분 분석 결 과는 Table 1과 같다. 누룽지의 수분 함량은 2분간 가열한 시료에서 25.14%로 가장 높았고, 5분 동안 가열한 시료에 서는 3.87%로 급격히 감소하였다. 가열시간을 8~14분 증 가시켜 제조한 시료에서는 수분이 0.78~0.24%까지 서서히 감소하였으나, 통계적으로 유의성 있는 차이는 나타나지 않 았다. 누룽지 제조 시 가열시간이 증가할수록 수분이 감소하
Table 2. Sugar contents and pH of Nurungji with various heating time
Heating time
(min) Sugar contents (°Brix) pH 2
5 8 11 14
1.40±0.00e 1.63±0.05d 2.13±0.05c 2.40±0.00b 3.00±0.00a
6.35±0.04b 6.43±0.02a 6.42±0.00a 6.40±0.01a 6.14±0.02c Data were the mean±SD of triplicate experiments.
Means with the different letters (a-e)within a column are sig- nificantly different at P<0.05.
Table 3. Changes in Hunter's color value of Nurungji with vari- ous heating time
Heating time
(min) L a b
2 5 8 11 14
52.52±0.91a 50.33±2.52a 39.18±0.33b 33.02±0.27c 31.13±0.39c
−0.83±0.03d 5.40±0.42c 10.84±0.20a 11.49±0.91a 9.64±0.27b
10.33±0.28c 21.45±1.08b 25.66±0.29a 24.93±1.15a 22.72±0.06b Data were the mean±SD of triplicate experiments.
Means with the different letters (a-d)within a column are sig- nificantly different at P<0.05.
는 것은 팽화과정에서 수분이 증발하기 때문으로 사료되며, 누룽지 제조 과정에서 가열시간이 8분 이상이 되면 열에 의 해 누룽지에 함유된 수분이 최대한도까지 증발하여 가열시 간에 따른 수분 함량의 차이가 없는 것으로 사료된다. Yang 과 Choi(2016)는 시판 누룽지 5종의 수분 함량이 1.46~
11.40%라고 보고하였는데, 이는 본 연구에서 5분 동안 가 열하여 제조한 누룽지의 수분 함량과 유사하였다.
누룽지의 조회분 함량은 2분간 가열하여 제조한 시료에 서 0.20%로 가장 낮았고, 5~11분 동안 가열하여 제조한 시료에서는 0.30~0.36%로 나타났으며 통계적인 차이는 보 이지 않았다. 누룽지를 14분 동안 가열하여 얻은 시료에서 는 조회분이 0.21%로 다른 시료들에 비해 조회분 함량이 낮은 것으로 나타났는데, 이는 14분 동안 가열하여 얻은 시 료의 수분 증발량이 다른 시료들에 비해 높아 누룽지의 전체 적인 무게가 감소하였고, 이에 따라 조회분의 비율도 낮아진 것으로 사료된다. Yoo 등(2012)은 품종이 다른 자포니카 쌀로 제조한 누룽지의 회분 함량이 0.30~0.50%라고 보고 하였는데, 이는 본 연구에서 5~11분 동안 가열하여 제조한 누룽지의 조회분 함량과 유사함을 확인하였다.
누룽지의 조단백질 함량은 2분 동안 가열한 시료에서 0.80%로 가장 낮았고, 5~14분 가열한 시료에서는 1.05~
1.19%까지 서서히 증가하는 경향을 보였으나, 통계적으로 유의적인 차이는 나타내지 않았다. 누룽지의 가열시간이 5 분 이상이 되면 가열시간에 비례하여 누룽지의 수분 함량이 감소하고, 이로 인해 조단백질의 상대적인 비율이 소폭 증가 하는 것으로 사료된다. 누룽지의 일반성분 함량은 누룽지 제조에 사용한 쌀 품종, 가열시간 및 온도 등 제조 공정에 따라 차이가 있는 것으로 보고되고 있다(Yoo 등, 2012;
Yang과 Choi, 2016).
누룽지의 당도 및 pH 측정
가열시간을 달리하여 제조한 누룽지 용출액 중의 당도와 pH 측정 결과는 Table 2와 같다. 가열시간에 따른 누룽지의 당도는 2분 가열하여 얻은 시료에서 1.40°Brix로 가장 낮았 고, 누룽지 가열시간이 5~14분까지 증가함에 따라 당도도 1.63~3.00°Brix까지 증가하여 가열시간과 당도는 비례관 계가 있음을 확인하였다. Park과 Oh(1997)의 연구에서도
압력솥을 이용하여 백미로 누룽지를 제조했을 때 가열시간 이 1~5분까지 증가함에 따라 당도가 1.29~3.05°Brix까지 증가하는 것으로 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 나타냈 다. 이는 누룽지를 고온에서 장시간 팽화시키는 동안 쌀 전 분이 열가수분해로 덱스트린과 소당류로 분해되어 당도가 증가한 것으로 사료된다(Park과 Oh, 1997; Ha 등, 1999).
가열시간에 따른 누룽지의 pH는 2분 동안 가열하여 제조 한 시료의 pH가 6.35였고, 가열시간 5~11분까지는 pH 6.40~6.43으로 2분 가열하여 제조한 누룽지에 비해 pH가 소폭 증가하였으며, 누룽지 가열시간을 14분까지 증가시켰 을 때는 pH가 6.14로 감소하였다. Lee(2018)는 녹색 통곡 물로 제조한 누룽지의 pH가 6.26~6.45로 보고하여 본 결과 와 유사한 pH 범위를 나타냈다.
누룽지의 색도 측정
가열시간을 달리하여 제조한 누룽지의 색도 측정결과는 Table 3과 같다. 명도(L*)는 2분 동안 가열한 시료에서 52.52 로 가장 높게 나타났으며, 누룽지의 가열시간이 5~14분으 로 증가함에 따라 명도 값은 50.33에서 31.13으로 급격히 감소하였다. 적색도(a*)는 2분간 가열한 시료에서 -0.83으 로 가장 낮은 값을 보였고, 누룽지 가열시간이 5분에서 11분 까지 증가함에 따라 5.40에서 11.49로 증가하다가 14분 동 안 가열한 시료에서는 9.64로 감소하였다. 황색도(b*)는 2분 동안 가열하여 제조한 시료에서 10.33으로 가장 낮은 값을 나타냈고, 누룽지 가열시간이 5~11분까지 증가함에 따라 황색도 값은 21.45에서 24.93까지 증가하다가 14분 동안 가열한 시료에서는 22.72로 다소 감소하였다. 14분 동안 가열하여 얻은 시료의 적색도와 황색도 값이 감소하는 것은 누룽지 제조 과정에서 압력이 지속해서 가해지면 쌀 내부의 전분류가 표면으로 용출되고 이로 인해 적색도와 황색도가 감소한 것으로 사료된다(Lee, 2018).
가열시간에 따른 누룽지의 색 변화는 제조과정에서 가열 에 의해 발생하는 비효소적 갈변반응인 메일라드 반응에 의 한 결과로, 아미노산의 아미노기와 환원당의 카보닐기가 반 응하여 갈색 색소인 멜라노이딘을 형성하여 갈색으로 변한 다(Lee, 2018; Yang과 Choi, 2016; Lee 등, 2009a). 누룽 지의 가열시간이 증가하면서 메일라드 반응에 의한 멜라노
Fig. 2. Acrylamide contents of Nurungji with various heating time. Means with the different letters (a-c)above bars are sig- nificantly different at P<0.05.
Table 4. Total polyphenol and flavonoid contents of Nurungji with various heating time
Heating time
(min) Total polyphenol
(mg GAE1)/mL) Total flavonoid (mg QE2)/mL) 2
5 8 11 14
12.62±0.83d 13.91±0.60d 17.60±0.34c 20.58±0.46b 23.93±1.65a
45.08±0.51e 79.10±0.60d 121.20±0.08a 115.55±0.32b 102.69±1.23c
1)GAE: gallic acid equivalent.
2)QE: quercetin equivalent.
Data were the mean±SD of triplicate experiments.
Means with the different letters (a-e)within a column are signi- ficantly different at P<0.05.
이딘 색소의 생성량이 증가하여 최종적으로 누룽지의 명도 는 감소하고 적색도와 황색도가 증가하는 것으로 사료된다.
누룽지의 아크릴아마이드 함량 분석
가열시간을 달리하여 제조한 누룽지의 아크릴아마이드 분석 결과는 Fig. 2와 같다. 아크릴아마이드는 탄수화물 함 량이 높고 단백질 함량이 낮은 식품을 120°C 이상의 온도에 서 가열할 때 생성되기 시작하며, 생성량은 가열 온도와 시 간에 비례하여 증가한다(Chung 등, 2007; Lee 등, 2004).
제조한 누룽지의 아크릴아마이드 함량은 2분간 가열하여 얻 은 시료에서 0.85 μg/g으로 비교적 낮게 검출되었다. 누룽 지 가열시간이 5분과 8분으로 길어짐에 따라 아크릴아마이 드는 각각 41.06 μg/g과 67.93 μg/g으로 증가하였고, 이는 2분간 가열한 시료의 아크릴아마이드 함량에 비해 각각 48.31배와 79.92배까지 증가한 수치였다. 누룽지의 가열시 간이 8분 이상 지속되면 아크릴아마이드 함량이 거의 일정 한 수준(67.93~68.76 μg/g)으로 유지되었다. 본 실험에서 분석한 누룽지에 함유된 아크릴아마이드 함량은 국내 아크 릴아마이드 저감화 권고기준인 1,000 μg/kg과 비교할 때 낮은 수준인 것으로 나타났다(Lee 등, 2016b).
Kim 등(2009)은 국내에서 유통되는 누룽지에서 12~51 μg/g의 아크릴아마이드가 검출되었고, Park 등(2004)의 연 구에서는 누룽지에서 20 μg/g 이하의 아크릴아마이드가 검 출됨을 확인하였다. Kim 등(2005)의 연구에 따르면 누룽지 에서 55~184 μg/g의 아크릴아마이드가 검출된다고 보고하 여 각 연구자들 간에 분석한 아크릴아마이드 함량이 차이가 있었다. 이는 가공 및 가열조건이 아크릴아마이드에 영향을 줄 수 있음을 확인해주는 결과라고 볼 수 있다. 가열시간이 증가함에 따라 아크릴아마이드 함량 또한 유의적으로 증가 하는 경향을 나타내므로 누룽지를 제조할 때 아크릴아마이 드 함량을 최소화하기 위한 가열시간 및 온도의 설정이 필요 할 것으로 사료된다.
누룽지의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량
가열시간을 달리하여 제조한 누룽지의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과는 Table 4와 같다. 총 폴 리페놀 함량은 2분간 가열하여 얻은 시료에서 12.62 mg GAE/mL로 가장 낮았고, 누룽지 가열시간이 5~14분까지 길 어짐에 따라 총 폴리페놀 함량도 13.91~23.93 mg GAE/
mL로 증가하였다. 본 연구를 통하여 가열시간이 증가하면 메일라드 반응이 활발히 진행되고 시료 내의 총 폴리페놀 함량도 증가하는 것을 확인하였다. 누룽지 제조 시 밥의 가 열 과정에서 막 구조가 붕괴되면서 누룽지 내부에 있는 폴리 페놀 화합물들이 용출되는 것으로 사료된다(Lee 등, 2009a).
선행 연구에서도 총 폴리페놀 함량은 쌀, 율무 등의 가열시 간과 온도에 비례하여 증가한다고 보고하여(Park 등, 1999;
Lee 등, 2009b) 본 결과와 유사한 경향을 나타냈다. 누룽지 에 함유된 총 폴리페놀 함량은 제품, 쌀 품종, 가열조건 등에 따라 차이가 있다(Yang과 Choi, 2016; Lee, 2018).
총 플라보노이드 함량은 2분 동안 가열하여 얻은 시료에 서 45.08 mg QE/mL로 가장 낮았고, 가열시간이 5~8분까지 길어짐에 따라 79.10~121.20 mg QE/mL까지 총 플라보노 이드 함량이 증가했으며, 이는 2분 동안 가열하여 얻은 누룽 지 시료에 비해 약 1.75~2.69배까지 증가한 수치였다. 그러 나 11분과 14분 동안 가열하여 얻은 시료에서는 총 플라보 노이드 함량이 각각 115.55 mg QE/mL와 102.69 mg QE/
mL로 감소하였다. 총 플라보노이드는 총 폴리페놀과 마찬 가지로 열처리에 의해 증가하지만, 폴리페놀에 비해 비교적 열에 불안정하기 때문에 가열이 지속될 경우 열분해가 된다 고 알려져 있다(Sharma 등, 2015). 고온에서의 가열을 통해 식품 매트릭스가 연화되고 결합형 플라보노이드가 유리형 으로 전환되어 플라보노이드의 용출이 증가한다(Harakotr 등, 2014). Nikolić 등(2018)은 블랙베리 잼을 만들기 위해 105°C에서 30분 동안 가열했을 때 총 플라보노이드 함량이 가열 전에 비해 55.9~69.9%까지 감소한다고 보고하였다.
따라서 누룽지 제조 시 플라보노이드 성분의 파괴를 최소화 하기 위한 열처리 시간의 설정이 필요할 것으로 사료된다.
Fig. 3. Antioxidant activities of Nurungji with various heating time. Means with the different letters (a-e) above bars in the same antioxidant activity are significantly different at P<0.05.
누룽지의 항산화 활성 측정
가열시간을 달리하여 제조한 누룽지의 DPPH와 ABTS 라디칼 소거 활성을 측정 결과는 Fig. 3과 같다. 누룽지 추출 물이 DPPH 라디칼을 소거하는 활성은 2분 동안 가열한 시 료에서 6.53%였고, 가열시간이 길어짐에 따라 8.08~18.07
%까지 소거 활성이 증가하였다. 누룽지를 11분과 14분 동 안 가열한 시료의 DPPH 라디칼 소거 활성은 각각 15.80%
와 18.07%로 2분간 가열한 시료에 비해 DPPH 라디칼 소거 활성이 각각 2.42배와 2.77배 증가하였다. Yang과 Choi (2016)의 연구에서도 시판 누룽지 5종의 DPPH 라디칼 소 거능이 0.54~24.29%로 나타나 본 연구와 유사한 경향을 보였다.
누룽지 추출물의 ABTS 라디칼 소거 활성은 DPPH 라디 칼 소거 활성과 유사한 경향을 보였다. 즉 누룽지를 2분간 가열한 시료의 ABTS 라디칼 소거 활성은 5.29%였고, 가열 시간이 5분에서 14분까지 증가함에 따라 6.95%에서 27.22
%까지 증가하였다. 누룽지의 가열시간이 11분과 14분까지 로 증가한 시료의 ABTS 라디칼 소거 활성은 2분 동안 가열 한 시료에 비해 각각 3.92배와 5.14배 증가하였다. 선행 연 구를 보면 시판 누룽지 5종의 ABTS 라디칼 소거 활성이 5.33~40.31%로 제품에 따라 큰 차이가 있다고 알려져 있고 (Yang과 Choi, 2016), 백미로 제조한 누룽지에 비해 항산화 활성이 풍부한 녹색 통곡물의 첨가로 ABTS 라디칼 소거 활성이 67.80~74.49%로 높게 나타났다(Lee, 2018).
항산화 활성이 가열시간에 비례하여 증가하는 것은 누룽 지를 제조하는 과정에서 고온에서 생성된 갈변반응의 중간 물질과 최종물질들에 의한 것으로 해석되며, 도라지나 흑마 늘 등에서 갈변의 정도에 비례하여 항산화 활성이 증가한다 는 선행연구 결과와도 일치한 것으로 나타났다(Lee 등, 2010; Jeon 등, 2016). 이상의 연구 결과를 종합해보면 누 룽지 제조를 위한 가열시간이 길어짐에 따라 갈변반응에 의 해 총 폴리페놀 및 플라보노이드 화합물의 함량이 증가하고 이로 인하여 항산화 활성도 높아지는 것으로 사료된다(Lee
등, 2016a).
요 약
백미로 가열시간(2, 5, 8, 11, 14분)을 달리하여 누룽지를 제조하고 품질 특성, 항산화 활성 및 아크릴아마이드 함량을 측정하였다. 누룽지의 수분 함량은 2분 동안 가열한 시료에 서 25.14%로 가장 높았고, 가열시간이 증가함에 따라 0.24
%까지 급격히 감소하였다. 가열시간을 달리하여 제조한 누 룽지의 조회분 함량은 0.20~0.36%, 조단백질 함량은 0.80
~1.19%로 나타났다. 누룽지의 당도는 1.40~3.00°Brix로 가열시간에 비례하여 증가하였고, pH는 6.35~6.14로 가열 시간이 길어질수록 감소하였다. 누룽지의 명도(L*)는 가열 시간에 비례하여 감소하였고, 적색도(a*)와 황색도(b*)는 가 열시간이 길어짐에 따라 증가하였으나, 14분 정도 가열할 경우 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 제조한 누룽지의 아크릴아마이드 함량은 2분 동안 가열한 시료 100 g당 0.85 μg이었고, 가열시간이 5분과 8분으로 길어짐에 따라 각각 41.06 μg과 67.93 μg으로 증가하였다. 누룽지를 8분 이상 가열한 시료의 아크릴아마이드 함량은 거의 일정한 수준 (67.93~68.76 μg/100 g)으로 유지되었다. 누룽지의 가열 시간이 증가함에 따라 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 물질 은 2분 동안 가열하여 제조한 누룽지에 비해 각각 1.1~1.90 배와 1.75~2.69배 증가하였다. 본 연구를 통해 누룽지 제조 시 가열시간이 길어질수록 항산화 물질 및 항산화 활성이 증가하는 반면에 아크릴아마이드 생성도 증가하는 것을 확 인하였다. 따라서 본 연구의 결과에 따르면 누룽지 제조 시 가열시간은 5분 이내가 적절할 것으로 사료되며, 탄수화물 식품을 가열할 때는 열에 약한 플라보노이드 물질의 파괴와 항산화 활성 및 독성물질의 생성에 대한 전체적인 고려가 필요할 것으로 사료된다.
감사의 글
본 연구는 한국연구재단 기본연구지원사업(과제번호 2019 R1F1A1058764)의 지원에 의해 이루어진 것이며, 그 지원 에 감사드립니다.
REFERENCES
AOAC. Official methods of analysis. 15th ed. Association of Official Analytical Chemists, Washington, DC, USA. 1995.
p 69-90.
Chung HW, Park SK, Choi D. Determination of acrylamide in food products. Anal Sci Technol. 2007. 20:164-169.
Do Y, Choi JS, Jung YK, Park JH, Roh KH, Kim SS, et al.
Evaluation of the level of microbial contamination in the processing company of Nuroong-ji. J Food Hyg Safety. 2010.
25:333-340.
FDA. Detection and quantitation of acrylamide in foods. 2003 [cited 2019 Jan 21]. Available from: https://www.fda.gov/
food/chemicals/detection-and-quantitation-acrylamide-foods Guenther H, Anklam E, Wenzl T, Stadler RH. Acrylamide in
coffee: Review of progress in analysis, formation and level reduction. Food Addit Contam. 2007. 24:60-70.
Ha TY, Chun HS, Lee C, Kim YH, Han O. Changes in phys- icochemical properties of steamed rice for Soong-Neung dur- ing roasting. Korean J Food Sci Technol. 1999. 31:171-175.
Harakotr B, Suriharn B, Tangwongchai R, Scott MP, Lertrat K. Anthocyanin, phenolics and antioxidant activity changes in purple waxy corn as affected by traditional cooking. Food Chem. 2014. 164:510-517.
Hemmler D, Roullier-Gall C, Marshall JW, Rychlik M, Taylor AJ, Schmitt-Kopplin P. Insights into the chemistry of non-en- zymatic browning reactions in different ribose-amino acid model systems. Sci Rep. 2018. 8:16879. https://doi.org/10.
1038/s41598-018-34335-5
International Agency for Research on Cancer. IARC mono- graphs on the evaluation of carcinogenic risks to humans:
Some industrial chemicals. IARC, Lyon, France. 1994. Vol 60, p 389.
Jeon A, Park YM, Kim HS. Impact of drying temperature and steaming treatment on the browning and antioxidant activity of hot-air dried Platycodon gradiflorum. Food Eng Prog. 2016.
20:232-239.
Kim CT, Hwang ES, Lee HJ. Analysis of acrylamide in proc- essed foods obtained from Korean markets. J Food Hyg Safe- ty. 2005. 20:191-198.
Kim MK, Cho SC. Analysis of physicochemical properties of Nurungji added with various materials. J Convergence Inform Technol. 2020. 10:102-108.
Kim MK, Oh MH, Youn SH, Kim CT, Sung DE, Ham JS, et al. Acrylamide concentration in domestic foods. J Food Hyg Safety. 2009. 24:238-246.
Lee DJ, Han JA, Lim ST. Enhancement of antioxidant activity of onion powders by browning during drying process. Korean J Food Sci Technol. 2016a. 48:15-19.
Lee HS, Kwon KH, Kim BS, Kim JH. Quality characteristics of instant Nuroong-gi to which Dioscorea japonica powder was added. Korean J Food Preserv. 2009a. 16:680-685.
Lee J, Oh M, Chang YH, Lee Y, Jin YI, Chang DC, et al.
Reduction of acrylamide formation in potato chips fermented by Bacillus sp. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2016b. 45:460- 465.
Lee JA. Quality characteristics of pressurized Nurungji using green whole grain. Culi Sci & Hos Res. 2018. 24:29-37.
Lee KG, Shibamoto T. Toxicology and antioxidant activities of non-enzymatic browning reaction products: Review. J Food Rev Int. 2002. 18:151-175.
Lee MS, Park JY, Oh S. Acrylamide monitoring in home-made food products. Korean J Soc Food Cookery Sci. 2004. 20:
708-711.
Lee SH, Lee YR, Hwang IG, Woo KS, Kim KH, Kim KJ, et al. Antioxidant activities and quality characteristics of germi- nated rough rice tea according to roasting temperature, time and leaching condition. Korean J Food Sci Technol. 2009b.
41:386-391.
Lee SJ, Shin JH, Kang MJ, Jung WJ, Rye JH, Kim RJ, et al.
Antioxidant activity of aged red garlic. J Life Sci. 2010. 20:
775-781.
Lee SW. Cookery cultural history of Korea. Gyommon Publish- ers, Paju, Korea. 1985. p 74-124.
Nikolić M, Pavlović A, Mitić M, Mitić S, Tošić S, Pecev- Marinković EP, et al. Thermal degradation kinetics of total polyphenols, flavonoids, anthocyanins and individual antho- cyanins in two types of wild blackberry jams. Adv Technol.
2018. 7:20-27.
Nooshkam M, Falah F, Zareie Z, Yazdi FT, Shahidi F, Mortazavi SA. Antioxidant potential and antimicrobial activity of chito- san-inulin conjugates obtained through the Maillard reaction.
Food Sci Biotechnol. 2019. 28:1861-1869.
Park JH, Han JS, Choi HK. Effect on quality of pan-fired green tea by 1st pan-frying time. Korean J Med Crop Sci. 1999.
7:101-106.
Park JY, Kim CT, Kim HY, Keum EH, Lee MS, Chung SY, et al. Acrylamide monitoring of domestic food products. Ko- rean J Food Sci Technol. 2004. 36:872-878.
Park YH, Oh YJ. The physicochemical characteristics of instant Nuroong-gi. J Korean Soc Food Sci Nutr. 1997. 26:632-638.
Purlis E. Browning development in bakery products－A review.
J Food Eng. 2010. 99:239-249.
Semla M, Goc Z, Martiniaková M, Omelka R, Formicki G.
Acrylamide: a common food toxin related to physiological functions and health. Physiol Res. 2017. 66:205-217.
Sharma K, Ko EY, Assefa AD, Ha S, Nile SH, Lee ET, et al.
Temperature-dependent studies on the total phenolics, flavo- noids, antioxidant activities, and sugar content in six onion varieties. J Food Drug Anal. 2015. 23:243-252.
Tareke E, Rydberg P, Karlsson P, Eriksson S, Törnqvist M.
Analysis of acrylamide, a carcinogen formed in heated food- stuffs. J Agric Food Chem. 2002. 50:4998-5006.
Yang JW, Choi IS. The physicochemical characteristics and an- tioxidant properties of commercial Nurungji products in Ko- rea. Korean J Food Cook Sci. 2016. 32:575-584.
Yang SY, Kim SW, Kim Y, Lee SH, Jeon H, Lee KW. Optim- ization of Maillard reaction with ribose for enhancing anti-al- lergy effect of fish protein hydrolysates using response sur- face methodology. Food Chem. 2015. 176:420-425.
Yang YR, Park YK. Black onions manufactured via the brown- ing reaction and antioxidant effects of their water extracts.
Korean J Food Preserv. 2011. 18:310-318.
Yaylayan VA, Stadler RH. Acrylamide formation in food: a mechanistic perspective. J AOAC Int. 2005. 88:262-267.
Yoo JS, Baek MK, Baek SH, Park HS, Cho YC, Kim BK, et al. Comparison of characteristics of nuroong-gi made from japonica rice cultivars. Food Eng Prog. 2012. 16:381-385.
Zokaei M, Kamankesh M, Shojaei S, Mohammadi A. Determin- ing the amount of acrylamide in potato chips using xanthydrol as a derivative representative with gas chromatography-mass spectrometry. Nutr Food Sci Res. 2016. 3:51-56.
Zyzak DV, Sanders RA, Stojanovic M, Tallmadge DH, Eberhart BL, Ewald DK, et al. Acrylamide formation mechanism in heated foods. J Agric Food Chem. 2003. 51:4782-4787.
