판람근 추출물의 항산화 특성 및 돈육패티에서 아질산나트륨 대체효과

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판람근 추출물의 항산화 특성 및 돈육패티에서 아질산나트륨 대체효과

박재인¹ ․ 이선엽² ․ 이성기¹ ․ 강선문^3*

강원대학교 동물응용과학과 교수¹, 대학원생²; 농촌진흥청 국립축산과학원 축산물이용과 농업연구사³

Antioxidant Properties of the Radix Isatidis Extract and the Effect of Substituting Sodium Nitrite with this Extract in Pork Patties

Jae In Pak

, Sun-Youb Lee

, Sung Ki Lee

and Sun Moon Kang

1

Professor,

Graduate student, Department of Applied Animal Science, College of Animal Life Sciences, Kangwon National University, Chuncheon 24341, Korea

3

Senior-associate Researcher, Animal Products Utilization Division, National Institute of Animal Science, Rural Development Administration, Wanju 55365, Korea

ABSTRACT¹⁾

This study investigated the antioxidant properties of the

(Key words: Radix isatidis, Water extract, Antioxidant activity, Sodium nitrite, Pork)

* Corresponding author: Sun Moon Kang, Animal Products Utilization Division, National Institute of Animal Science, Rural Development Administration, Wanju 55365, Korea. Tel: +82-63-238-7394, E-mail: [email protected]

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Ⅰ. 서론

판람근 (Radix isatidis, 중국에서는 Banlangen로 부름)은 십 자화과 (Family Cruciferae)에 속하는 2년생 대청(숭람, Isatidis indigotica Fortune)과 쥐꼬리망초과(Family Acanthaceae)에 속 하는 청대 (마람, Baphicacanthus cusia (Nees) Berm)의 뿌리를

건조한 약재로써 대청잎 (Folium isatidis)보다 맛이 덜 쓰고 차지 않은 특징을 가지고 있다 (Peng et al., 2005). 중국에 서는 약 2,000년 전부터 유명한 고전 의학서적인 Shen Nong Ben Cao Jing을 통해 독감, 인두염, 계절성 열병, 유 행성이하선염 , 홍반을 동반한 피부 염증질환, 간염, 바이러 스성 폐렴 , 악성 전염병 등의 치료제로 널리 이용해 왔다

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(Liau et al., 2007). 또한 유럽에서도 12세기부터 17세기까 지 약용작물로뿐만 아니라 염색제로도 광범위하게 활용됐 다 . 판람근에 함유된 다당류, 유기산, 페놀, alkaloid, lignan, nucleoside, nucleobase와 같은 기능성분들은 항산 화 , 항균, 항바이러스, 항인플루엔자, 항염증, 항독소, 면역 증강 등의 다양한 생리활성들이 보고되고 있다 (Ma et al., 2006; Kong et al., 2008a).

아질산나트륨은 육가공품의 주요 첨가제 중 하나로 고 기에 염지육제품 특유의 색깔과 풍미를 부여하며 , 고기 내 의 금속이온을 흡착하고 자유라디칼을 소거함으로써 지방 산화를 억제하는 중요한 역할을 수행한다 (Sebranek, 2009).

또한 Clostridium botulinum, Listeria monocytogens와 같은 병원성 미생물의 생장을 억제하고 부패를 지연시켜 육가 공품의 품질과 신선도를 유지해 준다 . 이러한 효과들은 아 질산나트륨만이 가지는 독특하고 우수한 성질이므로 전 세계 육가공산업체들이 필수적으로 사용하고 있다 . 하지만 아질산나트륨은 2차 아민과 반응하여 발암성이 강한 N-nitrosamine을 생성할 수 있다(Honikel, 2014). 세계 암 연구재단 /미국 암 연구협회는 아질산나트륨을 발암물질로 지정해 아질산나트륨의 인체 유해 가능성을 공식적으로 제 기했다 (World Cancer Research Fund/American Institute for Cancer Research, 2007).

이로 인해 소비자들은 건강에 유익하고 안전하면서 아 질산나트륨을 대체할 수 있는 첨가물을 요구하고 있다 (Alahakoon et al., 2015). 육가공 관련 산학연에서도 현대 소비 트렌드에 대응하고자 토마토 , 샐러리, 레드비트 등의 여러 야채류에서 대체소재를 탐색하고 있는 실정이다 (Pöhnl, 2016). 또한 전통 약용작물도 항산화 및 항균 활성 이 뛰어나고 인체에 안전하고 유익한 효과를 가지고 있어 이를 적용한 연구도 일부 수행되었다 (Cho et al., 2007;

Choe et al., 2008). 하지만 판람근을 아질산나트륨 대체소 재로 활용한 연구는 현재까지 보고된 바 없는 실정이다 . 따라서 본 연구는 판람근 추출물을 육가공품의 아질산나 트륨 대체제로 활용하기 위해 항산화 특성과 돈육패티에

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 판람근 추출물 제조

지역 한약재 유통업체 (Pocheon, Gyeonggi-do, Korea)로

부터 판람근 (Radix isatidis)을 구입해 곱게 분쇄한 후 32 mesh의 표준체(Standard Testing Sieve No. 35, Chunggye Co., Seoul, Korea)로 500μm 이하의 입자만을 걸러냈다.

이후 열수 추출물을 제조하기 위해 판람근 분쇄물 200g과 증류수 1,000mL를 혼합하고, 100℃에서 4시간 동안 가열한 후

2(Whatman International Ltd., Maidstone, Kent, England) 로 여과하고, rotary vacuum evaporator(N-1000, Eyela Tokyo Rikakikai Co., Ltd., Tokyo, Kanto, Japan)를 이용 해 45℃에서 감압농축했다. 유기용매 추출물을 제조하기 위해 판람근 분말 200g을 각각 methanol 및 chloroform 1,000mL와 혼합하고, 실온에서 24시간 동안 방치한 후 여 과 및 감압농축을 실시했다. 농축된 모든 추출물은 –70℃

에서 동결건조하고, 50% methanol로 1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL의 농도로 희석한 후 1,1‘-diphenyl-2 –picrylhydrazyl (DPPH)라디칼 소거력, 총환원력(Total reducing ability) 및 superoxide dismutase (SOD) 유사활성을 측정했다.

2. 추출물 수율

판람근 추출물의 수율은 추출 전 최초 판람근 분쇄물의 무게에 대한 동결건조 직후 최종 추출물 분말 무게의 백분 율 (%)로 산출했다.

3. DPPH라디칼 소거력

DPPH라디칼 소거력은 Abe 등(2000)의 방법을 이용하여 실시했다 . 판람근 추출물 희석액 1mL(blank:50% methanol 1mL)와 0.1mM DPPH(in methanol) 4mL를 10초간 혼합한 다음 30℃, 암실에서 30분간 incubation했다. 이후 UV-vis spectrophotometer(UV-mini-1240, Shimazu Corp., Kyoto, Kansai, Japan)을 이용해 517nm에서 흡광도를 측정했다.

최종 결과는 blank에 대한 판람근 추출물의 억제율(%)로 나타냈으며 , blank는 50% methanol 1mL를 이용했다. 또 한 표준 항산화 물질인 L-ascorbic acid(1.00, 3.00 및 5.00mg/mL)과 비교했다.

4. SOD 유사활성

SOD 유사활성은 Marklund와 Marklund(1974)의 pyrogallol

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autooxidation 방법을 이용하여 실시했다. 판람근 추출물 희석액 200μL(blank:50% methanol 200μL)를 50mM tris-HCl buffer(pH 8.5, 10mM EDTA 함유) 3mL와 혼합하 고 , 7.2mM pyrogallol 200μL를 첨가한 후 25℃에서 10분 간 incubation했다. 이후 1N HCl 1mL를 첨가해 반응을 정 지시킨 다음 420nm에서 흡광도를 측정했다. 최종 결과는 pyrogallol autooxidation에 대한 억제율(%)로 나타냈으며, L-ascorbic acid의 SOD 유사활성과 비교했다.

5. 총환원력

총환원력은 Yen과 Chen(1995)의 방법을 이용하여 실시했 다 . 판람근 추출물 희석액 2.5mL와 0.2M sodium phosphate buffer(pH 6.6) 2.5mL, 1% potassium ferricyaide 2.5mL를 혼합하고 , 50℃에서 20분간 incubation한 후 10%

trichloroacetic acid(TCA) 2.5mL를 첨가했다. 혼합물은 2℃, 22,453×g(Sorvall RC-5C Plus Centrifuge, Kendro Laboratory Products, Newtown, CT, USA)에서 15분간 원 심분리했다 . 분리된 상등액 5mL에 증류수 5mL와 0.1%

iron(III) chloride 1mL를 첨가하고, 실온에서 10분간 방치 한 후 700nm에서 흡광도를 측정했다. 최종 결과는 흡광도 로 나타냈으며 , L-ascorbic acid의 총환원력과 비교했다.

6. 돈육패티 제조 및 설계

돈육패티를 제조하기 위해 지역 육가공업체로부터 돼지 뒷다리육을 구입해 등지방, 결체조직 및 혈액을 깨끗이 제 거한 후 meat chopper(MS-12S, Hankook Fujee Industries Co., Ltd., Suwon, Gyeonggi-do, Korea)를 이용해 6mm와 4mm plate로 2회 분쇄했다. 이후 분쇄육과 NaCl(분쇄육 무게의 1%)

을 혼합하고 , 2kg씩 5개 처리구로 나눈 후 4개 처리구들에 각각 아질산나트륨 150ppm(T1), 아질산나트륨 100ppm+판람근 물 추출물 0.1%(T2), 아질산나트륨 50ppm+판람근 물 추출물 0.3%(T3), 판람근 물 추출물 0.5%(T4)를 첨가 및 혼합했다. 나머지 1개 처리구는 대조 구 (C)로 설정하여

7. pH

pH는 돈육 시료 3g을 증류수 27mL와 함께 Warring blender(PH91, SMT Co., Ltd., Tokyo, Kanto, Japan)를 이 용해 2,800×g에서 30초간 균질한 후 pH meter(SevenEasy pH, Mettler-Toledo GmbH, Greifensee, Zürich, Switzerland)로 측정했다.

8. 지방산화물 함량

지방산화물 함량은 Sinnhuber와 Yu(1977)의 2-thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) 방법을 이용하여 실시했 다. 돈육 시료 0.5g(blank:증류수 0.5mL)을 항산화제(54%

propylene glycol-40% Tween20-3% butylated hydroxytoluene-3%

butylated hydroxyanisole) 200μL, 1% TBA(in 0.3%

NaOH) 3mL와 10초간 혼합하고, 2.5% TCA(in 36mM HCl) 17mL를 첨가한 후 100℃에서 30분간 가열했다. 이후 상등액 5mL와 chloroform 3mL를 원심분리용 tube에 옮기 고, 2,550×g(GS-6R Centrifuge, Beckman Instruments, Inc., Palo Alto, CA, USA)에서 30분간 원심분리한 다음 532nm 에서 상등액의 흡광도를 측정했다. 최종 결과는 시료 및 blank의 흡광도와 malonaldehyde(MDA)의 흡광계수(9.6μ g)를 시료 1kg당 MDA로 산출했다.

TBARS(mg MDA/kg meat) =

(시료 흡광도 – blank 흡광도) × 9.6 시료 무게 (g)

9. 산화환원전위

산화환원전위(Oxidation-reduction potential, ORP)는 Nam과 Ahn(2003)의 방법에 의해 실시했다. 돈육 시료 6g 에 증류수 18mL와 7.2% butylated hydroxytoluene 60μL 를 첨가하고, Ultra-Turrax(T25 Basic, Ika Werke GmbH &

Co., KG., Staufen, Baden-Württemberg, Germany)로 1,296×g에서 30초간 균질했다. 이후 균질물의 산화환원전 위를 platinum ORP electrode(InLab^ⓇRedox, Mettler- Toledo GmbH, Switzerland)가 장착된 pH meter(SevenEasy pH, Mettler-Toledo GmbH, Switzerland)로 측정했으며,

최종 결과는 mV로 나타냈다.

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10. 휘발성 염기질소 함량

휘발성 염기질소 함량은 Kohsaka(1975)의 Conway 미량 확산법을 이용하여 실시했다 . 돈육 시료 5g과 증류수 20mL를 Warring blender(PH91, SMT Co., Ltd., Japan)로 2,800×g에서 1분간 균질하고, 5% TCA로 균질액의 최종 부피를 50mL로 조정한 후 Whatman filter paper No.2로 여과했다 . 여과액(1mL)을 Conway dish의 외실에 옮기고, 내실에 conway’s borate buffer 1mL를 넣은 다음 다시 외 실에 50% K

CO

1mL를 첨가했다. 이후 vacuum grease를 바른 뚜껑과 클립으로 Conway dish를 완전히 밀봉하고, 37℃에서 90분간 incubation한 다음 내실의 반응액을 0.01 N HCl(Factor:1.003)로 적정했다. 최종 결과는 시료 무게의 mg%로 산출했다.

11. 통계분석

본 실험을 통해 얻은 결과는 SPSS(2009) program의 two-way analysis of variance로 항산

Duncan’s multiple range test로 5% 수 준에서 평균들간에 유의적인 차이를 검증했다 .

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 추출수율

판람근 물 추출물과 유기용매 추출물의 수율을 비교한 결과는 Fig. 1과 같다. 판람근 물 추출물의 수율이 21.13%

로 methanol 및 chloroform 추출물의 수율인 6.56% 및 1.13%보다 3.2 및 18.7배로 유의적으로 높게 나타났다 (p<0.05). 일반적으로 식물 추출물의 수율과 유효성분은 추 출에 사용한 식물의 부위와 용매의 종류에 따라 달라진다 . Wakeel 등(2019)은 7가지 용매(물, ethanol, methanol, chloroform, n-hexane, acetone, ethyl acetate)를 이용해 대 청 (Isatis tinctoria)의 가지, 꽃, 잎 및 뿌리(판람근)로부터 유 효성분을 추출했을 때 , 추출물의 수율을 비교 분석했다. 이 들은 전반적으로 뿌리에서 생산한 추출물의 수율이 가지 ,

꽃 , 잎에 비해 낮았으나, 물을 이용해 생산한 추출물의 수 율은 본 연구와 동일하게 유기용매들보다 높았다고 보고 했으며 , 이러한 이유는 물의 극성이 높았기 때문이다.

Fig. 1. Comparison of the extraction yield of Radix isatidis

water and solvent extracts.

RIWE,

water extract; RIME,

methanol extract; RICE,

chloroform extract.

Different letters indicate that mean±S.D. significantly differ among different compounds (p<0.05).

2. DPPH라디칼 소거력

DPPH라디칼 소거법은 in vitro상에서 식물 추출물의 항 산화 활성을 간단하고 신속하게 측정할 수 있어 광범위하 게 사용하고 있는 실험방법이다 (Zhu et al., 2018). 판람근 물 추출물과 유기용매 추출물의 DPPH라디칼 소거력을 비 교한 결과는 Fig. 2와 같다. 농도(1.00, 3.00 및 5.00 mg/mL)별 판람근 추출물의 종류에 따른 DPPH라디칼 소 거력을 살펴보면 , 모든 농도들에서 판람근 물 추출물이 methanol 및 chloroform 추출물보다 유의적으로 낮은 수 치를 보였으며 (p<0.05), methanol 추출물이 chloroform 추 출물보다 유의적으로 낮게 나타났다 (p<0.05). 또한 ascorbic acid의 DPPH라디칼 소거력이 각각의 농도에서 96.84%, 98.34% 및 99.8%를 보여 동일한 농도에서 판람근 물 추출물과 유기용매 추출물의 DPPH라디칼 소거력이 유 의적으로 낮게 나타났다 (p<0.05). 판람근 추출물의 종류별 농도에 따른 DPPH라디칼 소거력을 살펴보면, 판람근 물, methanol 및 chloroform 추출물 모두 농도가 증가함에 따 라 유의적으로 증가했다 (p<0.05). 특히, 농도가 1.00mg/mL 에서 5.00mg/mL으로 증가했을 때, DPPH라디칼 소거력이 1.1배 증가한 판람근 chloroform 추출물에 비해 판람근 물 및 methanol 추출물의 DPPH라디칼 소거력은 2배로 증가 하여 현저한 변화를 보여 주었다 . 본 실험결과는 판람근 물

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추출물의 DPPH라디칼 소거력이 methanol 및 chloroform 추출물보다 낮았다는 Wakeel 등(2019)의 보고와 동일했다.

판람근 추출물에는 caffeic acid, protocatechuic acid, m-coumaric acid, o-coumaric acid, p-coumaric acid 등의 다양한 페놀들이 함유돼 있으며 , 이 성분들은 강력한 DPPH라디칼 소거력을 가지고 있다(Ma et al., 2006).

Fig. 2. Comparison

of the 1,1‘-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity of

water and solvent extracts.

RIWE,

water extract; RIME,

methanol extract; RICE,

chloroform extract; AC, ascorbic acid.

Different letters within the same concentration indicate that mean±S.D. significantly differ among different compounds (p<0.05).

Different letters within the same compound indicate that mean±S.D. significantly differ among different concentrations (p<0.05).

3. SOD 유사활성

과산화물 음이온은 지방산화와 병리학적 염증을 촉발시 키는 hydroxyl 라디칼(

OH) 또는 일중항 산소(Singlet oxygen)와 같은 활성산소종을 생성하는 데에 필요한 선행 물질이다 (Marklund and Marklund, 1974). SOD 유사활성 은 이러한 과산화물 음이온 (Superoxide anion, O

)을 소 거하는 능력을 측정하는 방법이다 . 판람근 물 추출물과 유 기용매 추출물의 SOD 유사활성을 비교한 결과는 Fig. 3과 같다 . 농도별 판람근 추출물의 종류에 따른 SOD 유사활성 을 살펴보면 , 1.00mg/mL의 농도에서는 판람근 물 추출물 의 SOD 유사활성이 methanol 추출물과는 큰 차이가 없었 으나 (p>0.05), chloroform 추출물에 비해 유의적으로 낮은 수치를 보였다 (p<0.05). 3.00 및 5.00mg/mL의 농도에서는 판람근 물 추출물의 SOD 유사활성이 methanol 및

chloroform 추출물에 비해 유의적으로 낮게 나타났다 (p<0.05). 또한 모든 농도에서 판람근 methanol 추출물이 chloroform 추출물보다 유의적으로 낮은 SOD 유사활성을 나타냈으며 (p<0.05), 판람근 물 및 유기용매 추출물 모두 ascorbic acid의 SOD 유사활성보다 유의적으로 낮은 수치 를 보였다 (p<0.05). 판람근 추출물의 종류별 농도에 따른 SOD 유사활성을 살펴보면, 판람근 물 및 유기용매 추출물 모두 농도가 1.00mg/mL에서 5.00mg/mL으로 증가함에 따라 약 2배 가까이 유의적으로 증가했다(p<0.05). Zhao 등 (2017)은 판람근 추출물의 농도가 증가함에 따라 과산화 물 음이온 소거력이 현저하게 증가했다고 본 연구와 동일 하게 보고했으며 , 이러한 이유는 indigo, indirubin과 같은 항산화 활성을 가진 lignan이 함유돼 있기 때문이라고 설 명했다 .

Fig. 3. Comparison of the superoxide dismutase (SOD)- like activity of

water and solvent extracts.

RIWE,

water extract; RIME,

methanol extract; RICE,

chloroform extract; AC, ascorbic acid.

Different letters within the same concentration indicate that mean±S.D. significantly differ among different compounds (p<0.05).

Different letters within the same compound indicate that mean±S.D.

significantly differ among different concentrations (p<0.05).

4. 총환원력

철원자 (2, 3가)는 Fenton 반응을 통해 수소 원자와 지방 과산화물을 자유라디칼로 분해시킴으로써 지방산화를 촉 진시키며 , 3가 철원자 또한 과산화물로부터 자유라디칼을 생성한다 (Hayes et al., 2009). 총환원력은 3가 철원자를 2

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가 철원자로 환원시키는 능력을 측정하는 실험방법으로써 DPPH라디칼 소거력, SOD 유사활성 등과 같은 항산화 활 성과 직접적인 연관성을 가지고 있다 (Yang et al., 2008).

판람근 물 추출물과 유기용매 추출물의 총환원력을 비교 한 결과는 Fig. 4와 같다. 모든 농도에서 판람근 물 추출물 의 총환원력이 methanol 및 chloroform 추출물보다 유의 적으로 낮게 나타났다 (p<0.05). 판람근 methanol 추출물의 경우 1.00 및 3.00mg/mL의 농도에서는 chloroform 추출물 의 총환원력보다 유의적으로 높게 나타던 반면 (p<0.05), 5.00mg/mL의 농도에서는 유의적으로 낮은 수치를 보였다 (p<0.05). 또한 판람근 물 및 유기용매 추출물 모두 ascorbic acid에 비해 유의적으로 낮은 총환원력을 나타냈 다 (p<0.05). 판람근 추출물의 종류별 농도에 따른 총환원력 을 보면 , 모든 추출물의 총환원력이 농도가 증가함에 따라 현저하게 증가했다 (p<0.05). 특히, 농도가 1.00mg/mL에서 5.00mg/mL로 증가했을 때, 판람근 물, methanol 및 chloroform 추출물 추출물의 총환원력이 각각 4.4, 2.5 및 4.8배로 증가했다. Wakeel 등(2019)은 판람근 물 추출물의 총환원력이 methanol 추출물보다 낮았으며, 이러한 이유 는 판람근 물 추출물의 총 페놀 함량이 낮았기 때문이라고 보고했다 . 그리고 판람근 추출물에 함유된 lignan 중 하나 인 isolariciresino 역시 강력한 총환원력을 가지고 있으나

Fig. 4. Comparison of the total reducing ability (TRA) of Radix isatidis

water and solvent extracts.

RIWE,

water extract; RIME,

methanol extract; RICE,

chloroform extract; AC, ascorbic acid.

Different letters within the same concentration indicate that mean±S.D. significantly differ among different compounds (p<0.05).

Different letters within the same compound indicate that mean±S.D.

significantly differ among different concentrations (p<0.05).

(Xiao et al., 2014), indigo와 indirubin은 총환원력을 나타 내지 않는다고 보고된 바 있다 (Zhao et al., 2017).

Fig. 5. Effect of

water extract (RIWE) as a sodium nitrite substitute on the pH value of a pork patty for 12 days at 4℃.

C, control, no sodium nitrite and RIWE; T1, 150 ppm sodium nitrite; T2, 100 ppm sodium nitrite and 0.1% RIWE; T3, 50 ppm sodium nitrite and 0.3% RIWE; T4, 0.5% RIWE. The mean±S.D. data are presented.

5. pH

아질산나트륨 대체제로써

저장기간별 판람근 물 추출물 및 아질산나트륨의 첨가 수

준에 따른 pH를 살펴보면, 저장 12일째에 T1(아질산나트 륨 150ppm), T2(아질산나트륨 100ppm+판람근 물 추출물 0.1%), T3(아질산나트륨 50ppm+판람근 물 추출물 0.3%) 및 T4(판람근 물 추출물 0.5%)의 pH가 대조구(판람근 물 추출물 및 아질산나트륨 무첨가구 )보다 유의적으로 낮게 나타났다 (p<0.05). 하지만 모든 저장기간 동안 T1, T2, T3 및 T4의 pH간에 큰 차이를 보이지 않았다. 처리구별 저장 기간에 따른 pH를 살펴보면, 판람근 물 추출물 첨가구들 에서는 저장기간 동안 pH가 약간 증가한 반면, 대조구의 경우 급격한 pH의 증가를 보였다. 판람근 추출물에는 salicylic acid, syringic acid, benzoic acid, 2-amino- benzoic acid 등과 같은 유기산이 약 13% 함유돼 있으며, 이 성분들은 항균 효과를 가지고 있다 (Ma et al., 2006;

Kong et al., 2008a, b). 일반적으로 육제품의 저장 중 pH 변화는 주로 미생물의 증식에 의해 발생되며 (Woo et al.,

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1995), 본 실험결과에서 판람근 추출물 첨가구들의 pH변 화가 대조구에 비해 크게 일어나지 않았던 이유는 판람근 추출물에 함유된 유기산 성분들이 미생물 생장을 억제했 기 때문으로 판단된다 . 현재까지 판람근 추출물의 첨가에 따른 육제품의 저장 중 미생물 생장에 대한 연구는 보고되 지 않았으나 , Choe 등(2008)의 연구에서 복합 한약재 추출 물의 첨가 수준 (0-2%)이 증가함에 따라 돈육패티의 4℃ 저 장 중 미생물수가 감소했다고 보고된 바 있다 .

6. 지방산화물 함량

아질산나트륨 대체제로써 판람근 물 추출물이 돈육패티 의 4℃ 저장 중 지방산화물(TBARS) 함량에 미치는 영향은 Fig. 6과 같다. 저장기간별 처리구에 따른 TBARS 함량을 보면, 저장 4일째부터 T1, T2, T3 및 T4가 대조구보다 유의 적으로 낮게 나타났다(p<0.05). 특히, 저장 12일째에는 T1,

T2, T3 및 T4의 TBARS 함량이 0.46-0.50mg MDA/kg meat로 대조구의 1.05mg MDA/kg meat에 비해 2-2.3배로 현저하게 낮았다 . 하지만 T1, T2, T3 및 T4의 TBARS 함량 간에 큰 차이를 보이지 않았다 . 처리구별 저장기간에 따른 TBARS 함량을 보면, 저장기간 동안 모든 처리구들에서 유 의적으로 증가했다 (p<0.05). 하지만 T1, T2, T3 및 T4의 TBARS 함량은 약간 증가한 반면, 대조구에서는 저장 12일 째의 TBARS 함량이 저장 1일째에 비해 3.3배의 급격한 증 가를 보여 주었다 . 판람근 추출물에 함유된 다당류와 페놀 은 강력한 항산화 효과를 가지고 있으며 , in vitro 및 in vivo실험 모두에서 지방산화를 현저하게 억제시켰다고 보 고됐다 (Du et al., 2013; Li et al., 2016). 또한 Cho 등(2007) 의 연구에서 한약재 추출물 (1%)을 첨가한 양념돈육을 4℃

에서 15일간 저장했을 때, 첨가구의 TBARS 함량이 무첨가 구보다 낮았다고 보고됐으며 , 이는 본 실험결과와 유사했 다 . 일반적으로 지방산화는 육제품 내의 마이오글로빈을 산화시켜 변색을 일으킨다 (Renerre et al., 2010). 본 연구에 서는 판람근 물 추출물 및 아질산나트륨의 첨가수준에 따 른 색깔을 측정하지 않았으나 , 판람근 물 추출물이 아질산 나트륨과 유사하게 돈육패티의 지방산화를 억제했다는 결 과로 미루어 봤을 때 , 판람근 추출물이 돈육패티의 변색을 억제했을 것이라고 사료된다 . 판람근 추출물의 첨가로 돈 육패티의 저장 중 지방산화가 억제된 이유는 판람근 추출 물의 성분인 caffeic acid, protocatechuic acid 등의 페놀들 이 지방산화를 개시하고 촉진시키는 자유라디칼에게 양자 를 제공하여 안정적인 비라디칼 물질로 바꾸기 때문이다

(Brand-Williams et al., 1995). 뿐만 아니라, 판람근 추출물 의 또 다른 항산화 성분인 lignan은 keto 또는 aldehyde와 같은 친전자 물질의 존재 하에서 과산화물 음이온의 O-H bond로부터 수소 원자의 방출을 촉진시킴으로써 과산화물 음이온을 안정화시키고 지방산화를 억제한다 (Lin et al., 2009). 또한 이 성분들 외에도 판람근 추출물에는 gentixtic acid, gallic acid, vanillic acid, ferulic acid, isoferulic acid, sinapic acid와 같은 페놀, indigotin, 4-3(H)quinazolinone, epigoitrin, clemastanin B, indigoticoside A와 같은 lignan 도 항산화 기능성분들이 함유돼 있다 (Karamać et al., 2005; Peng et al., 2005; Wei-yang et al., 2011).

Fig. 6. Effect of Radix isatidis

water extract (RIWE) as a sodium nitrite substitute on the 2-thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) content of a pork patty for 12 days at 4℃.

C, control, no sodium nitrite and RIWE; T1, 150 ppm sodium nitrite; T2, 100 ppm sodium nitrite and 0.1% RIWE; T3, 50 ppm sodium nitrite and 0.3% RIWE; T4, 0.5% RIWE. The mean±S.D. data are presented.

7. 산화환원전위

산화환원전위는 산화적 스트레스 수준을 측정하는 지표 로써 육제품에서는 항산화 활성과 밀접한 관계를 가지고 있다(Nam and Ahn, 2003). 아질산나트륨 대체제로써 판 람근 물 추출물이 돈육패티의 4℃ 저장 중 산화환원전위에 미치는 영향은 Fig. 7과 같다. 저장기간별

처리구에 따른 산화환원전위를 살펴보면 , 저장 4일째부터 T3와 T4가 T1, T2 및 대조구보다 유의적으로 높은 산화환원전위를 보였 다 (p<0.05). 저장 8일째부터는 T1과 T2의 산화환원전위가

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대조구보다 유의적으로 높게 나타났으며 (p<0.05), 마지막 저장 12일째에는 T2가 T1보다 높은 수치를 나타냈다 (p<0.05). 처리구별 저장기간에 따른 산화환원전위를 살펴 보면 , 판람근 물 추출물 첨가구들에서 저장 12일째의 산화 환원전위가 저장 1일째보다 증가했으며, 특히, T3와 T4가 T2에 비해 급격한 증가를 보여 주었다(p<0.05). 반면에 아 질산나트륨 단독 첨가구인 T1과 대조구에서는 산화환원전 위가 저장기간 동안 감소했으며 , 대조구의 경우 T1보다 현 저하게 감소했다 (p<0.05). 식품의 산화환원전위는 pH, 항 산화 물질의 종류 및 함량 , 지방산 조성, 과산화효소 (Peroxidase) 활성, 산화촉진 조건, 저장기간 등 다양한 요 인들에 의해 복합적으로 영향을 받는다 (Ismail et al., 2008;

Coombs et al., 2018). 또한 현재까지 식물 추출물의 첨가 에 따른 육제품의 저장 중 산화환원전위의 변화에 대한 연 구는 보고된 바 없다 . 따라서 본 연구결과에서 판람근 추 출물 첨가구에서 무첨가구와 달리 저장기간 동안 산화환 원전위가 증가한 이유를 명확히 알기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다 .

Fig. 7. Effect of Radix isatidis

water extract (RIWE) as a sodium nitrite substitute on the oxidation-reduction potential (ORP) value of a pork patty for 12 days at 4℃.

C, control, no sodium nitrite and RIWE; T1, 150 ppm sodium nitrite; T2, 100 ppm sodium nitrite and 0.1% RIWE; T3, 50 ppm sodium nitrite and 0.3% RIWE; T4, 0.5% RIWE. The mean±S.D. data are presented.

8. 휘발성 염기질소 함량

아질산나트륨 대체제로써 판람근 물 추출물이 돈육패티

의 4℃ 저장 중 휘발성 염기질소 함량에 미치는 영향은 Fig. 8과 같다. 저장 12일째에 T1, T2, T3 및 T4의 휘발성 염기질소 함량이 대조구보다 유의적으로 낮게 나타났다 (p<0.05). 또한 모든 처리구들에서 저장기간 동안 휘발성 염기질소 함량이 유의적으로 증가한 것으로 나타났다 (p<0.05). 하지만 대조구의 경우 저장 12일째의 휘발성 염 기질소 함량이 저장

1일째에 비해 2.3배로 급격하게 증가 해 20mg%를 초과했다. 이러한 연구결과는 허브 분말과 추 출물의 첨가가 분쇄가공육제품의 4℃ 저장 중 휘발성 염기 질소의 생성이 억제됐다고 보고한 Cho와 Chung(2010)의 결과와 유사했다 . 육제품에서 단백질산화는 주로 지방산화

Fig. 8. Effect

of

water extract (RIWE) as a sodium nitrite substitute on the volatile basic nitrogen (VBN) content of a pork patty for 12 days at 4℃.

C, control, no sodium nitrite and RIWE; T1, 150 ppm sodium nitrite; T2, 100 ppm sodium nitrite and 0.1% RIWE; T3, 50 ppm sodium nitrite and 0.3% RIWE; T4, 0.5% RIWE. The mean±S.D. data are presented.

에 의해 개시되고 촉진된다 (Xiong, 2000). 즉, 불포화지방 산의 산화 과정 중에 발생된 hydroxyl 라디칼의 공격으로 인해 단백질 또는 아미노산으로부터 자유라디칼이 생성되 고 , 이 라디칼이 산소와 반응하여 peroxyl 라디칼로 전환 된 후 활성산소종 또는 전이금속과 추가적인 산화 반응을 일으킴으로써 저분자 질소화합물들이 생성된다 . 단백질산 화는 육제품의 풍미 , 조직감과 기호도를 떨어뜨린다 (Xiong, 2000). 현재까지 판람근 추출물을 첨가한 육제품의 관능적 기호도에 대해 보고된 바 없으나 , 주성분이 폴리페 놀인 허브 추출물을 돈육패티에 첨가했을 때 , 관능적 기호 도에 악영향을 미치지 않다는 Cho와 Chung(2010)의 보고

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를 통해 판람근 추출물 역시 돈육패티의 기호도를 떨어뜨 리지 않았을 것이라고 생각된다 . 또한 본 연구에서 판람근 물 추출물이 첨가된 돈육패티에서 저장기간 동안 단백질 산화가 억제된 것을 미루어 볼 때 , 판람근 물 추출물의 항 산화효과로 인해 돈육패티의 기호도가 저장기간 동안 높 게 유지될 것으로 판단된다 . 한편 일반적으로 식육의 휘발 성 염기질소 함량이 10mg% 이하일 경우 신선, 25mg% 이 상일 경우 부패 초기 , 30mg% 이상일 경우 완전 부패로 판 정한다 (Kohsaka, 1975).

Ⅳ. 요약

본 연구는 판람근 추출물의 항산화 특성과 돈육패티에

아질산나트륨 100ppm+판람근 물 추출물 0.1%; T3:아질산 나트륨 50ppm+판람근 물 추출물 0.3%; T4:판람근 물 추출 물 0.5%)로 나누어 4℃에서 12일간 저장하면서 품질을 비 교했다. 판람근 물 추출물의 추출수율은 methanol 및 chloroform 추출물보다 3.2 및 18.7배 높았으나(p<0.05), DPPH라디칼 소거력, SOD 유사활성 및 총환원력은 낮았 다(p<0.05). 돈육패티의 저장 12일째에 판람근 물 추출물 및 아질산나트륨 첨가구들의 pH가 대조구보다 낮았다 (p<0.05). TBARS 함량은 저장 4일째부터 T1, T2, T3 및 T4 가 대조구보다 낮았다. 산화환원전위는 저장 4일째부터 T3 와 T4가 가장 높았다(p<0.05). 휘발성 염기질소 함량은 저 장 12일째에 T1, T2, T3 및 T4가 대조구보다 낮았다 (p<0.05). 따라서 판람근 물 추출물은 돈육패티에서 아질산 나트륨과 유사한 항산화효과를 보였으나, 육가공품에서 아 질산나트륨 대체제로 활용하기 위해서는 항균효과에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

사사

본 연구는 강원대학교 학술연구조성사업(과제번호:

C1009770-01-01)의 지원에 의해 수행되었으며, 이에 감사 드립니다.

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(Received 02 January 2020, Revised 21 February 2020, Accepted 04 March 2020)

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