로즈마리 복합 추출물 처리가 fresh-cut 양상추의 저장 중 품질 변화에 미치는 영향

양상추(Lactuca sativa var. capitata)는 대구의 마트에서 무작위 구매하였으며, 상태가 건전한 양상추를 선별하여 겉잎을 제거한 후 실험에 사용하였다. 로즈마리 복합 추출물은 로즈마리 잎 분말 100 g에 80%(v/v) 주정 800 g을 첨가하여 30℃에서 12시간 진탕추출하여 여과한 후 감압 건조하여 제조한 추출물 0.0025%, 구연산 0.5%, 주정 5.0% 비율의 혼합물을 ㈜다인소재(Yongin, Korea)로부터 제공받았으며, 이것의 원액(100%)과 증류수로 60%, 20%로 희석한 희석액을 양상추의 헹굼 세척에 이용하였다.

겉잎을 제거한 양상추는 갈변을 억제하기 위해 수욕상에서 약 30×20 mm 크기로 절단하였다. 처리한 양상추는 증류수, 차아염소산나트륨(유효염소 150 ppm) 및 앞에서 제조한 로즈마리 복합 추출물 100%, 60%, 20%에 1분 동안 침지하고, 각각을 Co, Cl, Na-1, Na-3, Na-5로 명명하였다. 침지 후 1분 동안 수돗물을 이용하여 헹굼 세척을 2회 실시하였다. 헹굼 세척이 끝난 양상추는 0.05 mm 두께의 polypropylene(PP) film bag(200×250 mm)에 약 70 g 씩 넣어 열접착 밀봉 포장하였다. 포장이 끝난 양상추는 5℃에서 저장하면서 1, 2, 3, 및 5일 간격으로 품질 특성을 분석하였다. 차아염소산나트륨의 유효염소량은 식품첨가물공전(20)에 따라 실시하였다.

Fresh-cut 양상추의 저장 기간 동안 포장 내부의 기체 조성은 DualTrak oxygen/carbon dioxide analyzer(902D, Quantek Instruments, Northboro, MA, USA)를 이용하여 이산화탄소 농도를 측정하였다.

양상추의 저장 중 POD 활성 변화를 측정하기 위하여 Yang 등(21)의 방법을 변형하여 실험하였다. 양상추 10 g에 polyvinylpolypyrrolidone(PVPP, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 5 g과 0.2 M sodium phosphate buffer(pH 7.0) 90 mL를 가하여 균질화하고 10,000 ×g에서 15분간 원심분리하여 얻은 상등액을 조효소액으로 사용하였다. 조효소액 0.4 mL과 25 mM guaiacol(Sigma Chemical Co.)과 25 mM hydrogen peroxide를 포함한 0.05 M sodium phosphate buffer(pH 7.0) 2.8 mL를 반응시킨 후 UV-visible spectrophotometer(Evolution 201, Thermo Fisher Scientific Inc., Madison, WI, USA)를 이용하여 470 nm에서 흡광도를 측정하고 1분당 0.001의 흡광도 변화량을 1 unit로 하여 unit/g/min으로 POD 활성을 나타내었다.

양상추의 저장 중 PAL 활성 변화를 측정하기 위해 Ke와 Saltveit(22)의 방법을 변형하여 실험하였다. 양상추 10 g에 5 mM β-mercaptoethanol과 PVPP(25 g/L)를 함유하는 50 mM borate buffer(pH 8.8) 32 mL를 가하여 균질화하고, 4℃, 15,000 ×g에서 30분간 원심분리하여 얻은 상등액을 조효소액으로 사용하였다. 조효소액에 50 mM phenylalanine (Sigma Chemical Co.) 0.55 mL의 유무를 구분하여 40℃에서 1시간 반응시킨 후 UV-visible spectrophotometer(Evolution 201, Thermo Fisher Scientific Inc.)를 이용하여 290 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시간당 생성된 cinnamic acid의 μM로 PAL 활성을 나타내었다.

양상추 저장 중 호기성 총 세균 변화를 측정하기 위하여 식품공전(23)에 따라 실시하였다. 양상추 25 g과 0.1% pepton water 225 mL를 멸균백에 넣고 stomacher(Bagmixer® 400CC, Interscience, St. Nom, France)를 이용하여 6분간 혼합하였다. 혼합액 1 mL를 plate count agar(BD Difco Lab., Sparks, MD, USA)와 혼합하여 35℃에서 48-72시간 배양한 후 집락을 계수하고, log CFU/g으로 나타내었다.

양상추의 저장 중 품질 변화를 알아보기 위하 숙련된 경북대학교 식품공학부 학생 15명을 대상으로 이취(off flavor), 갈변 정도(browning), 외관(appearance), 색(color), 냄새(smell), 종합적 기호도(overall acceptability)의 항목으로 관능검사를 실시하였다. 항목 중 이취, 갈변 정도 및 단단함 정도는 객관적 평가로 이취가 강할수록 갈변 정도가 심할수록 단단할수록 높은 점수로 책정하였으며, 외관, 색, 냄새 및 종합적 기호도는 주관적 평가로 패널 개인의 기호도가 클수록 높은 점수로 책정하였다. 관능검사는 7점 척도법(7점;매우 좋음, 4점;보통, 1점;매우 나쁨)으로 나타내었으며, 2점 이하는 상품적 가치가 없음으로 하였으며, 관능검사는 경북대학교 생명윤리심의위원회의 규정에 따라 심의하여 승인번호(2018-0053)를 받아 진행되었다.

실험은 3회 이상 반복 측정하여 평균과 표준편차로 나타내었다. 또한 유의성 검정을 위하여 SAS 9.4 program(SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.

로즈마리 복합추출물을 처리한 양상추의 저장 중 포장 내 이산화탄소 조성의 변화는 Fig. 1과 같다. Co 처리구의 저장 1일째 포장 내 CO₂ 농도는 3.9±0.6%로 다른 처리구에 비해 유의적으로 낮은 농도였으며, 저장 기간 동안 10.3±0.4-14.1±0.2%로 꾸준하게 낮은 농도로 유지되었다. 이에 비해 Na-1 처리구의 저장 1일째 및 저장 5일째 포장 내 CO₂ 농도는 7.2±0.6% 및 16.7±0.2%로 저장 기간 동안 대체로 높은 수준으로 유지되었다. Cl 처리구는 저장 1일째 6.7±0.4%, 저장 3일째 12.2±0.7%로 낮은 포장 내 CO₂ 농도를 나타내었으나 저장 5일째 19.5±3.9%로 다른 구에 비해 유의적으로 높은 값으로 나타났다. 또한 Na-5 처리구의 경우 저장 1일째 및 저장 5일째 포장 내 CO₂ 농도는 6.2±0.5% 및 14.7±0.5%로 저장 기간 동안 낮은 수준으로 유지되었다. 포장 내 기체조성의 변화는 시료간의 호흡률을 비교 평가할 수 있는 방법으로, 낮은 O₂ 함량 및 높은 CO₂ 함량의 조건은 modified atmosphere packaging(MAP)의 원리로 알려져 있다. Kim 등(24)의 phytoncide 처리한 신선편이 양상추에서도 저장 12일까지 이산화탄소 농도가 계속 증가한 것으로 나타나 본 연구에서와 유사한 경향으로 나타났다.

Fig. 1. Changes in the carbon dioxide concentration of fresh-cut lettuce during storage. Co, distilled water; Cl, sodium hypochlorite; Na-1, 20% mixed natural extract; Na-3, 60% mixed natural extract; Na-5, 100% mixed natural extract. Value represent means±SD (n=3). Bar with different letters are significant statistical difference (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.

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POD는 갈변과 관련된 주요한 효소로 알려져 있다. 로즈마리 복합추출물을 처리한 양상추 제품의 저장 중 POD 활성의 변화는 Fig. 2와 같다. POD는 효소적 갈변과 관련된 대표적인 효소로 알려져 있으며, 효소적 갈변 측정의 지표로 이용한다. 저장 1일째 Co 처리구 및 Na-1 처리구의 POD 활성은 119.7±16.6 및 117.5±14.8 unit/g/min으로 Na-5 처리구에 비해 유의적으로 높았으며, 저장 기간 동안 꾸준히 높은 POD 활성을 유지하였다. Cl 처리구의 경우 저장 2일째까지는 낮은 POD 활성을 보였으나, 저장 3일째 152.0±25.2 unit/g/min으로 증가하였으며, 저장 5일째에는 248.0±36.8 unit/g/min으로 다른 처리구와 비교하여 유의적으로 가장 높은 POD 활성을 보였다. 반면에 Na-5 처리구의 경우 저장 1일째 74.5±25.0 unit/g/min으로 유의적으로 낮은 값이었으며, 저장 기간 동안 POD 활성은 낮게 유지되었다. Wessels 등(25)은 로즈마리 잎 추출물이 녹차, 히비스커스 꽃, 캐모마일, 오레가노, 서양 쐐기풀 등의 다른 허브추출물에 비하여 절단 사과의 효소적 갈변을 저해하는 것에 더욱 효과적이었다는 연구 보고를 하였다.

Fig. 2. Changes in the peroxidase (POD) activity of fresh-cut lettuce during storage. Co, distilled water; Cl, sodium hypochlorite; Na-1, 20% mixed natural extract; Na-3, 60% mixed natural extract; Na-5, 100% mixed natural extract. Value represent means±SD (n=3). Bar with different letters are significant statistical difference (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.

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이와 유사하게 로즈마리 복합추출물이 양상추의 저장 중 POD 활성을 저해하여 효소적 갈변 현상을 감소시켰을 것으로 판단된다.

PAL은 phenylpropanoid 경로를 통해 페놀 화합물을 형성하는 효소이다(26). 로즈마리 복합추출물을 처리한 양상추의 저장 중 PAL 활성의 변화는 Fig. 3에 나타내었다. PAL 활성은 저장 1일째 11.7±1.0-19.8±1.4 μg cinamic acid/mg/hr에서 저장 기간에 따라 점차 증가하여 저장 5일째에는 26.0±2.3-35.0±4.1 μg cinamic acid/mg/hr로 측정되었다. 저장 1일째에는 Na-3 처리구의 경우 다른 처리구에 비해 PAL 활성이 유의적으로 낮았으나, 저장 5일째에는 Na-5 처리구가 26.0±2.3 μg cinamic acid/mg/hr로 유의적으로 낮게 나타났다. Cl 처리구의 경우 저장 3일까지 낮은 PAL 활성을 보였으나, 저장 5일째 급증하여 35.0±4.1 μg cinamic acid/mg/h으로 PAL 활성이 가장 높게 나타났다. Kim 등(27)의 연구에서 phytoncide를 처리한 양상추의 POD 및 PAL 활성이 증류수를 처리한 양상추보다 유의적으로 낮게 나왔다고 보고한 바 있어, 본 연구의 로즈마리 복합추출물을 처리한 결과와 유사하게 나타났다. 로즈마리 추출조건으로 다른 추출농도보다 에탄올 75%가 가장 높은 항산화력과 총 폴리페놀 함량을 나타내었다는 Lee 등(28)의 연구결과에 따라 로즈마리 복합추출물을 제조할 때 사용한 주정 80%가 로즈마리의 항산화 성분을 추출하는데 큰 기여를 했을 것으로 보인다. 이는 물과 유기용매가 혼합되어 있는 경우 페놀성 물질의 용출이 용이하기 때문이다.

Fig. 3. Changes in phenylalanine ammonia lyase (PAL) activity of fresh-cut lettuce during storage. Co, distilled water; Cl, sodium hypochlorite; Na-1, 20% mixed natural extract; Na-3, 60% mixed natural extract; Na-5, 100% mixed natural extract. Value represent means±SD (n=3). Bar with different letters are significant statistical difference (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.

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저장 기간에 따른 로즈마리 복합추출물 처리 양상추의 호기성 총 세균의 변화는 Fig. 4에 나타내었다. 저장 1일째 호기성 총 세균은 4.2±0.1-5.0±0.3 log CFU/g이었고, 저장 5일째에는 6.2±0.2-6.8±0.3 log CFU/g으로 저장 기간에 따라 호기성 총 세균은 지속적으로 증가하였다. Co 처리구 및 Na-1 처리구의 저장 1일째 호기성 총 세균은 4.6±0.1 및 5.0±0.3 log CFU/g이었고, 저장 5일째 6.6±0.1 및 6.8±0.3 log CFU/g으로 다른 처리구에 비해 유의적으로 높았다. 또한 Co 처리구 및 Na-1 처리구의 경우 호기성 총 세균이 저장 기간 동안 다른 처리구에 비해 지속적으로 높게 나타났다. Cl 처리구 및 Na-5 처리구의 경우 저장 1일 째 4.2±0.1 및 4.4±0.7 log CFU/g으로 Co 처리구 및 Na-1 처리구에 비해 유의적으로 낮았다. 저장 5일째 Cl 처리구 및 Na-5 처리구의 호기성 총 세균은 6.5±0.1 및 6.2±0.2 log CFU/g이었고, Na-5 처리구가 Cl 처리구에 비해 유의적으로 낮음을 확인할 수 있었다. 이는 로즈마리 첨가에 의한 미생물 감소 효과는 농도가 높을수록 더 효과적이라는 Oh 등(29)의 연구보고와 유사한 결과였다. 또한 Ouattara 등(30)은 rosemary essential oil이 Pseudomonas 등 6가지 부패미생물에 항균효과가 있다고 보고한바 있으며, Hesham 등(31)은 사과주스 저장 시 실험구 중 로즈마리 농도가 가장 높은 essential oils에서 aflatoxin, 일반세균, 효모 및 곰팡이 생장을 억제효과를 확인하였다. 또한 ethanol 추출이 물추출에 비해 로즈마리 추출액의 항균 활성이 높다는 결과를 통해 본 실험에서 로즈마리 주정 추출이 향균 활성을 높혔을 것으로 보인다(32).

Fig. 4. Changes in total aerobic bacteria of fresh-cut lettuce during storage. Co, distilled water; Cl, sodium hypochlorite; Na-1, 20% mixed natural extract; Na-3, 60% mixed natural extract; Na-5, 100% mixed natural extract. Value represent means±SD (n=3). Bar with different letters are significant statistical difference (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.

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로즈마리 복합추출물을 처리한 양상추의 저장 기간 중 관능검사 결과는 Table 1과 같다. 이취는 저장 1일째 2.1±1.2-2.6±1.4에서 저장 5일째 2.8±1.5-3.4±1.5로 저장 기간에 따라 이취의 정도가 증가하였으나, 처리구에 따른 유의적 차이는 나타나지 않았다. 또한 냄새의 경우 저장 기간에 따른 점수변화는 적었으며 각 처리구에 따른 유의적 차이 또한 나타나지 않아 양상추 처리에 있어서 로즈마리 복합추출물 처리가 이취 및 냄새 항목에 미치는 영향이 적음을 확인하였다. 갈변의 경우 저장 1일째 Cl 처리구의 경우 4.3±1.6으로 다른 처리구에 비해 유의적으로 높게 나타났으며, 저장 2일째를 제외하고 모든 저장 기간에서 유의적으로 높아 갈변정도가 가장 심하였음을 알 수 있었다. 이에 비해 Na-5 및 Na-3 처리구의 갈변은 저장 2일째를 제외하고 다른 구에 비해 유의적으로 낮아 갈변정도가 적음을 확인하였다. 이러한 갈변의 결과는 색의 기호도 평가와 반대로 나타났는데, Cl 처리구의 경우 저장 1일 째 2.7±1.1이었고, 저장 5일째 1.8±0.9로 다른 처리구에 비해 저장 기간 동안 유의적으로 낮은 값으로 나타나 기호도 평가에서 상품성이 없음을 확인하였다. 이에 비해 Na-5 및 Na-3 처리구의 색에서 저장 5일째 4.3±1.4 및 3.1±1.2로 다른 구에 비해 높은 점수를 보여, 갈변 정도가 약한 양상추가 색의 기호도가 높음을 확인하였다. 로즈마리추출액은 바질이나 세이지 추출액에 비하여 사과 주스를 본 실험과 같은 4℃ 냉장보관 시 redness를 나타내는 a* values가 증가하는 것을 느리게 한다는 연구가 있었으며, a* value는 갈변의 의미와 같다(31). 종합적 기호도 평가에서 저장 1일째 Co 처리구의 점수가 5.8±1.4로 유의적으로 높게 나타났다. 하지만 저장 5일째 Co 처리구는 2.1±1.0, Cl 처리구는 1.6±0.8로 나타나 특히, Cl 처리구의 경우 다른 처리구에 비해 유의적으로 낮음을 확인하였고, Na-5 처리구의 경우 저장 5일째 4.1±1.5로 유의적으로 높음을 알 수 있었다. 또한 Na 처리구의 농도가 감소할수록 종합적 기호도의 점수도 감소하였다.