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ISSN : 1225-4339(Print)
ISSN : 2287-4992(Online)
The Korean Journal of Food And Nutrition Vol.30 No.3 pp.609-617
DOI : https://doi.org/10.9799/ksfan.2017.30.3.609

Quality Characteristics of Blackberry Powder obtained by Various Drying Methods

So-Ra Choi, Eun-Ju Song, Young-Eun Song, Min-Kyung Choi, Hyun-Ah Han, In-Sok Lee, So-Hee Shin, Ki-Kwon Lee, Eun-Ju Kim
Jeollabukdo Agricultural Research & Extension Service, Iksan 54591, Korea
Corresponding author: So Ra Choi, Jeollabukdo Agricultural Research & Extension Services, Iksan 54591, Korea. +82-63-290-6041, +82-63-290-6059, sora0909@korea.kr
March 8, 2017 June 5, 2017 June 13, 2017

Abstract

This experiment was carried out to enhance the availability of blackberry. Since it is difficult to use blackberry as a fresh fruit, we investigated the quality characteristics of blackberry powder obtained by various drying methods (freeze drying and hot-air drying at 40~80℃). The L- and b-values of freeze-dried powder was higher than hot-air dried powder. The pH (3.2) was lowest and the acidity (14.4%) was highest in freeze-dried powder. In freeze drying, the brix degree was 65.7 °Bx, but it increased from 54.7 °Bx to 68.5 °Bx with increasing temperature during hot air drying. The total polyphenol and flavonoids contents were the highest in freeze-dried powder, at 9.3 and 6.2 mg/g, respectively. The levels increased as temperature increased in hot air drying. Anthocyanin content in freeze-dried powder was 8.51 mg/g, while it sharply decreased to 1.17~2.45 mg/g in hot-air drying. Vitamin C content in freeze drying (979.4 μg/g) was higher than that in hot-air drying (48.3~303.2 μg/g). The sample concentration required for 50% reduction of DPPH free radical scavenging (RC50) was 79.7 μg/mL in freeze drying, and showed high antioxidant activity. Also it decreased from 122.4 μg/mL to 87.7 μg/mL with temperature increase during hot air drying. We therefore conclude from the above results that freeze drying is more suitable for the production of blackberry powder, because this method showed high value of chromaticity, total polyphenol, flavonoid, anthocyanin content, vitamin C and antioxidant activity.


다양한 건조방법에 따른 블랙베리 분말의 품질 특성

최 소라
, 송 은주, 송 영은, 최 민경, 한 현아, 이 인석, 신 소희, 이 기권, 김 은주
전라북도농업기술원

초록


    서 론

    국내에 재배되는 베리류는 복분자, 오디, 블루베리, 블랙베 리, 아로니아 등이 주류를 이루고 있으며, 최근 기능성 베리 류에 대한 소비자의 관심이 높아지면서 전국적으로 재배면 적이 증가하고 있다. 특히 블랙베리는 2011년 50 ha에서 2015 년 142 ha로 재배면적이 확대되었고, 이 가운데 전북의 재배 면적은 약 85 ha에 이르고 있는데, 완주, 정읍 등에 특화작목 으로 조성되어 있다. 국내에서는 1993년부터 민간 육종가에 의해 블랙베리 신품종이 육종되기 시작하여 현재까지 V3, 슈 퍼, 전원, 메이플, 흑진주, 흑광, 흑정, MU32 등이 품종출원 되었다.

    블랙베리에는 페놀성 물질인 gallic acid, protocatechuic acid, p-hydroxybenzoic acid, caffeic acid, p-coumaric acid, ellagic acid, epigalllocatechin, catechin, malvidin-3-glucoside, quercetrin, luteolin 등과 높은 함량의 gallocatechin, malvidin-3-galactoside, rutin, myricetin, proanthocyanidin 등이 함유되어 있다 (Huang 등 2012; Folmer 등 2014). 안토시아닌 중에서는 cyanidin, cyanidin-3-glucoside, cyanidin-3-rutinoside, cyanidin-2-(2(G) xylosylrutinoside), cyanidin-3O-sophoroside 등이 함유되어 있 으며, ellagitannis에는 sanguiin-H6, sanguiin-H10, lambertianin C 등이 있는데, 이들은 항산화성을 비롯해 다양한 기능성을 가진다고 보고된 바 있다(Folmer 등 2014; Ryu 등 2016).

    블랙베리 기능성에 관한 연구는 다양한 분야에서 실시 되었으며, 특히 항산화성이 많은 것으로 보고되었는데 (Huang 등 2012; Ryu 등 2016; Van de Velde 등 2016), 2,2- diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) free radical 소거활성, ferric reducing antioxidant power(FRAP) 등이 양호하였다. 블랙베리 초음파 추출물을 당뇨 쥐에게 투여한 결과 포도당 수치를 360 mg/dL에서 약 270 mg/dL로 유의적으로 감소시켜 항당뇨 효과도 인정되었다(Stefănuţ 등 2013). Liposaccharide(LPS)로 유도된 nitric oxide(NO)와 reactive oxygen species(ROS) 생성 등을 억제하는 항염 효과도 밝혀졌다(Van de Velde 등 2016). 또한, 블랙베리 추출물은 신경 퇴행성 세포 모델에서 다양한 반응을 일으킬 수 있는 폴리페놀 조성이 계통에 따라 양적인 차이를 나타내는데, 특히 야생 블랙베리인 Rubus brigantinus 와 Rubus vagabundus는 세포 내 reactive oxygen species(ROS) 의 감소, glutathione 함량 조절 및 capases 활성화로 신경 보호 효과가 있다고 보고되었다(Tavares 등 2013). 블랙베리 60% 에탄올 추출 농축액은 대장암과 위암세포 사멸 효과가 있으 며(Jung 등 2012), in vitro 상에서 ethyl carbamate로 유도된 세 포독성에 대해 위장 소화 보호 능력도 있다(Chen 등 2016). 블랙베리의 주요 성분인 cyanidin 3-glucoside는 간세포 발현 을 조절하고, 난소 절제술을 한 쥐의 항비만 효과를 조절하 며(Kaume 등 2012), 블랙베리 넥타는 고콜레스테롤 햄스터의 triglycerides serem level, 총 콜레스테롤, LDL 콜레스테롤 함 량을 낮추고 혈액, 뇌, 소장 내 지질 과산화 반응의 개시 감소 효과가 있다(Ferreira de Araujo 등 2011).

    그러나 완숙된 블랙베리에는 약 7~10%의 작은 종자가 산 재되어 있어 생과로 섭취하기에는 다소 무리가 있고, 수확 직 후부터 급속도로 발효가 일어나기 때문에, 급속냉동과나 건 조분말 형태로 이용하는 것이 바람직하다. 현재 국내 베리류 의 건조방법에 관한 연구는 미흡한 실정이므로, 본 실험에서 는 가공업체에서 많이 사용되고 있는 동결건조나 열풍건조 를 이용하여 블랙베리의 건조분말을 제조한 후 일반특성, 생 리활성 물질 및 유효성분 함량 등을 비교하여 적합한 건조방 법을 구명함으로써 과실 이용성을 향상시키고자 하였다.

    재료 및 방법

    1.실험재료 및 건조 분말 제조

    실험재료인 블랙베리 품종은 ‘메이플’로 2015년 정읍의 농 가에서 7월 상순 수확하여 수확 직후 동결건조와 열풍건조를 실시하였다. 동결건조를 위해 시료를 24시간 동안 -80℃의 초저온냉동고(WiseCryo, Daehan Scientific Co. Ltd., Wonju, Korea)로 동결시킨 후 동결건조기(TFD Series, IlshinBioBase, Dongduchun, Korea)로 건조하였다. 열풍건조는 40, 50, 60, 70 및 80℃의 온도로 한 층으로 잘 펴서 건조기(WiseVen, Daehan Scientific Co. Ltd., Wonju, Korea)로 실시하였다.

    2.건조소요시간 및 건조수율 조사

    실험에 들어가기 직전 초기 시료 무게는 400±10 g이었으 며, 열풍건조는 4시간, 동결건조는 6시간 간격으로 육안으로 건조 상태를 확인하였고, 열풍건조는 18시간 이후부터는 건 조온도에 따라 1~8시간 간격으로, 동결건조는 48시간 이후부 터 8시간 간격으로 무게를 측정하였다. 건조 무게가 대략 65 g인 때부터 외관상 큰 변화가 보이지 않았기 때문에, 이후 1 시간 간격으로 무게를 측정하여 이전 측정 무게의 ±1% 범위 내 수치 변화가 관찰되었을 때 실험을 종료하고, 소요된 시간 을 건조소요시간으로 설정하였다. 건조 후 무게를 건조 전 무 게로 나눈 값을 백분율로 환산하여 건조수율을 구하였다.

    3.건조분말의 색도, pH, 총산도 및 당도 측정

    색도 측정을 위해 건조 후 분쇄된 시료를 450 μm 이하로 정선하여 분말화한 후 색차계(Minolta Spectrophotometer CM- 3500d, Minolta Co. Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 명도(L), 적 색도(a), 황색도(b)를 조사하였다. 이 때 색차계 calibration plate의 L값은 99.68, a값은 0.03, b값은 -0.76이었다.

    건조 분말을 10배의 증류수로 추출하고, 여과지(filter paper No. 2, Toyo Roshi Kaisha Ltd., Tokyo, Japan)로 여과하여 pH meter(Mettle Toledo AG, Schwerzenbach, Switzerland)를 이용 해 pH를 측정하였다. 총산도는 시료를 증류수로 2,000배로 희석하고, 여과(filter paper No. 2, Toyo Roshi Kaisha Ltd.)한 후 50 mL를 취하여 60 μL 페놀프탈레인 용액〔0.5% in 50% ethanol:water (1:1)〕(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, Mo, USA) 을 첨가하였으며, 0.1 N NaOH로 적정하여 소비량을 측정하 고, 구연산을 기준으로 환산하였다. 당도 측정을 위해 시료에 10배의 증류수를 더한 후 30분간 추출하여 당도계(PAL-1, Atago Co., Tokyo, Japan)로 측정하여 10배수를 곱해 환산하 였다.

    4.건조분말의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 분석

    Folin-Denis 방법을 변형시켜 총 폴리페놀 함량을 분석하였 다. 메탄올 30 mL에 블랙베리 건조분말 1 g을 넣어 25℃에서 24시간 동안 180 rpm으로 3회 추출 후 100 mL로 정량하였다. 추출액 50 μL와 증류수 950 μL를 2 mL tube에 넣고, 0.1 mL Folin-Ciocalteu's phenol reagent(Sigma-Aldrich Co.)를 혼합하 여 3분간 실온에 방치하였다. 여기에 0.2 mL Na2CO3 용액을 더하고, 증류수를 첨가하여 2 mL로 만들어 1시간 동안 실 온에 방치 후, 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하였다. 상층 액 250 mL를 microplate에 옮긴 후 725 nm의 absorbance를 microplate reader(PowerWave XS2, Biotek Instruments, Winooski, USA)로 측정한 후 gallic acid를 반응시켜 획득한 직선성을 지 닌 검량선으로부터 총 폴리페놀 함량을 구하였다.

    플라보노이드 함량은 추출 시료 200 μL에 500 μL diethyleneglycol( Sigma-Aldrich Co.)을 넣고 1 N NaOH 50 μL를 혼합 하여 vortexing한 후 37℃ 항온기에서 반응 후 420 nm에서 absorbance을 측정하였다. 이때 표준물질로 rutin을 사용하여 획득한 직선성을 지닌 검량선으로부터 플라보노이드 함량 을 구하였으며, 이를 3회 반복하였다.

    5.건조분말의 안토시아닌 및 비타민 C 함량 분석

    안토시아닌 분석을 위해 Giusti & Wrolstad(2001)가 제시한 protocol을 사용하였다. 15 mL tube에 시료 0.2 g과 0.1 N HCl 10 mL를 넣고, 30분간 초음파 추출 후 7,000 rpm으로 5분간 원심분리하였다. 15 mL tube에 0.025 M potassium chloride buffer(pH 1.0)와 0.4 M sodium acetate buffer(pH 4.5)를 2.5 mL 씩 넣고, 추출시료를 1.0 mL씩 혼합하여 15분간 암상태에 방 치하였다. 증류수로 blank값을 설정하고, 준비된 potassium chloride buffer와 sodium acetate buffer 혼합시료의 510 nm와 700 nm의 absorbance를 측정하였다. 측정된 absorbance를 아 래 계산식에 대입하여 안토시아닌 함량을 환산하였다.

    Anthocyanin content (mg/mL) = ( A×MW×DF×1,000 ) / ( ε×1 )

    • A =  〔Absorbance(510 nm)-Absorbance(700 nm)pH 1.0 -(Absorbance(510 nm)-Absorbance(700 nm))pH 4.5

    • MW =  The cyanidin-3-glucoside molecular weight(449.2)

    • DF =  The dilution factor

    • ε =  The molar absorptivity(26,900)

    비타민 C 는 Megazyme社(Chicago, IL, USA)의 ascorbic acid assay kit(L-ascobate)를 사용하여 분석하였다. 96 well microplate를 이용하여 L-ascorbic acid로 직선성을 지닌 검량 선을 구한 뒤 비타민 C 함량을 측정하였다.

    6.건조분말의 DPPH free radical 소거능 조사

    항산화성을 알아보고자 분말 1 g을 30 mL 메탄올에 넣어 1시간 동안 초음파 추출을 하고 이를 3번 반복하여 100 mL로 정용한 후 분석시료로 사용하였다. 예비실험 결과 추출시료 는 DPPH free radical 소거능이 매우 높은 것으로 나타나, 50~300배로 희석하여 사용하였는데, 이때 실제 시료 추출농 도는 0.2~0.033 mg/mL이었다. 대조구인 메탄올과 시료를 98 well microplate에 250 μL씩 넣고, 517 nm에서 absorbance 를 측정하였다. 또한 0.1 mM DPPH(Sigma-Aldrich Co.) 50 μL 를 넣고, 실온에서 20분간 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료에 DPPH 시약을 넣기 전과 후 흡광도 차이 값을 메탄올의 흡광도 차이값으로 나눈 후 백분율로 환산하 여 DPPH free radical 소거능을 구하고, 얻어진 회귀식으로 RC50 (the sample concentration required for 50% reduction of DPPH free radi- cal scavenging)을 산출하였다. 이때 인공항산 화제인 butylated hydroxyanisole(BHA)(Sigma-Aldrich Co.)의 RC50도 검정하였다.

    7.통계처리

    실험 결과의 통계처리를 위해 SAS 프로그램(SAS 9.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)으로 데이터의 평균과 표준편차 를 구한 후 처리간의 차이를 one-way ANOVA(analysis of variation)로 분석하고, 5% 수준에서 Duncan’s multiple range test(DMRT)를 실시하여 평균간 유의성을 검정하였다.

    결과 및 고찰

    1.블랙베리 건조소요시간 및 건조수율

    블랙베리의 가공이용도를 향상시키고자 수확 직후 생과 를 동결건조와 40~80℃의 열풍건조를 실시하고, 건조소요시 간과 건조수율을 조사한 결과(Fig. 1) 동결건조의 경우, 60시 간이 소요되었으며, 열풍건조는 80시간에서부터 21시간까지 건조온도 증가에 따라 소요시간이 단축되는 경향이었다. 온 도가 높을수록 일반적으로 건조소요시간이 짧아지는 경향 이 있다(Rodríguez 등 2016).

    건조수율의 경우, 동결건조에서 16.0%의 건조수율을 보인 반면, 열풍건조는 14.3~15.3%로 다소 낮은 수치를 보였는데, 이러한 결과는 동결건조의 경우, -80℃에서 동결시킨 후 건 조시켜 즙액의 손실이 적었으나, 열풍건조의 경우, 건조기간 동안 선반에 착즙액이 잔존하여 손실량이 일부 발생했기 때 문으로 생각되었다. 더욱이 블랙베리는 조직이 약해 열풍건 조기를 이용할 경우, 과실이 뭉개져 착즙액이 발생되어 작업 에 상당히 불편함을 초래하였다. 베리류 중 아로니아 생과의 건조방법에 따른 건조수율은 19.4~24.2%이었으며, 동결건조 에서 열풍건조에 비해 약 1% 적었으나, 건조소요시간은 동 결건조 72시간보다 50℃ 열풍건조에서 60시간으로 단축되어 (Lee & Kim 2015) 본 실험과 다소 차이가 있었다.

    2.블랙베리 건조분말의 색도, pH, 총산도 및 당도

    블랙베리 건조과를 분쇄하여 분말로 만들어 색도 등 일반 특성을 조사하였다. 색도 중 명도(L값)는 동결건조에서 31.8 인데 비해 열풍건조는 21.5~27.8로 낮은 값을 보여 온도가 증 가함에 따라 높아지는 경향을 보였다(Fig. 2). 적색도(a값) 역 시 경향은 비슷하였으나, 안토시아닌이 많은 특성상 동결건 조에서 20.0인데, 열풍건조는 3.0~13.3으로 큰 차이를 보였다. 황색도를 나타내는 b값 역시 유사한 경향이었으나, 처리간 차이는 명도나 적색도에 비해 다소 적었다. 40℃ 건조의 경 우, 장시간 건조로 인한 탓으로 외관상 탄화된 것처럼 보여 상품성이 거의 없었다.

    아로니아의 경우, 건조방법이나 건조시간에 따른 과실 표 면의 색도는 크게 변하지 않았지만(Lee & Kim 2015), 아로니 아 주스의 건조분말의 색도는 동결건조에서 L, a, b값이 높았 고, 진공오븐 건조시 감소하였으며, 건조온도가 증가할수록 L, a, b값이 모두 상승하여 본 실험과 유사하였다(Horszwald 등 2013). 또한, 건조방법에 따른 블루베리의 색도는 동결건 조에서 열풍건조에 비해 높았으나(Park 등 2014), 동결건조시 과피가 갈라지고, 과육이 돌출되어 상품성이 낮아, 건조법으 로 적합치 못하였으며, 열풍건조 시 건조온도가 증가할수록 오히려 L값이 감소하고, a값과 b값은 증가한다(Shin 등 2015) 고 하여 L값에서 본 실험과 상반된 결과도 보고된 바 있다. 목이버섯의 경우에는 동결건조에서 L, a, b값이 가장 높았으 나, 열풍건조 증가에 따라서는 오히려 감소한다고 하여(Choi 등 2014) 건조방법에 따른 색도는 실험재료에 따라 매우 다 양하게 나타나는 것으로 생각된다.

    pH와 총산도, 당도를 조사한 결과(Fig. 3), pH는 동결건조 에서 가장 낮은 3.0이었고, 열풍건조는 이보다 높은 3.3~3.6으 로 나타났으며, 열풍건조 온도에 따라 40℃에서 오히려 높고, 건조온도 증가에 따라 낮아졌으나, 60℃ 이후부터는 통계 적으로 유의성이 없었다. 동결 건조된 블랙베리의 총산도는 14.4%로 매우 높았으며, 열풍건조의 경우, 8.3~10.8%로 낮았 다. 전반적으로 열풍건조의 온도가 올라갈수록 총산도 역시 증가하였으나, 40℃의 경우 예외적이었다. 당도는 동결건조 에서 65.7 °Bx를 보였으나, 열풍건조의 경우, 건조온도가 올 라갈수록 68.5 °Bx까지 증가하는 경향을 보였다. 그러나 40℃ 열풍건조 시 나머지 처리에 비해 상당히 낮은 54.7 °Bx로 특 이한 반응을 보였다. 베리류 가운데 아로니아의 경우, 건조방 법에 따른 pH는 3.8~3.9로 큰 차이가 없었으나, 당도는 동결 건조시 6.57 °Bx인데 비해 50℃ 열풍건조 시 5.37 °Bx로 감소 한다고 보고된 바 있다(Lee & Kim 2015).

    3.블랙베리건조분말의총폴리페놀및플라보노이드함량

    블랙베리의 건조방법에 따른 기능성분 변화를 알아보기 위해 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 조사한 결과는 Fig. 4와 같다. 블랙베리 생과의 경우, 총 폴리페놀 함량은 2.79 mg/g, 플라보노이드 함량은 0.60 mg/g을 보인다는 보고 도 있다(Jung 등 2015). 총 폴리페놀 함량은 동결건조에서 9.3 mg/g으로 가장 많았으며, 열풍건조 시 60℃ 이상의 온도에서 8.4~8.6 mg/g으로 높고, 60℃ 이하의 건조온도에서는 온도 감 소에 따라 급격히 감소되었다. Park 등(2014)도 동결 건조된 블루베리의 총 폴리페놀 함량은 17.2 mg/g이었으나, 열풍건 조는 10.3 mg/g으로 감소되어 본 실험과 유사한 결과를 보고 한 바 있다. Huang 등(2012)은 HPLC를 이용하여 블랙베리의 폴리페놀 성분을 분석한 결과, 매우 높은 gallocatechin과 미량 의 gallic acid, protocatechuic acid, p-hydroxybenzoic acid, caffeic acid 등을 검출한 바 있다. 또한 베리류의 총 폴리페놀 함량을 조사한 보고에 따르면, 블루베리 9.4 mg/g, 블랙베리 5.6 mg/g, 딸기 2.7 mg/g 순으로 블루베리보다 블랙베리가 총 폴리페놀 함량이 적었으며(Huang 등 2012), 본 실험의 블랙베리 총 폴 리페놀 함량과도 다소 차이가 있었다. Rodríguez 등(2016)은 대류건조와 열풍건조로 maqui berry를 건조한 결과, 대류건조 에서 총 폴리페놀 함량은 81.16 mg/g으로 높았으나, 열풍건조 에서 34.43~41.62 mg/g으로 낮아졌으며, 60~70℃ 열풍건조온 도에서 높은 경향이었다. 이때 free phenolic acids인 gallic acid 와 ellagic acid는 대류건조에서 각각 7.44 mg/100 g, 176.5 mg/100 g이었으며, 40℃ 열풍건조에서는 1.23 mg/100 g, 109.83 mg/ 00 g에서 80℃에는 13.97 mg/100 g, 384.08 mg/100 g으로 증 가하여 대류건조보다 높은 처리구도 있었으나, bound phenolic acids인 gallic acid와 ellagic acid는 대류건조에서 17.11 mg/100 g, 19.87 mg/100 g이고, 열풍건조는 2.22~4.13 mg/100 g, 1.49~ 5.26 mg/100 g으로 대류건조에서보다 함량이 낮고, 온도 상 승에 따라 증가하였다. 따라서 본 실험에서도 블랙베리의 건조방법에 따른 다양한 성분 변화가 있을 것으로 추정된다. Murta berry의 대류 건조에 관한 보고(Rodríguez 등 2013)에서 는 건조온도가 40~80℃까지 증가함에 따라 총 폴리페놀 함량 과 플라보노이드 함량이 지속적으로 높아진다고 하였다.

    블랙베리의 플라보노이드 성분을 HPLC mass-spectometry 로 분석한 결과, quercetin 3-rutinoside, quercetin 3-galactoside 등 10종이 관찰되었으며, 총 flavonols 함량은 74.4 mg/100 g 을 보였다(Kaume 등 2012). 본 실험에서 건조방법에 따른 블 랙베리의 플라보노이드 함량은 3.8~6.2 mg/g으로 총 폴리페 놀 함량보다는 다소 낮은 함량을 보이긴 했지만, 동결건조에 서 높고 열풍건조 온도에 따라 증가하여 총 폴리페놀 함량 변화와 비슷한 경향을 보였다. 난징시의 베리류의 항산화성 분석 결과에 따르면(Huang 등 2012), 플라보노이드 함량은 블 루베리 36.1 mg/g, 블랙베리 11.8 mg/g, 딸기 7.4 mg/g 순으로 보고하였는데, 본 실험결과와 다소 함량의 차이가 있었다. 딸 기의 경우에도 동결건조에서 50℃ 열풍건조나 swell drying (열풍건조 변형법)에 비해 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량 이 높았으며(Alonzo-Macías 등 2013), maqui berry(Rodríguez 등 2016)와 murta berry(Rodríguez 등 2013)의 건조방법에 따 른 플라보노이드 함량 역시 동결건조에서 가장 높고, catechin 과 rutin hydrate의 함량 변화가 많다고 한다.

    4.블랙베리 건조분말의 안토시아닌 및 비타민 C 함량

    일반적으로 건조방법에 따라 유효성분의 변화가 생긴다 고 알려져 있으며(Kim & Kim 2000; Choi 등 2014), 이에 따라 블랙베리의 유효성분으로 알려져 있는 안토시아닌과 비타 민 C 함량을 건조방법에 따라 비교하였다. 안토시아닌의 경 우, 동결건조에서 8.51 mg/g을 보인 반면, 열풍건조에서 급격 히 감소하여 1.17~2.45 mg/g을 보였으며, 열풍건조 내에서도 온도가 올라갈수록 유의적으로 감소하였다(Fig. 5). 안토시 아닌 함량은 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량 변화와는 달 리 매우 큰 폭으로 감소하였다. Ryu 등(2016)은 국내 재배되 고 있는 메이플 등 5품종의 안토시아닌 함량을 비교한 결과, 1.9~5.6 mg/g이 함유되어 있고, Huang 등(2012)도 동결 건조 된 블랙베리의 안토시아닌 함량은 3.99 mg/g으로 본 실험보 다 다소 낮은 함량으로 보고하였는데, 이는 품종이나 재배환 경에 따른 차이로 생각되었다. Park 등(2014)의 연구에서는 블루베리의 안토시아닌 함량은 열풍건조에서 10.1 mg/100 g 인데 비해, 동결건조에서 33.9 mg/100 g으로 본 실험과 마찬 가지로 많은 차이를 보였다. Chen 등(2012)은 블랙베리 과실 성숙단계를 녹색(G), 녹색→붉은색(G2R), 붉은색(R), 붉은 색→검정색(R2B), 검정색(B) 등 5단계로 구분하고, 안토시 아닌과 프로안토시아니딘 함량을 분석한 결과에 따르면, R단 계에서 B단계로 진행되면 안토시아닌 함량은 0.106에서 1.046 mg/g FW로 급격히 변하지만, 프로안토시아니딘 함량 은 G단계에서 B단계까지는 점진적으로 감소한다고 하였다. Jung 등(2015)도 블랙베리 생과의 안토시아닌 함량은 1.69 mg/g이라 하였다.

    블랙베리의 안토시아닌은 블루베리나 블랙 커런트, 크랜 베리, 빌베리, 오디 등에 비해 안토시아닌의 구성성분이 단순 하여 특히 cyanidin-3-glucoside가 대부분(90.7~93.8%)을 차지 하고(Stefănuţ 등 2013; Lee 등 2015; Lee 등 2016), 기타 미량 의 cyanidin-3-xyloside, cyanidin-3-malonylglucoside, cyanidindioxalylglucoside, cyanidin-3-sambubioside, cyanidin-3-rutinoside 로 구성되어 있다(Kaume 등 2012; Stefănuţ 등 2013; Lee 등 2016). 특히 cyanidin-3-glucoside는 간세포의 발현과 난소 적 출된 rat의 항비만 효과가 밝혀졌다(Kaume 등 2012). 이러한 안토시아닌 함량은 pH differential method나 표준물질을 이 용한 HPLC 분석법에 따라 함량 차이가 상당히 많다(Lee 등 2016).

    블랙베리의 안토시아닌 함량은 여러 성분 중 cyanidin- 3-O-glucoside가 94%로 주종으로 이에 의해 높은 항산화성을 보인데 비해, delphinidin-3-O-rutinoside가 주요 성분인 블랙 커런트와 malvidin 유도체가 주종인 블루베리는 안토시아닌 함량은 높으면서도 낮은 항산화성을 보이는 특징이 있다(Lee 등 2015). 또한, 블랙베리와 기타 소과류의 총 폴리페놀과 안토시아닌 함량은 빌베리>블랙베리>오디 순이었으나, 항 산화성은 블랙베리>빌베리>오디 순이라고 보고된 바 있어 (Stefănuţ 등 2013), 안토시아닌 구성 성분에 따라 항산화능이 변화함을 알 수 있었다.

    비타민 C 함량 역시 동결건조에서 가장 높아 979.4 μg/g 을 보였으며, 열풍건조에서 48.3~303.2 μg/g을 보였다. 그러 나 열풍건조 내에서는 50~60℃에서 가장 낮고, 40℃에서 다 소 높은 결과를 보였는데, 이는 낮은 온도에서 비타민 C 파괴 가 적었으며, 50℃ 이상에서 비타민 C 파괴가 많아졌고, 80 ℃에서 다소 높았던 결과는 건조시간이 상대적으로 짧은 이 유에서 기인된 것으로 추측되었다. 따라서 비타민 C 함량은 건조온도와 건조시간 두 조건 모두와 관련이 있을 것으로 판단되었다. 항산화 물질로 알려진 안토시아닌과 비타민 C 는 동결건조에서 많은 양이 보존되긴 했지만, 열풍건조에서 는 온도에 따른 반응이 다소 상이한 결과를 보였다. Park 등 (2014)에 따르면 블루베리의 경우, 동결건조에서 비타민 C 가 7.1 mg/100 g, 60℃ 열풍건조에서 5.6 mg/100 g이 함유되어 있었는데, 이러한 원인은 열풍건조 시 ascorbic acid가 산화 되고, 동결건조 시에는 낮은 온도에 의해 비타민 C가 보존되 기 때문이라 하였다. 블랙베리 생과에 함유되어 있는 비 타민 C는 품종이나 분석방법에 따라 7.1~9.6 mg/100 g(Van de Velde 등 2016), 230 nmol/kg(Folmer 등 2014), 14.3~17.5 mg/ 100 g (Pantelidis 등 2007)으로 다양했으며, 송풍건조 후에는 113.6~ 169.6 μmol/g DW로 조사된 보고(Pantelidis 등 2007)도 있다.

    5.블랙베리 건조분말의 DPPH free radical 소거능

    블랙베리는 항산화성이 높다고 알려져 있기 때문에, 블랙 베리 건조분말과 BHA의 DPPH free radical 소거능을 검정하 고, RC50으로 나타난 결과는 Fig. 6과 같다. 본 실험에서 BHA 의 RC50은 4.4 μg/mL인 반면, 블랙베리 건조분말은 79.7~ 122.4 μg/mL로 다소 높아 항산화성이 낮은 경향이었다. 건조 방법에 따라 동결건조의 RC50은 79.7 μg/mL로 높은 항산화성 을 보였으며, 열풍건조의 경우 40℃에서는 122.4 μg/mL이었 으나, 80℃에서 87.7 μg/mL로 나타나, 건조온도가 증가할수 록 항산화성이 높아졌다. Huang 등(2012)은 블랙베리의 EC50 (=RC50)이 0.44 mg/mL EtOH라 하였으나, MeOH 추출물을 사용한 본 실험의 RC50은 이보다 약 300 μg/mL 이상 낮아 항 산화성이 높았는데, 이는 시료나 분석방법의 차이로 생각되 었다. 기타 블랙베리의 항산화성에 관한 보고는 많았으나, 분 석기법과 추출방법이 상이하여 직접적인 비교는 어려웠다 (Pantelidis 등 2007; Jung 등 2015; Ryu 등 2016).

    따라서 블랙베리는 건조방법에 따라 여러 물질의 변화가 일어나며, DPPH free radical 소거능에 관여하는 물질도 다양 할 것으로 추측되어졌다. 베리류 중 murta berry 대류건조의 경우, 건조온도에 따라 DPPH free radical 소거능은 높아졌는 데, 이러한 결과는 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량과 일치 하였으며(Rodríguez 등 2013), maqui berry에서는 열풍건조에 비해 대류건조에서 DPPH free radical 소거능이 훨씬 활성이 높다고 한다(Rodríguez 등 2016). 그러나 블루베리에서는 열 풍건조 40℃에서 60℃로 온도가 증가함에 따라 오히려 감소 한다고 하였는데(Shin 등 2015), 이 역시 실험재료의 차이로 생각되었다.

    요약 및 결론

    생과로 이용이 어려운 블랙베리의 이용성을 확대하고자 수확 직후 동결건조와 열풍건조(40~80℃)를 실시하고, 분말 화한 후 품질 특성을 조사하였다. 건조분말의 색도는 동결건 조에서 열풍건조에 비해 La값이 높았다. pH는 동결건조 에서 3.2로 처리구 중 가장 낮고, 산도는 14.4%로 가장 높았 다. 동결건조의 경우 당도는 65.7 °Bx를 보였으나, 열풍건조 시 54.7~68.5 °Bx로 온도 증가에 따라 상승하였다. 총 폴리페 놀과 플라보노이드 함량은 동결건조에서 9.3 및 6.2 mg/g으로 가장 높았으며, 열풍건조에서는 온도 증가에 따라 높아졌다. 안토시아닌의 경우, 동결건조에서 8.51 mg/g을 보인 반면, 열 풍건조에서 급격히 감소하여 1.17~2.45 mg/g을 보였다. 비타 민 C 함량은 동결건조에서 가장 높아 979.4 μg/g을 보였으며, 열풍건조에서 48.3~303.2 μg/g이었다. DPPH free radical 소 거능을 조사한 결과, 동결건조의 RC50은 79.7 μg/mL로 높은 항산화성을 보였으며, 열풍건조의 경우, 40℃에서는 122.4 μg/ mL이었으나, 80℃에서 87.7 μg/mL로 나타나, 건조온도가 증 가할수록 항산화성이 높아졌다. 본 실험 결과, 블랙베리 건조 분말 제조를 위해서는 색도와 총 폴리페놀, 플라보노이드, 안 토시아닌 함량, 비타민 C 및 항산화성이 높은 동결건조가 적 합할 것으로 생각된다.

    감사의 글

    본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업(세부과제명: 블랙베 리를 이용한 가공제품 개발, 과제번호: PJ01102802)의 지원에 의해 수행되었으며, 이에 감사드립니다.

    Figure

    KSFAN-30-609_F1.gif
    The drying hours and drying yield by various drying methods in blackberry.

    These values are means±S.D. Means with difference letter(a~f) within drying methods are significantly different at 5% level by Duncan’s multiple range test.

    KSFAN-30-609_F2.gif
    The chromaticity of blackberry powder obtained by various drying methods.

    These values are means±S.D. Means with difference letter(a~f) within drying methods are significantly different at 5% level by Duncan’s multiple range test.

    KSFAN-30-609_F3.gif
    The pH, total acidity and sugar content of blackberry powder obtained by various drying methods.

    These values are means±SD. Means with difference letter(a~e) within drying methods are significantly different at 5% level by Duncan’s multiple range test.

    KSFAN-30-609_F4.gif
    The total polyphenol and flavonoids contents of blackberry powder obtained by various drying methods.

    Means with difference letter(a~e) within drying methods are significantly different at 5% level by Duncan’s multiple range test.

    KSFAN-30-609_F5.gif
    The anthocyanin and vitamin C contents of blackberry powder obtained by various drying methods.

    These values are means±S.D. Means with difference letter(a~e) within drying methods are significantly different at 5% level by Duncan’s multiple range test.

    KSFAN-30-609_F6.gif
    The DPPH free radical scavenging of methanol extracts from blackberry powder obtained by various drying methods and butylated hydroxyanisole (BHA).

    RC50 value is the sample concentration required for 50% reduction of DPPH free radical scavenging. These values are means± S.D. Means with difference letter(a~e) within drying methods are significantly different at 5% level by Duncan’s multiple range test.

    Table

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