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ISSN : 1225-4339(Print)
ISSN : 2287-4992(Online)
The Korean Journal of Food And Nutrition Vol.31 No.6 pp.821-827
DOI : https://doi.org/10.9799/ksfan.2018.31.6.821

Antioxidant Activities and Quality Characteristics of Cracker Added with Ecklonia cava

Min-Young Yu, Young-Sil Han*
Master’s Student, Dept. of Food and Nutrition, Sookmyung Women’s University, Seoul 04310, Korea
*Professor, Dept. of Food and Nutrition, Sookmyung Women’s University, Seoul 04310, Korea
Corresponding author: Young-Sil Han, Professor, Dept. of Food and Nutrition, Sookmyung Women’s University, Seoul 04310, Korea. Tel: +82-2-3602-0904, Fax: +82-2-710-9479, E-mail: myyu94@naver.com
10/09/2018 30/10/2018 09/12/2018

Abstract


Ecklonia cava which is a kind of phaeophyta and belongs to Laminariales Alariaceae is a perennial seaweed distributed over Jeju and Dokdo islands. The purpose of this study evaluate antioxidant activities of Ecklonia cava crackers. Crackers were prepared with different measurements (0, 2, 4, 6, 8 g) of Ecklonia cava; indicated as S1, S2, S3, S4 and S5, and are used to examine and compare antioxidant activities, and quality characteristics. Ecklonia cava powder was used, after being extracted with 70% ethanol in hot water and done in freeze dehydration. To examine antioxidant activities of Ecklonia cava and cracker, DPPH radical scavenging activity, total phenolic and reducing power were tested. Total phenolic content was 36.86 mg GAE/g. DPPH radical scavenging activity and reducing power showed good vitality as amounts of Ecklonia cava powder increased (p<0.001). pH level decreased as amounts of power increased. L (lightness) values and b (yellowness) values decreased with an increased concentration of Ecklonia cava powder (p<0.001), whereas (redness) values didn’t show tendency. S5 indicated the lowest spreadness. According to sensory evaluation, S4 (6 g) was preferred the most in terms of color, flavor, taste, appearance, texture, and overall palatability. Results suggest that Ecklonia cava powder has antioxidant effect and is useful as a functional food resource.



감태 첨가 크래커의 항산화 활성 및 품질 특성

유 민 영, 한 영 실*
숙명여자대학교 식품영양학과 석사과정
*숙명여자대학교 식품영양학과 교수

초록


    서 론

    감태(Ecklonia cava)는 갈조식물 다시마목 미역과에 속하 는 다년생 해조류로 우리나라에서는 제주도와 독도 등지의 남해안 일대에서 분포한다(Wi 등 2008). 수심 10 m 내외에 서 서식하고, 길이는 1~2 m이다. 줄기는 원기둥 모양이며, 가 운데 부분은 굵고 어릴 때는 그 속이 차 있지만, 다 자란 뒤 에는 비기도 한다(Bu 등 2006). 전복과 소라 등의 먹이 또는 alginic acid의 원료로 쓰인다(Bu 등 2006). 감태의 주성분인 polyphenol 화합물인 phlorotannin의 항산화 기능, 항바이러스 기능, 항염, 항암, 항당뇨 등의 여러 생리 활성에 대한 연구 가 수행되었다(Okai 등 1998;Heo 등 2003;Heo & Jeon 2005;Yasantha & Jeon 2005;Cha 등 2006;Kim 등 2006).

    최근 다양한 베이커리 제품의 소비 증가 추세에 따라 건강 에 유익한 소재 및 천연 부재료를 첨가한 과자와 빵 제조에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다(Bang 등 2011). 건강 기 능성 식품에 대한 소비자의 수요가 늘면서 베이커리 제품도 저열량 기능성 제품의 요구가 지속적으로 증가하고 있다(Lee & Heo 2010). 제과류 중 수분 함량이 낮은 과자에 속하는 크 래커는 미생물적인 변패가 적기 때문에 저장성이 우수하여 현대인의 주된 간식으로 활용되고 있다(Kim & Jeong 2006). 감태가 식품에 활용되어 이루어진 선행 연구로는 감태 첨가 배추김치(Lee 등 2013), 감태 분말 첨가 스펀지 케이크(Lee & Heo 2010), 감태 분말을 첨가한 토마토소스(Lim S 2016) 등이 있다. 그러나 감태의 기능성에 대한 연구는 미비한 실정이다.

    기능성 재료 첨가 크래커에 관한 연구는 구아바 잎 크래커 (Heo 등 2010), 아몬드 크래커(Park 등 2003) 등이 있으나, 감 태를 식품에 이용한 연구는 매우 드문 편이다.

    이에 본 연구는 감태를 첨가한 크래커를 제조하여 항산화 활성과 품질 특성 및 관능적 특성에 대해 고찰하였다. 이를 통해 감태의 기능 특성과 첨가 식품의 개발을 통해 고부가가 치 식재료로서의 가능성을 검토하고자 수행되었다.

    재료 및 방법

    1. 실험재료 및 시약

    본 실험에 사용한 감태는 2018년 3월 전라남도 완도군에 서 재배하고 건조시킨 것을 3월에 (주)평화물산에서 구입하 였다. 밀가루 중력분(CJ Cheiljedang Co., Seoul, Korea), 백설 탕(CJ Cheiljedang Co., Seoul, Korea), 꽃소금(CJ Cheiljedang Co., Seoul, Korea), 콩기름(Sajohaepyo Co., Seoul, Korea), 난황 (Pulmuone Co., Eumseong, Korea)은 시판품을 구입하여 사용 하였다. 항산화 실험에 사용한 1,1-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), Folin and Cioclateau 등의 시약은 Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, MO, USA)의 제품을 사용하였고, 그 외의 시약은 1급을 사용하였다.

    2. 감태 크래커의 제조방법

    감태 크래커의 배합비는 선행연구인 구아바 크래커(Heo 등 2010)를 참고하여 설정하였다. 감태 첨가 크래커 반죽의 배합비는 밀가루 중력분 100 g, 식용유 20 g, 물 20 g, 설탕 20 g, 소금 0.5 g, 난황 15 g으로 하여 대조군을 제조했다. 실 험군은 감태 첨가량만큼 밀가루 중량을 줄여 제조하였다. 감 태는 믹서기로 분쇄한 뒤 30 mesh 시험용 체(Testing Sieve, Chunggye Industrial Mfg., Co. Seoul, Korea)로 쳐서 분말 형태 로 첨가하였다. 감태 첨가 비율은 S1(0%), S2(2%), S3(4%), S4(6%), S5(8%)로 하였다(Table 1). 제조방법은 물, 설탕, 소 금을 혼합해 녹인 뒤 식용유를 넣어 반죽기(Model K45SSWH. Hobart Co. Troy, OH, USA)로 4단에서 3분간 혼합하여 기포 를 포집해 두고, 난황을 넣어 3분 동안 혼합하였다. 여기에 밀가루와 감태 분말을 넣어 반죽을 하고 완성된 반죽을 비 닐백에 넣고 냉장고에서 1시간 숙성시킨 후 실온에서 30분 동안 휴지하였다. 완성된 반죽은 제면기(Model K45SSWH. Hobart Co.)를 이용하여 2.0 mm 두께로 균일하게 하였다. 4.5× 4.5 cm의 사각형 틀로 찍어낸 뒤 0.5 cm 간격으로 구멍을 내었다. 미리 예열시킨 주방용 오븐(HS-B422CB, Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon, Korea)에서 15분간 150℃에서 구 운 후 실온에서 1시간 냉각한 다음 실험에 사용하였다.

    3. 색도 측정

    감태 크래커의 색도는 크래커를 원형 그대로 색도계 (Colormeter CT-310, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용하여 L값 (lightness, 백색도), a값 (redness, 적색도), b값 (yellowness, 황색도)으로 나타내었다. 표준 백색판(Standard plate)의 L, a, b값은 93.18, +3.04, +0.62이었다. 각 실험은 3회를 반복 해서 얻은 평균값과 표준편차로 나타내었다.

    4. pH 측정

    분쇄한 감태 크래커 5 g에 증류수 45 mL를 넣고 충분히 균질화한 뒤 3,000 rpm에서 10분간 centrifuge(COMBI-514R, Hanil science industrial Co., Ltd., Gimpo, Korea)한 뒤 상등액 을 취하여 시료로 사용하였다. pH는 pH meter(pH meter F-51, HORIBA, Kyoto, Japan)를 사용하여 3회 측정하였다.

    5. 퍼짐성

    크래커의 퍼짐성(spread ratio)은 넓이(widthness, cm)에 대 한 두께(thickness, cm)의 비로 AACC method 10-52의 방법을 사용하였다. 크래커의 넓이는 크래커 1개의 가로, 세로 길이 를 측정한 후 곱하여 구하였다. 크래커 1개에 대한 평균 넓이 와 두께는 3회 반복 측정 후에 평균값과 표준편차로 나타내 었다.

    6. 텍스쳐

    경도 측정은 texture analyzer(TA-XT2, Stable Micro System Ltd., Haslemerd, UK)로 측정하여 경도(hardness) 값을 나타내 었다. 크래커는 원형 그대로의 것을 사용하였고, probe가 동 일한 위치에 침투할 수 있게 하였다. 경도는 그래프 중 최고 피크점을 기준으로 하였으며, 각 시료를 10회 반복하여 측정 한 값을 평균값과 표준편차로 나타내었다. 크래커는 probe 가 침투한 후에 쉽게 깨지고, 복원력이 없는 식품 모델이므로 one cycle test를 이용하여 분석하였다. Probe는 3 mm cylinder probe를 사용하였고, 분석조건은 pre-test speed 5.0 mm/sec, test speed 2.0 mm/sec, return speed 5.0 mm/sec, test distance 5.0 mm, trigger force 5 g으로 하였다.

    7. 관능평가

    관능평가는 숙명여자대학교 식품영양학 전공자 12명을 패 널로 선정하였으며, 이들에게 실험의 목적과 취치를 설명하 고 관능검사에 관한 사전 교육을 시킨 후 검사에 응하도록 하였다. 시료 번호는 난수표를 이용하여 3자리 숫자로 표시 하였다. 5개의 시료는 동시에 제공하였고, 7점 척도법을 이 용하여 평가하도록 하였다. 평가항목은 색(color), 향(flavor), 맛(taste), 외관(appearance), 조직감(texture), 전반적인 기호도 (overall palatability)이며, 아주 좋다: 7점, 아주 나쁘다: 1점으 로 하였다. 본 관능평가는 숙명여자대학교 생명윤리위원회 의 승인(SMWU-1806-HR-046)을 받아 그 규정에 따라 시행하 였다.

    8. 추출물 제조

    감태 분말 20 g에 20배수에 해당하는 70% 에탄올(DUKSAN, Ansan, Korea)을 첨가하여 60℃의 water bath에서 2시간 3회 반복하여 열수추출하였다. 추출물은 Whatman No. 2(Cat No 1002 110, Whatman international Ltd., Maidstone, England)로 여과하여 rotary vacuum evaporator(NVC-2100. EYELA, Tokyo, Japan)로 감압 농축하였다. 농축한 것은 동결 건조한 후에 -40℃에서 보관하였다. 감태 크래커는 크래커 10 g에 10배 수에 해당하는 70% 에탄올 90 mL를 넣고 3시간 동안 초음파 (5510-P-DTH, bransonic ultrasonics corporation, Hampton, VA, USA)를 추출하였다. 추출물은 Whatman No. 2로 여과한 후 20분간 3,000 rpm으로 centrifuge(Hanil science industrial Co.) 하여 사용하였다. 각 실험에 따라 시료액은 희석해서 사용 하였다.

    9. DPPH radical 소거능

    1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) free radical에 대한 소 거효과는 Blois 방법(1958)에 준하여 측정하였다. 농도별로 제조한 시료액 3 mL에 DPPH solution(1.5×10-4 M)1 mL를 가 하였다. 혼합물을 교반하여 암소에서 30분간 방치한 다음 517 nm에서 흡광도(T60UV, PG instruments, Wibtoft, England) 를 측정하였다. DPPH free radical 소거활성은 다음 식에 의해 3회 반복해서 얻은 평균값과 표준편차로 나타내었다.

    DPPH free radical scavenging activity (%) = ( 1 Sample absorbance ) Control absorbance × 100

    10. Reducing power

    Reducing power는 Yildirin 방법(2001)에 준하여 측정하였 다. 추출물 2.5 mL에 0.2 M Sodium phosphate buffer(pH 6.6) 2.5 mL를 가한 후 1% Potassium ferricyanide 2.5 mL를 가하였 다. 혼합물을 50℃ water bath에서 20분간 반응시킨 뒤 10% Trichloroacetic acid(TCA: CCl3COOH, w/v) 2.5 mL를 첨가하 였다. 혼합물에서 5 mL를 취하여 증류수 5 mL와 혼합한 후 0.1% ferric chloride(FeCl3․H2O) 1 mL를 첨가하였다. 700 nm 에서 흡광도(T60UV, PG instruments)를 측정하였고, 환원력은 흡광도(O.D.) 값으로 나타내었다.

    11. 총 페놀 화합물 함량

    총 페놀 함량은 Folin-Ciocalteau 방법(Siwan & Hillis, 1959) 을 이용하여 측정하였고, gallic acid를 표준물질로 사용하여 계산하였다. 추출물 150 μL에 증류수 2,400 μL와 2 N Folin- Ciocalteau 용액 150 μL를 시험관에 넣고 교반한 뒤 3분간 반 응시켰다. 이 혼합액에 1 N sodium carbonate(Na2CO3) 300 μL 를 가하여 암소에서 2시간 반응시킨 후 725 nm에서 흡광도 (T60UV, PG instruments)를 측정하였다. 실험은 3회 반복하여 평균값과 표준편차로 나타내었다.

    12. 통계처리

    모든 자료의 통계처리는 SPSS package(Statisical Analysis Program, version 22, IBM, Seoul, Korea)를 이용하여 평균 (Mean)과 표준편차(SD)로 나타내었다. 각 실험군 간의 유의 성검증을 위하여 일원배치분산분석(One-way ANOVA)을 실시하였으며, 유의성이 있는 경우, 사후검증으로 Duncan’s multiple range test를 실시하였다(p<0.05).

    결과 및 고찰

    1. 색도

    감태를 0, 2, 4, 6, 8% 첨가하여 제조한 감태 크래커의 색도 측정 결과는 Table 2와 같다. 크래커의 L값은 S1이 77.3으로 가장 높았다. 첨가량이 증가할수록 44.92~61.22로 감소하는 경향을 보였다(p<0.001). 감태 스펀지 케이크 연구에서도 감 태 분말의 첨가량이 증가할수록 L값이 감소하는 경향을 보 였다(Lee & Heo 2010). a값은 모두 음(-)의 값이 나왔고, 이 는 녹색 정도를 나타내며, S1의 a값이 -0.22로 가장 높았다. b값은 대조군과 비교하여 감태 첨가량이 증가할수록 유의 적으로 감소하였다(p<0.001). 이는 파래(Lim EJ 2008), 매생 이(Lee 등 2010)를 첨가한 쿠키의 연구와 동일한 경향을 나타 내었다.

    2. pH

    pH 측정 결과는 Table 2에 제시되었다. S1이 6.26으로 가장 높게 나타났다. 감태 첨가량이 증가할수록 5.83~6.11로 pH가 감소하였다(p<0.001). 매생이 분말(Lee 등 2010), 미역 분말 (Jung & Lee 2011)을 첨가할수록 반죽의 pH가 유의적으로 감 소한 연구와 동일한 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 감태 분말에 함유되어 있는 해조 다당류인 알긴산, 황산기가 영향 을 보인 것으로 생각된다(Kwak 등 2005).

    3. 퍼짐성

    크래커의 퍼짐성 결과는 Table 2와 같다. 퍼짐성은 7.15~ 7.25로 나타났고, 유의성은 확인되지 않았다. 미역 분말이 첨 가된 쌀쿠키(Jung & Lee 2011)의 경우, 분말 첨가량에 따른 유의성을 나타내지 않아 감태 크래커와 유사한 경향을 보 여주었다. 그러나 첨가량이 0, 1, 3, 5%로 증가할수록 퍼짐성 이 증가하는 경향성을 띈다는 점에서는 본 연구와 차이를 보였다.

    4. 텍스쳐

    크래커의 경도 측정 결과는 Table 2와 같다. 감태 첨가군이 무첨가군에 비해 높은 값을 보였다. 무첨가군이 723.0 g의 값 을 보였고, 감태 첨가량이 많을수록 높아져 S5가 1,210.93 g 으로 가장 높은 값을 나타냈다(p<0.001). 이는 다시마 분말 첨 가량이 증가할수록 쿠키의 경도가 높아졌다는 연구와 유사 한 결과를 나타내었다(Cho 등 2006).

    5. 관능평가

    감태 첨가량을 달리한 크래커의 관능검사를 측정한 결과 는 Table 3과 같다. 색(color)에 대한 기호도는 S4(6% 첨가)가 6.17로 가장 높았다(p<0.001). 향(flavor)에 대한 기호도는 S4 가 6.08로 가장 높았고(p<0.001), 맛(taste), 외관(appearance), 조직감(texture), 전반적인 기호도(overall palatability) 에서도 S4가 가장 높은 점수를 받았다(p<0.001). 모든 항목에서 감태 를 첨가하지 않은 S1이 2점대의 가장 낮은 점수를 받았다. 이 는 감태 스펀지 케이크 실험에서 관능 검사 항목 중 맛과 향 의 결과와 동일한 경향을 보였다(Lee & Heo 2010). 이를 통해 감태를 첨가하는 것이 기호도가 높았으며, 6% 첨가시에 가장 기호적으로 우수함을 보였다는 것을 확인하였다.

    6. DPPH radical 소거능

    감태 크래커의 DPPH radical 소거능에 대한 결과는 Table 4에 제시하였다. 감태 분말의 DPPH radical 소거능은 그 소 거능을 %로 나타낸 것으로 1 mg/mL에서 81.71%로 나타난 것을 확인하였다. Lee NY(2013)는 70% 에탄올로 추출한 1 mg/mL에서 김 추출물은 26.76%, 미역은 1.84%의 소거능을 나타낸다고 보고하였다. 다시마 열수추출물의 경우에는 50 mg/mL의 농도에서 free radical이 86.4%가 제거되었다(Kim 등 2011). 선행 연구 결과를 참고하였을 때 감태 분말의 DPPH radical 소거능이 매우 높게 나타났다는 것을 알 수 있었다. 감태 크래커의 경우, 감태 분말 함량이 증가함에 따라 18.85~ 87.23%로 무첨가군에 비해 최대 5배 이상으로 높은 소거능 을 보였다(p<0.001). 감태와 같은 갈조류인 미역귀 열수 추출 물을 첨가한 파운드 케이크는 미역귀 첨가량이 3, 6, 9%일 때, DPPH radical 소거활성이 28.35, 31.36, 33.04%로 증가하 면서 감태 크래커와 동일한 경향을 보였다(Kim 등 2011).

    7. Reducing power

    감태 크래커의 환원력 결과는 Table 4와 같다. 환원력 Fe (Ⅲ)(TPTZ)2CI3가 항산화 효과가 있는 물질에 의해 ferrictripyridyltriazine으로 환원되는 것에 기초하는 방법이다. 산 화된 중간산물을 환원시켜 안정화하고, 산화 연쇄반응을 종 결 시킨 뒤에 환원력을 측정하는 일종의 2차적 항산화 측정 방법이다(Tchakittirunhrod 등 2007). 감태 분말의 환원력은 10 mg/mL의 농도로 희석했을 때 0.61 O.D.로 측정되었다. Shin 등(2006)은 1 mg/mL에서 70%의 에탄올로 추출한 꼬시래기 의 환원력은 0.27 O.D., 갈래곰보의 환원력은 0.11 O.D.로 보고하였다. 감태 크래커의 환원력은 0.22~0.28 O.D.로 무첨 가군인 S1(0.21 O.D.)에 비해 높은 값을 보였다. 감태 첨가 량이 증가함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보여주었 다(p<0.001).

    8. 총 페놀 함량

    감태 크래커의 총 페놀 함량은 Table 4에 제시하였다. 폴리 페놀은 식물이 외부로부터 스스로를 보호하기 위해서 만들 어내는 방어 물질이다. 페놀성 물질은 hydroxyl(-OH)기를 가 지고 있어서 체내에서 활성산소로부터 세포를 보호하여 항 산화 활성에 관여한다(Singleton VL 1981; Jeong & Han 2015;Kim & Han 2018). 감태 분말의 총 페놀 함량은 1 mg/ mL 수 준에서 36.86 mg/ GAE g으로 측정되었다. 70% 에탄올로 추 출하여 같은 농도로 희석한 톳, 김, 미역, 다시마의 경우 각각 46.59, 42.23, 11.59, 10.09 mg/GAE g으로 나타났다(Lee NY 2013). 이를 통해 해조류 중 감태가 총 페놀 함량이 상대적으 로 높은 것을 확인하였다. 감태 첨가 크래커에서 감태 첨가군 의 총 페놀 함량은 76.07~93.30 mg/GAE g의 범위로 추정되었 다. 이는 34.78 mg/GAE g인 대조군에 비해 2배 가량 높은 값 으로 분말 첨가량이 증가할수록 총 페놀 함량이 유의적으로 높게 나타났음을 알 수 있다(p<0.05). 마른 김 분말을 1.25, 6.25, 8.75%로 첨가한 쿠키에서는 총 폴리페놀 함량이 각각 11.4, 12.5, 15.0 mg GAE/g으로 분말 첨가량에 비례하여 총 폴리페놀 함량이 증가하였다(Hwang & Nhuan 2014). 이를 통 해 두 모델이 같은 경향을 보이지만, 감태가 홍조류인 김보다 총 폴리페놀 함량이 높다는 것을 확인하였다.

    요약 및 결론

    본 연구는 감태 분말을 0(S1), 2(S2), 4(S3), 6(S4), 8(S5)% 비율로 첨가한 크래커를 제조한 뒤 항산화 활성과 품질 특성 을 측정하였다. 색도 측정 결과, L값과 b값은 감태 첨가량이 증가할수록 감소하였다(p<0.001). a값은 음(-)의 값을 보였 는데, S4가 -8.03으로 가장 낮은 값을 보였고, 경향성은 나 타나지 않았다. pH는 첨가량이 증가할수록 값이 감소하였고, 퍼짐성은 첨가량에 따른 유의성이 나타나지 않았다. 텍스쳐 측정 결과, 첨가량이 증가함에 따라 값이 증가하는 경향을 보 였다(p<0.001). 관능검사는 색, 향, 맛, 외관, 조직감, 전반적인 기호도 항목을 평가하였다. 그 결과, 대조군보다 감태를 첨가 한 샘플에서 더 높은 기호도 값을 보였고, S4(6% 첨가)가 기 호도가 가장 좋았다. 감태 크래커는 분말 첨가량이 증가할수 록 DPPH radical 소거능과 환원력이 유의적으로 높게 나타났 다(p<0.001). 또한, 총 페놀 함량은 분말 첨가량이 증가할수록 높아졌다(p<0.05). 이를 통해 감태 크래커의 항산화 활성은 감태 첨가량이 증가할수록 높아진다는 것을 알 수 있다.

    Figure

    Table

    Preperation of cracker added with different amount of Ecklonia cava
    Quality characteristics of cracker added with different amount of Ecklonia cava
    Sensory evaluation of cracker added with different amount of Ecklonia cava
    Contents of DPPH radical scavenging activity, total phenolic, reducing power of cracker added with different amount of Ecklonia cava

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