천연물의 기능성 검토와 기능성 소시지 개발에 관한 연구 : Studies on developments of functional sausage and functional properties of natural resources

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The natural sources extracted from crab shell, korean tangrine peel, sesame meals throwing away waste resources and plants(Nameko, Gallic, Green tea, Allspice, Polygonum multiflorum, Schizandra chinensis, Armeniacae and Pine needle) were utilized to investigate the effects of extracts on free radical reaction, lipid oxidation and nitrite scavenging ability. The purpose of these research is to develop functional sausage using natural resources screened from above natural plants.
1. Functional properties of extracts from plants
The pH of ethanol extracts showed a higher than that of hot water extracts, among of which were showed the lowest pH 3.0 in Schizandra chinensis.
The important factor of lipid oxidation were Fe^(2+) ion and active oxygen, in which were bound by natural extracts in case of Fe^(2+) ion existed. However, the hydroxyl radical scavenging ability of extracts were lowed, compared to extracts reacted with Fe^(2+) ion.
Among of them, the hydroxyl radical scavenging ability of Nameko and Pine needle extracts had a lower TBARS value than those of control.
The iron content of extracts were less than 2.0mg/100g, but the total iron content of Schizandra chinensis extracts were 6.8mg/100g, which were the most highest iron contents. The ethanol extracts of pine needle were higher than those of hot water extracts on the basis of Fe^(2+) ion content.
The ascorbic acid content of green tea showed 14.3mg/100g in hot water extracts and 16.7mg/100g in ethanol extracts.
Electron donating ability of extracts showed more than 50%, except Nameko and allspices, which were higher in ethanol extracts than those of hot water extracts.
The superoxide dismutase(SOD)-like activity of green tea showed 85.3% and 63.5% in hot water and ethanol extracts, respectively.
The nitrite scavenging effects were tended to be different depending on pH value, however they were decreased overall as pH value was increased.
Especially, the nitrite scavenging ability of green tea was the most effective in both extracts.
2. Functional characteristics of extracts from waste resources(crab shell, sesame meals, dry korean tangrine peel)
The recovery percentage of extracts from waste resources(crab shell, sesame meal, dry korean tangrine peel) were chitosan 11.6%, sesamol 2.2% and ascorbic acid 2.8%, respectively.
The antioxidants were tended to have a lower TBARS value than those of control.
The nitrite scavenging and electron donating ability of sesamol were tended to be the most effective extract among all extracts. However, In case of chitosan, the superoxide dismutase(SOD)-like activity was the most highest, compared to other extracts.
The functional sausage was prepared to carried out to investigate functional and storage characteristics through the screening of effective extracts. This products were stored at different temperature.
3. The functional and storage characteristics of sausage prepared from natural resources.
The changes of pH were tended to be a little decreased from pH 6.4 to pH 6.0. At the same time, the moisture content showed the same tendency as 62~60%.
The water holding capacity of functional sausage gradually were tended to be a little more decreased during storage at 30 ℃, compared to 10 ℃.
The changes of salt content also have a same tendency, except the treatments of Schizandra chinensis and vitamin C.
The treatments using natural resources revealed a low TBARS value. But they were not significantly different(P＞0.05).
The nitrite scavenging ability of extracts from Schizandra chinensis were the most highest, compared to other extracts. As storage time goes by, the nitrite contents of sausage product gradually were a little more decreased during storage at 30 ℃ than those of storage at 10 ℃.
The lightness of sausage color gradually were a little more decreased during storage at 30 ℃ than those of storage at 10 ℃. But they were not significantly different(P＞0.05). The redness of sausage color also had very similar tendency to the lightness of sausage color in spite of redness of sausage color was a little increased during storage until 10 days. Especially, the sausage with extracts from Schizandra chinensis and sausage with ascorbic acid were had a higher red color than those of other treatments. There were not significantly different(P＞0.05), according to each treatments.
Sensory test suggested that the changes of sausage color, flavor, texture and taste were tended to be decreased gradually, but there was not significantly different during storage at 10 ℃ and 30 ℃(P＞0.05). However, the sensory scores of sausage color gradually were a little more decreased during storage at 30 ℃ than those of stored at 10 ℃. In conclusion, these research suggested that Schizandra chinensis was the most effective plant extracts on the basis of the functional properties(antioxidants and nitrite scavenging ability). But, it is desirable to consider to reduce the amounts of extracts from Schizandra chinensis on the basis of texture. At the same time, sausage treated sesamol extracted from sesame meal was the most effective natural resources on the basis of the functional properties.

국문 초록 (Abstract)

폐자원으로 얻어지는 게껍질, 감귤껍질, 참깨박과 식물체(팽이버섯, 마늘, 녹차, allspice, 하수오, 오미자, 행인, 솔잎)가 free radical 반응 및 지방산화 억제에 미치는 영향과 nitrosamine 생성의 직접적인 영향인자인 아질산염에 대한 천연물의 분해효과를 검토함으로서 기능성 소시지 개발을 시도하고자 본 실험을 수행하였다.
1. 식물체 추출물의 기능성 검토
각 추출물의 pH는 열수추출물보다 ethanol 추출물이 높은 pH를 나타내었으며, 그 중에서 오미자 열수추출물이 3.0으로 가장 낮았다.
지방산화의 촉진인자인 Fe^(2+) 이온과 활성산소 중 지방산화를 일으키는데 주요한 역할을 하는 hydroxyl radical에 대한 각 추출물들의 영 향은 추출물 모두 Fe^(2+) 이온 binding 능력은 탁월하였으며, deoxyribose 상에서 ·OH 포집능 측정에서도 팽이버섯, 솔잎 ethanol 추출물이 다른 추출물에 비하여 낮은 TBARS값을 나타내었다.
Iron의 함량은 열수추출물에서는 2.0mg/100g 미만이었으나, 오미자 추출물의 total iron 함량이 6.8mg/100g으로 가장 높게 나타났다. 용매별 iron 함량 측정에서는 ethanol 추출물의 iron 함량이 전반적으로 열수추출물보다 낮은 iron 함량을 나타내었다.
Ascorbic acid 함량은 녹차추출물이 열수 및 ethanol 추출에서 각각 14.3mg/100g, 16.7mg/100g을 나타내어 가장 높은 함량을 나타내었다.
전자공여능은 팽이버섯 마늘 추출물을 제외하고 50% 이상의 전자공여능을 나타내었으며, 열수추출보다는 ethanol 추출물의 전자공여능이 우수하였다.
SOD 유사활성은 전반적으로 8% 이상의 활성능을 보였으나, 솔잎 ethanol 추출물은 활성능이 미미하였으며, 녹차 열수와 ethanol 추출물이 각각 85.3%, 63.5%로 가장 높은 활성능을 나타내었다.
아질산염 소거작용은 열수추출물이 전반적으로 ethanol 추출물에 비하여 높은 소거능을 나타내었다. 녹차추출물의 열수와 ethanol 추출물은 아질산염 소거능이 매우 우수하였다.
2. 폐자원(게껍질, 참깨박, 감귤껍질) 추출물의 기능성 검토
폐자원(게껍질, 참깨박, 감귤껍질)으로부터 각각 chitosan 11.6%, sesamol 2.2%, ascorbic acid 2.8%를 획득하였다.
폐자원은 대조구에 비하여 낮은 TBARS값을 나타내어 항산화성이 인정되었다.
전자공여능은 chitosan 29.8%, sesamol 35.2%, 감귤껍질 15.8%로 나타나 sesamol의 전자공여능이 가장 우수하였다.
SOD 유사활성능은 전반적으로 SOD 유사활성이 8% 이상으로 나타났으며, chitosan 51.3%, sesamol 19.9%, 감귤껍질 8.4%로 나타나 chitosan이 가장 우수하였다.
폐자원 추출물의 nitrite 소거 작용은 pH 1.2에서 chitosan 17.4%, sesamol 56.4%, 감귤껍질 19.0%로 나타났으며, sesamol이 pH 1.2와 pH 3.0에서 각각 56.4%, 55.4%의 높은 소거작용을 나타내었다.
3. 천연물 이용 소시지의 기능적 특성 및 저장성 검토
pH의 변화는 10℃ 저장의 경우 대조구 pH 6.3에 비하여 폐자원(chitosan, sesamol, 감귤껍질) 첨가구는 pH 6.4로 약간 높게 나타났으며, 오미자와 ascobic acid 첨가구를 제외한 처리구는 저장초기 pH 6.4~6.3 범위를 나타내었고, 저장기간이 경과함에 따라 pH가 서서히 감소하는 경향이었다.
수분은 10℃ 저장보다는 30℃ 저장이 저장 10일째부터 다소 수분함량의 감소가 증가하는 경향이었다. 10℃와 30℃ 저장시 수분함량은 62~60% 범위였으나, 오미자와 ascorbic acid 첨가구는 60~53%의 범위를 나타내었다.
보수력은 저장기간이 경과함에 따라 30℃ 저장에 비하여 10℃저장이 서서히 감소하였으며, 대부분 59~43%의 범위를 나타내었다. 그러나, 오미자와 ascorbic acid 첨가구는 52~33%를 나타내어 약간의 감소현상을 나타내었다.
염도의 변화는 오미자와 ascorbic acid 첨가구를 제외하고는 유사한 경향이었으며, 10℃와 30℃ 저장 모두 저장초기 2.3~1.8%이었고, 저장기간이 경과함에 따라 서서히 감소하는 경향이었다.
지방산화는 10℃ 저장과 30℃ 저장 모두 대조구에 비하여 천연물 첨가구가 다소 낮은 TBARS 값을 나타내었으나, 유의성은 인정되지 않았다. 또한, 저장성 비교를 위한 potassium sorbate 첨가구는 대조구와 천연물 첨가구에 비하여 낮은 TBARS 값을 나타내었으나 역시 유의성은 인정되지 않았다.
아질산염 함량은 저장 10℃의 경우 저장기간이 경과함에 따라 단계적으로 서서히 감소하였으나, 30℃ 저장은 저장 5일째까지 급속히 감소하였으나 저장 10일째부터는 서서히 감소하는 경향이었다.
오미자 추출물의 아질산염 소거작용을 in vitro 상에서 검토한 결과, 대조구가 붉은색을 나타낸 것에 비하여 오미자 추출물 첨가구는 무색을 나타내었다.
10℃ 저장중 색차의 변화는 저장 20일째부터 lightness가 감소하였으며, 30℃ 저장은 저장 5일째부터 lightness의 감소를 나타내었다. 그러나, Redness는 lightness와 달리 10℃와 30℃저장 모두 저장 10일째까지 증가하다가 서서히 감소하는 경향이었다.
관능검사 결과 색, 향, 조직감 그리고 맛은 저장기간이 경과함에 따라 감소하는 경향이었으며, 10℃보다는 30℃ 저장이 큰 폭으로 감소하였다. 관능평가 결과, 10℃ 저장은 40일까지, 30℃ 저장은 저장 20일까지 저장기간이 가능한 것으로 판단되었다.
대조구와 오미자 첨가 소시지의 단면 비교에서 대조구의 단면은 매끄럽고 평탄한 반면, 오미자 첨가구 소시지의 단면은 보수력의 저하로 표면이 약간 거칠어지기 때문에 오미자의 첨가 농도를 0.5% 이하로 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 저장온도별 소시지의 단변에서는 전반적으로 10℃저장보다는 30℃ 저장이 더 붉은 색을 나타내는 경향이었다.
결론적으로 이 연구는 각 추출물들의 기능성을 토대로 소시지에 이용 가능성을 검토한 결과 천연 추출물에서는 오미자의 농도를 0.5% 이하로 첨가하는 것이 제조 특성상 유리하다고 판단되며, 폐자원 추출물에서는 참깨박으로부터 추출한 sesamol이 소시지의 저장성과 아질산염 소거작용이 우수함으로 이의 사용 가능성이 효과적일 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = i
• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. 연구배경 = 3
• 가. 천연항산화제 연구동향 = 3
• 1. 활성산소가 지방산화에 미치는 영향 = 3
• 2. Oil의 종류가 지방산화에 미치는 영향 = 5
• 3. 고기 자체가 지방산화에 미치는 영향 = 6
• 나. 육제품 중 소시지의 연구동향 = 8
• 1. 소시지 제조시 첨가되는 소금의 역할 = 8
• 2. 소시지 제조시 증량제의 역할 = 9
• 3. 소시지 제조를 위한 유화력 비교 = 9
• 4. Nitrite 함량이 소시지 저장성 및 인체에 미치는 영향 = 10
• 5. Nitrosamine 생성기작 및 억제방안 = 13
• Ⅲ. 재료 및 방법 = 15
• 가. 식물체 추출물의 기능성 검토(실험Ⅰ) = 15
• 1. 재료 = 15
• 1) 식물체 추출 = 15
• 2) Oil emulsion 조제 = 15
• 2. 실험방법 = 16
• 1) pH 측정 = 16
• 2) Thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) 측정 = 16
• 3) Hydroxyl radical(·OH)의 생성 측정 = 16
• 4) Nonheme iron(비햄철) 측정 = 17
• 5) Ascorbic acid 측정 = 17
• 6) 전자공여능 측정 = 17
• 7) Superoxide dismutase(SOD) 유사활성 측정 = 18
• 8) 아질산염 소거작용 측정 = 18
• 나. 폐자원(감귤껍질, 게껍질, 참깨박) 추출물의 기능성(실험Ⅱ) = 19
• 1. 재료 = 19
• 1) 폐자원 추출 = 19
• ① Chitosan 제조 = 19
• ② Sesamol 제조 = 21
• ③ 감귤껍질 제조 = 21
• 2. 실험방법 = 21
• 1) 수율 = 21
• 2) Thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) 측정 = 21
• 3) 전자공여능 측정 = 21
• 4) Superoxide dismutase(SOD) 유사활성 측정 = 21
• 5) 아질산염 소거작용 측정 = 21
• 다. 천연물을 이용한 소시지의 기능적 특성 및 저장성 검토(실험Ⅲ) = 22
• 1. 재료 = 22
• 1) 소시지제조 배합비와 제조공정 = 22
• ① 소시지 배합비율 = 22
• ② Sausage 제조 공정 = 23
• 2. 실험방법 = 24
• 1) 시료 조제 = 24
• 2) 포장재 = 24
• 3) pH 측정 = 24
• 4) 수분 측정 = 24
• 5) 보수력 측정 = 24
• 6) 염도 측정 = 25
• 7) Thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) 측정 = 25
• 8) 아질산염 함량측정 = 25
• 9) 색차 측정 = 25
• 10) 관능검사 = 25
• 11) 통계처리 = 26
• Ⅳ. 결과 및 고찰 = 27
• 가. 식물체 추출물의 기능성 검토 = 27
• 1. pH = 27
• 2. 식물체 추출물에 지방산화에 미치는 영향 = 27
• 3. Iron 함량 = 28
• 4. Ascorbic acid 함량 = 29
• 5. 전자공여능 = 35
• 6. SOD 유사활성 = 35
• 7. 아질산염 소거작용 = 36
• 나. 폐자원의 기능성 검토 = 40
• 1. 수율 = 40
• 2. 지방산화에 미치는영향 = 40
• 3. 전자공여능 = 41
• 4. SOD 유사활성 = 41
• 5. 아질산염 소거작용 = 42
• 다. 천연물을 이용한 소시지의 기능성 검토 = 48
• 1. pH = 48
• 2. 수분의 변화 = 48
• 3. 보수력의 변화 = 51
• 4. 염도의 변화 = 53
• 5. 지방산화에 미치는 영향 = 53
• 6. 잔존 아질산염 함량의 변화 = 56
• 7. 오미자 추출물의 in vitro상에서의 아질산염 소거작용 = 59
• 8. 색차 및 소시지 단면의 변화 = 61
• 9. 관능검사 = 66
• Ⅴ. 요약 = 69
• Abstract = 73
• Ⅶ. 참고문헌 = 77