저당 무화과잼의 이화학적 특성 및 항산화 활성 : 저당 무화과잼의 이화학적 특성 및 항산화 활성 = Physicochemical Properties and Antioxidant Activity of Low-Sugar Fig Jams

국문 초록 (Abstract)

저당 무화과잼의 이화학적 특성 및 항산화 활성 현대 사회는 식생활의 서구화, 가공식품 소비 증가, 불규칙한 식습관으로 인해 비만과 대사성 질환이 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 저당·저칼로리·기 능성 식품에 대한 수요가 빠르게 확산되고 있다. 특히 설탕 섭취 제한에 대한 WHO 등의 권고와 더불어 여러 국가에서 설탕세 및 경고 표시제를 시행하면서 소비자들은 단맛을 유지하면서도 당류 섭취를 줄일 수 있는 대체 감미료 기반 제 품을 선호하고 있다. 잼은 제조 특성상 높은 설탕 함량이 요구되며, 설탕은 점도 형성, 미생물 억제, 색도 안정화, 겔 구조 형성 등 중요한 기능을 수행한다. 그러나 이러한 고당 구조 는 건강 지향 소비 트렌드와 상충되므로, 설탕의 기능은 유지하면서 열량을 낮출 수 있는 대체 감미료를 활용한 저당 잼 개발이 요구된다. 알룰로스(allulose)는 자당 대비 약 70%의 감미도를 지니고 있으나 칼로리가 거 의 없으며, 혈당 상승 억제, 항산화 및 항염증 효과 등이 보고된 차세대 기능성 감미료이다. 또한 높은 수용성, 마이야르 반응(maillard reaction) 특성, 열 안정성 등 가공적 장점으로 잼, 음료, 베이커리 등 다양한 식품에서 설탕을 대체할 수 있 는 소재로 주목받고 있다. 기존 연구에서는 딸기, 생강, 레드키위 등을 대상으로 알룰로스를 활용한 저당 잼 제조 시 당도·점도·색도 등의 품질 개선과 기능성 향 상 가능성이 제시되었다. 무화과(Ficus carica L.)는 식이섬유, 칼륨, 칼슘, 다양한 폴리페놀과 플라보노이 드를 함유하여 항산화, 항염증, 항균 및 혈당 조절 등 다양한 기능성을 가진 과일 이다. 펙틴 함량이 높아 잼 제조에 적합한 원료이지만, 시중에서 판매중인 무화과 잼은 설탕 함량이 높아 다량 섭취하기에는 한계가 있다. 따라서 무화과의 영양학 적 장점과 건강기능성을 알룰로스의 저당 및 기능적 특성을 결합하여 제조한 저 당 무화과잼 개발이 건강 지향 식품 시장 요구를 충족하고, 무화과의 고부가가치 활용을 확대할 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구에서는 설탕첨가량의 0%(CON), 25%(AFJ25), 50%(AFJ50), 75%(AFJ75), 100%(AFJ100)를 알룰로스로 대체하여 저당 무화과잼을 제조하고, 알룰로스 첨가 수준에 따른 수분, pH, 당도, 점도, 색도 등 이화학적 특성을 분석하였다. 항산화 활성을 측정하기 위해 총 페놀, 총 플라보노이드, DPPH radical scavenging activity와 ABTS radical scavenging activity를 측정하고 기호도 평가를 실시하여 최적의 배합 비율을 도출하고자 하였다. 실험 결과, 수분 함량은 CON이 23.25%에서 AFJ100의 27.84%까지 알룰로스 첨 가 수준이 높아짐에 따라 증가하였으며, 이는 알룰로스의 흡습 특성으로 인한 영 향으로 판단된다. pH는 모든 시료가 3.14∼3.86 범위였고, 알룰로스 50% 이상 첨 가군에서 유의적으로 높게 나타났다. 당도는 CON이 46.77 °Brix로 가장 높았으며 알룰로스 첨가량이 증가함에 따라 유의적으로 감소하였다. 점도는 CON이 15.67 dPa s에서 AFJ100의 12.33 dPa s로 감소하여 알룰로스 첨가가 잼의 점성을 낮추 는 경향을 보였다. 색도 분석 결과, 명도(L값)는 알룰로스 첨가수준 증가에 따라 상승하여 AFJ100에서 59.29±0.13으로 가장 높았고, 적색도(a값)는 CON이 26.24±0.06로 가장 높으며 첨가 수준 증가에 따라 감소하였다. 항산화 활성 측정 결과, 총 페놀 함량은 알룰로스 첨가 수준에 따라 증가하여 AFJ100에서 25.11 mg QE/mL로 가장 높았으며, CON은 19.55 mg QE/mL로 가 장 낮았다. 총 플라보노이드 함량은 알룰로스 첨가 수준 증가에 따라 유의적으로 증가하여 AFJ100이 52.17 mg QE/mL로 가장 높은 값을 보였다. DPPH radical scavenging activity는 CON 1.27%에서 알룰로스 첨가군 0.03∼0.62% 범위로 증 가하였고, ABTS radical scavenging activity는 AFJ100이 135.61%로 가장 높게 나타나 알룰로스 첨가가 항산화 활성을 향상시키는 것으로 생각된다. 기호도 평가에서 색(color)에 대한 기호도는 CON이 가장 높았으나, 알룰로스 첨가량이 증가함에 따라 기호도는 감소하였다. 향(flavor)은 AFJ 100이 가장 높게 나타났으나 유의적 차이는 없었다. 발림성(spreadability)은 알룰로스 첨가량이 증 가함에 따라 높게 나타났으며 이는 수분 증가와 점도 감소의 영향으로 해석된다. 단맛에 대한 기호도는 AFJ 50이 가장 높았고, 전반적 기호도는 AFJ50과 AFJ75 가 가장 높게 나타났고 CON은 가장 낮았다. 연구 결과 설탕 첨가량을 알룰로스 100%로 대체할 경우, 수분 함량, 명도는 증가 하고 당도, 점도, 적색도는 감소하였으며 항산화 활성은 가장 높게 나타났으나 색, 단맛 기호도의 저하가 확인되었다. 알룰로스 50% 대체시 당도, 색, 점도, 전반적 인 기호도에서 균형 잡힌 만족도를 나타내어 실용적인 대체 비율로 판단된다. 본 연구는 알룰로스를 활용한 저당 무화과잼의 개발 가능성을 체계적으로 검증 하고 무화과의 기능성과 대체감미료의 생리활성 효과를 규명함으로써 건강기능성 잼 개발의 기초자료를 제공하는데 의의가 있다. 나아가 저당식품에 대한 소비자 선호가 높아지는 현대 식품산업 환경 속에서, 무화과의 고부가가치 식품 소재화와 대체감미료 기반 가공식품 개발 촉진에도 실질적으로 기여할 것으로 기대된다. 주제어: 알룰로스, 무화과, 저당 잼, 이화학적 특성, 항산화 활성

목차 (Table of Contents)

• Table List ⅲ
• Figure List ⅳ
• 국문초록 ⅴ
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구 배경 1
• 1.1. 연구의 필요성 1
• 1.2. 연구의 목적 4
• Ⅱ. 이론적 고찰 5
• 1. 저당(Low-sugar) 식품 5
• 1.1. 저당 식품의 이론적 고찰 5
• 1.2. 저당 식품의 시장 동향 7
• 1.3. 감미료 8
• 1.4. 알룰로스 12
• 1.4.1. 알룰로스의 개요 12
• 1.4.2. 알룰로스의 기능적 특성 13
• 1.4.3. 알룰로스의 연구 동향 및 식품 적용 사례 14
• 2. 무화과 18
• 2.1. 무화과의 식물학적 특성 18
• 2.2. 무화과의 식품학적 활용 및 연구동향 20
• 3. 잼 22
• 3.1. 잼의 정의 및 제조 원리 22
• 3.2. 기능성 잼 시장 및 연구 동향 23
• Ⅲ. 연구 방법 25
• 1. 실험 재료 및 제조 방법 25
• 1.1. 실험재료 25
• 1.2. 무화과 껍질 분말의 제조 25
• 1.3. 알룰로스 첨가 수준을 달리한 무화과잼 제조 26
• 1.4. 항산화 활성 측정 시료 제조 방법 30
• 2. 이화학적 특성 측정 방법 31
• 2.1. 수분 측정 31
• 2.2. pH 측정 31
• 2.3. 당도 측정 31
• 2.4. 점도 측정 32
• 2.5. 색도 측정 32
• 3. 항산화 활성 측정 방법 32
• 3.1. 총 페놀 함량 측정 32
• 3.2. 총 플라보노이드 함량 측정 33
• 3.3. DPPH radical scavenging activity 측정 33
• 3.4. ABTS radical scavenging activity 측정 34
• 4. 기호도 조사 34
• 5. 통계처리 34
• Ⅳ. 결과 및 고찰 36
• 1. 이화학적 특성 36
• 1.1. 수분 함량 36
• 1.2. pH 38
• 1.3. 당도 40
• 1.4. 점도 42
• 1.5. 색도 44
• 2. 항산화 활성 46
• 2.1. 총 페놀 함량 46
• 2.2. 총 플라보노이드 함량 48
• 2.3. DPPH radical scavenging activity 50
• 2.4. ABTS radical scavenging activity 52
• 3. 기호도 평가 54
• Ⅴ. 결론 57
• References 60
• Abstract 68
• Appendices 71
• Table List
• Table 1. Sweetener Types and Characteristics 11
• Table 2. Research Trends in Allulose 16
• Table 3. Nutritional Content of Fresh Fig 19
• Table 4. Research Trends in Fig 21
• Table 5. Experimental Materials and Manufacturing Methods 27
• Table 6. Moisture of Fig Jams with Allulose 37
• Table 7. pH of Fig Jams with Allulose 39
• Table 8. °Brix of Fig Jams with Allulose 41
• Table 9. Viscosity of Fig Jams with Allulose 43
• Table 10. Hunter’s color of Fig Jams with Allulose 45
• Table 11. Sensory characteristics of Fig Jams with Allulose 55
• Figure List
• Figure 1. Global governmental efforts for sugar reduction 7
• Figure 2. Manufacturing Process of Allulose 13
• Figure 3. Structural Characteristics of Allulose 14
• Figure 4. Products of Allulose 17
• Figure 5. Procedure for preparation of Fig jams with Allulose 28
• Figure 6. Fig Jams added with Different Levels of Allulose Addition 29
• Figure 7. Total phenol content of Fig jams with Allulose 47
• Figure 8. Total flavonoid content of Fig jams with Allulose 49
• Figure 9. DPPH radical scavenging activity of Fig jams with Allulose 51
• Figure 10. ABTS radical scavenging activity of Fig jams with Allulose 53
• Figure 11. Sensory evaluation scores of Fig jams with Allulose 56