풋귤을 첨가한 요거트의 이화학적 특성 및 항산화 활성

본 실험에서는 요거트 제조를 위해 요거트 제조기 (Yogurt maker, Hurumcorp, Korea)를 사용하였으며, Lactococcus cremoris, Lactococcus lactis, Lactococcus lactis (LA), Streptococcus thermophilus (TH), Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus helveticus로 구성된 요거트 스타터 (Caspi yogurt powder starter, Yogurberry, Korea)와 탈지 분유 (Seoul skim milk powder, Seoulmilk, Korea)를 이용하여 요거트 발효를 진행하였다. 풋귤 착즙액은 2019년 9월에 제조된 것으로, 제주농장 영농조합법인으로부터 제공받아 -20℃ 냉동고에 보관하면서 사용하였다. 본 실험에 사용한 풋귤 착즙액은 4,000 rpm에서 10분간 원심분리 (LaboGene 1248R, LaboGene, Korea)하여 얻어진 상등액을 실험에 사용하였다.

풋귤 요거트 제조 배합비는 Table 1에 나타내었다. 풋귤 요거트 제조는 먼저 증류수에 탈지 분유를 혼합하여 90℃에서 10분간 살균한 후 약 40℃로 식히고, starter와 풋귤 착즙액을 control (0%), 1, 5, 10%의 농도로 첨가 후 요거트 제조기를 이용하여 42℃에서 8시간 동안 발효시켰다 (Um, 2017). 요거트는 발효 후 후숙성 과정을 거치기 위해 12시간 동안 냉장 보관하였으며, 저장기간 동안에도 냉장 보관하며 본 실험에 시료로 사용하였다.

저장기간에 따른 풋귤 요거트의 pH와 적정산도는 3일간 후숙성 과정 후부터 1일 간격으로 측정하였다. 요거트의 pH는 희석하지 않은 시료를 pH meter (Testo, KgaA, Deutschland)를 이용하여 3회 반복 측정하였다. 적정 산도는 요거트를 원심 분리하여 얻어진 상등액을 4 mL 취한 후, 증류수를 이용하여 10배 희석하고 페놀프탈레인 시약을 3방울 떨어뜨린 후 0.1N NaOH로 적정하여 그 소비량 (mL)을 젖산의 양으로 환산하여 계산하였다.

a: 0.1 N NaOH의 소비량 (mL)

f: 0.1 N NaOH의 역가

저장기간에 따른 풋귤 요거트의 가용성 고형분은 3일간 냉장 보관하며 후숙성 과정 후부터 1일 간격으로 PAL-BX/ACID181 (Atago, Ltd, Minato-ku, Japan)를 이용하여 희석하지 않은 시료를 3회 반복 측정하였다. 요거트의 점도는 실온에서 Brookfield DV-1 Viscometer (Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Middleboro, USA)를 사용하여 측정하였다. 점도 측정 시 spinddle No. 93를 이용하여 50 rpm에서 1분 후의 값을 측정하였다.

풋귤 요거트의 총 페놀 함량은 Folin-Ciocalteu (Singleton and Rossi, 1965)의 방법을 일부 변형하여 사용하였다. 4,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 얻은 각 시료의 상등액 300 μL에 증류수 900 μL와 2 N Folin-Ciocalteu’s phenol reagent 100 μL를 넣어 교반한 후 실온의 암소에서 5분간 반응시켰다. 그 후에 2% Na₂CO₃ 300 μL와 증류수 500 μL를 첨가하여 교반 후 실온에서 1시간 반응시키고 microplate reader (EpochTM, BioTek Instruments, USA)를 사용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준곡선은 gallic acid (Sigmam-Aldrich, USA) 용액으로 작성하였으며, 시료의 총 페놀 함량은 1 mL 중의 μg gallic acid equivalents (GAE)로 나타내었다.

요거트의 DPPH 라디칼 소거 활성은 4,000 rpm에서 10분간 원심분리시킨 각 시료의 상등액 500 μL에 0.4 mM DPPH를 1 mL 넣어 교반하고 실온의 암소에서 30분간 반응시킨 후 microplate reader를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.

통계 분석은 Minitab 17 (Minitab Inc., State College, USA)에 의해 수행하였으며, 각 시료의 유의성 (p<0.05) 검정을 위하여 분산분석 (ANOVA)을 실시하였다. 사후 검정으로는 Tukey의 다중범위시험을 실시하였다.

풋귤 착즙액 첨가량 (control, 1, 5, 10%)을 다르게 하여 제조한 요거트를 교반한 뒤 외관을 관찰을 하였다 (Fig. 1). Control (A)의 경우 응고물이 존재하지 않아 매끄러웠으며, 풋귤 착즙액 1% 첨가 요거트 (B)는 약간의 응고물이 존재하나 대체적으로 매끄러운 질감을 보였으며 대조군에 비해 약간 투명해진 것을 확인할 수 있었다. 풋귤 착즙액 5% 첨가 요거트 (C)는 작은 응고물이 눈에 띄게 관찰되었으며 투명도도 (A)와 (B)에 비해 높아졌다. 풋귤 착즙액 10% 첨가 요거트 (D)의 외관에서는 작은 응고물과 큰 응고물을 관찰할 수 있었으며 투명도가 높아진 것을 확인할 수 있었다. 풋귤 착즙액의 첨가량이 증가할수록 덩어리가 크고 많으며 요거트의 투명도가 높아진 것을 육안으로 확인할 수 있었다. 이러한 외관을 나타낸 것은 풋귤 착즙액의 첨가량이 증가함에 따라 요거트에 존재하는 유기산의 함량이 증가하게 되고 이로 인해 pH가 감소됨에 따라 유단백질이 응고된 것에 따른 결과로 보여진다 (Jung, 2004).

Fig. 1. Appearance of yogurt according to the amount of immature Citrus unshiu juice. (A) 0% (control), (B) 1%, (C) 5%, (D) 10%.

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풋귤 착즙액 첨가량 (control, 1, 5, 10%)을 다르게 하여 제조한 요거트의 제조 후 저장 기간에 따른 pH의 변화를 측정한 결과는 Table 2와 같다. 일반적인 우유의 pH는 약 6.5정도로 중성에 가까운 값을 가지나, 본 풋귤 착즙액을 넣지 않은 대조구의 발효 직후 pH는 4.22이었으나, 저장 3일차에는 4.16으로 감소하였으나 유의적인 차이를 보이지는 않았으며 (p>0.05), 풋귤 착즙액을 1% 넣은 요거트는 발효 직후 pH 4.20이었으나, 3일차에는 4.12로 감소하면서 유의적으로 낮아지는 경향을 나타내었다 (p<0.05). 풋귤 착즙액을 5% 넣은 요거트는 발효 직후 pH 4.16에서 3일차에는 4.10으로 감소하였으며 풋귤 착즙액을 10% 넣은 요거트는 발효 직후 pH 4.13에서 3일차에는 4.07로 감소하였고 5%와 10%의 경우 저장기간에 따른 유의적인 차이를 보이지는 않았다 (p>0.05). 풋귤 요거트는 착즙액의 첨가량이 증가함에 따라 저장 0일차에서는 pH가 낮아지는 경향을 보였으나 유의적인 차이를 보이지는 않았으며 (p>0.05), 저장 3일차에서는 대조구에 비해 풋귤 착즙액 10% 첨가 요거트에서 유의적으로 낮은 pH를 나타내었다 (p<0.05). 또한, 저장기간에 관계없이 풋귤 착즙액의 첨가량이 증가함에 따라 요거트의 pH가 낮아지는 경향을 나타내었는데, 이는 풋귤 착즙액의 낮은 pH (3.189)가 영향을 미친 것으로 생각된다 (Yi et al., 2021). 레몬그라스 열수 추출물을 첨가한 요구르트의 경우 저장 14일차까지 모든 실험군의 pH가 감소하는 경향을 나타내어 본 연구와 유사한 경향을 확인할 수 있었다. 저장기간이 증가함에 따라 요거트의 pH가 감소하는 것은 저장기간 동안 유산균의 대사 활동이 진행되어 유기산의 양이 증가한 것에 따른 결과로 보여진다 (Kim, 2017).

풋귤 첨가량 (control, 1, 5, 10%)을 다르게 하여 제조한 요거트의 제조 후 저장 기간에 따른 적정산도의 변화를 측정한 결과는 Fig. 2와 같다. 풋귤 착즙액을 넣지 않은 대조구의 발효 직후 적정산도는 0.75이었으나, 3일차에는 0.92로 증가하였으며 풋귤 착즙액을 1% 넣은 요거트는 발효 직후 0.78이었으나, 3일차에는 0.96으로 증가하여 저장 3일차에서는 모두 유의적으로 높은 값을 나타내었다 (p<0.05). 풋귤 착즙액을 5% 넣은 요거트의 적정산도는 발효 직후 0.78이었으나, 3일차에는 0.92로 증가하였으며 풋귤 착즙액을 10% 넣은 요거트는 발효 직후 0.83이었으나, 3일차에는 0.96으로 증가하여 풋귤 착즙액의 첨가량과 관계없이 저장 3일차에서 모두 유의적으로 높은 적정산도값을 나타내었다 (p<0.05). 저장 0일차와 1일차까지는 풋귤 착즙액 10% 첨가 요거트의 적정산도가 0.83, 0.92로 다른 시료들에 비해 유의적으로 높은 값을 나타났으나 (p<0.05), 저장 3일차에서는 대조구를 제외한 시료들과는 유의적 차이를 보이지 않았다 (p>0.05). Lee (2008)의 연구에 따르면 정상적인 요거트 제품의 적정산도는 0.7~1.2%의 범위를 가져야 하며, 본 연구에서 풋귤 착즙액을 첨가한 요거트의 적정산도는 0.75~0.96%의 범위로 나타나 바람직한 적정산도를 가지는 것을 확인하였다. 또한, Jung (2004)의 연구에 따르면 호상 요구르트의 경우 1.0~1.1%의 적정 산도를 가질 때 가장 좋은 품질을 나타낸다고 하여 본 연구에서 풋귤 착즙액의 첨가량을 10% 이상으로 높여 더 높은 적정 산도를 가지는 요거트를 제조하여도 제품의 품질에는 크게 무리가 없을 것으로 생각된다. 결과적으로 풋귤 착즙액을 첨가한 요거트가 대조구에 비해 낮은 pH와 높은 산도를 가지는 것으로 나타났는데, 이는 풋귤 자체의 성분 즉, 유기산 등에 의한 pH 감소 및 산도 증가로 보여진다 (Yi et al., 2014).

Fig. 2. Change in titratable acidity of yogurt with immature Citrus unshiu juice during the storage period at 20°C. All values are mean±standard deviation (n=3). ^A-CDifferent capital letters indicate significant differences according to the amount of immature Citrus unshiu juice. ^a-cDifferent small letters indicate significant differences according to the storage period.

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풋귤 착즙액 첨가량 (control, 1, 5, 10%)을 다르게 하여 제조한 요거트의 가용성 고형분 결과는 Table 3과 같다. 풋귤 착즙액을 넣지 않은 control의 발효 직후 가용성 고형분은 9.19˚Brix이었으나, 3일차에는 9.23˚Brix로 증가하였으며, 풋귤 착즙액 1% 첨가 요거트는 발효 직후 9.13˚Brix이었으나, 3일차에는 9.15˚Brix로 증가하였다. 또한, 풋귤 착즙액을 5% 넣은 요거트는 발효 직후 9.07˚Brix이었으나, 3일차에는 9.11˚Brix로 증가하였으며, 풋귤 착즙액을 10% 넣은 요거트는 발효 직후 9.11˚Brix이었으나, 3일차에는 9.16˚Brix로 증가하였다. 저장 기간에 관계없이 대조구의 가용성 고형분이 가장 높게 나타났으며, 풋귤 착즙액 첨가량이 증가함에 따라 요거트의 가용성 고형분이 감소하는 경향을 나타내다가 풋귤 착즙액 10% 첨가군에서는 소폭 상승하는 경향을 나타내었다. 또한, 저장기간이 증가함에 따라 모든 시료의 가용성 고형분이 증가하는 경향을 나타내었으나 유의적인 차이를 보이지는 않았다 (p>0.05). Kim 등 (2009)의 연구에 따르면 버찌 분말을 첨가한 요구르트의 저장 중 가용성 고형분 함량은 감소하는 경향을 나타내어 본 연구와는 다른 경향을 보이는 것으로 확인되었다. 결과적으로, 본 연구에서는 요거트의 가용성 고형분이 풋귤 착즙액의 첨가량과 저장기간에 따른 유의적인 차이를 보이지는 않았다 (p>0.05).

점도는 유동식품의 흐름에 대한 저항성을 나타내는 것으로 점도가 높을수록 유동식품의 흐름성이 적음을 의미하며, 점도가 낮을수록 흐름성이 높음을 의미한다 (Kim, 2010). 풋귤 착즙액 첨가량 (control, 1, 5, 10%)을 다르게 하여 제조한 요거트의 점도 측정 결과는 Fig. 3과 같다. 대조구의 점도는 1,438.5 cP 로 가장 높은 점도를 보였으며 풋귤 착즙액의 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보여 10% 첨가군의 점도는 1,395.75 cP로 가장 낮은 점도를 보였다. 대조구와 풋귤 착즙액 1%, 5% 첨가 요거트의 점도는 유의적인 차이를 보이지 않았으나 (p>0.05), 대조구와 풋귤 착즙액 1% 첨가 요거트에 비해 10% 첨가 요거트는 유의적으로 낮은 점도를 나타내었다 (p<0.05). 요구르트 혼합액의 총 고형분 함량, 단백질 가수분해 정도, 사용 균주의 slime 생산 능력과 산 생성력 등이 요구르트의 점도에 영향을 주는 요인으로 보고되었다 (Ramaswany, 1991). 본 연구에서는 풋귤 첨가량이 증가함에 따라 산 생산량은 증가하고 점도는 감소하는 결과를 보였으며, 이것은 클로렐라 (Sung, 2005), 버찌 분말 (Kim, 2009)을 첨가한 요구르트의 결과와 유사한 경향을 보였으나, 자색고구마 (Chun, 2000), 알로에 베라 (Shin, 1995), 삼백도 (Lee, 2002)를 첨가한 요구르트 연구에서는 산 생산량이 증가함에 따라 점도도 증가하는 결과를 보여 본 연구와는 다른 경향을 나타내었다.

Fig. 3. Viscosity of yogurt according to the amount of immature Citrus unshiu juice. All values are mean±standard deviation (n=3). ^A,B Different capital letters indicate significant differences according to the amount of immature Citrus unshiu juice.

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풋귤 착즙액의 첨가량을 달리하여 제조한 요거트의 총 페놀 함량을 측정한 결과는 Fig. 4와 같다. 풋귤 착즙액을 넣지 않은 대조구의 총 페놀 함량은 22.12 μg GAE/mL이었고, 풋귤 착즙액 1% 첨가 요거트는 28.48 μg GAE/mL, 풋귤 착즙액 5% 첨가 요거트는 34.43 μg GAE/mL, 풋귤 착즙액 10% 첨가 요거트는 47.9 μg GAE/mL로 나타났다. 대조구와 풋귤 착즙액 1% 첨가 요거트 간에는 유의적인 총 페놀 함량 차이를 보이지 않았으나 (p>0.05), 대조구와 풋귤 착즙액 5%, 10% 첨가 요거트는 유의적인 총 페놀 함량 차이를 보였으며 풋귤 착즙액 10% 첨가 요거트에서 유의적으로 높은 총 페놀 함량을 가지는 것을 확인하였다 (p<0.05). Noh 등 (2020)의 연구에 따르면 최근 요구르트의 probiotics와 이들 균주의 생육 번식을 위한 prebiotics로 첨가하는 각종 과일류는 요구르트의 총 페놀 화합물의 함량을 증가시킬 수 있다고 보고되었으며, 이에 따라 본 연구에서 풋귤 착즙액의 첨가량이 증가함에 따라 요거트의 총 페놀 함량이 증가한 것으로 보여진다. 이는 파프리카즙 (Son, 2013), 레몬그라스 (Kim, 2017) 첨가 요거트 연구와 유사한 경향을 가지는 것으로 확인되었다.

Fig. 4. Total polyphenol contents of yogurt according to the amount of immature Citrus unshiu juice. All values are mean±standard deviation (n=3). ^A-C Different capital letters indicate significant differences according to the amount of immature Citrus unshiu juice.

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풋귤 착즙액을 첨가한 요거트의 DPPH 라디칼 소거 활성 결과는 Fig. 5에 나타내었다. 대조구는 42.50%로 가장 낮은 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타내었고, 풋귤 착즙액을 1% 첨가한 요거트는 46.42%, 5%를 첨가한 요거트는 62.28%, 10%를 첨가한 요거트의 DPPH 라디칼 소거 활성은 74.07%로 가장 높게 나타났다. 대조구와 풋귤 착즙액 1% 첨가 요거트 간에는 유의적인 DPPH 라디칼 소거 활성 차이를 보이지 않았으나 (p>0.05), 처리구에서는 풋귤 착즙액 첨가량이 증가함에 따라 유의적으로 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타내었다 (p<0.05). 이러한 결과는 Yoon (2018)의 연구에서 풋귤을 사용하여 제조한 풋귤청 장아찌 소스의 DPPH 라디칼 소거 활성이 풋귤의 산화 방지 작용으로부터 유래되었으며, 대조구에 비해 풋귤청을 첨가한 장아찌 소스에서 더 높은 값을 가지는 것으로 나타나 본 연구와 유사한 경향을 확인하였다. 또한, 유자 요구르트 (Lee, 2008) 연구에서도 유자추출물의 첨가량이 증가함에 따라 요구르트의 DPPH 라디칼 소거 활성이 증가하는 경향을 나타내 본 연구와 유사한 결과를 보였다. 이러한 결과는 풋귤과 같은 과일류에 함유되어 있는 잔여 polyphenol 화합물에 의하여 항산화 활성이 높게 나타나는 것이며, 생리활성 물질의 대부분은 polyphenol 화합물에 기인하는 것에 따른 결과로 보여진다 (Ko, 2008).

Fig. 5. DPPH radical scavenging activity of yogurt according to the amount of immature Citrus unshiu juice. All values are mean±standard deviation (n=3). ^A-C Different capital letters indicate significant differences according to the amount of immature Citrus unshiu juice.

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