Color, Volatiles and Organoleptic Acceptability of Mixed Powders of Red Ginseng and Cheonggukjang

홍삼과 청국장 혼합 분말의 색도, 휘발성 성분 및 관능적 기호도

Abstract

Considering the development of fusion ingredients rom red ginseng and Cheonggukjang (soybean-fermented food), their commercial powders were evaluated in their Hunter's colors, volatile compounds, and sensory properties depending on manufacturing companies and mixing ratio of both powdered products. Hunters L, a and b values of red ginseng powders were $75.56\sim85.50,\;1.90\sim6.30,\;and\;23.29\sim35.08$, respectively, while those of Cheonggukjang powders were $64.96\sim71.69,\;4.64\sim8.30,\;and\;30.45\sim36.50$, respectively. Volatile compounds were mainly composed of hexanal, $\beta-pinene$, methyl benzene, 3,5-methyl propyl nonane, 2-propanone, decane, and 2,8-dimethyl undecane in red ginseng samples, and of 2,3-butanedione, decane, 2,2,7,7-tetramethyl octane, and 3-methyl butanal in Cheonggukjang samples. Total volatiles of the mixed samples decreased as ginseng decreased and Cheonggukjang increased. The mixed sample of both red ginseng and cheonggukjang in same amounts was the highest in its sensory acceptability, which was composed in the order of 2-propanone, 2-butanone, pentane, hexanal and 3-methyl butanal. The above results indicate that red ginseng and Cheonggukjang showed a potential as fusion ingredient for preparing new functional produce through further processing.

홍삼과 청국장의 단일 및 혼합 분말의 향미특성을 분석하기 위하여, 원료와 제조회사가 다른 홍삼(J사 6년근, P인삼조합 5, 6년근)과 청국장($A{\sim}E$사 제품) 단일분말 및 혼합분말의 색도, 휘발성 성분 및 관능적기호도를 조사하였다. 홍삼과 청국장 분말의 색상은 시료에 따라 약간의 차이를 보였으며, 홍삼의 경우 L값은 $75.56\sim85.50$, a값은 $1.90\sim6.30$, b값은 $23.29\sim35.08$이었고 청국장의 경우 L값은 $64.96\sim71.69$, a값은 $4.64\sim8.30$, b값은 $30.45\sim36.50$을 각각 나타내었다. 홍삼과 청국장 분말의 휘발성 성분은 시료별 차이를 보였으나 홍삼분말에서 주요성분으로는 hexanal, $\beta-pinene$, methyl benzene, 3,5-methyl propyl nonane, 2-propanone, decane, 2,8-dimethyl undecane 등이, 청국장분말에서는 2,3-butanedione, decane, 2,2,7,7-tetramethyl octane, 3-methyl butanal 등이 확인되었다. 홍삼과 청국장 혼합분말의 휘발성 성분의 양은 홍삼의 혼합양이 적어지고 청국장의 혼합양이 많아질수록 감소하는 경향이었다. 혼합분말의 관능적기호도는 홍삼과 청국장 분말의 동량 혼합일 경우가 가장 좋게 평가되었으며, 이 경우 주요 휘발성 성분은 2-propanone, 2-butanone, pentane, hexanal, 3-methyl butanal 등이었다. 이로써 홍삼과 청국장 분말의 향미특성은 제조조건에 따라 달라지며, 두 분말의 적정 혼합을 통하여 새로운 가공소재의 제조가 가능한 것으로 확인되었다.

서 론

건강지향 사회의 도래와 함께 건강기능식품에 대한 수요가 급증하고 있어 신소재를 활용한 제품개발은 물론, 전통건강소재의 재인식과 이를 활용한 새로운 타입의 제품개발또한 필요한 실정이다. 이러한 요구에 부응하기 위한 방편으로 국내에서 대표적인 전통소재인 홍삼과 청국장을 활용한 신규 가공품의 개발이 높은 부가가치를 가질 것으로 여겨진다.

홍삼(red ginseng)은 4~6년근 수삼을 수세, 증자, 저장숙성, 건조, 정형 등의 공정 순으로 가공하여 저장성 향상, 갈변반응 및 유효성분 생성을 유도시킨 약재로 예전부터 한방 및 민간에서 널리 사용되고 있다. 홍삼의 약리작용으로는 발기부전 개선 및 성욕증진 작용, 항스트레스 작용, 혈압강하작용, 항혈소판 응집작용, 항산화작용, 항궤양작용, 지사작용, 면역증강작용, 강장 및 보간작용, 체지방 감소작용 등이 알려져 있다(1). 홍삼의 제조에 관한 연구로는 수삼의 CA 및 저온 저장에 따른 홍삼의 품질특성을 조사한 보고(2,3)가 있으며, 홍삼의 이용과 소비확대를 위한 연구로는 홍삼첨가 고추장 제조(4), 분말주 제조(5), 압출성형품제조(6), 증편 및 약과 제조(7,8) 등이 있다. 또한, 홍삼의 기호도와 밀접한 관계가 있는 향미에 관한 연구로는 볶은홍삼박의 향기특성(9), 홍삼의 향 유형 및 강도(10), 향기성분 분석방법 (11) 등이 보고된 바 있다.

청국장은 대두를 Bacillus속 세균으로 단기간 발효시킨 식품으로 영양가가 높고, 고혈압 방지 및 지질대사 개선효과, 혈전 용해능, 항암성 및 항산화성 등과 같은 건강 기능성을 가지는 것으로 알려져 있다(12,13). 청국장 발효의 특징은 대두 단백질의 분해에 따른 특유취를 내고 생리활성기능을 가지는 점질물이 생성되는 것이다(14,15). 청국장의 품질개선을 위한 연구로는 콩 품종(16,17)과 접종균주(18-20)에 따른 품질특성, CaCO₃ 첨가에 따른 단백질 분해효소력증대효과(21), β-cyclodexttin의 냄새와 짠맛 순화효과(22), 키위와 무첨가에 의한 이취 억제효과(23), 유카(Yucca shidigera) 추출물 첨가에 의한 풍미 개선효과(24) 등이 보고된 바 있다. 한편, 청국장의 향기에 관한 연구로는 숙성 중 향기성분의 변화(25)와 발효방법 및 콩 품종별 향기성분비교(26,27) 등이 있다.

위와 같이 홍삼과 청국장 각각의 효능, 품질 및 제조 등에 관한 연구는 비교적 많이 수행되었으나 두 가지 소재를 혼합한 소재에 관련된 연구는 아직 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 홍삼과 청국장의 고유한 기능성을 고려하여 새로운 건강기능식품 개발에 사용될 수 있는 융합소재의 활용 가능성을 검토하고자, 먼저 홍삼과 청국장 분말 제품의 단일 또는 혼합소재의 색도 휘발성 성분 및 관능적 기호도를 분석 평가하였다.

재료 및 방법

재 료

홍삼 분말시료는 6년근 J사 제품(JRG6)과 P인삼 조합에서 제조한 5년근 및 6년근 제품(PRG5, PRG6)을 각각 구입하였고, 청국장 분말시료는 각기 다른 회사에서 제조한 다섯 가지(A, B, C, D, E) 제품을 임의로 선정하여 전문매장에서 각각 구입하였으며 저온(4°C) 암실에 보관하면서 실험에 사용하였다.

혼합분말의 제조

홍삼(PRG5) 및 청국장(D) 분말의 혼합비율은 예비실험을 바탕으로 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7, 2:8, 1:9로 설정하였으며, 혼합은 두 분말을 각 비율로 계량한 후 회전혼합기를 사용하여 실시하였다. 여기서 혼합분말 제조 시료로서 홍삼분말 PRG5와 청국장 분말 D를 선정한 이유는 색상이 중간 정도이고 높은 관능적 기호도를 가지는 것으로 평가되었기 때문이다.

색도 측정

색도는 백색판(L=97.79, a=-0.38, b=2.05)으로 보정한 색차계 (CR-200, Minolta, Japan)를 이용하여 L(white +100 & harr; 0 black), a(red +60 ↔ -60 green), b(yelIow +60 ↔ -60 blue) 및 ΔE값(= \(\sqrt{\Delta L^2+\Delta a^2 + \Delta b^2}\) )을 각각 측정하였다.

휘발성 성분 측정

휘발성 성분은 Jo와 Ahn의 방법 (28)에 준하여 purge & trap concentrator(3100, Tekmar-Dohrmann)와 GC-MS(6890, Hewlett Packard Co., U.S.A.)를 사용하여 측정하였다. 즉, 시료 0.2 g을 40 mL 용량의 vial에 넣고 60°C에서 15분 동안헬륨가스로 purge시키면서 휘발성 성분을 Tenax/silica/charcoal 컬럼 (Tekmar-Dohrmann)에 흡착시키고 cryofo- cusing module(-80°C)에서 focusing하였다. 그런 다음 220°C 에서 60초 동안 열 탈착시켜서 GC 컬럼에 들어가 분리되게 하였다. 이때 분석조건으로 컬럼은 HP-Wax(7.5 m, 250 µm i.d.)와 HP-5(30 m, 250 µm i.d)를 연결한 컬럼을 사용하였고, 오븐 온도는 초기에 0°C에서 1.5분 머문 후 15 & deg; C까지는 2.5 & deg; C/min, 45°C까지는 5°C/min, 110°C까지는 10°C/min, 210 & deg; C까지는 20°C/min 승온하게 하고 210°C에서 30분 동안 유지되게 하였다. 그리고 이 동상 헬륨가스의 압력은 20.5 psi, transfer line의 온도는 155 °C, MS의 ionization potential은 70 eV, split ratio는 10:1을 각각 사용하였다. 분리된 휘발성 성분의 동정은 각 성분의 mass spectral data와 Wiley library의 그것과 비교하여 실시하였다.

관능검사

관능검사는 차이식별능력이 우수한 8명의 검사원을 선정하여 홍삼과 청국장의 관능적 특성에 대한 훈련을 시킨 후 청국장 분말 및 홍삼과 청국장 혼합분말의 색, 냄새 및맛을 고려한 종합적 기호도(1=very bad, 9=very good)에 대하여 9점채점법(29)으로 실시하였다.

통계처리

실험결과의 통계처리는 SPSS softwaie(ver. 12, SPSS Inc., USA)를 이용하여 분산분석과 Duncan’s multiple range test (a=0.05)를 실시하였다.

결과 및 고찰

홍삼과 청국장 단일분말의 특성 비교

홍삼과 청국장 분말의 색도를 각각 측정한 결과는 Table 1에 나타내었다. 먼저 홍삼분말의 색도를 제조 회사와 원료에 따라 비교해보면, 명도를 나타내는 L값은 PRG6구에서 가장 높았으며 JRG6구와 PRG5구는 큰 차이를 나타내지 않았다. 적색도를 나타내는 a값은 PRG6구가 다소 낮은 경향을 보였고, 황색도를 나타내는 b값은 JRG6구에서 가장 높았고 다음으로 PRG5, PRG6구 순이었다. 백색 보정 판과의 색차를 내타내는 ΔE값도 JRG6구에서 가장 높았고PRG6구에서 가장 낮았다. 세 종류의 홍삼분말 색을 정성적으로 비교해 보면 PRG6구가 다소 밝고 연한 황색을, JRG6구가 약간 진한 황색을, PRG5구가 중간정도의 황색을 각각 나타내었다. 제조회사별 청국장 분말의 색도를 비교해 보면 L, a, b 및 ΔE값 모두 약간의 차이를 보였으며 L값은 64.96~71.69, a값은 4.64~8.30, b값은 30.45~36.50, & Delta; E값은 38.24~48.23 정도의 범위를 각각 나타내었다. 다섯 종류의 청국장 색을 정성적으로 비교해 보면 B와 E구가 비교적열은 황색을, A, C구가 비교적 진한 황색을 보였으며 D구는 그 중간 정도를 나타내었다. 모든 시료 중 중간정도의 색상을 보인 PRG5구와 D구를 혼말 분말 제조의 시료로 선택하였다.

Table 1. Hunter’s color values of red ginseng and Cheonggukjang powders

홍삼 분말의 휘발성 성분을 측정한 결과는 Table 2에 나타내었다. 흥삼분말에서 총 휘발성 성분으로 JRG6구에서는 18종, PRG5구에서는 19종, PRG6구에서는 20종이 각각 검출되었으며, 이들 중 hydrocarbon류는 11종, aldehyde류는 10종, acid류 1종, alcohol류 1종 등으로 분류되었다. 실험에 사용한 모든 홍삼분말 시료에서 검출된 성분은 pentane, 2-propanone, 3-methyl butanal, 2-methyl butanal, pentanal, methyl benzene, hexanal, heptanal, α-pinene, & beta;-pinene, 2-heptenal 등 11 종만이 나타나 시료별 구성성분의 차이를 보였다. 각 홍삼 분말별 비교적 많이 검출된 성분으로 JRG6구에서는 hexanal, β-pinenes methyl benzene 등이, PRG5구에서는 3,5-methyl propyl nonane, hexanal, 2- propanone 등이, PRG6구에서는 decane, 2,8-dimethyl undecane, 2-propanone 등이었다. 이러한 시료별 휘발성 성분의 차이는 원료와 제조 및 저장 방법의 차이 때문인 것으로 생각된다. 한편, 본 연구의 결과는 홍삼의 주요 향기성분이 ketone류와 alcohol류라는 보고(11)와는 다소 차이가 있었으며 이는 분석방법과 시료의 차이가 주요 원인인 것으로 여겨진다. 한국산 홍삼의 특징적인 향 유형은 단 냄새, 구수한 냄새 및 인삼냄새라고 알려져 있다(10).

Table 2. Volatile compounds of red ginseng powder

청국장 분말의 휘발성 성분을 측정한 결과는 Table 3에 나타내었다. 청국장 분말에서 검출된 총 휘발성 성분의 수는 시료별 약간의 차이를 보여 A구는 27종, B구는 28종, C구는 33종, D구는 27종 및 E구는 31종이었다. 이들 중 hydrocarbon류는 13종, aldehyde류는 7종, alcohol류는 3종, ketone류는 2종, pyrazine류는 1종, furan류는 1종, ester류1종 등 이었다. 다섯 종의 시료 모두에서 검출된 성분은 15종으로 2,3-butanedicme, 3-methyl butanal, pentanal, dimethyl disulfide, toluene, octane, hexanal, 2,2-dimethyl octane, 4-methyl nonane, 2,2,7,7-tetramethyl octane, 2,2,6-trimethyl octane, tetradecane, decane, 2-penthyl furan, 2-heptenal 등으로 나타났다. 청국장 분말시료 네 종 이상에서 가장 높은 휘발성 성분은 2,3-butanedione이었고 다음으로 높은 성분은 decane인 것으로 나타나서 이들이 청국장 분말의 대표적인 휘발성 성분인 것으로 판단된다. 한편, 청국장의 향기성분은 발효방법과 콩 품종에 따라 변화되지만 3-methyl-1-butanol, 2-methylpropanoic add, 1-octen-3-ol, trimethylpyrazine, tetramethylpyrazine 등이 주요 성분이라는 보고(25,26)와 본 연구의 결과와는 다소 차이를 보였다. 이러한 결과와 앞서 언급한 제조회사별 휘발성 성분의 차이는 청국장 원료, 발요 건조 및 분쇄 방법과 휘발성 성분의 분석방법의 차이에 기인된 것으로 생각된다,

Table 3. Volatile compounds of Cheonggukjang powder

청국장 분말의 overall acceptability에 대하여 관능검사를 실시한 결과는 Fig. 1에 나타내었다. Overall acceptability는D구가 유의적으로 가장 좋게, 그리고 A, E구가 가장 나쁘게 평가되었으며, 이러한 청국장 분말의 기호도 평가결과는색과 냄새에 의해 크게 영향을 받은 것으로 여겨진다. 관능적 기호도가 가장 좋게 평가된 D구를 홍삼과의 혼합분말제조시 시료로 사용하였다.

Fig. 1. Overall acceptability of Cheonggukjang powder.

홍삼과 청국장 혼합분말의 향미특성 비교

홍삼(PRG5)과 청국장이) 분말의 혼합비율(9~1 : 1~9)에 따른 휘발성 성분을 측정한 결과는 Table 4에 나타내었다. 모든 혼합분말에서 검출된 총 휘발성 성분의 수는 27종이었으며, 전반적으로 홍삼분말의 혼합양이 적어지고 청국장 분말의 혼합양이 많아질수록 휘발성 성분의 양이 낮아지는 경향을 보였으며, 혼합비율에 무관하게 모든 혼합분말에서 검출된 성분은 pentane, 2-propanone, 2-butanone, 3-methyl butanal, 2-methyl butanal, heptane, methyl benzene, hexanal 등 8종이었다. 홍삼과 청국장 분말의 혼합비율에 따른 각 휘발성 성분의 변화패턴을 보면 pentane, 3-methyl butanal, 2-methyl butanal, octane, hexanal, heptanal, decane 등은 홍삼분말의 혼합양이 줄어드는 것에 비례하여 감소하였으며, 2-propanone, 2-methyl propanal, heptane, methyl benzene 등은 혼합비율의 영향을 거의 보이지 않았고, 2-butanone, pentanal, β-pinene 등은 홍삼분말보다 청국장 분말의 혼합양이 많아지는 혼합비부터 감소하는 경향을 보였다. 한편, 2-penthyl furan과 2,4-dimethyl furan은 홍삼분말의 혼합양이 줄어질수록 증가하는 경향을 보였다. 이로써 홍삼과 청국장 분말의 적절한 혼합에 의해 새로운 유형의 냄새를 가지는 혼합분말소재의 제조가 가능할 것으로 생각된다.

Table 4. Volatile compounds of the mixed powders of red ginseng and Cheonggukjang

홍삼과 청국장 혼합분말의 overall acceptability를 평가한 결과는 Fig. 2에 나타내었다. 혼합분말의 overall acceptability는 홍삼과 청국장 각 분말의 혼입비율이 높아질수록 나쁘게 평가되었으며 동량 혼합(5:5)의 경우가 가장 좋게 평가되었다. 각 분말을 같은 비율로 혼합(9:1, 7:3과 3:7, 1:9)한 경우는 청국장보다는 홍삼의 경우가 좋게 평가되었다. 혼합분말의 기호도가 홍삼과 청국장 각 분말을 동량 혼합한 경우에서 가장 높게 평가되었으나 평점이 “약간 좋다”에 불과해서 이를 개선하기 위한 방법이 필요한 것으로 생각된다.

Fig. 2. Overall acceptability of the mixed powders of red ginseng mid Cheonggukjang,

요 약

홍삼과 청국장의 단일 및 혼합 분말의 향미특성을 분석하기 위하여, 원료와 제조회사가 다른 홍삼산사 6년근, P인삼 조합 5, 6년근)과 청국장(A~E사 제품) 단일분말 및 혼합분말의 색도, 휘발성 성분 및 관능적기호도를 조사하였다. 홍삼과 청국장 분말의 색상은 시료에 따라 약간의 차이를 보였으며, 홍삼의 경우 L값은 75.56-85.50, a값은 1.90-б. 30, b값은 23.29~35.08이었고 청국장의 경우 L값은 64.96-71.69, a값은 4.64 -8.30, b값은 30.45~36.50을 각각 나타내었다. 홍삼과 청국장 분말의 휘발성 성분은 시료별 차이를 보였으나 홍삼분말에서 주요성분으로는 hexanal, & beta;-pinene, methyl benzene, 3,5-methyl propyl nonane, 2- propanone, decane, 2,8-dimethyl undecane 등이, 청국장 분말에서는 2,3-butanedione, decane, 2,2,7,7-tetramethyl octane, 3- methyl butanal 등이 확인되었다. 홍삼과 청국장 혼합분말의 휘발성 성분의 앙은 홍삼의 혼합양이 적어지고 청국장의 혼합양이 많아질수록 감소하는 경향이었다. 혼합분말의 관능적 기호도는 홍삼과 청국장 분말의 동량 혼합일 경우가 가장 좋게 평가되었으며, 이 경우 주요 휘발성 성분은 2-propanone, 2-butanone, pentane, hexanal, 3-methyl butanal 등이었다. 이로써 홍삼과 청국장 분말의 향미특성은 제조조건에 따라 달라지며, 두 분말의 적정 혼합을 통하여 새로운 가공소재의 제조가 가능한 것으로 확인되었다.

감사의 글

본 논문은 2005 농림기술개발사업의 일환으로 이루어진 연구의 일부이며 이에 감사드립니다.