레몬밤의 항산화 활성 및 햄버거 패티로의 적용

Abstract

본 연구는 레몬밤으로부터 천연 항산화 물질 및 기능성 물질의 탐색을 위한 연구의 일환으로 다양한 항산화 활성 평가 시스템을 이용하여 레몬밤 에탄올 추출물의 항산화 효과에 대하여 분석하였다. 또한, 레몬밤 분말을 첨가하여 햄버거 패티를 제조하여 이들 제품에 미치는 품질특성을 분석하고, 냉장 저장시키면서 저장기간에 따른 안정성을 검토하여 레몬밤이 분쇄육제품의 기능성 향상에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다.

허브에 함유된 다양한 항산화 및 기능성 물질에 대한 연구를 위하여 대표적인 허브 5종의 선호도 조사를 실시한 결과 허브의 선호도는 로즈마리 ＝ 레몬밤 > 타임 > 페퍼민트 > 캐모마일 순으로 로즈마리와 레몬밤의 선호도가 높게 나타났다. 로즈마리는 국내외적으로 다양한 연구가 진행되고 있으나 레몬밤을 이용한 식품 개발 연구는 전무후무하다. 따라서 본 연구에서는 선호도도 높고 생리활성도 우수한 것으로 여겨진 레몬밤을 선택하여 실험에 사용하였다.

레몬밤 추출물의 농도별 항산화 효과를 알아보기 위해 80% 에탄올 추출한 레몬밤의 농도별 총 polyphenol 함량, 총 flavonoid 함량 및 항산화 활성 등을 조사한 결과는 다음과 같다. 레몬밤 에탄올 추출물의 농도별 총 polyphenol의 함량은 500 ppm에서 621.00±13.86 mg/g, 1,000 ppm에서 801.00±9.24 mg/g, 총 flavonoid 함량은 500 ppm에서 45.15±1.25 mg/g, 1,000 ppm에서 65.05±2.43 mg/g으로 나타나 총 polyphenol 함량과 총 flavonoid 함량은 농도가 증가함에 따라 유의하게 높게 나타났다. 또한, 레몬밤 에탄올 추출물의 농도별 DPPH radical 소거능은 500 ppm에서 88.86%, 1,000 ppm에서 89.61%, Rancimat으로 항산화지수를 측정한 값은 500 ppm에서 1.94, 1,000 ppm에서 1.94로 나타나 강력한 항산화능을 나타냈고, 농도가 증가하여도 비슷한 항산화 활성을 보였으며 BHA, BHT 및 비타민 C와 비교하여도 비슷한 수준을 보여 레몬밤 에탄올 추출물이 높은 항산화 활성을 보임을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 레몬밤 에탄올 추출물이 다량의 polyphenol 및 flavonoid를 함유하고 있음을 알 수 있었으며, DPPH radical 소거능 및 Rancimat을 이용한 항산화지수의 측정을 통해 높은 항산화 효과가 있음을 알 수 있었다.

항산화 효과가 우수한 레몬밤을 햄버거 패티에 첨가하였을 경우 기능성 향상에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보기 위하여 대조군(N, 무첨가), 양성대조군(C, 비타민 C 0.05% 첨가), 대조군(N)에 레몬밤 분말을 각각 0.1, 0.5 및 1% 첨가한 군들(L1, L2, L3)로 나누어 햄버거 패티의 품질특성 및 저장특성을 살펴보았다. 일반성분 및 열량의 함량은 대조군(N)과 양성대조군(C), 레몬밤 분말 첨가군(L1, L2, L3) 모두 유의적 차이를 보이지 않았다. 17종의 아미노산 중 glycine을 제외한 16종의 아미노산은 대조군(N), 양성대조군(C) 및 레몬밤 분말 첨가군(L1, L2, L3) 간의 유의적인 차이를 보이지 않았고 아미노산의 총량 또한 패티들 사이에 유의한 차이가 없었다. 지방산은 모든 실험군(N, C, L1, L2, L3) 간의 지방산 조성, 필수지방산 함량, 포화지방산 함량, 불포화지방산 함량, 단일 및 다가 불포화지방산, n-3 및 n-6 지방산 함량이 비슷한 수준을 나타냈다. 보수력과 가열감량은 레몬밤 분말 첨가 여부 및 첨가량에 관계없이 유의적 차이를 나타내지 않았다. 조직특성 중에서는 씹힘성이 레몬밤 첨가 비율이 높아질수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 관능평가 항목 중 색상은 레몬밤 분말 첨가량이 증가할수록 유의적인 차이를 보여 L3군이 가장 높은 점수를 나타냈다. 풍미 및 전체적인 기호도 면에서는 L2군이 가장 높은 선호도를 나타냈다. pH는 양성대조군(C)과 레몬밤 분말 첨가군(L1, L2, L3)이 대조군(N)에 비해 낮은 pH 값을 나타냈고, 저장기간이 경과함에 따라 점점 pH가 감소하는 경향을 나타냈다. 산가는 제조당일인 0일에는 양성대조군(C)과 레몬밤 분말 첨가군 중 L2, L3군이 대조군(N))보다 유의적으로 낮은 값을 나타냈고, 저장기간이 지남에 따라 급격하게 증가하였으나 L3군이 양성대조군(C)과 비슷한 수준의 산가를 나타내어 높은 산화 억제 효과를 보였다. TBARS는 제조당일 대조군(N)에 비해 양성대조군(C)과 레몬밤 분말 첨가군(L1, L2, L3)이 유의적으로 낮았고 저장기간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 보였으나 첨가군(L1, L2, L3)은 대조군(N)에 비해 낮은 증가율을 보였다. 그중에서 L3군은 양성대조군(C) 만큼 지방산화 억제가 되지 않았으나 대조군(N)에 비해 유의적으로 낮은 TBARS 값을 보였다. VBN 함량은 제조직후를 제외한 저장기간 동안 L3군이 대조군(N)에 비해 다소 낮은 값을 나타내 유의적 차이를 보였으며 양성대조군(C)과 비슷한 수준의 VBN 함량을 나타냈다. 총 미생물 수의 변화를 살펴보면 저장기간이 경과할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였고, 저장 10일 이후부터는 L3군이 대조군(N)에 비해 미생물 수의 증가가 억제되었으며, 양성대조군(C)과 비슷한 수준으로 나타나 대조군(N)보다 약 0.5∼1 log 수준의 미생물 증식 억제 경향을 보였다. 색도의 변화에 있어서는 레몬밤 분말의 첨가량이 증가함에 따라 L값은 감소하는 경향을 보였으나 유의차는 없었고, a값은 유의하게 감소하여 L3군이 가장 낮은 값을 나타냈으며, b값은 저장기간이 경과할수록 감소하다 증가하여 일정한 경향을 보이지 않았다. 이상의 결과 관능평가 항목 중 색상에서 L3군이, 풍미 및 전체적인 기호도 면에서는 L2군이 가장 높은 선호도를 보였다. 저장기간에 따른 저장특성에서 L3군이 지방산화 억제 및 미생물 증식 억제 효과가 크게 나타난 것을 알 수 있었다.

본 연구 결과, 레몬밤 분말을 첨가한 햄버거 패티의 품질특성 및 저장특성에서 레몬밤 분말 1% 첨가군인 L3군은 비타민 C 0.05% 첨가군과 유사한 결과를 보였으며 지방의 산화 및 미생물 증식을 억제하여 저장성에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 레몬밤의 뛰어난 항산화 작용에 의한 것으로 사료되며 천연 항산화제로서 실제 육가공 제품에 적용할 수 있을 것이라 사료된다. 또한, 레몬밤 분말 첨가가 증가할수록 반드시 긍정적인 결과를 보여주는 것은 아니므로 레몬밤 분말을 1% 이내로 첨가하는 것이 가장 효율적인 첨가 수준이라고 사료되나 여기에 대한 꾸준한 연구가 진행되어 다른 육제품에도 레몬밤의 이용 가능성을 확인하는 것이 필요하겠다.|This study was carried out to investigate the antioxidative effect of lemon balm(Melissa officinalis) ethanol extracts in vitro, and to evaluate the functional effects of lemon balm powder addition on the quality properties and storage characteristics of hamburger patties. Total polyphenol contents of lemon balm ethanol extrct were found to be 621 mg/g in 500 ppm and 801 mg/g in 1,000 ppm. Total flavonoid contents of lemon balm ethanol extrct were found to be 45.15 mg/g in 500 ppm and 65.05 mg/g in 1,000 ppm. The DPPH radical scavenging activity of lemon balm ethanol extrct were found to be 88.86% in 500 ppm and 89.61% in 1,000 ppm. It was similar to the commercial antioxidant BHA, BHT and ascorbic acid in 500 ppm. Antioxidative index of lemon balm ethanol extrct measured by Rancimat in 500 and 1,000 ppm were highly and it was similar to those of BHA, BHT and ascorbic acid in 500 ppm.

The hamburger patties consisted of five types: no lemon balm powder added (normal, N), 0.05% ascorbic acid added (control, C), 0.1% lemon balm powder added (L1), 0.5% lemon balm powder added (L2), 1.0% lemon balm powder added (L3). Each hamburger patty types were tested in triplicate and assigned to one of four storage periods: 0, 5, 10 or 15 days. The moisture, crude lipid, crude ash, crude protein and calorie conents were not significantly different between control and all treatments. The total amino acid contents of nomal, control, L1, L2 and L3 were 16.56%, 16.68%, 16.26%, 16.30%, and 16.43%, respectively. Palmitic acid was the most abundant among saturated fatty acids, while oleic acid was the most abundant unsaturated fatty acids of the hamburger patties in the five groups. Amino acid composition, fatty acid composition, water holding capacity (WHC) values and cooking loss were not significantly different among the hampurger patties. For the textural characteristics, the addition of lemon balm powder increased the chewiness value, but it did not affect the hardness, cohesiveness and springiness values of the hamburger patties. In the sensory evaluation, an addition of 1.0% lemon balm powder had the best score in color. Hamburger patties with addition of 0.5% lemon balm power had the higher score in flavor and total acceptability. However, there were no differences on the springiness and juiciness values of the hamburger patties among the groups. The pH decreased with longer storage period, but the Acid value (AV), 2-thiobarbituric acid (TBA), Volatile basic nitrogen (VBN) contents and the total microbial counts significantly increased with longer storage period. AV, TBA, VBN contents and the total microbial counts of hamburger patties contaning 1.0% lemon balm powder (L3) were lower compared to those for nomal. In particular, L3 was significantly more effective for delaying lipid peroxidation than the other treatment groups. There were no significant differences in the L (lightness) and a (redness) values, but the b (yellowness) value was not consistently during storage period. a (redness) value of hamburger patties contaning lemon balm powder showed significantly decreased than those of nomal and control groups. In conclusion, lemon balm powder might be used as a natural antioxidant and antimicrobial effects in meat products, however, levels lower than 1.0% will be required to prevent quality defects in hamburger patties.