최근 ESG 경영실현, 기후변화로 인한 온난화 등으로 농식품 관련 지속가능한 자원 순환의 필요성이 증대되고 있다. 이는 버려지는 자원을 감소시켜 폐기물 발생량을 감축하고 재활용하는 과정을 통해 자원을 순환하고자 하는 움직임으로, 버려지는 농식품 부산물에 새로운 부가가치를 부여하거나 지속가능한 제품 생산을 뜻하는 푸드 업사이클링과도 같은 목표를 지향한다(Moshtaghian 등, 2021).

유엔식량농업기구에 의하면 생산된 식품 중 비가식 또는 소비되지 않는 가식 부위 등으로 인한 손실된 경제 가치는 약 1조 달러로 추산되고 있으며(FAO, 2019), 2021년 국내 식품 폐기 손실 비용은 1조 5,400억 원이고 폐기량은 매년 약 13억 톤으로 보고된 바 있다(Kim 등, 2023b). 식품 부산물의 경우 생산, 가공, 포장, 보관, 운송 모든 단계에서 발생하며, 수확 후 제조가공부산물로 생성되는 경우가 높다. 이러한 식품 부산물은 처리 공정 및 시설 비용 등으로 인한 경제적 부담과 처리 시 발생하는 온실가스와 유해 물질 등으로 인한 환경적 부담을 초래한다(Kim 등, 2023a).

현재 식품 부산물로부터 유용한 기능성분과 기능성 연구가 활발히 진행되고 있는데 Kim 등(2021c)은 복숭아 과육보다 복숭아 껍질에서 높은 안토시아닌, 카로티노이드, 비타민 C 함량이 있음을 밝혔고 Kim 등(2021b)은 사과 껍질이 과육보다 프로시아니딘 B₂, C₁ 성분이 많다고 밝힌 바 있다. Yang 등(2008)에 따르면 감귤 껍질, 과육, 착즙박의 카로티노이드 성분을 분석한 결과, 껍질, 착즙박, 과육 순으로 높았다고 보고하였다. 이러한 연구 결과들은 낮은 수요 예측으로 버려지던 농식품 부산물에 개발 가치를 창출할 뿐 아니라 많은 환경적, 경제적 부담을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.

감귤(Satsuma mandarin)은 국내에서 생산량이 가장 많은 과일 중 하나로(Kim 등, 2021a), 매년 생산되는 60만 톤 중 30%는 가공용으로 활용되고 있다(Kim과 Sung, 2019). 가공용 감귤은 주로 착즙 후 주스로 제조되며 이때 착즙 후 남은 과육과 껍질 등으로 구성된 감귤부산물을 감귤박(citrus pomace, citrus by-product)이라고 한다. 이러한 감귤박은 매년 생산량의 10%인 5~7만 톤가량 생성되고(Kim 등, 2023c) 처리비용도 연간 15~20억에 다다른다. 현재 감귤부산물은 매립지 포화로 인한 산지 폐기 권고와 해양투기 금지, 불법투기 문제 발생으로 인해 저장시설을 활용하여 자체 저장되는 상황이다(RDA, 2022).

선행 연구에 따르면 감귤부산물에는 hesperidin, narirutin, naringenin, hesperetin, tangeritin 등의 플라보노이드계열(Andrade 등, 2023)과 ß-cryptoxanthin, ß-carotene 등의 carotenoid(Putnik 등, 2017) 성분이 주요 기능성분으로 알려져 있고, 항산화, 항염증, 우울증 개선, 항암(Sandhu 등, 2021), 저콜레스테롤증(Kaur 등, 2023), 항돌연변이원성, 항노화(Putnik 등, 2017) 기능성 연구가 보고되어 있다. 또한 하이드로겔 소재(Kim과 Sung, 2019), 펄프몰드, 포장(Kim과 Sung, 2020), 프리바이오틱스, 에너지, 음식첨가물, 안티에이징 화장품(Suri 등, 2022) 등의 소재화 연구도 활발히 진행되고 있기에 업사이클링 소재로서의 잠재성이 높을 것으로 예상된다.

현재 쓰이지 못하고 폐기되는 감귤부산물은 높은 개발 가치가 있으나 산업 소재화로 응용하는 데 다당류(펙틴, 리그닌, 셀룰로오즈 등) 및 단당류로 인한 끈적임으로 건조 시 어려움을 겪고 있어 이를 해결하기 위한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 감귤착즙 과정에서 생성되는 감귤부산물의 소재화를 위한 건조효율 증진 연구를 진행하였다. 또한 감귤부산물에 함유된 narirutin과 hesperidin의 최적 추출조건을 확립하여 시료 간의 기능성분 함량을 비교하였고 이를 감귤부산물 업사이클링을 위한 기초자료로 제공하고자 하였다.

재료 및 시약

본 연구에 사용된 감귤부산물은 2023년 제주에서 수확된 온주밀감 중 비상품성과(제주도 감귤 생산 및 유통 조례 기준, 크기: 70 mm 이상 또는 49 mm 이하, 당도: 8 Brix 이하, 착색도 50% 이하)로 분류된 가공용 감귤로부터 착즙 후 남은 착즙박이며, 제주개발공사로부터 제공받아 실험을 진행하였다. 사용된 pectinase(pectinex), cellulase(celluclast), viscozyme(viscozyme L)은 Novozymes A/S, 주정은 주정판매월드에서 구매하였으며, 그 외 기능 성분들은 Sigma-Aldrich에서 구매하여 실험을 진행하였다.

냉해동 전처리

감귤부산물의 냉장, 냉해동 시료 간의 건조 차이를 확인하기 위해 냉장고에서 꺼낸 냉장시료와 냉동시료로부터 24시간 해동 후 생성되는 drip 양을 제거한 냉해동시료를 제조하여 105°C에서 4시간 건조하였다. Drip 양의 경우, 냉동시료의 무게와 해동 후 체에 걸러진 drip 양의 무게를 각각 계산하여 산출하였다. 냉해동시료 제조 시 해동방법 선정을 위해 상온에서 12시간 해동 시 생성되는 drip 양을 제거 또는 포함하여 건조하였을 때 건조효율을 비교하였다. 해동 시 drip으로 생성되는 여액을 체로 걸러 제거 후 수분함량을 측정하였고, 다른 하나는 실험용 트레이에 감귤부산물과 분리되는 여액을 그대로 포함하여 제거되는 수분함량을 측정하였다(자료 미제시).

효소처리

감귤부산물 냉해동시료 100 g에 pectinase, cellulase, viscozyme 1%를 각각 처리 또는 복합처리(pectinase+cellulase, pectinase+viscozyme, cellulase+viscozyme)한 후 humid chamber(auto temp & humid chamber, Green Science)를 이용하여 습도 95%, 온도 50°C에서 2시간 반응 후 열풍건조기를 50°C로 선정하여 1, 2, 4, 6, 24시간 건조시간별 제거되는 수분함량을 측정하였다. 최적 효소 선정을 위한 기준 효소 처리 농도는 Nam 등(2018)의 선행 연구를 토대로 1%로 선정한 후 실험을 진행하였다.

주정처리

감귤부산물 냉해동시료 100 g을 해동한 후 시료 무게 4배수의 발효주정을 첨가하여 4°C 냉장고에서 24시간 처리하였다. 감압여과(Whatman 2, 110 mm)를 통해 상등액을 여과한 다음 제거되는 수분함량을 측정하였다. 이후 여과방법 선정을 위해 주정처리 후 얻은 시료의 여과는 여과지를 통한 여과(Whatman 2, 110 mm), 감압여과(Whatman 2, 110 mm), 원심분리(centrifugation 1736R, Labogene)를 활용하여 제거되는 수분함량을 비교하였다(자료 미제시).

효소 및 주정 복합처리

감귤부산물 냉해동시료 100 g에 pectinase, cellulase, viscozyme 1%를 각각 처리 또는 복합처리(pectinase+cellulase, pectinase+viscozyme, cellulase+viscozyme)한 후 humid chamber(습도 95%, 온도 50°C)에 2시간 반응시켰다. 이후 발효주정 4배수를 첨가한 후 4°C 냉장고에서 24시간 추출하였고 여과방법에 최적으로 선정된 감압여과 후 제거되는 수분함량을 측정하였다(Fig. 1).

Fig 1. Pre-treatment schematic diagram for optimal drying of citrus by-product.

최적 처리조건의 대량 적용성 평가

냉동시료 10 kg을 해동한 후 최적 효소로 선정된 cellulase+viscozyme을 1% 처리하여 잘 혼합한 뒤 humid chamber(습도 95%, 온도 50°C)에 2시간 반응시켰다. 이후 발효주정 4배수를 첨가한 후 4°C 냉장고에서 24시간 추출하였고 감압여과 후 제거되는 수분량을 측정하였다.

수분함량 및 건조속도

건조속도를 확인하기 위해 50°C 온도에서 1, 2, 4, 6, 24시간 건조시간별 시료 무게를 측정하여 제거되는 수분함량을 측정하였다. 건조속도의 경우 50°C에 건조하면서 건조 전 또는 건조 중 시료의 중량값을 기초로 다음 식을 활용하여 산출하였다. M_t+dt는 t+dt일 때 시료의 수분함량, M_t는 건조시간 t에서 시료의 수분함량을 의미한다.

건조속도(drying rate, 단위: g water/g dry base)＝(M_t+dt－M_t)/dt

수분함량은 채취한 시료를 105°C에서 4시간 동안 건조하여 측정하였다. W₁은 건조 전 시료 무게(g), W₂는 건조 후 시료 무게(g)를 의미한다.

수분함량(moisture content, 단위: %)＝[(W₁－W₂)/W₁]×100

최적 추출조건 선정

감귤부산물 시료에 1:25, 1:50(w:v) 비율로 20%, 40%, 60% 에탄올(v/v)을 혼합한 후 80°C에서 15, 30분간 초음파 추출하여 최적 추출조건을 찾고자 하였다. 대조구인 control 1은 냉장 감귤부산물을 70% 에탄올로 상온 초음파 추출하였고 control 2는 선정된 최적 추출조건으로 냉장 감귤부산물을 추출하였다. 이후 분석 시료 제조를 위해 추출물을 10분간 원심분리하여(1,750×g) 상등액을 회수하였고 최종 50 mL로 정용하여 0.2 μm, nylon syringe filter(Millipore)로 여과하여 분석하였다.

기능성분 분석

감귤부산물의 naringin, tangeretin, nobiletin, narirutin, hesperetin, hesperidin, naringenin 분석을 위해 앞서 제조한 추출물 및 분획물을 0.45 μm syringe filter(Millipore)로 여과한 후 UPLC 분석용 시료로 사용하였다. Ultra performance liquid chromatography(UPLC)는 ACQUITY^TM Ultra Performance LC(Waters)를 이용하였다. 컬럼은 CORTECS®(UPLC® T3, 2.1×150 mm, 1.6 μm)를 사용하였고, 컬럼 온도는 30°C로 유지하였다. 이동상은 A 용매(0.1% formic acid in water)와 B 용매(0.1% formic acid in acetonitrile)를 gradient 조건으로 흘려주었고, gradient 조건은 B를 10%로 시작하여 15분까지 80%, 20분까지 95%로 증가시켜 25분까지 유지하다가 28분까지 10%로 다시 감소시키고 35분까지 유지하였다. 유속은 0.3 mL/min으로 하였고, 시료 1 μL를 주입하여 DAD detector를 사용하여 280 nm에서 분석하였다. 감귤부산물 기능성분 7종의 함량은 표준물질의 회귀직선 방정식을 이용하여 산출하였다.

통계처리

모든 실험은 처리량 100 g을 기준으로 3회 반복 실시하였으며 통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc.)을 이용하였다. 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variation)로 분석한 뒤 다중검정 범위(Duncan’s multiple range test)를 사용하여 P<0.05 수준에서 유의성을 검정하였고, 시료 간의 유의성은 Student’s t-test로 P<0.05, P<0.01, P<0.001 수준에서 비교하였다.

냉해동 전처리

감귤부산물의 냉해동시료와 냉장시료의 수분함량을 확인한 결과는 Table 1과 같으며, 냉동 후 해동하여 제거된 drip 양은 19%로 나타났다. 냉해동시료가 냉장시료보다 1시간 건조 시 3배, 2시간 건조 시 2배 이상 높은 건조효율을 나타냄을 확인하였고, 따라서 냉장시료를 바로 건조하는 것보다 냉해동 처리를 통해 drip 되는 수분을 먼저 제거하는 방법이 효과적인 것으로 보인다. 또한 추가로 냉동된 감귤부산물의 해동방법에 따른 건조효율을 분석한 결과 실험용 트레이에 drip 양을 포함하여 건조했을 때보다 체에 drip 양을 걸러내고 건조했을 때 유의적으로 높은 건조효율을 확인하였다(자료 미제시).

Table 1 . Comparison of drying efficiency of control (refregerating) and freezing-thawing citrus by-product.

Time (h)	Control1)		Freezing-thawing		F-value
	RMC2)	Dry rate	RMC	Dry rate
Drip	－	－	19.02±0.64	－
1	10.93±3.83e3)	0.18	31.64±1.56e	0.21	4.083**4)
2	21.42±2.82d	0.18	46.43±1.53d	0.23	1.618***
4	41.30±2.89c	0.17	64.27±0.98c	0.19	3.783***
6	57.36±3.78b	0.16	78.18±0.48b	0.16	12.019**
24	85.19±0.31a	0.06	CDSa5)	0.06	2.939***
F-value	288.231***		2,010.034***

¹⁾Control: non-treatment..

²⁾RMC: removed moisture content (%)..

³⁾Values are the mean±SD of three replications (n=3). Different small letters in the same column indicate significant differences by Duncan’s multiple range test..

⁴⁾Statistical analyses were performed by Student’s t-test using SPSS. ^**P<0.01, ^***P<0.001..

⁵⁾CDS: completely dried sample..

효소처리

식물 내 탄수화물 분해와 관련된 상업용 효소인 cellulase, pectinase, viscozyme을 사용하여 건조효율을 확인한 결과는 Table 2와 같다. 연구에 사용한 celluclast는 cellulase를 주로 함유하고 pecinex는 pectinase, pectiesterase, pectintranseliminase를 함유하며, viscozyme L의 경우 cellulase, beta-glucanase, hemicellulase, arabanase 및 xylanase 등을 함유한 효소복합물을 의미한다(Park과 Lee, 2021). 복합효소(cellulase+viscozyme, pectinase+viscozyme, viscozyme+cellulase)

Table 2 . Comparison of drying efficiency of citrus by-product by enzyme treatment.

Time (h)	Cellulase		Pectinase		Viscozyme		F-value
	RMC1)	Dry rate	RMC	Dry rate	RMC	Dry rate
1	29.18±3.60eA2)	0.17	27.73±2.60eA	0.15	30.84±0.71eA	0.20	1.077NS3)
2	47.52±5.58dA	0.24	44.76±5.58dA	0.21	49.65±3.64dA	0.26	0.716NS
4	67.16±7.49cA	0.20	58.02±7.02cA	0.16	66.34±1.68cA	0.20	2.125NS
6	82.67±6.53bA	0.18	75.79±3.36bA	0.16	80.28±1.53bA	0.17	1.950NS
24	CDSaA4)	0.06	CDSaA	0.06	CDSaA	0.06	0.025NS
F-value	81.951***		124.934***			592.690***
	Viscozyme＋pectinase		Cellulase＋pectinase		Cellulase＋viscozyme
1	27.29±2.06eA	0.14	27.31±1.67eA	0.14	29.76±0.65eA	0.18	2.440NS
2	42.08±5.00dA	0.19	44.45±1.84dA	0.21	48.67±3.29dA	0.25	2.555NS
4	58.83±2.34cB	0.17	62.68±3.17cAB	0.18	67.05±1.67cA	0.20	8.302*
6	71.72±1.26bC	0.15	75.89±3.09bB	0.16	84.53±0.74bA	0.18	32.795**
24	99.20±0.87aB	0.06	CDSaA	0.06	CDSaA	0.06	24.788**
F-value	310.139***			480.593***			823.764***

¹⁾RMC: removed moisture content (%)..

²⁾Values are the mean±SD of three replications (n=3). Different small letters in the same column indicate significant differences by Duncan’s multiple range test. Different capital letters in the same row indicate significant differences by Duncan’s multiple range test..

³⁾NS: not significant. ^*P<0.05, ^**P<0.01, ^***P<0.001..

⁴⁾CDS: completely dried sample..

처리구의 경우 건조 4, 6, 24시간을 제외하고 효소 종류에 따른 건조효율의 유의적인 차이가 없었으며, 복합효소 처리 시 cellulase+viscozyme 복합처리군의 건조효율이 유의적으로 높았음을 확인하였다. 감귤 과피 부분은 분해하기 어려운 pectin, cellulose 등의 성분으로 이루어져 있으며(Lee 등, 2007), 감귤은 narirutin, hesperidin이 주요 배당체 플라보노이드로 알려져 있다(Kim과 Lim, 2020; Park과 Lee, 2021). 이 사실을 기반으로 효소처리를 통한 비배당체 전환을 통해 건조 시 어려움을 주는 끈적임 문제를 해결하고자 하였으며, 연구 결과 cellulase+viscozyme 복합효소를 건조효율 증진을 위한 효소처리군으로 최종 선정하였다. Lee 등(2007)에 따르면 감귤 효소처리(pectinex, celluclast, viscozyme) 결과 감귤 과피의 경우 viscozyme 처리 시 플라보노이드를 비롯한 기능성분 함량이 높았다고 보고하였다. Park과 Lee(2021)에 따르면 감귤 진피의 경우 viscozyme과 celluclast가 플라보노이드를 포함한 기능성분 고형분 추출에 유리하다고 보고한 바 있어 본 연구 결과와 유사한 양상임을 확인하였다.

주정처리

주정처리 유무에 따라 제거되는 수분함량 비교는 Table 3과 같다. 냉해동된 감귤부산물 주정처리 시 건조 1시간 만에 2배 정도의 건조효율이 증진되는 효과를 확인하였다. 냉해동된 감귤부산물의 주정처리 후 여과방법에 따른 건조효율을 확인한 결과, 감압여과 방법이 다른 여과 방법(여과지를 통한 여과, 원심분리)에 비해 건조시간에 따른 건조효율이 유의적으로 높은 것을 확인하였다(자료 미제시). 물보다 극성이 높은 에탄올에서 플라보노이드의 단당류, 이당류 배당체가 더 잘 용출되었다는 연구 결과가 있으며(Chen과 Lee, 2020), 에탄올의 경우 식물체 내부로 침투하여 페놀성 물질 추출에 유리한 극성을 나타낸다고도 밝혀져 있다(Kim과 Kim, 2019). 본 연구에서도 주정처리를 통해 감귤부산물에 남아있는 단당류 성분이 제거되어 끈적임을 줄이고 건조효율이 높아진 것으로 예상된다.

Table 3 . Comparison of drying efficiency of citrus by-product by alcohol treatment.

Time (h)	Control		Alcohol treatment		F-value
	RMC1)	Dry rate	RMC	Dry rate
1	31.64±1.56e2)	0.21	52.31±1.24e	0.55	0.378***3)
2	46.43±1.53d	0.23	72.58±1.73d	0.45	0.005***
4	64.27±0.98c	0.19	92.04±1.57c	0.30	0.457***
6	78.18±0.48b	0.16	CDSb	0.22	0.2064***
24	CDSa4)	0.06	CDSa	0.06	9.894NS
F-value	2,010.034***			682.17***

¹⁾RMC: removed moisture content (%)..

²⁾Values are the mean±SD of three replications (n=3). Different small letters in the same column indicate significant differences by Duncan’s multiple range test..

³⁾Statistical analyses were performed by Student’s t-test using SPSS. ^***P<0.001, NS: not significant..

⁴⁾CDS: completely dried sample..

효소 및 주정 복합처리

냉해동된 감귤부산물을 효소별로 처리한 후 주정처리하여 건조효율을 확인한 결과는 Table 4와 같다. Cellulase+viscozyme 처리가 다른 효소처리에 비해 건조시간에 따른 건조효율이 유의적으로 높은 것을 확인하여 최적 효소로 선정하였다. 이후 효소 농도에 따른 건조효율을 확인한 결과는 Table 5와 같다. 건조 2시간 결과에서 효소 1% 처리구가 유의적으로 수분 제거율이 가장 높게 나타나는 것을 확인하였다. 또한 humid chamber 내에서 효소처리 시간에 따른 건조효율을 확인한 결과는 Table 6과 같다. 건조 2시간 결과에서 효소처리 4, 6, 24시간 처리 간의 유의적인 차이는 나타나지 않았으나, 건조시간이 증가할수록 효소처리 시간에 따른 유의적인 효과가 나타났다. 처리시간에 따른 에너지 비용 등을 고려하여 효소처리 시간은 2시간으로 선정하였다.

Table 4 . Comparison of drying efficiency of citrus by-product by enzyme-alcohol complex treatment.

Time (h)	Cellulase		Pectinase		Viscozyme		F-value
	RMC1)	Dry rate	RMC	Dry rate	RMC	Dry rate
1	50.13±0.77eA2)	0.52	50.21±3.67dA	0.52	52.47±0.56dA	0.56	1.036NS3)
2	67.98±1.07dB	0.41	74.46±3.54cA	0.46	77.21±0.48cA	0.48	10.370*
4	83.15±2.51cB	0.27	85.42±3.04bB	0.28	96.71±0.32bA	0.32	25.843**
6	93.54±2.23bB	0.21	91.51±2.21aB	0.20	CDSaA	0.23	23.240**
24	CDSaA4)	0.06	96.45±1.23aB	0.05	CDSaA	0.06	84.473***
F-value	515.314***			121.534***			607.035***
	Viscozyme＋pectinase		Cellulase＋pectinase		Cellulase＋viscozyme
1	47.35±1.60eA	0.47	50.64±5.39dA	0.53	56.73±3.98dA	0.63	4.301NS
2	74.00±4.62dB	0.46	74.60±8.23cB	0.46	88.36±5.15cA	0.58	5.145NS
4	87.24±4.63cA	0.28	89.96±6.65bA	0.30	96.72±3.08bA	0.32	2.853NS
6	94.00±3.99bA	0.21	94.22±5.28abA	0.21	CDSabA	0.23	2.291NS
24	CDSaA	0.06	CDSaA	0.06	CDSaA	0.06	5.118NS
F-value	106.255***			38.424***			94.532***

¹⁾RMC: removed moisture content (%)..

²⁾Values are the mean±SD of three replications (n=3). Different small letters in the same column indicate significant differences by Duncan’s multiple range test. Different capital letters in the same row indicate significant differences in enzymes by Duncan’s multiple range test..

³⁾NS: not significant. ^*P<0.05, ^**P<0.01, ^***P<0.001..

⁴⁾CDS: completely dried sample..

Table 5 . Comparison of drying efficiency according to enzyme concentration of citrus by-product.

Time (h)	Enzyme concentration (%)								F-value
	1		2		3		5
	RMC1)	Dry rate	RMC	Dry rate	RMC	Dry rate	RMC	Dry rate
1	56.73±3.98dA2)	0.63	51.47±3.53dA	0.54	51.36±5.16dA	0.54	56.05±4.12cA	0.62	1.392NS3)
2	88.36±5.15cA	0.58	74.84±3.56cB	0.46	72.96±3.97cB	0.45	83.85±3.91bA	0.54	9.180**
4	96.72±3.08bA	0.32	96.90±1.82bA	0.32	96.29±2.60bA	0.32	CDSaA	0.34	1.531NS
6	CDSabA4)	0.23	CDSaA	0.23	CDSabA	0.23	CDSaA	0.23	1.573NS
24	CDSaA	0.06	CDSaA	0.06	CDSaA	0.06	CDSaA	0.06	1.797NS
F-value	94.532***		263.596***		153.258***		136.388***

¹⁾RMC: removed moisture content (%)..

²⁾Values are the mean±SD of three replications (n=3). Different small letters in the same column indicate significant differences while different capital letters in the same row indicate significant differences by Duncan’s multiple range test..

³⁾NS: not significant. ^**P<0.01, ^***P<0.001..

⁴⁾CDS: completely dried sample..

Table 6 . Comparison of drying efficiency according to enzyme processing time of citrus by-product.

Dry time (h)									F-value
	2		4		6		24
	RMC1)	Dry rate	RMC	Dry rate	RMC	Dry rate	RMC	Dry rate
1	56.73±3.98dA2)	0.63	56.16±1.66dA	0.62	58.77±5.95cA	0.66	55.34±4.31dA	0.60	0.353NS3)
2	88.36±5.15cA	0.58	71.03±1.18cB	0.43	77.19±2.08bB	0.48	75.81±3.07cB	0.47	15.492**
4	96.72±3.08bA	0.32	99.51±2.93bA	0.34	CDSaA	0.35	98.64±0.75bA	0.33	3.108NS
6	CDSabB	0.23	CDSaA	0.24	CDSaA	0.24	CDSabB	0.23	7.584*
24	CDSaB	0.06	CDSaA	0.06	CDSaA	0.06	CDSaB	0.06	9.160**
F-value	94.532***		550.829***		143.921***		212.450***

¹⁾RMC: removed moisture content (%)..

²⁾Values are the mean±SD of three replications (n=3). Different small letters in the same column indicate significant differences while different capital letters in the same row indicate significant differences by Duncan’s multiple range test..

³⁾NS: not significant. ^*P<0.05, ^**P<0.01, ^***P<0.001..

⁴⁾CDS: completely dried sample..

본 연구내용을 요약하자면 최적조건 1) 냉해동, 2) 효소처리(viscozyme+cellulase 1%, 2시간, 50°C, 95% humid chamber), 3) 주정처리(4배, 4°C, 24시간)로 처리된 감귤부산물의 건조효율을 비교한 결과 다른 처리에 비하여 최적조건 처리구가 50°C, 2시간 건조조건에서 건조효율이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다(Fig. 2).

Fig 2. Graph of drying efficiency by time of refregerating, freezing-thawing, AT, ET, and EAT. AT: alcohol treatment, ET: enzyme treatment, EAT: enzyme alcohol treatment. Values are the mean±SD of three replications (n=3). Different small letters on the same line indicate significant differences at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

최적 처리조건의 대량 적용성 평가

앞서 선정한 건조 최적조건으로 감귤부산물을 대량 처리 시 건조효율 검증을 위해 실험한 결과는 Table 7과 같다. 최적조건으로 선정된 cellulase+viscozyme 효소주정처리 방법으로 10 kg 대량 처리한 결과, 100 g을 사용한 lab scale과 비교했을 때 1, 2, 4시간 건조 시 약 24%, 23%, 13% 정도 건조효율이 저하되는 결과를 확인하였으나 이러한 결과는 처리용량에 따른 오차범위 정도로 판단된다.

Table 7 . Comparison of lab-scale and pilot-scale treatment with optimal drying condition.

Time (h)	Lab scale (100 g)		Pilot scale (10 kg)
	RMC1)	Dry rate	RMC	Dry rate
1	56.73±3.98	0.63	42.80	0.40
2	88.36±5.15	0.58	67.62	0.41
4	96.72±3.08	0.32	84.05	0.27
6	CDS2)	0.23	91.05	0.20
24	CDS	0.06	CDS	0.06

¹⁾RMC: removed moisture content (%)..

²⁾CDS: completely dried sample..

최적 추출조건 선정 및 기능성분 분석

감귤류에 함유된 기능성분 7종(naringin, tangeretin, nobiletin, narirutin, hesperetin, hesperidin, naringenin)을 선정하여(Cha와 Cho, 2001; Kim 등, 2009; Lee 등, 2022) UPLC 분석법 선정 후 분석한 결과는 Fig. 3A와 같다. 본 연구에서 성분 7종 중 narirutin과 hesperidin 등 2종 성분이 높은 피크로 분석되어 주요 기능성분임을 확인하였다(Fig. 3B). Yang 등(2008)은 감귤착즙박을 분석한 결과 narirutin과 hesperidin이 주요 성분으로 분석되었음을 보고하였고, Cha(2015)가 감귤껍질을 분석한 결과 다량으로 함유된 주요 성분은 narirutin과 hesperidin임을 밝힌 바 있다. 이는 본 연구 결과와 동일한 양상임을 확인하였다.

Fig 3. UPLC chromatogram of (A) standards, (B) refregerating, freezing-thawing, and optimal drying condition of citrus by-product.

감귤부산물의 주요 기능성분의 최적 추출조건을 선정한 결과는 Table 8과 같다. 선행 연구 자료를 기반으로 변형하여 추출조건을 선정하고자 하였으며(Kim과 Lim, 2020), 추출용매 선정을 위해 20%, 40%, 60% 에탄올로 추출한 결과 40% 에탄올에서 유의적으로 높은 성분추출이 이루어짐을 확인하였다. 또한 2회 추출 시 더 높은 함량이 분석되었고 추출시간은 15분과 30분으로 하였을 때 유의적인 차이가 없었음을 확인하였다(Table 8). 따라서 40% 에탄올로 15분간 2회 추출하였으며, 최종적으로 냉장 감귤부산물, 냉해동 감귤부산물, 최적 건조조건으로 처리된 감귤부산물, 발효주정액을 분석한 결과는 Fig. 3B, Table 9에 나타내었다.

Table 8 . Functional contents of refregerating CBP at different solvent, cycle, time..

Extract condition		Naringin (mg/100g)	Tangeretin	Nobiletin	Narirutin	Hesperetin	Hesperidin	Naringenin	Total
Ethanol Concent-ration(%)	20	ND	ND	ND	358.07±22.02b	ND	649.02±29.06b	ND	1007.09b1)
	40	ND	ND	ND	398.21±6.77a	28.38±1.47	774.81±3.87a	ND	1201.40a
	60	ND	ND	ND	309.07±9.87c	23.36±1.25*2)	630.42±28.25b	ND	962.84b
	F-value				29.347	0.052	9.704		17.580**
Cycles	1	ND	ND	ND	189.44±5.18	14.55±0.15	377.50±3.19	ND	581.50
	2	ND	ND	ND	398.21±6.77***	28.38±1.47***	774.81±3.87**	ND	1201.40
	F-value				0.007	5.871	11.853		10.122**
Time (min)	15	ND	ND	ND	402.62±35.33	29.51±2.58	785.29±33.00	ND	1217.42
	30	ND	ND	ND	398.21±6.77NS	28.38±1.47NS	774.81±3.87NS	ND	1201.40
	F-value				2.813	1.561	2.386		0.007NS

¹⁾ND: not detection..

²⁾Values are the mean±SD of three replications (n=3). Different small letters in the same column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan's multiple range test. *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001; Statistical analyses were performed by Student's t-test using SPSS..

NS: not significant..

Table 9 . Comparison of functional content of CBP samples (control, freezing-thawing, optimum condition).

(mg/100g)		Naringin	Tangeretin	Nobiletin	Narirutin	Hesperetin	Hesperidin	Naringenin	Total
Control1)		ND	ND	2.00±1.06	178.84±9.54c	38.03±1.89	284.06±21.63d	12.62±0.62	515.55d3)
Control2)		ND	ND	ND	402.62±35.33b	29.51±2.58	785.29±33.00c	ND	1217.42c
Freezing-thawing		ND	ND	ND	438.69±21.23b	31.91±6.46NS	883.04±45.55b	2.63±1.03	1356.26b
Optimum condition	CBP	ND	ND	ND	524.08±36.66a	ND	1101.29±80.74a	ND	1625.37a
	Ethanol	ND	ND	2.99±0.39	31.31±0.88	46.31±1.14	28.15±3.73	17.43±0.37	123.21
	Total	ND	ND	2.99	555.39	46.31	1129.44	17.43	1748.58
F-value					82.998	3.341	141.376		108.952***

¹⁾Control 1: 1 g sample was extracted with 25 mL 70% ethanol and ultrasonic extraction was performed for 30 min..

²⁾Control 2: 1 g sample was extracted with 25 mL 40% ethanol and ultrasonic extraction was performed twice at 80°C for 30 min..

³⁾ND: not detection..

⁴⁾Values are the mean±SD of three replications (n=3). Different small letters in the same column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan's multiple range test. ***P<0.001..

두 대조구와 비교했을 때 최적 추출조건으로 추출된 감귤부산물이 2배 이상 높은 총 기능성분 함량을 나타냄을 확인하였고, 냉장시료보다 냉해동 감귤부산물에서 유의적으로 높은 함량의 기능성분이 있음을 확인하였다. 또한 최적 건조조건 전처리 시 발생하는 감귤부산물과 발효주정액의 기능성분 총 함량이 냉장, 냉해동시료와 비교했을 때 유의적으로 가장 높은 기능성분을 함유하고 있음을 확인하였다. 발효주정액의 경우 검출되지 않았던 비배당체인 hesperetin과 naringenin이 분석되었고, 이들은 hesperidin과 narirutin에서 당이 분해되어 생성된 것으로 보인다(Miles와 Calder, 2021).

감귤부산물은 감귤 착즙 후 남은 껍질과 과육 등으로 구성된 부산물을 의미하며 현재 감귤부산물의 다양한 기능성분과 기능성이 보고되고 있다. 이는 개발 가치가 높은 소재로 보이나, 산업 소재화에 있어 당 성분으로 인한 끈적임으로 건조가 잘 이루어지지 않는 문제에 직면해있다. 따라서 본 연구에서는 감귤부산물의 건조효율 및 기능성분 추출 증진에 관한 연구를 수행하였다. 건조효율 증진을 위해 열풍건조 전 전처리 과정을 연구하였고, 최종적으로 냉해동된 감귤부산물에 viscozyme+cellulase 1% 처리 후 온도 50°C, 습도 95%의 humid chamber에서 2시간 동안 효소 반응시킨 후 주정처리(4배, 4°C, 24시간)하여 열풍건조했을 때 냉장 감귤부산물보다 4배 이상 높은 건조효율 증진이 나타남을 확인하였다. 감귤부산물의 기능성분 분석을 위해 UPLC 분석조건 선정 및 최적 추출조건을 선정하였고 그 결과 40% 에탄올을 이용하여 80°C 초음파 추출에서 15분간 추출하는 방법이 선정되었다. 주요 기능성분은 narirutin과 hesperidin으로 분석되었으며, 최적 건조조건 전처리된 감귤부산물과 발효주정액의 기능성분 총 함량을 냉장시료, 냉해동시료와 비교했을 때 유의적으로 가장 높은 기능성분을 함유하고 있음을 확인하였다. 본 연구 결과는 농업부산물인 감귤부산물의 자원화 및 경제, 환경, 지속가능성의 관점에서 필수

적인 기초자료로 활용될 수 있을 것이고 나아가 다양한 과일박 건조기술 활용에 널리 쓰일 것으로 사료된다.

본 성과물은 농촌진흥청 연구사업(과제번호: PJ01724206)의 지원에 의해 이루어진 것임.