Ex) Article Title, Author, Keywords
Online ISSN 2288-5978
Ex) Article Title, Author, Keywords
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2024; 53(4): 367-377
Published online April 30, 2024 https://doi.org/10.3746/jkfn.2024.53.4.367
Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.
Hyeonjin Park1 , Ki-Bae Hong2
, Sojeong Yoon1
, Seong Jun Hong1
, Seong Min Jo1
, Hyangyeon Jeong1
, Younglan Ban1
, Hee Sung Moon1
, Se Young Yu1
, Moon Yeon Youn1
, Ga Yeong Cheon2, Jeong Seon Kim3, Youngseung Lee4, Sung-Soo Park2, and Eui-Cheol Shin1
1Department of GreenBio Science/Food Science and Technology, Gyeongsang National University
2Department of Food Science and Nutrition, Jeju National University
3Jeju Special Self-governing Province Agricultural Research and Extension Service
4Department of Food Science and Nutrition, Dankook University
Correspondence to:Eui-Cheol Shin, Department of GreenBio Science/Food Science and Technology, Gyeongsang National University, 33, Dongjin-ro, Jinju-si, Gyeongnam 52725, Korea, E-mail: eshin@gnu.ac.kr
*These authors contributed equally to this work.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
This study analyzed the taste and volatile compounds of red beets treated with ascorbic acid (AA). The taste patterns were analyzed using an electronic tongue, while volatile compounds were analyzed using an electronic nose and gas chromatography-mass spectrometry/olfactometry (GC-MS/O). Electronic tongue analysis revealed higher umami and sourness values in red beets treated with 1% AA red beet. In addition, red beets treated with 1% AA red beet exhibited lower saltiness and bitterness values. In electronic nose analysis, 37 volatile compounds were detected, containing geosmin, the primary earthy odor compound, showing relatively lower peak areas when treated with 1% AA red beet. Multivariate analysis confirmed that the addition of 1% AA had a significant impact on taste patterns and volatile aroma compounds, contrary to the red beet with skin. GC-MS/O analysis detected 32 volatile compounds, which was consistent with the electronic nose results, showing lower geosmin values when treated with 1% AA red beet. GC-O analysis confirmed five aroma-active compounds 1-hexanol, geosmin, hexanal, nonanal, and 2-methoxy- 3-(1-methylpropyl)-pyrazine. This study implies the potential of utilizing 1% AA to reduce geosmin in red beets, laying the foundation for various applications.
Keywords: red beet, chemosensory, GC-MS/O, ascorbic acid, geosmin
레드비트(
Ascorbic acid(AA)는 단당류에 속하는 유기 화합물이며, 암과 동맥경화를 유발하는 반응성 산소 종류인 hydroxyl radicals, superoxide anions, singlet oxygen 및 과산화수소에 의한 산화 스트레스로부터 식물과 동물을 보호한다고 알려져 있다. AA의 결핍은 피부와 잇몸의 병반을 일으키는 괴혈병을 유발하며, 포도당으로부터 비타민 C를 합성할 수 없는 인간과 영장류, 박쥐 등에서 괴혈병이 자주 일어난다. 따라서 AA가 많이 함유된 야채와 과일을 많이 섭취하는 것이 괴혈병 예방에 좋다(Han 등, 2004; Varvara 등, 2016). 인간의 건강에 많은 역할을 하는 AA는 또한 다진고기의 산화와 변색을 방지하며, 제빵 시 반죽의 특성을 향상시키는 등 식품산업에도 많은 영향을 준다(Han 등, 2004; Varvara 등, 2016). Nho 등(2013)은 자색당근 젤리에 AA의 첨가로 안토시아닌 파괴방지와 부드럽고 쫄깃한 식감의 젤리 제조에 도움이 되고 있다고 보고하였다. Carvajal 등(1997)의 연구에서는 AA 처리를 통해 파프리카 색 품질이 더 좋아진 것을 확인하였다. 또한 Park 등(1992)의 연구에서는 AA 처리로 매운맛과 색상의 열화 방지에 좋은 효과가 있는 것을 확인하였다. 이처럼 식품에 AA 처리를 한 연구 또한 많이 이루어지고 있다.
최근에는 전자혀, 전자코 그리고 GC-MS를 이용하여 분석한 식품 감각적 평가에 관련된 연구들이 증가하고 있다(Jo 등, 2022; Yoon 등, 2023). 국내산 무 품종에 대한 전자혀와 전자코 분석을 통한 감각적 특성 연구(Hong 등, 2021b), 제주산 월동무의 감각평가를 위한 전자혀, 전자코, GC-MS 분석 연구(Boo 등, 2020), 회향의 부위별 맛과 향 분석을 위한 전자혀, 전자코, GC-MS를 이용한 연구(Hong 등, 2021a) 그리고 제주산 레드비트의 감각 특성 연구에 관한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 이러한 전자센서를 통한 분석 방법은 참여자의 주관적인 관점이 반영되는 패널 관능평가와 다르게 센서 반응을 통한 결과를 활용하여 관능평가보다는 상대적으로 객관적이며 빠른 시간 내 필요한 정보를 제공하여 식품산업에 많이 활용되고 있다(Yoon 등, 2023).
식품의 향미와 같은 감각적 분석은 매우 중요한 요소이다. 이에 본 연구는 레드비트 껍질의 유무 및 1% AA 처리에 따른 다양한 감각적 특성을 전자혀, 전자코, GC-MS/O를 통하여 확인하였고 이를 다변량분석으로 결과 패턴을 해석하였다. 이에 본 연구는 레드비트 껍질의 유무 및 1% AA 처리와 같이 다양한 처리를 통한 맛과 휘발성 향기 성분의 정보를 제공하고, 기초적인 데이터베이스로 활용하고자 하는 연구를 수행하였다.
본 실험에 사용된 비트는 2023년에 제주도에서 수확된 샘플이며 제주농업기술원에서 제공받아 사용하였다. 수확된 레드비트는 실험에 사용하기 전까지 냉장 온도에서 보관하였다(냉동 후 해동 시 발생하는 조직파괴를 방지). 실험을 위한 샘플 분류는 전체[redbeet whole (edible+peel) part; RW], 가식부(redbeet edible part; RE), 가식부에 asocorbic acid를 첨가한 샘플(redbeet edible part+ascorbic acid; REA), 전체에 ascorbic acid를 첨가한 샘플(redbeet whole+ascorbic acid; RWA)로 분류하여 맛 성분과 향기 성분을 분석하였다.
레드비트의 맛 성분 패턴을 확인하기 위하여 전자혀 시스템(electronic tongue, ASTREE, Alpha MOS)을 이용하여 분석하였다. 전자혀 시스템은 인간이 기본적으로 느끼는 5가지 맛인 신맛(sourness), 짠맛(saltiness), 감칠맛(umami), 단맛(sweetness) 그리고 쓴맛(bitterness) 센서와 2가지 reference 센서로 구성되어 있다. 각 시료는 균질 후 여과를 통해 particle을 제거하였다. 각 샘플 2 mL를 취하여 정제수 98 mL로 희석 후, 2% 농도의 시료액으로 전자혀 분석을 진행하였다. 전자혀 시스템의 sampler에 제조된 시료액을 장착한 후, 2분간 센서에 시료액을 침지하여 개별적인 맛 성분의 강도를 측정하였다. 분석 중 각 샘플 간의 오염과 오차를 줄이기 위해 한 샘플 분석이 끝날 때마다 정제수로 각 센서의 세척 과정을 진행하였고, 샘플당 총 6 반복 분석을 진행하였다. 개별 맛 성분은 taste pattern으로 확인되었다(Yoon 등, 2023).
레드비트의 휘발성 향기 성분 패턴을 확인하기 위하여 전자 센서인 전자코 시스템(Heracles Neo, Alpha MOS)을 이용하여 분석하였다. 균질화 후 여과된 샘플 2 mL를 희석 과정 없이 전자코 분석용 headspace vial에 넣고 20분간 40°C에서 1,200×
레드비트의 휘발성 향기 성분의 정량을 위해 GC-MS(Agilent 7890A & 5975C, Aglient Technologies)를 이용하여 분석하였다. Headspace 분석법으로 50/30 µm, divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane이 코팅된 solid-phase microextraction(SPME, Supelco Inc.)을 사용하였다. 샘플 2 mL를 vial에 넣고 알루미늄 캡으로 밀봉한 뒤 60°C에서 20분간 평형 후, 25분간 SPME fiber를 노출시켜 휘발성 향기 성분을 포집하였다. 휘발성 향기 성분이 흡착된 SPME fiber는 HP-5MS column(30 m×0.25 mm, id: 0.25 μm film thickness, Supelco Inc.)이 장착된 시스템을 사용하여 분석하였다. Injector temp.는 220°C, helium의 carrier gas을 사용하여 1.0 mL/min의 유속, splitless 분석 조건으로 진행하였다. Oven 온도 40°C를 5분간 유지한 후, 200°C까지 5°C/min의 속도로 승온시켰다. Total ion chromatogram에서 분리된 휘발성 화합물은 mass spectrum library를 참고하여 동정하였다. 각각의 휘발성 성분이 가지는 피크 면적을 통한 정량 분석을 위해 내부 표준물질(C15:0, pentadecane)과 비교 후 환산하여 각 성분이 가지는 피크면적을 µg/kg으로 나타내었다(Boo 등, 2020). 이때 분리된 향기 활성 물질 분석을 위하여 GC-MS에 장착된 olfactory detection port(ODP-Ⅲ, Gerstel Inc.)를 사용하여 분석하였다. 인지된 향기 활성 물질의 강도를 1에서 4까지의 상대적 강도로 설정하였고 강도가 높을수록 향기가 진하다는 것을 나타내며, 강도와 향기 유지 기간을 확인하였다. 향기 활성 측정은 총 20분간 진행하였다.
본 연구의 전자혀와 전자코의 결괏값을 평균값(mean)과 표준편차(SD)로 나타내었고, 다변량 분석법으로 주성분 분석법(principal component analysis, PCA)과 군집분석(hierarchical clustering analysis)으로 나타내었으며, 향기 성분과 맛 성분의 패턴을 분석하여 진행하였다. 다변량분석은 XLSTAT software ver. 2023(Addinsoft)을 이용하여 각 샘플과 변수에 대한 패턴을 확인하였다.
레드비트의 처리 방법에 따른 맛 성분을 전자혀를 통해 분석한 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 전자혀 분석 결과는 인간이 느끼는 기본적인 신맛, 짠맛, 감칠맛, 단맛, 쓴맛의 5가지 맛과 관련된 센서를 통해 상대적인 값으로 나타내었다. 신맛과 관련된 센서인 SRS는 RWA와 REA에서 8.00, 7.95로 높은 값을 확인하였으며, RE와 RW에서는 4.10과 3.90을 확인하였다. 짠맛과 관련된 센서인 STS는 RE와 RW에서 8.10과 7.95로 높은 값을 확인하였으며, RWA와 REA에서 4.10, 3.95를 확인하였다. 감칠맛 관련 센서인 UMS는 REA와 RWA에서 7.85, 6.85로 높은 값을 확인했으며, RW와 RE에서 4.70과 4.60을 각각 확인하였다. 단맛 관련 센서인 SWS는 RWA 6.70, REA 5.85, RW 5.85, RE 5.60으로 다른 맛과는 비교적 큰 차이를 보이지 않았다. 쓴맛 관련 센서인 BRS는 RE와 RW에서 모두 8.00으로 높은 값을 확인하였으며, REA와 RWA에서 4.10과 3.95를 각각 확인하였다.
신맛의 경우 수소이온(H+)의 영향으로 인해 사람의 감각기관은 신맛을 인지하며, pH에 따라 식품의 신맛을 결정할 수 있다(Hong 등, 2021c). Stampanoni(1993)의 연구에서도 산을 첨가하였을 때 신맛이 증가한다는 것으로 보고되었다. 이에 따라 레드비트에 산성인 1% AA를 첨가한 REA와 RWA가 신맛이 증가한 것이라고 판단된다(Amerine 등, 1965). 단맛의 값은 모든 샘플에서 비슷한 값을 보였으며, 샘플의 단맛은 레드비트에 함유된 sucrose의 영향으로 단맛이 나는 것이라고 판단된다(Yoon 등, 2023). Triterpene saponin은 레드비트의 쓴맛에 영향을 주는 천연화합물로 알려져 있는데(Mikołajczyk-Bator, 2022), Choi 등(2008)의 연구에 따르면 산성 조건에서 사포닌의 분해 현상이 나타나는 것으로 보고되었다. 문헌 연구와 같이 산성인 1% AA 첨가로 인해 쓴맛을 나타내는 triterpene saponin이 분해되어 1% AA를 첨가한 REA와 RWA가 RE와 RW보다 약 2배 감소한 것이라고 판단된다(Amerine 등, 1965).
레드비트의 처리에 따른 휘발성 향기 성분을 전자센서인 전자코를 이용하여 분석하였으며, 분석 결과를 Table 1에 나타내었다. 4가지 레드비트 샘플에서 9종의 alcohols, 3종의 aldehydes, 4종의 sulfur-contanining compounds, 7종의 acids and esters, 6종의 heterocyclic compounds, 10종의 hydrocarbons, 2종의 ketones, 1종의 pyrazine이 검출되어 총 42개의 휘발성 향기 성분이 검출되었다. RE에서는 24종, RW에서는 22종, REA에서는 18종, RWA에서는 24종의 휘발성 향기 성분이 검출되었다. 레드비트 전체에 1% AA를 첨가한 RWA에서 가장 많은 향기 성분이 검출되었다.
Table 1 . Volatile compounds of processing red beet using electronic nose (Peak area×103)
Compounds | RT1)(RI2)) | Sensory description | RE | RW | REA | RWA |
---|---|---|---|---|---|---|
Alcohols(9) | ||||||
2-Methyl-2-propanol | 17.48(488) | Camphor | ND3) | 0.04±0.05 | 0.10±0.01 | ND |
Pentanol | 39.42(767) | Fruity | 0.04±0.04 | 0.07±0.01 | ND | ND |
2-Hexen-1-ol | 50.31(866) | Leafy | 0.03±0.04 | ND | ND | ND |
1-Hexanol | 50.98(873) | Fruity | ND | ND | ND | 0.05±0.07 |
1-Octen-3-ol | 60.83(982) | Carrot, Earthy | 0.14±0.13 | ND | ND | ND |
66.63(1,062) | Medicinal | 0.04±0.05 | ND | ND | ND | |
Fenchol | 69.19(1,098) | Woody | 0.07±0.11 | ND | ND | ND |
2-Butyloctanol | 79.10(1,270) | - | ND | ND | 0.19±0.22 | ND |
Geosmin | 89.34(1,480) | Beet, Earthy | 0.09±0.08 | 0.09±0.08 | 0.05±0.06 | 0.07±0.08 |
Aldehydes(3) | ||||||
Acetaldehyde | 15.12(436) | Fresh, Fruity | 0.59±0.10 | 0.40±0.16 | 0.22±0.01 | 0.34±0.13 |
Propenal | 16.34(463) | Almond | 1.73±0.23 | 3.50±0.64 | 1.68±0.21 | 3.49±0.57 |
3,6-Nonadienal | 69.23(1,099) | Cucumber | ND | ND | 0.06±0.08 | ND |
Sulfur-containing compounds(4) | ||||||
Dimethyl sulfide | 18.66(514) | Cabbage | 0.77±0.13 | 0.97±0.22 | 0.13±0.03 | 0.16±0.03 |
Carbon disulfide | 20.62(558) | Sweet | 0.04±0.05 | 0.04±0.04 | 0.07±0.01 | 0.07±0.08 |
3-Methyl-2-butene-1-thiol | 45.23(818) | Onion | ND | 0.05±0.07 | ND | ND |
Dimethyl sulfoxide | 46.05(826) | Mushroom | ND | ND | ND | 0.05±0.05 |
Acids and Esters(7) | ||||||
Butanoic acid | 45.11(817) | Butter, Sweaty | 0.05±0.07 | ND | ND | 0.09±0.11 |
Pentanoic acid | 52.29(905) | Citrus, Sharp, Sour | 0.12±0.06 | 0.05±0.07 | ND | 0.06±0.08 |
Propyl 2-methyl-2-propenoate | 54.36(906) | - | ND | ND | ND | 0.06±0.07 |
Hexanoic acid | 62.22(999) | Balsamic | ND | 0.04±0.04 | ND | ND |
Benzyl acetate | 71.69(1,140) | Fresh | ND | 0.07±0.08 | 0.10±0.16 | 0.13±0.15 |
Heptanoic acid | 72.93(1,160) | Sour | ND | ND | ND | 0.12±0.18 |
Benzoic acid | 73.01(1,161) | Balsamic | 0.11±0.18 | ND | ND | ND |
Heterocyclic compounds(6) | ||||||
Diethyl ether | 17.56(490) | Etheral | ND | ND | ND | 0.11±0.13 |
Diisopropyl ether | 25.11(629) | Etheral | ND | ND | ND | 0.03±0.04 |
Trichloroethylene | 31.48(700) | Sweet | ND | ND | ND | 0.05±0.06 |
Indole | 79.95(1,285) | Earthy | ND | 0.24±0.18 | 0.19±0.17 | 0.03±0.04 |
Myrsticin | 91.15(1,519) | Spicy | 0.65±0.08 | 0.65±0.03 | 0.62±0.03 | 0.65±0.03 |
Ambroxide | 104.59(1,819) | Amber, Paper | 1.44±0.04 | 1.32±0.09 | 1.38±0.06 | 1.36±0.08 |
Hydrocarbons(10) | ||||||
Hexane | 22.54(600) | Gasoline | 1.00±0.01 | 0.99±0.05 | 0.97±0.02 | 0.98±0.03 |
2-Methylhexane | 28.23(664) | Aromatic | 0.04±0.05 | ND | 0.03±0.04 | ND |
Benzene | 28.33(665) | Aromatic | 0.04±0.05 | 0.04±0.05 | ND | ND |
2,4-Octadiene | 43.53(802) | Glue | 0.22±0.06 | 0.12±0.11 | 0.08±0.10 | 0.04±0.05 |
2-Methyl octane | 50.34(867) | - | 0.04±0.05 | 0.05±0.06 | ND | ND |
65.35(1,043) | Citrus | ND | ND | ND | 0.04±0.04 | |
4-Methyldecane | 66.54(1,060) | - | ND | 0.04±0.04 | ND | ND |
Pentylbenzene | 72,82(1,158) | Green | ND | 0.27±0.24 | ND | ND |
Hexylbenzene | 79.05(1,269) | - | 0.18±0.21 | 0.23±0.29 | ND | 0.17±0.19 |
Tetradecane | 85.71(1,401) | Sweet | 0.28±0.14 | 0.25±0.14 | 0.25±0.16 | 0.24±0.15 |
Ketones(2) | ||||||
Carvone | 79.21(1,272) | Sweet | 0.18±0.21 | ND | ND | 0.16±0.18 |
δ-Octalactone | 81.12(1,308) | Coconut | ND | ND | 0.01±0.03 | ND |
Pyrazine(1) | ||||||
2-Methoxy-3-(1-Methylpropyl)pyrazine | 72.88(1,159) | Carrot, Earthy | 0.13±0.19 | ND | 0.11±0.19 | ND |
1)RT: retention time. 2)RI: retention index. 3)ND: not detected.
모든 샘플에서 확인된 geosmin은 흙에서 발견되는 주요 향기 성분에 속하고, 와인, 통조림 버섯, 생선, 건조 콩, 레드비트에서 검출되는데, sensory description은 earthy, beet로 확인되었다(Lu 등, 2003). 이 중 비트의 뿌리는 독특한 맛과 흙 향을 가지고 있어 비트 향에 큰 영향을 미친다(Bach 등, 2015). 이러한 흙(earthy) 향으로 인해 레드비트의 소비가 제한적인 요소로 작용하고 있다(Casciano 등, 2022). Geosmin은 1% AA를 첨가한 REA 샘플과 RWA 샘플에서 낮은 peak area를 확인할 수 있었다. Alcohols류에서는 1-octen-3-ol이 0.14±0.13으로 가장 높은 peak area를 나타내었으며, sensory description은 carrot과 earthy odor로 확인되었다. 1-Octen-3-ol은 버섯과 곰팡이에 의해 생성되는 휘발성 물질이다(Yoon 등, 2023). 또한 Yin 등(2019)의 연구에서도 1-octen-3-ol이 버섯 향과 흙 향을 제공한다고 보고하였다.
Acetaldehyde와 propenal은 geosmin과 같이 모든 샘플에서 확인되었다. Acetaldehyde에서 RE 샘플은 0.59±0.10으로 가장 높은 peak area를 나타내었고, RW 샘플은 0.40±0.16, RWA 샘플은 0.34±0.13, REA 샘플에서 0.22±0.01로 가장 낮은 peak area를 나타내었다. Boo 등(2020)과 Hong 등(2021b)의 연구에서 레드비트와 같은 십자화과 식물인 월동무와 브로콜리의 전자코 분석에서 acetaldehyde가 검출된 것을 확인하였다. Propenal은 껍질이 없는 부분인 RE 샘플과 REA 샘플에서 1.73±0.23과 1.68±0.21로 높은 peak area가 검출되었고, 껍질이 있는 부분인 RW 샘플과 RWA 샘플에서 3.50±0.64와 3.49±0.57로 낮은 peak area로 약 3배 차이를 보였다.
Sulfur containing compounds는 cysteine sulfoxide lyase의 효소 반응에 의해 생성된다고 알려져 있다(Boo 등, 2020). RE와 RW는 1% AA를 첨가한 REA와 RWA보다 sulfur containing compounds에서 비교적 높은 peak area를 나타내었다. 십자화과 채소의 대표적인 향기 성분인 dimethyl sulfide는 모든 샘플에서 검출되었으며, RE와 RW는 1% AA를 첨가한 REA와 RWA보다 높은 peak area를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 주로 신선한 양배추의 파쇄된 조각에서 검출되고 컬리플라워에서 검출되어 조리된 양배추 향을 나타낸다(Marcinkowska와 Jeleń, 2022).
전자혀 시스템 센서값과 전자코의 값을 이용하여, 다변량분석으로 맛 성분과 휘발성 향기 성분의 패턴을 분석하여 Fig. 2에 나타내었다. 다변량 분석법 중 하나인 PCA를 통해 레드비트 껍질의 유무 및 1% AA 첨가에 따른 5가지 맛을 나타내는 센서값과 휘발성 향기 성분의 패턴을 확인하였다. PC1에서 53.80%의 variance를, PC2는 31.05%의 variance를 나타내어 전체 PC에서 84.85%의 variance를 나타내었다. 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW는 PC1 기준으로 positive 한 방향에 위치하였고, 1% AA를 첨가한 REA와 RWA는 PC1 기준으로 negative 한 방향에 위치하였다. 맛 성분은 짠맛과 쓴맛이 PC1과 PC2에 positive 한 1사분면에 위치하였고, 신맛과 감칠맛은 PC1과 PC2에 negative 한 4사분면에 위치하였다. 전자혀 결과(Fig. 1)에서 RE와 RW에서 짠맛과 쓴맛이 각각 높았고, REA와 RWA에서는 신맛과 감칠맛에서 높은 결괏값이 나와 서로 가장 낮은 variance를 나타낸 것으로 판단된다. 휘발성 향기 성분인 aldehydes, ketones, hydrocarbons, sulfur-containing compounds, alcohols, pyrazine이 PC1 기준으로 positive 한 방향에 위치하였고, heterocyclic compounds와 acids and esters는 PC1 기준으로 negative 한 방향에 위치하였다. 또한 geosmin은 PC1과 PC2에 positive 한 1사분면에 위치하였고, 1사분면에 위치한 RE와 가까이 위치하여 다른 샘플보다 상대적으로 높은 상관성이 있는 것을 확인할 수 있었다.
레드비트의 1% AA 처리에 대한 군집분석의 결과는 Fig. 3에 나타내었다. 군집분석 결과 2가지의 군집으로 분리된 것을 확인할 수 있었다. 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW가 하나의 군집으로 분리되었으며, 1% AA를 첨가한 REA와 RWA는 또 다른 하나의 군집을 형성하였다. 또한 이 2가지의 군집은 유의적인 차이가 나는 것으로 확인되었다. 군집분석을 통해 레드비트 껍질의 유무보다 1% AA를 첨가한 것이 맛 성분과 휘발성 향기 성분에 영향을 주는 것으로 확인되었다.
레드비트의 AA 처리를 통한 휘발성 향기 성분을 GC-MS를 이용하여 분석하였으며, 분석 결과를 Table 2에 나타내었다. 1% AA 처리한 레드비트 샘플에서 9종의 alcohols, 3종의 aldehydes, 2종의 sulfur-containing compounds, 1종의 acid, 11종의 heterocyclic compounds, 4종의 hydrocarbons, 2종의 pyrazines이 검출되어 총 32종의 휘발성 향기 성분이
Table 2 . Volatile compounds of processing red beet by Gas chromatography-mass spectrometry (μg/kg)
Volatile compounds | RT1) (min) | RI2) | RE | RW | REA | RWA | I.D.3) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Alcohols(9) | |||||||
1-Hexanol | 10.90 | 895 | ND4) | ND | ND | 274.27±49.68 | MS |
2-Ethylhexan-1-ol | 16.02 | 1053 | ND | ND | 76.54±19.25 | 81.49±25.02 | MS |
1-Octanol | 17.29 | 1092 | ND | ND | 18.98±1.25 | ND | MS |
Prehnitol | 18.85 | 1145 | ND | ND | 19.28±5.89 | ND | MS |
1-Nonanol | 20.22 | 1190 | 25.72±6.55 | 23.45±20.87 | ND | ND | MS |
1-Undecanol | 20.23 | 1191 | ND | ND | 7.88±4.69 | ND | MS |
Geosmin | 26.61 | 1431 | 101.23±87.46 | 87.89±104.38 | 72.14±70.45 | 31.96±4.78 | MS |
2,4-di-tert-butyl-Phenol | 28.99 | 1529 | 176.25±5.81 | 107.71±3.17 | 124.85±33.67 | 89.31±2.97 | MS |
2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-Phenol | 29.10 | 1533 | 21.74±1.29 | 11.00±3.89 | 24.98±5.84 | 14.39±4.86 | MS |
Aldehydes(3) | |||||||
Hexanal | 8.70 | 833 | ND | ND | ND | 252.92±35.62 | MS |
Benzaldehyde | 13.92 | 986 | ND | ND | 71.98±1.51 | 85.73±5.42 | MS |
Nonanal | 18.33 | 1127 | 61.52±7.09 | 52.09±8.84 | ND | ND | MS |
Sulfur-containing compounds(2) | |||||||
Dimethyl sulfide | 2.40 | <800 | 18.78±6.00 | 25.42±0.59 | 6.70±2.27 | 5.57±0.67 | MS/RI5) |
1-Heptanethiol | 6.90 | <800 | ND | 11.55±10.52 | ND | ND | MS |
Acid(1) | |||||||
Methyl N-hydroxybenzenecarboximidoate | 11.68 | 919 | 33.44±1.87 | 48.04±10.24 | 76.20±16.03 | 61.06±4.99 | MS |
Heterocyclic compounds(11) | |||||||
Chlorozotocin | 3.44 | <800 | 65.17±69.82 | ND | ND | ND | MS |
4-Acetylmorpholine | 4.22 | <800 | ND | ND | ND | 99.30±5.23 | MS |
2-Methylazetidine | 7.79 | 803 | ND | ND | ND | 146.40±16.71 | MS |
2-Ethylacridine | 10.27 | 879 | 8.94±0.04 | ND | ND | ND | MS |
Minoxidil | 13.70 | 980 | ND | ND | ND | 37.10±1.14 | MS |
D-Limonene | 16.05 | 1054 | 130.04±3.34 | 91.65±29.12 | 160.27±45.35 | 136.40±19.29 | MS |
Cymene | 17.80 | 1108 | ND | 11.15±4.46 | ND | ND | MS |
Auramine | 18.43 | 1130 | ND | ND | ND | 15.54±4.23 | MS |
1,2,4,5-Tetramethylbenzene | 18.71 | 1140 | 14.95±6.07 | 28.70±1.75 | 14.00±6.30 | ND | MS |
m-di-tert-butyl-Benzene | 22.60 | 1277 | 198.53±0.98 | 222.26±7.63 | 96.73±0.44 | 60.82±2.67 | MS |
BHT-quinone-methide | 28.08 | 1490 | 38.92±0.70 | 5.87±2.03 | 7.54±1.22 | ND | MS |
Hydrocarbons(4) | |||||||
Hexane | 3.05 | <800 | 592.96±757.25 | 425.70±501.25 | 224.64±51.80 | 15.35±3.91 | MS/RI |
1-Tetradecene | 6.91 | <800 | ND | ND | ND | 86.46±108.30 | MS |
Dodecane | 17.07 | 1085 | 41.77±20.87 | ND | ND | ND | MS |
1-Undecene | 17.91 | 1112 | 108.94±23.20 | ND | ND | ND | MS |
Pyrazines(2) | |||||||
2-Methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine | 20.31 | 1193 | ND | 18.69±0.30 | ND | 20.10±1.31 | MS |
4-(p-Chlorophenyl)-2,6-Diphenylpyridine | 22.42 | 1270 | 25.53±2.93 | ND | ND | ND | MS |
1)RT: retention time. 2)RI: retention index. 3)I.D.: identification. 4)ND: not detected. 5)MS/RI: identified of compounds using both MS and RI. RI: identified of compounds using MS.
검출되었다. RE에서 17종, RW에서 15종, REA에서 15종 그리고 RWA에서 18종의 향기 성분들이 검출되었다. 레드비트 전체에 1% AA를 첨가한 RWA에서 가장 많은 향기 성분이 검출되었으며, 레드비트 가식부에 1% AA를 첨가한 REA에서 가장 작은 향기 성분이 검출되었다.
GC-O를 통하여 1% AA 처리한 레드비트의 향기 활성 물질을 분석하여 Table 3으로 나타내었다. 총 감지된 향기 활성 물질은 5종으로 확인되었으며, 1-hexanol, geosmin, hexanal, nonanal, 2-methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine과 같은 향기 활성 물질들이 검출되었다. 모든 샘플의 향에서 인지된 geosmin은 RE에서 2의 강도가 나타났으며, 나머지 RW, REA 및 RWA는 1의 강도를 나타내었다.
Table 3 . Odor intersity and description in processing red beet using GC-olfactometry
Volatile compounds | RT1) (min) | Relative Intensity | Odor description | Reference odor description | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
RE | RW | REA | RWA | ||||
Alcohols(2) | |||||||
1-Hexanol | 10.90 | 02) | 0 | 0 | 1 | Alcoholic | Alcoholic3) |
Geosmin | 26.61 | 2 | 1 | 1 | 1 | Earthy | Earthy4) |
Aldehydes(2) | |||||||
Hexanal | 8.70 | 0 | 0 | 0 | 1 | leafy | Grass5) |
Nonanal | 14.17 | 1 | 1 | 0 | 0 | Grass | Citrus5) |
Pyrazine(1) | |||||||
2-Methoxy-3-(1-methylpropyl)-Pyrazine | 20.31 | 0 | 1 | 0 | 1 | Vegetative, Pepper | Green, a little spicy6) |
1)RT: retention time. 2)0: correspounds not recognized. 3)Bartkiene at al (2022). 4)Freidig and Goldman (2014). 5)Xu at al (2019). 6)Xu at al (2020).
Alcohol류와 aldehyde류는 과일과 채소 향미에 많이 발견되는데, 이는 리놀레산과 리놀레닉의 산화 과정에서 생성되는 분해로부터 생성된다고 알려져 있다(Takeoka, 1999). Alchohol류 중 하나인 geosmin은 모든 샘플에서 확인되었다. RE에서 가장 높은 함량을 나타내었으며, RW, REA, RWA 순서로, RWA가 가장 낮은 함량을 나타내었다(Table 2). 레드비트의 휘발성 향기 성분인 geosmin은 특징적인 흙 향을 띠며, 미생물의 작용으로 합성되어 생성된 것으로 잘 알려져 있다(Lu 등, 2003; Yoon 등, 2023). Hsieh 등(2012)의 연구에서 흙 향과 곰팡이 향을 띠는 2-methylisoborneol(2-MlB)과 geosmin은 음용수에서 자주 발견되는 물질이며, 산성 조건에서 중성과 알칼리 조건보다 낮은 농도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이는 산성 조건에서 geosmin이 탈수되어 향이 사라질 수 있기 때문이다(Hsieh 등, 2012). 본 연구에서도 이와 같이 1% AA를 첨가한 부분에서 geosmin이 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 1% AA 첨가로 산성 조건이 되어 geosmin의 탈수로 인해 함량이 감소하였을 것으로 판단된다. 1-Hexanol은 RWA가 274.27±49.68로 가장 높은 함량을 나타내었으며, odor description은 alcoholic으로 확인하였다. 1-Hexanol은 그레나슈 포도 에센스에 많이 함유되어 있으며, 과일 향을 나타낸다고 보고되었다(Salunkhe 등, 1976; Sosa-Moguel 등, 2018). Hexanal은 252.92±35.62로 RWA에서 가장 높은 함량을 나타내었다. 통조림 비트를 분석한 Richardson(2013)의 연구에서 41가지 향기 성분이 확인되었으며, hexanal에서 green 향과 grassy 향이 나타난 것을 확인할 수 있었다. Nonanal은 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW에서 61.52±7.09, 52.09±8.84의 함량을 확인하였다. 통조림 비트에서 nonanal은 중간 정도의 향기를 가졌으며, citrus 향을 가지는 것을 확인하였다(Richardson, 2013).
Sulfur-containing compound류는 전형적인 채소의 휘발성 향기 성분이다(Takeoka, 1999). Dimethyl sulfide는 methanethiol의 산화로 인해 발생하는 것이라고 알려져 있다(Jo 등, 2022). 또한 배추, 컬리플라워, 브로콜리, 마늘에 함유된 주요 항암성분뿐만 아니라 대표적인 향기 성분이라 할 수 있다(Lee, 2007). RW는 25.42±0.59, RE는 18.78±6.00, REA는 6.70±2.27, RWA는 5.57±0.67 순으로 모든 샘플에서 확인되었다.
Pyrazine류는 질소를 함유한 heterocyclic compound로 식물에서 많이 발견되며, 음식 향기에 많은 관련이 있는 것으로 알려져 있다(Sidhu 등, 2015). 2-Methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine은 odor description에서 grassy, bean, earthy, spicy odor image를 가지고 있으며, 껍질이 있는 부분인 RW와 RWA에서 주로 발견되었다(Xu 등, 2020; Yoon 등, 2023). Yoon 등(2023)의 연구에서 레드비트의 가식부, 껍질, 레드비트 전체를 가지고 GC-MS 분석을 하였으며, 2-methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine의 함량이 껍질에서 가장 많은 함량이 나타난 것을 확인할 수 있었다.
본 연구는 1% ascorbic acid(AA)를 처리한 레드비트의 맛 성분과 휘발성 향기 성분을 분석하였다. 전자혀를 사용하여 맛 성분을 분석하였으며, 전자코와 GC-MS/O를 사용하여 휘발성 향기 성분을 분석하였다. 전자혀 분석을 통해 신맛과 감칠맛이 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW보다 1% AA를 첨가한 레드비트인 REA와 RWA에서 높은 값을 확인하였다. 또한 짠맛과 쓴맛은 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW보다 1% AA 첨가한 레드비트 REA와 RWA에서 낮은 값을 나타내는 것으로 확인하였다. 전자코 분석을 통해 휘발성 향기 성분을 분석하여 총 37종이 검출되었다. 그중 레드비트에 나는 흙 향의 주요 성분인 geosmin은 모든 샘플에서 검출되었으며 1% AA를 첨가한 REA와 RWA에서 비교적 낮은 peak area를 확인하였다. 양배추 향을 나타내는 dimethyl sulfide는 모든 샘플에서 확인되었고 RE와 RW는 1% AA를 첨가한 REA와 RWA보다 높은 peak area를 확인하였다. 다변량분석을 통해 레드비트 껍질의 유무보다 1% AA를 첨가한 것이 맛 성분과 휘발성 향기 성분에 영향을 주는 것으로 확인되었다. GC-MS/O 분석을 통해 휘발성 향기 성분을 분석하여 총 32종이 검출되었다. 전자코에서 검출된 geosmin이 검출되었으며, 전자코와 같이 1% AA를 첨가한 레드비트 REA와 RWA가 낮은 함량을 나타내는 것을 확인하였다. 약간 매운 향과 채소 향이 나는 2-methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine이 껍질이 있는 부분인 RW와 RWA에서 확인되었다. GC-O 분석을 통하여 감지된 향기 활성 물질은 총 5종으로 확인되었으며, 1-hexanol, geosmin, hexanal, nonanal, 2-methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine의 향기 활성 물질들이 확인되었다. Geosmin은 모든 샘플에서 향이 인지되었으며, RE에서 2의 강도가 나타났고 나머지 RW, REA 및 RWA는 1의 강도를 나타내었다. 본 연구에서 레드비트에 1% AA 첨가로 레드비트에 주요 흙 향인 geosmin이 전자코와 GC-MS/O에서 감소하는 것을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 1% AA 첨가로 레드비트의 geosmin의 감소에 대한 기초자료로 활용할 수 있다고 판단된다.
본 논문은 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호: PJ0161732023)의 지원에 의해 이루어진 것으로 이에 감사드립니다.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2024; 53(4): 367-377
Published online April 30, 2024 https://doi.org/10.3746/jkfn.2024.53.4.367
Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.
박현진1*․홍기배2*․윤소정1․홍성준1․조성민1․정향연1․반영란1․문희성1․유세영1․윤문연1․천가영2․김정선3․이영승4․박성수2․신의철1
1경상국립대학교 생명자원과학과/식품공학부, 2제주대학교 식품영양학과 3제주특별자치도농업기술원, 4단국대학교 식품영양학과
Hyeonjin Park1* , Ki-Bae Hong2*
, Sojeong Yoon1
, Seong Jun Hong1
, Seong Min Jo1
, Hyangyeon Jeong1
, Younglan Ban1
, Hee Sung Moon1
, Se Young Yu1
, Moon Yeon Youn1
, Ga Yeong Cheon2, Jeong Seon Kim3, Youngseung Lee4, Sung-Soo Park2, and Eui-Cheol Shin1
1Department of GreenBio Science/Food Science and Technology, Gyeongsang National University
2Department of Food Science and Nutrition, Jeju National University
3Jeju Special Self-governing Province Agricultural Research and Extension Service
4Department of Food Science and Nutrition, Dankook University
Correspondence to:Eui-Cheol Shin, Department of GreenBio Science/Food Science and Technology, Gyeongsang National University, 33, Dongjin-ro, Jinju-si, Gyeongnam 52725, Korea, E-mail: eshin@gnu.ac.kr
*These authors contributed equally to this work.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
This study analyzed the taste and volatile compounds of red beets treated with ascorbic acid (AA). The taste patterns were analyzed using an electronic tongue, while volatile compounds were analyzed using an electronic nose and gas chromatography-mass spectrometry/olfactometry (GC-MS/O). Electronic tongue analysis revealed higher umami and sourness values in red beets treated with 1% AA red beet. In addition, red beets treated with 1% AA red beet exhibited lower saltiness and bitterness values. In electronic nose analysis, 37 volatile compounds were detected, containing geosmin, the primary earthy odor compound, showing relatively lower peak areas when treated with 1% AA red beet. Multivariate analysis confirmed that the addition of 1% AA had a significant impact on taste patterns and volatile aroma compounds, contrary to the red beet with skin. GC-MS/O analysis detected 32 volatile compounds, which was consistent with the electronic nose results, showing lower geosmin values when treated with 1% AA red beet. GC-O analysis confirmed five aroma-active compounds 1-hexanol, geosmin, hexanal, nonanal, and 2-methoxy- 3-(1-methylpropyl)-pyrazine. This study implies the potential of utilizing 1% AA to reduce geosmin in red beets, laying the foundation for various applications.
Keywords: red beet, chemosensory, GC-MS/O, ascorbic acid, geosmin
레드비트(
Ascorbic acid(AA)는 단당류에 속하는 유기 화합물이며, 암과 동맥경화를 유발하는 반응성 산소 종류인 hydroxyl radicals, superoxide anions, singlet oxygen 및 과산화수소에 의한 산화 스트레스로부터 식물과 동물을 보호한다고 알려져 있다. AA의 결핍은 피부와 잇몸의 병반을 일으키는 괴혈병을 유발하며, 포도당으로부터 비타민 C를 합성할 수 없는 인간과 영장류, 박쥐 등에서 괴혈병이 자주 일어난다. 따라서 AA가 많이 함유된 야채와 과일을 많이 섭취하는 것이 괴혈병 예방에 좋다(Han 등, 2004; Varvara 등, 2016). 인간의 건강에 많은 역할을 하는 AA는 또한 다진고기의 산화와 변색을 방지하며, 제빵 시 반죽의 특성을 향상시키는 등 식품산업에도 많은 영향을 준다(Han 등, 2004; Varvara 등, 2016). Nho 등(2013)은 자색당근 젤리에 AA의 첨가로 안토시아닌 파괴방지와 부드럽고 쫄깃한 식감의 젤리 제조에 도움이 되고 있다고 보고하였다. Carvajal 등(1997)의 연구에서는 AA 처리를 통해 파프리카 색 품질이 더 좋아진 것을 확인하였다. 또한 Park 등(1992)의 연구에서는 AA 처리로 매운맛과 색상의 열화 방지에 좋은 효과가 있는 것을 확인하였다. 이처럼 식품에 AA 처리를 한 연구 또한 많이 이루어지고 있다.
최근에는 전자혀, 전자코 그리고 GC-MS를 이용하여 분석한 식품 감각적 평가에 관련된 연구들이 증가하고 있다(Jo 등, 2022; Yoon 등, 2023). 국내산 무 품종에 대한 전자혀와 전자코 분석을 통한 감각적 특성 연구(Hong 등, 2021b), 제주산 월동무의 감각평가를 위한 전자혀, 전자코, GC-MS 분석 연구(Boo 등, 2020), 회향의 부위별 맛과 향 분석을 위한 전자혀, 전자코, GC-MS를 이용한 연구(Hong 등, 2021a) 그리고 제주산 레드비트의 감각 특성 연구에 관한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 이러한 전자센서를 통한 분석 방법은 참여자의 주관적인 관점이 반영되는 패널 관능평가와 다르게 센서 반응을 통한 결과를 활용하여 관능평가보다는 상대적으로 객관적이며 빠른 시간 내 필요한 정보를 제공하여 식품산업에 많이 활용되고 있다(Yoon 등, 2023).
식품의 향미와 같은 감각적 분석은 매우 중요한 요소이다. 이에 본 연구는 레드비트 껍질의 유무 및 1% AA 처리에 따른 다양한 감각적 특성을 전자혀, 전자코, GC-MS/O를 통하여 확인하였고 이를 다변량분석으로 결과 패턴을 해석하였다. 이에 본 연구는 레드비트 껍질의 유무 및 1% AA 처리와 같이 다양한 처리를 통한 맛과 휘발성 향기 성분의 정보를 제공하고, 기초적인 데이터베이스로 활용하고자 하는 연구를 수행하였다.
본 실험에 사용된 비트는 2023년에 제주도에서 수확된 샘플이며 제주농업기술원에서 제공받아 사용하였다. 수확된 레드비트는 실험에 사용하기 전까지 냉장 온도에서 보관하였다(냉동 후 해동 시 발생하는 조직파괴를 방지). 실험을 위한 샘플 분류는 전체[redbeet whole (edible+peel) part; RW], 가식부(redbeet edible part; RE), 가식부에 asocorbic acid를 첨가한 샘플(redbeet edible part+ascorbic acid; REA), 전체에 ascorbic acid를 첨가한 샘플(redbeet whole+ascorbic acid; RWA)로 분류하여 맛 성분과 향기 성분을 분석하였다.
레드비트의 맛 성분 패턴을 확인하기 위하여 전자혀 시스템(electronic tongue, ASTREE, Alpha MOS)을 이용하여 분석하였다. 전자혀 시스템은 인간이 기본적으로 느끼는 5가지 맛인 신맛(sourness), 짠맛(saltiness), 감칠맛(umami), 단맛(sweetness) 그리고 쓴맛(bitterness) 센서와 2가지 reference 센서로 구성되어 있다. 각 시료는 균질 후 여과를 통해 particle을 제거하였다. 각 샘플 2 mL를 취하여 정제수 98 mL로 희석 후, 2% 농도의 시료액으로 전자혀 분석을 진행하였다. 전자혀 시스템의 sampler에 제조된 시료액을 장착한 후, 2분간 센서에 시료액을 침지하여 개별적인 맛 성분의 강도를 측정하였다. 분석 중 각 샘플 간의 오염과 오차를 줄이기 위해 한 샘플 분석이 끝날 때마다 정제수로 각 센서의 세척 과정을 진행하였고, 샘플당 총 6 반복 분석을 진행하였다. 개별 맛 성분은 taste pattern으로 확인되었다(Yoon 등, 2023).
레드비트의 휘발성 향기 성분 패턴을 확인하기 위하여 전자 센서인 전자코 시스템(Heracles Neo, Alpha MOS)을 이용하여 분석하였다. 균질화 후 여과된 샘플 2 mL를 희석 과정 없이 전자코 분석용 headspace vial에 넣고 20분간 40°C에서 1,200×
레드비트의 휘발성 향기 성분의 정량을 위해 GC-MS(Agilent 7890A & 5975C, Aglient Technologies)를 이용하여 분석하였다. Headspace 분석법으로 50/30 µm, divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane이 코팅된 solid-phase microextraction(SPME, Supelco Inc.)을 사용하였다. 샘플 2 mL를 vial에 넣고 알루미늄 캡으로 밀봉한 뒤 60°C에서 20분간 평형 후, 25분간 SPME fiber를 노출시켜 휘발성 향기 성분을 포집하였다. 휘발성 향기 성분이 흡착된 SPME fiber는 HP-5MS column(30 m×0.25 mm, id: 0.25 μm film thickness, Supelco Inc.)이 장착된 시스템을 사용하여 분석하였다. Injector temp.는 220°C, helium의 carrier gas을 사용하여 1.0 mL/min의 유속, splitless 분석 조건으로 진행하였다. Oven 온도 40°C를 5분간 유지한 후, 200°C까지 5°C/min의 속도로 승온시켰다. Total ion chromatogram에서 분리된 휘발성 화합물은 mass spectrum library를 참고하여 동정하였다. 각각의 휘발성 성분이 가지는 피크 면적을 통한 정량 분석을 위해 내부 표준물질(C15:0, pentadecane)과 비교 후 환산하여 각 성분이 가지는 피크면적을 µg/kg으로 나타내었다(Boo 등, 2020). 이때 분리된 향기 활성 물질 분석을 위하여 GC-MS에 장착된 olfactory detection port(ODP-Ⅲ, Gerstel Inc.)를 사용하여 분석하였다. 인지된 향기 활성 물질의 강도를 1에서 4까지의 상대적 강도로 설정하였고 강도가 높을수록 향기가 진하다는 것을 나타내며, 강도와 향기 유지 기간을 확인하였다. 향기 활성 측정은 총 20분간 진행하였다.
본 연구의 전자혀와 전자코의 결괏값을 평균값(mean)과 표준편차(SD)로 나타내었고, 다변량 분석법으로 주성분 분석법(principal component analysis, PCA)과 군집분석(hierarchical clustering analysis)으로 나타내었으며, 향기 성분과 맛 성분의 패턴을 분석하여 진행하였다. 다변량분석은 XLSTAT software ver. 2023(Addinsoft)을 이용하여 각 샘플과 변수에 대한 패턴을 확인하였다.
레드비트의 처리 방법에 따른 맛 성분을 전자혀를 통해 분석한 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 전자혀 분석 결과는 인간이 느끼는 기본적인 신맛, 짠맛, 감칠맛, 단맛, 쓴맛의 5가지 맛과 관련된 센서를 통해 상대적인 값으로 나타내었다. 신맛과 관련된 센서인 SRS는 RWA와 REA에서 8.00, 7.95로 높은 값을 확인하였으며, RE와 RW에서는 4.10과 3.90을 확인하였다. 짠맛과 관련된 센서인 STS는 RE와 RW에서 8.10과 7.95로 높은 값을 확인하였으며, RWA와 REA에서 4.10, 3.95를 확인하였다. 감칠맛 관련 센서인 UMS는 REA와 RWA에서 7.85, 6.85로 높은 값을 확인했으며, RW와 RE에서 4.70과 4.60을 각각 확인하였다. 단맛 관련 센서인 SWS는 RWA 6.70, REA 5.85, RW 5.85, RE 5.60으로 다른 맛과는 비교적 큰 차이를 보이지 않았다. 쓴맛 관련 센서인 BRS는 RE와 RW에서 모두 8.00으로 높은 값을 확인하였으며, REA와 RWA에서 4.10과 3.95를 각각 확인하였다.
신맛의 경우 수소이온(H+)의 영향으로 인해 사람의 감각기관은 신맛을 인지하며, pH에 따라 식품의 신맛을 결정할 수 있다(Hong 등, 2021c). Stampanoni(1993)의 연구에서도 산을 첨가하였을 때 신맛이 증가한다는 것으로 보고되었다. 이에 따라 레드비트에 산성인 1% AA를 첨가한 REA와 RWA가 신맛이 증가한 것이라고 판단된다(Amerine 등, 1965). 단맛의 값은 모든 샘플에서 비슷한 값을 보였으며, 샘플의 단맛은 레드비트에 함유된 sucrose의 영향으로 단맛이 나는 것이라고 판단된다(Yoon 등, 2023). Triterpene saponin은 레드비트의 쓴맛에 영향을 주는 천연화합물로 알려져 있는데(Mikołajczyk-Bator, 2022), Choi 등(2008)의 연구에 따르면 산성 조건에서 사포닌의 분해 현상이 나타나는 것으로 보고되었다. 문헌 연구와 같이 산성인 1% AA 첨가로 인해 쓴맛을 나타내는 triterpene saponin이 분해되어 1% AA를 첨가한 REA와 RWA가 RE와 RW보다 약 2배 감소한 것이라고 판단된다(Amerine 등, 1965).
레드비트의 처리에 따른 휘발성 향기 성분을 전자센서인 전자코를 이용하여 분석하였으며, 분석 결과를 Table 1에 나타내었다. 4가지 레드비트 샘플에서 9종의 alcohols, 3종의 aldehydes, 4종의 sulfur-contanining compounds, 7종의 acids and esters, 6종의 heterocyclic compounds, 10종의 hydrocarbons, 2종의 ketones, 1종의 pyrazine이 검출되어 총 42개의 휘발성 향기 성분이 검출되었다. RE에서는 24종, RW에서는 22종, REA에서는 18종, RWA에서는 24종의 휘발성 향기 성분이 검출되었다. 레드비트 전체에 1% AA를 첨가한 RWA에서 가장 많은 향기 성분이 검출되었다.
Table 1 . Volatile compounds of processing red beet using electronic nose (Peak area×103).
Compounds | RT1)(RI2)) | Sensory description | RE | RW | REA | RWA |
---|---|---|---|---|---|---|
Alcohols(9) | ||||||
2-Methyl-2-propanol | 17.48(488) | Camphor | ND3) | 0.04±0.05 | 0.10±0.01 | ND |
Pentanol | 39.42(767) | Fruity | 0.04±0.04 | 0.07±0.01 | ND | ND |
2-Hexen-1-ol | 50.31(866) | Leafy | 0.03±0.04 | ND | ND | ND |
1-Hexanol | 50.98(873) | Fruity | ND | ND | ND | 0.05±0.07 |
1-Octen-3-ol | 60.83(982) | Carrot, Earthy | 0.14±0.13 | ND | ND | ND |
66.63(1,062) | Medicinal | 0.04±0.05 | ND | ND | ND | |
Fenchol | 69.19(1,098) | Woody | 0.07±0.11 | ND | ND | ND |
2-Butyloctanol | 79.10(1,270) | - | ND | ND | 0.19±0.22 | ND |
Geosmin | 89.34(1,480) | Beet, Earthy | 0.09±0.08 | 0.09±0.08 | 0.05±0.06 | 0.07±0.08 |
Aldehydes(3) | ||||||
Acetaldehyde | 15.12(436) | Fresh, Fruity | 0.59±0.10 | 0.40±0.16 | 0.22±0.01 | 0.34±0.13 |
Propenal | 16.34(463) | Almond | 1.73±0.23 | 3.50±0.64 | 1.68±0.21 | 3.49±0.57 |
3,6-Nonadienal | 69.23(1,099) | Cucumber | ND | ND | 0.06±0.08 | ND |
Sulfur-containing compounds(4) | ||||||
Dimethyl sulfide | 18.66(514) | Cabbage | 0.77±0.13 | 0.97±0.22 | 0.13±0.03 | 0.16±0.03 |
Carbon disulfide | 20.62(558) | Sweet | 0.04±0.05 | 0.04±0.04 | 0.07±0.01 | 0.07±0.08 |
3-Methyl-2-butene-1-thiol | 45.23(818) | Onion | ND | 0.05±0.07 | ND | ND |
Dimethyl sulfoxide | 46.05(826) | Mushroom | ND | ND | ND | 0.05±0.05 |
Acids and Esters(7) | ||||||
Butanoic acid | 45.11(817) | Butter, Sweaty | 0.05±0.07 | ND | ND | 0.09±0.11 |
Pentanoic acid | 52.29(905) | Citrus, Sharp, Sour | 0.12±0.06 | 0.05±0.07 | ND | 0.06±0.08 |
Propyl 2-methyl-2-propenoate | 54.36(906) | - | ND | ND | ND | 0.06±0.07 |
Hexanoic acid | 62.22(999) | Balsamic | ND | 0.04±0.04 | ND | ND |
Benzyl acetate | 71.69(1,140) | Fresh | ND | 0.07±0.08 | 0.10±0.16 | 0.13±0.15 |
Heptanoic acid | 72.93(1,160) | Sour | ND | ND | ND | 0.12±0.18 |
Benzoic acid | 73.01(1,161) | Balsamic | 0.11±0.18 | ND | ND | ND |
Heterocyclic compounds(6) | ||||||
Diethyl ether | 17.56(490) | Etheral | ND | ND | ND | 0.11±0.13 |
Diisopropyl ether | 25.11(629) | Etheral | ND | ND | ND | 0.03±0.04 |
Trichloroethylene | 31.48(700) | Sweet | ND | ND | ND | 0.05±0.06 |
Indole | 79.95(1,285) | Earthy | ND | 0.24±0.18 | 0.19±0.17 | 0.03±0.04 |
Myrsticin | 91.15(1,519) | Spicy | 0.65±0.08 | 0.65±0.03 | 0.62±0.03 | 0.65±0.03 |
Ambroxide | 104.59(1,819) | Amber, Paper | 1.44±0.04 | 1.32±0.09 | 1.38±0.06 | 1.36±0.08 |
Hydrocarbons(10) | ||||||
Hexane | 22.54(600) | Gasoline | 1.00±0.01 | 0.99±0.05 | 0.97±0.02 | 0.98±0.03 |
2-Methylhexane | 28.23(664) | Aromatic | 0.04±0.05 | ND | 0.03±0.04 | ND |
Benzene | 28.33(665) | Aromatic | 0.04±0.05 | 0.04±0.05 | ND | ND |
2,4-Octadiene | 43.53(802) | Glue | 0.22±0.06 | 0.12±0.11 | 0.08±0.10 | 0.04±0.05 |
2-Methyl octane | 50.34(867) | - | 0.04±0.05 | 0.05±0.06 | ND | ND |
65.35(1,043) | Citrus | ND | ND | ND | 0.04±0.04 | |
4-Methyldecane | 66.54(1,060) | - | ND | 0.04±0.04 | ND | ND |
Pentylbenzene | 72,82(1,158) | Green | ND | 0.27±0.24 | ND | ND |
Hexylbenzene | 79.05(1,269) | - | 0.18±0.21 | 0.23±0.29 | ND | 0.17±0.19 |
Tetradecane | 85.71(1,401) | Sweet | 0.28±0.14 | 0.25±0.14 | 0.25±0.16 | 0.24±0.15 |
Ketones(2) | ||||||
Carvone | 79.21(1,272) | Sweet | 0.18±0.21 | ND | ND | 0.16±0.18 |
δ-Octalactone | 81.12(1,308) | Coconut | ND | ND | 0.01±0.03 | ND |
Pyrazine(1) | ||||||
2-Methoxy-3-(1-Methylpropyl)pyrazine | 72.88(1,159) | Carrot, Earthy | 0.13±0.19 | ND | 0.11±0.19 | ND |
1)RT: retention time. 2)RI: retention index. 3)ND: not detected..
모든 샘플에서 확인된 geosmin은 흙에서 발견되는 주요 향기 성분에 속하고, 와인, 통조림 버섯, 생선, 건조 콩, 레드비트에서 검출되는데, sensory description은 earthy, beet로 확인되었다(Lu 등, 2003). 이 중 비트의 뿌리는 독특한 맛과 흙 향을 가지고 있어 비트 향에 큰 영향을 미친다(Bach 등, 2015). 이러한 흙(earthy) 향으로 인해 레드비트의 소비가 제한적인 요소로 작용하고 있다(Casciano 등, 2022). Geosmin은 1% AA를 첨가한 REA 샘플과 RWA 샘플에서 낮은 peak area를 확인할 수 있었다. Alcohols류에서는 1-octen-3-ol이 0.14±0.13으로 가장 높은 peak area를 나타내었으며, sensory description은 carrot과 earthy odor로 확인되었다. 1-Octen-3-ol은 버섯과 곰팡이에 의해 생성되는 휘발성 물질이다(Yoon 등, 2023). 또한 Yin 등(2019)의 연구에서도 1-octen-3-ol이 버섯 향과 흙 향을 제공한다고 보고하였다.
Acetaldehyde와 propenal은 geosmin과 같이 모든 샘플에서 확인되었다. Acetaldehyde에서 RE 샘플은 0.59±0.10으로 가장 높은 peak area를 나타내었고, RW 샘플은 0.40±0.16, RWA 샘플은 0.34±0.13, REA 샘플에서 0.22±0.01로 가장 낮은 peak area를 나타내었다. Boo 등(2020)과 Hong 등(2021b)의 연구에서 레드비트와 같은 십자화과 식물인 월동무와 브로콜리의 전자코 분석에서 acetaldehyde가 검출된 것을 확인하였다. Propenal은 껍질이 없는 부분인 RE 샘플과 REA 샘플에서 1.73±0.23과 1.68±0.21로 높은 peak area가 검출되었고, 껍질이 있는 부분인 RW 샘플과 RWA 샘플에서 3.50±0.64와 3.49±0.57로 낮은 peak area로 약 3배 차이를 보였다.
Sulfur containing compounds는 cysteine sulfoxide lyase의 효소 반응에 의해 생성된다고 알려져 있다(Boo 등, 2020). RE와 RW는 1% AA를 첨가한 REA와 RWA보다 sulfur containing compounds에서 비교적 높은 peak area를 나타내었다. 십자화과 채소의 대표적인 향기 성분인 dimethyl sulfide는 모든 샘플에서 검출되었으며, RE와 RW는 1% AA를 첨가한 REA와 RWA보다 높은 peak area를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 주로 신선한 양배추의 파쇄된 조각에서 검출되고 컬리플라워에서 검출되어 조리된 양배추 향을 나타낸다(Marcinkowska와 Jeleń, 2022).
전자혀 시스템 센서값과 전자코의 값을 이용하여, 다변량분석으로 맛 성분과 휘발성 향기 성분의 패턴을 분석하여 Fig. 2에 나타내었다. 다변량 분석법 중 하나인 PCA를 통해 레드비트 껍질의 유무 및 1% AA 첨가에 따른 5가지 맛을 나타내는 센서값과 휘발성 향기 성분의 패턴을 확인하였다. PC1에서 53.80%의 variance를, PC2는 31.05%의 variance를 나타내어 전체 PC에서 84.85%의 variance를 나타내었다. 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW는 PC1 기준으로 positive 한 방향에 위치하였고, 1% AA를 첨가한 REA와 RWA는 PC1 기준으로 negative 한 방향에 위치하였다. 맛 성분은 짠맛과 쓴맛이 PC1과 PC2에 positive 한 1사분면에 위치하였고, 신맛과 감칠맛은 PC1과 PC2에 negative 한 4사분면에 위치하였다. 전자혀 결과(Fig. 1)에서 RE와 RW에서 짠맛과 쓴맛이 각각 높았고, REA와 RWA에서는 신맛과 감칠맛에서 높은 결괏값이 나와 서로 가장 낮은 variance를 나타낸 것으로 판단된다. 휘발성 향기 성분인 aldehydes, ketones, hydrocarbons, sulfur-containing compounds, alcohols, pyrazine이 PC1 기준으로 positive 한 방향에 위치하였고, heterocyclic compounds와 acids and esters는 PC1 기준으로 negative 한 방향에 위치하였다. 또한 geosmin은 PC1과 PC2에 positive 한 1사분면에 위치하였고, 1사분면에 위치한 RE와 가까이 위치하여 다른 샘플보다 상대적으로 높은 상관성이 있는 것을 확인할 수 있었다.
레드비트의 1% AA 처리에 대한 군집분석의 결과는 Fig. 3에 나타내었다. 군집분석 결과 2가지의 군집으로 분리된 것을 확인할 수 있었다. 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW가 하나의 군집으로 분리되었으며, 1% AA를 첨가한 REA와 RWA는 또 다른 하나의 군집을 형성하였다. 또한 이 2가지의 군집은 유의적인 차이가 나는 것으로 확인되었다. 군집분석을 통해 레드비트 껍질의 유무보다 1% AA를 첨가한 것이 맛 성분과 휘발성 향기 성분에 영향을 주는 것으로 확인되었다.
레드비트의 AA 처리를 통한 휘발성 향기 성분을 GC-MS를 이용하여 분석하였으며, 분석 결과를 Table 2에 나타내었다. 1% AA 처리한 레드비트 샘플에서 9종의 alcohols, 3종의 aldehydes, 2종의 sulfur-containing compounds, 1종의 acid, 11종의 heterocyclic compounds, 4종의 hydrocarbons, 2종의 pyrazines이 검출되어 총 32종의 휘발성 향기 성분이
Table 2 . Volatile compounds of processing red beet by Gas chromatography-mass spectrometry (μg/kg).
Volatile compounds | RT1) (min) | RI2) | RE | RW | REA | RWA | I.D.3) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Alcohols(9) | |||||||
1-Hexanol | 10.90 | 895 | ND4) | ND | ND | 274.27±49.68 | MS |
2-Ethylhexan-1-ol | 16.02 | 1053 | ND | ND | 76.54±19.25 | 81.49±25.02 | MS |
1-Octanol | 17.29 | 1092 | ND | ND | 18.98±1.25 | ND | MS |
Prehnitol | 18.85 | 1145 | ND | ND | 19.28±5.89 | ND | MS |
1-Nonanol | 20.22 | 1190 | 25.72±6.55 | 23.45±20.87 | ND | ND | MS |
1-Undecanol | 20.23 | 1191 | ND | ND | 7.88±4.69 | ND | MS |
Geosmin | 26.61 | 1431 | 101.23±87.46 | 87.89±104.38 | 72.14±70.45 | 31.96±4.78 | MS |
2,4-di-tert-butyl-Phenol | 28.99 | 1529 | 176.25±5.81 | 107.71±3.17 | 124.85±33.67 | 89.31±2.97 | MS |
2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-Phenol | 29.10 | 1533 | 21.74±1.29 | 11.00±3.89 | 24.98±5.84 | 14.39±4.86 | MS |
Aldehydes(3) | |||||||
Hexanal | 8.70 | 833 | ND | ND | ND | 252.92±35.62 | MS |
Benzaldehyde | 13.92 | 986 | ND | ND | 71.98±1.51 | 85.73±5.42 | MS |
Nonanal | 18.33 | 1127 | 61.52±7.09 | 52.09±8.84 | ND | ND | MS |
Sulfur-containing compounds(2) | |||||||
Dimethyl sulfide | 2.40 | <800 | 18.78±6.00 | 25.42±0.59 | 6.70±2.27 | 5.57±0.67 | MS/RI5) |
1-Heptanethiol | 6.90 | <800 | ND | 11.55±10.52 | ND | ND | MS |
Acid(1) | |||||||
Methyl N-hydroxybenzenecarboximidoate | 11.68 | 919 | 33.44±1.87 | 48.04±10.24 | 76.20±16.03 | 61.06±4.99 | MS |
Heterocyclic compounds(11) | |||||||
Chlorozotocin | 3.44 | <800 | 65.17±69.82 | ND | ND | ND | MS |
4-Acetylmorpholine | 4.22 | <800 | ND | ND | ND | 99.30±5.23 | MS |
2-Methylazetidine | 7.79 | 803 | ND | ND | ND | 146.40±16.71 | MS |
2-Ethylacridine | 10.27 | 879 | 8.94±0.04 | ND | ND | ND | MS |
Minoxidil | 13.70 | 980 | ND | ND | ND | 37.10±1.14 | MS |
D-Limonene | 16.05 | 1054 | 130.04±3.34 | 91.65±29.12 | 160.27±45.35 | 136.40±19.29 | MS |
Cymene | 17.80 | 1108 | ND | 11.15±4.46 | ND | ND | MS |
Auramine | 18.43 | 1130 | ND | ND | ND | 15.54±4.23 | MS |
1,2,4,5-Tetramethylbenzene | 18.71 | 1140 | 14.95±6.07 | 28.70±1.75 | 14.00±6.30 | ND | MS |
m-di-tert-butyl-Benzene | 22.60 | 1277 | 198.53±0.98 | 222.26±7.63 | 96.73±0.44 | 60.82±2.67 | MS |
BHT-quinone-methide | 28.08 | 1490 | 38.92±0.70 | 5.87±2.03 | 7.54±1.22 | ND | MS |
Hydrocarbons(4) | |||||||
Hexane | 3.05 | <800 | 592.96±757.25 | 425.70±501.25 | 224.64±51.80 | 15.35±3.91 | MS/RI |
1-Tetradecene | 6.91 | <800 | ND | ND | ND | 86.46±108.30 | MS |
Dodecane | 17.07 | 1085 | 41.77±20.87 | ND | ND | ND | MS |
1-Undecene | 17.91 | 1112 | 108.94±23.20 | ND | ND | ND | MS |
Pyrazines(2) | |||||||
2-Methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine | 20.31 | 1193 | ND | 18.69±0.30 | ND | 20.10±1.31 | MS |
4-(p-Chlorophenyl)-2,6-Diphenylpyridine | 22.42 | 1270 | 25.53±2.93 | ND | ND | ND | MS |
1)RT: retention time. 2)RI: retention index. 3)I.D.: identification. 4)ND: not detected. 5)MS/RI: identified of compounds using both MS and RI. RI: identified of compounds using MS..
검출되었다. RE에서 17종, RW에서 15종, REA에서 15종 그리고 RWA에서 18종의 향기 성분들이 검출되었다. 레드비트 전체에 1% AA를 첨가한 RWA에서 가장 많은 향기 성분이 검출되었으며, 레드비트 가식부에 1% AA를 첨가한 REA에서 가장 작은 향기 성분이 검출되었다.
GC-O를 통하여 1% AA 처리한 레드비트의 향기 활성 물질을 분석하여 Table 3으로 나타내었다. 총 감지된 향기 활성 물질은 5종으로 확인되었으며, 1-hexanol, geosmin, hexanal, nonanal, 2-methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine과 같은 향기 활성 물질들이 검출되었다. 모든 샘플의 향에서 인지된 geosmin은 RE에서 2의 강도가 나타났으며, 나머지 RW, REA 및 RWA는 1의 강도를 나타내었다.
Table 3 . Odor intersity and description in processing red beet using GC-olfactometry.
Volatile compounds | RT1) (min) | Relative Intensity | Odor description | Reference odor description | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
RE | RW | REA | RWA | ||||
Alcohols(2) | |||||||
1-Hexanol | 10.90 | 02) | 0 | 0 | 1 | Alcoholic | Alcoholic3) |
Geosmin | 26.61 | 2 | 1 | 1 | 1 | Earthy | Earthy4) |
Aldehydes(2) | |||||||
Hexanal | 8.70 | 0 | 0 | 0 | 1 | leafy | Grass5) |
Nonanal | 14.17 | 1 | 1 | 0 | 0 | Grass | Citrus5) |
Pyrazine(1) | |||||||
2-Methoxy-3-(1-methylpropyl)-Pyrazine | 20.31 | 0 | 1 | 0 | 1 | Vegetative, Pepper | Green, a little spicy6) |
1)RT: retention time. 2)0: correspounds not recognized. 3)Bartkiene at al (2022). 4)Freidig and Goldman (2014). 5)Xu at al (2019). 6)Xu at al (2020)..
Alcohol류와 aldehyde류는 과일과 채소 향미에 많이 발견되는데, 이는 리놀레산과 리놀레닉의 산화 과정에서 생성되는 분해로부터 생성된다고 알려져 있다(Takeoka, 1999). Alchohol류 중 하나인 geosmin은 모든 샘플에서 확인되었다. RE에서 가장 높은 함량을 나타내었으며, RW, REA, RWA 순서로, RWA가 가장 낮은 함량을 나타내었다(Table 2). 레드비트의 휘발성 향기 성분인 geosmin은 특징적인 흙 향을 띠며, 미생물의 작용으로 합성되어 생성된 것으로 잘 알려져 있다(Lu 등, 2003; Yoon 등, 2023). Hsieh 등(2012)의 연구에서 흙 향과 곰팡이 향을 띠는 2-methylisoborneol(2-MlB)과 geosmin은 음용수에서 자주 발견되는 물질이며, 산성 조건에서 중성과 알칼리 조건보다 낮은 농도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이는 산성 조건에서 geosmin이 탈수되어 향이 사라질 수 있기 때문이다(Hsieh 등, 2012). 본 연구에서도 이와 같이 1% AA를 첨가한 부분에서 geosmin이 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 1% AA 첨가로 산성 조건이 되어 geosmin의 탈수로 인해 함량이 감소하였을 것으로 판단된다. 1-Hexanol은 RWA가 274.27±49.68로 가장 높은 함량을 나타내었으며, odor description은 alcoholic으로 확인하였다. 1-Hexanol은 그레나슈 포도 에센스에 많이 함유되어 있으며, 과일 향을 나타낸다고 보고되었다(Salunkhe 등, 1976; Sosa-Moguel 등, 2018). Hexanal은 252.92±35.62로 RWA에서 가장 높은 함량을 나타내었다. 통조림 비트를 분석한 Richardson(2013)의 연구에서 41가지 향기 성분이 확인되었으며, hexanal에서 green 향과 grassy 향이 나타난 것을 확인할 수 있었다. Nonanal은 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW에서 61.52±7.09, 52.09±8.84의 함량을 확인하였다. 통조림 비트에서 nonanal은 중간 정도의 향기를 가졌으며, citrus 향을 가지는 것을 확인하였다(Richardson, 2013).
Sulfur-containing compound류는 전형적인 채소의 휘발성 향기 성분이다(Takeoka, 1999). Dimethyl sulfide는 methanethiol의 산화로 인해 발생하는 것이라고 알려져 있다(Jo 등, 2022). 또한 배추, 컬리플라워, 브로콜리, 마늘에 함유된 주요 항암성분뿐만 아니라 대표적인 향기 성분이라 할 수 있다(Lee, 2007). RW는 25.42±0.59, RE는 18.78±6.00, REA는 6.70±2.27, RWA는 5.57±0.67 순으로 모든 샘플에서 확인되었다.
Pyrazine류는 질소를 함유한 heterocyclic compound로 식물에서 많이 발견되며, 음식 향기에 많은 관련이 있는 것으로 알려져 있다(Sidhu 등, 2015). 2-Methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine은 odor description에서 grassy, bean, earthy, spicy odor image를 가지고 있으며, 껍질이 있는 부분인 RW와 RWA에서 주로 발견되었다(Xu 등, 2020; Yoon 등, 2023). Yoon 등(2023)의 연구에서 레드비트의 가식부, 껍질, 레드비트 전체를 가지고 GC-MS 분석을 하였으며, 2-methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine의 함량이 껍질에서 가장 많은 함량이 나타난 것을 확인할 수 있었다.
본 연구는 1% ascorbic acid(AA)를 처리한 레드비트의 맛 성분과 휘발성 향기 성분을 분석하였다. 전자혀를 사용하여 맛 성분을 분석하였으며, 전자코와 GC-MS/O를 사용하여 휘발성 향기 성분을 분석하였다. 전자혀 분석을 통해 신맛과 감칠맛이 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW보다 1% AA를 첨가한 레드비트인 REA와 RWA에서 높은 값을 확인하였다. 또한 짠맛과 쓴맛은 1% AA를 첨가하지 않은 RE와 RW보다 1% AA 첨가한 레드비트 REA와 RWA에서 낮은 값을 나타내는 것으로 확인하였다. 전자코 분석을 통해 휘발성 향기 성분을 분석하여 총 37종이 검출되었다. 그중 레드비트에 나는 흙 향의 주요 성분인 geosmin은 모든 샘플에서 검출되었으며 1% AA를 첨가한 REA와 RWA에서 비교적 낮은 peak area를 확인하였다. 양배추 향을 나타내는 dimethyl sulfide는 모든 샘플에서 확인되었고 RE와 RW는 1% AA를 첨가한 REA와 RWA보다 높은 peak area를 확인하였다. 다변량분석을 통해 레드비트 껍질의 유무보다 1% AA를 첨가한 것이 맛 성분과 휘발성 향기 성분에 영향을 주는 것으로 확인되었다. GC-MS/O 분석을 통해 휘발성 향기 성분을 분석하여 총 32종이 검출되었다. 전자코에서 검출된 geosmin이 검출되었으며, 전자코와 같이 1% AA를 첨가한 레드비트 REA와 RWA가 낮은 함량을 나타내는 것을 확인하였다. 약간 매운 향과 채소 향이 나는 2-methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine이 껍질이 있는 부분인 RW와 RWA에서 확인되었다. GC-O 분석을 통하여 감지된 향기 활성 물질은 총 5종으로 확인되었으며, 1-hexanol, geosmin, hexanal, nonanal, 2-methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine의 향기 활성 물질들이 확인되었다. Geosmin은 모든 샘플에서 향이 인지되었으며, RE에서 2의 강도가 나타났고 나머지 RW, REA 및 RWA는 1의 강도를 나타내었다. 본 연구에서 레드비트에 1% AA 첨가로 레드비트에 주요 흙 향인 geosmin이 전자코와 GC-MS/O에서 감소하는 것을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 1% AA 첨가로 레드비트의 geosmin의 감소에 대한 기초자료로 활용할 수 있다고 판단된다.
본 논문은 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호: PJ0161732023)의 지원에 의해 이루어진 것으로 이에 감사드립니다.
Table 1 . Volatile compounds of processing red beet using electronic nose (Peak area×103).
Compounds | RT1)(RI2)) | Sensory description | RE | RW | REA | RWA |
---|---|---|---|---|---|---|
Alcohols(9) | ||||||
2-Methyl-2-propanol | 17.48(488) | Camphor | ND3) | 0.04±0.05 | 0.10±0.01 | ND |
Pentanol | 39.42(767) | Fruity | 0.04±0.04 | 0.07±0.01 | ND | ND |
2-Hexen-1-ol | 50.31(866) | Leafy | 0.03±0.04 | ND | ND | ND |
1-Hexanol | 50.98(873) | Fruity | ND | ND | ND | 0.05±0.07 |
1-Octen-3-ol | 60.83(982) | Carrot, Earthy | 0.14±0.13 | ND | ND | ND |
66.63(1,062) | Medicinal | 0.04±0.05 | ND | ND | ND | |
Fenchol | 69.19(1,098) | Woody | 0.07±0.11 | ND | ND | ND |
2-Butyloctanol | 79.10(1,270) | - | ND | ND | 0.19±0.22 | ND |
Geosmin | 89.34(1,480) | Beet, Earthy | 0.09±0.08 | 0.09±0.08 | 0.05±0.06 | 0.07±0.08 |
Aldehydes(3) | ||||||
Acetaldehyde | 15.12(436) | Fresh, Fruity | 0.59±0.10 | 0.40±0.16 | 0.22±0.01 | 0.34±0.13 |
Propenal | 16.34(463) | Almond | 1.73±0.23 | 3.50±0.64 | 1.68±0.21 | 3.49±0.57 |
3,6-Nonadienal | 69.23(1,099) | Cucumber | ND | ND | 0.06±0.08 | ND |
Sulfur-containing compounds(4) | ||||||
Dimethyl sulfide | 18.66(514) | Cabbage | 0.77±0.13 | 0.97±0.22 | 0.13±0.03 | 0.16±0.03 |
Carbon disulfide | 20.62(558) | Sweet | 0.04±0.05 | 0.04±0.04 | 0.07±0.01 | 0.07±0.08 |
3-Methyl-2-butene-1-thiol | 45.23(818) | Onion | ND | 0.05±0.07 | ND | ND |
Dimethyl sulfoxide | 46.05(826) | Mushroom | ND | ND | ND | 0.05±0.05 |
Acids and Esters(7) | ||||||
Butanoic acid | 45.11(817) | Butter, Sweaty | 0.05±0.07 | ND | ND | 0.09±0.11 |
Pentanoic acid | 52.29(905) | Citrus, Sharp, Sour | 0.12±0.06 | 0.05±0.07 | ND | 0.06±0.08 |
Propyl 2-methyl-2-propenoate | 54.36(906) | - | ND | ND | ND | 0.06±0.07 |
Hexanoic acid | 62.22(999) | Balsamic | ND | 0.04±0.04 | ND | ND |
Benzyl acetate | 71.69(1,140) | Fresh | ND | 0.07±0.08 | 0.10±0.16 | 0.13±0.15 |
Heptanoic acid | 72.93(1,160) | Sour | ND | ND | ND | 0.12±0.18 |
Benzoic acid | 73.01(1,161) | Balsamic | 0.11±0.18 | ND | ND | ND |
Heterocyclic compounds(6) | ||||||
Diethyl ether | 17.56(490) | Etheral | ND | ND | ND | 0.11±0.13 |
Diisopropyl ether | 25.11(629) | Etheral | ND | ND | ND | 0.03±0.04 |
Trichloroethylene | 31.48(700) | Sweet | ND | ND | ND | 0.05±0.06 |
Indole | 79.95(1,285) | Earthy | ND | 0.24±0.18 | 0.19±0.17 | 0.03±0.04 |
Myrsticin | 91.15(1,519) | Spicy | 0.65±0.08 | 0.65±0.03 | 0.62±0.03 | 0.65±0.03 |
Ambroxide | 104.59(1,819) | Amber, Paper | 1.44±0.04 | 1.32±0.09 | 1.38±0.06 | 1.36±0.08 |
Hydrocarbons(10) | ||||||
Hexane | 22.54(600) | Gasoline | 1.00±0.01 | 0.99±0.05 | 0.97±0.02 | 0.98±0.03 |
2-Methylhexane | 28.23(664) | Aromatic | 0.04±0.05 | ND | 0.03±0.04 | ND |
Benzene | 28.33(665) | Aromatic | 0.04±0.05 | 0.04±0.05 | ND | ND |
2,4-Octadiene | 43.53(802) | Glue | 0.22±0.06 | 0.12±0.11 | 0.08±0.10 | 0.04±0.05 |
2-Methyl octane | 50.34(867) | - | 0.04±0.05 | 0.05±0.06 | ND | ND |
65.35(1,043) | Citrus | ND | ND | ND | 0.04±0.04 | |
4-Methyldecane | 66.54(1,060) | - | ND | 0.04±0.04 | ND | ND |
Pentylbenzene | 72,82(1,158) | Green | ND | 0.27±0.24 | ND | ND |
Hexylbenzene | 79.05(1,269) | - | 0.18±0.21 | 0.23±0.29 | ND | 0.17±0.19 |
Tetradecane | 85.71(1,401) | Sweet | 0.28±0.14 | 0.25±0.14 | 0.25±0.16 | 0.24±0.15 |
Ketones(2) | ||||||
Carvone | 79.21(1,272) | Sweet | 0.18±0.21 | ND | ND | 0.16±0.18 |
δ-Octalactone | 81.12(1,308) | Coconut | ND | ND | 0.01±0.03 | ND |
Pyrazine(1) | ||||||
2-Methoxy-3-(1-Methylpropyl)pyrazine | 72.88(1,159) | Carrot, Earthy | 0.13±0.19 | ND | 0.11±0.19 | ND |
1)RT: retention time. 2)RI: retention index. 3)ND: not detected..
Table 2 . Volatile compounds of processing red beet by Gas chromatography-mass spectrometry (μg/kg).
Volatile compounds | RT1) (min) | RI2) | RE | RW | REA | RWA | I.D.3) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Alcohols(9) | |||||||
1-Hexanol | 10.90 | 895 | ND4) | ND | ND | 274.27±49.68 | MS |
2-Ethylhexan-1-ol | 16.02 | 1053 | ND | ND | 76.54±19.25 | 81.49±25.02 | MS |
1-Octanol | 17.29 | 1092 | ND | ND | 18.98±1.25 | ND | MS |
Prehnitol | 18.85 | 1145 | ND | ND | 19.28±5.89 | ND | MS |
1-Nonanol | 20.22 | 1190 | 25.72±6.55 | 23.45±20.87 | ND | ND | MS |
1-Undecanol | 20.23 | 1191 | ND | ND | 7.88±4.69 | ND | MS |
Geosmin | 26.61 | 1431 | 101.23±87.46 | 87.89±104.38 | 72.14±70.45 | 31.96±4.78 | MS |
2,4-di-tert-butyl-Phenol | 28.99 | 1529 | 176.25±5.81 | 107.71±3.17 | 124.85±33.67 | 89.31±2.97 | MS |
2,6-bis(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-Phenol | 29.10 | 1533 | 21.74±1.29 | 11.00±3.89 | 24.98±5.84 | 14.39±4.86 | MS |
Aldehydes(3) | |||||||
Hexanal | 8.70 | 833 | ND | ND | ND | 252.92±35.62 | MS |
Benzaldehyde | 13.92 | 986 | ND | ND | 71.98±1.51 | 85.73±5.42 | MS |
Nonanal | 18.33 | 1127 | 61.52±7.09 | 52.09±8.84 | ND | ND | MS |
Sulfur-containing compounds(2) | |||||||
Dimethyl sulfide | 2.40 | <800 | 18.78±6.00 | 25.42±0.59 | 6.70±2.27 | 5.57±0.67 | MS/RI5) |
1-Heptanethiol | 6.90 | <800 | ND | 11.55±10.52 | ND | ND | MS |
Acid(1) | |||||||
Methyl N-hydroxybenzenecarboximidoate | 11.68 | 919 | 33.44±1.87 | 48.04±10.24 | 76.20±16.03 | 61.06±4.99 | MS |
Heterocyclic compounds(11) | |||||||
Chlorozotocin | 3.44 | <800 | 65.17±69.82 | ND | ND | ND | MS |
4-Acetylmorpholine | 4.22 | <800 | ND | ND | ND | 99.30±5.23 | MS |
2-Methylazetidine | 7.79 | 803 | ND | ND | ND | 146.40±16.71 | MS |
2-Ethylacridine | 10.27 | 879 | 8.94±0.04 | ND | ND | ND | MS |
Minoxidil | 13.70 | 980 | ND | ND | ND | 37.10±1.14 | MS |
D-Limonene | 16.05 | 1054 | 130.04±3.34 | 91.65±29.12 | 160.27±45.35 | 136.40±19.29 | MS |
Cymene | 17.80 | 1108 | ND | 11.15±4.46 | ND | ND | MS |
Auramine | 18.43 | 1130 | ND | ND | ND | 15.54±4.23 | MS |
1,2,4,5-Tetramethylbenzene | 18.71 | 1140 | 14.95±6.07 | 28.70±1.75 | 14.00±6.30 | ND | MS |
m-di-tert-butyl-Benzene | 22.60 | 1277 | 198.53±0.98 | 222.26±7.63 | 96.73±0.44 | 60.82±2.67 | MS |
BHT-quinone-methide | 28.08 | 1490 | 38.92±0.70 | 5.87±2.03 | 7.54±1.22 | ND | MS |
Hydrocarbons(4) | |||||||
Hexane | 3.05 | <800 | 592.96±757.25 | 425.70±501.25 | 224.64±51.80 | 15.35±3.91 | MS/RI |
1-Tetradecene | 6.91 | <800 | ND | ND | ND | 86.46±108.30 | MS |
Dodecane | 17.07 | 1085 | 41.77±20.87 | ND | ND | ND | MS |
1-Undecene | 17.91 | 1112 | 108.94±23.20 | ND | ND | ND | MS |
Pyrazines(2) | |||||||
2-Methoxy-3-(1-methylpropyl)-pyrazine | 20.31 | 1193 | ND | 18.69±0.30 | ND | 20.10±1.31 | MS |
4-(p-Chlorophenyl)-2,6-Diphenylpyridine | 22.42 | 1270 | 25.53±2.93 | ND | ND | ND | MS |
1)RT: retention time. 2)RI: retention index. 3)I.D.: identification. 4)ND: not detected. 5)MS/RI: identified of compounds using both MS and RI. RI: identified of compounds using MS..
Table 3 . Odor intersity and description in processing red beet using GC-olfactometry.
Volatile compounds | RT1) (min) | Relative Intensity | Odor description | Reference odor description | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
RE | RW | REA | RWA | ||||
Alcohols(2) | |||||||
1-Hexanol | 10.90 | 02) | 0 | 0 | 1 | Alcoholic | Alcoholic3) |
Geosmin | 26.61 | 2 | 1 | 1 | 1 | Earthy | Earthy4) |
Aldehydes(2) | |||||||
Hexanal | 8.70 | 0 | 0 | 0 | 1 | leafy | Grass5) |
Nonanal | 14.17 | 1 | 1 | 0 | 0 | Grass | Citrus5) |
Pyrazine(1) | |||||||
2-Methoxy-3-(1-methylpropyl)-Pyrazine | 20.31 | 0 | 1 | 0 | 1 | Vegetative, Pepper | Green, a little spicy6) |
1)RT: retention time. 2)0: correspounds not recognized. 3)Bartkiene at al (2022). 4)Freidig and Goldman (2014). 5)Xu at al (2019). 6)Xu at al (2020)..
© Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition. Powered by INFOrang Co., Ltd.