Evaluation of Select Natural Antioxidants for Rendered Chicken Fat Preservation

기술 요약: 렌더링 닭 지방 보존을 위한 특정 천연 항산산화제의 평가

문제 제기
렌더링된 닭 지방은 풍미, 칼로리 밀도, 질감 측면에서 가치가 높은 인류 및 반려동물 식품 가공의 핵심 성분이다. 그러나 다른 지방과 마찬가지로 저장 중 지질 산화에 매우 취약하여 산패와 품질 저하를 초래한다. BHT(Butylated hydroxytoluene) 및 BHA(Butylated hydroxy anisole)와 같은 합성 항산화제가 이 과정을 억제하기 위해 흔히 사용되지만, 건강 및 안전에 대한 소비자 우려가 커지면서 천연적이고 지속 가능한 대안에 대한 시장 수요가 생겨나고 있다. 더욱이, 많은 천연 항산화제는 지방 매트릭스 내의 다불포화 지질과 효과적으로 결합하는 데 필요한 양친매성 특성이 부족하여 그 효능이 제한적이다. 따라서 강력한 라디칼 소거 능력을 갖추고 식품 등급 보존에 적합한 천연 기원(식물 기반 및 미생물 기반 모두 포함)을 식별할 필요가 있다.

방법론
본 연구는 37°C에서 21일간의 저장 기간 동안 렌더링된 닭 지방의 지질 산화에 대한 다섯 가지 천연 항산화원의 효능을 평가하였다. 조사된 원료는 다음과 같다:

• 식물 기반 추출물: 터머릭(강황), 툴시(Tulsi), 모링가 (85% 에탄올로 50°C에서 추출), 그리고 크래프트 리그닌(Kraft lignin, 분말 형태로 사용).
• 미생물 기반 항산화제: De Man, Rogosa, 및 Sharpe (MRS) 배지에서 배양된 Lactobacillus plantarum의 세포 부재 상등액(Cell-free supernatant, CFS).

실험 설계:

• In Vitro 스크리닝: DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) 라디칼 소거 분석법을 사용하여 항산화 활성을 평가하고, 50% 효과 농도(EC50)를 결정하였다.
• 보존 시험: 렌더링된 닭 지방 샘플에 각 천연 추출물/에센셜 오일을 0.02% 또는 BHT를 0.01% 첨가하였다. 대조군에는 에탄올이 포함된 지방, 에센셜 오일(터머릭, 모링가, 로즈마리)이 포함된 지방, 그리고 첨가물이 없는 지방을 사용하였다.
• 산화 지표: 샘플은 0일, 7일, 21일에 두 가지 주요 분석법을 사용하여 분석되었다:
  1. TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Substances): 이차 산화 생성물을 측정하기 위함.
  2. Peroxide Value (PV): 일차 산화 생성물을 측정하기 위함.
• 통계 분석: 데이터는 일원 분산 분석(one-way ANOVA)과 Tukey HSD 사후 검정(p<0.05)을 사용하여 분석되었다.

주요 결과

• 추출 수율: 모링가가 14.5%로 가장 높은 추출량을 보였으며, 터머릭(9.5%)과 툴시(4.5%)가 그 뒤를 이었다.
• DPPH 소거 활성: L. plantarum CFS가 4.71 µg/ml라는 가장 낮은 EC50 값을 기록하며 가장 높은 효능을 보였다. 표준 물질인 아스코르브산의 EC50은 12.5 µg/ml였다. 식물 추출물 중에서는 터머릭(225.33 µg/ml)과 툴시(250.51 µg/ml)가 중간 정도의 활성을 보였으며, 모링가(815.81 µg/ml)와 크래프트 리그닌(970 µg/ml)은 가장 높은 EC50 값(이 특정 분석에서의 낮은 효능)을 나타냈다.
• 지질 산화 보존:
  • 첨가물이 포함된 모든 지방 샘플은 세 차례의 반복 실험 전체에서 처리되지 않은 대조군에 비해 지질 산화가 유의하게 감소하였다 (p<0.05).
  • 첫 번째 반복 실험에서 터머릭 에센셜 오일, 로즈마리 에센셜 오일, 툴시 추출물, 모링가 추출물, 크래프트 리그닌, 그리고 L. plantarum CFS가 가장 우수한 보존 효과를 보였다. 21일째에 이러한 천연 항산화제들은 지질 산화를 줄이는 데 있어 BHT보다 유의하게 뛰어난 성능을 보였다.
  • 반복 실험(2 및 3)에서는 특정 항산화제의 상대적 순위가 변동하였다 (예: 2차 TBARS에서는 모링가와 크래프트 리그닌이 가장 우수하였고, 3차 TBARS에서는 툴시, 모링가, 크래프트 리그닌이 가장 우수하였음). 그러나 모든 첨가물은 대조군에 비해 보호 효과를 유지하였다.
  • 연구에서는 저장 온도(37°C)가 닭 지방의 융점(35°C–40°C 범위) 내에 존재함에 따라 관찰된 시간에 따른 보존 패턴의 변동에 기여했을 가능성을 언급하였다.

주요 기여 및 의의
본 논문은 식품 보존 및 렌더링 산업 분야에 다음과 같은 몇 가지 중요한 기여를 한다고 주장한다:

1. 프로바이오틱 항산산화제 적용: 본 연구는 렌더링된 닭 지방 보존을 위해 프로바이otic 미생물 항산화제(L. plantarum CFS)를 사용하는 것을 보고하며, 이는 기존 문헌에서 기록되지 않은 새로운 응용 사례이다. 결과는 L. plantarum이 지질 산화를 억제할 수 있는 강력한 항산화 대사물(이전 문헌에서 2,4-Di-tertiary-butylphenol로 확인됨)을 생성함을 확인시켜 준다.
2. 식품 등급 대안: 본 연구는 선택된 천연 항산산화제(터머릭, 툴시, 모링가, 크래프트 리그닌, L. plantarum)가 BHT와 같은 합성 항산화제를 대체할 수 있는 효과적이고 독성이 없는 식품 등급의 대안임을 입증한다.
3. 경제적 및 안전성 측면: 저자들은 쉽게 구할 수 있고 저렴하며 지속 가능한 이러한 천연 자원을 활용함으로써, 합성 항산화제와 관련된 "발암성 공포"를 제거하면서 수익과 유통기한을 극대화할 수 있다고 주장한다.
4. 크래프트 리그닌의 참신성: 용매 재구성 없이 렌더링된 지방에 크래프트 리그닌 분말을 직접 적용한 것은 리그닌의 보존 능력을 테스트하는 독특한 접근 방식으로 강조된다.

결론
본 연구는 이러한 천연 항산화제들이 렌더링된 닭 지방을 보존하는 데 있어 BHT와 경쟁할 수 있는 강력한 능력을 갖추고 있다고 결론짓는다. L. plantarum CFS가 가장 높은 in vitro 효능을 보였으나, in vivo 보존 결과는 반복 실험마다 차이를 보였으며, 이는 저장 조건과 특정 매트릭스 간의 상호작 작용이 효능에 영향을 미침을 시사한다. 저자들은 결과가 유망하지만, 산업적 구현 전 추가적인 최적화 연구가 필요함을 강조한다.