Shelf-life Studies of Rendered Chicken Fat using Select Natural Antioxidants

기술 요약: 선택된 천연 항산화제를 이용한 렌더링 치킨 지방의 유통기한 연구

문제 제기
렌더링 치킨 지방은 풍미, 칼로리 밀도 및 질감 개선을 위해 가치 있게 평가되는 인류 및 반려동물 식품 가공의 핵심 성분이다. 그러나 다른 지방과 마찬가지로 저장 중 지질 산화에 매우 취약하여 품질 저하와 부패를 초고한다. 부틸히드록시톨루엔(BHT) 및 부틸히드록시아니솔(BHA)과 같은 합성 항산화제가 산화를 억제하기 위해 흔히 사용되어 왔으나, 안전성 및 잠재적 건강 위험에 대한 소비자들의 우려가 증가함에 따라 효과적인 천연 대안에 대한 시장 수요가 생겨났다. 또한, 천연 항산로제의 효능은 그들의 물리화학적 특성(친수성, 친유성 또는 양친매성)과 특정 식품 매트릭스와의 상호작용 능력에 따라 달라지는 경우가 많다. 따라서 특정 식물 기반 및 미생물 기반 천연 항산겨제를 렌더링 치킨 지방의 유통기한 연장에 적용하는 적합성을 평가할 필요가 있으며, 특히 크래프트 리그닌(Kraft lignin) 및 특정 프로바이오틱스 상등액과 같은 후보 물질에 대한 데이터는 현재 제한적이다.

연구 방법
본 연구는 37°C에서 21일 동안 렌더링 치킨 지방의 지질 산화를 지연시키는 데 있어 선택된 천연 항산겨제의 효능을 평가하기 위한 개념 증명(proof-of-concept) 실험 설계를 채택하였다.

• 항산겨제 기원: 본 연구에서는 네 가지 식물 기원(강황, 툴시, 모링가, 크래프트 리그닌)과 한 가지 미생물 기원(Lactobacillus plantarum 무세포 상등액, CFS)으로부터 추출한 조추출물을 테스트하였다.
• 추출 및 준비:
  • 식물 재료는 50°C에서 24시간 동안 85% 에탄올을 사용하여 추출하였다.
  • L. plantarum CFS는 MRS 배지에서 박테리아를 배양한 후, 원심분리를 통해 세포가 없는 상등액을 분리하여 얻었다.
  • 크래프트 리그닌은 용매 유발 길항 작용을 피하기 위해 용매 재구성 없이 순수 분말 형태로 사용하였다.
• In Vitro 스크리닝: 항산화 활성은 먼저 DPPH 라디칼 소거 능력을 사용하여 EC50 값과 소거율을 결정함으로써 평가되었다. 아스코르브산이 표준물질로 사용되었다.
• 유통기한 연구: 렌더링 치킨 지방 샘플에 각 천연 항산겨제 추출물 또는 에센셜 오일을 0.02% 첨가하였으며, 0.01% BHT를 양성 대조군으로 사용하였다. 샘플은 37°C에서 21일 동안 보관되었다.
• 산화 분석: 지질 산화는 TBARS(Thiobarbituric Acid Reactive Substances)와 PV(Peroxide Value)라는 두 가지 주요 분석법을 사용하여 0, 7, 21일째에 모니터링되었다.
  • TBARS: 이차 산화 생성물을 측정하기 위함이다.
  • PV (과산화물가): 일차 산화 생성물을 측정하기 위함이다.
• 통계 분석: 데이터는 95% 신뢰 구간 내에서 일원 배치 분산 분석(one-way ANOVA)을 통해 분석되었으며, p-value < 0.05를 유의한 것으로 간주하였다. 연구는 3회의 반복 실험으로 수행되었다.

주요 결과

• DPPH 소거 활성:
  • L. plantarum CFS는 테스트된 농도 전반에 걸쳐 80%에서 100% 사이의 가장 높은 실험적 소거 능력을 보여주었다.
  • 식물 추출물 중 툴시는 가장 낮은 EC50(250.51 µg/ml)을 나타내어 높은 효능을 보였으며, 크래프트 리그닌은 가장 높은 EC50(970 µg/ml)을 나타냈다.
  • 모링가 추출물은 식물 중 가장 높은 수율인 14.5%를 보였으며, 툴시는 가장 낮은 4.5%를 기록했다.
• 유통기한 성능 (TBARS 및 PV):
  • 모든 첨가제(천연 항산겨제, 에센셜 오일 또는 BHT)를 포함한 지방 샘플은 처리되지 않은 지방 단독 대조군에 비해 지질 산화가 유의하게(p<0.05) 감소하였다.
  • 첫 번째 반복 실험에서 천연 항산겨제는 21일째에 BHT보다 유의하게 높은 항산화 활성을 유지했으나, 7일째에는 천연 항산겨제들 사이 또는 BHT와의 유의미한 차이가 관찰되지 않았다.
  • 두 번째 및 세 번째 반복 실험에서 모든 첨가제 그룹의 TBARS 및 PV 값은 서로 밀집되어 있었으며, 21일 동안 BHT 대조군과 유의미한 차이가 없었다.
  • 처리된 그룹의 PV 값은 일반적으로 0.5에서 1.65 Meq/Kg 사이였던 반면, 처리되지 않은 대조군은 유의하게 높은 산화 수준을 보였다.
  • 첫 번째 반복 실험의 PV 분석 결과, 로즈마리 에센셜 오일을 제외한 대부분의 그룹에서 21일째에 전반적인 항산화 활성 감소(산화 증가를 의미)가 나타났다.
• 변동성: 연구에서는 특히 PV 측정값에서 나타난 세 번의 반복 실험 간의 변동성을 주목하였다. 저자들은 이러한 변동성을 치킨 지방의 녹는점(35°C–40°C)에 근접한 저장 온도(37°C) 때문으로 보았으며, 이 온도가 산화 속도를 가속화하고 항산겨제의 안정성에 영향을 미칠 수 있다고 설명하였다.

의의 및 주장
저자들은 본 연구를 렌더링 치킨 지방을 보존하기 위해 저렴하고 지속 가능하며 식품 등급인 천연 항산겨제를 사용하는 것의 타당성을 입증하는 "개념 증명"으로 규정한다.

• 독창성: 본 연구는 렌더링 치킨 지방 보존을 위해 Lactobacillus plantarum 무세포 상등액을 천연 미생물 항산겨제로 사용한 것을 처음으로 보고한다고 주장한다. 또한, 기존 문헌에 기록되지 않은 방식인 크래프트 리그닌을 직접적인 식품 성분 항산겨제로 적용한 사례를 보고한다.
• 효능: 결과는 선택된 천연 항산겨제들이 합성 표준물질인 BHT와 충분히 경쟁할 수 있는 강력한 항산화 능력을 갖추고 있음을 나타낸다.
• 안전성 및 지속 가능성: 본 연구는 이러한 대안들이 독성이 없고 일반적으로 안전하다고 인정되는(GRAS) 물질이며, 합성 항산겨제와 관련된 "발암성 공포"에 대한 지속 가능한 해결책을 제공한다는 점을 강조한다.
• 향로: 본 연구는 이러한 제제들의 잠재력을 확인하였으나, 저자들은 적용 프로토콜을 정교화하고 다양한 저장 조건 하에서의 안정성 역학을 완전히 이해하기 위해 추가적인 최적화 연구가 필요하다고 겸허하게 결론지었다. 현재의 연구는 주로 개념을 검증하고 향후 최적화를 위한 정보를 제공하는 데 목적이 있다.