Effects of phospholipids on the antioxidant activity of resveratrol fatty acid esters in stripped corn oil and O/W emulsion matrices

Koo, Heewon Sungkyunkwan University 2024 국내석사

Antioxidant polar paradox theory has been revised in bulk oil and oil-in-water (O/W) emulsion, separately. In both matrices, amphiphilic compounds are the key factor on the oil-water interfaces where lipid oxidation mainly occur. Presence of phospholipid (PPL), one of the major amphiphilic compounds, may change the antioxidant activities of phenolic compounds with different polarity. Effects of 1,2-Dioleyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) and 1,2-dibutyryl-sn-glycero-3-phosphocholine (DBPC), which have different length of fatty acids, on the antioxidant activities of resveratrol esters (REs) were evaluated in bulk oil and O/W emulsion matrices at 60°C. REs were prepared via enzymatic esterification with vinyl fatty acids of butyric (RE4), caprylic (RE8), and lauric (RE12) acids. REs acted prooxidantly in both stripped corn oil and O/W emulsion, respectively. Antioxidant activities of REs were high in decreasing order irrespective of lipid matrix: PD>RE4>RE8=RE12>R. Addition of PPLs in each matrix accelerated or inhibited lipid oxidation. In case of stripped corn oil, 15 μM of each antioxidant with DOPC or DBPC increased the rate of lipid oxidation with similar pattern of lipophilicity: R>PD>RE4>RE8>RE12 with no statistical difference between REs. In O/W emulsion, all REs with DOPC or DBPC acted as an antioxidant. With DOPC, RE8 showed the highest antioxidant activity whereas REs with DBPC showed similar level. Therefore, antioxidant activities of polyphenols in lipid matrices were affected by polarity slightly but by moisture content. The low polarity effect might be due to low moisture content of the stripped oil of which antioxidants and phospholipids were removed, indicating that association colloids could not be formed. The synergistic combination of DOPC and middle lipophilic RE8 would contribute to bioproducts in pharmaceutical, cosmetics, and food industries.

Antioxidant Effects of Clove Extract on the Quality Characteristics of Beef Patties

엠디아시라프짜만자히드 경상대학교 대학원 2020 국내박사

정향 추출물(Clove extract, CE)에는 강력한 항산화 작용을 갖춘 페놀 화합물이 포함되어 있다. 이를 활용하여 가열 또는 비가열쇠고기 패티의 품질 특성에 대한 정향 추출물의 항산화 효과를 냉장 및 냉동 저장에서 평가를 실시했다. 정향 추출물과 항산화 효과의 비교를 위해 식품에 널리 사용되는 butylated hydroxytoluene(BHT) 및 ascorbic acid(AA) 을 각각의 실험에 사용하였다. 첫 번째 연구의 목표는 비가열쇠고기 패티에서 냉장 저장 중 정향 추출물, BHT 및 AA의 항산화 효과를 비교하는 것입니다. BHT 및 AA를 함유 한 정향 추출물은 지질산패도(2-thiobarbituric acid reactive substances, TBARS), 색조 각과 변색 및 악취와 같은 관능성을 현저하게 감소시켰으며 적색도, 채도 및 시각적 색상의 관능성이 대조구에 비해 높았다(P<0.05). 정향 추출물은 저장 종료시 대조구, BHT 및 AA와 비교할 때 비가열쇠고기 패티에서 pH, 가열 수율, 카보닐 함량 및 티올 함량에 유의한 차이는 없었다(P>0.05). 정향 추출물은 AA와 비교할 때 지질 산화가 낮아졌다(P<0.05). 그럼에도 불구하고, 정향 추출물, BHT 및 AA는 저장 종료시 단백질 산화는 유의적 차이는 없었다(P>0.05). BHT, AA 및 CE의 항산화 효과는 단백질 산화에 대한 효과보다 지질 산화에서 효과가 우수했으며 천연 항산화제인 정향 추출물은 비가열쇠고기 패티에서 산화 안정성, 색 안정성 및 관능 특성의 긍정적인 효과를 나타냈다. 따라서 비가열쇠고기 패티를 만들 때 정향 추출물이 BHT와 AA를 대체하여 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 두 번째 연구의 목표는 BHT 및 AA와 비교하여 냉장 저장 중 가열쇠고기 패티의 품질특성에 대한 정향 추출물의 항산화 효과를 검증했다. 정향 추출물, BHT 및 AA를 첨가 시 가열쇠고기 패티의 지질산패도, 카보닐 함량 및 색조 각 값이 크게 감소했고 적색도는 증가했다(P<0.05). 또한 대조구와 비교할 때 유의적으로 높은 관능적 색상 점수와 낮은 변색 및 악취 점수를 나타냈다(P<0.05). 정향 추출물의 첨가는 BHT와 비교할 때 가열쇠고기 패티에서 지질 및 단백질 산화가 감소되었으며(P<0.05) 또한 정향 추출물의 함유는 AA보다 지질 산화가 낮고, 적색도 및 관능적 색 점수가 더 높았다(P<0.05). 색, 변색 및 악취에 대한 관능 평가 결과 가열 쇠고기 패티에 정향 추출물을 첨가하면 저장 수명이 최대 10일까지 연장될 수 있을 것으로 나타났다. 따라서, BHT 및 AA 대신 천연 항산화제로서 정향 추출물을 첨가 시 단백질 및 지질 산화를 감소시키고 냉장중 가열쇠고기 패티의 색 안정성 및 관능 품질을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 세 번째 연구의 목적은 냉동 저장 중 BHT 및 AA와 비교하여 천연 항산화제로서의 정향 추출물이 비가열쇠고기 패티에 미치는 효과를 평가했다. 냉동 저장 시 정향 추출물, BHT 및 AA의 첨가는 대조구와 비교할 때 지질산패도, 색조 각 및 변색 점수의 유의적 감소 및 적색도, 채도 및 관능적 색상 점수의 유의적 증가를 보였다(P<0.05). BHT 및 AA는 대조구 및 정향 추출물보다 티올 함량이 높았다(P<0.05). 그러나, 정향 추출물을 첨가한 패티에서 티올 함량의 감소율은 대조구 및 AA를 첨가한 패티보다 저장의 초기부터 종료 시점까지 낮았다. 또한, 정향 추출물과 AA의 함유는 BHT 및 대조구와 비교할 때 헴철(heme iron) 함량이높았다(P<0.05). 색채 및 변색 점수에 대한 관능 평가는 비가열쇠고기 패티에 정향 추출물을 첨가하면 냉동 저장 수명이 최대 6 개월 증가한 것으로 나타났다. 정향 추출물은 비가열쇠고기 패티의 안정성을 유지하기 위해 안전하고 합성 산화방지제의 대체물로 사용될 수 있음이 명확히 관찰되었다. 결론적으로, 정향 추출물은 AA 및 BHT의 적용을 대체하면서 냉동 저장시 지질 안정성, 헴철 함량, 색상 안정성 및 비가열쇠고기 패티의 관능적 품질특성을 향상시킬 수 있다. 네 번째 연구의 목적은 냉동 저장 중 정향 추출물이 산화 안정성 및 관능적 특성에 미치는 영향을 BHT및 AA와 비교하여 평가했다. 냉동 저장시 가열쇠고기 패티의 정향 추출물, BHT 및 AA의 첨가는 지방산패도 및 휘발성 화합물의 유의적인 감소 및 관능적 색상 점수가 증가하였다(P<0.05). 정향 추출물과 BHT의 첨가는 변색의 관능 점수를 상당히 감소시켰다(P<0.05). 티올 함량의 경우, 정향 추출물이 첨가된 패티는 대조구와 비교하여 유의적인 차이는 없었다(P>0.05). 또한, 정향 추출물 첨가 패티는 대조구, BHT 및 AA와 비교할 때 적색도, 황색도, 채도 및 색조 각에서도 유의적인 차이는 없었다(P>0.05). 항산화제로 사용된 세 가지 물질의 항산화 효과는 단백질 산화보다 지질 산화에 더 두드러졌다. 정향 추출물의 첨가는 BHT 및 AA와 비교할 때 더 낮은 지질 산화를 나타냈고 감소된 휘발성 물질의 수준에 따라 냉동 저장 시 가열 쇠고기 패티의 저장 기한을 6개월 연장 가능 할 것으로 생각된다. 따라서 BHT 및 AA 대신 천연 산화 방지제인 정향 추출물을 활용한다면 지질 산화 및 휘발성 물질 수준을 낮추고 냉동 저장 중 가열쇠고기 패티의 관능적 품질을 높일 수있을 것으로 사료된다. 종합해보면, 정향 추출물은 냉장 및 냉동 저장에서 가열 또는 비가열쇠고기 패티의 품질 특성을 개선하며 더불어 BHT 및 AA와 같은 합성 항산화제를 대체하여 사용될 수 있다. Clove extract contains phenolic compounds exerting a strong antioxidant activity. The antioxidant effects of clove extract (CE) on the quality characteristics of beef patties were evaluated at refrigerated and frozen storage. Clove extract was extensively used in the formulation of fresh and cooked beef patties. The addition of butylated hydroxytoluene (BHT) and ascorbic acid (AA) to fresh and cooked beef patties was performed for the comparison of antioxidant effects with the clove extract. Four types of beef patties were prepared for all studies according to the addition of antioxidants: without antioxidants (control), with added 0.02% of BHT, 0.05% of AA, and 0.1% of CE. The included CE, BHT, and AA changed the quality characteristics of fresh and cooked beef patties during refrigerated and frozen storage. The objective of the first study, entitled “COMPARISON OF BUTYLATED HYDROXYTOLUENE, ASCORBIC ACID, AND CLOVE EXTRACT AS ANTIOXIDANTS IN FRESH BEEF PATTIES AT REFRIGERATED STORAGE” was to evaluate the comparison of antioxidant effect among clove extract, BHT, and AA in fresh beef patties. Clove extract with BHT and AA significantly decreased thiobarbituric acid reactive substance (TBARS) value, hue angle value, and sensory traits of discoloration and odor scores, and increased redness value, chroma value, and sensory score of color in fresh beef patties when compared to the control (P<0.05). Clove extract showed no significant differences for carbonyl content and thiol content in fresh beef patties when compared with the control, BHT, and AA at the end of storage (P>0.05). Clove extract had no negative effect on protein oxidation. Clove extract with BHT and AA revealed no significant difference in pH value as compared to the control at the final day of storage (P>0.05). Moreover, clove extract had non-significant difference for cooking yield in beef patties by comparing with the control, BHT, and AA (P>0.05). The antioxidant effects of BHT, AA, and CE were obviously manifested. Clove extract presented lowered lipid oxidation when compared to the AA (P<0.05). Nonetheless, Clove extract, BHT, and AA appeared to have non-significant difference of each other for lowering the protein oxidation at the end of storage (P>0.05). The antioxidant effects of BHT, AA, and CE on lipid oxidation were more marked than the effects on protein oxidation. Furthermore, clove extract as a natural antioxidant showed the efficiency in oxidative stability, color stability, and sensory traits in fresh beef patties. Therefore, it can be finalized that clove extract could substitute the use of BHT and AA when making fresh beef patties during refrigerated storage. The objective of the second study, entitled “EFFECTS OF CLOVE EXTRACT ON OXIDATIVE STABILITY AND SENSORY ATTRIBUTES IN COOKED BEEF PATTIES AT REFRIGERATED STORAGE” was to assess the antioxidant effect of clove extract on the quality characteristics of cooked beef patties by comparing with BHT and AA. Addition of clove extract, BHT, and AA to cooked beef patties resulted in a significant (P<0.05) decrease in TBARS value, carbonyl content, and hue angle value; increasing of redness value; improvement of the stability of sensory attributes as higher overall color score and lower discoloration and odor scores when compared to the control. It evidently showed the impacts of clove extract, BHT, and AA as antioxidants on cooked beef patties. Among the three antioxidants, application of clove extract was seen to exhibit more efficient antioxidant activities. Addition of clove extract showed reduced lipid and protein oxidation in cooked beef patties when compared with BHT (P<0.05). Moreover, the inclusion of clove extract presented lower lipid oxidation, and a higher redness value and overall color score in cooked beef patties than the AA (P<0.05). Sensory assessment regarding overall color, discoloration, and odor showed that the addition of clove extract to cooked beef patties extended the storage life up to 10 days. Therefore, the results suggested that the application of clove extract as a natural antioxidant instead of BHT and AA can be carried out at the industrial levels and small scale to reduce protein and lipid oxidation and improve color stability and sensory quality of cooked beef patties at refrigerated storage. The objective of the third study, entitled “ASSESSMENT OF THE STABILITY OF FRESH BEEF PATTIES WITH THE ADDITION OF CLOVE EXTRACT DURING FROZEN STORAGE” was to evaluate the stability of fresh beef patties with the inclusion of clove extract as a natural antioxidant in comparison to BHT and AA at frozen storage. Inclusion of clove extract, BHT, and AA resulted in a significant reduction of TBARS value, hue angle value, and discoloration score and increase of redness value, chroma value, and sensory traits of color score when compared to the control (P<0.05). Clove extract with BHT and AA were observed effectively to retard lipid oxidation and improve color stability and sensory quality. BHT and AA revealed significantly (P<0.05) higher thiol content than the control and clove extract. However, the reduction percentage for thiol content in clove extract treated patties was lower than the control and AA-treated patties from first to last time of storage. Moreover, inclusion of clove extract and AA led to significantly increased heme iron content when compared to BHT and the control (P<0.05). Sensorial evaluation regarding the scores of color and discoloration indicated that the incorporation of clove extract in fresh beef patties increased the frozen storage life up to 6 months. It was clearly observed that clove extract could be used as a safe and substitute of synthetic antioxidants to keep the stability of fresh beef patties. In conclusion, clove extract can replace the application of AA and BHT while improving lipid stability, heme iron content, color stability, and sensory quality of fresh beef patties at frozen storage. The objective of the fourth study, entitled “CLOVE EXTRACT AS A NATURAL ANTIOXIDANT IN COOKED BEEF PATTIES AT FROZEN STORAGE: EFFECT ON OXIDATIVE STABILITY AND SENSORY PROPERTIES” was to assess the antioxidant effect of clove extract on oxidative stability and sensorial quality as compared with BHT and AA in cooked beef patties at frozen storage. Incorporation of clove extract, BHT, and AA led to a significant (P<0.05) reduction of TBARS value and volatile compounds level and increase of the sensory score of overall color. Addition of clove extract and BHT decreased significantly the sensory score of discoloration (P<0.05). For thiol content, the clove extract treated patties showed a non-significant difference compared to the control (P>0.05). It is obviously observed that clove extract, BHT, and AA presented the antioxidant effects. Moreover, clove extract treated patties showed a non-significant difference for the color values of redness, yellowness, chroma, and hue angle when compared with the control, BHT, and AA (P>0.05). The antioxidant impact of added three antioxidants was more noticeable for lipid oxidation than protein oxidation. Incorporation of clove extract showed lower lipid oxidation when compared to BHT and AA. Analysis of volatiles concerning decreased level presented that the addition of clove extract to cooked beef patties expanded the frozen storage life up to 6 months. Therefore, the studies indicated that the clove extract as a natural antioxidant in place of BHT and AA could be performed in the industrial sector and small-scale to decrease lipid oxidation and volatiles level and increase the sensorial quality of cooked beef patties during frozen storage. Finally, it can be noted that clove extract can be used as a natural antioxidant instead of BHT and AA to improve the quality characteristics of fresh and cooked beef patties at refrigerated and frozen storage.

Comparison of Antioxidant Effects by Cooking and Solvent Concentration from Aster scaber and Ligularia fischeri with Myoglobin Method : 미오글로빈 방법을 이용한 조리와 용매 농도에 따른 Aster scaber와 Ligularia fischeri의 항산화 효과

안세진 덕성여자대학교 일반대학원 2013 국내석사

Aster scaber Thunb. and Ligularia fischeri Turcz. are used and known as Chinamul in Korea. Commonly, these plants as diet food are cooked by boiling and frying in order to reduce the bitter taste and make those more palatable. Microwave cooking is recently used for heating the vegetable because this cooking method reduces to cooking time and is comfortable. Antioxidant activities of A. scaber and L. fischeri were studied by using the DPPH radical scavenging assay and myoglobin methods. DPPH radical scavenging assay is convenient method and the most widely used for measurement of antioxidant activity. Radicals generated in myoglobin methods reenacted the human body radicals. In this study, the scavenging activities against DPPH, CLO, OH, AAPH and ONOO radicals were analyzed as to A. scaber and L. fischeri samples, those were cooked (blanching, frying and microwaving) and extracted by ethanol solvent (0, 30, 50, 70 and 100 %). Resultly, the mixture solvent with ethanol and water was better solvent than mono component solvent for antioxidant extracting to A. scaber and L. fischeri. In case of blanched samples, the cooking for 3 minutes was suitable to keep the antioxidant activity for vegetable because the antioxidant substances such as phenolics leach into cooking water with time. As the results of fried samples, the oil used for frying might prevent to leach out the antioxidative substances when A. scaber and L. fischeri have been fried, hence, the frying method with oil might bind more antioxidant activity in vegetable. The microwaved A. scaber samples had the high radical scavenging activity values when the samples were cooked for 30 seconds. On the contrary, the microwaved L. fischeri samples had the high radical scavenging activity values when the samples were cooked for 2 minutes. The antioxidative substaces in A. scaber might be disrupted by microwaving whereas the influence of microwaving to L. fischeri might cause the high antioxidant activity by evaporating and enriching the antioxidative substances. Consequentially, the cooking methods, time and extraction solvent influenced to antioxidative activity of A. scaber and L. fischeri, and these can be used for natural antioxidant. 참취(Aster scaber Thunb.)와 곰취(Ligularia fischeri Turcz.)는 취나물로 이용되는 국화과 식물이다. 주로 데침과 볶음에 의하여 조리되며, 이러한 조리 방법은 참취와 곰취의 쓴맛을 줄이고 식감을 좋게한다. 전자레인지를 이용한 마이크로웨이브 조리법은 조리시간을 단축시키며, 편리하기 때문에 최근들어 채소를 조리하기 위해서 많이 이용된다. 참취와 곰취의 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거능 방법과 미오글로빈 방법들에 의해 연구되었다. DPPH 라디칼 소거능 방법은 편리한 방법이며 항산화 활성을 측정하기 위한 가장 널리 사용되는 방법이다. 미오글로빈 방법에서 발생되는 라디칼은 신체 내 라디칼을 재현한다. 본 연구에서 참취와 곰취 시료에 대한 DPPH, CLO, OH, AAPH, ONOO 라디칼 소거 활성을 측정하였다. 참취와 곰취는 각각 조리되고 (데침, 볶음, 마이크로웨이브 조리), 에탄올 (0, 30, 50, 70, 100 %)에 의해 추출되었다. 결과적으로, 에탄올과 물을 혼합한 용매가 하나의 구성으로 된 용매 보다 참취와 곰취의 항산화 물질을 추출하는데 더 효과가 있다. 데침 조리 방법에 있어서, 페놀과 같이 조리수에 용출되는 항산화 물질 때문에 3분 조리는 채소의 데침에 있어서 항산화 활성을 유지하는데 적합하다. 볶음 시료의 결과를 통하여, 볶음에 사용된 식용유는 참취와 곰취를 볶을 때 항산화 물질의 용출을 방지한다. 그러므로 식용유를 이용한 볶음 조리는 채소 내에 더 많은 항상화 활성을 갖게한다. 30초 동안 마이크로웨이브로 조리된 참취는 높은 항산화 할성을 갖는 반면에, 곰취는 2분 동안 마이크로웨이브로 조리된 시료가 높은 라디칼 소거능을 갖는다. 참취 내 항산화 물질은 마이크로웨이브에 의해 활성이 방해 되었으나, 곰취의 경우 마이크로웨이브 조리는 수분 증발과 항산화 물질의 농축에 의한 높은 항산화 활성을 갖게 한다. 결과적으로 조리 방법, 시간, 추출 용매는 참취와 곰취의 항산화 활성에 영향을 미치며, 참취와 곰취의 천연 항산화제로서 이용이 가능할 것으로 보인다.

Antioxidant Activities of Grape Tomato Powders with Different Manufacture Conditions and Its Application to Meat Products

구장장 전남대학교 2019 국내석사

방울토마토는 항산화활성을 향상시키는데 사용함으로써 육제품의 저장성을 증진하는데 도움이 된다. 본 연구는 방울토마토 가루를 다양한 방법으로 건조하여 여러 입자 크기 (150, 300μm)로 나누었으며 다양한 농도 (0, 0.1, 0.25, 0.50, 1.00%)에서 항산화능력을 평가하였고, 이에 최적 조건을 구하여 유화형 돈육소시지와 돈육패티에 적용하여 이화학적 및 항산화, 항균 활성을 평가하였다. 방울토마토는 수세하고 잘게 썰어준 뒤 믹서기로 균질하여 60와 100 ℃에서 열풍건조 및 -50℃에서 동결건조하여 가루를 만든 후 150과 300μm체에 걸러 다른 크기의 가루를 준비하였다 (≤ 150 μm, ≥ 300 μm). 실험에 사용하기 전까지 방울토마토 가루를 -70℃에서 보관하였다. 100℃에서 열풍건조한 150μm 이하의 방울토마토 가루 (O2sGTP) 는 1.0%의 농도에서 가장 높은 DPPH 값과 환원력을 보였다. 100℃에서 건조한 가루는 60℃에 비해 철이온흡착력이 증가하였고, 총페놀성 화합물의 함량은 입자크기와 상관없이 건조온도가 높아질수록 증가되었다. 결론적으로 O2sGTP가 높은 항산화활성을 보이는 최적의 조합이었으며 이를 이용하여 육제품을 만들었다. 0.25와 0.50% 농도의 O2sGTP와 FsGTP (동결건조한 150μm 이하의 방울토마토가루) 를 유화형 소시지와 돈육패티에 첨가하여 제조하였고, 이화학적 특성과 항산화 및 항균 활성을 평가하였다. 돈육패티는 대조구와 참조구 (0.1% 아스코르빈산염 첨가 패티), F1GTPPs (0.25% 동결건조 방울토마토 가루 첨가한 패티), F2GTPPs (0.50% 동결건조 방울토마토 가루 첨가한 패티), O1GTPPs (0.25% 열풍건조 방울토마토 가루 첨가한 패티), O2GTPPs (0.50% 열풍건조 방울토마토 가루 첨가한 패티)로 총 6가지의 처리구로 제조하였다. pH와 휘발성 염기태 질소화합물 (VBN), 총 미생물수 (TPC), 대장균군수 (VBN), 지방산패도 (TBARS), 일반성분 분석을 통해 가열 전과 가열 후 돈육패티의 특성을 평가하였다. 가열 전 패티의 수분함량과 적색도는 가열 후의 패티보다 높은 값을 보였으나, pH, TBAR, 명도, 황색도, 단백질/지방함량, VBN에서는 차이가 나타나지 않았다 (p>0.05). 저장 7일까지는 가열한 패티에서 미생물은 나타나지 않았으며 (<102cells/g), 가열 전 패티는 7일부터 10일 사이에 미생물 수가 급격히 증가하였다. 가열 유무에 상관없이 항균, 항산화, 관능적인 특성에서 대조구에 비해 방울토마토를 첨가한 처리구들에서 유의적으로 높은 특성을 보였고, 그 중에 O2GTPPs 처리구가 가장 높은 특성을 보였다. 유화형 소시지에서는 100℃에서 열풍건조하거나 동결건조한 방울토마토 가루를 각각 0.25%와 0.50%를 첨가하여 각각 제조하여 실험에 사용하였다. 대조구는 방울토마토나 아스코르빈산을 첨가하지 않았고, 참조구는 아스코르빈산 0.1%를 첨가하여 제조하였다. 100℃에서 열풍건조한 방울토마토 가루를 첨가한 소시지에서는 동결건조한 방울토마토 가루를 첨가한 소시지보다 낮은 pH와 명도, 총 미생물수, 지방산패도를 보였고, 높은 적색도와 황색도를 보였다. 방울토마토 가루를 첨가하였을 시에 소시지의 경도와 씹힘성은 감소하였고, FGTPSs 처리구에서는 더 감소한 결과값을 보였다. 검성은 처리구간의 유의적인 차이는 보이지 않았으며 (p>0.05), 응집성은 열풍건조 가루를 첨가한 처리구에서 더욱 높은 수치를 보였다. 한편 O2GTPS (0.5% 열풍건조 방울토마토 가루를 첨가한 소시지)에서는 가장 높은 탄력성과 응집성을 가졌다. 그리고 OGTPS는 대조구에 비해 부드러운 조직감과 높은 항산화 및 항균 활성을 가졌다. 따라서 열풍건조한 방울토마토 가루 (OGTP)는 항균효과를 나타내어 육제품의 저장성을 증진하는데 사용될 수 있을 것이다. 결론적으로 100℃에서 열풍건조한 150μm 이하의 방울토마토 가루가 항산화활성을 향상시키는 데에 최적의 조건이며, 돈육패티와 유화형 소시지에 적용하였을 시에 유의적으로 높은 항산화활성과 항균 활성을 보여 저장성 및 관능적으로 증진시키는 것으로 보아 방울토마토 가루는 천연 항산화제로써 식육 산업에 다양하게 사용되어질 수 있을 것이다. Grape tomato(GT) products have been used to improve the antioxidant activities, and to extend the shelf-life in various foods. This study was performed to investigate the antioxidant activity of dried grape tomato powder (GTP, 0~1.0%) and to evaluate the physicochemical, and textural properties, and antioxidant and antimicrobial activities of pork patties and regular-fat pork sausages manufactured with various grape tomato powder which were prepared by different drying methods with different particle sizes (≤ 150 μm, ≥ 300 μm) and addition level (0.25 vs 0.5%). Grape tomatoes were washed, chopped and homogenized, then drying at 60 and 100 °C using a dry oven and a freeze-dryer at -50°C and 7 mm Torr vacuum and stored at -70°C until utilized. The dried powders were measured by antioxidant activity using 1,1-diphenyl-2-pycrylhydrazyl (DPPH), reducing power, iron chelating activity and total phenolic compounds. The results showed that small particle size (≤ 150 μm) of grape tomatoes dried by oven drying at 100°C (O2sGTP) had the highest DPPH radical scavenging activity and reducing power at 1% level. In dry-oven method, those grape powders dried at 100°C increased the iron chelating ability, as compared to one of 60°C. Total phenolic compounds contents (TPCs) increased with increasing drying temperature, regardless of particle size. Thus, grape tomatoes powder dried at 100°C and particle size less than 150 μm was the best combination for antioxidant activity and could be used to manufacture meat products as a natural antioxidant. Based on the model study, O2sGTP and FsGTP at 0.25 and 0.5% were applied to develop pork patties and regular-fat pork sausages, and to investigate physicochemical and textural properties, and antioxidant and antimicrobial activities. Pork patties were made by six treatments which included: control (CTL) and REF (patties without grape tomato powder and added into 0.1% ascorbic acid), F1GTPPs and F2GTPPs (patties were added with 0.25 and 0.5% freeze drying grape tomato powder), O1GTPPs and O2GTPPs (patties were added into 0.25 and 0.5% grape tomato powder by 100℃ oven-drying). After manufacturing the pork patties and regular-fat pork sausages with various conditions, pH, color (L*, a*, b*), proximate analysis, expressive moisture (EM), texture profile analysis (TPA), volatile basic nitrogen (VBN), total plate counts (TPC), violet red bile (VRB), and 2-Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) were measured. For raw patties with the addition of GTP, pH, TBARS, lightness, VBN value and microbial counts decreased, but redness and yellowness increased. The antimicrobial and antioxidant activities of raw patties mixed with the various level of GTP were higher than those of CTL. OGTPPs were higher antimicrobial and antioxidant activities of FGTPPs treatment, and especially the O2GTPPs was the best. For cooked patties, TBARS, lightness and VBN value decreased, but redness, yellowness and sensory evaluation increased with increasing level of GTP. Thus, antioxidant activities and sensory characteristics mixed with the various GTP were better than those of CTL, and O2GTPPs were better than FGTPPs and O1GTPPs. Six treatments of regular-fat pork sausages (20% fat) were manufactured with two levels (0.25 vs 0. .5 % ) and two drying methods (100oC oven drying and freeze drying) of grape tomato powder. Sausages mixed with OGTP decreased pH, lightness (L*), TPC and TBARS than those of FGTPSs, but had the highest redness (a*) and yellowness(b*) among the treatments. With increasing additional level of grape tomato powder, the hardness and chewiness of sausages gradually decreased and FGTPSs decreased more amount than those of OGTPSs. Thus, OGTPS had higher antioxidant and antimicrobial activities, resulting in extension of shelf-life in meat products. In conclusion, particle size less than 150 μm of grape tomatoes powder dried at 100°C was the best combination for antioxidant activity. Their application to pork patties and regular-fat pork sausages had higher antioxidant and antimicrobial activities, and resulted in extending shelf-life and improving sensory characteristics. Thus, OGTP could be used as a natural antioxidant and antimicrobial agent for the extension of shelf-life in various meat products.

재구성지질(Structured lipid)의 산화안정성에 관한 연구

柳熹珍 忠南大學校 大學院 2004 국내석사

Physiological, Antioxidant activity and Transcription response of Elevated CO2 Concentration in Medicinal plants.

조나연 상지대학교 일반대학원 2023 국내석사

대기 중 이산화탄소 (CO2)는 지구온난화의 주요 원인 중 하나이지만, 식물의 광합성에 있어서 필수적이다. 현재 2022년 기준 평균 CO2 농도는 약 417 ppm이며, IPCC는 2100년에는 약 940 ppm으로 증가할 것으로 예상하고 있다. 많은 연구자들이 CO2 감소를 위한 방안으로 증가된 CO2가 식물의 광합 성, 생장, 생리적 기능, biomass, 항산화 함량에 미치는 영향에 대한 연구가 많 이 진행되어 왔다. 그러나 식물이 CO2에 대해 어떻게 반응하는지에 대한 기 작은 다양하며, 아직까지 완전히 밝혀지지 않아 많은 연구가 필요한 시점이 다. 따라서 본 실험은 CO2 농도에 따른 약용작물 (회향, 바질)의 생육, 항산화 활성 및 전사체 반응을 알아보기 위해 진행하였다. 회향의 경우, CO2 증가가 생장, 엽록소 함량, biomass 증가에 관련이 있었다. 비닐하우스 내에서 CO2 공 급에 따른 환경 변화 (온도, 습도)를 관찰한 결과, 암조건에서 CO2 농도가 증 가함에 따라 EC가 증가했지만, pH는 감소했다. 전사체 분석 결과, 800 ppm DEG는 Photosynthesis and karrikin response, Flavonoid biosynthesis에 관련된 유전자는 up-regulation 되었고, syncytium formation에 관여하는 유전자는 down-regulation 되었다. 특히, Flavonoid biosynthesis에 관여하는 4개의 유전 자가 up-regulation 된 것을 확인하였고, 항산화 분석 결과 800 ppm에서 상대 적으로 증가하였다. 그러나, 나머지 항산화 분석에서는 감소했다. 추가적으 로 광세기에 따른 생육 과 항산화 함량을 확인한 결과, 큰 차이가 없어 광 세 기에 영향을 주지 않았다. 바질의 경우 CO2 증가가 생육, 엽록소 함량, biomass 증가에 관련이 있었다. 비닐하우스 내 CO2 공급에 따른 환경 변화 (온도, 습도)를 관찰한 결과, 온도와 습도는 반대되는 경향을 보였으며, pH는 시간이 지날수록 감소하였다. 전사체 분석 결과, 800 ppm DEG는 lignin biosynthetic process, cellular response to unfolded protein binding에 관련된 유전 자는 up-regulation 되었고, terpen synthases activity, diterpenoid biosynthetic process에 관여하는 유전자는 down-regulation 되었다. 상대적으로 낮은 CO2 에서 항산화 관련 유전자가 증가하였으며, Ferruginol 관련 RT-qPCR 실험 결 과 400 ppm에서 증가하였다. 항산화 분석 결과 모든 항산화 분석에서 감소하 였다. 추가적으로 다양한 비생물적 스트레스의 항산화 함량을 확인한 결과 큰 차이가 없어, 다른 비생물적 스트레스는 영향을 미치지 않는다. 이러한 결 과는 eCO2가 식물의 생장 및 항산화에 미치는 영향을 잘 이해할 수 있는 정보 를 제공하며, eCO2를 약용작물에 효과적으로 활용하는데 긍정적인 영향을 제공할 것이다. The presence of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere is one of the main factors contributing to global warming, and it is a requisite factor for plant photosynthesis. Currently, the average CO2 concentration is about 417 ppm as of the year 2022, and the IPCC expects it to reach about 940 ppm by the year 2100. Many researchers have devised solutions for reducing CO2 concentrations, and numerous studies have been conducted to investigate the impact of elevated CO2 (eCO2) on plant photosynthesis, growth, physiological functions, biomass, antioxidant activity. However, the mechanism underlying how respond to CO2 are diverse, and there is still much research needed as it has not been completely elucidated. Therefore, this experiment was conducted to investigate in the plant growth, antioxidant activity, and transcriptome responses of medicinal plants (fennel and basil) under different CO2 concentrations. For fennel, the results showed that increased CO2 was associated with enhanced growth, chlorophyll content, and biomass. As a result of observing changes in environmental factors (temperature and humidity) and nutrient solution due to CO2 supply in the greenhouse, the treatment with 800 ppm resulted in a relative increase in temperature and humidity under both light and dark conditions. In dark conditions, EC increase as the CO2 concentration increased, but the pH decreased. As a result of transcriptome analysis, DEGs at 800 ppm were up-regulated in genes related to flavonoid and pigment biosynthesis processes, response to light and karrikin, and down-regulated in syncytium formation. Especially, four genes involved in flavonoid biosynthesis were confirmed to be up-regulated, and the result of antioxidant activity analysis showed a significant relative increase at 800 ppm. Additionally, the results of the experiment on plant growth and antioxidant activity analysis, conducted based on light intensity, showed no significant difference, indicating that light intensity did not have an impact. For basil, the results showed that increased CO2 was associated with enhanced plant growth, chlorophyll content, and biomass. As a result of observing change in the environment and pH due to CO2 supply in the greenhouse, temperature and humidity showed opposite trends, while pH decreased over time. The transcriptome analysis result showed that at 800 ppm DEGs involved in the lignin biosynthetic process and cellular response to unfolded protein binding were up-regulated, while genes related to terpene synthase activity and diterpenoid biosynthetic processes were down- regulated. Antioxidant-related genes increased at a relatively low CO2 concentration, and the results of ferruginol related RT-qPCR analysis showed an increase at 400 ppm, but it was not statistically significant. The Antioxidant results showed a decreased in all antioxidant analysis at 800 ppm. Additionally, the results of the experiment on antioxidant activity analysis content of various abiotic (heat and drought) showed no significance, indicating that other abiotic stresses had no effect.

식육과 식육제품의 항산화제 및 항균제로서 양파와 마늘의 첨가형태와 첨가량에 따른 효과

박성용 전남대학교 대학원 2009 국내박사

This study was conducted to investigate physic℃hemical properties, and antioxidative and antimicrobial activities of meat and meat products as affected by the addition types and levels of garlic and onion, and propose optimum preparative conditions in order to manufacture functional meat and meat products. To screen the optimum conditions for physic℃hemical properties and antioxidant and antimicrobial activities of garlic and onion, the effects of pre-heating and different solvents (water and methanol) on these characteristics were evaluated (Chapter 3-1). Antioxidant activities of garlic and onion were affected by extraction solvent. In both garlic and onion, methanol was more effective than water in total phenolic content and reducing power, whereas, the latter was more effective than the former in extraction yield and iron chelating ability. DPPH-radical scavenging activity of garlic was higher in methanol extracts than in water extracts. Water-soluble components extracted from garlic were altered by thermal treatment, resulting in reduced antimicrobial activity, whereas, heating the garlic produced new methanol-soluble compounds containing antimicrobial activity. Thus, water extract from fresh garlic (WEFG) and methanol extract from heated garlic (MEHG) showed distinctive antimicrobial activities against E. coli O157:H7 and Listeria mon℃ytogenes, concentration-dependently, and WEFG showed better antimicrobial activity than MEHG. However, onion extracts did not show any antimicrobial activity. Physic℃hemical properties and antioxidant and antimicrobial activities of pork patties with garlic and onion extracts were evaluated (Chapter 3-2). The addition of garlic and onion extracts decreased pH and redness (a) values of fresh pork patties, whereas, yellowness (b) values were increased with the addition of garlic extracts. The use of garlic (0.5% WEFG and 0.5% MEHG alone or in combinations, WEFMEHG) and onion (0.5% of water extract from fresh onion (WEFO) and 0.5% of methanol extract from heated onion (MEHO) alone or in combinations, WEFMEHO) extracts effectively inhibited the lipid oxidation because thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) in fresh pork patties were reduced with the addition of these extracts during storage. Especially, WEFMEHG (1.0%) and WEFMEHO (1.0%) had an antioxidant activity as effective as butylated hydroxyl toluene (BHT, 0.01%), and had better antioxidant activity than the single additions. Garlic extracts (WEFG, MEHG and WEFMEHG) suppressed the microbial growth of Enterobacteriaceae in pork patties, resulting in extension of the lag phase of microbial growth at least 3~4 days, as compared to the controls. Since antioxidant and antimicrobial activities of garlic and onion extracts in meat products were confirmed, the effects of two levels of garlic homogenate and four levels of onion homogenate on physic℃hemical properties, lipid oxidation and microbial growth in pork patties were evaluated during refrigerated storage (Chapter 4-1 and 4-2). Since 1.4 and 2.8% of fresh garlic were equal to 0.5 and 1.0% of powdered garlic, respectively, these addition levels were used (Chapter 4-1). Garlic homogenate decreased pH and redness (a), and increased yellowness (b) values in fresh pork patties, regardless of levels of garlic homogenates. Pork patties with garlic homogenate (1.4 and 2.8%) were even oxidized faster than control because fresh garlic homogenate accelerated development of oxidative product (hexanal and total oxidative products) in pork patties. However, 1.4 and 2.8% of garlic homogenate inhibited the growth of Enterobacteriaceae. Based on the physic℃hemical properties of pork patties with onion homogenates (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0%) during refrigerated storage (Chapter 4-2), redness (a) values decreased with the addition of onion homogenate, whereas, yellowness (b) values increased when the addition level of onion was higher than 1.5%. However, no differences in TBARS and microbial counts were observed with the addition of onion homogenate. Overall, up to 2.0% of onion homogenate did not affect lipid oxidation and microbial growth in fresh pork patties. Lipid oxidation, oxidative products and microbial growth as affected by pork meat cut and packaging method during refrigerated (8℃) and frozen (-10℃) storage were evaluated, and garlic and onion powder were used for the inhibition of chemical deterioration and microbial spoilage in fresh pork belly and loin during refrigerated storage (8℃) (Chapter 5). In both frozen and refrigerated storage, pork belly had higher TBARS, pH values and oxidative volatiles with low carbon numbers (C < 10) than loin, whereas loin had higher free fatty acid (FFA) values and oxidative volatiles with high carbon numbers (C > 10) than belly. In refrigerated storage, vacuum packaging inhibited the chemical deterioration and microbial growth in both belly and loin, as compared to the aerobic packaging (Chapter 5-1). However, most parameters tested did not show significant differences by packaging method during frozen storage (Chapter 5-2). Pork belly and loin injected with 0.5% of garlic or onion powder had lower TBARS, FFA, peroxide values and total plate counts and Enterobacteriaceae than those without injection, except for few cases (Chapter 5-3). In addition, garlic and onion powders suppressed the formation of oxidative volatile compounds in both belly and loin, particularly aldehydes (hexanal). In conclusion, although antioxidant and antimicrobial activities of garlic and onion extracts showed differences by extraction solvents, their antioxidant effects were applicable to the meat products. In addition, significant antimicrobial activities of garlic extracts were observed. However, antioxidant activities of garlic and onion homogenate were not observed but garlic homogenates (1.4~2.8%) showed antimicrobial activities. Garlic and onion powder injected into pork belly and loin inhibited lipid oxidation and microbial growth during refrigerated storage. Therefore, these garlic and onion preparations should be used as natural antioxidants and antimicrobial agents in meat and meat products to substitute synthetic antimicrobial agents and antioxidants. 본 연구는 마늘과 양파의 첨가형태와 첨가량에 따른 저장 중 식육과 식육제품의 이화학적 성상, 항산화 및 항균효과를 측정함으로써 마늘과 양파를 이용한 기능성 식육가공품을 제조하고 평가하기 위하여 실시하였다. 마늘과 양파의 이화학적 성상, 항산화 및 항균 활성에 대한 최적의 조건을 선별하기 위하여 가열 전 열처리와 추출 용매에의한 차이 (물, 메탄올)를 평가하였다 (Chapter 3-1). 마늘과 양파의 항산화 효과는 추출용매에 따라 뚜렷한 차이가 발견되었다. 즉, 메탄올로 추출한 경우 antiradical 활성과 환원력 그리고 총 페놀성 화합물의 추출에 있어서 수용성추출물보다 더 효과적인 반면, 수용성 추출물은 iron chelating 활성과 추출수율이 메탄올 추출물보다 더 효과적이었다. 또한 마늘의 DPPH-radical 소거활성은 수용성 추출물보다 메탄올 추출물에서 더 높게 나타났다. 마늘에 존재하는 수용성 항균물질들은 열처리에 의해 그 활성을 잃은 반면, 열처리에 의해 새로운 메탄올성 항균물질들이 생성되었다. 그 결과, 가열 처리하지 않은 마늘로부터 추출된 수용성 물질들 (WEFG)과 가열 처리된 마늘로부터 추출된 메탄올성 물질들 (MEHG) 이 E. coli O157:H7 과 L. mon℃ytogenes에 대하여 농도 의존적인 항균 활성을 보였고, WEFG가 MEHG보다 더 뛰어난 항균활성을 보였다. 그러나 양파 추출물들은 E. coli O157:H7 과 L. mon℃ytogenes에 대한 항균 활성을 보이지 않았다. 육제품내에서 마늘과 양파 추출물의 효과를 살펴보기위해 마늘과 양파 추출물이 첨가된 돈육 페티의 이화학적 성상, 항균 및 항산화 효과가 평가되었다 (Chapter 3-2). WEFG와 MEHG 의 단독 혹은 복합첨가 (WEFMEHG)는 돈육 페티의 pH 값과 적색도 (a)를 감소시킨 반면 황색도 (b)를 증가시켰다. 마늘 추출물 (단독첨가 WEFG 0.5%, MEHG 0.5%, 복합첨가 WEFG + MEHG 1.0%)과 양파 추출물 (단독첨가, WEHO 0.5%, MEHO 0.5%, 복합첨가 MEHO + MEHO 1.0%) 의 이용은 신선한 돈육 페티의 지방산화를 (Thiobarbituric acid reactive substances, TBARS) 제어하는 효과를 가지고 있었으며, 특히, 복합첨가구인 WEFMEHG (1.0%) 와 WEFMEHO (1.0%)는 butylated hydroxyl toluene (BHT 0.01%)과 유사한 항산화 활성을 보임으로써 단독첨가구에 비하여 활성이 더 우수하였다. 특히 마늘 추출물들은 돈육 패티의저장 중 Enterobacteriaceae의 성장을 억제시켰고, 대조구와 비교하여 유도기간을 최소 3-4일 연장시켰다. 마늘과 양파의 추출물들이 육제품에 내에서 항산화 및 항균효과를 보임에 따라 신선한 양파와 마늘균질물의 일정한 함량을 직접 돈육 패티의 제조 시 첨가하여 냉장저장 중 이화학적 특성과 항산화 및 항균효과를 측정하였다 (Chapter 4-1,2). 마늘의 경우 건조물의 0.5와 1.0%에 해당하는 마늘 균질물 1.4와 2.8%를 첨가한 후 이화학적 특성과 항산화 및 항균효과를 측정한 결과, 마늘 균질물의 첨가 수준에 상관없이 돈육 패티의 pH값과 적색도 (a)를 감소시켰으나 황색도 (b)는 증가시켰다. 마늘 균질물을 첨가한 돈육패티들은 오히려 산화 생성물 (hexanal과 총 휘발성 산화화합물)의 생성을 가속화 시킴으로써 오히려 대조구보다 빠르게 산화되었다. 하지만 마늘 균질물을 첨가한 패티는 냉장저장 중 Enterobacteriaceae의 성장을 억제시켜 저장성을 증진시켰다. 한편 양파 균질물의 첨가에 (0.5, 1.0, 1.5, 2.0%) 따른 냉장저장 중 돈육패티의 이화학적 성상을 평가한 결과 (Chapter 4-2), 돈육패티의 적색도 (a)를 감소시킨 반면, 1.5% 이상의 양파 균질물의 첨가는 황색도 (b)를 증가시켰다. 그러나 TBARS, 총균수 그리고 Enterobacteriaceae에 있어서 양파 균질물의 첨가효과는 뚜렷하게 나타나지 않았다. 전반적으로 양파 균질물의 2.0% 수준까지는 신선한 돈육 패티의 지방산화와 미생물성장에는 영향을 미치지 않았다. 냉장 (8℃) 및 냉동 (-10℃) 저장하는 동안 돈육의 부위와 (삼겹, 등심) 포장방법 (함기, 진공)에 따른 이화학적 특성 및 미생물적 부패의 정도를 평가하고, 저장 중 지방산화와 미생물의 성장을 억제하기 위하여 마늘과 양파의 분말을 이용하였다 (Chapter 5). 동결 및 냉장 저장 중에 돈육 삼겹은 등심에 비해 더 높은 TBARS 값, pH 값과 저분자 휘발성 화합물이 많이 검출된 반면에 돈육 등심은 삼겹에 비해 더 높은 유리지방산 (FFA)가와 고분자 휘발성 화합물이 생성되었다. 냉장 저장 중에 있어서 진공 포장은 함기 포장과 비교 시 돈육 삼겹과 등심의 화학적 변질과 미생물의 성장을 억제하였다 (Chapter 5-1). 한편 돈육 삼겹과 등심을 동결 저장하는 동안에는 포장 방법에 따른 차이는 나타나지 않았다 (Chapter 5-2). 0.5%의 마늘 또는 양파 분말이 주입된 돈육 삼겹과 등심은 마늘 또는 양파 분말이 주입되지 않은 대조구에 비해 더 낮은 TBARS가, 유리지방산가, 과산화물가, 총균수 그리고 대장균군수를 보였다 (Chapter 5-3). 또한 0.5%의 마늘 또는 양파 분말은 돈육 삼겹과 등심에서 발생되는 휘발성 산화물의 생성을 억제하였으며, 특히 aldehyde 류(hexanal) 화합물들의 생성이 억제되었다. 따라서 본 연구의 결과를 종합하면, 마늘과 양파의 추출물은 추출용매에 따라 항균 및 항산화 효과가 차이를 보였으나, 육제품 내에서 모두 항산화 효과를 뚜렷히 나타내었고, 마늘추출물의 경우 항균효과도 높았다. 하지만 마늘과 양파는 균질물 자체로는 항산화 효과는 미미하였고, 마늘균질물(1.4~2.8%)의 경우 약간의 항균효과를 보여주었다. 한편 삼겹과 등심에 주입된 마늘과 양파의 분말은 냉장 저장 중 지방산화와 미생물 성장을 억제시켰다. 따라서 이러한 마늘과 양파 조제물들은 합성 항산화제와 항균제를 대체할 수 있는 천연의 항산화 및 항균제로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

이대 잎의 마우스 지구적 운동력과 항산화계에 미치는 영향

유양희 전남대학교 대학원 2009 국내박사

최근 식품에서 기능성 소재로써 약리기능을 나타내는 식물에 대한 관심이 높아지면서 그 생물학적 활성과 생리활성 성분에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 대나무를 활용하기 위한 과학적 연구와 산업적 요구가 증가되어, 본 연구에서는 대나무의 항산화 활성에 기초하여 지구적 운동능력과 항산화계의 보호 활성에 대한 연구를 수행하였다. 이대 잎에서 80% 에탄올추출물 (PJE)과 열수추출물 (PJH)을 추출하고 페놀성화합물과 플라보노이드 함량을 비교한 결과 PJE에서 PJH에 상대적으로 높은 페놀성 화합물과 플라보노이드를 함유하고 있었다. 또한 PJE는 PJH에 비하여 높은 자유유리기 소거활성과 지질과산화 억제 활성을 나타냈다. 이러한 결과로부터, PJE의 높은 항산화 활성은 그 함유된 페놀성화합물과 플라보노이드와 관련이 있을 것으로 사료된다. In vivo 생리활성을 평가를 위해 먼저 추출물 PJE의 30일간 아만성 경구투여 독성을 평가하였다. PJE는 5 g/kg body weight (b.w.)까지 안전한 농도범위로 확인되었다. PJH 와 PJE는 18일간 마우스에 경구투여 되었고 유영수조를 이용하여 매 6 일 마다 지구적의 수영능력을 측정하였다. PJE 군은 수영측정 12, 18일에 통계적으로 유의하게 지구적 운동시간이 증가되었고 운동 후 혈중 젖산 수준이 감소되었다. 실험종료 후 조직의 무게와 혈중 독성 바이오마커들 (ALT, AST, LDH, ALP)에서 대조군과 유의한 차이가 없었다. PJE 마우스군은 대조군이나 PJH 마우스군과 비교하여 CAT, GST, GPx 활성과 GSH 함량은 통계적으로 유의하게 증가하였고 MDA 함량은 낮아졌다. 간의 SOD 활성은 대조군과 유사하나 근육에서는 증가된 활성을 나타내었다. 또한 조직의 글리코겐량이 PJE 군에서 가장 높게 나타남으로써 조직내의 글리코겐 절약 활성을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들로부터 PJE는 항산화 활성을 강화시키고, 혈액의 젖산 축적을 억제하며, 글리코겐의 사용을 절약함으로써 지구적운동력을 향상시켰을 것으로 사료된다. 용매의 극성도에 따라 n-hexane (PJE-H), chloroform (PJE-C), ethylacetate (PJE-E), water (PJE-W)순으로 PJE를 분획하고 그 분획물의 라디칼 소거와 지질과산화 억제 활성을 평가하였다. 이들 중 PJE-E는 페놀성화합물과 플라보노이드 함량이 높게 나타났으며, DPPH, superoxide anion, ABTs 라디컬 소거 활성 및 지질과산화 억제 활성 또한 PJE-E에서 가장 높았다. PJE-E를 대상으로 TLC를 실시하여 4개의 TLC획분 PJE-ET₁, PJE-ET₂, PJE-ET₃, PJE-ET₄를 분리하였다. PJE-ET₂는 superoxide 라디칼과 ABTs 라디칼 소거 활성이 높고, 지질과산화 억제 활성 또한 높게 나타남으로써 이대잎의 항산화 활성을 갖는 주요 획분으로 확인되었다. 이 획분을 high performance liquid chromatography를 실시하여 단일 peak를 확인하고, LC-MS 와 NMR을 이용하여 구조분석을 실행하였다. 이렇게 구조 규명된 이대 잎의 항산화 생리활성 물질은 ferulic acid로 확인되었다. 이로써 ferulic acid는 이대잎의 항산화활성을 대표하는 물질로 규명되었다. Ferulic acid의 라디컬소거능과 지질과산화 억제능은 합성항산화제인 BHT보다 높게 나타났다. Ferulic acid의 아만성 독성 실험에서 100 mg/kg b.w. 경구투여까지 안전한 농도 범위임을 확인하였다. 운동전에 단발로 25, 50 mg/kg b.w.량의 ferulic acid를 경구투여하여 그 지구적 수영능력을 평가하였다. 두 ferulic acid 투여군에서 대조군과 비교하여 통계적으로 유의한 한계치 수영시간 증가를 보여주었다. 또한 50 mg/kg b.w. ferulic acid 투여군은 운동 대조군에 비하여 항산화 효소활성 및 GSH 함량이 높고, 지질과산화물인 MDA 함량이 간과 근육에서 모두 낮았다. Ferulic acid 투여군은 비운동군과 유사한 결과를 나타내었다. 이러한 결과들로부터 ferulic acid가 지구적 운동에 의한 산화스트레스에 대한 보호효과를 나타 낸 것으로 추정할 수 있다. Ferulic acid 장기투여에 의한 지구적 운동력 활성에 관한 연구에서 25 mg/kg b.w.의 ferulic acid를 18일간 마우스에 경구투여하고, 매 6 일 마다 한계치 수영능력을 평가하였다. 매 측정일, 6, 12, 18일에 대조군에 비하여 유의하게 증가된 지구적 수영시간을 나타내었고, 운동 후 젖산 수준은 감소하였다. 모든 효소적 또는 비효소적 항산화 활성은 ferulic acid 투여군에서 통계적으로 유의하게 증가하였다. 또한 ferulic acid 투여군의 조직내 글리코겐 량이 대조군에 비하여 높게 나타남으로써 운동 에너지로 글리코겐 사용이 절약되어 지구적 운동력을 향상시켰을 것으로 사료된다. 이러한 결과로부터 이대 잎의 활성 물질인 ferulic acid는 항산화 방어계의 활성을 증가시켜 운동스트레스를 억제하고, 운동 후 젖산 축적을 지연시키고, 조직의 글리코겐 사용을 절약함으로써 지구적 운동시간을 연장시켰을 것으로 사료된다. 지구적 운동력 강화 활성 및 항산화 활성을 갖는 PJE와 ferulic acid를 대상으로 3일간 연속된 피로 운동 모델을 이용하여 항피로 활성을 평가하였다. PJE와 ferulic acid를 운동전 투여하여 연속운동 3일을 실시하고 연속운동 3일째 대조군과 각 시료 투여군의 수영시간을 평가한 결과 PJE 및 ferulic acid 투여군에서 통계적인 유의차를 나타내었고 이로써 PJE 와 ferulic acid는 항피로 활성이 있음을 확인하였다. 시료 처리군에서 운동 후 혈중 젖산 농도가 통계적으로 유의하게 낮게 나타남으로써 각 시료에 의해 혈중 젖산 생성이 지연됨을 확인할 수 있었다. 3일간의 연속된 지구적 운동에서 PJE 군은 간의 CAT, GST 활성과 GSH 함량이 높고, MDA 함량이 통계적으로 유의하게 낮게 나타났으며, 근육의 모든 항산화 효소활성 및 GSH 함량이 높고 MDA 함량이 낮게 나타났다. Ferulic acid 군은 간과 근육의 CAT, GST, SOD, GPx의 항산화 효소활성과 GSH 함량이 높게 나타나고 지질과산화물인 MDA 량이 낮게 나타났다. 비록 각 시료를 처리한 군의 간에서 항산화 효소활성이 높게 나타나지 않았지만 근육의 항산화 방어계의 활성을 증가시켰다. 또한 연속된 지구적 운동에서 PJE 와 ferulic acid 를 투여한 군은 간과 근육의 조직내 글리코겐이 대조군에 비하여 높게 남아 있음으로써 지구적 운동에서의 글리코겐 절약효과를 나타내었다. 이러한 결과들로부터, PJE 와 ferulic acid는 연속운동에 의한 산화스트레스로부터 항산화 방어계의 활성을 강화시키며, 글리코겐 절약효과를 갖음으로써 항피로 효과를 나타낸 것으로 사료된다. 결론적으로 이대 잎의 PJE와 ferulic acid는 천연 항산화제로써 유용할 것으로 사료되며, 이들의 항산화 활성은 지구적 운동에서 유발된 초과된 산화스트레스에 대항하여 체내의 항산화제 활성을 강화시키고 지질과산화를 억제하여 지구적 운동수행력을 높이고 항피로 효과를 나타내는데 기여하였을 것으로 사료된다. 또한 운동 중 조직내 글리코겐 절약 효과는 지방산대사 활성을 상승시켜 지구적 운동수행력을 높였을 것으로 추정할 수 있다. 이러한 생리활성을 갖는 PJE와 ferulic acid는 운동성 스트레스를 보호하는 수단으로써 식품 소재에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 사료된다. Recently, biological activities of medicinal plants and their active compounds have been widely studied in order to enhance their usage as functional food materials. Due to the increased interest in both scientific community and industry regarding the functional uses of bamboo, we studied the efficacy for enhancing exercise performance and protecting the oxidative stress based on its antioxidant potentials. Two extracts were obtained, using 80% ethanol (PJE) and hot water (PJH) from Pseudosasa japonica (P. japonica) leaves, possessing phenolic compounds-rich properties. The PJE exhibited the relatively high level of phenolic compounds and flavonoids as compare to PJH. The significant radical scavenging and anti-lipid peroxidation activities were shown in PJE. The high antioxidant activities of PJE might be in part caused by its high level of phenolic compound and flavonoid levels. Before the bioactivities of extract were determined in vivo, the thirty-day oral subchronic toxicity study was conducted to confirm the safe dose of extract in mice. The results showed that the tolerated dose of PJE was ≤ 5 g/kg body weight (b.w). Two extracts were administered for 18 days and measured their exhaustive exercise capacity using adjustable-current water pool. The organosoluble extract, PJE significantly increased swimming time until exhaustion and lowered blood lactate level after exercise as compare to control and PJH groups. The glycogen in liver and muscle was saved in that group. Also, their antioxidant defense biomarkers such as the activities of catalase (CAT), glutathione-S-transferase (GST), glutathione-peroxidase (GPx), and the level of reduced glutathione (GSH) were significantly increased. Furthermore, level of malondialdehyde (MDA) was decreased in PJE-administered mouse group. These results suggest that PJE has stimulatory effects that can enhance exhaustive exercise capacity by the inhibition of elevating lactate level after exercise, the activation of antioxidant capacities, and the reduction of glycogen uses. The PJE was successively partitioned with n-hexane, CHCl3, EtOAc, and water. In the course of searching for the bioactive compound with antioxidant capacities, EtOAc solubles showed higher phenolic compound and flavoanoid levels. They also exhibited relatively high DPPH-, superoxide anion-, and ABTs- radical scavenging activities, with the low lipid peroxidation activity. The EtOAc solubles were divided into four sub-fractions by TLC. PJE-ET2 showed higher superoxide anion- and ABTs-radical scavenging, and anti-lipid peroxidation activities. The pure active compound was isolated by HPLC and identified as ferulic acid by LC-MS and NMR. From the toxicological test, the safety dose of ferulic acid was up to 100 mg/kg b.w. For the bioactivities of purified compound on exercise performance, the exhaustive swimming capacity was determined with the treatment of 25 or 50 mg/kg b.w. of ferulic acid by single intubation before exercise. 25- and 50-mg/kg b.w. treated groups significantly increased the exhaustive swimming time. Also, antioxidant-related biomarkers in 50 mg/kg b.w ferulic acid-administered mice were similar to those in non-exercise mice. Based on these results, ferulic acid has stimulatory effects that can enhance exercise capacity and activation of antioxidant capacities. The long term administration of ferulic acid on exhaustive exercise was revealed, the increased swimming time and the decreased lactate level. Glycogen sparing effect was observed in the same group. Moreover, all enzymatic and non-enzymatic antioxidant activities were elevated in that group. These results lead to the fact that ferulic acid, a bioactive compound of P. japonica leaves, possesses enhancing effects on exhaustive swimming exercise and antioxidant defense system against exercised induced oxidative stress. Extract and active compound of P. japonica leaves showed anti-fatigue, as evidenced effects by enhancing exercise peformance and decreasing the blood lactate level in mice with three-day consecutive swimmig. The intracellular antioxidant status and the inhibition of lipid peroxidation activity were improved in PJE and ferulic acid group. The PJE and ferulic acid activated the muscular antioxidant defense status on consecutive swimming exercise. These results suggest that anti-fatigue effects of extract and bioactive compound from P. japonica leaves might be strongly correlated with an increase in the antioxidant potentials and a decrease in the lipid peroxidation. In conclusion, P. japonica leaves was effective antioxidant. Its antioxidant potentials were mostly derived from the bioactive extract and compound, PJE and ferulic acid. Ferulic acid improved the endurance exercise capacity and elevated oxidative stress by prolonged exercise. Glycogen sparing effect of bioactive compound from P. japonica leaves suggest that they can induce other metabolites on the exercise. The PJE and ferulic acid might play a crucial role in functional food as a useful antioxidant against oxidative stress by exhaustive exercise and fatigue. Furthermore, the agent, containing the bioactive compound from P. japonica leaves would be developed and marketed as a means to relieve the oxidative stress by exercise.

Photografting coating of metal biochelator and conducting polymer onto the polypropylene film as non-migratory antioxidant packaging

Sadeghi, Kambiz Graduate School, Yonsei University 2022 국내박사

식품과 생물의학 제품에서 포장재 내부에 있는 산소에 의한 열화 문제를 예방할 수 없기 때문에 제품 내에 항산화제의 첨가는 불가피하다. 이 때문에, 포장 제품의 품질을 유지하기 위해 활성 포장 중 항산화 포장재가 특히 각광받고 있다. 그러나 현재 항산화 포장 기술은 packaging matrix 또는 sachet에서 제품으로의 항산화제의 이동에 의해 발생한다. 이 기술은 산소 흡착제가 이동됨에 따라 식품에 migration 되어 안전문제 또는 제품의 품질 변화를 야기할 수 있다. 또한 최근에는 건강 증진과 제품 내 성분 감소/제거를 위해 clean label 개념이 도입되고 있다. 이러한 관점에서, 기존의 항산화 포장 기술은 제품에 새로운 성분을 추가할 수 있으며 이로 인해 건강상의 위험을 초래할 수 있다. 따라서 관련 문제를 해결하기 위한 새로운 항산화 포장 기술의 도입이 필요하다. 이 연구에서는 photografting 기술을 이용하여 개발된 새로운 활성 포장 기술인 non-migratory 항산화 포장 기술을 보고하였다. Non-migratory 활성 포장은 활성제가 포장 재료에 강하게 고정되며 활성 기능을 수행하기 위해 migration 될 필요가 없는 기술로 정의된다. Photografting 코팅 기술은 자외선(UV) 방사를 통해 활성제를 기재(예: 폴리프로필렌 (PP) 필름) 표면에 도입하여 활성제와 기판의 강한 공유결합 결합을 통하여 migration을 방지한다. 이를 위해, 본 연구에서는 bottom-up photo 고분자 합성 방법과 photografting 방법을 포함한 2단계 연구를 설계하였다. 우선, non- migratory 항산화 포장을 위한 photografting 코팅 기술의 개발 가능성과 적용 효과를 평가하였다. 본 연구는 (i) 산화방지제를 감싸는 chelating 능력, (ii) 라디칼의 중화, (iii) 자동 산화 사슬의 파괴와 같은 항산화제의 기존 개념을 기반으로 설계되었다. 이를 위해 본 연구에서는 chelating 시스템 radical scavenging 시스템을 위한 2가지 종류의 필름을 개발하였다. 첫 단계에서는 반응성 단량체로서의 글리시딜 메타크릴레이트(GMA)와 광개시제인 벤조페논(BP)의 농도를 최적화하여 screening 현상을 방지하였다. 또한, 최적의 경화 용매(메탄올:물 60:40 v/v%)를 사용하여 photografting의 효율을 높이었다. 또한, 최적의 반응성 필름을 달성하기 위한 BP의 붕괴 역학의 조건은 자외선 방사 시간(6분)으로 나타났다. 상기 조건을 이용하여 개발된 반응성 필름(PP-g-GMA)에 개환 반응을 이용하여 시트르산(CA, chelator) 또는 p-아니시딘(PA, radical scavenger)을 개별적으로 고정화하였다. CA 또는 PA 용액에 반응성 필름이 침지되면서 PP-g-g-CA(chelating film)와 PP-g-g-PA(radical scavenging film)가 제조되었다. Chelating 필름은 전이 금속을 chelating할 수 있으며, radical scavenging 필름은 radical을 중화 시킬 수 있다. 개발된 두 가지 필름은 비타민C 분해와 올리브유 산화 지연 시간을 연장하여 항산화 포장재로써 적용 가능성을 보여주었다. 유럽 표준(EU) 규정에 기초한 저울, FTIR, and UV 가시 분광광도계를 이용한 overall migration test 실험에서는 이동 잔류물이 검출되지 않았으며, 이를 통해 non-migratory특성을 확인할 수 있었다. 1단계에서 Non-migratory 활성 포장 기술이 실현되었으나, bottom-up 방법은 높은 용매 사용량, 일괄 생산의 어려움, 긴 UV 처리 시간, 규모 확대의 어려움으로 인해 제한될 수 있다. 따라서, 본 연구의 두 번째 단계는 항산화 성능의 향상에 초점을 두고 이러한 과제를 극복하기 위해 고안되었다. 본 연구의 두 번째 단계는 one-step으로 UV 표면 기능화가 가능한 경화성 chelating과 반응성 공중합체의 합성을 보고하고 있다. 경화성 chelating 공중합체는 l-lysine type chelating monomer(GMA-NTA)를 4-벤조일페닐 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트와 공중합하여 제조되었다. 이후, chelating 공중합체는 90초 동안의 UV 처리 시간을 통해 PP 필름 표면에 광화학적으로 grafting 되었다. 이 필름은 전이 금속을 chelating 할 수 있으며 비타민 C와 올리브 오일의 저장 수명을 연장시켰다. 또한, chelating 필름은 EU 표준에 따라 이행 물질을 남기지 않았다. 또한 두 번째 단계에서 반응성 공중합체를 합성하고 p-페닐렌디아민(PDA)을 고정화하여 radical scavenging 필름을 개발하였다. 이에 GMA, BA, BMA의 공중합으로 반응성 공중합체를 합성하였으며, PP막 표면에 반응성 공중합체를 90초 동안 UV 처리하여 표면에 oxirane 고리가 다수 존재하는 반응성 필름을 개발하였다. 이후 반응성 필름은 PDA 용액에 노출되어 radical scavenging 필름이 제조되었다. 이 필름은 radical을 강력하게 중화할 수 있었으며, cyclic voltammetry 실험에서 환원/산화 특성을 보였다. 또한 비타민 C 분해와 올리브 오일 산화의 시간을 연장하는 강력한 항산화 기능을 보여주었으며 EU 기준에 따른 이행물질을 발생시키지 않았다. Chelating 필름과 radical scavenging 필름의 조합은 포장재에 산화 방지 기능을 부여할 수 있다. 본 연구에서 두 필름은 강력한 항산화 특성을 보여주었으며 식품 열화의 시간을 지연시키었다. 또한 photografting 방법으로 제조된 필름은 bottom-up 방법으로 제조된 필름에 비해 높은 항산화 특성을 보여주었다. bottom-up 방법의 필름의 경우 UV 처리 시간이 길어져 UV 유도 작용기의 열화를 초래하여 항산화 성능을 저하시킬 수 있다. photografting 방법의 필름은 용매 사용하지 않고 산업 실현 가능성을 향상시켰다. 본 연구의 두번째 단계에서는 최소의 처리 단계를 이용하여 Non-migratory 항산화 필름을 개발했다는 점에 주목할 필요가 있다. 예를 들어, Chelating 필름은 one-step UV 처리만으로 제조 되었다. Photografting 기술은 non-migratory 활성 포장, 특히 항산화 포장을 가능하게 하는 다용도 기술로 개발된 non-migratory 항산화 포장 기술은 높은 산업적 실현 가능성을 가지고 있다. 따라서 non-migratory 항산화 시스템은 기존의 항산화제의 대안으로 활용될 수 있어 활성제의 migration을 막고 포장과학에서 clean label 개념의 실현을 가능하게 한다. The addition of antioxidants is inevitable due to the prevalence of oxidative deterioration in food and biomedical products. With this concern, active packaging, particularly antioxidant packaging, is introduced to retain the quality of packaged products. However, the current active packaging relies on the migration of active agents from the packaging matrix or sachet into the products. This method might pose health hazards and sensory changes due to the consumption and migration of migratory antioxidants, respectively. In addition, the clean label concept has been recently introduced to improve health and reduce/remove the ingredients in the products. In this perspective, migratory active packaging tends to add new ingredients to packaged products and might pose health hazards. Therefore, the urgent actions are needed to overcome such challenges in packaging science. In this study, a new technology named non-migratory antioxidant packaging developed using photografting technology was reported. Non-migratory active packaging generally defines as a technology in which an active agent is strongly held in/on packaging materials and does not need to migrate for performing an active function. Photografting coating technology takes place through an induction of Ultra-violet (UV) irradiation to introduce an active agent onto the surface of the substrate (e.g. polypropylene (PP) film), in which the covalent linkage between active agent and substrate is adequately strong to prevent migration. To this end, a two-step study was designed to prepare a non-migratory antioxidant packaging including bottom-up photopolymerization and polymer photografting methods. The first step of this study evaluated the development feasibility and application efficacy of photografting coating technology in realizing non-migratory antioxidant packaging. This dissertation was designed based on the main concept of antioxidant such as (i) chelating ability to envelope prooxidant, (ii) neutralizing the radical species, and (iii) breaking the autoxidation chains. To this end, a chelating system to envelope transition metals (prooxidants) and a radical scavenging system to neutralize radical species were synthesized In the first step, the concentration of glycidyl methacrylate (GMA, 2 M) as reactive monomer and benzophenone (BP, 5 mole/mole % of GMA) as photoinitiator were optimized to optimize the photografting process. In addition, an optimal mixture of curing solvent (methanol:water 60:40 v/v %) was employed to improve the photografting efficiencies. Furthermore, the evaluation of BP decay kinetics identified an optimal UV-irradiation time (6 min) to achieve a potent reactive film. Therefore, optimized reactive film (PP-g-GMA) developed using the aforementioned conditions was selected to individually immobilize citric acid (CA, chelator) or p-anisidine (PA, radical scavenger) on the PP film surface using a ring-opening reaction. The submerging PP-g-GMA film in the solution of CA or PA led to the formation of PP-g-GMA-g-CA (chelating film) and PP-g-GMA-g-PA (radical scavenging film), respectively. The chelating film was able to chelate transition metals while radical scavenging film neutralized radical species. Both films extended the lag time of vitamin C degradation and olive oil oxidation during storage, which can be practically used as an antioxidant. It is worth noting that the overall migration test using gravimetric analysis, FTIR, and UV-visible spectroscopy based on European standards (EU) regulations did not detect any migrated residues, confirming the non-migratory feature of this technology. Although the non-migratory antioxidant packaging was realized using bottom-up method, this method was limited to high solvent consumption, batch methodology, long UV-irradiation time, and scale-up difficulty. With these concerns, the second step of this study was designed to overcome such challenges with a focus on the improvement in the antioxidant performance. The second step of this study discussed the synthesis of curable chelating and reactive copolymers, which were capable of enabling one-step UV-induced surface functionalization. The curable chelating copolymer was first synthesized by adapting the l-lysine type chelating monomer (GMA-NTA). This monomer was copolymerized with 4-benzoylphenyl methacrylate and butyl acrylate to prepare a curable chelating copolymer. Subsequently, this chelating copolymer was photochemically grafted onto the surface of PP film through a short UV irradiation time (90 s). Thereafter, a chelating film was prepared through one-step photografting, thereby circumventing solvent for polymerization of reactive monomer (first step). This film was able to chelate transition metals and extended the shelf life of vitamin C and olive oil. This chelating film did not leave any migrated residues behind based on the EU standard. Moreover, a radical scavenging film was also developed via synthesizing the reactive copolymer and immobilizing p-phenylenediamine (PDA). A reactive copolymer was synthesized via copolymerization of GMA, BA, and BMA. A reactive film with numerous oxirane rings on the surface was developed by 90 s UV-irradiation of reactive copolymer on the PP film surface. Subsequently, the reactive film was exposed to the PDA solution, which realized radical scavenging film. This film strongly neutralized radical species and showed reduction/oxidation features in the cyclic voltammetry test. This antioxidant film also presented a potent antioxidant feature, which extended the lag time of vitamin C degradation and olive oil oxidation. This radical scavenging film did not lead to any migrants based on the EU standard. The combination of the chelating film with radical scavenging film tends to enable the antioxidant feature. The combined application of both films showed a stronger antioxidant feature and further delayed the lag time of food deterioration. In this context, the combined application of films prepared by the bottom-up photopolymerization method showed a lower antioxidant feature compared to films prepared from the polymer photografting method. The former films underwent a longer irradiation time, which might result in the UV-induced deterioration of the functional group, thereby lowering antioxidant performance. In addition, the latter film circumvented solvent consumption, leading to an improvement in industrial feasibility. It is worth noting that the second step of this study developed a non-migratory antioxidant film using a lower number of processing steps. For example, the chelating film was developed only with one-step UV-irradiation. It can be concluded that photografting technology is a versatile technique to enable non-migratory active packaging, particularly non-migratory antioxidant packaging. The non-migratory antioxidant packaging developed by the polymer photografting method results in better properties with acceptable industrial feasibility. Therefore, this non-migratory antioxidant system can be used as an alternative to the current migratory antioxidants, preventing the migration of active agents into the product and enabling the clean label concept in packaging science.

Effects of Cooking Condition and Natural Antioxidants on Quality Characteristics of Ground Beef Products

파르빈 라시다 경상국립대학교 대학원 2022 국내박사

Precooking, cooking, and reheating are three stages of processing for ready-to-eat or ready-to-cook food preparation by thermal treatment. Each stage of processing applies a different combination of temperature, time, and method for cooking, like boiling, frying, roasting, grilling, steaming, convection oven, and micro-oven cooking, to get the desired quality product. Precooking, reheating, and high temperature cooking led to dynamic transformation of quality traits (changes in color, flavor, and texture; lipid and protein oxidation) and drives to generate carcinogenic components (heterocyclic amines) in cooked food. Natural antioxidants from plant products are a rich source of phenolic compounds that can exert strong antioxidant action to inhibit oxidation and maintain the good health of consumers instead of synthetic antioxidant toxicity. Due to its high phenolic content and potent fragrance, nutmeg is a widely used aromatic spice in meat, fish, bread, cookies, and other baked goods. The antioxidant effects of nutmeg seed extract and nutmeg essential oil are assessed in meatballs and meat patties to overcome the deteriorative quality impact and off-flavor from precooked, reheated, and high-temperature cooked food. The objective of the first study, entitled " REDUCTION OF LIPID OXIDATION AND WARMED-OVER FLAVOR FROM PRECOOKED AND REHEATED MEAT BALL USING NUTMEG EXTRACT", was to investigate the antioxidant efficacy of 0.02% Nutmeg Extract on different quality parameters and warmed-over flavor of precooked and differently reheated beef meatballs during frozen storage. Four beef samples formulated as control (no antioxidant), M1 (meatball with 0.02% BHT), M2 (meatball with 0.02% Nutmeg Extract), and M3 (meatball with 0.02% Nutmeg Powder) were prepared to be precooked by convection oven at 1200C for 20 min and reheated by using four different methods, namely (boiling, pan frying, convection oven cooking, and microwave oven cooking) after two-month frozen storage at -200C. The effect of precooking and reheating on the quality parameters like pH, cooking loss, TBARS, thiol content, color, texture, and sensory test (warmed-over flavor) were also analyzed. The use of 0.02% Nutmeg Extract as natural antioxidant can act like a barrier to slow down the effect of precooking on lipid oxidation, protein oxidation, color, texture, and sensory test as similar BHT. The antioxidant activity of 0.02 % Nutmeg Extract was significantly (p<0.05) higher in reduction of lipid oxidation, protein oxidation, hardness, and increase of redness, brightness, chewiness, gumminess, adhesiveness values of precooked meatball compared to control, M1 and M3 during two-month frozen storage. Furthermore, the use of microwave oven cooking as reheating method for meatball from boiling, pan-frying, convection oven cooking had significantly (p<0.05) better quality enhancement effect in association with 0.02% nutmeg extract. In conclusion, supplementation of meatball with 0.02% Nutmeg Extract as natural antioxidant in replace of 0.02% BHT can successively reduce TBARS value, color, texture, and WOF of precooked and microwave oven reheated meatball during 2-month frozen storage. The intention of carrying out the second experiment, entitled " COMPOSITIONAL PRECURSORS EFFECT ON HETEROCYCLIC AMINES (HCAs) FORMATION IN RELATION TO DIFFERENT PAN ROASTING TEMPERATURE", was to estimate the relationship between different cooking temperatures and compositional precursors of pan roasted beef patties with the formation of HCAs. Uncooked beef patties, patties cooked at 2200C, and at 3200C were chosen as sample groups to examine their fat, moisture, fatty acid, and amino acid composition, as well as their interaction on the formation of HCAs. HPLC was used to extract and identify HCAs after pan roasting, and the correlation of each parameter with HCAs formation regarding temperature was achieved. Six polar (IQx, IQ, MeIQx, 4,8 DiMeIQx, 7,8 DiMeIQx, PhIP) and four non-polar HCAs (Harman, Norharman, AαC, MeAαC) were identified at different concentrations depending on cooking method and temperature. Pan roasting can significantly increase the concentration of amino acids and polar and non-polar HCAs in beef patties at very high temperatures above 320°C, compared to fresh and cooked patties at 220 °C (p<0.05). On the other hand, the content of fat, moisture, and fatty acid values were slowly decreased in beef patties due to increasing cooking temperature. The principal component analysis displayed the associated correlation of all compositional parameters with HCAs formation at different temperatures. Amino acids positively enhanced the formation of carcinogenic HCAs (p<0.001), but the amount of moisture and fatty acids were negatively correlated to the formation of HCAs. So, the result of this study proved that amino acid precursors are directly associated with the formation of HCAs in relation to cooking temperature. The aim of the carried out third experiment entitle “ANTIOXIDANT CAPACITY AND INHIBITORY EFFECT OF ETHANOL EXTRACTED NUTMEG ON THE POLAR AND NON-POLAR HETEROCYCLIC AMINES (HCAs) FORMATION” was to study the effect of ethanol extracted Nutmeg and t-BHQ on changes of pH and TBARS values of fresh and pan roasted beef patties during refrigerated storage and their inhibitory action to reduce HCAs from cooked beef patties. Different solvents (50% Acetone and 70% Ethanol) extracted Nutmeg as natural and t-BHQ as synthetic antioxidants were analyzed to compare their free radical donating capacity, phenolic content, and active metabolites content before applying to meat products. Then, 70% ethanol extracted Nutmeg proved itself as a good antioxidant by revealing high DPPH value, phenolic content, and active metabolites among 50% acetone extracted Nutmeg and t-BHQ. Patties prepared with 0.05% ethanol extracted Nutmeg exhibit significantly low (p<0.05) cooking loss, and insignificant (p>0.05) shrinkage values after roasting. The pH values and TBARS index for fresh and cooked patties treated with 0.05% ENE and 0.02% t-BHQ at 0, 3, and 6 d were significantly (p<0.05) lower in T2 than control and T1. The quantitative value of IQ type polar and non-IQ type or non-polar HCAs as carcinogenic compounds from roasted beef patties were predicted using a solid-phase abstraction technique of HPLC. Over 25 HCAs have been detected in cooked food till now and 10 HCAs out of these were separated in our study. The result showed that patties roasted at 3200C possess a maximum quantity of total HCAs including both polar and non-polar HCAs. The inhibition rate of polar (IQx, IQ, MeIQx, 7,8 DiMeIQx, and 4,8 DiMeIQx) HCAs are above 70% and only non-polar Harmane is 80% inhibited by 0.05% Nutmeg extract addition in the beef patties before cooking. The utilization of ethanol extracted Nutmeg can work as a lipid oxidation inhibitor and anti-carcinogenic promoter by reducing HCAs from cooked meat as better than t-BHQ. Finally, it can be summarized that the effect of precooking, reheating and high temperature roasting in meat ball and patties can be recovered by using ethanol extracted Nutmeg at 0.02% to 0.05% as natural antioxidant to increase the storage life, spicy flavor, and reducing WOF and HCAs in processed meat. 사전가열(pre-cooking), 가열(cooking) 및 재가열(reheating)은 열처리에 의한 즉석(ready-to-eat) 또는 즉석조리식품(ready-to-cook foods)의 준비를 위한 3단계 과정이다. 끊이기, 튀기기, 구이, 굽기, 찌기, 컨벡션 오븐, 전자레인지 조리 등 각 가공 단계에서 온도, 시간 및 조리 방법을 다르게 조합하여 원하는 품질의 제품을 획득할 수 있다. 사전가열, 재가열 및 높은 온도에서의 조리는 품질특성(색상, 풍미 및 질감의 변화, 지질 및 단백질 산화)의 동적 변형을 일으키고 조리된 식품에서 발암 성분인(heterocyclic amines, HCAs)을 생성된다. 식물성 천연 항산화제는 합성 항산화제의 독성 대신 강력한 항산화 작용을 발휘하여 산화를 억제하고 소비자의 건강을 유지할 수 있는 페놀 화합물의 풍부한 공급원이다. 또한 높은 페놀 함량과 강력한 향을 지닌 육두구는 천연 항산화제로 육류, 생선, 빵, 쿠키 및 기타 구운 식품에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서 사용한 육두구 종자 추출물과 육두구 에센셜 오일(Myristica fragrans oil, MFO)의 항산화 효과는 사전가열, 재가열 및 높은 온도에서의 조리된 미트볼 및 고기 패티의 품질 저하를 억제하고 이취를 극복합니다. 그 첫번째로 “육두구 추출물이 미트볼의 지질 산화 및 불쾌취(warmed-over flavor) 형성에 미치는 영향"으로 냉동보관 후 사전가열 및 재가열된 미트볼에 0.02% 육두구 추출물이 다양한 품질 매개변수와 불쾌취 형성에 미치는 영향을 조사하였다. 처리구는 대조구(항산화제 없음), M1(0.02% BHT 함유 미트볼), M2(0.02% 육두구 추출물 함유 미트볼) 및 M3(0.02% 육두구 분말 함유 미트볼)로 설정하였으며, 4개의 쇠고기 샘플은 120℃의 컨벡션 오븐으로 미리 조리되었다. -20℃에서 2개월간 냉동보관 후 4가지 방법(끓이기, 후라이팬, 컨벡션오븐조리, 전자레인지조리)으로 재가열 처리하였다. pH, 조리 손실, 지방산패도(TBARS), 티올 함량, 색상, 질감 및 관능평가와 같은 품질 특성뿐만 아니라 사전조리 및 재가열에 따른 변화도 분석하였다. 천연 항산화제로 0.02% 육두구 추출물의 사용은 합성 항산화제인 BHT 처리구와 마찬가지로 사전조리된 미트볼의 지질 산화, 단백질 산화, 색상, 질감 및 관능평가에 영향한다. 즉 0.02% 육두구 추출물은 M1 및 M3에 비해 높은 항산화 활성을 보여, 사전조리된 미트볼의 지질 산화, 단백질 산화, 경도 값을 감소시키며, 적색도, 밝기, 씹힘성(chewiness), 검성(gumminess) 및 점착성(adhesiveness)을 높였다(p<0.05). 또한 미트볼을 전자레인지 재가열 할 경우 끓이기, 팬프라이, 컨벡션 오븐조리 방법보다 더 우수한 품질 특성을 보였다. 결론적으로, 0.02% BHT 대신 천연 항산화제인 0.02% 육두구 추출물을 미트볼에 첨가하면 냉동 보관 2개월 동안 미리 조리된 미트볼과 전자레인지 조리로 재가열 미트볼의 육색, 조직감을 개선시키고 지방산화 및 불쾌취 형성을 억제시키는 것으로 나타났다. 두 번째 연구는“다양한 pan-roasting 온도와 관련된 헤테로싸이클릭 아민(heterocyclic amines, HCAs) 형성에 대한 전구체 효과"라는 제목으로 수행하였다. 다양한 조리 온도와 관련하여 HCAs 형성 및 이와 관련된 쇠고기 패티 조성 전구체 사이의 관계를 추정하였다. 조리하지 않은 쇠고기 패티, 220℃, 320℃에서 조리한 패티를 샘플 그룹으로 선택하여 지방함량, 수분함량, 지방산 및 아미노산 조성과 HCAs 형성에 대한 상호 작용을 조사하였다. Pan-roasting 후 HCA를 추출하고 동정하기 위해 HPLC를 사용하였으며, 온도에 대한 HCA 형성과 각 매개변수의 상관관계를 확인하였다. 6개의 극성(IQx, IQ, MeIQx, 4,8 DiMeIQX, 7,8 DiMeIQx, PhIP)과 4개의 비극성 HCA(harman, nor-harman, AαC, MeαAC)는 조리 방법과 온도에 따라 다른 농도에서 확인되었다. 220℃에서 가열한 패티에 비해 320℃의 온도에서 가열한 쇠고기 패티의 아미노산 조성과 극성 및 비극성 HCA 농도가 유의적으로 증가하였다(P<0.05). 한편, 쇠고기 패티는 조리온도 상승에 따라 지방함량, 수분함량, 지방산 값이 서서히 감소하였다. 주성분 분석은 다른 온도에서 HCA 형성과 모든 구성 매개변수와의 상관관계를 보여주었다. 아미노산 조성은 HCA 형성에 양의 상관관계가 있으며(p<0.001), 수분함량과 지방산 조성은 HCA의 형성과 음의 관련이 있었다. 따라서 본 연구의 결과는 아미노산 전구체가 조리 온도와 관련하여 HCAs의 형성과 직접적인 관련이 있음이 입증되었다. 세 번째 실험은 두“극성 및 비극성 헤테로싸이클릭 아민(heterocyclic amines, HCAs) 형성에 대한 에탄올 추출 육두구의 항산화 능력 및 억제 효과”실험으로 대표적인 천연 및 합성 항산화제인 에탄올 추출 육두구와 t-BHQ가 신선한 쇠고기 패티와 구운 쇠고기 패티의 냉장 중 pH와 지방산화의 변화와 더불어 조리된 쇠고기 패티에서 HCAs의 억제 효과 검증이다. 육제품에 적용하기 전에 합성 항산화제로 육두구와 t-BHQ에서 추출한 다양한 용매(아세톤 50% 및 에탄올 70%)를 분석하여 free radical donating capacity, 페놀 함량 및 활성 대사 산물 함량을 비교하였다. 70% 에탄올 추출 육두구(ethanol extracted nutmeg, ENE) 가 50% 아세톤 추출 육두구와 t-BHQ 보다 높은 DPPH 값, 페놀 함량 및 활성 대사 산물을 나타내어 우수한 항산화제임을 입증하였다. 0.05% ENE로 제조된 패티는 조리 손실이 현저히 낮고(p<0.05) 로스팅 후 수출률이 유의하지 않지만 적었다(p>0.05). 0, 3 및 6일째에 0.05% ENE와 0.02% t-BHQ로 처리한 신선 패티와 조리된 패티의 pH 값과 TBARS 지수는 대조구와 T1보다 T2에서 유의하게(p<0.05) 낮게 나타났다. 로스트 비프 패티의 발암성 화합물인 IQ형 극성 및 비극성 HCA의 정량적 값은 HPLC의 고체상 추출 기술을 사용하여 예측되었다. 지금까지 조리된 음식에서 25개 이상의 HCA가 검출되었으며 이 중 10개가 본 연구에서 분리 동정되었다. 그 결과 320℃에서 구운 패티는 극성 및 비극성 HCA를 모두 포함하여 총 HCA의 최대량을 보유하는 것으로 나타났다. 또한 0.05% ENE을 첨가하면, 극성(IQx, IQ, MeIQx, 7,8 DiMeIQx, 4,8 DiMeIQx) HCA를 70% 이상 억제시키며, 비극성 HCA를 80% 억제시킨다. 전반적으로, 에탄올 추출 육두구의 활용은 t-BHQ보다 조리된 고기의 HCA를 더욱 감소시켜 지질산화 억제 및 항암 촉진제로 작용할 수 있다. 따라서, 천연 항산화제로 0.02~0.05%의 에탄올 추출 육두구를 사용하여 육가공품인 미트볼과 쇠고기 패티의 사전가열, 가열, 재가열 및 고온에서의 산화 및 안정성을 회복하여 저장 수명을 늘리고 가열 중 발생되는 불쾌취 및 HCAs의 형성을 억제시킬 것이라 판단된다.