Bipolar 막 전기투석에 의한 고산성 감귤주스의 품질개선에 관한 연구

Abstract

하밀감, 당유자, 초기수확온주밀감 주스를 시료로 하여 bipolar 막 및 전극액 K2SO4와 Na2SO4를 사용한 전기투석을 실시하여 품질변화를 조사하였고, 막 성능 비교를 위하여 하밀감 시료에 대하여서는 유기산 선택성 막과 비교분석하였다. 하밀감, 당유자, 초기수확온주밀감 주스를 100분 전기투석을 하는 동안의 pH는 각각 3.01, 2.89, 2.97에서 bipolar 막인 경우에는 pH 3.64, 3.20, 3.65로 약 20.7, 10.9, 23.1%씩 시료 모두 pH가 점진적으로 증가하는 경향을 보였고 유기산 선택성 막인 경우에는 거의 일정하게 변화가 없었다. 총산도는 유기산 선택성 막을 사용하여 전기투석 후 하밀감 시료인 경우 약 70.0% 감소하였고, bipolar 막은 약 57.2% 감소하였으며, 초기수확온주밀감이 약 60.0%까지 감소하였다. 가용성고형분은 모든 시료에서 약 9-16%가 서서히 감소하였다. 전기전도도의 변화는 유기산 선택성 막을 이용한 경우에는 3.2에서 0.9까지 급격히 감소하였으나, bipolar 막은 오히려 모든 시료에서 약 9.7-27.9%까지 상승하는 결과를 보였다. 초기수확온주밀감보다 당유자와 하밀감이 큰 전기전도도를 보였으며, K2SO4 전극액을 사용했을 때보다 Na2SO4의 전극액을 사용했을 때가 당유자, 하밀감 시료인 경우 약간 더 큰 전도도를 나타내었다. 당산비가 하밀감, 초기수확온주밀감의 경우 투석 전 보다 약 2배 이상 증가하였고, 환원당 함량은 모든 시료에서 전기투석 후 약간 감소하는 경향을 보였으나 큰 차이는 없었으며, 색도도 거의 변화가 없었다. 100분 전기투석 결과 총 유리당은 약 2-3% 정도 감소하였지만 투석전과 큰 차이는 없었고, 투석막과 전극액에 의한 차이가 없었다. 유기산 함량은 상당히 감소하였으며, 그 중 citric acid의 감소율의 가장 컸고, oxalic acid와 succinic acid의 경우 감소가 거의 되지 않았다. Ascorbic acid는 유기산 선택성 막으로 전기투석 후 약 50% 감소율을 보였으며, bipolar 막을 장착하여 전기투석을 하였을 때는 약 30% 감소율을 보였다. Flavonoids 함량은 하밀감 주스의 경우 naringin 522.96, neohesperidin 159.07, diosmin 71.38, narirutin 38.77 ㎍/㎖이 검출되었고, 당유자 주스는 naringin 514.75, neohesperidin 376.70, diosmin 160.91, narirutin 52.72, qurecitrin 7.51 ㎍/㎖가 검출되었으며, 초기수확온주밀감의 경우 hesperidin 185.78, narirutin 88.25, qurecitrin 12.92, diosmin 8.38 ㎍/㎖이 검출되었다. 투석 후 flavonoids 감소는 거의 없었으며, 투석막과 전극액에 의한 차이가 없었다. 100분 전기투석을 하는 동안에 나트륨의 이온 함량이 K2SO4를 전극액을 사용했을 때는 약 1.2-1.3배의 증가를 보였으나, Na2SO4를 전극액으로 사용 했을 시 하밀감의 경우 약 3.4배, 당유자의 경우 6.2배, 초기수확온주밀감의 경우는 7.7배가 증가되었고, bipolar 막을 사용하여 전기투석을 하였을 때 시료의 양이온, 음이온의 감소가 거의 없었으나, 유기산 선택성 막은 칼륨 이온의 경우 약 91.1% 감소하였다. 총 폴리페놀 함량, 전자공여 작용 및 아질산염 소거효과는 전기투석에 의해 각각 약간 감소하였고, 투석 막에 의한 차이는 없었으며, K2SO4 전극액을 사용하였을 때보다 Na2SO4 전극액 사용하였을 때가 전자공여효과가 더 감소하는 경향을 보였다. 관능검사 결과 bipolar 막을 사용하고 가당을 하였을 때가 맛과 종합적기호도에서 평점이 높았다.

The high acid juices obtained from C. natsudaidai, C. grandis, and C. unshiu were electrodialyzed with different membrane cartridges(bipolar and organic acid selective membranes) and electrolytes(K2SO4 and Na2SO4). There showed a tendency of the pH increase 10.9-25.2% when the samples were treated with electrodialysis using bipolar membranes while the result levels remained consistent when organic acid selective membranes were applied. The total acidity level decreased by 44.3-57.2% after electrodialysis for 100 minutes with the use of bipolar membranes and more than 15% with organic acid selective membranes. The conductivity rose by 9.7-27.9% with bipolar membranes while its value continued to fall rapidly from 3.2 to 0.9 with organic acid selective membranes when the samples were put through the electrodialysis for 100 minutes. The contents of free sugar and flavonoid remained without any significant differences before and after the electrodialysis. However, the organic acid levels in the samples were significantly down, raising the ratio of sugar to acidity by 1.4-2.0 times. The level of sodium ion content in the treated juice with electrodialysis remained almost unchanged when K2SO4 was used as electrolyte, while there were increases by 3.4-7.7 times when Na2SO4 used. There showed insignificant level of decreases in cation and anion contents of the electrodialyzed samples with bipolar membranes. Although antioxidative activities were somewhat lowered, the electrodialyzate of the C. grandis juice showed the highest antioxidative activities in all of the experiments. The use of bipolar membranes gave better sensory quality juice than that of organic acid selective membranes.