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Valorization of agro-industrial byproducts : Extraction and analytical characterization of valuable compounds
for potential edible active packaging formulation |
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Maria Grimaldi a, Olimpia Pitirollo a, Paola Ornaghi c, Claudio Corradini a,b, Antonella Cavazza a,b,*
Food Packaging and Shelf Life 33 (2022) 100900 |
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a. Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilita ` Ambientale, Universita ` di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124, Italy
b. CIPACK, Interdepartmental Center on Packaging, Parco Area delle Scienze, Padiglione 33, 43124 Parma, Italy
c. Velp Scientifica srl, via Stazione 16, 20865 Usmate, MB, Italy |
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Introduction
Circular Economy Plan의 목적은 폐기물을 생산 주기에 다시 도입하여 새로운 자원을 확보하고 경제적 가치를 높이는 것이다.
Artichoke, 양파, 엉겅퀴는 이탈리아 여러 지역에서 주로 재배되는 식물이고 통조림이나 냉동 식품 생산을 위해 가공되며 이 처리 과정에서 엄청난 양의 줄기, 잎 등
폐기물이 얻어지는데 이 폐기물은 폴리페놀 및 프로바이오틱스 등의 공급원으로 이용될 수 있다.
허브는 식품이 부패하는 것을 방지하기 위한 항산화 및 항균 특성 때문에 널리 사용되었으며 식품, 화장품, 영양 및 생명공학 최근에는 active packaging 분야에도 사용되고 있다.
Active packaging 의 전형적인 예시로는 소시지 겉면의 얇은 막이 있는데 이는 제품을 기계적 및 물리적 스트레스로부터 보호하는 것을 목표로 할 뿐만 아니라
활성 분자를 제품에 전달하여 제품과 상호 작용하고 안정성을 연장하는 작용을 한다.
우리는 일반적으로 폐기물로 간주되는 물질을 엉겅퀴, artichoke, 양파의 잎과 줄기에서 추출한 물질을 alginate 기반 필름에 적용 후
active packaging 목적으로 사용할 수 있는지를 화학적으로 특성화 하기 위해 이 연구를 진행하였다.
Method
- 샘플 준비 : Artichoke, 적 양파 및 엉겅퀴
각 샘플은 (잎, 줄기, 꽃의 일부 등) 모든 부분을 함께 혼합하여 처리되었다.
또한 총 페놀 함량과 채소의 서로 다른 부분의 산화 안정성의 차이를 조사하기 위해 artichoke, 양파 및 엉겅퀴의 잎을 각각의 줄기에서 분리하여 다른 한 그룹의 샘플을 얻었다.
- 분석 방법 :
1. Total phenolic content (TPC)
항산화 효과를 가진 포리페놀 총 함량 (TPC)의 측정은 Folin-Ciocalteu (FC) 방법에 따른 UV-vis spectrophotometric analysis (Thermo Scientific™ Evolution™ 201/220, Milan, Italy)에서 수행하였다.
2. Analysis by OXITEST
각 추출물의 항산화효과를 측정을 위하여 해바라기씨유를 reference 샘플로 하고 artichoke 의 줄기와 잎, 양파의 줄기와 잎, 엉겅퀴의 줄기와 잎에서 추출한 6개의 추출물을 해바라씨유에
각각 첨가하여 샘플 6개를 준비하였다.
총 7개의 샘플은 VELP의 고 산소압력과 고온 조건하에서 짧은 시간에 정확하게 산화안정성 즉 산화의 진행속도를 비교할 수 있는 분석기 OXITEST를 통해 수행하였다.
Results
1. Total phenolic content (TPC)
다음 그림이 보여주듯이 artichoke 잎 > 양파 줄기 > 양파 잎> 양파 줄기 > 엉겅퀴 잎 > 엉겅퀴 줄기 순으로 총 포리페놀 함량이 감소하였다.
2. Results by Oxitest
다음 그림에서 볼 수 있듯이 artichoke 추출물이 함유된 해바라기씨유는 reference 해바라기씨유의 2배 이상에 달하는 induction period 를 보여주었다.
이 결과는 artichoke 추출물이 항산화 효과가 있다는 것을 보여준다. (Induction period 는 분석의 시작부터 샘플의 활발한 산화반응이 일어나기 직전까지의 시간을 말한다.
즉 Induction period 가 길수록 산화 진행 속도가 느리고 산화안정성이 더 좋다.)
또한 다음 표와 같이 reference 해바라기씨유 < 엉겅퀴 줄기 추출물 첨가 < artichoke 줄기 추출물 첨가 < 엉겅퀴 잎 추출물 첨가 < 양파 줄기 추출물 첨가 < 양파 잎 추출물 첨가 < artichoke 잎
추출물 첨가의 순으로 induction period 즉 산화안정성이 증가된다.
3. Correlation between TPC and Induction period
항산화 효과를 가진 포리페놀 함량과 OXITEST 의 산화안정성 결과의 상관관계를 보고자 선형분석을 수행하였다. 그 결과 선형 경향이 관찰되었으며
OXITEST 의 산화안정성 (Induction period) 는 항산화작용을 하는 포리페놀의 함량에 비례함을 알 수 있다. 즉 OXITEST 의 산화안정성에 대한 측정 정확도를 보여주는 결과이다.
[이 DATA 는 별도의 Supplementary Materials 에서 제공]
Conclusion
Artichoke, 양파 및 엉겅퀴의 잎을 각각의 줄기에는 active packaging 에 사용 가능한 폴리페놀과 같은 천연적인 항산화성분이 존재함을 인증하였고, 이 active packaging 개발 과정에서
OXITEST 는 항산화 효과를 짧은 시간에 정확한 데이터를 얻을 수 있는 분석기라는 것을 입증하였다.
OXITEST 산화 안정성 분석장비의 장점
- 시료 전체를 직접 테스트 진행
- 시료에서 지방 분리와 같은 전처리가 필요없다
- 튼튼한 Titanium 재질의 챔버
- 기존 방법에 비해 매우 빠른 측정 시간
- R&D, 제품개발, 품질관리 등에서 사용
- OXISoft™ 프로그램을 이용한 다양한 분석
1. 재현성 테스트 : 동일 시료에 대한 반복 테스트
2. Freshness 테스트 : 생산 lot 별 비교 측정
3. Formula 비교분석 : 최종제품의 가장 안정한 formula 연구
4. 포장방법 연구 : 제품의 신선도를 유지할 수 있는 최적 조건 연구
5. IP during ageing : 유통기간중 제품의 IP 김소 그래프 연구
6. 유통기한 : 유통기한중 산화 안정성 예측
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