인삼을 세절하여 동결건조 시킨 후 가열에 따른 성분변화의 특성을 살펴보고자 가열온도(130, 145, 160, 175, 190$^{\circ}C$) 및 가열시간(10, 15, 20, 23, 30 min)에 따른 중심합성실험계획으로 가열처리 하여 반응표면분석하였다. 그 결과, 가용성 고형분 함량의 경우 가열온도 및 가열시간이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났으며 갈색도는 가별온도 및 가열 시간이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 또한 산성 다당체 함량, 총 폐놀성 화합물 함량도 가열온도 및 가열시간이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 가용성 고형분 함량은 가열온도 146.05$^{\circ}C$ 및 가열시간 18.16 min일 때 최대값 58$\%$로 예측되었으며, 조사포닌 함량은 160.00$^{\circ}C$ 및 가열시간 20.00 min일 때 64.40 mg/g의 최대값으로 예측되었다. 조사포닌 함량은 가열시간에 영향을 많이 받는 것으로 나타났으며, 가용성 고형분 함량, 산성다당체 및 총 페놀성 화합물 함량은 가열온도에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.
인삼을 세절하여 동결건조 시킨 후 가열에 따른 성분변화의 특성을 살펴보고자 가열온도(130, 145, 160, 175, 190$^{\circ}C$) 및 가열시간(10, 15, 20, 23, 30 min)에 따른 중심합성실험계획으로 가열처리 하여 반응표면분석하였다. 그 결과, 가용성 고형분 함량의 경우 가열온도 및 가열시간이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났으며 갈색도는 가별온도 및 가열 시간이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 또한 산성 다당체 함량, 총 폐놀성 화합물 함량도 가열온도 및 가열시간이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 가용성 고형분 함량은 가열온도 146.05$^{\circ}C$ 및 가열시간 18.16 min일 때 최대값 58$\%$로 예측되었으며, 조사포닌 함량은 160.00$^{\circ}C$ 및 가열시간 20.00 min일 때 64.40 mg/g의 최대값으로 예측되었다. 조사포닌 함량은 가열시간에 영향을 많이 받는 것으로 나타났으며, 가용성 고형분 함량, 산성다당체 및 총 페놀성 화합물 함량은 가열온도에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.
Response surface methodology was used for monitoring changes in physicochemical properties with heating condition of ginseng which was sliced and freeze-dried. As heating temperature and time increased, soluble solid content decreased and browning color increased. Also, acidic polysaccharide and tot...
Response surface methodology was used for monitoring changes in physicochemical properties with heating condition of ginseng which was sliced and freeze-dried. As heating temperature and time increased, soluble solid content decreased and browning color increased. Also, acidic polysaccharide and total phenolics increased with the increase in heating temperature and time. Heating condition for maximum soluble solid content was 146.05$^{\circ}C$ in heating temperature and 18.16 min in heating time. Maximum value of crude saponin content was 64.40 mg/g in 160.00$^{\circ}C$ and 20.00 min. Crude saponin content was influenced by heating time but the other properties were influenced by heating temperature.
Response surface methodology was used for monitoring changes in physicochemical properties with heating condition of ginseng which was sliced and freeze-dried. As heating temperature and time increased, soluble solid content decreased and browning color increased. Also, acidic polysaccharide and total phenolics increased with the increase in heating temperature and time. Heating condition for maximum soluble solid content was 146.05$^{\circ}C$ in heating temperature and 18.16 min in heating time. Maximum value of crude saponin content was 64.40 mg/g in 160.00$^{\circ}C$ and 20.00 min. Crude saponin content was influenced by heating time but the other properties were influenced by heating temperature.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 인삼을 세절하여 가열온도 및 가열 시간에 따른 중심합성실험계획으로 가열 인삼의 이 화학적 특성을 반응표면분석을 통하여 그 성분 변화를 모니터링하여 가열처 리한 인삼차 개발의 기초자료로 활용하고자 한다.
제안 방법
인삼의 가열은 열풍건조기 (HB-502L, Hanbaek Co., Korea) 를 사용하여 5 g의 인삼을 동일한 용기에 담아 가열온도 (130, 145, 160, 175, 190℃) 및 가열 시간(10, 15, 20, 25, 30 min)을 달리하여 가열처리를 하였다. 인삼의 가열조건의 실험계획은 중심합성실험계획(15)에 의하여 설계하였고, 반응 표면 회귀분석을 위해서는 SAS(Statistical Analysis System) program( 16)을 사용하였다.
인삼 가열 추출물의 가용성 고형분 함량은 3회 반복 측정하여 시료에 대한 건 물량(%)으로 나타내었다. 즉 시험용액 20 mL를 항량을 구한 수기에 취하여 105℃에서 증발 건고 시켜 그 무게를 측정하였으며, 추출액 조제에 사용된 원료량(건 물량)에 대한 백분율로써 고형분 함량(%)을 구하였다. 갈색도 는 각각의 추출물을 420 nm에서 흡광도(UV mini 1240, Shimadzu, Japan)를 측정하였다.
조 사포닌 분리 및 정량은 Namba(17)와 Ando 등(18)의 수포화부탄올 추출법에 준하였다. 즉, 인삼 분말 5 g을 둥근 플라스크에 취하고 80% methanol 100 mL를 가하여 80℃ water bath 상에서 2시간씩 4회 반복 추출하였다. 추출액은
대상 데이터
본 실험에 사용한 수삼은 2003년 풍기에서 구입한 4년근 수삼 중 상품성 이 낮은 황적 삼을 사용하였으며, 수삼은 수세하여 동체 및 지근부분을 2X2X2 mn? 의 크기로 세절하여 동결 건조하여 시료로 사용하였다.
데이터처리
, Korea) 를 사용하여 5 g의 인삼을 동일한 용기에 담아 가열온도 (130, 145, 160, 175, 190℃) 및 가열 시간(10, 15, 20, 25, 30 min)을 달리하여 가열처리를 하였다. 인삼의 가열조건의 실험계획은 중심합성실험계획(15)에 의하여 설계하였고, 반응 표면 회귀분석을 위해서는 SAS(Statistical Analysis System) program( 16)을 사용하였다. 중심 합성 실험 계획 에서 반응조건은 가열온도(X1) 및 가열 시간(X?)이 며, 각 가열조건은 -2, -1, 0, 1, 2 다섯 단계로 부호화하였다(Table 1).
이론/모형
가열 인삼 추출물의 총 페놀성 화합물 함량은 Folin-Denis 법 (20) 에 따라 비 색 정량하였다다. 즉 가열 인삼 추출물 2 mL에 Folin-Ciocalteu 시약 2 mL를 가하여 혼합하고 3분 후 1。% Na2CO3 2 mL를 넣어 진탕하고 1시간 실온에서 방치하여 700nm에서 흡광도(UVminiT240)를 측정하였다.
인삼의 산성 다당체 정량은 Do 등(19)의 방법에 준하여 carbazole-surfuric acid 방법으로 측정하였다. 즉 시료 추줄 액 0.
조 사포닌 분리 및 정량은 Namba(17)와 Ando 등(18)의 수포화부탄올 추출법에 준하였다. 즉, 인삼 분말 5 g을 둥근 플라스크에 취하고 80% methanol 100 mL를 가하여 80℃ water bath 상에서 2시간씩 4회 반복 추출하였다.
성능/효과
그러나 본 실험의 경우 증기로 열처리한 것이 아닌 열풍에 의한 가열로 산성 다당체의 추출함량이 더 낮게 나타난 것으로 사료된다. 가열온도 및 시간에 따른 중심합성실험계획을 SAS program을 이용하여 반응 표면 분석한 결과, 산성 다당체 함량에 대한 회귀식의 는 각각 0.9058로 나타났으며, 5% 이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었다(Table 3).
75%로 예측되었다(Table 4). 또한 가용성 고형분 함량 및 갈색도 는 가열 시간보다는 가열온도에 영향 을 더 먆이 받는 것으로 나타났다(Table 5). 이는 Suh와 Chun(22)의 연구보고에서 coffee 가열과정 중에 카라멜화, 갈색화 반응과 같은 색소 형성 반응에 가열온도가 중요한 영향 인자라고 고찰한 것과 일치하였다.
95 mg%로 예측되 었 다(Table 4). 또한 산성 다당체 함량은 가열 시 간보다 가열 온 도에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다(Table 5).
62 mg%으로 예측되었다 (Table 4). 또한 총 페놀성 화합물 함량은 가열온도에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다(Table 5).
따라서 사포닌의 성분이 가열처리 시 높은 열에 불안정함으로 인한 결과라고 사료되며, 이는 Park 등(14)의 홍삼을 200℃ 이상의 온도에서 가열 처리하여 얻은 결과와 유사한 경향이었다. 반응표면분석에 의한 예측된 최대값은 가열온도 160℃ 및 가열 시간 20.00 min에서 64.40 mg/g으로 예측되었으며, 최소값은 가열온도 168.70℃ 및 가열 시간 29.57 min에서 36.20 mg/g으로 예측되었다(Table 4). 조 사포닌 함량은 독립 변수로 가열온도보다 가열 시간에 영향을 더 받는 것으로 나타났다(Table 5).
또한 인삼의 구조가 수축 또는 경화되어 물이 침투하기 어려운 구조로 변화됨으로 인해 추출액의 가용성 고형분 함량을 낮추는 원인으로 작용할 것으로 사료된다. 반응표면분석으로 예측된 가용성 고형분 함량 최 대값은 가열온도 146.05℃ 및 가열 시간 18.16 min일 때 58%로 예측되었으며, 최소값은 가열온도 183.18℃ 및 가열 시간 13.65 min일 때 46.75%로 예측되었다(Table 4). 또한 가용성 고형분 함량 및 갈색도 는 가열 시간보다는 가열온도에 영향 을 더 먆이 받는 것으로 나타났다(Table 5).
이는 홍 등⑺의 치커리 가열 및 Ryu 등(9)의 둥굴레 가열과 유사한 것으로 나타났으며, 이는 가열온도가 증가하고 가열 시간이 경과할수록 페놀성 화합물이 쉽게 추출되어 나올 수 있고 불용성 페놀성 화합물이 고분자 화합물로부터 분리되어 유리 페놀성 화합물로 분해 되기 때문으로 생각된다. 반응표면분석을 통한 최적 가열조건은 가열온도 187.32℃ 및 가열 시간 24.13 min에서 최대값인 663.84 mg%으로 예측되었으며 , 가열온도 140.02℃ 및 가 열 시간 26.05 min에서 최소값인 6.62 mg%으로 예측되었다 (Table 4). 또한 총 페놀성 화합물 함량은 가열온도에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다(Table 5).
이는 Lee와 Do(26)의 홍삼박에서의 산성 다당체 추출에 서와 같이 열처리에 의해 전분류의 조직성분이 분해되어 산성 다당체의 추출이 더 용이한 상태로 되어 추출효율이 증가된 것으로 사료된다. 산성 다당체의 최적 가열조건으로 가열온도 189.40℃ 및 가열 시간 21.99 min일 때 5, 175.34 mg% 인 최대값으로 예측되었으며, 가열온도 136.09℃ 및 가열 시간 13.96 min일 때 최 소값 3, 729.95 mg%로 예측되 었 다(Table 4). 또한 산성 다당체 함량은 가열 시 간보다 가열 온 도에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다(Table 5).
20 mg/g으로 예측되었다(Table 4). 조 사포닌 함량은 독립 변수로 가열온도보다 가열 시간에 영향을 더 받는 것으로 나타났다(Table 5).
3에 나타내었다. 즉 가열 온도 150~ 170℃ 부근 및 가열 시간 16-23 min 부근에서 높은 함량으로 나타났으며 그 이후로는 감소하는 것으로 나타났다. Park 등(13)의 연구에 의하면 인삼박의 경우 170℃, 20 min 처리구부터 극성의 사포닌 분해가 시작되어 비극성의 사포닌 부분만 남게 된다고 하였다.
1, 2에 나타내었다. 즉 가용성 고형분 함량은 가열온도 및 가열 시간이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났으며, 갈 색도는 가열온도 및 가열 시간이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. Park 등(14)의 보고에서도 홍삼의 경우 가열 온 도가 증가할수록 가용성 고형분 함량이 감소하는 것으로 나타났다.
4에 나타내었다. 즉 산성 다당체 함량은 가열온도가 증가할수록 증가하는 것으로 나타났으며, 가열 시간이 길어질수록 약간 증가하는 것으로 나타났다. 인삼의 산성 다당체는 분자량이 34, 600 da의 pectin 유사 물질로서 주성 분은 gal- acturonic acid( a -1, 4 linkage)0] 며 그 외 rhamnose, glucose, arabinose 등으로 구성된 hetero poly saccharide이며, 또한 인삼의 다당체는 약 20~30% 정도 전분으로 이루어져 있다.
5에 나타내었다. 즉 총 페놀성 화합물 함량은 가열온도 및 가열 시간이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났다. 이는 홍 등⑺의 치커리 가열 및 Ryu 등(9)의 둥굴레 가열과 유사한 것으로 나타났으며, 이는 가열온도가 증가하고 가열 시간이 경과할수록 페놀성 화합물이 쉽게 추출되어 나올 수 있고 불용성 페놀성 화합물이 고분자 화합물로부터 분리되어 유리 페놀성 화합물로 분해 되기 때문으로 생각된다.
가열온도 및 시간에 따른 인삼 추출물의 총 페놀성 화합물 함량에 대한 결과는 Table 2에 나타내었다. 즉 총 페놀성 화합물 함량의 경우, 가열처리 하지 않은 인삼이 70.08 mg% 인데 비해 가열 처리한 인삼은 92.97 ~576.14 mg%로 높게 나타났다. 이는 열처리에 의해 생성된 reductone과 같은 갈 변 물질에 의해 발현된 것으로 사료된다.
총 페놀성 화합물 함량에 대하여 반응표면 분석한 결과 회 귀식의 는 0.9461로 나타났으며, 5% 이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었다(Table 3). 가열처리에 따른 총 페놀성 화합물 함량에 대한 반응표면은 Fig.
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