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문제 정의
- 본 연구는 품종별 무청의 성분분석과 반응표면분석법을 이용하여 열풍건조 조건에 따른 무청 고유의 색도와 성분변화 등의 품질특성을 조사하여 무청의 적절한 열풍건조 조건제시를 위한 기초자료로 이용하고자 하였다.
제안 방법
- 12). 중심합성계획(central composite design)에 의하여 Table 1과 같이 독립변수는 열풍건조 온도(Xi)와 건조시간 (X"으로 하였고, 예비실험을 기준으로 건조온도는 60, 70, 80℃, 건조시간은 2, 4, 6시간으로 하였다. 미농단백무 무청을 흐르는 물로 1차 세척하여 표면수분을 제거한 무청 250~ 300 g을 구멍 이 있는 망에 균일하게 한 층으로 놓은 후 열풍건조기(도성과학, DS-1100)로 건조하였다.
- 무청 별 무청의 성분분석과 반응표면 분석 법을 이용하여 건조조건에 따른 무청 고유의 색도, 칼슘, 철분, 비타민 등의 성분을 조사하였다. 일반성분의 경우 품종이 다른 미 농단 백 무(RL5)를 제외하고는 품종 간에 회분, 단백질, 지방, 칼슘 및 철분함량에 유의적인 차이가 없었고, 건물량으로 환산한 비 타민류, 클로로필 함량, 색도에는 품종 간 유의적인 차이가 있었다.
- 무청의 건조조건인 건조온도(Xi)와 건조시간(X2)을 독립변수로 하여 중심 합성 계획 (central composite design) 에 의해 열풍건조를 시킨 후 이들의 칼슘, 철분, 수용성 비타민류, 클로로필 및 색도의 측정결과(Table 4)중 시료 간 건조조건에 따라 유의적인 차이를 보였던 수분, 클로로필 함량 및 색도와 독립변수와의 다중회귀분석을 하였다(Table 5). 즉 무청의 건조조건을 독립변수(independent variables)로 하고, 수분, 클로로필 및 색도 측정값을 종속변수(dependent variables)로 하여 회귀분석한 결과 상관관계를 나타내는 R2 값이 0.
- 무청의 클로로필 함량은 AOAC 방법 (16)을 수정하여 건조조건별로 처리한 시료 0.5 g을 acetone/methanol(1:1, v/v) 70 mL 혼합용액을 가하고 waring blender로 마쇄하여 5℃ 암소에서 2시간 정도 방치 . 여과하여 100 mL로 정용하였다.
- 중심합성계획(central composite design)에 의하여 Table 1과 같이 독립변수는 열풍건조 온도(Xi)와 건조시간 (X"으로 하였고, 예비실험을 기준으로 건조온도는 60, 70, 80℃, 건조시간은 2, 4, 6시간으로 하였다. 미농단백무 무청을 흐르는 물로 1차 세척하여 표면수분을 제거한 무청 250~ 300 g을 구멍 이 있는 망에 균일하게 한 층으로 놓은 후 열풍건조기(도성과학, DS-1100)로 건조하였다. 이때 시료 처리 구는 실험계획에 따라 3회 반복하였고, 건조된 시료는 -20℃ 에서 저장하면서 시료로 사용하였다.
- 시료를 1 g을 달아 10% metaphosphate 용액 50 mL를 첨가하고 10분간' shaking한 후 5% metaphosphate 용액으로 100 mL로 정용시키고, 3, 000 rpm에서 15분간 원심분리한 다음 상등액만을 취 해 0.2 iim membrane filter를 통과시켜 HPLC로 분석하였다. 이때 HPLC조건은 이동상 0.
- 2 um membrance filter로 여과하여 시료로 사용하였다. 적당한 농도로 희석한 시료 액을 spectrophotomether(Jasco V-550, Japan)를 이용하여 660-642.5 nm에서 흡광도를 측정한 후 아래의 식에 의하여 총클로로필, 클로로필 a, b로 나누어 환산하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 무청은 2004년 5월에 강원도 정선에서 수확한 북중국무 품종인 관동무(RL1), 영동무(RL2), 청일풍 (RL3), 탐스러운 무(RL4)와 11월 충청 북도 서산에서 수확한 남중 국무 품종인 미농단백무(RL5)를 제공받아 실험재료로 사용하였다.
데이터처리
- 2)Values with different alphabets in a column are significantly at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- eValues with different alphabets in a column are significantly at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- 각 품질 특성결과는 SAS(18) program을 이용하여 분산분석과 ANOVA test를 실시하였고, 중심합성계획에 의한 시료 건조 조건에 따른 각 품질 특성 중 유의적인 차이를 보였던 수분함량, 클로로필 및 색도는 독립변수와 다중회귀 분석하여 모델식을 유도하고, 반응표면분석에 의하여 독립변수가 무청의 품질에 미치는 영향을 분석하였다.
이론/모형
- 각 시료의 식이섬유(TDF, total dietary fiber) 분석은 Prosky 등의 방법 (17)으로 Sigma total dietary fiber assay kit를 사용하여 측정하였다.
- 무청의 건조조건이 무청의 수분함량, 미량성분인 칼슘, 철분, 비타민 및 색도 등의 품질변화를 반응표면분석법 (response surface methodoloty, RSM)을 이용하여 조사하였다 (11, 12). 중심합성계획(central composite design)에 의하여 Table 1과 같이 독립변수는 열풍건조 온도(Xi)와 건조시간 (X"으로 하였고, 예비실험을 기준으로 건조온도는 60, 70, 80℃, 건조시간은 2, 4, 6시간으로 하였다.
- 수분은 105℃에서 항량이 되도록 건조하여 정량하였으며, 단백질은 microkjeldhal법 에 의하여 조단백질을, 지방은 soxhlet추출법, 회분은 550℃에서 회화시켜 정량하였다.
- 1으로 여과한 용액을 시료로 사용하였다(14). 칼슘은 이 용액 10 mL를 취하여 KOH-KCN용액에 의한 적정법으로 정량을 하였고, 철분은 spectrophotometer방법으로 정량하였다(15).
- 품종별 무청의 일반성분은 AO AC 방법(10)에 의하여 분석호였다. 수분은 105℃에서 항량이 되도록 건조하여 정량하였으며, 단백질은 microkjeldhal법 에 의하여 조단백질을, 지방은 soxhlet추출법, 회분은 550℃에서 회화시켜 정량하였다.
- 품종별 칼슘과 철 함량은 AOAC 방법으로 정량하였다. 칼슘 및 철 정량을 위한 시료 전처리는 품종별 무청을 일정량 채 취하여 U0℃로 건조 후 60 mesh체를 통과시 켰다.
성능/효과
- 무청의 수분함량이 20% 이하로 되는 조건은 60℃에서는 6시간 이상을 건조하여도 쉽게 20%이하로 감소되지않으나 70℃이상에서는 6시간 이상 80℃이상에서는 5시간 이상 건조하면 20% 이하의 수분함량이 되었다. Fig. 2-b는 건조조건에 따른 총 클로로필의 변화 경향을 도시한 것으로 건조온도와 시간이 증가할수록 클로로필 함량이 감소하였고, 특히 건조시간보다는 건조온도에 영향에 의해 클로로필감소 효과가 높았다. 이는loey 등(20)의 브로콜리 주스를 50~ 120℃에서 가열할 때 클로로필 함량이 빠르게 파괴된다고 보고된 결과와 유사하게 건조온도가 높을수록 클로로필 함량이 빠르게 감소하였다.
- 동일한 품종으로 건조온도와 시간을 달리하여 건조시 킨 시료의 수분함량의 경우 건조온도와 시간에 따라 큰 차이가 있었다. 그러나 칼슘함량은 건물량 1 g당 대조구의 32.13 mg, 건조한 시료의 경우 31.42-35.80 mg이었고, 철분은 대조구 0.28 mg, 건조시료는 0.21~0.29 mg으로 시료 간 유의적인.차이는 없었다.
- 이는 60℃에서 단시간 건조한 시료의 경우 배추를 열탕 등의 전처리를 한 후 건조하였을 때 전처리하지 않고 건조한 시료보다 초록색 강도가 높았던 결과(5)와 녹색채소를 67℃에서 30분간 blanching 할 경우 비교적 초록색이 유지된다는 결과(19) 와 일치하였으나, 이에 관한 연구는 더 진행되어야 할 것으로 여겨진다. 또 60℃에서 비교적 장시간 건조한 시료 4와 70℃, 80℃에서 건조한 시료는 대조구보다 전반적으로 낮은 값을 보였다. 이는 Loey 등(20)의 브로콜리 쥬스를 100℃에서 37분간 가열하면 클로로필 색소의 90%가 파괴되었다는 보고와 유사하게 본 실험결과 비교적 높은 건조온도와 시간 증가에 따라 무청의 클로로필이 상당히 감소함을 알 수 있었다.
- 이는 5월에 수확한 북중국무 품종과 달리 미농단백무는 단무지무의 원료로 10월에서 11월에 수확하는 것으로 계절에 의한 차이로 여겨진다. 또 일반성 분을 건물량으로 환산한 결과, 회분과 지방함량은 RL5가 각각 16.07%, 1.62%로 다른 시료의 17.72~20.60%의 회분 함량과 2% 이상의 지 방함량과 유의적인 차이를 보였고, 단백질은 시료 간 차이가 없었다. 식이섬유의 경우는 미 농단 백무의 무청이 가장 높은 35.
- 97 이상으로 높았다. 또 회귀분석한 모델 식 중 반응표면 분석법으로 도시한 결과 총 클로로필 함량은 독립변수인 건조시간보다는 건조온도의 영향이 더 컸으며 무청의 고유 초록색을 유지하면서도 수분 감소효과를 얻기 위한 최적조건은 약 70℃에서 5~6시간 정도로 예측할 수 있었다.
- 29 mg으로 시료 간 유의성이 없었다. 무청의 건조조건을 독립변수로 하고, 시료 간 유의적인 차이를 보였던 종속변수인 수분, 클로로필 및 색도 값의 상관관계를 나타내는 값이 0.97 이상으로 높았다. 또 회귀분석한 모델 식 중 반응표면 분석법으로 도시한 결과 총 클로로필 함량은 독립변수인 건조시간보다는 건조온도의 영향이 더 컸으며 무청의 고유 초록색을 유지하면서도 수분 감소효과를 얻기 위한 최적조건은 약 70℃에서 5~6시간 정도로 예측할 수 있었다.
- 이는 Loey 등(20)의 브로콜리 쥬스를 100℃에서 37분간 가열하면 클로로필 색소의 90%가 파괴되었다는 보고와 유사하게 본 실험결과 비교적 높은 건조온도와 시간 증가에 따라 무청의 클로로필이 상당히 감소함을 알 수 있었다. 색도의 경우 밝기를 나타내는 L값은 생시료의 37.76에 비하여 건조처리 에 따라 전반적으로 증가하였고, 녹색 도를 나타내는 -a값은 건조온도가 증가할수록 대조구의 -8.24에서 -4.44~-4.80으로 감소하였다. 황색도를 나타내는 b 값은 대조구의 12.
- 60%의 회분 함량과 2% 이상의 지 방함량과 유의적인 차이를 보였고, 단백질은 시료 간 차이가 없었다. 식이섬유의 경우는 미 농단 백무의 무청이 가장 높은 35.50%였고, 식이섬유와 탄수화물을 함께 환산한 경우 62.22%로 다른 품종의 55.62 ~57.18%보다 높은 함량을 나타내었다. 이 결과는 식품성분표(2)의 조선무 분석 결과와 분석항목 간에 큰 차이가 없었다.
- 77이었다. 이상의 결과에서 칼슘과 철분 함량 은유의 적인 차이가 없었으나, 비타민류, 클로로필 함량, 색도에는 품종 간 차이가 있었다.
- 조사하였다. 일반성분의 경우 품종이 다른 미 농단 백 무(RL5)를 제외하고는 품종 간에 회분, 단백질, 지방, 칼슘 및 철분함량에 유의적인 차이가 없었고, 건물량으로 환산한 비 타민류, 클로로필 함량, 색도에는 품종 간 유의적인 차이가 있었다. 한편 중심합성 실험계획에 따라 건조한 미 농단 백 무 무청의 품질특성을 조사한 결과 수분함량, 클로로필 함량 및 색도차이를 나타내는 z/E 값은 건조온도와 시간에 따라 유의적인 차이가 있었고, 칼슘, 철분함량은 각각 31.
- 즉 무청의 건조조건을 독립변수(independent variables)로 하고, 수분, 클로로필 및 색도 측정값을 종속변수(dependent variables)로 하여 회귀분석한 결과 상관관계를 나타내는 R2 값이 0.97 이상으로 높았다. 이는 독립변수(independent variables)건조온도와 건조시간이 종속변수(dependent variables) 인 무청의 미량성분 및 색도에 큰 영향을 주는 것을 의미한다.
- 품종별 무청의 수분함량 및 일반성분을 분석한 결과(Table 2), 수분함량은 북중국무 품종인 관동(RL1), 영동(RL2), 청일 풍(RL3), 탐스러운(RL4)의 무청은 92.60~ 93.00%로 품종 간에 큰 차이가 없었으나, 미농단백무(RL5) 무청의 수분함량은 87.57%를 나타내었다. 이는 5월에 수확한 북중국무 품종과 달리 미농단백무는 단무지무의 원료로 10월에서 11월에 수확하는 것으로 계절에 의한 차이로 여겨진다.
- 일반성분의 경우 품종이 다른 미 농단 백 무(RL5)를 제외하고는 품종 간에 회분, 단백질, 지방, 칼슘 및 철분함량에 유의적인 차이가 없었고, 건물량으로 환산한 비 타민류, 클로로필 함량, 색도에는 품종 간 유의적인 차이가 있었다. 한편 중심합성 실험계획에 따라 건조한 미 농단 백 무 무청의 품질특성을 조사한 결과 수분함량, 클로로필 함량 및 색도차이를 나타내는 z/E 값은 건조온도와 시간에 따라 유의적인 차이가 있었고, 칼슘, 철분함량은 각각 31.41 ~ 35.80 mg, 0.21-0.29 mg으로 시료 간 유의성이 없었다. 무청의 건조조건을 독립변수로 하고, 시료 간 유의적인 차이를 보였던 종속변수인 수분, 클로로필 및 색도 값의 상관관계를 나타내는 값이 0.
- 한편 클로로필 a와 b를 합한 총 클로로필 함량의 경우 건조온도와 시간에 따라 시료 간 유의적으로 차이가 있었는데, 대조구의 25.39 mg에 비하여 60℃에서 2시간 건조한 시료는 총 클로로필 함량이 다른 시료에 비하여 높았다. 이는 60℃에서 단시간 건조한 시료의 경우 배추를 열탕 등의 전처리를 한 후 건조하였을 때 전처리하지 않고 건조한 시료보다 초록색 강도가 높았던 결과(5)와 녹색채소를 67℃에서 30분간 blanching 할 경우 비교적 초록색이 유지된다는 결과(19) 와 일치하였으나, 이에 관한 연구는 더 진행되어야 할 것으로 여겨진다.
- 80으로 감소하였다. 황색도를 나타내는 b 값은 대조구의 12.06에서 건조된 시료의 경우 14.47 ~ 17.80으로 증가하였고, 대조구와 건조 시료간의 색도차이를 나타내는 /E값이 건조온도 및 건조시간에 따라 육안으로 색의 차이를 확실하게 구별할 수 있는 높은 값을 보였는데, 특히 80℃에서 6시간 건조한 시료 4의 경우 /E값이 22.02로 가장 높았다.
후속연구
- 39 mg에 비하여 60℃에서 2시간 건조한 시료는 총 클로로필 함량이 다른 시료에 비하여 높았다. 이는 60℃에서 단시간 건조한 시료의 경우 배추를 열탕 등의 전처리를 한 후 건조하였을 때 전처리하지 않고 건조한 시료보다 초록색 강도가 높았던 결과(5)와 녹색채소를 67℃에서 30분간 blanching 할 경우 비교적 초록색이 유지된다는 결과(19) 와 일치하였으나, 이에 관한 연구는 더 진행되어야 할 것으로 여겨진다. 또 60℃에서 비교적 장시간 건조한 시료 4와 70℃, 80℃에서 건조한 시료는 대조구보다 전반적으로 낮은 값을 보였다.
- 5 시간의 범위였다. 이상의 결과에서 무청의 고유 초록색을 유지하면서도 수분감소 효과를 충분히 얻기 위한 건조조건은 70℃에서 5~6시간 정도로 볼 수 있으나, 본 연구는 무청을 소량 취하여 실험한 결과이므로 대규모로 건조할 시에는 이 결과를 기초로 대규모 실험이 수행되어야 할 것으로 여겨진다.
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