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문제 정의
- 구황작물로써 시안 배당체를 함유한 식물체를 섭취하는 이들 나라에서는 여러 가지 조리 방법을 이용하여 시안 화합물의 잔류량을 줄임으로써 이들 식물체의 섭취로 인한 독성을 줄이고자 하였다.
- 본 연구에서는 다른 식물체와 비교하였을 때, 가장 많은 양의 시안 화합물을 함유하고 있고⑹, 또한 식품으로써의 사용가능성이 제기되고 있는 행인을 이용하여 시안 화합물의 저감화에 가장 효과적인 가공 조리 방법을 모색하고자 하였다. 본연구결과를 통해 실제 시안화합물을 함유하고 있으면서도 식품 재료로 판매되고 있는 아몬드, 아마인 등에 대해서도 시안 화합물에 의한 독성을 저감화시킴으로써 식물 원료의 식품으로써의 안전성을 확보할 수 있을 것으로 사료된다.
제안 방법
- 건식가열 중 전자레인지에서의 조리는 건조 중량 1 g의 행인을 시료로 이용하여 전자레인지의 데우기 조건에서의 극초단파 가열을 통해 이루어졌으며 통, 절편, 가루 세 가지 형태의 행인을 전자레인지 안에 한 겹으로 고르게 펼친 후, 각각 1분, 3분, 5분씩 가열 조리하였다. 오븐을 이용한 조리에서는 40℃, 70℃, 100℃, 150℃, 200℃에서 가열하였는데 40℃, 70℃, 100℃ 오븐에서는 특정 온도에서 오랜 기간 노출될 경우 저감화에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 통 형태의 시료를 1일, 3일, 7일간 가열하였고, 150。(2에서는 20분, 40분, 60분간, 200℃ 오븐에서는 5분, 10분, 15분간 통, 절편, 가루 세 가지 형태의 시료를 가열 조리하였다. 습식가열의 경우, 건조 중량을 기준으로 하여 약 1 g의 통, 절편 형태의 행인을 각각 100℃ 에서 끓고 있는 1L의 증류수, pH 1의 HC1 과 pH 10의 NaOH 에 넣고 가열하였다.
- 증류수에 넣은 시점을 0분으로 하여 각각 20분, 40분, 60분 동안 가열하였고 직접 습식방법에서는 조리 기구의 뚜껑을 열거나 닫는 두 가지 방법을 비교하였으며 증기를 이용하여 가열하는 간접 습식 방법(찜)도 실험하였다. pH 1의 HC1 과 pH 10의 NaOH 는 식품공전에 가공 시 사용 가능한 용매로 지정되었기에 산, 염기 조성을 위한 조리 수로 선택하였으며 모든 조리과정에서의 시간은 조리 후 식용 가능한 상태까지로 설정하였고 조리가 끝난 후, 산 가수분해 법과 Knig 반응을 이용하여 total cyanide의 함량을 측정하였다.
- 건식가열 중 전자레인지에서의 조리는 건조 중량 1 g의 행인을 시료로 이용하여 전자레인지의 데우기 조건에서의 극초단파 가열을 통해 이루어졌으며 통, 절편, 가루 세 가지 형태의 행인을 전자레인지 안에 한 겹으로 고르게 펼친 후, 각각 1분, 3분, 5분씩 가열 조리하였다. 오븐을 이용한 조리에서는 40℃, 70℃, 100℃, 150℃, 200℃에서 가열하였는데 40℃, 70℃, 100℃ 오븐에서는 특정 온도에서 오랜 기간 노출될 경우 저감화에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 통 형태의 시료를 1일, 3일, 7일간 가열하였고, 150。(2에서는 20분, 40분, 60분간, 200℃ 오븐에서는 5분, 10분, 15분간 통, 절편, 가루 세 가지 형태의 시료를 가열 조리하였다.
- 시안 함유량의 저감화 정도를 알아보기 위해 행인을 가열 조리하였고, 분쇄법의 대한 효과와 기타 물리화학적 요인에 반응하는데 따른 표면적의 영향을 파악하기 위해 통, 절편, 가루의 형태로 변형 시켜 사용하였다(Table 1). 건식가열 중 전자레인지에서의 조리는 건조 중량 1 g의 행인을 시료로 이용하여 전자레인지의 데우기 조건에서의 극초단파 가열을 통해 이루어졌으며 통, 절편, 가루 세 가지 형태의 행인을 전자레인지 안에 한 겹으로 고르게 펼친 후, 각각 1분, 3분, 5분씩 가열 조리하였다.
- 조리 후 식물체 내 시안 화합물의 잔류함량은 Bradbury (1994)의 방법을 변형 시켜 산 가수분해 후 Knig 반응을 이용하여 분석하였다”). 건조 중량을 기준으로 하여 약 1 g 의 시료에 0.
- 습식가열의 경우, 건조 중량을 기준으로 하여 약 1 g의 통, 절편 형태의 행인을 각각 100℃ 에서 끓고 있는 1L의 증류수, pH 1의 HC1 과 pH 10의 NaOH 에 넣고 가열하였다. 증류수에 넣은 시점을 0분으로 하여 각각 20분, 40분, 60분 동안 가열하였고 직접 습식방법에서는 조리 기구의 뚜껑을 열거나 닫는 두 가지 방법을 비교하였으며 증기를 이용하여 가열하는 간접 습식 방법(찜)도 실험하였다. pH 1의 HC1 과 pH 10의 NaOH 는 식품공전에 가공 시 사용 가능한 용매로 지정되었기에 산, 염기 조성을 위한 조리 수로 선택하였으며 모든 조리과정에서의 시간은 조리 후 식용 가능한 상태까지로 설정하였고 조리가 끝난 후, 산 가수분해 법과 Knig 반응을 이용하여 total cyanide의 함량을 측정하였다.
대상 데이터
- 검 량선 작성을 위한 Potassium cyanide와 barbituric acid, isonicotinic acid, chloramine-T는 Sigma-Aldrich에 서구입하였다. 건식가열을 위한 전자레인지는 LG전자의 MR-M207V 모델 (Korea)의 것을, 오븐은 DAE YOUNG Machinery 사(Korea)의 ELBA L61-640을 사용하였으며, 시료 분쇄를 위해 사용한 분쇄기의 경우 Philips에서 구입하였고,centrifuge는 Hanil의 Mega 21R 모델을, ELISA reader기는 BIO-RAD의 Model 680을 사용하였다.
- 실험에 사용된 Phosphoric acid는 Sigma Chemical Co, US A에서, Sulfuric acid는 Matsunoen Chemical LTD, Japan에서 구입하였고, Acetic acid는 Shinyo Pure Chemicals사 제품을 사용하였다. 검 량선 작성을 위한 Potassium cyanide와 barbituric acid, isonicotinic acid, chloramine-T는 Sigma-Aldrich에 서구입하였다. 건식가열을 위한 전자레인지는 LG전자의 MR-M207V 모델 (Korea)의 것을, 오븐은 DAE YOUNG Machinery 사(Korea)의 ELBA L61-640을 사용하였으며, 시료 분쇄를 위해 사용한 분쇄기의 경우 Philips에서 구입하였고,centrifuge는 Hanil의 Mega 21R 모델을, ELISA reader기는 BIO-RAD의 Model 680을 사용하였다.
- 경동시장에서 2004년 4월 30일 구입한 행인을 햇빛이 들지 않는 실온에서 보관하며 실험하였다. 실험에 사용된 Phosphoric acid는 Sigma Chemical Co, US A에서, Sulfuric acid는 Matsunoen Chemical LTD, Japan에서 구입하였고, Acetic acid는 Shinyo Pure Chemicals사 제품을 사용하였다.
- 마지막으로 barbituric/isonicotinic acid 160 |1L 를 첨가한 후 60분간 반응 시켜 나타난 발색정도를 ELISA reader 기기를 이용하여 6O0nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군으로는 barbituric/isonicotinic acid 대신 NaOH 160㎕ 를 첨가한 용액을 사용하였으며, Total cyanide 함량은 potassium cyanide를 이용하여 작성한 검 량선을 통해 계산되었다.
- 않는 실온에서 보관하며 실험하였다. 실험에 사용된 Phosphoric acid는 Sigma Chemical Co, US A에서, Sulfuric acid는 Matsunoen Chemical LTD, Japan에서 구입하였고, Acetic acid는 Shinyo Pure Chemicals사 제품을 사용하였다. 검 량선 작성을 위한 Potassium cyanide와 barbituric acid, isonicotinic acid, chloramine-T는 Sigma-Aldrich에 서구입하였다.
성능/효과
- 오븐을 이용하여 150。(2에서 조리한 경우 통으로 20분가 열시 94% 정도의 잔류량을 가졌으나, 60분 가열시 71% 로 가열시간이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 형태별로 살펴보면 60분간 가열 시 통에서는 71%정도의 시안 화합물이 잔류하였으며, 절편과 가루에서는 각각 85%, 86%의 시안화합물이 잔류함으로써 전자레인지에서와 동일하게 통에서 가장 많은 시안 화합물이 제거된 것으로 나타났으나 통계적으로 유의한 수준은 아니었다(p>0.
- 그럼에도 불구하고 pH 1에서 시안 화합물의 감소가 더 효과적으로 나타난 것은 산의 환경이 염기의 환경 혹은 중성의 환경에 비해 조직분해를 더 증가시키기 때문에 행인 내 시안화합물이 용매 내로 용출되기 더 용이하였을 것이고, pH 1의 용매 내에서 일어난 시료 내 아미그달린에 대한 산분해로 인해 시안 화합물의 추가적인 제거가 있었을 것이라 추측할 수 있다 22). 또한 같은 조건하에서 통과 절편의 형태에 따른 차이를 비교하였을 때, 절편이 통에 비해서 시 안 화합물의 감소량이 유의적 (p<0.01)으로 증가하는 것으로 나타났으며 이는 표면적의 차이로부터 생긴 결과로 유주할 수 있다.
- 특히 절편이나 가루의 경우 표면적이 넓어 수분의 증발속도가 더욱 가속화되게 되는데, 이러한 급격한 수분 증발 시 시료 내시 안 화합물은 함께 증발하지 못하고 그대로 잔류하게 되어 시안화합물의 저감화가 제대로 일어날 수 없는 것으로 생각된다. 또한 통으로 5분간 조리한 경우 어느 정도 효과를 나타내기는 하였지만, 매우 짧은 시간 조리했음에도 불구하고 탄 정도가 매우 심하여 섭취가 불가능할 수준이었으며, 1분 동안 조리한 경우, 섭취하기에는 가장 적당한 상태였지만 시안 화합물은 거의 감소하지 않는 것을 알 수 있다. 이를 통해 전자레인지를 이용한 행인의 건식 가열 조리는 실제 생활에서 이용되기에는 한계점을 갖는 것으로 사료된다.
- 산 가수분해 후 비색법을 통해 분석한 결과 표준 물질검량선을 획득할 수 있었으며, 비색법의 LOD(Limit Of Detection)은 40 ug/L로 나타났고 재현성은 83%였다.
- 산(pH 1)이나 알칼리 (pH 10)를 조리 수로 이용하여 찜을 한 경우에는 행인의 형태와 조리 시간에 관계없이 시안함량의 감소가 효과적으로 이루어지지 않았으나 삶는 경우에는 총 시안 함량이 시간이 증가할수록 감소하는 추세를 보였다(Fig. 5, 6). 특히 증류수와 pH 10의 조리수에서 절편의 행인을 삶은 경우 시안 화합물이 최대 각각 77%, 72% 씩 감소되는 것에 비해 pH 1의 조리 수에서는 최대 90% 까지 시안화합물이 줄어드는 것을 관찰할 수 있었다.
- 습식가열 중 증류수를 조리 수로 이용한 경우, 60분간 찜을 하였을 때에는 통과 절편 형태의 행인 내 시안 잔류량이 각각 64%와 43%로 나타났으나 뚜껑을 닫고 삶는 경우에는 각각 45%, 22%, 뚜껑을 열고 삶는 경우는 68%,24%로 나타났다(Fig. 4). 이러한 차이는 직접 습식가열의 경우 찜에서와는 달리 행인 내 수용성의 시안화합물이 용매로 충분히 용출되어 나오기 때문에 나타난 것으로 생각되며, 통에 비해 절편에서 잔류랑이 적게 나타난 것은 용매와 접촉하는 표면적의 차이에 기인한 것으로써 절편에서 더 많은 시안 화합물이 용매로 용출되었기 때문으로 생각된다 2。)21).
- 05). 오븐 온도 2001에서 가열된 행인의 경우에는 최대 79%까지 시안 화합물이 감소하는 것으로 나타나 15CTC에서보다 2001 에서 가열 조리한 경우가 전체적으로 시안화합물을 줄이는데 더 효과적인 것으로 관찰되었으나 가장 효과적인 결과를 나타낸 15분 조리의 결과 전자레인지에서 5분 조리한 경우와 같이 심하게 타고, 매우 딱딱하여 섭취하기 불가능하게 변화되었다.
- 2에 나타내었다. 전자레인지를 이용한 경우, 5분 동안 처리한 행인의 총 시안은 전반적으로 감소하는 경향을 보였고 통은 가루와 절편에 비해 감소율이 높았다. 전자레인지에서의 조리는 전자레인지의 특성상 행인 내 수분의 운동력 증가로 인한 급격한 온도상승이 일어나게 되고 이러한 온도상승은 수분의 빠른 증발을 유발하게 된다.
- 5, 6). 특히 증류수와 pH 10의 조리수에서 절편의 행인을 삶은 경우 시안 화합물이 최대 각각 77%, 72% 씩 감소되는 것에 비해 pH 1의 조리 수에서는 최대 90% 까지 시안화합물이 줄어드는 것을 관찰할 수 있었다. 용매의 pH가 너무 낮거나 높은 경우 모두 효소가 최대의 활성을 나타내기에는 부적절하기 때문에 pH 1의 HC1 용매와 pH 10의 NaOH 용매에서 행인 내 효소에 의한 가수분해로 인해 이러한 결과가 나타났다고 생각하기 어렵다2。).
- 형태별로 살펴보면 60분간 가열 시 통에서는 71%정도의 시안 화합물이 잔류하였으며, 절편과 가루에서는 각각 85%, 86%의 시안화합물이 잔류함으로써 전자레인지에서와 동일하게 통에서 가장 많은 시안 화합물이 제거된 것으로 나타났으나 통계적으로 유의한 수준은 아니었다(p>0.05). 오븐 온도 2001에서 가열된 행인의 경우에는 최대 79%까지 시안 화합물이 감소하는 것으로 나타나 15CTC에서보다 2001 에서 가열 조리한 경우가 전체적으로 시안화합물을 줄이는데 더 효과적인 것으로 관찰되었으나 가장 효과적인 결과를 나타낸 15분 조리의 결과 전자레인지에서 5분 조리한 경우와 같이 심하게 타고, 매우 딱딱하여 섭취하기 불가능하게 변화되었다.
후속연구
- 훨씬 뛰어난 것으로 관찰되었다. 그러나 습식가열법 중 큰 효과를 나타낸 직접 습식가열법은 효과가 큰 만큼 오랜시간 가열로 인해 원료의 물성 또한 심하게 변화시킴으로써 식품에 적용시키기에는 한계가 있을 것으로 사료된다. 또한 건식가열법에서 어느 정도 효과를 나타낸 전자레인지와 2001 오븐에서 가열 조리한 경우 많이 타고 딱딱하여 섭취하기에는 어려움이 있을 것으로 생각되어 본 연구에서 실시한 여러 가지 조리방법을 단일방법으로 실제 적용하기에는 한계가 있다.
- 반면 63%정도의 수분을 지닌 시료를 자연 건조하였을 때, 70% 정도의 시안 화합물 저감화 효과가 나타난 연구와 미생물을 접종하여 발효시킨 경우 시안 화합물이 미생물에 의해 분해 된 후 제거됨으로써 50~70%까지 저감화된 연구가 수행된 점을 고려할 때, 실제 시안 화합물을 함유하고 있는 행인이나 아마인 등을 식품으로 개발하기 위해서는 제조과정 중 미생물을 첨가하거나, 혹은 자가 효소에 의한 자가분해가 충분히 일어날 수 있는 최적의 수분 및 pH 조건을 가진 침지 과정을 거침으로써 더 나은 저감화 효과를 가질 수 있을 것이라고 생각된다. 또한 pH 1의 용매에서 조직 파괴로 인해 수용성의 시안 화합물의 용출이 더 용이했던 점과 아미그달린의 산분해 과정이 추가로 일어남으로써 저감화 효과가 더 컸던 것을 고려할 때, 습식가열 시낮은 pH의 용매를 선택함으로써 더 많은 시안화합물의 저감화가 일어날 수 있을 것이라 생각되며 이러한 과정을 통해 식품으로써 안전성 측면뿐 아니라 맛이나 조직 학적 측면까지도 충족시킬 수 있을 것이므로 이들에 대한 추가적인 연구가 더 필요하다고 하겠다.
- 그러나 습식가열법 중 큰 효과를 나타낸 직접 습식가열법은 효과가 큰 만큼 오랜시간 가열로 인해 원료의 물성 또한 심하게 변화시킴으로써 식품에 적용시키기에는 한계가 있을 것으로 사료된다. 또한 건식가열법에서 어느 정도 효과를 나타낸 전자레인지와 2001 오븐에서 가열 조리한 경우 많이 타고 딱딱하여 섭취하기에는 어려움이 있을 것으로 생각되어 본 연구에서 실시한 여러 가지 조리방법을 단일방법으로 실제 적용하기에는 한계가 있다. 반면 63%정도의 수분을 지닌 시료를 자연 건조하였을 때, 70% 정도의 시안 화합물 저감화 효과가 나타난 연구와 미생물을 접종하여 발효시킨 경우 시안 화합물이 미생물에 의해 분해 된 후 제거됨으로써 50~70%까지 저감화된 연구가 수행된 점을 고려할 때, 실제 시안 화합물을 함유하고 있는 행인이나 아마인 등을 식품으로 개발하기 위해서는 제조과정 중 미생물을 첨가하거나, 혹은 자가 효소에 의한 자가분해가 충분히 일어날 수 있는 최적의 수분 및 pH 조건을 가진 침지 과정을 거침으로써 더 나은 저감화 효과를 가질 수 있을 것이라고 생각된다.
- 그러나 만성적으로 시안 화합물에 노출될 경우 시안화수소산을 티 오시 안산염 으로 전환하는 과정에서 요오드와 메티오닌이나 시스테인과 같은 황 함유 아미노산의 필요량이 증가함에 따라 이들이 충분이 제공되지 못할 경우에는 갑산성종이나 크레틴병 등으로 악화될 수 있으며, konzo, 열대성 운동신경 장애 (TAN), 경련성 마비 등의 중추신경 학적 증상이 나타날 수 있다. 또한 시안 화합물이 다량 함유된 식물과 글루코시놀레이트가 다량 함유된 십자화과 식물을 함께 섭취할 경우, 시안화수소산의 독성작용을 줄이는 과정 중 생성되는 티오시안산염의 양이 급격히 증가하게 되어 티오시안산염에 의한 독성이 야기될 수 있으므로 주의해야 한다.
- 또한 건식가열법에서 어느 정도 효과를 나타낸 전자레인지와 2001 오븐에서 가열 조리한 경우 많이 타고 딱딱하여 섭취하기에는 어려움이 있을 것으로 생각되어 본 연구에서 실시한 여러 가지 조리방법을 단일방법으로 실제 적용하기에는 한계가 있다. 반면 63%정도의 수분을 지닌 시료를 자연 건조하였을 때, 70% 정도의 시안 화합물 저감화 효과가 나타난 연구와 미생물을 접종하여 발효시킨 경우 시안 화합물이 미생물에 의해 분해 된 후 제거됨으로써 50~70%까지 저감화된 연구가 수행된 점을 고려할 때, 실제 시안 화합물을 함유하고 있는 행인이나 아마인 등을 식품으로 개발하기 위해서는 제조과정 중 미생물을 첨가하거나, 혹은 자가 효소에 의한 자가분해가 충분히 일어날 수 있는 최적의 수분 및 pH 조건을 가진 침지 과정을 거침으로써 더 나은 저감화 효과를 가질 수 있을 것이라고 생각된다. 또한 pH 1의 용매에서 조직 파괴로 인해 수용성의 시안 화합물의 용출이 더 용이했던 점과 아미그달린의 산분해 과정이 추가로 일어남으로써 저감화 효과가 더 컸던 것을 고려할 때, 습식가열 시낮은 pH의 용매를 선택함으로써 더 많은 시안화합물의 저감화가 일어날 수 있을 것이라 생각되며 이러한 과정을 통해 식품으로써 안전성 측면뿐 아니라 맛이나 조직 학적 측면까지도 충족시킬 수 있을 것이므로 이들에 대한 추가적인 연구가 더 필요하다고 하겠다.
- 하였다. 본연구결과를 통해 실제 시안화합물을 함유하고 있으면서도 식품 재료로 판매되고 있는 아몬드, 아마인 등에 대해서도 시안 화합물에 의한 독성을 저감화시킴으로써 식물 원료의 식품으로써의 안전성을 확보할 수 있을 것으로 사료된다.
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