단체급식에서 시금치의 조리방법에 따른 Carotenoids 및 Cis/Trans β-Carotene 함량의 변화 Changes in the Contents of Carotenoids and Cis/Trans β-Carotenes of Fresh and Cooked Spinach in Foodservice Operations원문보기
본 연구에서는 단체급식에서 많이 이용되는 시금치의 조리방법에 따른 카로티노이드 분리 및 정량을 위해서 HPLC를 이용하여 분석하였다. 시금치의 methanol 추출물로 THF 용매 분획물에 대하여 카로티노이드 및 그 이성체 화합물을 표준품으로 해서 분리된 카로티노이드의 RT와 함량은 lutein(63%), zeaxanthin(2.1%), crytoranthin, 13-cis-$\beta$-carotene(1.8%), a-carotene, trans-$\beta$-carotene(29.6%), 9-cis-$\beta$-carotene(3.1%)의 순으로 분리되었으며, 여기서 분리된 crytoxanthin은 미량 검출되어 본 실험에서는 정량하지 않았다. Lutein은 다른 카로티노이드에 비하여 조리방법 및 가열에 의한 영향을 비교적 덜 받는 것으로 나타났고, zeaxanthin은 조리 후 감소하는 경향을 보였다. 한편, trans-cis-$\beta$-carotene의 이 성 체 인 9-cis-$\beta$-carotene과 1,3-cis-$\beta$-carotene은 조리방법과 상관없이 가열 후 증가하는 경향을 보였는데 이는 가열과정이 trans-$\beta$-carotene의 이성화를 형성시키는 것으로 설명된다. Steam 조리 및 냉동 후 microwave조리에서 trans-$\beta$-carotene은 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 시금치의 총 non-provitamin A의 경우, 각 처리구간에 별 차이가 없었으나, 총 provitamin A에서는 원재료와 냉동 후 조리에서 유의적 차이를 볼 수 있었다(p<0.05). 또한 provitamin A로서의 기능이 가장 큰 trans-$\beta$-carotene은 steam으로 가열한 경우 가장 높았으며 또한 카로티노이드의 총 함량도 다른 시료보다 높은 함량을 보여주었다. 그 다음은 냉동 후 microwave로 가열한 시료로 두 시료와 유의적인 차이를 보였다(p<0.05). 이상의 결과로부터 steam 가열시료, 냉동 후 가열시료, 원재료를 microwave로 가열한 시료 그리고 원재료 시금치의 순으로 카로티노이드의 총 함량이 높게 나타났다.
본 연구에서는 단체급식에서 많이 이용되는 시금치의 조리방법에 따른 카로티노이드 분리 및 정량을 위해서 HPLC를 이용하여 분석하였다. 시금치의 methanol 추출물로 THF 용매 분획물에 대하여 카로티노이드 및 그 이성체 화합물을 표준품으로 해서 분리된 카로티노이드의 RT와 함량은 lutein(63%), zeaxanthin(2.1%), crytoranthin, 13-cis-$\beta$-carotene(1.8%), a-carotene, trans-$\beta$-carotene(29.6%), 9-cis-$\beta$-carotene(3.1%)의 순으로 분리되었으며, 여기서 분리된 crytoxanthin은 미량 검출되어 본 실험에서는 정량하지 않았다. Lutein은 다른 카로티노이드에 비하여 조리방법 및 가열에 의한 영향을 비교적 덜 받는 것으로 나타났고, zeaxanthin은 조리 후 감소하는 경향을 보였다. 한편, trans-cis-$\beta$-carotene의 이 성 체 인 9-cis-$\beta$-carotene과 1,3-cis-$\beta$-carotene은 조리방법과 상관없이 가열 후 증가하는 경향을 보였는데 이는 가열과정이 trans-$\beta$-carotene의 이성화를 형성시키는 것으로 설명된다. Steam 조리 및 냉동 후 microwave조리에서 trans-$\beta$-carotene은 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 시금치의 총 non-provitamin A의 경우, 각 처리구간에 별 차이가 없었으나, 총 provitamin A에서는 원재료와 냉동 후 조리에서 유의적 차이를 볼 수 있었다(p<0.05). 또한 provitamin A로서의 기능이 가장 큰 trans-$\beta$-carotene은 steam으로 가열한 경우 가장 높았으며 또한 카로티노이드의 총 함량도 다른 시료보다 높은 함량을 보여주었다. 그 다음은 냉동 후 microwave로 가열한 시료로 두 시료와 유의적인 차이를 보였다(p<0.05). 이상의 결과로부터 steam 가열시료, 냉동 후 가열시료, 원재료를 microwave로 가열한 시료 그리고 원재료 시금치의 순으로 카로티노이드의 총 함량이 높게 나타났다.
HPLC quantifications of fresh and cooked (steamed/microwaved) spinach, one of the most frequently consumed vegetables in foodservice operations, were carried out to determine carotenoids compositions. An S-3 $\mu$m C30 stationary phase for reversed-phase columns with diode-array detection...
HPLC quantifications of fresh and cooked (steamed/microwaved) spinach, one of the most frequently consumed vegetables in foodservice operations, were carried out to determine carotenoids compositions. An S-3 $\mu$m C30 stationary phase for reversed-phase columns with diode-array detection was used to separate and quantify geometric isomers of provitamin A carotenoids in the fresh and cooked spinach. The carotenoids in fresh spinach were identified and quantified: Lutein (63.0%), $\beta$-carotene isomers (all-trans 29.6%, 9-cis 3.2%, 13-cis 1.8%, $\alpha$-carotene 0.4%, zeaxanthin 2.1%) and cryptoxanthin. Cryptoxanthin, detected in a trace amount in HPLC, was not quantified in this study. Lutein was little affected by cooking methods and frozen conditions. 9-cis and 13-cis-$\beta$-carotene isomers were major types formed during cooking. Cooking (steam/microwave) did not alter carotenoid profiles of the samples, but the amounts of carotenoids quantified were greater than those in the fresh samples. Heat treatment such as steaming increased total carotenoids contents, especially trans-$\beta$-carotene (p<0.05). The carotenoid contents of the frozen spinach increased even after the microwaved treatment (p<0.05). These increases were likely to result from the increased extraction efficiency and inactivation of enzymes capable of carotenoids degrading during the heat treatments.
HPLC quantifications of fresh and cooked (steamed/microwaved) spinach, one of the most frequently consumed vegetables in foodservice operations, were carried out to determine carotenoids compositions. An S-3 $\mu$m C30 stationary phase for reversed-phase columns with diode-array detection was used to separate and quantify geometric isomers of provitamin A carotenoids in the fresh and cooked spinach. The carotenoids in fresh spinach were identified and quantified: Lutein (63.0%), $\beta$-carotene isomers (all-trans 29.6%, 9-cis 3.2%, 13-cis 1.8%, $\alpha$-carotene 0.4%, zeaxanthin 2.1%) and cryptoxanthin. Cryptoxanthin, detected in a trace amount in HPLC, was not quantified in this study. Lutein was little affected by cooking methods and frozen conditions. 9-cis and 13-cis-$\beta$-carotene isomers were major types formed during cooking. Cooking (steam/microwave) did not alter carotenoid profiles of the samples, but the amounts of carotenoids quantified were greater than those in the fresh samples. Heat treatment such as steaming increased total carotenoids contents, especially trans-$\beta$-carotene (p<0.05). The carotenoid contents of the frozen spinach increased even after the microwaved treatment (p<0.05). These increases were likely to result from the increased extraction efficiency and inactivation of enzymes capable of carotenoids degrading during the heat treatments.
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문제 정의
또한 HPLC로 분석한 trcms-。-carotene의 이 성 체 분리 에 관한 연구는 선행연구(19)에서 저장방법에 따른 시금치와 당근의 카로티노이드의 함량에 관해서 보고된 연구가 전부이다. 따라서 본 연구에서는 먼저 C30 Reverse-phase인 S-3 pm 의 column과 internal standard를 사용하여 시금치의 카로티노이드 함량을 HPLC로 분석하고, f-carotene의 cis/trans 형 이성체 분리 및 정량방법을 상세히 기술하여 국내에서도 녹황색 채소류에 대한 카로티노이드의 분석기술을 이용하는데 있다. 또한 시금치의 조리빙법 (steaming/micro waving) 및 냉동 후 microwave로 가열했을 때의 원재료 시금치와 카로티노이드의 함량을 비교한 후 이들이 체내에서의 provitamin A 카로티노이드의 활성을 각 처리구에서 검토하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 먼저 C30 Reverse-phase인 S-3 pm 의 column과 internal standard를 사용하여 시금치의 카로티노이드 함량을 HPLC로 분석하고, f-carotene의 cis/trans 형 이성체 분리 및 정량방법을 상세히 기술하여 국내에서도 녹황색 채소류에 대한 카로티노이드의 분석기술을 이용하는데 있다. 또한 시금치의 조리빙법 (steaming/micro waving) 및 냉동 후 microwave로 가열했을 때의 원재료 시금치와 카로티노이드의 함량을 비교한 후 이들이 체내에서의 provitamin A 카로티노이드의 활성을 각 처리구에서 검토하고자 하였다. 이를 토대로 피급식자에게 시금치를 제공할 때 provitamin A의 카로티노이드 활성이 높은 시금치 조리법을 선택하고, 식품의 기능성 성분이 높은 lutein의 함량을 조사하고, 냉동 후 조리한 시료의 카로티노이드 함량을 분석하여 급식소에서 시금치의 효율적인 구매 및 생산관리를 도모하는데 그 목적이 있다.
본 실험에서는 카로티노이드의 정확한 분석을 위해서 시료의 준비과정 및 추출과정 중 직사광선과 자외선에서의 노출을 최대한 제한시키기 위해 엄격하게 통제된 적색광의 실험실에서 실시되었다.
본 연구에서는 단체급식에서 많이 이용되는 시금치의 조리방법 에 따른 카로티노이드 분리 및 정 량을 위해서 HPLC 를 이용하여 분석하였다. 시금치의 methanol 추출물로 THF 용매 분획물에 대하여 카로티노이드 및 그 이성체 화합물을표준품으로 해서 분리된 카로티노이드의 日T와 함량은 lu- tein(63%), zeaxanthin(2.
또한 시금치의 조리빙법 (steaming/micro waving) 및 냉동 후 microwave로 가열했을 때의 원재료 시금치와 카로티노이드의 함량을 비교한 후 이들이 체내에서의 provitamin A 카로티노이드의 활성을 각 처리구에서 검토하고자 하였다. 이를 토대로 피급식자에게 시금치를 제공할 때 provitamin A의 카로티노이드 활성이 높은 시금치 조리법을 선택하고, 식품의 기능성 성분이 높은 lutein의 함량을 조사하고, 냉동 후 조리한 시료의 카로티노이드 함량을 분석하여 급식소에서 시금치의 효율적인 구매 및 생산관리를 도모하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
IS는 시료 추출과정 중 카로티노이드 성분을 정확히 분석하기 위해 본 실험에서 사용하였으며, 이때의 RTt ciyp- toxanthin과 13-cis-B-carotene의 중간시점인 17.12분에서확인하였다.
Cao Pump method는 Linear gradient procedure 에 의한 비율로 다음과 같이 실시되었다. 즉 7단계(。분 90:10, 7~1。분 70--30, 10~19분 45:35, 19~21분 45:55분, 21 ~31분 5:95, 31~35분 5:95, 35~37분 90:10분 %(v/v))로서총 running time 45분, data collectione 37분이 소요되었으며, 이와 같은 조건으로 시금치의 THF 용매 분획물이 구성하고 있는 카로티노이드 화합물 및 그 이성질체를 분리하였으며, 물질확인은 표준품인 retention time(RT)과 비교하였다. Extinction coefficent(E‘%icm)는 lutein이 2400, zeax- anthine 2440, cryptoxanthine 2550, a—carotenee 2550, 力切赡-。-carotenee 2590, 13-cis-Q-carotenee 1750°] 었으며, 모든 카로티노이드 분석을 위한 X max는 450 run이었다.
비교 확인하는 방법으로 실시하였다. 색소물질인 카로티노이드의 표준품에 대하여 농도와 peak 면적과의 상관관계를 알아보고 검 량선을 각기 구하여 시금치의 용매 분획물에서 각각 확인된 물질함량 측정은 해당물질의 검량 선에 대입하여 일정한 농도를 구한 다음 용매 분획물 분석 시 소요된 총량으로 나누어 계산하였다.
시금치 원재료와 조리방법별에 따른 시료의 카로티노이드의 분석을 위해 methanol 추출물로부터 THF 용매 분획물을 조제하고 이들 각각의 용매 분획물이 구성하고 있는 물질을 HPLC로 분석하였다.
시료의 뿌리와 줄기를 제거한 후 증류수에 3회 씻은 다음 건조한 후 실험 분석에 사용하였다.
이러한 화합물의 분리 및 정량은 HPLC-MS를 통하여 표준품과 비교 확인하는 방법으로 실시하였다. 색소물질인 카로티노이드의 표준품에 대하여 농도와 peak 면적과의 상관관계를 알아보고 검 량선을 각기 구하여 시금치의 용매 분획물에서 각각 확인된 물질함량 측정은 해당물질의 검량 선에 대입하여 일정한 농도를 구한 다음 용매 분획물 분석 시 소요된 총량으로 나누어 계산하였다.
전처리된 시료 200 g씩을 각기 취하여 구입 즉시 사용하였으며, 냉동시료는 갈색의 플라스틱용기에 담고 알루미늄호일로 덮어 냉동 후 시료분석에 사용되었으며, 가열시료는 microwave oven에서 25 mL의 물을 첨가하여 50초간, steam 시료는 뚜껑을 덮고 스팀으로 1분간 가열한 즉시 냉수로 15초간 헹구어 수분흡수가 잘 되는 페이퍼로 닦아 건조된 상태에서 실험분석에 사용하였다.
제조된 IS는 HPLC 분석하기 위해 주입된 시료의 중간지점에 위치하게 되며, echinenone 카로티노이드의 회수율을, retinyl acetate는 retinoid의 회수율을 높이기 위해서 사용되었다. 이러한 IS의 area는 다음과 같이 계산하였다.
대상 데이터
(Des Mones, IA)에서, 9~ds-{3 -carotene, 13-cis-[3-carotene, zeaxanthin, cryptoxanthin 은 Hoffmann-La Roche Inc.(Nutley, NJ)에서 기증받아 모두 7종을 사용하였다.
Baker Chemical Co.(Philipsburg, NJ)에서 구입하였으며, 사용 전 0.45 pm membrane filter에서 여과시킨 후사용하였다.
다음과 같다.MeOH/MTBE/H2O(83:15:2, v/v/v, 1.5% H2O in acetonitrile)(용매A)와 MeOH/MTBE/H2O(8:90:2, v/v/v, 1% H2O in acetonitrile)(용매B)을 혼합하여 사용하였다. Cao Pump method는 Linear gradient procedure 에 의한 비율로 다음과 같이 실시되었다.
본 실험에 사용한 시료 시금치는 미국 California 산지 에서 생산한 것을 실험당일 아침 야채 도매상으로부터 1 kg 을구 입하였다. 시료의 뿌리와 줄기를 제거한 후 증류수에 3회 씻은 다음 건조한 후 실험 분석에 사용하였다.
여기서 사용된 시금치는 단체급식 혹은 가정에서 날것인샐러드 형태나 녹즙으로 준비되거나 다양한 형태로 조리되어 피급자에게 제공되기 때문에 본 실험의 시료로 선택하였다. 조리방법에 있어서는 특히 서구의 경우 microwave를이용한 조리법이 발달되어 본 연구에서 사용되었다.
데이터처리
"Means with different superscripts in a row are significantly different from each other at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
실험결과의 통계처리는 SPSS 14.0 program 이용하여 평균과 표준편차를 구하였다. 조리방법에 따른 각 군간 평균치의 통계적 유의성은 one-way ANOVA로 검증한 다음 a= 0.
0 program 이용하여 평균과 표준편차를 구하였다. 조리방법에 따른 각 군간 평균치의 통계적 유의성은 one-way ANOVA로 검증한 다음 a= 0.05 수준에서 Duncan's multiple range test에 의해 검증하였다.
이론/모형
본 실험의 모든 준비과정은 Jean Mayer United States Department of Agriculture Human Nutrition Research Center on Aging at Tufts University, Boston, MA 02111, USA에서 실시되었다.
시금치 의 THF 용매 분획 물이 구성 하고 있는 카로티노이드 화합물 및 그 이성질체의 분리는 Yeum 등(20)의 방법을이용하여 표준품(7종)으로부터 구하였다.
조리방법에 있어서는 특히 서구의 경우 microwave를이용한 조리법이 발달되어 본 연구에서 사용되었다.
성능/효과
6%), 9- Ws-F-carotene(31%)의 순으로 분리되었으며, 여기서 분리된 crytoxanthine 미 량 검출되어 본 실험 에서는 정 량하지않았다. Luteine 다른 카로티노이드에 비하여 조리방법 및가열에 의한 영향을 비교적 덜 받는 것으로 나타났고, zeax- anthine 조리 후 감소하는 경향을 보였다. 한편, trans-J3- carotene의 이성체인 9-cisT3-carotene과 13-czs~I3-carotene 은 조리방법과 상관없이 가열 후 증가하는 경향을 보였는데이는 가열과정이 trans - P- carotene-^ 이성화를 형성시키는것으로 설명된다.
Provitamin A의 총량은 냉동 후 microwave로 가열한 시료가 107.4 ng로 다른 두 시료보다 높은 경향을 보였고, 카로티노이드의 총 함량(268.2 ug)도 냉동 후 microwave로 가열한 시금치가 신선한 시금치 (243.0 ug)보다 높게 나타났으며 신선한 시료를 microwave로 가열한 시료와도 차이가 있었다(p<0.05). 선행연구(19)에서 시금치의 카로티노이드는 냉장에 비하여 냉동의 경우 총 카로티노이드의 손실은 매우 적다고 하였으며, 저장기간과 저장온도가 높아짐에 따라 감소가 일어났다고 하였다.
한편, trans-J3- carotene의 이성체인 9-cisT3-carotene과 13-czs~I3-carotene 은 조리방법과 상관없이 가열 후 증가하는 경향을 보였는데이는 가열과정이 trans - P- carotene-^ 이성화를 형성시키는것으로 설명된다. Steam 조리 및 냉동 후 microwave 조리 에서 trans - P - carotene-^- 증가하는 경향을 보였다 (p<0.05). 시금치의 총 non-provitamin A의 경우, 각 처 리구간에 별차이가 없었으나, 총 provitamin A에서는 원재료와 냉동 후조리에서 유의적 차이를 볼 수 있었다(p<0.
Trans-P-carotene있어서 Granado 등⑺은 시금치를 10분간 끓였을 때 약 48%가 증가되 었다고 하였는데, 본 실험에서는 steam과 microwave에서 각각 101.9 ng(35.9%), 80.0 ug(29.3%)으로 steam의 경우 microwave에 비하여 높고, 원재료 시금치(29.6%)보다 trans-carotene이 약 6% 증가하는 경향을 보인 반면, microwave에서는 거의 변화가없었다. Lessin 등(11)은 통조림된 시금치 에서 가열 전후와큰 차이가 없다고 하였으며, 1986년 보고된 연구에서는 녹황색 채소류(시금치, 브로컬리, 양배추, 케 일)를 microwave에서 가열한 경우 B-carotene의 분해가 일어나 약 15%가 감소되었고, Brussel sprout와 케일에서는 각각 19%, 35%가 감소했다고 하였다.
이러한 반응은 trans - P - carotene-^] 이성질체 중에서도 주로 9-cis형을 형성한다고 하였다(23). 가열 후의 9-carotene과 13-czs-p-carotenee 보면, steam과 microwave에서 각각 13.6 ug(4.7%), 14.0 ug (5.3%)와 5.9 ug(2.1%), 6.1 ng(2.3%)로서 9-ds~P-carotene 의 경우 가열 후 1.6~2.2%정도 증가하였고, 13-Ws-_P- carotene의 경우 약 0.3~05%정도 증가하여 가열전의 시금치와 유의적 차이를 보였으며 또한 steam 조리의 경우 microwave보다 약간 높은 함량을 보였으나 유의적이지는못하였다. 이러한 결과는 가열처리가 mms~P-carotene의분해를 촉진시켜 이성질체 9-cis-p-carotene을 형성시킨것이 아.
05). 또한 provitamin A로서의 기능이 가장 큰 traos-Q-carotenee steam 으로 가열한 경우 가장 높았으며 또한 카로티노이드의 총함량도 다른 시료보다 높은 함량을 보여주었다. 그 다음은냉동 후 microwave로 가열한 시료로 두 시료와 유의적인차이를 보였다(p<0.
이용하여 분석하였다. 시금치의 methanol 추출물로 THF 용매 분획물에 대하여 카로티노이드 및 그 이성체 화합물을표준품으로 해서 분리된 카로티노이드의 日T와 함량은 lu- tein(63%), zeaxanthin(2.1%), crytoxanthin, 13-cis- carotene(1.8%), a-carotene, trans - IS - carotene (29.6%), 9- Ws-F-carotene(31%)의 순으로 분리되었으며, 여기서 분리된 crytoxanthine 미 량 검출되어 본 실험 에서는 정 량하지않았다. Luteine 다른 카로티노이드에 비하여 조리방법 및가열에 의한 영향을 비교적 덜 받는 것으로 나타났고, zeax- anthine 조리 후 감소하는 경향을 보였다.
05). 이상의 결과로부터 steam 가열시료, 냉동 후 가열시료, 원재료를 microwave로 가열한 시료그리고 원재료 시금치의 순으로 카로티노이드의 총 함량이높게 나타났다.
확인된 4개의 peak를 제외한 3개의 peak는 trans-0-carotene의 이성질체로 확인할 수 있었다. 카로티노이드 및 그 이성체의 표준품인 RT4r lutein이 9.15분, zeaxanthin이 10.8분, cryptoxanthin이 16.7분, 13- cis-B-carotene이 19.05분, a-carotene이 19.95분, trans-§- carotene이 19.68분, 9-cisT3-carotene이 22.13분인 것으로 확인하였다.
후속연구
또한 본 연구가 서구 식생활의 조리법을 중심으로 실시된 가열 방법이기 때문에 이를 우리나라 단체급식에 적용할 때는 향후과제로서 녹황색 채소류를 물에 넣고 끓이거나 데쳤을 때의 카로티노이드의 변화를 가열시간과 함께 비교하는 것이 좋을 것으로 사료된다.
참고문헌 (27)
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