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문제 정의
- 그러므로 본 연구에서는 땅두릅과 땅두릅잎의 가공적성에 맞는 상품개발이 필요한 상황이어서 이용가치를 높이기 위한 방안으로 땅두릅과 땅두릅잎의 기초 자료를 얻기 위해 일반성분, 무기성분, 조사포닌(crude saponin), 항산화활성능, 식이섬유, 클로로필 등의 기능적 특성을 조사하고자 하였다.
- 본 연구에서는 생식용으로 많이 이용되는 땅두릅이 적정 출하시기가 끝나면 기온상승으로 인하여 생식용으로 부적합한 제품이 다량 발생하고, 땅두릅 잎 또한 가축의 사료로 쓰이거나 그대로 버려지고 있어 가공적성에 맞는 상품개발이 필요한 상황이어서 이용가치를 높이는 방안으로 땅두릅과 땅두릅잎에 대한 기초 자료를 마련하고자 영양 및 기능성 성분을 조사하고자 하였다.
가설 설정
- 3)Values are mean±SD (n=3).
제안 방법
- 561 N HCl 5 mL와 amyloglucosidase 300 µL를 첨가하여 60℃에서 30분 동안 교반 후 실온에서 1시간 방치하였다. Crucible에 약 0.9-1.0 g 정도의 celite를 평량한 후 78% ethanol, 95% ethanol과 acetone을 각각 15 mL씩 2회 씻어낸 후 105℃에서 하룻밤 건조시켜 crucible celite 무게를 측정하여 총 식이섬유(TDF), 불용성 식이섬유(IDF), 수용성 식유섬유(SDF) 정량에 사용하였다.
- DPPH는 항산화능을 가진 물질의 전자공여능에 의해 환원되어 짙은 자색이 탈색이 되며 탈색의 정도로 시료의 항산화능을 측정할 수 있다. DPPH에 의해 생성된 free radical 전자공여작용 (electron donating ability, EDA) 측정은 Blois(14)의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 건조시료 1g에 메탄올 넣고 50℃의 항온수조에서 진탕하면서 추출한 후 1, 5, 10, 50, 100 µg/mL의 농도로 제조하여 사용하였다.
- 얻어진 methanol 추출물을 증류수 20 mL에 용해하여 diethyl ether 100 mL를 첨가하여 지용성 성분과 색소 등을 제거하고 diethyl ether로 분획하였다. Ethyl acetate를 첨가하여 분획된 수층을 수포화 butanol(water-saturated n-butanol)로 3회 반복 추출하여 증류수로 2회 세척한 후 butanol 층을 polyamide와 alumina column을 통과시켜 남아 있는 색소를 제거하였다. 다시 한번 수포화 butanol로 column을 통과시켜 내부에 부착되어 있을 crude saponin을 모아 첫 번째 butanol층과 합하였다.
- 클로로필 분석은 식품공전(11)의 방법을 이용하여 3회 반복하여 측정하였다. 동결 건조된 땅두릅 및 땅두릅잎을 분쇄하여 40 mesh의 체로 거른 다음, 시료 1g를 정확히 측량하고 85% acetone 50 mL를 가하여 냉암소에서 하룻밤 방치한 후 3G-2 유리여과기로 여과하였다. 플라스크 내의 잔류물은 85% acetone 25 mL를 가하여 여과한 다음 acetone을 가하여 200 mL로 하였다.
- 먼저 분쇄된 건조시료 9g을 90% methanol 100 mL를 첨가하여 3시간씩 3회 환류냉각 추출한 후 여과한 후의 여액을 45℃에서 감압 농축시켜 methanol 추출물을 얻었다. 얻어진 methanol 추출물을 증류수 20 mL에 용해하여 diethyl ether 100 mL를 첨가하여 지용성 성분과 색소 등을 제거하고 diethyl ether로 분획하였다. Ethyl acetate를 첨가하여 분획된 수층을 수포화 butanol(water-saturated n-butanol)로 3회 반복 추출하여 증류수로 2회 세척한 후 butanol 층을 polyamide와 alumina column을 통과시켜 남아 있는 색소를 제거하였다.
- 시료 중의 총 플라보노이드 함량은 메탄올 추출물 시료 1 mL을 시험관에 취하고 10 mL의 diethylenglycol을 가하여 잘 혼합한 후 1 N NaOH 1 mL 첨가하여 37℃에서 1시간 동안 반응 시킨 후 분광광도계를 사용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이 때 표준품은 rutin을 사용하여 표준곡선에 의해서 총 플라보노이드 함량을 측정하였다.
- RC50은 각 농도에 따른 free radical 전자공여능으로부터 시료를 첨가하지 않은 대조구의 흡광도를 1/2로 환원시키는데 필요한 시료의 농도(50% reduction concentration, RC50)로 표기하였다. 이 때 활성을 비교하기 위하여 기존의 항산화제로 많이 이용되고 있는 천연 항산화제인 Lascorbic acid와 합성항산화제인 BHA를 사용하였으며 시료측정과 동일한 방법으로 항산화 활성을 측정하였다.
- 정지 후 ether층은 무수 sodium sulfate로써 탈수시켜 여과한 후 ether를 가해 100 mL로 한 것을 시험용액으로 하였다. 이 시험용액을 분광광도계를 이용하여 642.5 nm와 660 nm에서 흡광도를 측정하여 총 클로로필 함량을 구하였다.
- 즉, 건조시료 1g에 메탄올 넣고 50℃의 항온수조에서 진탕하면서 추출한 후 1, 5, 10, 50, 100 µg/mL의 농도로 제조하여 사용하였다.
- 총 페놀성 화합물 함량 측정은 Folin-Denies법(13)을 응용하여 측정하였다. 즉, 메탄올 추출물 시료 1 mg을 증류수 1 mL에 녹이고 10배 희석한 희석액 2 mL에 2배 희석한 Folin 시약 2 mL을 첨가하고 혼합한 다음 3분 동안 방치한 후 10% Na2CO3 2 mL을 넣고 1시간 동안 반응시킨 다음 분광광도계(JP/ U-2000 spectrophotometer, Hitachi)를 사용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하여 작성한 표준곡선으로부터 함량을 구하였다. 이 때 표준곡선은 tannic acid의 최종 농도가 5, 25, 50 µg/mL가 되도록 하여 시료와 동일 방법으로 반응시키고 750 nm에서 흡광도를 측정한 다음 표준곡선을 구하여 총 페놀성 함량으로 나타내었다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용한 땅두릅(AcK)과 땅두릅잎(AcK-leaf)은 전라남도 장성군 재배농가에서 2006년 5월에 수확한 것으로서 직접 구입하여 흐르는 물에 3회 수세한 다음, −70℃에서 급속냉동 시킨 후 동결건조기(Ilshin Lab Co., Yangju, Korea)에 건조시켰다.
- 1). 시료를 증류수로 세척하여 동결건조한 후 분쇄하여 40 mesh체를 통과시켜 분석용 시료로 사용하였다. 먼저 시료 0.
- 실험에 사용된 시약은 특급 및 일급 시약으로 Folin-ciocalteu’s phenol reagent, 1,1-diphenyl-2-picryhydrazyl(DPPH), tannic acid, rutin, α-amylase, protease, amyloglucosidase, L-ascorbic acid, butylated hydroxyanisole(BHA)은 Sigma사(St. Louis, MO, USA), diethyl ether, ethanol, acetone은 Merck사(Darmstadt, Germany) 제품을, methanol, ethyl acetate 및 butanol은 Burdick & Jackson사(Seoul, Korea)의 HPLC급 시약을 사용하였다.
- Louis, MO, USA), diethyl ether, ethanol, acetone은 Merck사(Darmstadt, Germany) 제품을, methanol, ethyl acetate 및 butanol은 Burdick & Jackson사(Seoul, Korea)의 HPLC급 시약을 사용하였다. 필터는 glass fiber(Filter drucible 30 mL, Foss Tecator, Eden Prairie, MN, USA)를 사용하였다.
이론/모형
- 땅두릅 및 땅두릅잎을 동결 건조하여 Shibata 등(12)의 방법에 따라 조사포닌을 회수하였다. 먼저 분쇄된 건조시료 9g을 90% methanol 100 mL를 첨가하여 3시간씩 3회 환류냉각 추출한 후 여과한 후의 여액을 45℃에서 감압 농축시켜 methanol 추출물을 얻었다.
- 무기성분 및 비타민 함량은 식품공전(11)의 방법에 따라 분석하였으며 무기성분에 사용된 기기는 ICP-AES(Integara XL Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy, GBC Co., Melbourne, Australia)와 Atomic Absorption Spectrophotometer(HFS-2, Hitachi, Tokyo, Japan)로 분석하였다.
- 식이섬유는 AOAC(15)법에 따라 총 식이섬유(total dietary fiber, TDF), 불용성 식이섬유(insoluble dietary fiber, IDF), 수용성 식이섬유(soluble dietary fiber, SDF)를 각각 분석하였다(Fig. 1). 시료를 증류수로 세척하여 동결건조한 후 분쇄하여 40 mesh체를 통과시켜 분석용 시료로 사용하였다.
- 일반성분 분석은 식품공전(11)의 방법에 따라 수분 정량은 상압건조방법으로 105℃에서 건조하여 정량하였고, 조단백질은 semimicro-Kjeldhl법으로 자동 단백질 분석기(Kjeltec 2400 AUT, Foss Tecator)로 분석하였으며, 조지방은 Soxhlet 추출기(Soxtec System HT 1043 extraction unit, Foss Tecator)를 사용하여 diethyl ether로 추출하여 정량하였으며, 조회분은 건식 회화법으로 측정하였고, 탄수화물은 100에서 이들 값을 뺀 값을 표기하였다.
- 총 페놀성 화합물 함량 측정은 Folin-Denies법(13)을 응용하여 측정하였다. 즉, 메탄올 추출물 시료 1 mg을 증류수 1 mL에 녹이고 10배 희석한 희석액 2 mL에 2배 희석한 Folin 시약 2 mL을 첨가하고 혼합한 다음 3분 동안 방치한 후 10% Na2CO3 2 mL을 넣고 1시간 동안 반응시킨 다음 분광광도계(JP/ U-2000 spectrophotometer, Hitachi)를 사용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하여 작성한 표준곡선으로부터 함량을 구하였다.
- 클로로필 분석은 식품공전(11)의 방법을 이용하여 3회 반복하여 측정하였다. 동결 건조된 땅두릅 및 땅두릅잎을 분쇄하여 40 mesh의 체로 거른 다음, 시료 1g를 정확히 측량하고 85% acetone 50 mL를 가하여 냉암소에서 하룻밤 방치한 후 3G-2 유리여과기로 여과하였다.
성능/효과
- 50 µg/mL의 농도에서는 땅두릅과 땅두릅잎이 각각 72.27, 78.56%의 소거능을 보였고, L-ascorbic acid, BHA는 83.89, 58.66%의 소거능을 보여 합성 항산화제인 BHA 보다 훨씬 높은 항산화 활성을 나타내었으나, 천연 항산화제인 L-ascorbic acid 보다는 낮은 항산화 소거능을 보였다.
- 그리고 땅두릅과 땅두릅잎의 RC50 값은 각각 32.23 µg/mL와 28.06 µg/mL로 우수한 항산화 작용을 나타내었으며, L-ascorbic acid와 BHA는 각각 8.45, 39.43 µg/mL의 소거능을 가짐을 확인하였다.
- 땅두릅 및 땅두릅잎의 총 클로로필 함량은 Table 8에서 보는 바와 같이 땅두릅이 92.58 mg%, 땅두릅 잎이 147.25 mg%로 땅두릅잎에서 더 높은 총 클로로필 함량을 나타내었다. 이는 Lee 등(25)의 연구 보고에 의하면 성숙시기에 따른 시금치의 총 클로 로필 함량은 잎이 처음 나온 후 35일째 잎, 줄기, 뿌리를 나누어 측정한 결과, 각각 107.
- 땅두릅과 땅두릅 잎의 식이섬유 함량은 신선물 기준 시 땅두릅의 경우에는 총 식이섬유 함량이 2.13%, 수용성 식이섬유 0.40%, 불용성 식이섬유 1.72%이었으며, 땅두릅잎은 총 식이섬유 5.98%, 수용성 식이섬유 1.06%, 불용성 식이섬유 4.89%로 나타났다. 이는 Hwang(23)의 연구에서 녹황색 채소류의 총 식이섬유의 함량을 측정한 결과 신선물 기준으로 시금치 2.
- 땅두릅과 땅두릅잎의 일반성분 및 무기성분, 비타민 모두에서 비교적 높은 결과를 나타내었는데, 일반성분에 있어서 땅두릅은 수분이 94.50%로 나타났으며 탄수화물이 2.20%, 조섬유가 0.90%로 나타났고 조단백질은 1.60%, 조지방은 0.20%, 회분은 0.70%이었다. 또한 땅두릅잎은 수분이 85.
- 또한 100 µg/mL의 농도에서는 땅두릅과 땅두릅잎이 각각 97.84%와 99.69%이었고, L-ascorbic acid, BHA는 각각 96.15%와 86.22% 정도의 항산화능을 보여 천연 항산화제인 L-ascorbic acid 와 인공 항산화제인 BHA보다 높은 항산화능을 보여 땅두릅과 땅두릅잎에서도 우수한 항산화 소거활성능이 있음을 알 수 있었다.
- 06 µg/mL으로 우수한 소거능을 가짐을 확인하였다. 또한 식이섬유 함유량은 땅두릅의 경우 총 식이섬유 함량이 2.13%, 땅두릅잎은 총 식이섬유가 5.98%로 비교적 높은 식이섬유가 존재함을 확인하였다. 총 클로로필 함량도 땅두릅이 92.
- 먼저 땅두릅 메탄올 추출물의 총 폴리페놀함량은 58.25 µg/mg, 땅두릅 잎의 메탄올추출물은 78.32 µg/mg으로 땅두릅보다 땅두릅 잎에서 높은 폴리페놀 함량을 보였다.
- 땅두릅 및 땅두릅잎의 Ca, P, Fe, Na, K, Mg, Zn 등의 무기질 함량을 분석한 결과는 Table 2에 나타내었다. 무기질 중에는 K가 가장 많이 함유되어 있었으며 특히 땅두릅에 264.00 mg%으로 가장 많이 함유되어 있었고 땅두릅잎에는 172.00 mg%을 함유하고 있었다. 다음으로 Ca의 함량이 높았는데 땅두릅 경우 36.
- 08 mg%로 시금치 잎에서 가장 높게 나타났다는 결과를 볼 때, 식물의 잎에 더 많은 클로로필이 함유되어 있음을 의미한다. 본 실험 결과에서 땅두릅 보다 땅두릅잎에서의 높은 클로로필 함량은 일치하였으며, Park 등(26)의 연구 보고에서 오이김치의 총 클로로필 함량이 31.78 mg%인 것으로 보아 땅두릅에서도 적지 않은 클로로필 함량이 함유되어 있음을 알 수 있었다.
- 00 mg%으로 가장 많이 함유되어 있었으며 다음으로 Ca, P, Na, Mg순으로 나타났다. 비타민은 베타카로틴이 가장 많았고 다음으로 비타민 C의 함유량도 많음을 알 수 있었다. 조사포닌 함량은 땅두릅이 63.
- 비타민을 분석한 결과는 Table 3에 보는 바와 같이 비타민 중에 ascorbic acid가 땅두릅잎에 47.00 mg으로 가장 많이 함유되어 있었으며 β-carotene은 땅두릅잎 60.00 µg을 함유하고 있었다.
- 이러한 결과를 비교했을 때 땅두릅과 땅두릅잎은 비교적 많은 양의 폴리페놀과 플라보노이드를 함유하고 있으며, 땅두릅잎에서 대체로 더 많은 양의 페놀성 화합물들이 존재함을 알 수 있었다.
- 이런 결과로 볼 때 땅두릅과 땅두릅잎의 식이섬유 함량은 비교적 높은 값을 보였으며 땅두릅 보다 땅두릅잎에 식이섬유가 함량이 높은 것을 알 수 있었다.
- 땅두릅과 땅두릅잎의 분석은 일반성분, 무기질 함량, 비타민 함량을 분석하였는데 그 결과는 Table 1-3에 나타내었다. 일반성분을 분석한 결과 땅두릅은 수분이 94.50%로 나타났으며 탄수화물이 2.20%, 조섬유가 0.90%로 나타났다. 조단백질은 1.
- 비타민은 베타카로틴이 가장 많았고 다음으로 비타민 C의 함유량도 많음을 알 수 있었다. 조사포닌 함량은 땅두릅이 63.7 mg/g, 땅두릅잎은 63.5 mg/g으로 비교적 많은 조사포닌을 함유하고 있었다. 항산화활성능은 페놀성 화합물이 각각 58.
- 98%로 비교적 높은 식이섬유가 존재함을 확인하였다. 총 클로로필 함량도 땅두릅이 92.58 mg%와 땅두릅잎이 147.25 mg%로 높게 함유되어 있는 것이 확인되었다.
- 총 플라보노이드 함량은 땅두릅과 땅두릅잎 추출물이 각각 11.25 µg/mg 및 15.36 µg/mg으로 땅두릅잎에서 플라보노이드 함량이 높게 나타나 땅두릅잎에서 폴리페놀성 물질은 대부분 플라보노이드 성분임을 확인할 수 있었다.
- 항산화활성능은 페놀성 화합물이 각각 58.25, 79.32 µg/mg이었고 총 플라보노이드는 각각 11.25, 15.36 µg/mg로 나타났으며 전자공여능은 32.23, 28.06 µg/mL으로 우수한 소거능을 가짐을 확인하였다.
후속연구
- 이상의 결과로 땅두릅 및 땅두릅잎의 일반성분, 무기성분, 비타민성분은 땅두릅 보다 땅두릅잎에 많이 함유되어 있었으며, 잎이 무성해져 버려지거나 가축사료로 쓰이는 땅두릅잎을 식품가공에 적용하여 다양한 방법으로 이용한다면 유용한 식품소재가 될 것으로 생각된다.
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