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문제 정의
- 본 연구에서는 점차적으로 생산량이 증가하고 있는 신안산 손바닥선인장을 활용한 가공식품, 의약품 및 기타 가공상품 개발이 활발히 이루어질 수 있도록 하기 위하여 시행 하였다. 이를 위하여 신안산 선인장의 일반성분, 유기산 함량, 유리당 함량, 무기성분 분석, 아미노산 분석을 통하여 신안산 손바닥선인장을 활용한 가공상품 개발 및 기능성 원료의 기초자료를 제공하고자 한다.
- 본 연구에서는 점차적으로 생산량이 증가하고 있는 신안산 손바닥선인장을 활용한 가공식품, 의약품 및 기타 가공상품 개발이 활발히 이루어질 수 있도록 하기 위하여 시행 하였다. 이를 위하여 신안산 선인장의 일반성분, 유기산 함량, 유리당 함량, 무기성분 분석, 아미노산 분석을 통하여 신안산 손바닥선인장을 활용한 가공상품 개발 및 기능성 원료의 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- Column은 Carbohydrate column(ID 4.6 × 2500 mm, Alltech Co., USA)를 사용하였으며, column oven 온도는 30℃, mobile phase는 acetonitilewater(75 : 25, v/v), flow rate는 1.0 mL/min, 시료주입량은 30 uL의 조건으로 RI detector(Shodex RI-71 detector, Showa Danko Co., Japan)에서 검출하였다.
- 2)한 후 그 여액을 분석시료로 하였다. 각 무기성분의 정량은 유도결합플라즈마방출분 광계(ICP, Perkin Elmer Optima 3300 D.V., USA)로 각 원소의 표준 용액 농도를 2.5, 5 및 10 ppm으로 조제하여 표준 검량 곡선을 작성하여 분석하였다.
- 분석조건을 보면 Column은 Cation separation column(150 mm×4.6 mm) 이고, 유속은 Buffer 0.45 mL/min, Reagent 0.25 mL/min이었으며 integrator에 의한 외부표준법으로 결과를 분석하였다.
- 시료 1 g을 시험관에 넣고 6 N HCl 용액 15 mL를 가하여 110℃에서 24시간 가수분해 시켜서 얻은 여액을 원심분리하고, 상징액을 50℃에서 진공 감압 농축하여 HCl과 물을 완전히 증발시킨 후, sodium citrate buffer solution(pH 2.2)으로 용해하여 5 mL로 정용한 다음 0.45 µm membrane filter로 여과한 여액을 취해 아미노산 자동분석기(S433, SYCAM autoanalyzer, Germany)로 분석하였다.
- 원심분리한 상징액을 취하여 Sep-pak C18으로 정제시켜 0.45 µm membrane filter(Millipore Co., USA)로 여과한 여액을 HPLC(Waters associates M 510, Waters, USA)를 이용하여 분석하였다.
- 유기산은 손바닥선인장 5 g에 증류수를 가하여 homogenizer로 마쇄 교반 후 추출시켜 200 mL로 정용한 다음 3,000 rpm에서 30분 원심 분리하여 상징액을 취한 후 여과(Whatman No.2)하고, Sep-pak C18으로 정제시켜 0.45 µm membrane filter로 여과한 여액을 HPLC를 이용하여 분석하였다.
- 즉 손바닥 선인장 0.5 g에 진한 HNO3 10 mL를 가하여 처음에는 저온에서 시작하여 점차 고온으로 가열하면서 유기물을 분해(Büchi distillation Unit B-324)시켜, 분해액이 백색 투명하게 되면 냉각시키고 분해액에 증류수를 가하여 100 mL로 정용한 다음 여과(Whatman No.2)한 후 그 여액을 분석시료로 하였다.
대상 데이터
- Column은 Rspak KC-811 column(ID 8×30 mm, Waters Co., USA)를 사용하였으며, column oven 온도는 30℃, mobile phase는 0.2mM Potassium dihydrogen phosphate buffer KH2PO4, flow rate는 1.0 mL/min, detector는 UV detector(UV 486, Waters Co. U.S.A)를 사용하였다.
- 손바닥선인장의 열매와 줄기는 2006년 7월과 2007년 3월에 신안군 지도읍에서 구입하여 냉장 및 냉동보관 하여 시료로 하였다.
- 추출 용매 및 시약(Sigma-Aldrich Co. USA)은 일급 또는 특급시약을 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- 손바닥선인장의 무기성분은 습식분해법(13)으로 전 처리하여 분석하였고 분석 조건은 Table 5와 같다. 즉 손바닥 선인장 0.
- 손바닥선인장의 유리아미노산의 분석은 Ohara와 Ariyosh (14)의 방법에 준하여 분석하였다. 분석조건은 구성아미노산과 동일한 조건으로 분석하였다.
- 유리당 성분은 Wilson 등의 방법(12)에 따라 분석하였다. 손바닥선인장 5 g에 증류수를 가하고 homogenizer로 마쇄하여 교반 후 침출시켜 100 mL로 정용한 다음 3,000 rpm에서 30분 원심분리하였다.
- 일반성분은 AOAC방법(11)에 따라 분석하였다. pH는 pH meter(Orion 940.
- , Japan)에서 검출하였다. 함량은 외부표준법으로 계산하였다.
성능/효과
- 무기질, 비타민 C, 칼슘, 식이섬유, 플라보노이드 등을 다량 함유하고 있으며(7) phenolic compound와 flavonoid 함유율이 5%로 생강 1.67%, 칡뿌리 2.21%에 비해 훨씬 많게 나타났으며 식이 섬유 함유율이 30%로 곡류 1.19∼10.35%, 신선 채소류 0.99∼7.42%, 과실류 0.19∼2.19%에 비해 월등히 많이 함유되어 있고(8) 비타민 C 또한 많이 함유되어 있어(9) 음료 및 가공 식품, 의약품등으로 개발될 가능성이 크다.
- 98 mg%로 2배 정도 높게 나타났다. 부위별 주요 구성아미노산을 살펴보면 열매에서는 Glutamic acid가 357.10 mg%로 가장 높게 나타났고, Threonine 및 Aspartic acid가 각각 187.84 mg%, 168.62 mg% 순으로 나타났다. 줄기의 주요 아미노산은 열매에서와 같이 Glutamic acid가 654.
- 신안산 손바닥선인장의 유리당은 fructose, glucose, sucrose으로 구성되어 있었으며 maltose는 소량 검출되었고, 유기산은 tartaric acid, malic acid, citric acid가 검출되었고 citric acid의 함량이 가장 높게 나타났다. 부위별 함량은 유리당, 유리산 모두 열매가 줄기보다 높게 나타났다. 신안산 손바닥선인장의 무기성분은 K의 함량이 178.
- 신안산 손바닥선인장의 부위별 일반성분은 Table 1에서 보는 바와 같다. 수분은 열매 71.18%, 줄기 74.85%로 줄기의 수분 함량이 다소 높게 나타났고, 조단백질 함량은 열매 1.69%, 줄기 3.48%로 줄기의 조단백질 함량이 열매의 조단백질 함량 보다 2배정도 높게 나타났다. 회분 함량은 열매가 0.
- 07%로 나타났다. 신안산 손바닥선인장을 구성하고 있는 가용성 무질소물은 열매와 줄기 모두 다량 존재함을 알 수 있었다. 신안산 손바닥선인장의 열매 pH는 3.
- 신안산 손바닥선인장의 부위별 무기성분 함량은 Table 4와 같다. 신안산 손바닥선인장의 무기성분을 부위별로 살펴보면 열매와 줄기의 주요 무기성분은 K로 254.71 mg%, 178.61 mg%로 각각 나타났고, Ca는 22.34 mg%, 54.92 mg%, Na는 45.23 mg%, 78.54 mg%, Mg는 94.61 mg%, 23.63 mg%의 함량을 보였으며, Fe는 2.04 mg%, 1.50 mg%로 소량 검출되었다. 총 무기성분 함량을 보면 열매 부위가 줄기부위에 비해 높게 나타났으나 큰 차이는 보이지 않았다.
- 신안산 손바닥선인장의 수분함량은 열매 71.18%, 줄기 74.85%로 나타났고, 조단백질 함량은 줄기가 3.48%로 높았으며, 조섬유 또한 줄기가 2.58%로 열매 1.54%보다 높은 함량을 보였고, 조회분, 조지방은 열매와 줄기 모두 비슷한 함량을 보였다. 신안산 손바닥선인장의 유리당은 fructose, glucose, sucrose으로 구성되어 있었으며 maltose는 소량 검출되었고, 유기산은 tartaric acid, malic acid, citric acid가 검출되었고 citric acid의 함량이 가장 높게 나타났다.
- 신안산 손바닥선인장의 유기산 분석 결과는 Table 3에서 보는 바와 같이 tartaric acid, malic acid 및 citric acid가 검출되었다. 신안산 손바닥선인장의 유기산 함량을 부위별로 살펴보면, 열매의 주요 유기산은 citric acid는 1.55%이였으며 tartaric acid와 malic acid는 0.39%와 0.62%로 나타났다. 줄기의 주요 유기산은 citric acid로써 1.
- 54%보다 높은 함량을 보였고, 조회분, 조지방은 열매와 줄기 모두 비슷한 함량을 보였다. 신안산 손바닥선인장의 유리당은 fructose, glucose, sucrose으로 구성되어 있었으며 maltose는 소량 검출되었고, 유기산은 tartaric acid, malic acid, citric acid가 검출되었고 citric acid의 함량이 가장 높게 나타났다. 부위별 함량은 유리당, 유리산 모두 열매가 줄기보다 높게 나타났다.
- 71 mg%로 가장 높았고 열매가 줄기보다 높게 나타났다. 아미노산 함량은 구성아미노산 및 유리아미노산 모두 Glutamic acid의 함량이 357.10~654.82 mg%와 218.25-263.32 mg%로 가장 높았으며 열매보다 줄기에서 높은 함량을 나타내었다.
- 55%로 약간 높게 나타났다. 조섬유는 줄기가 2.58%로 열매 1.54%보다 높은 함량을 보였고, 가용성무질소물은 열매 24.11%, 줄기 18.07%로 나타났다. 신안산 손바닥선인장을 구성하고 있는 가용성 무질소물은 열매와 줄기 모두 다량 존재함을 알 수 있었다.
- 주요 유리 아미노산은 구성 아미노산에서와 같이 Glutamiacid가 각각 263.32 mg%, 218.25 mg%로 가장 높게 나타났으며 부위별 함량은 구성 아미노산에서의 함량과는 다르게 열매 부위의 Glutamic acid가 좀 더 높게 나타났다. 총 유리아미노산에서 필수 아미노산이 차지하는 비율은 열매 24.
- 62 mg% 순으로 나타났다. 줄기의 주요 아미노산은 열매에서와 같이 Glutamic acid가 654.82 mg%로 높게 나타났지만 열매와는 다르게 Proline 420.62 mg%, Threonine 250.56 mg% 순으로 높게 나타났다. 총 아미노산에서 필수 아미노산이 차지하는 비율은 줄기는 30.
- 62%로 나타났다. 줄기의 주요 유기산은 citric acid로써 1.06%로 나타났으며 tartaric acid, malic acid는 각각 0.22%, 0.54%로 나타났고 총 유기산 함량은 열매 2.56%, 줄기 1.82%로 열매가 높게 나타났다.
- 28%로 소량 검출되었다. 줄기의 주요 유리당 함량은 fructose, glucose 및 sucrose 로 각각 3.32%, 2.82% 및 3.17%를 차지하여 열매와는 다소 다른 구성비를 보였다. 총 유리당 함량은 열매가 19.
- 50 mg%로 소량 검출되었다. 총 무기성분 함량을 보면 열매 부위가 줄기부위에 비해 높게 나타났으나 큰 차이는 보이지 않았다. 이는 Moon(16) 이 발표한 신안산 손바닥선인장의 성분분석에서 줄기와 열매 모두 칼륨의 함량이 가장 높게 나타났다는 보고와 일치하였고, 부위별 비교에서도 열매의 함량이 줄기의 함량보다 높게 나타났다는 결과와 유사하였다.
- 17%를 차지하여 열매와는 다소 다른 구성비를 보였다. 총 유리당 함량은 열매가 19.38%로 줄기의 9.49%에 비해 2배 가량 높았다. 유리당 함량은 일반 성분 분석결과 중 가용성 무질소물 함량이 열매에서 높은 것과 유사한 결과를 나타내었다.
- 25 mg%로 가장 높게 나타났으며 부위별 함량은 구성 아미노산에서의 함량과는 다르게 열매 부위의 Glutamic acid가 좀 더 높게 나타났다. 총 유리아미노산에서 필수 아미노산이 차지하는 비율은 열매 24.69%, 줄기 32.62%로 차이를 보였으며 구성 아미노산에 대한 비율과의 비교에서도 다소의 차이를 보였다.
- 48%로 줄기의 조단백질 함량이 열매의 조단백질 함량 보다 2배정도 높게 나타났다. 회분 함량은 열매가 0.93%로 줄기의 0.54% 보다 높았고, 조지방 또한 줄기의 0.48%에 비해 열매가 0.55%로 약간 높게 나타났다. 조섬유는 줄기가 2.
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