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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 인삼의 효능을 증진시켜 고부가가치의 인삼 기능성식품을 개발하기 위한 목적으로 팽화 가공법의 적용 가능성 및 인삼의 팽화 전후 성분의 변화특성을 조사하였다.
제안 방법
- 5 g을 취하여 microwave digestion system(Ethos1, Milestone, USA)에 넣은 후, 염산 8 mL를 첨가하여 microwave로 산 분해하였다. 그리고 산 분해된 시료를 50 mL로 희석하여 ICP-AES(JY 38 PLUS, Jobin Yvon, France)로 분석하였으며 가스 유속은 plazma 12 L/min, nebulizer 0.8 L/min (3.2 bar), carrier 0.2 L/min로 하여 분석하였다.
- 백미삼(지근), 홍미삼(지근), 홍삼절편Ⅰ(주근: 수삼-증삼-건조-습점-절편-건조) 및 홍삼절편Ⅱ(주근: 수삼-절편증삼-건조)을 puffing gun으로 팽화시켜 그 전후의 성분특성을 조사하였다. 팽화 후 기화로 인해 수분함량은 감소하였으나 다른 일반 성분에서는 큰 차이를 보이지 않았다.
- 시료 5 g에 n-hexane을 가하여 잘 혼합한 후 48시간 추출한 후에 여과한 액을 40℃에서 감압 농축하여 지방산 추출 시료로 하였다. 추출된 지방산 oil은 Metcalfe 등의 방법(19)에 준하여 0.
- 여액을 감압농축하여 citrate buffer(pH 2.2)로 50 mL로 정용한 분석용 시료 용액 중 40 μL를 아미노산 자동분석기(Pharmacia Biotech Co., Model Biochrom 20, Swiss)에 injection하여 분석하였다.
- 조사포닌 성분은 Namba와 Ando 등의 수포화부탄올 추출법(15,16)에 준하여 추출한 후 추출액을 항량을 구한 수기에 취하여 진공농축하고 그 무게를 측정하여 정량하였다. 즉, 시료에 80% methanol을 넣고 1시간 환류 추출한 다음 여과하여 잔사를 반복 추출하고 여액을 감압 농축하였으며 이를 증류수로 정용하고 분액깔때기에 옮겨 diethyl ether로 2회 반복 추출하여 불순물을 제거하였다.
- 산성 다당체 비색 측정은 carbazole-sulfuric acid 방법(17)으로 측정하였다. 즉, 시료 추출액에 carbazole 0.25 mL와 c-H2SO4 3 mL를 넣은 후 80℃ 수욕상에서 5분간 반응시킨 다음 실온에서 방치한 것을 525 nm에서 흡광도를 측정하였으며 대조구는 carbazole 대신 ethanol을 사용하였다.
- 조사포닌 성분은 Namba와 Ando 등의 수포화부탄올 추출법(15,16)에 준하여 추출한 후 추출액을 항량을 구한 수기에 취하여 진공농축하고 그 무게를 측정하여 정량하였다. 즉, 시료에 80% methanol을 넣고 1시간 환류 추출한 다음 여과하여 잔사를 반복 추출하고 여액을 감압 농축하였으며 이를 증류수로 정용하고 분액깔때기에 옮겨 diethyl ether로 2회 반복 추출하여 불순물을 제거하였다. 이후 남아있는 물층에 수포화 부탄올 용액을 첨가하여 반복 추출한 다음 수포화 부탄올층을 모아 증류수로 세척하였다.
- 총 페놀성 화합물을 비색 정량하고자 Folin-Ciocalteu법(18)을 일부 변형하여 사용하였다. 즉, 시료를 methanol로 추출한 여과액 0.
대상 데이터
- 실험에 사용한 원료삼은 경북 영주 풍기인삼농협에서 2005년산 5년근 수삼을 백미삼(지근), 홍미삼(지근), 홍삼절편Ⅰ(주근: 수삼-증삼-건조-습점-절편-건조) 및 홍삼절편Ⅱ(주근: 수삼-절편-증삼-건조)으로 제조한 것을 구입하여 크기가 일정한 것으로 선별한 후 각각 증자솥에 넣어 증기로 30분간 증자 처리하고 5 mm 두께로 절단한 다음 플라스틱 용기에 넣고 수분함량이 15%가 될 때까지 방치하였다. 그 후 puffing gun을 이용하여 7 kgf/cm2 압력으로 팽화시켜 시료를 제조하였으며 이를 분쇄기로 분쇄하여 100 mesh이하로 체질한 분말을 PE 용기에 저장하면서 실험에 사용하였다.
- 이때 컬럼은 Merck chromolith RP-18e Column (4.6×100 mm, Germany)을, 검출기는 Jasco UV detector (203 nm)를 사용하였으며 이동상으로는 10% methanol과 80% acetonitrile을 사용하였고 이동상의 유속은 분당 2.5 mL이었으며 시료주입량은 20 μL이었다.
이론/모형
- 산성 다당체 비색 측정은 carbazole-sulfuric acid 방법(17)으로 측정하였다. 즉, 시료 추출액에 carbazole 0.
- 일반 성분은 AOAC 방법에 준하여 분석하였다(12). 즉 수분함량은 electronic moisture analyzer(Model MA35, Sartorius AG.
- 일반 성분은 AOAC 방법에 준하여 분석하였다(12). 즉 수분함량은 electronic moisture analyzer(Model MA35, Sartorius AG., Germany)를 이용하여 105℃에서 상압가열건조법으로 분석하였고, 조단백질은 Kjeldahl nitrogen/protein analyzer(FOSS 1035 analyzer, Foss Tecator, Sweden)을 이용하였으며, 조지방은 Soxhlet 추출법으로 분석하였다. 한편 총당은 phenol-sulfuric acid법(13) 그리고 환원당은 dinitrosalicylic acid(DNS)법(14)으로 분석하였다.
- 시료 5 g에 n-hexane을 가하여 잘 혼합한 후 48시간 추출한 후에 여과한 액을 40℃에서 감압 농축하여 지방산 추출 시료로 하였다. 추출된 지방산 oil은 Metcalfe 등의 방법(19)에 준하여 0.5 N-NaOH/methanol로 가수분해 시킨 후 BF3- methanol을 가하여 methyl ester화시킨 다음 gas chromatographymass spectrometer(5973N/6890N, Agilent, USA)로 분석하였다. 이때, 컬럼은 HP 19091N-133(30 m×0.
- , Germany)를 이용하여 105℃에서 상압가열건조법으로 분석하였고, 조단백질은 Kjeldahl nitrogen/protein analyzer(FOSS 1035 analyzer, Foss Tecator, Sweden)을 이용하였으며, 조지방은 Soxhlet 추출법으로 분석하였다. 한편 총당은 phenol-sulfuric acid법(13) 그리고 환원당은 dinitrosalicylic acid(DNS)법(14)으로 분석하였다.
성능/효과
- 무기질 함량은 팽화 전후로 큰 변화를 보이지 않았다. 결론적으로 모든 시료에서 일반 성분, 무기질 등의 함량변화 없이 약리활성을 가지는 조사포닌, 총 페놀성 화합물, 산성 다당체 등의 성분들이 팽화 가공으로 인해 증가하는 결과를 확인할 수 있었다. 따라서 고부가가치의 인삼 기능성 식품개발을 위하여 팽화가공법의 적용이 가능할 것으로 기대된다.
- 모든 시료에서 조사포닌 함량이 증가하였으며 홍삼류 시료들은 일부 ginsenoside에서 2배 이상의 증가량을 보였다. 또한 팽화 후 산성 다당체가 증가하였을 뿐만 아니라 총 페놀성 화합물과 전자공여능의 경우 비슷한 경향으로 증가하여 팽화에 의해 항산화 활성이 전반적으로 증가한다는 것을 확인할 수 있었다. 한편 팽화 후 아미노산 함량 및 지방산 함량이 감소하였으나 백미삼의 경우 불포화지방산에서는 큰 변화를 보이지 않았다.
- 총당의 경우 팽화 후 모든 시료에서 감소 경향을 보였으나 환원당의 경우 백미삼을 제외한 홍삼류 시료에서 증가 경향을 보였다. 모든 시료에서 조사포닌 함량이 증가하였으며 홍삼류 시료들은 일부 ginsenoside에서 2배 이상의 증가량을 보였다. 또한 팽화 후 산성 다당체가 증가하였을 뿐만 아니라 총 페놀성 화합물과 전자공여능의 경우 비슷한 경향으로 증가하여 팽화에 의해 항산화 활성이 전반적으로 증가한다는 것을 확인할 수 있었다.
- 팽화 전 원료삼과 팽화 처리 후 백미삼, 홍미삼, 홍삼절편Ⅰ 및 홍삼절편Ⅱ의 아미노산 함량을 Table 4에 나타내었다. 모든 시료에서 팽화 가공 후에 아미노산 함량이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 팽화 가공이 70℃이상의 온도에서 진행되기 때문에 일부 아미노산이 변형되어 함량의 감소가 발생하며 또한 열처리에 의해 당과 아미노산의 결합반응인 Maillard 반응이 일어나 아미노산 유도체가 생성되기 때문이라고 판단된다(21,27).
-
무기질
팽화 처리 전후의 무기질 함량의 변화를 살펴본 결과 백미삼의 경우 전체적으로 함량이 감소하였다(Table 6). 홍미삼과 홍삼절편Ⅰ의 경우에서도 백미삼과 마찬가지로 대체적으로 그 함량이 감소하였으며 홍미삼의 경우 Al 성분이 96.
- 1에 나타내었다. 백미삼, 홍미삼, 홍삼절편Ⅰ 및 홍삼절편Ⅱ의 함량은 각각 5.49, 6.66, 6.57 및 6.66%에서 6.96, 7.10, 6.82 및 7.28%로 변화하는 것으로 나타났다. 산성 다당체 함량은 팽화 전후로 크게 증가하지는 않았으나 전체적으로 증가하는 경향을 보였는데 이는 고온고압의 팽화 가공으로 인해 세포벽 같은 조직이 파열되어 용출이 용이해져 함량증가에 영향을 미쳤기 때문인 것으로 판단된다.
- 팽화로 인한 영향은 지근보다는 지방산 함량이 많은 주근에서 크게 나타났는데 이는 주근이 지근보다 비체적이 크므로 공기와 접하는 면적 또한 더욱 넓기 때문에 지방산 구성에 많은 부분을 차지하는 불포화지방산이 더욱 쉽게 산화가 진행되었기 때문으로 판단된다. 시료 모두 전체적인 구성을 보면 linoleic acid가 약 70%로 가장 많은 함량을 나타내었으며, 그 다음은 palmitic acid, oleic acid, linolenic acid 순으로 높게 나타났다. 또한 지근보다 주근에서 불포화지방산이 현저히 높게 나타났는데 이는 Park 등(24)과 Lee 등(29)에 의해 보고된 인삼의 지방산 조성과 유사하였다.
- 05 mg%로 가장 많은 감소량을 나타내었다. 이와 다르게 백미삼 시료는 팽화로 인한 감소가 다른 시료에 비해 낮은 수준이었으며 특히 불포화지방산이 202.62 mg%에서 팽화 후 202.43 mg%로 변화하여 팽화 전후로 큰 차이를 나타내지 않아 팽화로 인한 영향이 다른 시료보다 작은 것으로 나타났다. 팽화로 인한 영향은 지근보다는 지방산 함량이 많은 주근에서 크게 나타났는데 이는 주근이 지근보다 비체적이 크므로 공기와 접하는 면적 또한 더욱 넓기 때문에 지방산 구성에 많은 부분을 차지하는 불포화지방산이 더욱 쉽게 산화가 진행되었기 때문으로 판단된다.
- 팽화 처리로 인한 지방산 함량의 변화는 Table 5에 나타내었다. 전반적으로 감소하는 경향을 나타내었으며 그 중 홍삼절편 Ⅰ과 홍삼절편 Ⅱ가 각각 734.00와 618.09 mg%에서 팽화 후 408.39와 370.05 mg%로 가장 많은 감소량을 나타내었다. 이와 다르게 백미삼 시료는 팽화로 인한 감소가 다른 시료에 비해 낮은 수준이었으며 특히 불포화지방산이 202.
- 2에 나타내었다. 총 페놀성 화합물은 Han 등(26)의 연구 보고에 의해 인삼의 주요 항산화 활성성분으로 밝혀져 있는데 본 연구에서는 팽화 처리 후 함량이 모두 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 홍미삼과 홍삼절편Ⅱ에서 두드러진 변화를 나타내었는데, 각각 0.
- 한편, 홍삼절편Ⅱ의 경우에는 팽화 처리 후 대체적으로 무기질 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 팽화 전후 시료의 무기질 함량 변화는 각 시료의 특성에 따라 조금씩의 차이는 있었으나 모든 시료에서 팽화 가공의 영향으로 인한 함량 변화이 크게 나타나지는 않았다.
- 팽화 전 원료삼과 팽화 처리 후 조사포닌 함량 변화를 Table 2에 나타내었다. 팽화 처리 후 모든 시료에서 조사포닌 함량이 증가되었으며 그 중 홍삼절편Ⅰ과 홍삼절편Ⅱ의 경우 각각 팽화 전 1.67, 1.41%에서 팽화 후 2.84, 3.09%로 크게 증가하였다. 이는 팽화 처리 시 고온고압의 영향으로 세포벽이 파열되면서 조사포닌의 용출이 용이하도록 세포벽의 구조가 변형되었기 때문으로 판단되며 Ha와 Ryu(21)의 연구 결과와 유사하였다.
- 36 ppm으로 감소하여 다른 성분보다 팽화 가공의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 한편, 홍삼절편Ⅱ의 경우에는 팽화 처리 후 대체적으로 무기질 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 팽화 전후 시료의 무기질 함량 변화는 각 시료의 특성에 따라 조금씩의 차이는 있었으나 모든 시료에서 팽화 가공의 영향으로 인한 함량 변화이 크게 나타나지는 않았다.
- 팽화 처리 전후의 무기질 함량의 변화를 살펴본 결과 백미삼의 경우 전체적으로 함량이 감소하였다(Table 6). 홍미삼과 홍삼절편Ⅰ의 경우에서도 백미삼과 마찬가지로 대체적으로 그 함량이 감소하였으며 홍미삼의 경우 Al 성분이 96.53 ppm에서 43.94 ppm, 그리고 홍삼절편Ⅰ의 경우 Fe와 Al 성분이 각각 118.50, 57.89 ppm에서 39.36, 18.36 ppm으로 감소하여 다른 성분보다 팽화 가공의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 한편, 홍삼절편Ⅱ의 경우에는 팽화 처리 후 대체적으로 무기질 함량이 증가하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 결론적으로 모든 시료에서 일반 성분, 무기질 등의 함량변화 없이 약리활성을 가지는 조사포닌, 총 페놀성 화합물, 산성 다당체 등의 성분들이 팽화 가공으로 인해 증가하는 결과를 확인할 수 있었다. 따라서 고부가가치의 인삼 기능성 식품개발을 위하여 팽화가공법의 적용이 가능할 것으로 기대된다.
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