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문제 정의
- 본 연구에서는 마이크로파 단독 처리로 초기 투자 비용 절감과 함께 시료의 품질을 유지하기 위해 다양한 조건에서 인삼을 마이크로파로 처리한 후 홍삼의 일반 성분, 색도, 밀도, 사포닌의 조성 및 미세구조 등 품질 특성을 조사하였다.
제안 방법
- 인삼의 저장 가공 방법을 개발하기 위해 마이크로파 단독 처리로 수삼을 처리한 후 일반 성분, 색도, 밀도, 사포닌의 조성 및 미세구조 등 품질 특성을 조사하였다. 마이크로웨이브 출력을 100 watt와 200 watt에서 각각 1시간과 3시간 동안 수삼을 처리하고 60℃ 열풍건조기에서 96시간 건조한 후 성분함량을 측정하였다. 수삼의 초기 수분 함량인 76.
- 마이크로파 처리한 시료를 일정한 크기로 절단하고, goldpolladium으로 처리한 후 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, S2380N, Hitachi, Japan)으로 미세구조를 관찰하였다.
- 뿐만 아니라 마이크로파로 가열 처리할 경우 사포닌의 조성에 변화를 가져올 수 있으며, 이에 따른 약리작용에도 매우 큰 영향을 나타낼 수 있다. 본 실험은 마이크로파로 100 watt 혹은 200 watt에서 1시간 혹은 3시간 처리 한 후 60℃ 열풍건조기에서 96시간 건조한 후 사포닌의 함량을 측정하였다. 각 처리 조건에 따른 사포닌 함량은 Table 5에 나타내었다.
- 수삼의 건조 방법은 자체 제작한 마이크로파 진공 건조기(Kum 1999)를 이용하여, 2450 MHz 주파수 마이크로파에 출력 100 watt에서 3분 작동-2분 정지를 반복하여 1시간(MWD1), 200 watt에서 1시간(MWD2), 100 watt에서 3시간(MWD3), 200 watt에서 3시간(MWD4) 가열 후 60℃ 열풍건조기에서 96시간 건조하였다.
- 시료를 유채씨가 담긴 메스실린더에 넣어 부피를 측정하여 밀도(g/㎖)를 계산하였다.
- 부탄올층을 감압농축시킨 다음 그 잔류물에 에테르 50 ㎖를 부가하고 약 46℃ 항온수조에서 30분간 방치하였다. 에테르를 제거한 후 잔유물이 항량이 될 때까지 건조시키고, 방냉하여 무게를 측정하였다. 사포닌 조성 분석을 위해 HPLC(Jasco 980, Jasco Co.
- 인삼의 저장 가공 방법을 개발하기 위해 마이크로파 단독 처리로 수삼을 처리한 후 일반 성분, 색도, 밀도, 사포닌의 조성 및 미세구조 등 품질 특성을 조사하였다. 마이크로웨이브 출력을 100 watt와 200 watt에서 각각 1시간과 3시간 동안 수삼을 처리하고 60℃ 열풍건조기에서 96시간 건조한 후 성분함량을 측정하였다.
- 수분 함량은 상압가열건조법을 사용하였고, 조단백은 Kjedahl 정량법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분은 직접회화법으로 분석하였다. 총 식이섬유 함량은 total dietary fiber kit(TDF-100A, Sigma Chemical Co., USA)를 사용하여 측정하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 인삼은 국내에서 재배된 일정한 크기의 4년근 수삼을 구입한 후 치미, 세삼 과정을 거친 후 상처가 없는 건전한 것만을 선별하여 몸통 부분을 사용하였다.
데이터처리
- 1) Control: ginseng without microwave treatment,2) MWD1: microwave at 100 watt for 1 hr followed drying for 96 hrs at 60℃,3) MWD2: microwave at 200 watt for 1 hr followed drying for 96 hrs at 60℃,4) MWD3: microwave at 100 watt for 3 hrs followed drying for 96 hrs at 60℃,5) MWD4: microwave at 200 watt for 3 hrs followed drying for 96 hrs at 60℃,6) Mean±S.D.(n=3),7) Values with different superscripts within the row are significantly different at α=0.05 by Duncan’s multiple range test.
- 1) Control: ginseng without microwave treatment,2) MWD1: microwave at 100 watt for 1hr followed drying for 96 hrs at 60℃,3) MWD2: microwave at 200 watt for 1hr followed drying for 96 hrs at 60℃,4) MWD3: microwave at 100 watt for 3 hrs followed drying for 96 hrs at 60℃,5) MWD4: microwave at 200 watt for 3 hrs followed drying for 96 hrs at 60℃,6) mean±S.D.(n=3)7) Values with different superscripts within the row are significantly different at α=0.05 by Duncan’s multiple range test.
- 본 연구에서 얻어진 모든 측정치는 Mean±S.D.로 나타내고, 통계 처리는 SPSS(Statistical Package for Social Science, Version 12.0)를 이용하여 분산분석(ANOVA)과 Duncan의 다중범위검증법으로 시료 간 유의차를 검증하였다.
이론/모형
- 일반성분은 AOAC법(AOAC 1990)에 따라 정량하였다. 수분 함량은 상압가열건조법을 사용하였고, 조단백은 Kjedahl 정량법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분은 직접회화법으로 분석하였다. 총 식이섬유 함량은 total dietary fiber kit(TDF-100A, Sigma Chemical Co.
- 각 실험에서 3개의 처리구를 사용하였다. 일반성분은 AOAC법(AOAC 1990)에 따라 정량하였다. 수분 함량은 상압가열건조법을 사용하였고, 조단백은 Kjedahl 정량법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분은 직접회화법으로 분석하였다.
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5) 사포닌 조성
조사포닌 함량 분석은 식품공전(KFDA 2001; Kim 등 2010) 에 의한 물포화 부탄올법을 사용하였다. 분말 시료의 경우, 시료 약 5 g에 물포화 부탄올 50 ㎖를 가하여 80℃ 수욕 중에서 1시간 동안 추출한 다음 추출액을 취하였다.
성능/효과
- 가열 시간을 3시간, 출력을 100 watt, 200 watt로 처리한 MWD3과 MWD4는 가열 시간 1시간, 출력을 100 watt, 200 watt로 처리한 MWD1와 MWD2 처리구보다 치밀한 구조를 나타냈다. 또한, 수분이 감소하면서 MWD3 처리구보다 MWD4처리구가 좀 더 치밀한 구조를 보여주었다.
- 대조군의 밀도는 1.25였고, 마이크로파 가열 처리 과정을 거치면서 처리군 각각의 밀도가 0.88, 0.74, 0.80, 0.84로 나타나 감소하는 경향을 보였다. 처리군 간의 밀도는 마이크로파 가열 시간과 출력에 따른 뚜렷한 변화는 찾을 수 없었다(Table 4).
- 이러한 결과는 Kum 등(1999)의 진공 건조와 함께 마이크로파를 이용한 건조 후 더 치밀한 조직의 발견과 동일한 결과를 보여준다. 따라서 작동 시간과 출력에 따라 조직의 구조가 변하고 출력보다 작동 시간에 영향을 더 받는 것으로 나타났다.
- 가열 시간을 3시간, 출력을 100 watt, 200 watt로 처리한 MWD3과 MWD4는 가열 시간 1시간, 출력을 100 watt, 200 watt로 처리한 MWD1와 MWD2 처리구보다 치밀한 구조를 나타냈다. 또한, 수분이 감소하면서 MWD3 처리구보다 MWD4처리구가 좀 더 치밀한 구조를 보여주었다. 이러한 결과는 Kum 등(1999)의 진공 건조와 함께 마이크로파를 이용한 건조 후 더 치밀한 조직의 발견과 동일한 결과를 보여준다.
- 마이크로파 가열 처리 후 인삼의 색도의 변화는 출력보다 가열 처리 시간에 따라 변하는 양상을 보였다. 마이크로파 가열 처리 후 수삼의 밀도는 감소하는 경향을 보였고, 가열 시간이나 출력에 따른 뚜렷한 차이는 찾을 수 없었다. 사포닌 ginsenosideRb1과 Rb2+Rb3, Rc, Rd, Re, Rf, Rg1, Rg2+Rh1, Rg3의 함량은 대조군에 비해 감소하는 경향을 보였고, 100 watt에서 가열한 처리구들보다 200 watt에서 가열한 처리구들의 함량이 높은 값을 나타냈다.
- 처리군의 색도는 대조군에 비해 더 어두운 색을 나타내었다. 마이크로파 가열 처리 후 인삼의 색도의 변화는 출력보다 가열 처리 시간에 따라 변하는 양상을 보였다. 마이크로파 가열 처리 후 수삼의 밀도는 감소하는 경향을 보였고, 가열 시간이나 출력에 따른 뚜렷한 차이는 찾을 수 없었다.
- 명도(L값)에 있어 1시간을 처리한 MWD1과 MWD2는 대조군에 비해 약간 증가했으나, 3시간을 마이크로파 가열 처리한 MWD3과 MWD4는 대조군에 비해 약간 감소함으로 더 어두운 색을 나타내었다. 처리군의 적색도(a값)와 황색도(b값) 값은 대조군에 비해 모두 유의적 증가를 보여 주고 있다.
- 마이크로파 가열 처리 후 수삼의 밀도는 감소하는 경향을 보였고, 가열 시간이나 출력에 따른 뚜렷한 차이는 찾을 수 없었다. 사포닌 ginsenosideRb1과 Rb2+Rb3, Rc, Rd, Re, Rf, Rg1, Rg2+Rh1, Rg3의 함량은 대조군에 비해 감소하는 경향을 보였고, 100 watt에서 가열한 처리구들보다 200 watt에서 가열한 처리구들의 함량이 높은 값을 나타냈다. 예외적으로 200 watt에서 가열했을 때, ginsenosideRb2+Rb3와 ginsenoside-Rc의 함량은 대조군에 비해 증가하였다.
- 개별 ginsenoside의 함량은 함유조성 부위보다는 가공 방법에 따라 크게 달라지는 것을 확인하였다(Choi 등 2010). 수삼의 마이크로파 가열 처리 시 조사 시간보다 출력에 따라 사포닌의 함량에 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 인삼의 성분 중에서 사포닌이 가장 중요한 활성을 갖는 물질이므로 마이크로파 가열 처리 조건에 대한 보다 정밀한 조사가 이루어져야 한다.
- 36%과 비교하여 큰 차이를 나타내지 않았다. 총 식이섬유 함량은 대조군이 18.01%, 마이크로파 가열 처리 과정을 거친 시료들은 22.48～23.35%로 나타나 처리 후 증가함을 보이고 있다. 총 식이섬유 함량 변화의 경우 처리 시간이나 출력과의 유의성은 보이지 않는다.
- Kum 등(1999)이나 Choi 등((1982)의 결과도 가열 처리에 의해 사포닌의 함량이 감소한다는 보고와 일치하고 있다. 측정된 사포닌의 경우, 100 watt에서 가열한 처리구들이 200 watt에서 가열한 처리구들보다 더 많은 감소를 나타냈다. Ginsenoside Rg3는 항암 효과와 암전이 억제 활성이 있는 물질로 알려지고 있는데(Mochizuki 등1995), 다른 사포닌 성분과 마찬가지로 200 watt로 3시간 처리구는 100 watt로 3시간 처리한 처리구에 비해 2.
- 5배 이상 높은 것을 알 수 있다. 특이한 결과는 ginsenoside-Rb2+Rb3와 ginsenoside-Rc 경우 200 watt에서 가열했을 때 대조군에 비해 증가하고 있음을 알 수 있다. 이 결과는 Kum 등(1999)은 보고에서 인삼을 12시간 동안 46℃에서 예비 건조한 후 수분 함량을 50% 정도 건조한 후 마이크로파 진공 건조한 경우, ginsenoside-Rd가 증가함을 보여주는 결과와 유사함을 보여주고 있다.
후속연구
- 수삼의 마이크로파 가열 처리 시 조사 시간보다 출력에 따라 사포닌의 함량에 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 인삼의 성분 중에서 사포닌이 가장 중요한 활성을 갖는 물질이므로 마이크로파 가열 처리 조건에 대한 보다 정밀한 조사가 이루어져야 한다.
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