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문제 정의
- 그 결과, 친환경 농산물이 소비자의 신뢰를 높이고, 생산자 품질 향상 노력도 촉진시키기 위해서는 친환경 농산물에 대한 다양하고 명확한 기준설정이 중요하다고 말할 수 있다. 따라서 본 연구는 친환경 및 일반재배 쌀의 품질 분석을 통해 어떤 차별성이 있는가를 고찰하고자 시험을 수행하게 되었다.
제안 방법
- 관능평가에 의한 식미 검사를 위해 30 g 쌀을 잘 씻어 30분간 불린 후 36 mL 물을 넣고 전기밥솥에서 20분 가열하고 10분간 뜸을 들인 다음 외부로 꺼내 실온에서 30분 동안 방치한 다음 시료로 사용하였다. 관능검사는 10명의 패널(전남농업기술원, 식품연구소 나이 30세 전후, 여성 85%, 남성 15%)에 의해 외관, 향기, 맛, 경도, 점도, 종합평가 등의 항목을 -3～3까지 점수를 부여해 평가하였다(13).
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관능검사
관능평가에 의한 식미 검사를 위해 30 g 쌀을 잘 씻어 30분간 불린 후 36 mL 물을 넣고 전기밥솥에서 20분 가열하고 10분간 뜸을 들인 다음 외부로 꺼내 실온에서 30분 동안 방치한 다음 시료로 사용하였다. 관능검사는 10명의 패널(전남농업기술원, 식품연구소 나이 30세 전후, 여성 85%, 남성 15%)에 의해 외관, 향기, 맛, 경도, 점도, 종합평가 등의 항목을 -3～3까지 점수를 부여해 평가하였다(13).
- 일반재배 및 무농약 재배의 이화학적 특성은 단백질 및 아밀로스 함량, 취반미 윤기특성을 나타내는 토요 식미지수(Toyo value), 알칼리붕괴도 및 산가를 통해 조사되었다. 단백질 및 아밀로스 함량은 수집한 벼를 각각 백미(9분도)로 도정하여 100 메쉬 이하 분쇄 후 단백질 함량은 micro Kjeldahl법을 이용하여 분석하였고, 아밀로스 함량은 Juliano(12)의 방법을 변형하여 분석하였다. 쌀가루 100 mg을 플라스크에 넣고 에틸알코올, 1 N-NaOH를 가하고 20분간 방치 후 비등수욕조에서 10분 호화시켰다.
- 무기성분(inorganic compounds)은 식품시험공전법을 기초로 하여 ICP(Ion Coupled Plasma, Spectro Plame, Paderborn, Germany)를 사용해 분석하였고, 유리아미노산(free amino acids)은 분말시료 1 g을 측정하여 80℃ 물로 3～4번 추출 후 3000×g에서 10분간 원심분리된 상등액을 sample buffer(pH 2.2)로 5배 희석 후 HPLC(LC-900, Jasco, Tokyo, Japan)시스템을 이용 OPA(o-phthalaldehyde)를 칼럼 전 유도체화(pre-column derivatization)하여 NH3 column(AECpakII, Jasco)을 이용해 분석하였다(14,15)
- 4% KOH 용액 10 mL를 넣은 후 30℃ 항온기에 23시간 정치 후 붕괴도(퍼짐도)와 투명도를 1～7등급으로 조사하였다. 산가(acid value)는 남궁과 황(13) 방법으로 시료 1 g을 취해 증류수 10 mL에 잘 현탁한 후 페놀프탈레인을 2～3방울 첨가하고 0.1 N NaOH로 적정하여 적색을 나타내는 시점의 소비된 NaOH 양으로 적정 산도를 계산하였다.
- 일반 쌀과 유기재배 쌀의 관능평가 결과는 쌀 모양, 찰기, 맛, 향 등을 구분해서 비교분석 하였다(Table 6). 일반 쌀이 유기재배 쌀보다 밥맛, 질감 등에서 약간 양호한 경향을 보였으나 밥 모양, 찰기, 향기 등에서는 거의 차이를 볼 수 없었다.
- 일반 쌀과 유기재배 쌀의 이화학적 특성은 쌀의 아밀로스, 단백질 함량, 취반미 윤기 특성, 알칼리 붕괴도 및 산가(Table 2), 무기질(Table 3)과 아미노산 성분 분석(Table 4)을 통해 비교 분석되었다.
- 일반재배 및 무농약 재배 벼 기능성의 비교 분석은 총 페놀함량, 피트산 함량, 항산화 효과로 조사되었다. 피트산(phytic acid)는 Wheeler와 Ferrel(16)의 변형된 방법으로 시료 0.
- 일반재배 및 무농약 재배 벼의 품질 분석은 완전미와 불완전미로 구분하여 쌀 품위 분석기(RN-500, Kett, Tokyo, Japan)로 측정하였다.
- 일반재배 및 무농약 재배의 이화학적 특성은 단백질 및 아밀로스 함량, 취반미 윤기특성을 나타내는 토요 식미지수(Toyo value), 알칼리붕괴도 및 산가를 통해 조사되었다. 단백질 및 아밀로스 함량은 수집한 벼를 각각 백미(9분도)로 도정하여 100 메쉬 이하 분쇄 후 단백질 함량은 micro Kjeldahl법을 이용하여 분석하였고, 아밀로스 함량은 Juliano(12)의 방법을 변형하여 분석하였다.
- 방냉 후 증류수 100 mL로 mass up 하고 이 용액 5 mL를 메스플라스크에 옮기고 1 N-CH3COOH와 요오드용액을 넣어 증류수로 정용하여 30℃ 에서 20분간 반응시켰으며 UV-VIS spectrophotometer(UV-1201, Shimadzu, Tokyo, Japan)로 흡광도를 측정하였다. 취반미 윤기특성은 토요시험용 정미기 Toyo Midometer(MA-900, Toyo, Tokyo, Japan)를 이용해 도정 후 쌀 33 g을 측량하여 토요식미계 부속장치에 넣은 후 항온수조의 물이 적정온도에 도달하면 부속장치를 토요식미계 식미 측정 장치에 넣어 식미지수를 컴퓨터상에서 측정하였다. 알칼리붕괴도(alkali digestive value) 측정은 Na 등(8)의 방법에 따라, 시료 6립을 15 mL 용량의 사가 플라스크에 넣고 1.
- 5%) 첨가, 100분간 암 상태에서 반응시킨 후 760 nm에서 흡광도를 측정했다. 표준물질로는 sodium gallic acid를 검량곡선을 얻은 후 시료 내 총 페놀함량을 측정하였다.
- 일반재배 및 무농약 재배 벼 기능성의 비교 분석은 총 페놀함량, 피트산 함량, 항산화 효과로 조사되었다. 피트산(phytic acid)는 Wheeler와 Ferrel(16)의 변형된 방법으로 시료 0.5 g에 3% TCA(trichloroacetic acid)용액 25 mL를 가하고 45분간 진탕한 후 상등액을 취해 FeCl3, sodium sulfate, 1.5 N KSCN 용액 등을 첨가해 480 nm에서 ferric nitrate를 표준물질로 이용 피트산 함량을 측정하였다. 항산화활성은 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)법을 이용 측정했는데, 시료 첨가한 후 37℃에서 30분간 반응시킨 후 VERSA MAX microplate reader(Molecular Device, Seattle, WA, USA)를 이용해 515 nm에서 흡광도를 측정해서 항산화 활성을 측정하였다.
대상 데이터
- 동일지역, 동일 재배 자에 의해 일반재배 및 무농약 재배를 3년 이상 실천한 나주시 산포면 포장에서 2007년 6월 5일에 40일 묘를 30×14 cm, 23.8 주/m2 수준으로 이양하였으며, 시비는 헤어리베치 1,500 kg와 질소 3 kg/10a를 시용하였고, 제초는 왕우렁이를 이양 후 5일경에 5 kg/10a 투입해 잡초 관리를 행해 재배한 벼동진 1호를 수분 15% 미만으로 건조시켜 도정하여 사용하였다.
데이터처리
- 실험에서 얻어진 결과는 SAS 프로그램(Package relwase 8.01)을 이용하여 평균±표준편차로 표시하였고, 평균값의 통계적 유의성은 p<0.05 수준에서 paired t-test에 의해 검정하였다.
이론/모형
- 취반미 윤기특성은 토요시험용 정미기 Toyo Midometer(MA-900, Toyo, Tokyo, Japan)를 이용해 도정 후 쌀 33 g을 측량하여 토요식미계 부속장치에 넣은 후 항온수조의 물이 적정온도에 도달하면 부속장치를 토요식미계 식미 측정 장치에 넣어 식미지수를 컴퓨터상에서 측정하였다. 알칼리붕괴도(alkali digestive value) 측정은 Na 등(8)의 방법에 따라, 시료 6립을 15 mL 용량의 사가 플라스크에 넣고 1.4% KOH 용액 10 mL를 넣은 후 30℃ 항온기에 23시간 정치 후 붕괴도(퍼짐도)와 투명도를 1～7등급으로 조사하였다. 산가(acid value)는 남궁과 황(13) 방법으로 시료 1 g을 취해 증류수 10 mL에 잘 현탁한 후 페놀프탈레인을 2～3방울 첨가하고 0.
- 항산화활성은 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)법을 이용 측정했는데, 시료 첨가한 후 37℃에서 30분간 반응시킨 후 VERSA MAX microplate reader(Molecular Device, Seattle, WA, USA)를 이용해 515 nm에서 흡광도를 측정해서 항산화 활성을 측정하였다. 총 페놀함량은 Choi 등(17)의 방법에 준해, Folin-Denis 시약을 사용, 시료에 sodium carbonate(7.5%) 첨가, 100분간 암 상태에서 반응시킨 후 760 nm에서 흡광도를 측정했다. 표준물질로는 sodium gallic acid를 검량곡선을 얻은 후 시료 내 총 페놀함량을 측정하였다.
- 5 N KSCN 용액 등을 첨가해 480 nm에서 ferric nitrate를 표준물질로 이용 피트산 함량을 측정하였다. 항산화활성은 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)법을 이용 측정했는데, 시료 첨가한 후 37℃에서 30분간 반응시킨 후 VERSA MAX microplate reader(Molecular Device, Seattle, WA, USA)를 이용해 515 nm에서 흡광도를 측정해서 항산화 활성을 측정하였다. 총 페놀함량은 Choi 등(17)의 방법에 준해, Folin-Denis 시약을 사용, 시료에 sodium carbonate(7.
성능/효과
- 기능성 조사 결과, 총 페놀화합물과 phytic acid 함량은 유기재배 쌀에서 89%와 23% 각각 더 많았고 항산화 활성도 유기재배 쌀에서 일반 쌀보다 4% 더 높게 나왔다. 관능평가 결과, 쌀 찰기, 맛, 식미감 분야에서 일반 쌀이 유기재배 쌀보다 밥맛이 우수한 것으로 조사되었다.
- 쌀 품질 분석 결과, 일반 쌀이 유기재배 쌀보다 6% 완전립 비율이 높고 쇄미 등 불완전립 비율이 낮았으며, 이화학적 특징인 아밀로스, 단백질, 취반미 윤기특성, 산가 등은 일반 쌀에 비해 유기재배 쌀이 약간 양호하였으나, 알칼리 붕괴도와 아미노산 Asp, Ser, Glu, Ala, Leu, Arg는 일반 쌀과 유기재배 쌀 간에 차이가 거의 없었다. 그러나 Thr, Val, Ile, Met, Phe, Lys, His 아미노산은 유기재배 쌀이 일반 쌀보다 함량이 많은 경향을 볼 수 있었다. 아미노산 성분중 일반 쌀과 유기재배 쌀의 무기성분 중 칼슘 같은 다량 성분은 차이가 없었지만, 붕소, 망간, 철, 아연 4가지 미량요소는 유기재배 쌀에서 1.
- 7 mg/100 g 함량이 더 많았다. 기능성 조사 결과, 총 페놀화합물과 phytic acid 함량은 유기재배 쌀에서 89%와 23% 각각 더 많았고 항산화 활성도 유기재배 쌀에서 일반 쌀보다 4% 더 높게 나왔다. 관능평가 결과, 쌀 찰기, 맛, 식미감 분야에서 일반 쌀이 유기재배 쌀보다 밥맛이 우수한 것으로 조사되었다.
- 쌀 품위분석기를 이용한 일반 쌀과 유기재배 쌀의 품질 분석 결과는 Table 1과 같다. 분석 결과, 완전미 비율은 일반 벼가 85.8%로 유기재배 쌀 79.3%에 비해 완전미 비율이 높았고 쇄미, 미숙미, 동할미, 사미 등 불완전미 비율은 일반 쌀이 유기재배 쌀보다 적은 경향이었다. 이는 유기재배의 경우 곤충 등에 의한 공격을 받을 확률이 높아져 쌀이 상해를 입을 확률이 높을 것으로 여겨진다.
- 일반재배 및 유기재배로 생산된 쌀의 품질 및 이화학적 특성, 기능성 및 관능평가에 대한 결과는 다음과 같다. 쌀 품질 분석 결과, 일반 쌀이 유기재배 쌀보다 6% 완전립 비율이 높고 쇄미 등 불완전립 비율이 낮았으며, 이화학적 특징인 아밀로스, 단백질, 취반미 윤기특성, 산가 등은 일반 쌀에 비해 유기재배 쌀이 약간 양호하였으나, 알칼리 붕괴도와 아미노산 Asp, Ser, Glu, Ala, Leu, Arg는 일반 쌀과 유기재배 쌀 간에 차이가 거의 없었다. 그러나 Thr, Val, Ile, Met, Phe, Lys, His 아미노산은 유기재배 쌀이 일반 쌀보다 함량이 많은 경향을 볼 수 있었다.
- 그러나 Thr, Val, Ile, Met, Phe, Lys, His 아미노산은 유기재배 쌀이 일반 쌀보다 함량이 많은 경향을 볼 수 있었다. 아미노산 성분중 일반 쌀과 유기재배 쌀의 무기성분 중 칼슘 같은 다량 성분은 차이가 없었지만, 붕소, 망간, 철, 아연 4가지 미량요소는 유기재배 쌀에서 1.1～2.7 mg/100 g 함량이 더 많았다. 기능성 조사 결과, 총 페놀화합물과 phytic acid 함량은 유기재배 쌀에서 89%와 23% 각각 더 많았고 항산화 활성도 유기재배 쌀에서 일반 쌀보다 4% 더 높게 나왔다.
- 85%로 유기재배 쌀에서 함량이 더 많았다고 보고하였다. 일반 쌀과 유기재배 쌀의 메탄올 추출물과 물 추출물의 항산화 효과 분석을 위해 DPPH radical에 대한 전자공여능을 비교 분석한 결과를 보면 메탄올 추출물의 경우 일반 쌀 21.93%, 유기재배 쌀 25.65%였으며, 물 추출물은 일반 쌀 17.53%, 유기재배 쌀 19.86%로 나타났는데 이상의 결과를 토대로 유기재배 쌀이 일반 쌀에 비해 전자공여능이 높음을 알 수 있고, 메탄올 추출물이 물 추출물보다 항산화 효과가 높음을 알 수 있었다. Na 등(8)도 유기재배 쌀이 일반 쌀에 비해 메탄올과 물 추출물에서 항산화 효과가 높았다고 보고하였다.
- 일반 쌀과 유기재배 쌀의 유리아미노산 함량을 Table 4에서 비교하였는데, 유리아미노산 중 Asp, Ser, Glu, Ala, Leu, Arg은 일반 쌀과 유기재배 쌀 간에 함량 차이가 거의 없었으나 Thr, Val, Ile, Met, Phe, Lys, His은 유기재배 쌀이 일반 쌀보다 함량이 많은 경향을 볼 수 있었다. 남궁과 황(13)도 일반 쌀에 비해 유기농 쌀이 필수아미노산 중 His, Thr, Val, Met, Lys, Ile, Leu, Phe 함량이 다소 높은 경향을 나타냈으나 총 구성아미노산 함량은 대체로 관행재배 쌀이 유기재배 쌀에 비해 함량이 약간 높았다고 보고하였다.
- 최근에 유기재배 농산물과 일반 농산물의 2차 대사산물에 대한 활발한 연구가 행해지고 있으나 일반화하기는 자료가 상당히 부족하다고 볼 수 있다. 일반 쌀과 유기재배 쌀의 총 페놀화합물은 Table 5에서처럼 일반 쌀의 경우 0.027%였으나 유기재배 쌀은 0.051%로 유기재배 쌀이 총 페놀화합물 함량이 높았다. Caris와 Borel(23)도 카로티노이드와 폴리페놀 함량이 일반 토마토에 비해 유기재배 토마토가 함량이 더 높다고 보고하였으며, Levite 등(24)도 유기포도주가 일반포도주에 비해 기능성성분인 레스베라트롤 함량이 평균 26% 더 많이 함유하고 있다고 보고하였다.
- 일반 쌀과 유기재배 쌀의 관능평가 결과는 쌀 모양, 찰기, 맛, 향 등을 구분해서 비교분석 하였다(Table 6). 일반 쌀이 유기재배 쌀보다 밥맛, 질감 등에서 약간 양호한 경향을 보였으나 밥 모양, 찰기, 향기 등에서는 거의 차이를 볼 수 없었다. Na 등(8)도 일반재배 쌀이 유기재배 쌀보다 찰기, 밥맛, 향기, 질감 등 관능검사에서 우수하였다고 보고하였다.
- 아미노산 함량별로는 일반 쌀의 경우 Glu(1,328 mg/100 g)> Arg(614 mg/100 g)> Asp(593 mg/100 g)> Ala(493 mg/100 g)> Ser(385 mg/100 g)> Thr(270 mg/100 g) 순으로 Glu와 Arg가 아미노산 중 가장 많이 함유되었고 이는 Lee 등(22)이 보고한 결과와 유사하였다. 전체적으로 관행과 유기재배 쌀 모두에서 glutamic acid와 aspartic acid와 같은 산성 아미노산의 함량이 높게 나타났고 arginine, alanine, serine 같은 중성 아미노산 순으로 함유되었다.
후속연구
- 남궁과 황(13)도 일반 쌀에 비해 유기농 쌀이 필수아미노산 중 His, Thr, Val, Met, Lys, Ile, Leu, Phe 함량이 다소 높은 경향을 나타냈으나 총 구성아미노산 함량은 대체로 관행재배 쌀이 유기재배 쌀에 비해 함량이 약간 높았다고 보고하였다. Song 등(21)도 유리아미노산 함량은 품종별로 유기재배 쌀이 관행재배 쌀에 비해 함량이 적거나 많은 것으로 봐서 이에 대한 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다. 아미노산 함량별로는 일반 쌀의 경우 Glu(1,328 mg/100 g)> Arg(614 mg/100 g)> Asp(593 mg/100 g)> Ala(493 mg/100 g)> Ser(385 mg/100 g)> Thr(270 mg/100 g) 순으로 Glu와 Arg가 아미노산 중 가장 많이 함유되었고 이는 Lee 등(22)이 보고한 결과와 유사하였다.
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