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문제 정의
- 따라서 본 연구는 야콘의 일반성분과 영양성분 분석 및 항산화 활성 측정을 통해 야콘의 영양 가치를 평가하고 생리활성 기능을 검증함으로써 야콘의 폭넓고 다양한 기능성 식품소재로의 이용 가치를 높이는데 기여하고자 실시하였다.
제안 방법
- 용액 1 ml를 취하고 membrane filter (0.2 μm)로 여과한 다음 아미노산자동분석기(Biochrom 20, Pharmacia, England)로 분석하였으며, column은 Ultrapace Ⅱcation exchange resin column (11±2 μm, 220 mm)을 사용하였고, 0.2 N Na-citrate buffer 용액(pH 3.20, 4.25 및 10.00)의 flow rate는 40 ml/hr, ninhydrin 용액의 flow rate는 25 ml/hr, column 온도는 46℃, 반응 온도 는 88℃로 하였고, analysis time은 44 min으로 하였다.
- 유기산 분석은 A.O.A.C. 방법[1]에 따라 마쇄한 시료 1 g에 증류수 50 ml를 가하여 80℃ 수조에서 4시간 가열한 다음 Whatman filter paper (No. 2)로 여과하고, 여액을 rotary vacuum evaporator로 감압 농축한 후 증류수로 10 ml로 정용하여 Ion Chromatography (DX-600, Dionex, USA)로 분석하였으며, 분석조건은 검출기는 Photodiode array detector (M990, Waters, MA, USA), column은 Supelcogeltm C-610H column (300×3.9 mm, 4 μm)을 이용하여 실시하였다.
- 80% 야콘 에탄올 추출물을 Fig. 1과 같이 separating funnel에 의한 용매별 분획으로 n-hexane, chloroform, ethylacetate, n-butanol, water로 연속 추출[41]한 후 각 분획물을 rotary vacuum evaporator로 감압·농축한 다음 동결 건조시켜 항산화 활성 측정용 시료로 사용하였다.
- 비타민 C 함량은 각 추출물을 0.2 μm membrane filter로 여과하여 HPLC (Young-Rin Associates, Seoul, Korea)로 분석하였으며, 분석조건으로 column은 μBondapak C18 (3.9×300 mm, 10 μm)을 사용하였고, 유속은 solvent 30 ml/hr, ningydrin 20 ml/hr이고, 압력은 solvent 55 bar, ninhydrin 12 bar이었다.
- 5 M HNO3으로 50 ml로 정용하였다. 분석항목별 표준용액을 혼합 후 다른 vial에 8 ml씩 취하여 표준용액으로 하였고 0.5 M HNO3 대조구로 하여 원을자흡수분광광도계(AA6501GS, Shimadzu, Kyoto, Japan)로 분석하였으며 분석조건은 다음과 같다. Acetylene flow rate는 2.
- 항산화지수는 분획물을 첨가한 실험군의 유도시간을 분획물을 첨가하지 않은 대조군의 유도시간으로 나눈 값을 구하였고, 모든 측정치는 3회 반복 실험하여 얻은 값의 평균치로 표시하였다. 기존의 상업용 항산화제인 BHT를 유지에 대해 첨가하여 양성대조군으로 비교 실험하였다.
- 4 ml를 가하여 15분간 방치한 다음 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군은 증류수를 가하여 상기와 동일한 방법으로 측정하였으며, 아질산염 소거능은 추출물의 시료를 첨가하기 전과 후의 아질산염 백분율(%)로 표시하였다.
- 시료 1 g에 80% ethanol 50 ml를 가하여 heating mentle에서 75℃로 5시간 가열한 다음 Whatman filter paper (No. 2)로 여과하고 여액을 rotary vacuum evaporator에서 감압 농축 후 10 ml로 정용하여 Ion Chromatography (DX-600, Dionex, USA)로 분석하였으며, 분석조건은 Carbo PacTM- PA10 analytical (4×250 mm)과 용출용매 Ca-EDTA (500 mg/l)를 조합하였다.
- Louis, USA)에 첨가하고, 초음파(Ultrasonic processor, UCX-750, USA)를 이용하여 각각의 유기 용매 분획 시료와 유지가 잘 혼합되도록 하였다. Rancimat의 측정 조건은 시료 3.0 g을 반응용기에 취하고 증류수 70 ml를 측정용기에 넣은 후 110℃에서 air flow rate 20 l/hr로 하여 산화안정성을 비교하였다[11]. 항산화지수는 분획물을 첨가한 실험군의 유도시간을 분획물을 첨가하지 않은 대조군의 유도시간으로 나눈 값을 구하였고, 모든 측정치는 3회 반복 실험하여 얻은 값의 평균치로 표시하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 야콘은 2008년 12월 한농마을영농조합법인으로부터 생것을 구입하여 가피를 제거시킨 후 흐르는 물에 3회 수세한 다음 동결 건조하고 분쇄하여 분말로 제조한 후 -70℃에서 냉동보관하면서 시료로 사용하였다. 각 실험항목에 대한 시료의 분석은 3회 반복 실시하였다.
- 이 과정을 3회 반복한 후 전 용액을 합하여 무수 Na2SO4로 탈수하고 rotary vacuum evaporator로 hexane을 3 ml까지 감압·농축한 후 HPLC (LC-10AVP, Shimadzu, Kyoto, Japan)로 분석하였으며, 분석조건으로 column은 shim-pack GLC-ODS (M) 25 cm을 사용하였고, 비타민 A와 비타민 E 분석을 위한 detector는 SPD-10A (UV-VIS detector 254 nm)와 RF-10A (Spectrofluorometric detector)를 각각 사용하였다.
데이터처리
- 본 실험은 독립적으로 3회 이상 반복 실시하여 얻은 결과로 결과는 실험군당 평균으로 나타내었고, SPSS 통계 package를 이용하여 일원배치 분산분석(one-way analysis of variance)을 한 후 p＜0.05 수준에서 Tukey's test에 의하여 각 실험군의 평균치간의 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 일반성분 분석은 Association of Official Analytical Chemists (A.O.A.C.)방법[1]에 준하여 실시하였는데, 수분은 105℃ 상압가열건조법, 조단백질은 micro-kjeldahl법, 조지방은 soxhlet 추출법 및 조회분은 회화법으로 분석하였고, 식이섬유소는 효소중량법(Enzymatic-Gravimetric method)에 의하여 분석하였다. 탄수화물은 100에서 수분, 조단백질, 조지방, 조회분 및 식이섬유소량을 제외한 값으로 나타내었다.
- 구성당 분석은 Gancedo 방법[12]에 준하여 실시하였다. 시료 1 g에 80% ethanol 50 ml를 가하여 heating mentle에서 75℃로 5시간 가열한 다음 Whatman filter paper (No.
- 지방산 분석은 A.O.A.C. 방법[1]에 따라 시료 5 g을 warming blender에 넣고 chloroform 10 ml와 methanol 20 ml을 가하고 2분간 균질화한 다음 chloroform 10 ml을 더 가한 후 30초간 균질화 하였다. 여과 후 30분간 방치한 후 상층을 제거하고 무수 Na2SO4를 가하여 탈수한 다음 rotary vacuum evaporator로 감압 농축하였다.
- 비타민 A, C 및 E 분석은 식품공전법의 시험방법을 기준으로 수행하였다[26]. 시료 0.
- 무기질 분석은 A.O.A.C. 방법[1]에 따라 0.5 g, 20% HNO3 10 ml 및 60% HClO4 3 ml를 취하여 투명해질 때까지 가열한 후 0.5 M HNO3으로 50 ml로 정용하였다. 분석항목별 표준용액을 혼합 후 다른 vial에 8 ml씩 취하여 표준용액으로 하였고 0.
- 1과 같이 separating funnel에 의한 용매별 분획으로 n-hexane, chloroform, ethylacetate, n-butanol, water로 연속 추출[41]한 후 각 분획물을 rotary vacuum evaporator로 감압·농축한 다음 동결 건조시켜 항산화 활성 측정용 시료로 사용하였다. 항산화지수 항산화지수(antioxidant index, AI)는 Joo 등의 방법[17]에 의하여 Rancimat (Metrohm model 679, Herisan, Switzerland) 을 이용하여 측정하였는데, 분획에 포함된 용매를 완전히 제거한 후 각 분획의 함량이 1,000 ppm이 되도록 soybean oil (Sigma Co., St. Louis, USA)에 첨가하고, 초음파(Ultrasonic processor, UCX-750, USA)를 이용하여 각각의 유기 용매 분획 시료와 유지가 잘 혼합되도록 하였다. Rancimat의 측정 조건은 시료 3.
- 아질산염 소거능(nitrite scavenging ability, NSA) 측정은 Kato 등의 방법[19]에 준하여 1 mM NaNO2 용액 1 ml에 추출물 시료 0.02 ml를 가하고 0.1 N HCl (pH 1.2), 0.2 M citrate phosphate buffer (pH 4.2, pH 6.0)로 각각 pH를 보정한 다음 반응액의 부피를 10 ml로 정용하였다. 용액을 37℃에서 1시간 반응시킨 후 1 ml 씩 취하고 2% 초산 5 ml와 30% 초산에 용해한 Griess 시약(1% sulfanylic acid : 1% naphthylamine = 1 : 1) 0.
- 지방 100 mg을 toluene 5 ml에 용해하고 Wungaarden의 방법[42]에 따라 BF3-methanol로 메칠화 하여 Gas Chromatography (GC-10A, Shimadzu, Kyoto, Japan)로 분석하였으며, 기기 분석조건은 column은 SPTM-2560 capillary column (100 mm length x 0.25 mm i.d. × 0.25 μm film thickness)을 사용하였고, column 온도는 170℃에서 5분간 유지한 후 250oC까지 4℃/min로 승온하였다.
성능/효과
- 52%이었다. 야콘의 생괴근과 15일 후숙된 괴근의 일반성분을 Lee 등[27]에 의하여 분석한 결과 수분 함량은 생괴근 89.52%에서 후숙 후 86.99%로 수분 감소는 적게 나타났고, 조단백질은 모두 0.04%, 지방은 각각 0.31%, 0.43%, 회분은 각각 0.40%, 0.42%로써 큰 차이를 보이지 않았다. 본 실험 결과와 비교하였을 경우 수분 함량의 차이는 수분 함량 분석 시 건물량과 습량 기준에 따른 분석 차이이며, 다른 성분의 차이는 야콘의 품종, 산지, 수확년도, 생육환경 등의 차이로 기인된 것으로 사료된다.
- 42%로써 큰 차이를 보이지 않았다. 본 실험 결과와 비교하였을 경우 수분 함량의 차이는 수분 함량 분석 시 건물량과 습량 기준에 따른 분석 차이이며, 다른 성분의 차이는 야콘의 품종, 산지, 수확년도, 생육환경 등의 차이로 기인된 것으로 사료된다. 같은 근채류에 속하는 마의 경우 수분 함량은 8.
- 야콘 분말의 구성당은 rhamnose, galactose, glucose, fructose, ribose, lactose를 분석하였는데 Table 2에서와 같이 총 2종의 유리당이 검출되었으며, 이중 fructose와 glucose가 각 각 1,320.84 mg/l와 1,283.70 mg/l 검출되었다. 이 결과는 야콘 괴근의 주요한 구성당 성분은 fructose와 glucose라는 보고 [27]와 일치하였다.
- 아미노산 조성 야콘 분말의 구성 아미노산 함량은 3과 같다. 총 18종의 아미노산이 검출되었으며 총 아미노산 함량은 503.36 mg%였다. 구성 아미노산의 경우 glutamic acid 함량이 123.
- 이 결과는 야콘 괴근의 유리질소 화합물량을 분석한 결과 asparagine, glutamic acid, proline, arginine 4종류의 아미노산이 비교적 많이 함유되어 있다는 연구 결과[7]와 유사하였다. 구성 아미노산 중 필수아미노산은 132.82 mg%로 valine, histidine, lysine, leucine, threonine, isoleucine, phenylalanine, methionine 순이었으며 총 아미노산에 대한 필수아미노산의 비율은 28.40%로 나타났다. 따라서 야콘에는 인체 대사에서 필수적인 9종 아미노산 중 8종이 함유되어 있어 좋은 필수아미노산 영양원으로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 40%로 나타났다. 따라서 야콘에는 인체 대사에서 필수적인 9종 아미노산 중 8종이 함유되어 있어 좋은 필수아미노산 영양원으로 이용될 수 있을 것으로 생각된다. 야콘의 생괴근과 15일 후숙된 괴근의 아미노산 함량은 각각 62.
- 따라서 야콘에는 인체 대사에서 필수적인 9종 아미노산 중 8종이 함유되어 있어 좋은 필수아미노산 영양원으로 이용될 수 있을 것으로 생각된다. 야콘의 생괴근과 15일 후숙된 괴근의 아미노산 함량은 각각 62.70 mg%, 115.10 mg%로 후숙된 괴근에서의 유리아미노산 함량이 생괴근보다 전체적으로 높게 나타나 수분 증발에 의한 함량의 증가도 있겠지만 아미노산들의 생리대사에 의한 증가도 있을 것이라고 하였고, 생괴근과 후숙된 괴근 모두 isoleucine 함량이 가장 높아 본 실험결과와 차이를 보였다. 또한 숙성 후의 괴근에는 맛 성분에 관여하는 threonine, glutamic acid 및 lysine이 다량 함유되어 있어 맛을 증진한다고 보고되었다[27].
- 또한 숙성 후의 괴근에는 맛 성분에 관여하는 threonine, glutamic acid 및 lysine이 다량 함유되어 있어 맛을 증진한다고 보고되었다[27]. 근채류인 고구마의 구성 아미노산 중 필수아미노산을 포함한 18종의 아미노산을 분석한 결과 총 아미노산은 1,846 mg% 검출되었고 총 아미노산 중 필수아미노산의 비율은 47.02%로 나타났다고 보고[29]되어, 야콘은 총 아미노산 함량뿐만 아니라 필수아미노산의 비율도 고구마보다 낮은 것으로 나타났으며, 고구마의 구성 아미노산 중 다량으로 함유된 아미노산은 glutamic acid, aspartic acid, leucine, lysine으로 야콘의 주요 구성 아미노산과 유사하였다. 본 실험에서는 야콘의 구성 아미노산 중 단맛을 내는 아미노산인 glutamic acid, serine, threonine, alanine, valine, lysine 등의 함량은 45.
- 야콘 분말의 지방산 조성은 Table 4와 같다. 구성 지방산 중 포화지방산인 palmitic acid (C16:0)와 lauric acid (C12:0) 2종류의 지방산만 각각 51.72%, 48.28% 검출되었으며, 불포화지방산은 검출되지 않았다. 2품종 고구마의 지방산 함량을 분석한 Kim 등[22]의 연구 결과 자색고구마의 조지방 함량 0.
- 야콘 분말의 유기산 함량은 Table 5와 같다. 총 3종의 유기산이 검출되었으며, 이 중 oxalic acid가 2,519.29 mg/l로 가장 많았고, 다음으로 benzoic acid 1,895.17 mg/l, formic acid 247.84 mg/l 순이었다. 고구마[29]의 경우 malic acid가 370 mg%로 가장 많았고, 다음으로 tartaric acid 150 mg%, oxalic acid 20 mg% 순으로 보고되었으며, 토란의 경우는 malic acid가 60% 이상이었으며, oxalic acid는 15% 이상 함유하고 있다고 보고되었다[20].
- 야콘 분말의 비타민 A, C 및 E의 함량을 분석한 결과는 Table 6과 같다. 항산화 비타민인 A, C 및 E의 함량은 각각 0.057 mg%, 0.670 mg% 및 0.001 mg%로 비타민 C를 제외하고는 미량 검출되었으며, 비타민 C의 함량이 가장 높게 나타났다. Lee 등[27]은 야콘의 생괴근과 15일 후숙된 괴근의 비타민 C의 함량은 각각 2.
- 야콘 분말의 무기질 함량은 Table 7과 같다. 총 5종의 무기질 성분이 검출되었으며, 이 중 K 함량이 414.56 mg%로 가장 많이 검출되었다. 다음으로 Na, Ca, Mg 순이었고 Zn의 함량은 미량 함유하는 것으로 나타났다.
- 56 mg%로 가장 많이 검출되었다. 다음으로 Na, Ca, Mg 순이었고 Zn의 함량은 미량 함유하는 것으로 나타났다. 야콘과 주요 숙근작물의 무기질 성분을 비교한 연구[7]에 의하면 야콘의 Ca 함량은 고구마, 토란과 비슷하고 돼지감자보다는 낮았으며, 감자와 우 엉보다는 높았고, Na 함량은 고구마나 우엉과 비슷한 함량이 었고 토란에 비해서는 매우 적은 양이었지만 돼지감자와 감
- 2)Means in the same column not sharing a common letter are significantly different (p＜0.05) by Tukey's test.
- 00보다 높은 항산화 활성을 나타냈다. 특히 분획 중 ethylacetate 분획이 가장 높은 활성을 나타내었고 다음으로는 n-butanol 분획이었으며, 합성항산화제인 BHT의 1.85 보다는 낮게 나타났다. 그러나 chloroformm, n-hexane 및 water 분획은 항산화 활성이 나타나지 않았다.
- 야콘 에탄올 추출물 분획의 아질산염 소거작용은 Table 9에서와 같이 pH 1.2 조건에서 ethylacetate 분획이 49.82%, chloroform 분획이 26.47%, n-butanol 분획이 10.23%, n-hexane 분획이 8.14%, water 분획이 5.46% 순으로 분획물 중 ethylacetate 분획에서 가장 높은 아질산염 소거능을 보였으나, 양성대조군인 BHT의 75.29%보다는 낮게 나타났다. Min 등[30]은 야콘 추출물의 각 용매별 분획에 대한 아질산염 소거능을 측정하였는데, ethylacetate 분획이 11.
- 따라서 이상의 결과 체내 pH 조건인 pH 1.2에서 야콘 에탄올 추출물의 Rancimat에 의한 항산화지수는 ethylacetate와 n-butanol 분획에서 항산화 활성을 나타냈고, 아질산염 소거능에서는 전 분획물에서 항산화 활성을 나타냈으며, 분획물 중 ethylacetate 분획이 가장 높은 활성을 나타냈으나, 합성항 산화제인 BHT에 비해서는 낮은 활성을 나타냈다.
- 02%로 나타났다고 보고[29]되어, 야콘은 총 아미노산 함량뿐만 아니라 필수아미노산의 비율도 고구마보다 낮은 것으로 나타났으며, 고구마의 구성 아미노산 중 다량으로 함유된 아미노산은 glutamic acid, aspartic acid, leucine, lysine으로 야콘의 주요 구성 아미노산과 유사하였다. 본 실험에서는 야콘의 구성 아미노산 중 단맛을 내는 아미노산인 glutamic acid, serine, threonine, alanine, valine, lysine 등의 함량은 45.92%였으며, 쓴맛을 내는 아미노산인 arginine, phenylalanine, leucine의 함량은 13.99%로 야콘에는 단맛을 내는 아미노산이 쓴맛을 내는 아미노산에 비하여 3.3배 높게 나타났다. 그러나 Han 등[15]은 우엉의 경우 단맛을 내는 아미노산 함량은 31.
후속연구
- 또한 야콘은 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있는 건강식품으로 인식되면서 이에 대한 관심이 높아지고 있지만 대부분 야콘에 대한 인식부족과 이용이 일반화 되어 있지 않으며, 우리나라에서는 야콘의 식품으로써의 활용이나 생리활성 효능에 관한 연구는 아직까지 매우 미진한 편이다. 야콘은 맛이나 영양학적으로 우수하여 이용성이 큰 작물로 여겨지기 때문에 새로운 기능성 건강식품으로의 개발 가능성이 크다고 할 수 있으며, 현대의 안전한 먹을거리 요구의 증대 및 웰빙 열풍으로 볼 때 야콘을 기능성 건강식품으로 개발하는 연구는 매우 가치가 있을 것이라 사료된다.
- 따라서 대부분의 근채류들은 지방산 조성 및 함량의 차이는 있지만 주요지방산은 palmitic acid와 linoleic acid로 총 지방산의 70% 이상을 차지하는 것으로 사료된다. 그러나 본 실험에서는 야콘의 구성 지방산 중 포화지방산인 palmitic acid와 lauric acid 2종만 검출되고 불포화지방산은 검출되지 않아 불포화지방산에 의한 지방의 산패가 방지되어 식품 가공 시 지방의 산패로 일어나는 이취 발생이 적어 야콘의 저장 및 가공이 다른 근채류에 비하여 유리할 것으로 사료된다.
- 고구마[29]의 경우 malic acid가 370 mg%로 가장 많았고, 다음으로 tartaric acid 150 mg%, oxalic acid 20 mg% 순으로 보고되었으며, 토란의 경우는 malic acid가 60% 이상이었으며, oxalic acid는 15% 이상 함유하고 있다고 보고되었다[20]. 따라서 근채류들의 유기산 조성은 각기 다른 것으로 판단되며, 본 실험에서 가장 많이 검출된 oxalic acid는 체내에서 무기질과 결합하여 흡수를 저해시켜 무기질의 생체 내 이용도를 낮추는 산으로 알려져[29] 야콘의 육종과정에서 함량이 낮은 품종 선발이 요구되며, 가공 시 제거를 충분히 고려해야 할 것으로 생각된다.
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