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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 지역별 채취시기별 고로쇠나무 수액의 무기원소 및 비타민 C 등과 같은 미량성분의 함유 여부를 확인하여 기능성 식품으로서의 가능성을 평가하고, 저장기간에 따른 pH, 당, 유기산 등의 변화의 확인을 통해 수액의 변질 진행과정에 대한 기초자료를 제공하여 수액의 장기저장방법 개발 필요성과 해결방안을 모색하고자 한다.
제안 방법
- Column은 Sugarpak column (300 mm × 6.5 mm)을 사용하여 1 ㎖/min의 유속으로 분석을 실시하고 각 피크 검출에는 RI 검출기를 사용하였다.
- 고로쇠나무 수액의 채취 지역 및 시기별로 저장기간에 따른 수액 내 성분의 변화를 분석하였다. 고로쇠나무 수액의 pH는 4.
- 5 mm)을 사용하여 1 ㎖/min의 유속으로 분석을 실시하고 각 피크 검출에는 RI 검출기를 사용하였다. 당류 정량을 위한 표준물질로서 glucose, galactose, fructose, maltose, sucrose를 이용하여 검량선을 작성하고 이를 기준으로 농도를 계산하였다.
- 모든 수액은 PET병에 담아서 4°C에서 보관하였고, 최초 분석은 수액의 채취가 끝난 후 약 1개월이 경과한 후 수행하였으며, 저장기간이 수액에 미치는 영향을 확인하기 위해서 pH, 당, 유기산분석을 최초 분석 이후 2개월 간격으로 총 3회 실시하였다.
- 100 ㎖ 삼각플라스크에 시료 10 ㎖와 질산 10 ㎖을 넣어 hot plate에서 150~200°C의 온도로 끓이고 시료와 질산을 모두 증발시킨 후 추가로 질산 10 ㎖를 첨가하여 모두 증발될 때까지 끓였다. 삼각플라스크에 증류수를 첨가하여 Whatman 여과지 No. 42로 여과를 실시하였으며 최종 부피를 50 ㎖로 맞추었다. 분석원소는 K, Ca, Na, Mg, P, Si 등이다.
- 수액 내 비타민 C의 함량을 분석하기 위해 UV 검출기(UV-1601PC, Shimadzu)를 사용하였다. 수액 1.
- 수액을 0.45 µm membrane filter로 여과하고 HPLC를 이용하여 당분석을 실시하였다.
- 수액을 0.45 µm membrane filter로 여과하고 당 분석에서 사용한 것과 동일한 HPLC를 이용하여 유기산함량을 분석하였다.
- 수액을 여과 없이 충분히 교반시킨 후 pH meter(Orion, US/520A)를 이용하여 측정하였다.
- 이동상은 0.01 N H2SO4를 사용하였고 column은 Aminex HPX-87H column (300 mm × 7.8 mm)을 사용하여 0.6 ㎖/min의 유속으로 분석을 실시하였으며, 각 피크 검출에는 RI 검출기를 사용하여 pyruvic acid, succinic acid, lactic acid, formic acid, acetic acid, ethanol, glycerol 등을 분석하였다.
- 25 ㎖를 첨가하여 충분히 교반하고 10분간 정치한 후 UV 760 nm에서 피크를 검출하였다. 표준물질로서 ascorbic acid를 이용하여 검량선을 작성하고 이를 기준으로 농도를 계산하였다.
대상 데이터
- 45 µm membrane filter로 여과하고 HPLC를 이용하여 당분석을 실시하였다. HPLC는 서울대학교 농생명과학공동기기원에서 보유한 Agilent사의 HP1100을 사용하였으며, buffer는 acetonitrile과 증류수를 75 : 25의 비율로 혼합하여 사용하였다. Column은 Sugarpak column (300 mm × 6.
- 본 연구의 공시재료는 Table 1과 같다. 국내에 자생하고 있는 고로쇠나무(A. mono) 수액의 채취지역과 채취시기가 수액의 물성과 함유 성분에 미치는 영향을 확인하기 위하여 함양, 인제, 남양주, 영월지역에서 최초 채취일로부터 약 1주일 간격으로 4주 간 수액을 채취하여 공시재료로 하였다. 모든 수액은 PET병에 담아서 4°C에서 보관하였고, 최초 분석은 수액의 채취가 끝난 후 약 1개월이 경과한 후 수행하였으며, 저장기간이 수액에 미치는 영향을 확인하기 위해서 pH, 당, 유기산분석을 최초 분석 이후 2개월 간격으로 총 3회 실시하였다.
- 42로 여과를 실시하였으며 최종 부피를 50 ㎖로 맞추었다. 분석원소는 K, Ca, Na, Mg, P, Si 등이다.
- 수액 내 미량원소 분석을 위해 서울대학교 농생명과학공동기기원에서 보유한 ICP spectrometer (유도 결합 플라즈마 발광광도기, Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometer, ICPS-1000Ⅳ, Shimadzu)를 사용하였다. 100 ㎖ 삼각플라스크에 시료 10 ㎖와 질산 10 ㎖을 넣어 hot plate에서 150~200°C의 온도로 끓이고 시료와 질산을 모두 증발시킨 후 추가로 질산 10 ㎖를 첨가하여 모두 증발될 때까지 끓였다.
성능/효과
- 2(b)), 영월산 2월 28일 채취분(Fig. 2(d)) 수액의 sucrose는 2개월 간의 저장 기간 동안은 거의 분해가 일어나지 않았다. 각 지역별 수액의 초기 채취 수액의 sucrose의 분해가 잘 일어나지 않은 것은 위에서 언급한 바와 같이 전기에 채취한 수액 내에 sucrose의 분해를 일으키는 미생물이 적게 존재하거나 혹은 미생물의 생장을 억제하는 물질이 함께 함유되었기 때문으로 추측된다.
- 91 mg/㎖로 크게 증가하였는데, 이는 pyruvic acid와 succinic acid의 함량이 크게 증가했을 뿐만 아니라, 미량 검출됐거나 전혀 검출되지 않았던 lactic acid, formic acid, acetic acid, ethanol 등도 함유되어 있었기 때문이다. 4개월경과 시에도 pyruvic acid의 함량은 증가하였으나 pyruvic acid를 제외한 기타 유기산들의 함량이 2개월경과 시에 비해 감소함으로써 총 유기산 함량은 3.70~16.03 mg/㎖로 유지되는 경향을 보였다. 당 및 유기산의 결과를 종합해보면, 저장 기간 동안 sucrose가 glucose와 fructose로 분해되고 미생물을 통해 해당 작용이 일어나서 pyruvic acid를 생성하게 된다.
- 4와 같다. Ascorbic acid 함량은 1.55~3.50 mg/ℓ로 수액 내에 미량 함유되어 있었고 지역별로는 큰 차이를 보이지 못했지만 채취시기가 경과함에 따라 그 함량이 소폭 감소하는 경향을 보였다. 식품의약품안전청에 따르면 한국의 비타민 C의 RDA는 100 mg/day로 수액 내에 함유된 ascorbic acid 함량과 비교하면 매우 높은 수준이지만 본 연구에서는 ascorbic acid의 산화형인 dehydroascorbic acid의 함량을 측정하지 못하였으며 일반적으로 쉽게 산화형으로 전환되어 존재하기 때문에 실제 함유량은 더 많을 것으로 예상된다.
- Sucrose는 저장기간이 늘어남에 따라 glucose와 fructose로 분해되었다고 판단되는데, 특히 4개월이 지나면서 급격히 분해되었다. Sucrose의 분해는 유기산함량의 증가에 큰 영향을 끼쳤으며 pyruvic acid가 최대 14.26 mg/㎖까지 생성되었고, lactic acid, acetic acid, ethanol과 같은 미생물의 대사산물로 여겨지는 유기산들이 생겨났다. 미량원소는 K, Ca가 93%를 차지할 정도로 대부분을 차지하였으며 인제산 고로쇠나무의 전기 채취 수액의 K함량이 131.
- 68로 함양산이 가장 낮았고 남양주산이 가장 높았으나 저장기간이 길어짐에 따라 급격히 낮아졌다. 고로쇠나무 수액에는 채취 지역 및 시기에 관계없이 sucrose, glucose, fructose만 함유하고 있었으며 영월산 2월 22일 채취분에서 sucrose 함량이 2.06%로 가장 높았다. Sucrose는 저장기간이 늘어남에 따라 glucose와 fructose로 분해되었다고 판단되는데, 특히 4개월이 지나면서 급격히 분해되었다.
- 03 mg/㎖로 유지되는 경향을 보였다. 당 및 유기산의 결과를 종합해보면, 저장 기간 동안 sucrose가 glucose와 fructose로 분해되고 미생물을 통해 해당 작용이 일어나서 pyruvic acid를 생성하게 된다. 이어서 pyruvic acid가 lactic acid, acetic acid, ethanol로 발효가 진행되어 이에 따라 pH도 함께 낮아지는 것으로 판단된다.
- 72 mg/ℓ로 특히 높았다. 또한 수액 내에 특수 성분으로 비타민 C가 1.55~3.50 mg/ℓ 함유되어 있음을 확인 할 수 있었다. 수액의 물성은 저장기간이 늘어남에 따라 점점 변질되었지만, 지역별 전기 채취 수액의 sucrose 분해나 유기산 생성이 후기 채취 수액에 비해 상대적으로 덜 일어났으므로 이의 원인 구명을 위한 연구가 필요하다.
- 26 mg/㎖까지 생성되었고, lactic acid, acetic acid, ethanol과 같은 미생물의 대사산물로 여겨지는 유기산들이 생겨났다. 미량원소는 K, Ca가 93%를 차지할 정도로 대부분을 차지하였으며 인제산 고로쇠나무의 전기 채취 수액의 K함량이 131.72 mg/ℓ로 특히 높았다. 또한 수액 내에 특수 성분으로 비타민 C가 1.
- 수액 내 유기산 함량을 측정한 결과, 대부분이 pyruvic acid (최대 14.26 mg/㎖)로 기타 유기산들은 미량이 함유되어 있었으나(ethanol 최대 1.12 mg/㎖) glycerol은 검출되지 않았다(Table 3). 채취시기에 따른 유기산 함량 변화는 확인하기 어려웠으나 저장기간이 늘어남에 따라 큰 차이를 보였다.
- 수액 내 함유된 당 함량 분석결과 모든 수액 sample에서 glucose, fructose와 sucrose만을 함유하고 있고, galactose와 maltose는 함유하지 않는 것으로 나타났다(Table 2). 이는 우산고로쇠(A.
- 하지만 위의 결과는 모든 수액의 채취가 완료되고 약 1개월이 경과한 후에 측정한 값으로 실제 최초 pH는 더 높을 것으로 사료된다. 인제산 고로쇠나무 수액과 남양주산 고로쇠나무 수액은 각각 초기 pH가 5.29~5.53과 5.51~5.68로 다른 지역에 비해 상대적으로 높고 채취시기별 차이가 가장 작았으나 저장기간이 길어짐에 따라 계속해서 낮아졌고 차이도 커졌다(Fig. 1(b), 1(c)).
- 채취시기에 따른 유기산 함량 변화는 확인하기 어려웠으나 저장기간이 늘어남에 따라 큰 차이를 보였다. 최초 분석 결과에서는 총 유기산 함량이 0.00~1.55 mg/㎖로 나타났고, 대부분의 수액에서 pyruvic acid와 succinic acid만 검출되었으며, ethanol은 모든 수액에서, formic acid는 영월산을 제외하고는 전혀 검출되지 않았다. 또한 총 유기산 함량도 1 mg/㎖ 전후로 낮은 수준을 유지하였다.
- 3 mg/ℓ로 보고한 이 등(1995)과정 등(1995)의 결과와 비교하면 비슷하거나 약간 낮은 함량을 보였다. 한편 남양주산 고로쇠나무 수액의 경우 채취시기에 따라 채취 수액 내 미량원소의 함량이 큰 차이를 보였으며, 함양, 인제산의 Si나 인제산의 Fe, 남양주산의 Zn과 영월산의 Cu처럼 다른 지역의 고로쇠나무 수액에서 함유되어있는 성분이 전혀 함유되지 않은 경우도 있었다. 또한 Mn은 지역별로 0.
- 특히 함양산, 인제산, 남양주산 고로쇠나무 수액은 세 번째로 채취한 수액이 비교적 가장 높고 안정적인 pH를 나타내었는데 이는 수액의 성분이 임목자체뿐만 아니라 온도와 같은 환경의 영향(O’Malley & Miburn, 1983)을 많이 받기 때문으로 판단된다. 한편, 영월산 고로쇠나무 수액은 초기 pH가 4.95~5.75로 채취시기에 따른 편차가 가장 컸으며, 채취시기에 관계없이 최초 분석 후 2개월경과 시에 급격하게 감소하였다(Fig. 1(d)).
- 1은 채취 지역 및 시기별 고로쇠나무 수액의 저장기간에 따른 pH의 변화를 보여주는데, 실험에 사용된 대부분의 수액 sample에서 저장기간이 길어짐에 따라 pH가 급격히 감소하였다. 함양산 고로쇠나무 수액은 최초분석시의 pH가 4.43~5.25로 가장 낮은 수준이었으나 저장기간에 따른 pH 감소폭은 가장 작았다(Fig. 1(a)).
후속연구
- 수액의 물성은 저장기간이 늘어남에 따라 점점 변질되었지만, 지역별 전기 채취 수액의 sucrose 분해나 유기산 생성이 후기 채취 수액에 비해 상대적으로 덜 일어났으므로 이의 원인 구명을 위한 연구가 필요하다. 또한 채취한 수액의 변질을 막기 위한 장기 저장방법으로, 저온멸균법이나 자외선멸균법 등에 대한 연구와 함께 새로운 방법을 개발하여 우산고로쇠, 가래나무, 자작나무 등의 다른 수종의 수액에 대한 연구도 함께 진행하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
- 50 mg/ℓ 함유되어 있음을 확인 할 수 있었다. 수액의 물성은 저장기간이 늘어남에 따라 점점 변질되었지만, 지역별 전기 채취 수액의 sucrose 분해나 유기산 생성이 후기 채취 수액에 비해 상대적으로 덜 일어났으므로 이의 원인 구명을 위한 연구가 필요하다. 또한 채취한 수액의 변질을 막기 위한 장기 저장방법으로, 저온멸균법이나 자외선멸균법 등에 대한 연구와 함께 새로운 방법을 개발하여 우산고로쇠, 가래나무, 자작나무 등의 다른 수종의 수액에 대한 연구도 함께 진행하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
- 따라서 인제 지역 고로쇠나무에서 K함량이 다른 지역의 고로쇠나무에 비해 높게 나타난 것은 토양 및 온도와 같은 환경적 요인에서 기인된 것으로 추정된다. 추후 지역별 토양 성분 및 채취일의 기온차 등에 따른 미량원소 함량에 대한 분석도 이루어져야 할 것으로 사료된다.
- 43은 3월 7일에 채취한 수액의 4달 저장 후의 pH와 비슷한 수준으로 나타났다. 하지만 위의 결과는 모든 수액의 채취가 완료되고 약 1개월이 경과한 후에 측정한 값으로 실제 최초 pH는 더 높을 것으로 사료된다. 인제산 고로쇠나무 수액과 남양주산 고로쇠나무 수액은 각각 초기 pH가 5.
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