배추의 조리방법에 따른 항산화 활성 및 카로티노이드와 토코페롤 함량 변화 Different Cooking Methods for Korean Cabbage and Their Effect on Antioxidant Activity and Carotenoid and Tocopherol Contents원문보기
Korean cabbage (Brassica campestris L.ssp.pekinensis) is one of the major cruciferous vegetables. Cruciferous vegetables contain a rare series of secondary metabolites of amino acids called glucosinolates, as well as carotenoids, tocopherol, vitamin C and fibers. This study evaluated the effect of c...
Korean cabbage (Brassica campestris L.ssp.pekinensis) is one of the major cruciferous vegetables. Cruciferous vegetables contain a rare series of secondary metabolites of amino acids called glucosinolates, as well as carotenoids, tocopherol, vitamin C and fibers. This study evaluated the effect of common cooking methods (boiling, microwaving, steaming and frying) on the phytochemical content (lutein, ${\beta}$-carotene, ${\gamma}$-tocopherol, and ${\alpha}$-tocopherol), and total antioxidant capacity of Korean cabbages, determined by DPPH assay and ABTS assay. Boiling caused a decrease in carotenoids, lutein and tocopherols. Microwaving and steaming were relatively good cooking methods for maintaining lutein, ${\beta}$-carotene, ${\gamma}$-tocopherol, and ${\alpha}$-tocopherol. The overall results of this study demonstrate that some domestic cooking procedures, specifically microwave and steaming, increased the bioaccessibility of carotenoids and tocopherol, highlighting the positive role of the nutritional properties of Korean cabbage.
Korean cabbage (Brassica campestris L.ssp.pekinensis) is one of the major cruciferous vegetables. Cruciferous vegetables contain a rare series of secondary metabolites of amino acids called glucosinolates, as well as carotenoids, tocopherol, vitamin C and fibers. This study evaluated the effect of common cooking methods (boiling, microwaving, steaming and frying) on the phytochemical content (lutein, ${\beta}$-carotene, ${\gamma}$-tocopherol, and ${\alpha}$-tocopherol), and total antioxidant capacity of Korean cabbages, determined by DPPH assay and ABTS assay. Boiling caused a decrease in carotenoids, lutein and tocopherols. Microwaving and steaming were relatively good cooking methods for maintaining lutein, ${\beta}$-carotene, ${\gamma}$-tocopherol, and ${\alpha}$-tocopherol. The overall results of this study demonstrate that some domestic cooking procedures, specifically microwave and steaming, increased the bioaccessibility of carotenoids and tocopherol, highlighting the positive role of the nutritional properties of Korean cabbage.
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제안 방법
일부 연구자들(Rosa EAS 등 1996, Kushad MM 등 1999) 에 의해 십자화과 채소의 독특한 성분인 glucosinolates의 변화에 대한 연구는 보고된 바 있으나 영양성분인 카로티노이드와 토코페롤 함량에 관한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 따라서 본 연구에서는 배추의 조리방법과 시간에 따른 항산화 활성 및 카로티노이드와 토코페롤 함량의 변화를 측정하였다.
배추의 이물질을 제거하고 가식부위를 적당한 크기로 잘라 골고루 잘 섞은 후 삶기, 찌기, 볶기 및 전자레인지 조리법에 따라 조리하였다. 조리하지 않은 신선한 상태의 배추를 대조군으로 사용하였다.
배추의 조리방법(boiling, steaming, microwave, frying)에 따른 항산화 활성 및 주요 생리활성 물질(lutein, βcarotene, γ-tocopherol 및 α-tocopherol)의 함량 변화를 측정하였다.
시간을 달리한 각기의 조리법을 적용하여 조리가 끝난 후에는 배추의 열기를 식혀 비닐 백에 담아 -20℃에서 냉동시켰다. 시료가 완전히 냉동된 후에 동결건조기(Ilshin Biobase, Korea)에서 건조시킨 후 분쇄기(Hanil, Korea)를 이용하여 마쇄하여 미세한 가루로 제조하였다. 신선한 배추를 boiling, steaming, microwave, frying 등의 방법으로 조리한 후에 동결건조 후에 얻은 수율은 약 4.
스팀에 의한 찜의 방법은 스팀 찜기(Tefal, Korea)에 물을 붓고 끓이다가 김이 올라오면 배추를 넣고 1분, 5분, 10분 동안찐 후에 배추를 체에 건져내었다. 전자레인지에 의한 조리법은 배추 500 g을 전자레인지 용기에 담고 전자레인지로 2분, 3분, 5분간 가열하였다. 시간을 달리한 각기의 조리법을 적용하여 조리가 끝난 후에는 배추의 열기를 식혀 비닐 백에 담아 -20℃에서 냉동시켰다.
동결건조하여 마쇄한 배추분말 5 g을 70% 에탄올 250 mL을 가하여 37℃ 항온수조에서 24시간 동안 추출하였다. 추출 후 에탄올 분획층을 회전감압농축기(EYELA, Rikakiki Co., Tokyo, Japan)로 농축한 후, DMSO 녹여 stock solution 을 제조하였다. 제조된 stock solution은 -20℃에 보관하면서각 assay 및 분석방법에 적합하도록 농도별로 희석하여 사용하였다.
ELISA reader(Spectra MAX M2, Molecular Device, Sunnyvale, CA, USA)를 사용하여 515 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군으로는 BHA와 vitamin C를 사용하였다. 시료의 DPPH 라디칼에 대한 전자공여능은 아래 식에 측정된 흡광도 값을 대입하여 산출하였다.
본 실험에 사용한 배추는 2010년 10월 경기도 구리시에 소재한 농수산물시장에서 구입하였다. 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 는 Sigma-Aldrich Chemical Co.
배추의 이물질을 제거하고 가식부위를 적당한 크기로 잘라 골고루 잘 섞은 후 삶기, 찌기, 볶기 및 전자레인지 조리법에 따라 조리하였다. 조리하지 않은 신선한 상태의 배추를 대조군으로 사용하였다. 삶기 방법은 배추무게의 5배에 해당하는 물을 냄비에 붓고 물이 끓기 시작하면 배추를 넣어 1분, 5분, 10분간 끓인 후에 배추를 체에 건져내었다.
데이터처리
실험결과에 대한 통계처리는 SPSS software package (Version 17.0)를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었고, 각 처리군 간의 유의성에 대한 검증은 ANOVA를 이용하여 유의성을 확인한 후, p<0.05 수준에서 Duncan's multiple test를 이용하여 분석하였다.
이론/모형
Carotenoids와 tocopherol 함량은 고속액체크로마토그래피 법(HPLC)으로 측정하였다(Stacewicz-Sapuntzakis 등 1987). 조리방법에 따라 준비된 동결건조시킨 배추 분말 약 0.
5분과 10분 동안 조리한 결과 γtocopherol은 4.64 mg과 4.93 mg으로 조리 전에 비해 각각 9.7%와 16.5% 증가하였다.
Boiling과는 달리 steaming 방법에 의해서는 조리시간이 1분에서 5분까지 증가함에 따라 γ-tocopherol 함량이 증가하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의성 있는 증가는 나타내지 않았다.
24 mg이 검출되었다. Boiling과는 달리 steaming 방법에 의해서는 조리시간이 1분에서 5분까지 증가함에 따라 lutein 함량이 증가하는 경향을 보였으며 10분 동안 steaming 한 결과 lutein 함량이 약 10.5% 증가한 7.38 mg으로 나타났다. Microwave 방법의 경우도 5분과 10분이 경과함에 따라 lutein 함량이 6.
압력을 가하는 조리에 의해서도 항산화 능력은 감소하지 않았다. Boiling의 경우는 전반적으로 실험에 사용한 모든 시료에서 전체적인 항산화력이 증가하는 것으로 나타났다.
Microwave 방법에 의해서도 5분과 10분이 경과함에 따라 α-tocopherol 함량이 7.07 mg과 7.49 mg으로 각각 16.5%와 23.4% 증가함을 확인하였다.
Microwave 방법의 경우는 5분과 10분이 경과함에 따라 β-carotene 함량이 4.56 mg 과 5.19 mg으로 각각 17.2%와 33.4% 증가함을 확인하였다.
38 mg으로 나타났다. Microwave 방법의 경우도 5분과 10분이 경과함에 따라 lutein 함량이 6.94 mg과 7.51 mg으로 각각 3.9%와 12.4% 증가함을 확인하였다. Frying에 의해서는 lutein 함량은 약간 감소하여 10분 동안 frying 하였을 경우 초기 lutein 함량에 비해 약 16% 감소함을 확인하였다.
Steaming에 의해서는 조리시간이 1분에서 5분까지 증가함에 따라 α-tocopherol 함량이 6.83 mg으로 12.5% 증가하였으며, 10분 동안 steaming 한 결과 α-tocopherol 함량이 약 18.5% 증가한 7.19 mg으로 나타났다.
이는 이들 조리법에서는 물을 적게 사용하기 때문에 조리수에 의한 증발이나 손실이 거의 나타나지 않고 이는 배추 조직과 단단하게 결합되어 있던 유효성분들이 열처리 과정을 통해 표면으로 노출되었기 때문으로 해석된다. 따라서 배추를 포함한 십자화과 채소를 저장, 전처리, 가공 및 조리할 때는 생리활성 물질들의 손실률을 최소화할 수 있도록 가능하면 물에 장시간 끓이는 조리법은 피하고 microwave나 steam에 의한 조리법을 사용하는 것이 좋을 것으로 사료된다.
전자레인지 조리는 물을 매우 적게 사용하므로 조리 수에 의한 증발이나 손실이 비교적 적은 것으로 생각된다. 또한 물을 넣지 않고 증기로 찌는 조리법에 의해서 유효성분이 약간 증가함을 확인하였다. 이는 배추 조직과 단단하게 결합되어 있던 lutein과 β-carotene이 열처리 과정을 통해 표면으로 노출되었기 때문으로 사료된다.
Dominguez-Perles 등(2010)은 3종의 브로콜리(Marathon, Nubia, Viola)의 줄기(stalk)와 잎(leaf)으로부터 DPPH radical 소거능을 측정하였으며, 줄기에 비해 잎에서의 DPPH radical 소거능이 더 높은 것으로 나타냈다. 또한 브로콜리의 품종에 따라서 항산화활성에 차이를 보였으며 Violar species 잎에서의 항산화 활성이 Marathon과 Nubia 종에 비해 각각 43%와 48% 높게 나타났다. Harbaum B.
일반적으로 물을 많이 사용하여 끓이는 조리법에서는 조리시간이 경과함에 따라 생리활성 물질들의 손실이 많이 나타났으며, 이는 이들 물질들이 물로 상당량 용출되기 때문으로 사료된다. 반면에 microwave나 steam을 이용한 조리에 의해서는 손실률이 거의 없거나 시간이 경과할수록 생리활성 물질들이 다소 증가하는 것을 확인하였다. 이는 이들 조리법에서는 물을 적게 사용하기 때문에 조리수에 의한 증발이나 손실이 거의 나타나지 않고 이는 배추 조직과 단단하게 결합되어 있던 유효성분들이 열처리 과정을 통해 표면으로 노출되었기 때문으로 해석된다.
배추 에탄올 추출물의 ABTS 라디칼 소거능은 Table 3에 나타내었다. 배추 에탄올 추출물의 ABTS 라디칼 소거능은 배추 에탄올 추출물의 농도가 100 ppm에서 4,000 ppm으로 증가함에 따라 높게 나타났다. 그러나 DPPH 방법에서와 유사하게 조리시간과 항산화 활성과의 상관관계는 보이지 않았다.
농도를 달리한 배추 에탄올 추출물의 DPPH radical 소거활성은 Table 2와 같다. 배추 에탄올 추출물의 농도가 증가할수록 DPPH radical 소거활성도 증가하는 것으로 나타났다. 신선한 배추에 비해 끓이거나 찌는 조리법을 통해 다소 높은 라디칼 소거능을 보였으나 조리시간과 라디칼 소거능은 통계적으로 유의성 있는 상관관계를 나타내지 않았다.
시료가 완전히 냉동된 후에 동결건조기(Ilshin Biobase, Korea)에서 건조시킨 후 분쇄기(Hanil, Korea)를 이용하여 마쇄하여 미세한 가루로 제조하였다. 신선한 배추를 boiling, steaming, microwave, frying 등의 방법으로 조리한 후에 동결건조 후에 얻은 수율은 약 4.52~5.09%로 나타났다. 제조된 배추가루는 플라스틱 백에 넣어 -20℃에 보관하면서 향후 실험에 사용하였다.
배추 에탄올 추출물의 농도가 증가할수록 DPPH radical 소거활성도 증가하는 것으로 나타났다. 신선한 배추에 비해 끓이거나 찌는 조리법을 통해 다소 높은 라디칼 소거능을 보였으나 조리시간과 라디칼 소거능은 통계적으로 유의성 있는 상관관계를 나타내지 않았다.
신선한 배추의 α-tocopherol 함량은 건조중량 100 g 당 6.07 mg이었는데 약 5분간 끓이는 동안 16.3% 감소한 5.08 mg 이었으며, 끓이는 시간이 10분으로 증가함에 따라 약 14.7% 감소한 5.18 mg이 검출되었다.
신선한 배추의 β-carotene 함량은 건조중량 100 g당 3.89 mg이었는데 약 5분간 끓이는 동안 2.94 mg으로 감소하였으며, 끓이는 시간이 10분으로 증가함에 따라 약 38.6% 감소한 2.39 mg이 검출되었다.
신선한 배추의 γ-tocopherol 함량은 건조중량 100 g당 4.23 mg이었는데 약 5분간 끓이는 동안 3.84 mg으로 감소하였으며, 끓이는 시간이 10분으로 증가함에 따라 약 24.6%감소한 3.19 mg이 검출되었다.
Figure 2는 각 조리방법별로 시간을 달리하여 배추에 함유된 lutein과 β-carotene의 함량을 HPLC로 측정한 후 정량하여 나타낸 결과이다. 신선한 배추의 lutein 함량은 건조중량 100 g 당 6.68 mg이었는데 약 5분간 끓이는 동안 5.64 mg으로 감소하였으며, 끓이는 시간이 10분으로 증가함에 따라 약 52% 감소한 3.24 mg이 검출되었다. Boiling과는 달리 steaming 방법에 의해서는 조리시간이 1분에서 5분까지 증가함에 따라 lutein 함량이 증가하는 경향을 보였으며 10분 동안 steaming 한 결과 lutein 함량이 약 10.
신선한 브로콜리 100 g 당 lutein과 β-carotene은 각각 8.4 mg과 5.0 mg이 함유되어 있었으나 10분 동안 boiling 시킨 결과 각각 5.6 mg, 4.1 mg으로 lutein은 약 35%, β-carotene은 약 33% 감소함을 확인하였다.
반면에 다른 phytocehmical의 함량은 감소되었다. 전자레인지에 의한 조리법은 color를 유지하는데 있어 가장 좋은 조리법이었고 glucosinolates 함량도 비교적 잘 유지되었다.
식품의 조리나 가공은 영양소나 생리활성물질의 생체이용도를 향상시키는 긍정적인 영향을 주기도 하고 반면에 이들 물질들의 화학적인 분해등 부정적인 영향을 주기도 한다. 따라서 생리활성물질들의 체내이용도를 높이기 위해 조리과정을 통해 영양소 및 생리 활성 물질들이 얼마나 손실되는지 혹은 증가하는지를 알아 유용한 물질의 손실을 최대화하고 이용률을 극대화하는 것이 필요하다.
또한 식품의 매트릭스와 단단하게 결합되었던 생리활성 물질들이 분리되어 생체이용도가 증가하기 한다 (Roy MK 등 2009, Pellegrini N 등 2010). 따라서 조리과정을 거치면서 배추에 함유된 영양성분의 함량 및 변화패턴을 알아보는 것은 매우 의미 있는 연구가 될 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
최근 우리나라에서는 어떤 다양한 조리과정을 통해 십자화과 채소를 소비하고 있나?
우리나라에서 배추는 전통적으로 소금에 절인 김치의 형태로 소비하여 왔으나 외국에서는 비교적 다양한 방법의 조리방법을 통해 배추를 비롯한 십자화과 채소들을 섭취하고 있다. 우리나라도 최근에는 십자화과 채소를 삶기, 찜, 볶음, 전자레인지 조리 등 다양한 조리법을 통해 소비하고 있다. 다양한 조리과정을 거치면서 십자화과 채소에 함유되어 있는 물질들의 화학구조가 변하고 열에 민감한 성분들이 파괴될 수 있다.
배추에는 어떤 영양성분이 함유 되어 있나?
pekinensis)는 우리나라, 중국, 일본 등지에서 널리 재배되고 있는 십자화과 (Cruciferae) 채소이다(McNaughton SA와 Marks GC 2003). 배추에는 glucosinolates라는 독특한 생리활성 물질 뿐 아니라 카로틴, 토코페롤, 비타민 C, 섬유질 등의 영양성분이 함유 되어 있다(Shim KH 등 1992). 배추에 함유된 카로틴과 토코페롤은 전통적인 비타민으로 중요성을 가질 뿐 아니라, 강력한 항산화 활성이 있어 각종 질병으로부터 신체를 보호하는 역할을 한다(Miglio C 등 2008).
카로틴과 토코페롤은 어떤 역할을 하는가?
배추에는 glucosinolates라는 독특한 생리활성 물질 뿐 아니라 카로틴, 토코페롤, 비타민 C, 섬유질 등의 영양성분이 함유 되어 있다(Shim KH 등 1992). 배추에 함유된 카로틴과 토코페롤은 전통적인 비타민으로 중요성을 가질 뿐 아니라, 강력한 항산화 활성이 있어 각종 질병으로부터 신체를 보호하는 역할을 한다(Miglio C 등 2008).
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