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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 친환경 재배와 관행 재배 방법이 찰옥수수의 품질 특성에 미치는 영향을 살펴보기 위한 일환으로, 찰옥수수를 친환경 및 관행 방법으로 재배하고 재배방법별 화학성분 함량과 기능성성분 함량을 비교 분석하여 관행 재배 옥수수와 친환경 재배 옥수수의 차이점 및 판별을 시도해 보고자 본 연구를 수행하였다.
가설 설정
- 2)ND: not detected.
- 2)NS: not significant.
제안 방법
- 지방산은 Garces와 Mancha의 방법(14)으로 분석하였다. Hexane으로 추출된 지방에 반응시약[methanol : heptane : benzene : 2,2-dimethoxypropane : H2SO4=37:36:20:5:2(v/v)] 2 mL을 넣고 80℃ 오븐에서 30분간 반응시켜 층을 분리시킨 후 상등액 일정량을 취하여 gas chromatography(Agilent 6850, Agilent Technologies, Wilmington, NC, USA)로 분석하였다. Column은 HP-Innowax(0.
- 각 시료 80% 에탄올 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가하였다.
- , Hwaseong, Korea)를 사용하였다. 관행 재배 옥수수는 기비로 퇴비 1,200 kg/10 a, 유기화학 비료 4 kg/10 a를 사용하였고 추비는 유기 화학 비료 20 kg/10 a를 사용하였고 살충제로는 코니도(Bayer Cropscience Co., Deajeon, Korea)로 처리하였다. 재배된 옥수수는 건조 후 외피와 수염을 제거한 후 알곡을 분리하여 핀밀 분쇄기(Pin crusher, Dongkwang Co.
- 호화 후 증류수를 이용하여 100 mL로 정용한 후 5 mL을 취해 1 N acetic acid 1 mL과 2% I2-KI solution 2 mL을 가해 혼합해주었다. 반응액 중 1 mL을 취하여 620 nm의 파장에서 분광광도계(UV-1650 PC, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 이용하여 흡광도를 측정하였으며, 아밀로오스 함량을 구한 후 100에서 아밀로오스 함량을 뺀 값을 아밀로펙틴의 함량으로 하였다. 표준곡선 작성을 위하여 사용된 아밀로오스는 감자로부터 제조된 amylopectin-free 제품(Sigma Chemical Co.
- 찰옥수수의 무기성분 함량은 AOAC 방법에 따라 건식법으로 측정하였다(11). 시료 1 g을 550℃에서 회화한 후 0.5 N HNO3을 넣고 GF/C(90 mm, Whatman International Ltd., Maidstone, England) 여과지로 여과한 다음 0.5 N HNO3 50 mL로 정용하여 Inductively Coupled Plasma Spectrometer(ICP, Thermo Jarrell Ash, Franklin, MA, USA)로 분석하였다. 분석조건은 auxiliary argon flow rate는 1.
- 시료 중의 vitamin E 함량은 Lee 등(15)의 방법으로 측정하였다. 시료 약 2.0 g을 정확하게 칭량하고 50 mL volumetric flask에 취하고 butylated hydroxy toluene(BHT)가 0.01% 함유된 hexane으로 채운 후 HPLC(Young-Lin, Anyang, Korea)로 분석하였다. 칼럼은 LiChrosphere Diol 100 column(4×250 mm, 5 μm, Hibar Fertigsaube RT, Darm-stadt, Germany)을 사용하였고, 검출기는 형광검출기(Thermo Separation Products Inc.
- 알칼리분해법으로 분리한 찰옥수수 전분의 아밀로오스와 아밀로펙틴 함량은 Juliano의 방법(12)을 변형하여 분석하였다. 분리한 찰옥수수 전분 100 mg을 50 mL 시험관에 넣고 95% ethanol 1 mL과 1 N NaOH 9 mL을 가해 끓는 물속에서 8분간 호화시킨 후 흐르는 물에서 3분간 냉각시켰다.
- 옥수수의 유리당 함량은 Bae 등(13)의 방법을 변형하여 측정하였다. 건조된 옥수수 분말시료 5 g에 증류수 20 mL을 넣고 1시간 동안 초음파추출한 후 8,000 rpm으로 30분간 원심분리 하였다.
- 재배 방법이 찰옥수수의 성분과 품질 특성에 미치는 영향을 규명하기 위해, 친환경 및 관행 방법으로 재배된 흑진주, 일미 및 연농1호 품종의 일반성분과 항산화활성을 분석하였다. 조회분은 흑진주, 일미 및 연농1호 모두 재배 방법에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았고, 조지방은 흑진주에서는 친환경 재배가, 일미에서는 관행 재배가 유의적으로 높았다.
- 전자공여능(Electron donating ability, EDA)은 Blois(17)의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 80% 에탄올 추출물 0.
- 8 mL를 가하고 잘 혼합한 후 실온에서 30 분간 방치한 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 전자공여능은 시료첨가구와 비첨가구의 흡광도 차이를 mg trolox eq/g으로 구하였다.
- 희석된 ABTS 용액 1 mL에 추출액 50 μL를 가하여 60분 후에 흡광도의 변화를 측정하였으며, 표준물질로서 L-ascorbic acid(Sigma Chemical Co.)를 동량 첨가하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 옥수수는 흑진주찰, 일미찰 및 연농1호 3개 품종으로 충북 괴산에서 2010년 친환경 및 관행 방법으로 재배된 것을 사용하였다. 친환경 재배 옥수수는 기비는 퇴비 1,200 kg/10 a, 혼합 유박 480 kg/10 a, 추비는 혼합 유박 50 kg/10 a로 재배한 무농약 옥수수로서 살충제로는 천연 식물성 기름, 한약재 추출액, 기능성 미생물로 구성된 해충용 복합제제인 응삼이(Koreabio Co.
- , Deajeon, Korea)로 처리하였다. 재배된 옥수수는 건조 후 외피와 수염을 제거한 후 알곡을 분리하여 핀밀 분쇄기(Pin crusher, Dongkwang Co., Daegu, Korea)로 100 mesh로 분쇄하여 시료로 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 옥수수는 흑진주찰, 일미찰 및 연농1호 3개 품종으로 충북 괴산에서 2010년 친환경 및 관행 방법으로 재배된 것을 사용하였다. 친환경 재배 옥수수는 기비는 퇴비 1,200 kg/10 a, 혼합 유박 480 kg/10 a, 추비는 혼합 유박 50 kg/10 a로 재배한 무농약 옥수수로서 살충제로는 천연 식물성 기름, 한약재 추출액, 기능성 미생물로 구성된 해충용 복합제제인 응삼이(Koreabio Co., Hwaseong, Korea)를 사용하였다. 관행 재배 옥수수는 기비로 퇴비 1,200 kg/10 a, 유기화학 비료 4 kg/10 a를 사용하였고 추비는 유기 화학 비료 20 kg/10 a를 사용하였고 살충제로는 코니도(Bayer Cropscience Co.
- 칼럼은 LiChrosphere Diol 100 column(4×250 mm, 5 μm, Hibar Fertigsaube RT, Darm-stadt, Germany)을 사용하였고, 검출기는 형광검출기(Thermo Separation Products Inc., San Jose, CA, USA)로 파장은 excitation wavelength는 290 nm, emission wavelength는 330 nm로 설정하였다.
- 반응액 중 1 mL을 취하여 620 nm의 파장에서 분광광도계(UV-1650 PC, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 이용하여 흡광도를 측정하였으며, 아밀로오스 함량을 구한 후 100에서 아밀로오스 함량을 뺀 값을 아밀로펙틴의 함량으로 하였다. 표준곡선 작성을 위하여 사용된 아밀로오스는 감자로부터 제조된 amylopectin-free 제품(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)을 사용하였다.
- 9×300 mm, Shodex Co, Kawasaki, Kanagawa, Japan)을, 검출기는 RI detector를 사용하였으며 이동상은 75% acetonitrile, 유속은 1 mL/min이었으며, 시료 주입량은 40 μL로 하였다. 표준물질은 fructose, glucose, sucrose 및 maltose(Sigma Chemical Co.)를 사용하였다.
데이터처리
- 2)Any means in the same column followed by the different superscripts are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 또한 동일 품종에 대한 친환경과 관행 재배 간의 유의성에 대하여 Student's t-test를 실시하였다.
- 통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0 SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 시료 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(Analysis of variation)로 분석한 뒤 Duncan's multiple range test로 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 80% 에탄올 추출물의 총 항산화력은 ABTS cation decolorization assay 방법(18)에 의하여 측정하였다.
- 시료 중의 vitamin E 함량은 Lee 등(15)의 방법으로 측정하였다. 시료 약 2.
- 시료의 총 폴리페놀 함량은 Dewanto 등(16)의 방법에 따라 Folin-Ciocalteu reagent가 추출물의 페놀성 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 분석하였다. 각 시료 80% 에탄올 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가하였다.
- 일반성분은 AOAC 방법에 따라 정량하였다(11). 조단백질은 semi-micro Kjeldahl 방법을 이용하여 측정하였으며, 조지방은 soxhlet 방법으로 측정하였고, 조회분은 550℃ 직접 회화법으로 측정하였다.
- 일반성분은 AOAC 방법에 따라 정량하였다(11). 조단백질은 semi-micro Kjeldahl 방법을 이용하여 측정하였으며, 조지방은 soxhlet 방법으로 측정하였고, 조회분은 550℃ 직접 회화법으로 측정하였다.
- 지방산은 Garces와 Mancha의 방법(14)으로 분석하였다. Hexane으로 추출된 지방에 반응시약[methanol : heptane : benzene : 2,2-dimethoxypropane : H2SO4=37:36:20:5:2(v/v)] 2 mL을 넣고 80℃ 오븐에서 30분간 반응시켜 층을 분리시킨 후 상등액 일정량을 취하여 gas chromatography(Agilent 6850, Agilent Technologies, Wilmington, NC, USA)로 분석하였다.
- 찰옥수수의 무기성분 함량은 AOAC 방법에 따라 건식법으로 측정하였다(11). 시료 1 g을 550℃에서 회화한 후 0.
성능/효과
- Ω-3 지방산인 linolenic acid(C18:3) 함량은 흑진주, 일미 및 연농1호 모두에서 친환경보다 관행 재배에서 조금 높게 나타났다.
- 각 품종별 재배방법 간의 차이를 살펴보면 흑진주의 친환경 재배구에서 glucose 함량이 높게 나타났고(p<0.05), sucrose와 maltose 함량 역시 관행 재배보다 2.4배, 1.6배 정도 높았다(p<0.01).
- 05). 다만 품종 간에는 약간의 차이를 나타내었는데 철과 아연을 제외하고 흑진주의 무기질 함량이 일미와 연농1호에 보다 높게 나타났다. Oh와 Kim(24)의 연구결과 관행과 친환경 재배법에 따른 배추의 무기성분 함량에 대한 차이는 관행과 친환경의 시비 조건에 크게 영향을 받는다고 하였다.
- 반면에 일미품종은 친환경 재배보다 관행 재배에서 높은 maltose 함량을 나타내었고(p<0.01), 연농1호 또한 친환경 재배보다 관행 재배에서 sucrose 함량이 높았다(p<0.001).
- 아연 함량은 연농1호의 친환경 재배에서 유의적으로 높은 함량을 나타내었으며, 지방산은 연농1 호 친환경 재배에서 palmitic acid, stearic acid 및 oleic acid 함량이 높았다. 비타민 E는 일미품종은 친환경, 흑진주와 연농1호는 관행 재배가 높아 품종 간에 차이를 보였다. 총 폴리페놀 함량 및 전자공여능은 흑진주, 일미 및 연농1호 모두에서 친환경 재배보다 관행 재배에서 높게 나타났으며 총 항산화력에서는 흑진주 관행 재배가 유의적으로 높았고, 일미에서는 친환경 재배에서 유의적으로 높았다.
- 조단백질은 흑진주에서는 친환경 재배가, 연농1호에서는 관행 재배가 유의적으로 높았다. 아밀로오스 함량은 친환경 재배에서 유의적으로 높았으며, 유리당은 흑진주에서 친환경 재배가 높았다. 아연 함량은 연농1호의 친환경 재배에서 유의적으로 높은 함량을 나타내었으며, 지방산은 연농1 호 친환경 재배에서 palmitic acid, stearic acid 및 oleic acid 함량이 높았다.
- 아밀로오스 함량은 친환경 재배에서 유의적으로 높았으며, 유리당은 흑진주에서 친환경 재배가 높았다. 아연 함량은 연농1호의 친환경 재배에서 유의적으로 높은 함량을 나타내었으며, 지방산은 연농1 호 친환경 재배에서 palmitic acid, stearic acid 및 oleic acid 함량이 높았다. 비타민 E는 일미품종은 친환경, 흑진주와 연농1호는 관행 재배가 높아 품종 간에 차이를 보였다.
- 친환경 및 관행 재배 옥수수의 전분 함량을 분석한 결과를 Table 2에 나타내었다. 알칼리분해법을 이용하여 분리된 옥수수 전분 함량은 평균 흑진주, 일미 및 연농1호 순으로 44.83, 28.25 및 34.04%(d.b.)로 나타났으며, 연농1호의 경우 Byun 등(22)이 보고한 찰옥수수의 전분 함량 34.14%(d.b.)와 유사한 함량을 보였다. 반면에 흑진주와 일미의 경우는 다소 높거나 낮은 함량을 보이는데 이는 옥수수의 품종, 재배 환경 및 분리방법 간의 차이라고 생각된다.
- 친환경 및 관행 재배 옥수수의 유리당 함량을 분석한 결과는 Table 3에 나타내었다. 유리당 성분으로는 fructose, glucose, sucrose 및 maltose가 분석되었으며, glucose 함량이 연농1호의 관행 재배와 친환경 재배에서 각각 4.43 및 4.50%(d.b.)로 가장 높게 나타났다. 각 품종별 재배방법 간의 차이를 살펴보면 흑진주의 친환경 재배구에서 glucose 함량이 높게 나타났고(p<0.
- 재배 방법별 차이에서는 아밀로오스 함량은 흑진주, 일미 및 연농1호 모두 친환경 재배에서 높은 함량을 나타내었고(p<0.001), 아밀로펙틴은 세 품종 모두 관행 재배에서 높은 함량을 나타내었다(p<0.05).
- 조단백질 함량 또한 흑진주 품종에서는 친환경 재배구가 높았으며(p<0.001), 연농1호에서는 관행 재배구가 유의적으로 높게 나타났다(p< 0.01).
- 조회분은 흑진주, 일미 및 연농1호 모두 재배 방법에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았고, 조지방은 흑진주에서는 친환경 재배가, 일미에서는 관행 재배가 유의적으로 높았다. 조단백질은 흑진주에서는 친환경 재배가, 연농1호에서는 관행 재배가 유의적으로 높았다. 아밀로오스 함량은 친환경 재배에서 유의적으로 높았으며, 유리당은 흑진주에서 친환경 재배가 높았다.
- 조지방 함량은 흑진주 품종에서 친환경 재배구가 관행 재배구보다 높은 함량을 나타내었고(p<0.01), 이와 반대로 일미 품종에서는 관행 재배가 더 높은 함량을 나타내었다(p<0.01).
- 조회분 함량은 1.51～ 1.69% 범위였으며 흑진주, 일미 및 연농1호 세 품종 모두 유의적 차이는 보이지 않았으나 친환경 재배에서 좀 더 높은 값을 나타냈다(p>0.05).
- 재배 방법이 찰옥수수의 성분과 품질 특성에 미치는 영향을 규명하기 위해, 친환경 및 관행 방법으로 재배된 흑진주, 일미 및 연농1호 품종의 일반성분과 항산화활성을 분석하였다. 조회분은 흑진주, 일미 및 연농1호 모두 재배 방법에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았고, 조지방은 흑진주에서는 친환경 재배가, 일미에서는 관행 재배가 유의적으로 높았다. 조단백질은 흑진주에서는 친환경 재배가, 연농1호에서는 관행 재배가 유의적으로 높았다.
- 001). 즉, 품종에 따라 재배방법에 따른 유리당의 함량 변화가 각기 다른 경향을 보이는 것으로 나타났다. Seong 등(23)의 연구결과 일반배추보다 유기농 배추에서 fructose, glucose, sucrose 함량은 각각 1.
- 총 비타민 E 함량은 흑진주 품종에서는 친환경 재배의 3.69보다 관행 재배가 4.46 mg/100 g으로 높은 함량을 나타내었고(p<0.01), 연농1호 역시 친환경 재배의 2.34보다 관행 재배에서 3.80 mg/100 g으로 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05).
- 비타민 E는 일미품종은 친환경, 흑진주와 연농1호는 관행 재배가 높아 품종 간에 차이를 보였다. 총 폴리페놀 함량 및 전자공여능은 흑진주, 일미 및 연농1호 모두에서 친환경 재배보다 관행 재배에서 높게 나타났으며 총 항산화력에서는 흑진주 관행 재배가 유의적으로 높았고, 일미에서는 친환경 재배에서 유의적으로 높았다. 이상의 결과로 부터 각 품종별로 다른 패턴을 나타내고 있어 일정한 차이를 인정하기 어려우며 따라서 각 품종별 우수한 측정 항목을 평가 하여 친환경 재배에 적합한 품종의 선발이 필요하다고 판단된다.
- 총 폴리페놀 함량은 흑진주 품종의 경우 친환경 재배에서는 175.28 그리고 관행 재배에서는 204 mg/100 g으로 관행 재배에서 약 1.2배 높은 함량으로 유의적인 차이를 보였고(p<0.01), 일미 및 연농1호의 관행 재배에서도 5~10 mg/100 g 정도 높은 폴리페놀 함량을 보였으나 유의적 차이는 없었다(p>0.05).
- 친환경 및 관행 재배 옥수수의 무기질 함량을 분석한 결과는 Table 4에서 보는 바와 같이 칼륨의 함량이 가장 높았으며 다음으로 마그네슘, 나트륨, 아연, 칼슘, 철, 구리 순이었다. 연농1호의 경우 친환경 재배에서 아연 함량이 높았지만(p<0.
- 흑진주 품종의 관행 재배가 114.72 mg/100 g으로 친환경 재배보다 높게 나타났지만(p< 0.05) 일미의 경우 친환경에서 유의적으로 높은 함량을 나타내었고(p<0.05), 연농1호는 유의적인 차이를 보이지 않았다.
후속연구
- )와 유사한 것으로 보인다. 또한 품종간의 차이는 있으나 흑진주 친환경 재배 옥수수에서 조지방, 조단백질 및 조회분 함량이 유의적으로 높은 값을 보인 것은 Kim(19)의 연구와 비슷한 경향을 보이며 친환경 재배의 경우 이러한 원인은 주비료를 퇴비로 사용하였기 때문에 상대적으로 유기물 섭취량이 높은데 기인하는 현상의 일부인 것으로 판단되지만, 품종별로 편차가 심하여 차이를 인정하기 어려우며 정확한 원인은 별도의 연구가 필요할 것으로 생각된다. 이러한 결과는 Cha 등(21)의 연구 결과 재배방식이 동일하더라도 품종에 따라 차이를 보이는 것으로 나타나 본 연구결과와 유사한 경향을 보였다.
- 총 폴리페놀 함량 및 전자공여능은 흑진주, 일미 및 연농1호 모두에서 친환경 재배보다 관행 재배에서 높게 나타났으며 총 항산화력에서는 흑진주 관행 재배가 유의적으로 높았고, 일미에서는 친환경 재배에서 유의적으로 높았다. 이상의 결과로 부터 각 품종별로 다른 패턴을 나타내고 있어 일정한 차이를 인정하기 어려우며 따라서 각 품종별 우수한 측정 항목을 평가 하여 친환경 재배에 적합한 품종의 선발이 필요하다고 판단된다.
- 하지만 이 역시 품종별로 상이한 결과를 보여 정확한 원인을 위해서는 별도의 연구가 필요할 것으로 보인다.
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