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문제 정의
- 본 연구에서는 생강의 성분을 비교 분석하기 위하여 한국재래종 생강과 경정배양을 통한 조직배양생강의 일반성분, 무기성분, 유리당, 지방산, 휘발성성분, 그리고 6-gingerol과 6-shogaol 등을 분석하여 평가하였다.
- 본 연구에서는 생강의 유효성분을 비교분석하기 위하여 한국재래종생강과 조직배양생강의 일반성분, 무기성분, 유리당, 지방산, 휘발성 성분, 그리고 6-gingerol과 6-shogaol 등을 분석하여 평가하였다.
제안 방법
- 향 추출방법 중 SPME 방법은 모든 향의 초기향과 실제향을 추출하기에는 적합한 방법이므로, 본 실험에서 조직배양생강에 대한 특성을 상대적으로 비교하기에는 적절한 방법이 라고 판단되었다. GC-MS를 사용하지 않고 알고 있는 표준 시료만을 이용하여 GC로 향을 분석하였기 때문에, 알수 없는 휘발성 성분은 unknown으로 표시하였고 이에 대하여 retention time이 빠른 것을 우선번호로 하여 표시하였다(Fig. 2).
- SPME를 이용하여 휘발성 성분을 분석한 결과, 표준시료의 농도를 높게 하였을 때 생강 매운맛의 중요성분인 gingerol은 3분 이전(peak no. 1 보다 빠른 RT를 나타냄) 에 나타남을 알 수 있었으나, 분석시료에서는 peak를 발견할 수 없어 HPLC로 분석하였다(Fig. 3).
- 건조된 시료 3 g을 취하여 soxhlet 추출기로 ether를 이용해 6시간 동안 추출한 다음 추출 지방 0.2 mg에 0.5N NaOH-methanol 용액 4 mL를 첨가해 환류추출기에 부착하여 끓는 물에 1시간 동안 비누화 반응을 시킨 다음 실온으로 냉각 후 15% BF3-methanol(Supelco, USA) 용액 1 mL를 넣고 vortexing 하고 환류냉각기에 부착하여 5분간 80℃ 로 반응시키고 n-hexane 3 mL를 가해 2분간 반응을 시킨 다음 NaCl 포화용액 3 mL를 가하고 강하게 vortexing 후 n-hexane 층을 취해 Na2SO4 anhydrous로 건조 시킨 후 gas chromatography(GC)로 분석을 했다. GC(Younglin M600D)분석 조건은 SUPELCOWAXTM Fused Silica Capillary Column(30 m length × 0.
- 냉동보관 된 한국재래종 생강과 조직배양생강 100 g을 동결 건조(Ilshin model No. FD 5510, Korea)시켜 분쇄기를 이용하여 분쇄하여 30 mesh 체를 통과한 시료를 지방산 및 gingerol과 shogaol 분석에 이용하였고, 휘발성성분 분석은 냉동된 시료를 해동하여 사용하였다.
- 마쇄한 시료 1 g을 진한 HNO3와 HClO4로 습식분해 한 다음 정용하여, 0.45 ㎛ membrane filter로 여과한 후 유도플라즈마 분석기(ICP Vista-PRO, Nethelands)로 분석하였다.
- 6 × 250 mm, 5 ㎛)를 이용하였고 UV detector(282 nm)로 검출하였다. 분리를 위한 이동상 조건은 acetonitrile : water = 60 : 40 비율로 등용매(isocratic) 방법으로 전개 하였으며 유속은 1 mL/min, 컬럼 온도는 30℃로 일정하게 유지시켜 30분 동안 분석했다. 표준물질로 사용된 6-gingerol과 6-shogaol은 Wako사(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
- 생강 중에 함유되어 있는 휘발성성분의 조성은 생강제품의 품질평가에 중요한 지표가 되므로 휘발성성분을 분석하였다. 휘발성성분의 분석 기술은 향의 농축 기술로 인해 더욱 많은 종류의 휘발성 성분을 분석할 수 있으며 분석의 목적에 따라 분석 및 추출 방법을 잘 선택하여야 원하는 결과를 얻을 수 있다.
- 생강의 휘발성성분을 확인하기 위해 사용된 표준시료로는 bisabolene, citronellol, citral ismers, β-eudesmol, (6)-gingerol, (R)-(+)-limonene, myrcene, 6-shogaol, (-)-α-terpinene 의 retention time을 확인 한 후 생강의 휘발성 성분과 일치 되는 retention time의 성분을 같은 성분으로 하여 peak area(%)로 표시하였으며, 실험은 3회 반복 실시하였다.
- , 1970)과 유리당, 지방, 단백질, 무기물질 등 중요한 성분들을 함유하고 있다. 재배산지에 따른 26종의 생강에 함유된 일반성분들을 비교검토 하였다(Natarajan et al., 1972). 특히 경정배양에 의해 생산된 근경의 휘발성 성분에 관한 보고(Sakamura, 1987)도 있지만, 지속적으로 생강의 주요 성분에 관한 연구가 활발히 진행되지 않고 있다.
- 준비된 시료 2 g에 80% ethanol 20 mL을 넣고 30℃에서 30분간 초음파 추출을 했으며 6,000 rpm으로 10분간 원심분리한 후 상등액 5 mL를 취해 감압농축(EYELA Rotary evaporator N-1000, Japan) 한 다음 methanol 10 mL로 희석한 후 0.45 ㎛ membrane filter(Target-RC 13 mm)를 통과시킨 액을 HPLC(Hewlett Packard 1100 series, USA)를 이용해 분석했다. 물질의 분리는 역상 컬럼인 Zorbax Eclipse XDB-C18(4.
- :220℃에서 60분 동안 분석하였다. 지방산 methyl ester의 확인은 표준품의 methyl ester를 구입하여 retention time을 비교하여 확인하였고 결과 표시는 전체 지방산 함량에 대한 %로 표시하였다. 결과는 세 번 반복 실험하여 평균 ± 표준편차로 표시하였다.
- 분리를 위한 이동상 조건은 acetonitrile : water = 60 : 40 비율로 등용매(isocratic) 방법으로 전개 하였으며 유속은 1 mL/min, 컬럼 온도는 30℃로 일정하게 유지시켜 30분 동안 분석했다. 표준물질로 사용된 6-gingerol과 6-shogaol은 Wako사(Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Japan) 제품을 이용하여 methanol (HPLC Grade)로 희석하여 검량곡선(calibration curve)을 작성하여 3회 반복 실험하여 정량 분석하였다.
대상 데이터
- Column은 SUPELCOWAX Capillary Column(30 m length × 0.53 mm i.d.× 0.5 ㎛ film thickness : Supelco, Bellefonte, PA, USA)를 사용하였다.
- 생강의 휘발성성분은 solid phase micro extraction (SPME)을 이용하여 GC로 분석하였다. SPME apparatus (Supelco Co. Bellefonte, PA, USA)는 SPME fiber와 SPME holder로 구성되어 있으며 65 ㎛ polydimethylsiloxane-divinylbenzene으로 coating된 fiber를 이용하였다. 생강을 mixer를 이용해 조직을 파괴한 후 aqueous phase 1 mL을 amber vial에 넣고 teflon-faced septa로 밀봉한 후 40℃에서 40분간 방치하여 평형상태에 도달시켰다.
- 물질의 분리는 역상 컬럼인 Zorbax Eclipse XDB-C18(4.6 × 250 mm, 5 ㎛)를 이용하였고 UV detector(282 nm)로 검출하였다.
- 본 실험에 사용한 재료는 충청남도 서산지역의 한국재래종 생강과 경정배양을 통한 조직배양 생강의 맹아가 2~3개 최아 되었을 때 2004년 5월 13 일 충청남도농업기술원 비가림하우스에 파종하였다. 그리고 재배관리는 작물별 시비처방기준(국립농업과학원, 1999)을 준용하였다.
- , 2009). 수확한 생강은 동결건조한 시료를 사용하였다.
- SPME fiber에 흡착된 휘발성 성분은 gas chromatography(GC)에서 분리시키기 위해 200℃ injection port에서 fiber를 노출시켜 1분 동안 탈착시켰다. 향의 분리를 위해 사용된 GC는 Younglin M600D(Kyungki-do, Korea)을 사용하였으며 detector는 flame ionization detector (FID)를 사용하였다. Column은 SUPELCOWAX Capillary Column(30 m length × 0.
데이터처리
- 결과는 세 번 반복 실험하여 평균 ± 표준편차로 표시하였다.
- 지방산 분석결과는 표준시료가 있는 peak에 대하여는 retention time을 비교하여 표시하였고 표준시료가 없는 peak에 대하여는 retention time이 빠른 순서로 번호를 표시하였다(Fig. 1).
이론/모형
- 본 실험에 사용한 재료는 충청남도 서산지역의 한국재래종 생강과 경정배양을 통한 조직배양 생강의 맹아가 2~3개 최아 되었을 때 2004년 5월 13 일 충청남도농업기술원 비가림하우스에 파종하였다. 그리고 재배관리는 작물별 시비처방기준(국립농업과학원, 1999)을 준용하였다. 수확은 2004년 10월 20일 수확하였다(Jo et al.
- 생강의 휘발성성분은 solid phase micro extraction (SPME)을 이용하여 GC로 분석하였다. SPME apparatus (Supelco Co.
- 생강 시료를 blender mixer로 마쇄하여 사용하였다. 수분은 105℃에서 건조법으로, 조회분은 550℃에서 회화법으로, 조지방은 Soxhlet 추출법으로 정량하였다. 조단백질은 Kjeldahl 법으로 총질소 함량을 구한 후 단백질계수 6.
- 수분은 105℃에서 건조법으로, 조회분은 550℃에서 회화법으로, 조지방은 Soxhlet 추출법으로 정량하였다. 조단백질은 Kjeldahl 법으로 총질소 함량을 구한 후 단백질계수 6.25를 곱하여 환산하였다.
성능/효과
- 생강은 C14 미만의 지방산이 주요 지방산이었다. Citral 성분은 한국재래종 생강이 조직배양생강 보다 생강의 고유향이 더 강하게 나타났으며, gingerol 함량은 경정배양에 의하여 증가하였다.
- 생강의 fructose, glucose, sucrose 등 3종의 유리당을 분석한 결과, 조직배양생강이 한국재래종 생강보다 월등히 높았다(Table 4). Fructose의 함량은 조직배양생강이 2.10%인데 비하여, 한국재래종 생강은 0.44%로 4.7배, glucose 의 함량은 조직배양생강이 1.92%인데 비하여, 한국재래종 생강은 0.45%로 4.2배, sucrose의 함량은 조직배양생강이 8.81%인데 비하여 한국재래종 생강은 4.28%로 2.0배로 각각 높게 나타났다.
- 미만의 지방산이 주를 이루고 있다는 점이 특이한 결과로 해석할 수 있다. 또한 천연에 존재하는 지방산은 탄소수가 짝수로 구성되어 있는 것으로 알려져 있는데 반해, 생강의 지방산은 C11의 홀수 지방산이 약 60%에 달한다는 것이 특이한 결과 이었다(Table 5).
- 2 mg 이상 높은 함량을 나타내었다. 또한, 조직배양생강의 시료에서 1 g당 약 6.9 mg 이상의 gingerol을 함유하고 있어, 경정배양에 의한 gingerol의 함량은 증가되었음을 알 수 있었다(Table 7).
- 일반성분(조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물)함량은 한국재래종 생강이 조직배양생강보다 다소 높게 나타났다. 무기성분(Cu, Fe, Mn, Zn) 함량은 조직배양생강이 한국재래종 생강보다 높게 나타났다. 무기성분 중에서 가장 많은 것이 K이었으며, P와 Mg, Na, Ca 순으로 많았다.
- Salzer(1975)는 생강의 지방산은 불포화지방산과 포화지방산 비율이 53:46으로서 palmitic, oleic, linoleic acids 가 각각 23%로 동량 함유되어 있으며, caprylic, capric, lauric, myristic, pentadecanoic, hepta-decanoic, stearic, linolenic와 arachidonic acid가 소량 함유되어 있다고 하였다. 본 실험결과에서는 myristic, stearic, linoleic, linolenic acid가 검출되지 않았으며, undecanoate(C11:0) 가 다량 함유되어 있는 것이 특징이었다.
- 본 실험에서는 한국재래종 생강과 조직배양생강의 지방산 함량의 차이를 비교해보면, methyl caprylate(C8:0)와 C11~C12 사이의 지방산 유사물질(unknown 1)의 함량이 한국재래종 생강에서 높게 나타났으며, methyl caprate(C10:0), C11~C12 사이의 지방산 유사물질(unknown 3), C11~C12 사이의 지방산 유사물질(unknown 5)과 methyl tridecanoate (C13:0)이 조직배양생강에서 높게 나타났으나, 지방산분석을 통해 종의 특성을 결정지을 만한 결과는 유도해낼 수는 없었다.
- 본 실험의 향기성분 분석 결과를 분석해보면, 조직배양 생강이 좀 더 초기냄새는 강하고 상큼한 생강 향을 나타내기는 하지만, 한국재래종 생강이 조직배양생강에 비해 생강의 고유 향기는 더 강한 것을 알 수 있었다.
- 생강의 fructose, glucose, sucrose 등 3종의 유리당을 분석한 결과, 조직배양생강이 한국재래종 생강보다 월등히 높았다(Table 4). Fructose의 함량은 조직배양생강이 2.
- 생강의 무기성분으로 Al, B, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, P, Zn 등 12종의 분석결과 한국재래종과 조직배양생강은 다소 함량차이를 보였다(Table 3). Al, B, Ca, K, Mg, Na, P의 함량은 한국재래종 생강이 조직배양생강보다 높았으나 Cu, Fe, Mn, Zn의 함량은 한국재래종 생강이 조직배양생강보다 낮았으며, Mo는 한국재래종 생강과 조직배양생강이 모두 없었고, 생강의 근경에서 가장 많이 함유된 무기성분은 K이었으며, P와 Mg, Ca, Na 순으로 많이 함유되었다고 보고한 바 있다(Chang와 Lee, 1999).
- 한국재래종 생강의 열량, 조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물의 함량이 조직배양생강 보다 높은 것이 특징적이었다. 수분함량은 조직배양생강은 80.48%로 높은 반면에 한국재래종은 77.43%로 함량이 낮았다. 조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물 등은 조직배양생강보다 높은 경향을 보였다.
- 무기성분 중에서 가장 많은 것이 K이었으며, P와 Mg, Na, Ca 순으로 많았다. 유리당 (fructose, glucose, sucrose)은 조직배양생강이 한국재래종 생강보다 높게 나타났다. 생강은 C14 미만의 지방산이 주요 지방산이었다.
- 일반성분(조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물)함량은 한국재래종 생강이 조직배양생강보다 다소 높게 나타났다. 무기성분(Cu, Fe, Mn, Zn) 함량은 조직배양생강이 한국재래종 생강보다 높게 나타났다.
- 조직배양생강은 초기에 휘발되는 성분(peak no. 1~5) 의 peak area(%)가 높은 것을 알 수 있었으며, 한국재래종 생강은 중반에 휘발되는 성분이(peak no. 9~12)의 peak area(%)가 높은 것을 알 수 있어, 조직배양생강은 초기에 냄새는 강하지만 건조과정 중에 냄새가 약해 질 수 있는 가능성이 높을 것으로 생각된다(Table 6).
- 43%로 함량이 낮았다. 조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물 등은 조직배양생강보다 높은 경향을 보였다. 생강은 수분이 84%, 건물중 기준으로 조단백질 11%, 조지방 3.
- 일반성분함량은 약간의 차이는 있으나 대부분 비슷하였다(Table 2). 한국재래종 생강의 열량, 조회분, 조지방, 조단백질, 탄수화물의 함량이 조직배양생강 보다 높은 것이 특징적이었다. 수분함량은 조직배양생강은 80.
- , 1991)이 대부분이며, 건조되지 않은 생 생강에서의 향을 추출하여 SPME 방법으로 향을 추출한 경우의 논문은 찾아보기 어려웠다. 향 추출방법 중 SPME 방법은 모든 향의 초기향과 실제향을 추출하기에는 적합한 방법이므로, 본 실험에서 조직배양생강에 대한 특성을 상대적으로 비교하기에는 적절한 방법이 라고 판단되었다. GC-MS를 사용하지 않고 알고 있는 표준 시료만을 이용하여 GC로 향을 분석하였기 때문에, 알수 없는 휘발성 성분은 unknown으로 표시하였고 이에 대하여 retention time이 빠른 것을 우선번호로 하여 표시하였다(Fig.
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