천마의 건조 조건에 따른 기능 성분과 항산화활성 및 관능적 특성의 효과 Effect of functional components. antioxidant activity and sensory characteristics of Gastrodiae Rhizoma by different drying condition원문보기
Objectives : This study aimed to investigate value differences among Gastrodiae Rhizoma samples(GM, GC, G1, G2 and G3) in various characteristics as well as to provide basic guideline for various processes such as steaming and drying of Gastrodiae Rhizoma. Methods : Gastrodiae Rhizoma were steamed a...
Objectives : This study aimed to investigate value differences among Gastrodiae Rhizoma samples(GM, GC, G1, G2 and G3) in various characteristics as well as to provide basic guideline for various processes such as steaming and drying of Gastrodiae Rhizoma. Methods : Gastrodiae Rhizoma were steamed and dried at different temperature and times. They were divided into samples (GM; cultivated, steamed and dried in Muju, GC; cultivated and dried in China, G1; steamed and dried at $55^{\circ}C$ for 60 hours, G2; steamed and dried at $55^{\circ}C$ for 120 hours, G3; steamed and dried at $70^{\circ}C$ for 120 hours) for experiment. They were extracted using water, freeze dried and powdered to analyze gastrodin content, antioxidant activity and sensory evaluation. Results : Proximate composition and the amount of free sugars of Gastrodiae Rhizoma had a little bit differences. Phenolic and flavonoid content of samples were increased by increasing drying temperature and times. Gastrodin content had different values by drying method and G3 was the highest in comparison with others. Increasing drying times led to a increasing in radical and nitrate scavenging activity in samples. Regarding to sensory evaluation, G3 was selected as the best sample according to its highest hedonic score mean (6.11/7) among all samples for appearance, color, flavor, overall acceptability. Conclusions : The results indicated that G3 sample was effective in views of antioxidant activity, gastrodin content and sensory characteristics. Moreover, Gastrodiae Rhizoma cultivated in Korea were investigated with higher antioxidant activity, gastrodin content and sensory characteristics than those cultivated in China.
Objectives : This study aimed to investigate value differences among Gastrodiae Rhizoma samples(GM, GC, G1, G2 and G3) in various characteristics as well as to provide basic guideline for various processes such as steaming and drying of Gastrodiae Rhizoma. Methods : Gastrodiae Rhizoma were steamed and dried at different temperature and times. They were divided into samples (GM; cultivated, steamed and dried in Muju, GC; cultivated and dried in China, G1; steamed and dried at $55^{\circ}C$ for 60 hours, G2; steamed and dried at $55^{\circ}C$ for 120 hours, G3; steamed and dried at $70^{\circ}C$ for 120 hours) for experiment. They were extracted using water, freeze dried and powdered to analyze gastrodin content, antioxidant activity and sensory evaluation. Results : Proximate composition and the amount of free sugars of Gastrodiae Rhizoma had a little bit differences. Phenolic and flavonoid content of samples were increased by increasing drying temperature and times. Gastrodin content had different values by drying method and G3 was the highest in comparison with others. Increasing drying times led to a increasing in radical and nitrate scavenging activity in samples. Regarding to sensory evaluation, G3 was selected as the best sample according to its highest hedonic score mean (6.11/7) among all samples for appearance, color, flavor, overall acceptability. Conclusions : The results indicated that G3 sample was effective in views of antioxidant activity, gastrodin content and sensory characteristics. Moreover, Gastrodiae Rhizoma cultivated in Korea were investigated with higher antioxidant activity, gastrodin content and sensory characteristics than those cultivated in China.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 국내(무주)산 천마의 적합한 재료 선정의 목적으로 원료 표준화에 연구가 필요하다고 판단되어 연구를 진행하였고, 또한 다양한 방법으로 처리한 천마의 기능성을 분석하고 결과를 확인하였다.
따라서 본 연구에서는 기능성 천연식품의 소재로써 천마의 항산화활성과 기능성분 함량 및 관능적 특성을 조사하여 천마의 원료 표준화의 가능성을 확인하였다. 특히 국내(무주) 재배 천마와 수입되어 유통 중인 중국 재배 천마와의 특성을 비교하여 그 결과를 확인하였다.
가설 설정
G2 : Water extract of steamed and dried Gastrodiae Rhizoma at 55℃ for 120 hours.
G2 : Water extract of steamed and dried Gastrodiae Rhizoma at 55℃ for 120 hours.
G3 : Water extract of steamed and dried Gastrodiae Rhizoma at 70℃ for 120 hours.
G3 : Water extract of steamed and dried Gastrodiae Rhizoma at 70℃ for 120 hours.
제안 방법
연구실에서 훈련받은 10명의 관능 검사원들을 선발하였고, 검사원들은 남자 6명, 여자 4명으로 구성하였다. 각 시료에 대하여 외관, 색, 향, 맛, 총 기호도 등의 항목에 대하여 시료들을 평가한 후 매우 좋다(7), 보통으로 좋다(6), 보통이다 (5), 그저 그렇다(4), 보통 나쁘다(3), 나쁘다(2), 매우 나쁘다 (1)의 7단계로 표시하여 관능검사를 실시하였다.
각각의 천마 분말을 증류수에 희석한 뒤 한국시험분석연구원에 일반성분 및 유리당 분석을 의뢰하였다. 일반 성분은 식품공전의 일반시험법에 따라 실시되었고, 유리당 함량은 HPLC 분석기기(Waters HPLC 717, USA)로 분석하였다.
전처리한 천마를 증숙용 냄비에 서로 겹치지 않게 나란히 배열하여 90-100℃정도에서 20분을 천마가 완전히 익을 때까지 증숙하였다. 건조 조건은 55℃의 온도에서 60시간(G1), 120시간(G2)과 70℃의 온도에서 120시간(G3)의 세가지 조건으로 열풍건조기로 건조하였다. 건조가 완료된 천마를 LDPE bag에 각각 담아 냉장 보관하였다.
추출액을 멸균 거즈로 박(粕)과 분리하여 여과한 뒤 감압 농축기(R-124, BUCHI LABORTECHNIK AG, SWITZERLAND)로 농축하였다. 농축액을 일정 크기의 용기에 담아 저온항온수조에서 냉각시킨 후 동결건조기(FD8508, ILSHIN LAB, CO., LTD. KOREA)로 건조하였다. 건조가 완료되면 분말로 빻아서 냉동 보관하였다.
4 mL를 가한 후 실온에서 15분간 방치한 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구는 Griess 시약 대신 증류수를 가하였다.
무주재배, 중국산 및 건조된 천마를 일정 크기로 파쇄하여, 무게 당 15배의 증류수로 희석하여 95℃ 이상의 온도로 20시간동안 water bath(KSB-55, SUNIL DEVELOPED ENG, CO., LTD. KOREA)에서 추출하였다. 추출액을 멸균 거즈로 박(粕)과 분리하여 여과한 뒤 감압 농축기(R-124, BUCHI LABORTECHNIK AG, SWITZERLAND)로 농축하였다.
시료들은 HPLC를 이용하여 gastrodin 함량 분석되었으며, 분석 결과는 Table 3에 나타내었다. 우선적으로 농도를 달리하여 standard curve를 작성하고, 시료와 비교하여 gastrodin의 함량을 확인하였다. (재)전주생물소재연구소에서 먼저 분석한 결과와 동일하게 천마의 gastrodin의 retention time은 16 min으로 확인되었으며, 이를 근거로 peak의 결과를 확인하였다.
이 중 5 ㎕씩 컬럼 (SHISHEIDO CAPCELL PAK C18 UG120, 4.6 mmI.D ×250 mm size)에 주입하여 분석을 실시하였다.
천마 시료 중 유효성분을 확인하기 위하여 HPLC (High Performance Liquid Chromatography, Dionex, Germany) 를 이용하여 정량 분석을 하였다. (재)전주생물소재연구소에서 제공받은 gastrodin 표준품을 분석하여 검량곡선을 그리고 함량 계산 시에 사용하였다.
KOREA)에서 추출하였다. 추출액을 멸균 거즈로 박(粕)과 분리하여 여과한 뒤 감압 농축기(R-124, BUCHI LABORTECHNIK AG, SWITZERLAND)로 농축하였다. 농축액을 일정 크기의 용기에 담아 저온항온수조에서 냉각시킨 후 동결건조기(FD8508, ILSHIN LAB, CO.
따라서 본 연구에서는 기능성 천연식품의 소재로써 천마의 항산화활성과 기능성분 함량 및 관능적 특성을 조사하여 천마의 원료 표준화의 가능성을 확인하였다. 특히 국내(무주) 재배 천마와 수입되어 유통 중인 중국 재배 천마와의 특성을 비교하여 그 결과를 확인하였다.
Korea) 용액을 각 1mL 씩 차례로 가한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 700 nm에서 흡광도를 측정한다. 표준곡선은 caffeic acid(Sigma-Aldrich Co,. USA)를 표준물질로 하여 0~100 ㎍/mL의 범위로 시료의 총 페놀 함량을 산출하였다.
3 mL를 차례로 혼합하여 실온에서 40분간 정치한 다음 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준곡선은 quercetin(Sigma-Aldrich Co,. USA)을 표준물질로 하여 0~100 ㎍/mL의 범위로 시료의 총 플라보노이드 함량을 산출하였다.
대상 데이터
천마 시료 중 유효성분을 확인하기 위하여 HPLC (High Performance Liquid Chromatography, Dionex, Germany) 를 이용하여 정량 분석을 하였다. (재)전주생물소재연구소에서 제공받은 gastrodin 표준품을 분석하여 검량곡선을 그리고 함량 계산 시에 사용하였다. 각 천마 시료 중 1 g씩을 취하여 초순수 20 mL에 희석 추출하여 원심분리를 한 후 상등 액을 검액으로 사용하였다.
무주 농가 천마(GM)는 무주 클러스터 사업단으로부터 제공받았고, 이 시료는 농가에서 90-100℃의 온도에서 20분간 증숙한 후 열풍건조기로 60-70℃에서 48시간 건조하였으며, 중국산 천마(GC)는 시중에서 구입(동우당제약, 중국 호북산) 하였다. 천마는 전라북도 무주군 무주안성천마작목반에서 수확한 가공용 1 등급을 시료로 사용하였다.
연구실에서 훈련받은 10명의 관능 검사원들을 선발하였고, 검사원들은 남자 6명, 여자 4명으로 구성하였다. 각 시료에 대하여 외관, 색, 향, 맛, 총 기호도 등의 항목에 대하여 시료들을 평가한 후 매우 좋다(7), 보통으로 좋다(6), 보통이다 (5), 그저 그렇다(4), 보통 나쁘다(3), 나쁘다(2), 매우 나쁘다 (1)의 7단계로 표시하여 관능검사를 실시하였다.
무주 농가 천마(GM)는 무주 클러스터 사업단으로부터 제공받았고, 이 시료는 농가에서 90-100℃의 온도에서 20분간 증숙한 후 열풍건조기로 60-70℃에서 48시간 건조하였으며, 중국산 천마(GC)는 시중에서 구입(동우당제약, 중국 호북산) 하였다. 천마는 전라북도 무주군 무주안성천마작목반에서 수확한 가공용 1 등급을 시료로 사용하였다. 겉보기에 이상이 없고 크기가 일정한 천마를 선별하여 증류수로 세척한 후 1~1.
데이터처리
실험에 대한 결과를 IBM SPSS Statistics 19를 이용하여 실험군의 평균±표준편차로 표시하였고, 평균치의 통계적 유의성은 p<0.05 범위에서 Duncan's multiple range test에 의하여 통계처리를 실시하였다.
이론/모형
아질산염 소거능 측정은 Kato 등의 방법21)에 따라 1 mM NaNO2 1 mL에 시료를 각 1 mL씩 더해주고 0.1N HCl를 가하여 pH 2.5로 조절하고 0.2M 구연산 완충액을 가하여 총 부피를 10 mL로 하였다. 37℃에서 1시간 반응시킨 후 각 반응시킨 후 반응용액 1 mL에 2% 초산용액 3 mL와 Griess 시약 (30% acetic acid에 1% sulfanilic acid와 1% naphtylamine을 1:1로 용해한다) 0.
각각의 천마 분말을 증류수에 희석한 뒤 한국시험분석연구원에 일반성분 및 유리당 분석을 의뢰하였다. 일반 성분은 식품공전의 일반시험법에 따라 실시되었고, 유리당 함량은 HPLC 분석기기(Waters HPLC 717, USA)로 분석하였다.
전자 공여능은 Blois의 방법20)을 인용하여 DPPH 용액 200 µM을 methanol에 녹인 다음 이용액을 900 ㎕와 시료 100 ㎕를 첨가하여 실온에서 30분간 방치한 다음 517 nm 에서 흡광도를 측정하였다.
총 페놀 함량은 Folin-Denis법19)에 따라 각 추출액에 증류수로 10배 희석한 시료 1 mL에 Folin &Ciocalteu's phenol reagent(Sigma-Aldrich Co,. USA) 및 10% Na2NO3(Duksan Pure Chemicals. Korea) 용액을 각 1mL 씩 차례로 가한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 700 nm에서 흡광도를 측정한다.
성능/효과
우선적으로 농도를 달리하여 standard curve를 작성하고, 시료와 비교하여 gastrodin의 함량을 확인하였다. (재)전주생물소재연구소에서 먼저 분석한 결과와 동일하게 천마의 gastrodin의 retention time은 16 min으로 확인되었으며, 이를 근거로 peak의 결과를 확인하였다. G3의 시료에서 13.
45.18±5.53%로 G3 시료에서 가장 높은 전자 소거능을 보여주었고, G2의 전자 공여능도 높은 활성을 보여준 것으로 보아 건조 시간시료들의 항산화 활성에 영향을 준 것으로 사료된다.
유리당 함량을 각 시료별로 조사한 결과는 Table 2에 나타내었고, 함량의 큰 차이는 보이지 않았다. Fructose, glucose, sucrose는 본 실험에서 검출되었지만 lactose와 maltose는 검출되지 않았다. 이와 비슷한 선행연구와 비교하였을 때, 세가지 종류의 당만 주요 검출되었다고 보고되었다4).
Table 1에 무주농가, 중국산 및 건조 천마의 일반성분을 조사한 결과를 나타내었다. 건조 천마 시료(G1, G2, G3)에서 수분과 조단백질 함량이 낮은 값을 나타냈고, 반면에 조회분과 조지방은 무주농가(GM)와 중국산(GC) 천마보다 높은 값을 나타내었다.
GM 은 무주 농가에서 일반적으로 사용되는 건조 온도와 시간으로 건조하였고 세가지 샘플(G1, G2, G3)과 비교하였을 때 큰 차이는 나타내지 않았으나, 본 연구실에서 건조한 G3보다는 gastrodin, 항산화 활성, 관능적 기호도에서 약간 낮은 값을 나타내었다. 국내 무주 지역의 천마(GM, G1, G2, G3)와 중국에서 재배하고 건조하여 판매중인 천마(GC)를 비교해보면 다양한 성분 함량에서 확연한 차이를 나타내었으며, 특히 관능적 기호도에서 낮은 점수를 나타냄으로 보아 건조조건에 따라 천마의 기능 성분과 항산화활성 및 관능적 특성의 효과를 확인할 수 있었다. 이를 통하여 천마의 가공식품 개발, 저장 방법, 전처리 표준화 및 효능과 이용성의 확대의 가능성을 확인시켜 준 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
또한 이는 항산화 활성을 측정하는데 중요한 척도이며 발암물질을 생성을 방지하고 당뇨병, 고혈압, 알레르기, 위궤양, 심장질환에 탁월한 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 실험 결과를 살펴보면 건조온도와 시간이 증가할수록 항산화 활성이 높음을 나타냈고(Table 4, 5), 농가에서 증숙하여 건조한 천마 시료 (GM)도 높은 항산화 활성을 나타냈는데, 이로 보아 건조 시간보다는 건조 온도에 더 영향을 받는 것으로 간주되어 진다.
본 연구를 종합한 결과 생천마를 증숙 후 건조방법에 따라, 즉 건조온도와 시간을 증가하여 건조한 G1, G2, G3의 결과는 온도가 높을수록 시간이 오래될수록 기능성 성분 함량, 항산화 활성, 관능적 기호도가 증가함을 나타내었다. GM 은 무주 농가에서 일반적으로 사용되는 건조 온도와 시간으로 건조하였고 세가지 샘플(G1, G2, G3)과 비교하였을 때 큰 차이는 나타내지 않았으나, 본 연구실에서 건조한 G3보다는 gastrodin, 항산화 활성, 관능적 기호도에서 약간 낮은 값을 나타내었다.
총 기호도에서는 외관, 색, 향에서 가장 높은 점수를 얻은 G3의 시료가 6.11±0.60로써 관능평가 결과를 보여주었다.
천마의 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량에 대한 결과는 Table 4에 나타내었다. 페놀과 플라보노이드 함량은 G3 시료에서 가장 높게 나타났는데 이는 온도와 시간이 증가함에 따라 페놀 함량도 증가하는 경향을 볼 수 있었다.
후속연구
국내 무주 지역의 천마(GM, G1, G2, G3)와 중국에서 재배하고 건조하여 판매중인 천마(GC)를 비교해보면 다양한 성분 함량에서 확연한 차이를 나타내었으며, 특히 관능적 기호도에서 낮은 점수를 나타냄으로 보아 건조조건에 따라 천마의 기능 성분과 항산화활성 및 관능적 특성의 효과를 확인할 수 있었다. 이를 통하여 천마의 가공식품 개발, 저장 방법, 전처리 표준화 및 효능과 이용성의 확대의 가능성을 확인시켜 준 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
천마는 무엇인가?
천마(Gastrodia elata Blume)는 난초과(Orchidaceae)에 해당하는 식물로 잎과 잔뿌리가 없어 스스로 영양을 공급하지 못하고 참나무 뿌리가 부패된 곳에서 자란 뽕나무버섯 종균 (Armillaria mellea Fr)으로부터 영양을 공급받아 다른 버섯들과 공생하여 재배되는 반 기생 다년생 식물로서 알려져 있다. 약간 구부러지고 납작하게 눌린 원주형-방수형이며, 길이는 5-15 cm, 너비는 2-5 cm, 두께는 1-2 cm이다.
천마의 형태와 관련된 특징은 어떠한가?
천마(Gastrodia elata Blume)는 난초과(Orchidaceae)에 해당하는 식물로 잎과 잔뿌리가 없어 스스로 영양을 공급하지 못하고 참나무 뿌리가 부패된 곳에서 자란 뽕나무버섯 종균 (Armillaria mellea Fr)으로부터 영양을 공급받아 다른 버섯들과 공생하여 재배되는 반 기생 다년생 식물로서 알려져 있다. 약간 구부러지고 납작하게 눌린 원주형-방수형이며, 길이는 5-15 cm, 너비는 2-5 cm, 두께는 1-2 cm이다. 겉은 연한 황백색이나 황갈색이며 광택이 있고 자른 모양은 각질모양이고 약간 투명하며, 횡단면을 절단하고 현미경으로 볼 때 유세포내에서 옥살산칼슘침정을 볼 수 있다. 맛은 달고 냄새가 있다.
천마의 성분은 어떠한가?
천마의 성분은 대부분이 페놀성 화합물인데 gastrodin과 p-hydroxybenzylalcohol, parishin, p(p-hydroxybenzyloxymethyl) phenol glucose, vanillyl alcohol, triterpene 및 circiumaldehyde 등의 비페놀성 화합물 등의 물질들이 존재하고 있다3,4)
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