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문제 정의
- 고구마 잎과 잎자루에 대한 식품소재로서의 활용 가능성을 알아보기 위하여 14 품종의 고구마에 대한 일반성분, 무기질 및 항산화활성에 대해 조사하였다. 무기질 함량은 K과 Ca 함량이 가장 높았으며, 단백질 함량은 잎에서 15.
- 따라서 본 연구에서는 고구마 품종별 잎과 잎자루를 이용한 식품소재로의 활용 가능성을 살펴보기 위하여 잎과 잎자루에 함유된 일반성분과 무기성분 함량 그리고 폴리페놀 및플라보노이드 함량 등 항산화 효과에 대하여 연구하였다.
제안 방법
- 8 mL를 첨가하여 잘 혼합한 후 실온에서 30분간 방치하고 520 nm에서 흡광도 감소치를 측정하였다. 각 시료의 농도에 따른 DPPH 라디칼을 소거하여 잔존하는 DPPH 라디칼을 50% 감소시키는 농도 IC50(inhibitory concentration)을 각 시료의 농도로 표현하여 구하였다.
- 고구마 잎과 잎자루에 대한 항산화물질 함량을 비교하고 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거활성에 의한 항산화활성을 측정하였다. 고구마 잎에 대한 DPPH 라디칼 소거활성을 50%로 감소시키는 농도인 IC50값을 측정한 결과는 Table 5와 같다.
- DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl, Sigma)는 분자내 free radical을 함유하고 있는데 이것이 다른 free radical 들과 결합하여 안정한 복합체를 이룬다. 시료의 전자공여능 (electron donating ability, EDA)은 Blois(16,17)의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 추출물 0.
- 즉, 조단백질은 Semi-micro Kjeldhal법으로 측정한 후 질소-단백질 환산계수를 이용하여 산출 하였다. 조회분은 550℃ 직접 회화법으로 측정하였고 무기 성분 함량은 회분을 회화한 후 0.5 N HNO3를 넣고 GF/C(90 mm, Cat No. 1822 090, Whatman International Ltd., Maidstone, England) 여과지로 여과한 다음 50 mL로 정용하여 inductively coupled plasma spectrometer(ICP, Thermo Jarrell Ash, Franklin, MA, USA)로 분석하였다.
- 즉, 각 추출물 100 μL에 2% Na2CO3용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하였고 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 첨가 후 실온에서 30분 반응한 다음 spectrophotometer를 사용하여 750 nm에서 반응액의 흡광도 값을 측정하였다.
- 즉, 추출물 0.2 mL에 2×10-4 M DPPH 용액 0.8 mL를 첨가하여 잘 혼합한 후 실온에서 30분간 방치하고 520 nm에서 흡광도 감소치를 측정하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 Lee 등(14)의 방법을 변형하여 사용하였으며 Folin-Ciocalteu reagent가 추출물의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 분석하였다. 즉, 각 추출물 100 μL에 2% Na2CO3용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하였고 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 첨가 후 실온에서 30분 반응한 다음 spectrophotometer를 사용하여 750 nm에서 반응액의 흡광도 값을 측정하였다.
- 잎과 잎자루는 깨끗이 세척하고 50℃ 열풍건조기(WFO-459PD, EYELA, Tokyo, Japan)로 건조한 후 분쇄기(Micro hammer cutter mill type-3, Culatti AG, Zurich, Switzerland)를 이용하여 80 mesh로 분쇄하고 진공포장한 후 -20℃의 냉동고에 보관하면서 실험에 사용하였다. 항산화 물질 함량 및 항산화활성을 측정하기 위하여 분말시료 5 g에 80% ethanol 100 mL를 가하여 30분 동안 초음파 추출한 후 감압여과 하였다. 동일한 방법으로 2회 반복 추출하여 불용성 물질을 제거하고 회전 진공농축기(N-1000, EYELA)를 이용하여 40℃에서 용매를 완전히 제거한다음 메탄올에 녹여 100 mg/mL로 농도를 맞춰 항산화활성 분석에 사용하였다.
- 희석된 ABTS 용액1 mL에 추출액 50 μL를 가하여 흡광도의 변화를 30분 후에측정하였으며, 표준물질로서 L-ascorbic acid(Sigma)를 동량 첨가하였고, 총 항산화력은 AEAC(L-ascorbic acid equivalent antioxidant capacity, mg AA eq/g)로 표현하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 14품종의 고구마(Ipomoea batatas L.) 는 'Yeonhwangmi', 'Geonpungmi', 'Daeyumi', 'Yulmi', 'Jinhongmi', 'Healthymi', 'Manami', 'Sinchunmi', 'Gunmi', 'Yeonmi', 'Andong', 'Singeonmi', 'Gogeonmi' 및 'Jeungmi' 품종으로 2011년 9월 충북 청원에서 잎과 잎자루를 수확하여 사용하였다.
데이터처리
- 2)Means in the same column with the different are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 고구마 잎과 잎자루의 성분분석과 항산화력을 조사한 각 실험은 모두 3회 이상 반복 실시하였고 통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variation)로 분석한 후 Duncan’s multiple range test를 이용하여 p<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 고구마 잎과 잎자루의 조단백과 조회분은 AOAC 방법에 따라 측정하였다(13). 즉, 조단백질은 Semi-micro Kjeldhal법으로 측정한 후 질소-단백질 환산계수를 이용하여 산출 하였다.
- 고구마 잎과 잎자루의 조단백과 조회분은 AOAC 방법에 따라 측정하였다(13). 즉, 조단백질은 Semi-micro Kjeldhal법으로 측정한 후 질소-단백질 환산계수를 이용하여 산출 하였다. 조회분은 550℃ 직접 회화법으로 측정하였고 무기 성분 함량은 회분을 회화한 후 0.
- 총 플라보노이드 함량은 Choi 등(15)의 방법에 따라 추출물 250 μL에 증류수 1 mL와 5% NaNO₂75 μL를 가한 다음 5분 후 10% AlCl3․6H2O 150 μL를 가하여 6분간 방치하고 1 M NaOH 500 μL를 가하여 11분간 방치한 후, 반응액의 흡광도 값을 510 nm에서 측정하였고, 표준물질로 (+)-catechin hydrate(Sigma)를 사용하여 standard 값을 구한 후 시료 g중의 mg catechin으로 나타내었다.
- 총 항산화력은 ABTS cation decolorization assay 방법 (18)에 의하여 측정하였다. ABTS(2,2'-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid, Sigma) 7.
성능/효과
- 고구마 잎에 대한 DPPH 라디칼 소거활성을 50%로 감소시키는 농도인 IC50값을 측정한 결과는 Table 5와 같다. 고구마 잎의 DPPH 라디칼 소거활성은 건풍미와 증미에서 IC50값이 0.109 mg/mL로 가장 강한 활성을 보였고 율 미에서 0.168 mg/mL로 가장 약한 활성을 보였다. 고구마 잎자루에 대해서는 신천미가 0.
- 고구마 잎의 조회분의 함량은 9.81%～14.91%로 진홍미가 가장 높았고 대유미 품종에서 가장 낮았다(p<0.05).
- 168 mg/mL로 가장 약한 활성을 보였다. 고구마 잎자루에 대해서는 신천미가 0.448 mg/mL로 가장 강한 활성을 보였고, 율미가 1.094 mg/mL로 가장 약한 활성을 보였다. Liao 등(29)의 연구에 의하면 4가지 고구마 품종에 대한 잎의 DPPH 라디칼 소거활성을 분석한 결과 IC50값이 0.
- 고구마 잎과 잎자루에 대한 식품소재로서의 활용 가능성을 알아보기 위하여 14 품종의 고구마에 대한 일반성분, 무기질 및 항산화활성에 대해 조사하였다. 무기질 함량은 K과 Ca 함량이 가장 높았으며, 단백질 함량은 잎에서 15.57～20.34% 범위로 연황미 가장 높게 나타났고 잎자루에서는 3.71～5.97% 범위로 신천미에서 가장 높게 나타났다. 잎의총 폴리페놀 함량과 플라보노이드 함량은 각각 46.
- 97% 범위로 신천미에서 가장 높게 나타났다. 잎의총 폴리페놀 함량과 플라보노이드 함량은 각각 46.26～85.10 mg/g 및 40.25～68.37 mg/g 범위로 건풍미에서 가장 높았으며, 잎자루는 각각 14.60～37.93 mg/g 및 10.18～22.48 mg/g 으로 신천미에서 가장 높았다. DPPH 라디칼 소거활성은 잎의 경우 건풍미와 증미에서 IC50값이 0.
- K은 연미에서 가장 많은 함량을 나타내었고 신건미에서 가장 적게 나타났으며, Ca은 맛나미에서 가장 많은 함량을, 대유미에서 가장 적은 함량을 나타내었다. 잎자루의 무기성분 함량을 측정한 결과는 Table 3에서 보는 바와 같이 주요 무기성분은 Ca과 K이 었으며, 그 함량은 각각 23.04～40.75 및 11.58～18.55 mg/mL 범위로 K은 고건미에서 가장 많은 함량을 나타내었고 대유 미에서 가장 적게 나타내었으며, Ca은 연미에서 가장 많은 함량을, 대유미에서 가장 적은 함량을 나타내었다. 그 밖에 Mg, Na, Al, Cu, Fe, Mn 및 Zn 등이 미량으로 검출되었다.
- 05). 잎자루의 조회분의 함량은 고건미에서 14.45%로 가장 많은 함량을 나타내었고, 대유미에서 10.17%로 가장 낮게 나타났다. 조단백질 함량은 3.
- 조단백질 함량은 3.71%～5.97% 범위로 신천미에서 가장 많은 함량을 나타내었고, 율미에서 가장 낮은 함량을 나타내어 품종 간에 유의적인 차이를 보이는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 조단백질 함량은 연황미에서 20.34%로 가장 높은 함량을 보였고 건풍미가 15.57%로 가장 낮은 함량을 보여 품종간로 유의적인 차이를 보이는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량은 건풍미 품종이 각각 85.10 mg GAE/ g 및 68.37 mg CE/g으로 가장 높은 함량을 나타내었고 율미 품종이 각각 46.26 mg GAE/g 및 40.25 mg CE/g으로 가장 적은 함량을 나타내었으며, 품종 간에 유의적인 차이를 나타내었다(p<0.05).
- 총 플라보노이드 함량은 신천미 품종이 22.48 mg CE/g으로 가장 높았고, 안동 품종이 10.18 mg CE/g으로 가장 적게 나타났 으며, 품종 간에 유의적인 차이가 있었다(p<0.05).
- 총 항산화력(ABTS)은 잎의 경우 건풍미에서 58.75 mg AA eq/g으로 가장 높은 총 항산화력을 보였으며 율미에서 30.72 mg AA eq/g으로 가장 낮게 나타났다. 잎자루의 경우 8.
- 448 mg/mL로 가장 높았다. 총 항산화력은 잎의 경우 건풍미가 58.75 mg AA eq/g으로 가장 높았고 잎자루는 대유미가 14.95 mg AA eq/g으로 가장 높았다. 이상의 결과로부터 고구마 잎이 잎자루보다 항산화활성 뿐만 아니라 단백질함량과 무기질함량이 풍부해 식품소재로써 활용가능성이 높을 것으로 판단된다.
후속연구
- 95 mg AA eq/g 범위로 대유미에서 가장 높았고 율미에서 가장 낮았다. DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능 모두 잎이 잎자루보다 높게 나타났는데 이러한 결과는 보통 식물체의 잎이 잎자루 및 기타 부위에 비해 높게 나타난다는 보고(30)와 유사한 결과로 항산화활성이 높은 잎과 잎자루를 이용해 식품소재로서 활용할 수 있는 기초자료로서 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.
- 이외에 아질산염 소거능 및 ACE 저해활성과 같은 생리활성도 높아 기능성 채소로 이용하기에 충분한 가치가 있다고 보고된바 있다(12). 고구마 관련 연구는 대부분 고구마의 괴근을 중심으로 연구되었는데 잎과 잎자루에 대해서는 이용도가 미흡하여 버려지거나 사료로만 이용되고 있을 뿐 영양성분을 품종별로 비교 연구한 결과는 찾아보기 어려운 실정이며, 산업적으로 이용하기 위해서는 잎과 잎자루의 활성성분에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 95 mg AA eq/g으로 가장 높았다. 이상의 결과로부터 고구마 잎이 잎자루보다 항산화활성 뿐만 아니라 단백질함량과 무기질함량이 풍부해 식품소재로써 활용가능성이 높을 것으로 판단된다.
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