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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 천년초 선인장의 줄기와 열매를 동결 건조하여 분말화한 후 기능성 성분으로 Vit. B1, B2, B3, 루틴 및 베타카로틴 등의 비타민, 식이섬유, 조 사포닌을 분석하고, 물리적 특성으로 pH 및 색도, 보수력, 보유력, 팽윤력, 용적밀도, 점액물질 함량 및 수분흡수량을 조사하여 천년초를 이용한 가공식품 개발 시 기초 자료로 제공하고자 하였다.
가설 설정
- 3)Values are mean±SD (n=3).
제안 방법
- 본 연구에서는 천년초의 줄기와 열매를 동결 건조하여 분말화 한 후 기능성 성분으로 Vit. B1, B2, B3, 루틴 및 베타카로틴 등의 비타민, 식이섬유, 조 사포닌을 분석하고, 물리적 특성으로 pH 및 색도, 보수력, 보유력, 팽윤력, 용적 밀도, 점액물질 함량 및 수분흡수량을 조사하였다. 천년초 분말의 비타민을 측정한 결과 비타민 C(ascorbic acid)의 함량이 가장 많았으며 줄기가 42.
- 561 N HCl 5 mL와 amyloglucosidase 300 μL를 첨가하여 60℃에서 30분 동안 교반 후 실온에서 1시간 방치하였다. Crucible에 1 g의 celite을 평량한 후 78% ethanol, 95% ethanol 및 acton을 각각 15 mL씩 2회 씻어낸 후 105℃에서 건조시켜 crucible celite 무게를 측정하였다. 건조된 시료를 단백질 분석기(Kjeltec 2400 AUT, FossTecator, Eden Prairie, MN, USA)를 이용하여 단백질 정량과 건식 회화법으로 회분 정량을 분석하여 총 식이섬유로 하였다.
- 얻어진 methanol 추출물을 증류수 20 mL에 용해하여 diethyl ether 100 mL를 첨가하여 지용성 성분과 색소 등을 제거하고 diethyl ether로 색소 및 비극성 문질을 분리한 것을 ethyl ether 분획물로 하였다. Ethyl acetate로 분획하여 수층을 수포화 butanol(water-saturated n-butanol)로 3회 반복 추출하여 증류수로 2회 세척한 후 butanol 층을 polyamide와 alumina column을 통과시켜 남아 있는 색소를 제거하였다. 다시 수포화 butanol로 column을 통과시켜 내부에 부착되어 있을 crude saponin을 모아 첫 번째 butanol 층과 합하였다.
- Crucible에 1 g의 celite을 평량한 후 78% ethanol, 95% ethanol 및 acton을 각각 15 mL씩 2회 씻어낸 후 105℃에서 건조시켜 crucible celite 무게를 측정하였다. 건조된 시료를 단백질 분석기(Kjeltec 2400 AUT, FossTecator, Eden Prairie, MN, USA)를 이용하여 단백질 정량과 건식 회화법으로 회분 정량을 분석하여 총 식이섬유로 하였다. 이때, 효소를 반응시킨 시험용액을 여과하여 얻은 crucible 잔사는 불용성 식이섬유로 하였으며 여과액은 수용성 식유섬유로 하였다.
- 균질화된 추출액을 원심분리한 후 0.45 μmmembranc filter로 여과하여 HPLC(PU-980, Jasco Co.,Tokyo, Japan)를 이용하여 UV 검출기(UV-970, Jasco Co.)로254 nm에서 분석하였다.
- 분석조건은 컬럼은 μ-Bondapak C-18(300×3.9 mm, Waters Co.,Milford, MA, USA)였으며 UV 검출기(UV-970, Jasco Co.,Tokyo, Japan)를 이용하여 325 nm에서 분석하였다.
- 천년초의 줄기와 열매 분말의 pH 측정은 시료 3 g를 각각 취하고 여기에 증류수 27 mL를 가하여 균질화한 다음 pH meter(Orion 4 STAR, Thermo Scientific, Beverly, MA,USA)로 3회 반복 측정하여 평균값을 나타냈다. 색도의 측정은 색차계(Color-Eye 3100, Macbeth, New Windsor, NY,USA)를 이용하여 Hunter 값인 L값(명도, lightness), a값(적색도, redness), b값(황색도, yellowness)를 3회 측정한 뒤 평균값을 나타내었다.
- 천년초 분말의 조 사포닌 분석은 시료 9 g를 90% methanol 100 mL를 첨가하여 3시간씩 3회 환류냉각 추출한 후 여과한 후 45℃에서 감압 농축시켜 methanol 추출물을 얻었다. 얻어진 methanol 추출물을 증류수 20 mL에 용해하여 diethyl ether 100 mL를 첨가하여 지용성 성분과 색소 등을 제거하고 diethyl ether로 색소 및 비극성 문질을 분리한 것을 ethyl ether 분획물로 하였다. Ethyl acetate로 분획하여 수층을 수포화 butanol(water-saturated n-butanol)로 3회 반복 추출하여 증류수로 2회 세척한 후 butanol 층을 polyamide와 alumina column을 통과시켜 남아 있는 색소를 제거하였다.
- 천년초의 줄기와 열매 분말의 점액물질 함량은 동결건조시킨 시료분말 10 g을 물 100 mL에 용해시켜 24시간 동안 방치시킨 후 침전물을 제거하였다. 여기에 acetone 100 mL을 첨가한 다음 5℃에서 24시간 동안 방치한 후에 여과지(Whatman No. 2)로 여과하여 응고물질을 105℃ 건조기에서 건조한 다음 점액물질의 함량을 측정하였다(9). 점액물질의 수분흡수량은 105℃의 건조기에서 건조시킨 천년초분말의 시료 1 g에 100 mL의 증류수를 가하여 실온에서 4 시간 정도 방치한 다음 여과지(Whatman No.
- 2)로 여과하여 응고물질을 105℃ 건조기에서 건조한 다음 점액물질의 함량을 측정하였다(9). 점액물질의 수분흡수량은 105℃의 건조기에서 건조시킨 천년초분말의 시료 1 g에 100 mL의 증류수를 가하여 실온에서 4 시간 정도 방치한 다음 여과지(Whatman No. 2)로 여과한 후 응고물에 흡수된 수분함량을 측정하였다(9).
- 천년초 분말의 조 사포닌 분석은 시료 9 g를 90% methanol 100 mL를 첨가하여 3시간씩 3회 환류냉각 추출한 후 여과한 후 45℃에서 감압 농축시켜 methanol 추출물을 얻었다. 얻어진 methanol 추출물을 증류수 20 mL에 용해하여 diethyl ether 100 mL를 첨가하여 지용성 성분과 색소 등을 제거하고 diethyl ether로 색소 및 비극성 문질을 분리한 것을 ethyl ether 분획물로 하였다.
- 천년초의 줄기와 열매 분말의 보수력, 보유력, 팽윤력, 용적밀도는 Chen 등(22)과 Robertson 등(23)의 방법을 변형하여 측정하였다. 보수력(water holding capacity, WHC)측정은 항량된 원심 분리관 50 mL에 시료 0.
- 천년초의 줄기와 열매에 존재하는 식이섬유 함량을 총 식이섬유(TDF)와 수용성 식이섬유(SDF), 불용성 식이섬유(IDF)를 각각 측정하여 건조물 기준(dry matter basis)으로 계산하여 Table 2에 나타내었다. 천년초의 줄기와 열매 분말의 식이섬유 함량은 건조물 기준 줄기의 경우 총 식이섬유 함량이 67.
대상 데이터
- 천년초는 2011년 10월에 전라남도 장성군에서 재배한 것을 공급받아 천년초의 줄기와 열매 분말을 제조하였다. 천년초의 줄기와 열매는 흙과 잔가시를 제거하고 흐르는 물에 씻은 다음 물기를 제거하여 -70℃에서 급속냉동 시킨 후 동결건조기(Ilshin Lab Co.
데이터처리
- 실험에서 얻어진 결과에 대한 통계처리는 SPSS 통계프로그램(12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 분산분석을 실시하였으며, 유의성 검정(p<0.05)은 t-test를 이용하였다.
이론/모형
- 비타민 분석은 비타민 B1는 Thiochrom 형광법, 비타민 B2는 Iumiflavin 형광법, 비타민 B3는 Konig 반응에 의한 비색법으로 분석하였다(19).
- 식이섬유 분석은 AOAC법(20)의 효소중량법(enzymaticgravimetric method)으로 분석용 Kit(TDF 100A, SigmaChemical Co., NY, USA)를 이용하여 총 식이섬유(totaldietary fiber, TDF), 불용성 식이섬유(insoluble dietary fiber,IDF), 수용성 식이섬유(soluble dietary fiber, SDF)를 각각 분석하였다. 시료 0.
성능/효과
- 10 mg/g으로 나타났다. 물리적 특성의 pH는 줄기가 pH 5.34, 열매가 pH 5.07로 약산성이었고 보유력을 제외한 보수력, 용적밀도 및 팽윤력은 줄기가 높게 나타났으며 점질물질의 함량과 수분흡수량도 줄기가 열매보다 더 높게 나타났다.
- 본 실험의 lutein의 함량을 측정한 결과 천년초 줄기에서 424.93 μg으로 열매의 161.13 μg보다 약 2.3배 정도 더 높게 나타났으며 β-carotene의 함량은 줄기가 45.90 μg이었으며 열매가 134.08 μg으로 열매에서 약 2.9배 정도 높은 함량을 나타내었다.
- 9배 정도 높은 함량을 나타내었다. 비타민 B의 경우 줄기와 열매의 함량이 각각 비타민 B1(thiamin)는 0.16 mg 및 0.15 mg, 비타민 B2(riboflavin)은 0.08 mg 및 0.12 mg으로 아주 적은양이 함유되어 있었으며 비타민 B3(niacin)은 0.92 mg 및 1.01 mg으로 나타났다. 식이섬유는 줄기에서 수용성 식이섬유가 45.
- 비타민B의 경우 줄기와 열매의 함량이 각각 비타민 B1(thiamin)는 0.16 mg 및 0.15 mg이었고 비타민 B2(riboflavin)은 0.08 mg및 0.12 mg으로 아주 적은양이 함유되어 있었으며 비타민B3(niacin)은 0.92 mg 및 1.01 mg으로 나타났다.
- 01 mg으로 나타났다. 식이섬유는 줄기에서 수용성 식이섬유가 45.24%, 불용성 식이섬유가 22.15%로 열매보다 높게 나타났다. 조 사포닌은 줄기가 19.
- 21 mg으로 줄기 분말의 약 2배 이상 더 높게 나타났다. 이러한 결과로 천년초의 비타민 C 함량이 상당히 많이 함유되어 있음을 확인 할 수 있었다. Jung 등(18)의 연구에서 전남 여수지역에서 재배되는 천년초 선인장의 줄기와 열매의 비타민 C를 측정한 결과 줄기는 17.
- 77%로 가장 높은 함량을 보였다는 연구가 보고되었다. 이러한 연구와 본 실험의 결과와 비교해 보면 천년초의 줄기와 열매의 식이섬유 함량은 매우 높으며 천년초 의 열매보다 줄기에 식이섬유가 함량이 더 높음을 확인할 수 있었다. 그러므로 천년초의 줄기와 열매에는 식이섬유가 많아 천연 식품소재로서 이용가치가 높을 것으로 생각된다.
- 천년초 줄기와 열매 분말의 점질물질 함량 및 수분흡수량을 측정한 결과는 Table 6과 같다. 점질물질 함량은 줄기에서 73.57%이었으며 열매에서는 24.81%로 줄기에서 점질물질이 더 많음을 확인할 수 있었다. 점질물질의 수분흡수량은 줄기와 열매가 각각 12.
- 천년초 분말의 pH 및 색도를 측정한 결과는 Table 4에서 보는 바와 같으며 pH의 경우 줄기 분말은 pH 5.34이었고 열매 분말은 pH 5.07로 줄기 분말이 더 높게 나타났다. 색도는 줄기 분말의 경우 명도를 나타내는 L값의 경우 78.
- B1, B2, B3, 루틴 및 베타카로틴 등의 비타민, 식이섬유, 조 사포닌을 분석하고, 물리적 특성으로 pH 및 색도, 보수력, 보유력, 팽윤력, 용적 밀도, 점액물질 함량 및 수분흡수량을 조사하였다. 천년초 분말의 비타민을 측정한 결과 비타민 C(ascorbic acid)의 함량이 가장 많았으며 줄기가 42.14 mg, 열매가 105.21 mg 으로 줄기의 약 2배 이상 더 높게 나타났다. Lutein의 함량은 줄기가 열매 보다 약 2.
- 천년초의 줄기와 열매 분말로부터 분리한 조 사포닌 함량을 측정한 결과는 Table 3에서 보는 바와 같이 천년초의 조 사포닌 함량은 줄기가 19.30 mg/g이었고 열매가 25.10mg/g으로 열매가 다소 높게 나타났다.
- 천년초의 줄기와 열매 분말의 비타민를 분석한 결과는 Table 1에서 보는 바와 같이 비타민류 중에서 비타민C(ascorbic acid)의 함량이 가장 많이 함유되어 있음을 확인하였는데, 줄기 분말에서 42.14 mg으로 나타났으며 열매분말이 105.21 mg으로 줄기 분말의 약 2배 이상 더 높게 나타났다. 이러한 결과로 천년초의 비타민 C 함량이 상당히 많이 함유되어 있음을 확인 할 수 있었다.
- 천년초의 줄기와 열매에 존재하는 식이섬유 함량을 총 식이섬유(TDF)와 수용성 식이섬유(SDF), 불용성 식이섬유(IDF)를 각각 측정하여 건조물 기준(dry matter basis)으로 계산하여 Table 2에 나타내었다. 천년초의 줄기와 열매 분말의 식이섬유 함량은 건조물 기준 줄기의 경우 총 식이섬유 함량이 67.39%, 수용성 식이섬유가 45.24%, 불용성 식이섬유가 22.15%이었으며, 열매의 경우 총 식이섬유 함량이 44.51%, 수용성 식이섬유가 32.16%, 불용성 식이섬유 12.35%로 나타났다.
후속연구
- 이러한 연구와 본 실험의 결과와 비교해 보면 천년초의 줄기와 열매의 식이섬유 함량은 매우 높으며 천년초 의 열매보다 줄기에 식이섬유가 함량이 더 높음을 확인할 수 있었다. 그러므로 천년초의 줄기와 열매에는 식이섬유가 많아 천연 식품소재로서 이용가치가 높을 것으로 생각된다.
- )라고 불리우며 여러 가지 화학적 구조가 밝혀져 그기능성이 이미 알려져 있다(28). 따라서, 천년초의 사포닌의 종류와 화학적 구조에 관한 연구가 이루어진다면 앞으로 용도에 맞게 활용하게 되어 천년초의 부가가치를 더 높일 수 있고 기능성으로서의 그 이용가치가 더욱 더 증대 될 것으로 사료되었다.
- 따라서, 천년초의 점질물질은 생리기능성을 가지고 있지만 높은 점도 때문에 식품가공 시 저해요인이 될 수 있으므로 새로운 이용 방안이 모색되어야하며 본 연구의 수분흡수량의 결과는 가공적성을 높이는데 중요한 역할을 할 것으로 보인다.
- 일반적으로 선인장과에 속하는 선인장 열매의 색소 주성분은 베타레인(betalain)으로 적색의 베타시아닌(betacyanin)과 황색의 베타잔틴(betaxantin)으로 분류되며 다양한 색상으로 분포하는 천연색소로 알려져 있다(30). 따라서, 천년초의 줄기와 열매 색소는 천연색소로서 적절하게 이용된다면 제품의 기호성 증진시키는 유용한 식품소재가 될 것으로 생각된다.
- 이러한 결과 보아 천년초에 함유되어 있는 비타민류, 식이섬유 등은 천연 기능성 소재로 이용 가능하며 물리적 특성을 잘 이용한다면 가공적성 및 제품의 기호성을 증진시키는데 유용한 식품소재가 될 것으로 기대된다.
- 천년초 선인장은 가시를 제외한 파란색의 줄기, 붉은색의 열매, 노란색의 꽃, 흰색의 뿌리, 검은색의 씨앗 등의 오색을 갖추고 있으며 각각 영양성분 및 약리 효능이 있어 선인장 전체가 상품가치가 뛰어나며 각각의 특성을 살려서 제품개발이 가능할 것으로 보인다. 천년초 분말의 물리적 특성 및 부위별 기능성 성분에 관한 연구(18)가 보고되고 있지만 아직 미미한 실정으로 천년초를 이용한 가공제품 개발 시 제품의 종류나 특성에 따라 가공처리 방법이 달라질 수 있기 때문에 적절한 조건을 찾는 다양한 연구가 필요하다.
- 천년초 선인장에 연구로는 주로 항산화(6), 항균(7), 항암효과(8) 등의 생리활성에 관한 연구, 천년초에서 분리한 점질 다당의 면역 활성에 관한 연구(9) 등이 보고되었으며 천년초를 이용한 가공제품에 관한 연구는 쌀 막걸리(10), 쿠키(11), 우리밀 국수(12), 와인(13), 생면(14), 떡(15), 식빵(16), 음료(17) 등에 첨가하여 이용성 증진을 위한 품질특성을 조사한 연구가 보고되었다. 천년초 선인장은 가시를 제외한 파란색의 줄기, 붉은색의 열매, 노란색의 꽃, 흰색의 뿌리, 검은색의 씨앗 등의 오색을 갖추고 있으며 각각 영양성분 및 약리 효능이 있어 선인장 전체가 상품가치가 뛰어나며 각각의 특성을 살려서 제품개발이 가능할 것으로 보인다. 천년초 분말의 물리적 특성 및 부위별 기능성 성분에 관한 연구(18)가 보고되고 있지만 아직 미미한 실정으로 천년초를 이용한 가공제품 개발 시 제품의 종류나 특성에 따라 가공처리 방법이 달라질 수 있기 때문에 적절한 조건을 찾는 다양한 연구가 필요하다.
- 따라서, 앞서 식이섬유 분석 결과에서 불용성 식이섬유가 줄기나 열매에서 모두 높았는데 이런 결과는 본 연구의 보수력의 결과와도 일치하는 경향이었다. 특히 앞의 실험결과에서 천년초 줄기의 불용성 식이섬유가 더 높게 나타났고 보수력과 팽윤력이 높아 식품소재로서 줄기가 열매보다 더 가치가 클 것으로 기대된다.
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