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문제 정의
- 따라서 본 연구는 쌀의 미세한 향기성분 차이를 전자코를 사용하여 쌀의 도정도에 따라 판별할 수 있는지 알아보고자 하였으며, 도정도에 따라서 실온에 저장하였을 경우 쌀에서 어떠한 휘발 성분 변화가 일어나는지 전자코의 변화를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 3. Discriminant function analysis of the obtained data by electronic nose of milling degree of 0 day and 12 weeks stored rice. DF1: r2=0.
- 2. Discriminant function analysis of the obtained data by electronic nose of milling degree of rice during 12 weeks of storage (A), the relationship between DF1 and storage time (B). DF1: r2=0.
- 분석에 사용된 전자코는 질량분석기(Quadrupole Mass Spectrometer, Balzers Instruments, Masin-Epagniger, Switzerland)가 연결되어 있으며 휘발성 물질들은 70 eV에서 이온화시켜 180초 동안 생성된 이온물질을 사중극자(quadrupole) 질량 필터링을 거친 후 특정 질량 범위(10-200 amu)에 속하는 물질을 정수단위로 측정하였다. 공기를 대조구로 사용하였으며 각각의 시료는 3회 반복을 실시하였다. 이온화되어 얻어진 분자들은 Ar을 토대로 normalization하였으며 이 중 가장 차별성을 높게 표현하는 분자량(m/z)을 갖는 variables 그룹을 선정하여 통계분석 하였다.
- 시료는 자동시료채취기(CombiPAL, CTC analytics, Zwingen, Switzerland)가 연결된 전자코(SMart Nose300, SMart Nose, Marin-Epagnier, Switzerland)로 분석하였다. 분석에 사용된 전자코는 질량분석기(Quadrupole Mass Spectrometer, Balzers Instruments, Masin-Epagniger, Switzerland)가 연결되어 있으며 휘발성 물질들은 70 eV에서 이온화시켜 180초 동안 생성된 이온물질을 사중극자(quadrupole) 질량 필터링을 거친 후 특정 질량 범위(10-200 amu)에 속하는 물질을 정수단위로 측정하였다. 공기를 대조구로 사용하였으며 각각의 시료는 3회 반복을 실시하였다.
- 5 mL를 취하였으며 headspace system을 이용하여 시료의 기체성분을 분석하였다. 시료는 자동시료채취기(CombiPAL, CTC analytics, Zwingen, Switzerland)가 연결된 전자코(SMart Nose300, SMart Nose, Marin-Epagnier, Switzerland)로 분석하였다. 분석에 사용된 전자코는 질량분석기(Quadrupole Mass Spectrometer, Balzers Instruments, Masin-Epagniger, Switzerland)가 연결되어 있으며 휘발성 물질들은 70 eV에서 이온화시켜 180초 동안 생성된 이온물질을 사중극자(quadrupole) 질량 필터링을 거친 후 특정 질량 범위(10-200 amu)에 속하는 물질을 정수단위로 측정하였다.
- 쌀의 도정도에 따른 휘발성분의 변화를 알아보기 위하여 전자코 분석을 시행하여 보았다. 그 결과 도정도가 증가할수록 대조구인 공기와 DF1의 거리가 가까워져 적은 휘발성분을 갖는 것으로 나타났다.
- 저장 기간 내에서 쌀의 도정도는 어떠한 영향을 주는지 알아보기 위하여 저장하지 않은 쌀과 12주 저장 쌀을 변수로 선택하여 통계처리를 시행하여 휘발 성분 패턴을 본 결과를 Fig. 3에 나타내었다.
- 2에 나타내었다. 품종은 고시히카리를 선택하였고, 도정 정도는 0, 1, 3, 5, 10, 12%이었고 저장 기간은 12주이었다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용된 쌀은 2014년도에 수확한 햅쌀(Gyeongbuk Gimcheon, Korea)이며 품종은 고시히카리를 사용하였으며, 쌀 시료는 도정률에 따라 0, 1, 3, 5, 10, 12%로 도정하여 사용하였다. 위의 시료들은 서울 시내 시중의 마트(Seoul, Korea)에서 즉석 도정미를 구입하여 사용하였으며, 20 mL vial (La-Pha-Pack GmbH, Langerwehe, Germany)에 도정도에 따른 쌀 시료를 넣은 후 PTFE/silicone 뚜껑(Pharma-Fix, Chemmea, Slovakia)으로 밀봉하여 20oC incubator (VS-1203P3N, Vision Scientific Co.
- 본 실험에서 사용된 쌀은 2014년도에 수확한 햅쌀(Gyeongbuk Gimcheon, Korea)이며 품종은 고시히카리를 사용하였으며, 쌀 시료는 도정률에 따라 0, 1, 3, 5, 10, 12%로 도정하여 사용하였다. 위의 시료들은 서울 시내 시중의 마트(Seoul, Korea)에서 즉석 도정미를 구입하여 사용하였으며, 20 mL vial (La-Pha-Pack GmbH, Langerwehe, Germany)에 도정도에 따른 쌀 시료를 넣은 후 PTFE/silicone 뚜껑(Pharma-Fix, Chemmea, Slovakia)으로 밀봉하여 20oC incubator (VS-1203P3N, Vision Scientific Co. Ltd., Daejeon,Korea)에서 12주간 저장하였다.
- 전자코 분석에서 사용된 판별함수 분석은 휘발성 향기성분으로부터 생성되는 10-200 amu의 ion fragment 중 각 시료 간에 차별성이 높은 30개 미만의 fragment (m/z)를 독립변수로 선택한다. 선택된 독립변수의 해당 감응도 값을 이용하여 다음 식에 따라 판별함수분석(DFA)를 실시하였으며 종속변수에 영향을 주는 독립변수를 검정하였다.
데이터처리
- 전자코 분석에서 사용된 판별함수 분석은 휘발성 향기성분으로부터 생성되는 10-200 amu의 ion fragment 중 각 시료 간에 차별성이 높은 30개 미만의 fragment (m/z)를 독립변수로 선택한다. 선택된 독립변수의 해당 감응도 값을 이용하여 다음 식에 따라 판별함수분석(DFA)를 실시하였으며 종속변수에 영향을 주는 독립변수를 검정하였다.
- 공기를 대조구로 사용하였으며 각각의 시료는 3회 반복을 실시하였다. 이온화되어 얻어진 분자들은 Ar을 토대로 normalization하였으며 이 중 가장 차별성을 높게 표현하는 분자량(m/z)을 갖는 variables 그룹을 선정하여 통계분석 하였다. Fig.
성능/효과
- 그 결과 DF1의 F값은 217.75, DF2의 F값은 35.62으로 약 6배에 해당하는 차이가 나타나는 것으로 보아 주로 DF1에 의하여 영향을 미치는 것을 의미한다. 즉 두 시료간의 차별 정도는 x, y축의 영향 정도를 6:1의 비율로 미치는 것으로 나타났다.
- 그 결과 DF1의 F값은 900.09, DF2의 F값은 345.30으로 약 3배에 해당하는 차이가 나타나는 것으로 보아 주로 DF1에 의하여 영향을 받는 것을 의미한다. 즉 두 시료간의 차별 정도는 x, y축의 영향 정도를 3:1의 비율로 미치는 것으로 나타났다.
- 쌀의 도정도에 따른 휘발성분의 변화를 알아보기 위하여 전자코 분석을 시행하여 보았다. 그 결과 도정도가 증가할수록 대조구인 공기와 DF1의 거리가 가까워져 적은 휘발성분을 갖는 것으로 나타났다. 이는 도정도를 전자코로 판별할 수 있다고 보여진다.
- Tsugita 등(20)의 연구에서는 도정률에 따른 일반미 밥의 휘발성분을 알아보았다. 그 결과 도정률이 높은 쌀일수록 밥의 휘발성분이 줄어들었고, 밥의 향 강도도 약해졌다고 하였다. 이러한 현상은 밥의 특징적인 휘발 성분은 쌀알의 표피층에서 형성된다고 결론지었다.
- 1(B)이다. 도정도가 증가할수록 DF1의 값이 증가하는 것을 보여주었으며, 이에 따른 추세선의 r2 값이 0.9708로 전자코로도 비교적 정확하게 도정도를 판별할 수 있을 것이라고 사료되는 바이다.
- 또한 도정을 많이 할수록 대조구의 시료와 DF1의 거리가 가까워 휘발 성분의 변화가 적은 것을 확인할 수 있었으며, 5% 이하로 도정할 경우 대조구와 DF1의 차이가 나기 때문에 도정도도 저장 시에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다. 도정을 많이 한 10% 도정 쌀과 12%도정 쌀의 시료의 경우 시료의 변화가 12주 저장 시에도 거의 일어나지 않았음을 확인할 수 있었다. 또한, 도정 % 가 증가할수록 휘발 성분이 많이 변하지만 0% 도정 쌀의 경우 위치가 시료 5% 쌀의 DF1의 위치와 비슷하게 나타나 0% 도정 쌀이 상대적으로 휘발 성분이 적게 변화되었음을 보여주었다.
- 이는 도정도를 전자코로 판별할 수 있다고 보여진다. 또한 도정도에 따른 쌀의 저장기간이 늘어날수록 휘발 성분이 증가하는 것을 보여주었다. 이는 쌀을 저장 하였을 경우 지방의 산패가 일어나게 되고 이는 곧 이취로 이어지게 되기 때문에 저장기간이 길어질수록 휘발 성분이 많아지는 것으로 여겨진다.
- 저장을 하지 않은 대조구의 쌀 시료보다 12주 저장한 쌀의 시료가 DF1의 왼쪽 방향으로 공기와 멀게 나타나는 것을 보아 휘발 성분이 많이 생성되었음을 확인할 수 있었다. 또한 도정을 많이 할수록 대조구의 시료와 DF1의 거리가 가까워 휘발 성분의 변화가 적은 것을 확인할 수 있었으며, 5% 이하로 도정할 경우 대조구와 DF1의 차이가 나기 때문에 도정도도 저장 시에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다. 도정을 많이 한 10% 도정 쌀과 12%도정 쌀의 시료의 경우 시료의 변화가 12주 저장 시에도 거의 일어나지 않았음을 확인할 수 있었다.
- 도정을 많이 한 10% 도정 쌀과 12%도정 쌀의 시료의 경우 시료의 변화가 12주 저장 시에도 거의 일어나지 않았음을 확인할 수 있었다. 또한, 도정 % 가 증가할수록 휘발 성분이 많이 변하지만 0% 도정 쌀의 경우 위치가 시료 5% 쌀의 DF1의 위치와 비슷하게 나타나 0% 도정 쌀이 상대적으로 휘발 성분이 적게 변화되었음을 보여주었다.
- 즉 두 시료간의 차별 정도는 x, y축의 영향 정도를 3:1의 비율로 미치는 것으로 나타났다. 저장을 하지 않은 대조구의 쌀 시료보다 12주 저장한 쌀의 시료가 DF1의 왼쪽 방향으로 공기와 멀게 나타나는 것을 보아 휘발 성분이 많이 생성되었음을 확인할 수 있었다. 또한 도정을 많이 할수록 대조구의 시료와 DF1의 거리가 가까워 휘발 성분의 변화가 적은 것을 확인할 수 있었으며, 5% 이하로 도정할 경우 대조구와 DF1의 차이가 나기 때문에 도정도도 저장 시에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다.
- 1(A)를 보면 쌀의 도정도에 따라서 DF1의 방향으로 구분되었음을 확인할 수 있었다. 전자코의 경우 도정도가 낮아질수록 휘발 성분이 더 많이 검출되어 DF1의 왼쪽 방향으로 이동하여 DF1값이 작아짐을 알 수 있었다. 이에 따라 DF1의 평균값을 막대그래프로 나타낸 것이 Fig.
- 89으로 약 2배에 해당하는 차이가 나타나는 것으로 보아 주로 DF1에 의하여 영향을 미치는 것을 의미한다. 즉 두 시료간의 차별 정도는 x, y축의 영향 정도를 2:1의 비율로 미치는 것으로 나타났다. 공기는 냄새가 존재하지 않기 때문에 이를 대조구로 보았을 때 DF1을 기준으로 공기는 상대적으로 오른쪽(양의 방향)에 위치하였으며 쌀 시료는 왼쪽(음의 방향)에 위치하는 것을 볼 수 있었다.
- 30으로 약 3배에 해당하는 차이가 나타나는 것으로 보아 주로 DF1에 의하여 영향을 받는 것을 의미한다. 즉 두 시료간의 차별 정도는 x, y축의 영향 정도를 3:1의 비율로 미치는 것으로 나타났다. 저장을 하지 않은 대조구의 쌀 시료보다 12주 저장한 쌀의 시료가 DF1의 왼쪽 방향으로 공기와 멀게 나타나는 것을 보아 휘발 성분이 많이 생성되었음을 확인할 수 있었다.
- 62으로 약 6배에 해당하는 차이가 나타나는 것으로 보아 주로 DF1에 의하여 영향을 미치는 것을 의미한다. 즉 두 시료간의 차별 정도는 x, y축의 영향 정도를 6:1의 비율로 미치는 것으로 나타났다. 공기는 냄새가 존재하지 않기 때문에 이를 대조구로 보았을 때 때 DF1을 기준으로 공기는 상대적으로 오른쪽(양의 방향)에 위치하였으며 쌀 시료는 왼쪽(음의 방향)에 위치하는 것을 볼 수 있었다.
후속연구
- Yoon 등(21)은 저장기간이 길어질수록 지방 산가가 크게 증가하였고, 백미보다는 현미가 더 지방 산가가 높게 나타났다고 하였다. 이러한 사실로 도정도가 증가할수록 지방의 함량이 줄어 도정도가 높은 백미로 저장하는 것이 다른 도정미 보다 향미의 변화를 적게 가져올 수 있을 것이라고 생각된다.
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