This study was performed to provide basic data of Saekso 2 corn kernels. Proximate composition, free sugars, fatty acids and anthocyanin content of Saekso 2 corn kernels were analyzed. Proximate composition of dried Saekso 2 corn kernels were represented 8.84% moisture, 1.44% crude ash, 5.46% crude ...
This study was performed to provide basic data of Saekso 2 corn kernels. Proximate composition, free sugars, fatty acids and anthocyanin content of Saekso 2 corn kernels were analyzed. Proximate composition of dried Saekso 2 corn kernels were represented 8.84% moisture, 1.44% crude ash, 5.46% crude lipid, 10.31% crude protein. Free sugars composition by HPLC/ELSD showed that sucrose (1.00%), glucose (0.63%), maltose (0.52%), fructose (0.44%) were present. The composition of fatty acids in Saekso 2 corn kernels was analyzed by GC/FID. 11 species of fatty acids were analyzed in Saekso 2 corn kernels. The ratio of saturated fatty acids and unsaturated fatty acids 16.09 : 83.91. Content of linoleic acid was the highest in fatty acids. The total anthocyanin content in Saekso 2 corn kernels was 0.24% by UV/Vis. Anthocyanin components separated and quantified using HPLC/MS/MS. Cyanidin 3-O-glucoside chloride (C-3-G), pelargonidin 3-O-glucoside chloride (Pg-3-G) and peonidin 3-O-glucoside chloride (Pn-3-G) of anthocyanin were analyzed in Saekso 2 corn kernels.
This study was performed to provide basic data of Saekso 2 corn kernels. Proximate composition, free sugars, fatty acids and anthocyanin content of Saekso 2 corn kernels were analyzed. Proximate composition of dried Saekso 2 corn kernels were represented 8.84% moisture, 1.44% crude ash, 5.46% crude lipid, 10.31% crude protein. Free sugars composition by HPLC/ELSD showed that sucrose (1.00%), glucose (0.63%), maltose (0.52%), fructose (0.44%) were present. The composition of fatty acids in Saekso 2 corn kernels was analyzed by GC/FID. 11 species of fatty acids were analyzed in Saekso 2 corn kernels. The ratio of saturated fatty acids and unsaturated fatty acids 16.09 : 83.91. Content of linoleic acid was the highest in fatty acids. The total anthocyanin content in Saekso 2 corn kernels was 0.24% by UV/Vis. Anthocyanin components separated and quantified using HPLC/MS/MS. Cyanidin 3-O-glucoside chloride (C-3-G), pelargonidin 3-O-glucoside chloride (Pg-3-G) and peonidin 3-O-glucoside chloride (Pn-3-G) of anthocyanin were analyzed in Saekso 2 corn kernels.
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문제 정의
본 연구는 흑자색 알곡 품종으로 등록된 색소2호 옥수수 알곡의 일반성분 및 색소 함량을 분석하여 향후 기능성 식품에 활용할 기초자료로 제공하고자 한다.
제안 방법
ELSD (Evaporative Light Scattering Detector) 분석 조건은 gain 100, drift 70ºC, gas pressure 50 psi였고, nebulizer cooling 상태로 분석하였다13).
45 μm membrane filter에 통과 시킨 다음 분석 시료로 사용하였다. Fructose, glucose, maltose, sucrose(Sigma Chemical Co., St, Louis, MO, USA)를 표준물질로 하여 정량곡선을 작성하고 시료에 함유된 유리당 함량을 정량하였다.
상등액의 용매를 완전 제거하고 플라스크를 105ºC에서 2시간 건조 후 데시케이터에서 30분간 방냉시켜 플라스크 무게를 측정하였다. 농축되기 전과 후의 플라스크 무게의 차이로 시료 내 조지방 함량을 측정하였다.
당 분석 전용 컬럼인 Prevail carbohydrate ES (4.6*250 mm, 5 μm, Alltech, USA)를 사용하여 이동상 acetonitrile : d-water = 75:25(v/v), 유속 1 mL/min으로 20분 동안 분석하였으며 시료 주입량은 20 μL, 컬럼 온도는 35ºC였다.
상등액의 용매를 완전 제거하고 플라스크를 105ºC에서 2시간 건조 후 데시케이터에서 30분간 방냉시켜 플라스크 무게를 측정하였다.
수분 함량은 수분 건조기(MA 40, Sartorius, Gottingen, Germany)를 사용하여 측정하였으며 조회분은 600ºC 회화로에서 직접 회화시켜 회화되기 전 시료의 무게와 회화된 후의 시료의 무게의 차이로 함량을 산출하였다.
주로 안토시아닌 색소의 추출용매로는 메탄올이나 에탄올을 사용하고, 추출효과와 안토시아닌의 안전성을 높이기 위해 HCl이나 유기산을 사용하는데, 본 연구에서는 향후 식품으로의 활용도를 높이기 위해 추출용매는 에탄올을 사용하였고, 색소 안정성을 높이기 위하여 citric acid를 선택하였다. 에탄올의 비율은 Li 등3), Rhee31), Fuleki과 Francis32), Lee 등33)의 연구결과를 참고하여 총 안토시아닌의 함량이 높은 에탄올 함량 구간인 60~80%에서 추출용매 비용 및 농축에 소요되는 경비 등 경제성을 고려하여 에탄올 60%로 결정하였다. 안토시아닌 색소의 추출 시 강산인 HCl을 사용할 경우, 안토시아닌 색소와 금속이온 또는 co-pigment 등과의 결합을 파괴시켜 안정성을 저하시키는 효과가 있다는 보고와 Lee 등33)의 연구결과인 자색고구마의 안토시아닌 색소 추출 시 citric acid의 비율별 총 안토시아닌 함량 변화 및 Rhee31)의 연구결과인 자색 옥수수의 안토시아닌 색소 추출 및 분석결과를 참고하여 citric acid를 선택하였고, 최종 1% citric acid를 포함한 60% 에탄올을 추출 용매로 사용하였다.
옥수수 알곡의 유리당 함량은 HPLC (Waters 2690, Milford, MA, USA)와 ELSD (Waters, Milford, MA, USA)를 이용하여 분석하였다(Table 1). 당 분석 전용 컬럼인 Prevail carbohydrate ES (4.
MN, USA)을 사용하였다. 옥수수 알곡의 지방산 조성 및 함량은 시료 내 지방을 산분해하여 ether로 추출하고 BF3-Methanol 용액으로 methyl-ether화하여 gas chromatography (Trace 1310, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA ,USA)로 분석하였다. 분석 시료 1g을 마조니어관에 넣고 내부 표준물질 2 mL과 8.
본 연구에 사용된 색소 2호 옥수수는 2015년도에 강원도농업기술원 옥수수연구소에서 표준재배법에 준하여 재배되었다. 재배된 색소 2호를 수확하여 수염과 외피를 제거하고 건조하여 알곡을 분리한 다음 분쇄하여 분석시료로 사용하였다.
주로 안토시아닌 색소의 추출용매로는 메탄올이나 에탄올을 사용하고, 추출효과와 안토시아닌의 안전성을 높이기 위해 HCl이나 유기산을 사용하는데, 본 연구에서는 향후 식품으로의 활용도를 높이기 위해 추출용매는 에탄올을 사용하였고, 색소 안정성을 높이기 위하여 citric acid를 선택하였다. 에탄올의 비율은 Li 등3), Rhee31), Fuleki과 Francis32), Lee 등33)의 연구결과를 참고하여 총 안토시아닌의 함량이 높은 에탄올 함량 구간인 60~80%에서 추출용매 비용 및 농축에 소요되는 경비 등 경제성을 고려하여 에탄올 60%로 결정하였다.
질량분석기(Mass Spectrometry, MS)는 HPLC (Nano Space SI-2, Shiseido, Japan)가 연결된 TSQ Quantum ULTRA (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA)를 사용하였으며 capillary 온도 350ºC, spray voltage 3500 V의 조건에서 positive 모드로 분석하였다.
본 연구에 사용된 색소 2호 옥수수는 2015년도에 강원도농업기술원 옥수수연구소에서 표준재배법에 준하여 재배되었다. 재배된 색소 2호를 수확하여 수염과 외피를 제거하고 건조하여 알곡을 분리한 다음 분쇄하여 분석시료로 사용하였다.
국내에서 옥수수 육종은 찰옥수수를 중심으로 유색찰 품종개발에 집중하여 미흑찰, 흑점2호(강원도농업기술원 옥수수연구소), 흑진주찰(농촌진흥청) 등이 개발되었다. 본 연구의 재료인 색소 2호는 강원도농업기술원 옥수수연구소에서 2015년 품종 출원되었는데, 색소 2호의 알곡은 흑자색이고 속대와 포엽은 자색으로 가공용 일반 옥수수이다. 옥수수의 부위별로 자색이 발현되므로, 알곡 색소 이용 시 최고의 색소 함량을 위해 적기 수확해야하는 특성이 있다.
본 실험에서 추출 및 전처리 과정에 사용한 유기용매와 기타시약들은 모두 GR등급을 사용하였다. 표준품은 Supelco37 Component FAME Mix (Sigma-Aldrich Co. st Louis, MO, USA), 내부표준물질은 Triundecanoin (Nu-Chek-prep, INC Elysian. MN, USA)을 사용하였다. 옥수수 알곡의 지방산 조성 및 함량은 시료 내 지방을 산분해하여 ether로 추출하고 BF3-Methanol 용액으로 methyl-ether화하여 gas chromatography (Trace 1310, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA ,USA)로 분석하였다.
이론/모형
옥수수 알곡의 일반성분 분석은 식품공전11)에 따라 분석하였다. 수분 함량은 수분 건조기(MA 40, Sartorius, Gottingen, Germany)를 사용하여 측정하였으며 조회분은 600ºC 회화로에서 직접 회화시켜 회화되기 전 시료의 무게와 회화된 후의 시료의 무게의 차이로 함량을 산출하였다.
조단백질은 Kjeldahl 법에 의해 분석시료에 분해촉매제와 황산 10 mL를 첨가하여 420ºC에서 50분간 가열하여 분해시키고 Kjeltec 장치(Kjeltec auto sampler system 1035 Analyzer, FOSS Tecator, FOSS, Hoganas, Sweden)를 이용하여 조단백질의 함량을 측정하였다.
조단백질은 Kjeldahl 법에 의해 분석시료에 분해촉매제와 황산 10 mL를 첨가하여 420ºC에서 50분간 가열하여 분해시키고 Kjeltec 장치(Kjeltec auto sampler system 1035 Analyzer, FOSS Tecator, FOSS, Hoganas, Sweden)를 이용하여 조단백질의 함량을 측정하였다. 조지방 함량은 산분해법12)을 이용하여 분석하였다. 건조시료 2g을 마조니어관에 넣고 ethanol과 염산을 10 mL씩 첨가하여 혼합한 후 85ºC의 항온수조에서 1시간 동안 10분 간격으로 흔들어주며 분해시켰다.
성능/효과
Seo등25)의 연구에서 검정찰옥수수 품종들의 항산화 활성이 우수한 것으로 나타났으며 이는 검정찰옥수수에 함유되어있는 안토시아닌계 색소에 의한 것이라 보고하였다. 검정찰옥수수의 페놀성 화합물 함량 및 총 tocophenol의 함량이 다른 찰옥수수보다 높은 것으로 나타나 옥수수 종실의 색의 유무에 따라 차이가 난다는 것을 알 수 있었다. 본 실험에 사용된 색소 2호도 안토시아닌 색소를 함유한 유색 옥수수로 앞서 연구에서와 같이 높은 항산화활성을 가졌을 것이라 추론되며, 본 연구에서 색소 2호의 지방산 조성은 oleic acid, linoleic acid를 포함한 불포화 지방산의 함량이 80% 이상인 것으로 나타나 천연 항산화제를 함유한 식용 유지로서의 활용 가치도 높을 것이라 판단된다.
색소 2호 알곡을 1% citric acid 가 포함된 60% 에탄올로 추출 후 총 안토시아닌 및 색소 함량을 분석한 결과는 Table 6과 같다. 본 연구에서 C-3-G를 표준물질로 하여 정량한 색소 2호 알곡의 총 안토시아닌 함량은 약 2.43 mg/g이었다. 색소 2호 알곡 추출물의 안토시아닌 색소의 구성 및 함량을 확인하기 위하여 HPLC-MS/MS로 동시분석하고 표준물질과 비교한 결과, 색소 2호 알곡에 함유된 주요 안토시아닌 색소는 C-3_G, Pg-3-G, Pn-3-g인 것으로 확인되었다(Fig.
색소 2호 건조 알곡에 함유되어있는 유리당은 fructose, glucose, maltose 및 sucrose로 확인되었으며 sucrose (1.00%) > glucose (0.63%) > maltose (0.52%) > fructose (0.44%) 순으로 sucrose 함량이 가장 높은 것으로 나타났다.
색소 2호 알곡의 일반성분 분석 결과는 Table 3과 같다. 색소 2호 알곡 건조시료의 수분함량은 8.84%, 조회분은 1.44%인 것으로 나타났다. Song 등15)의 연구에서 품종별 재배방법간 옥수수의 조회분은 1.
43 mg/g이었다. 색소 2호 알곡 추출물의 안토시아닌 색소의 구성 및 함량을 확인하기 위하여 HPLC-MS/MS로 동시분석하고 표준물질과 비교한 결과, 색소 2호 알곡에 함유된 주요 안토시아닌 색소는 C-3_G, Pg-3-G, Pn-3-g인 것으로 확인되었다(Fig. 2). HPLC-MS/MS에서 확인된 C-3-G의 molecular ion은 m/z 449이었고 Pg-3-G 및 Pn-3-G의 molecular ion은 각각 m/z 433, 463이었다.
옥수수의 품종 및 재배방법, 수확시기에 따라 조회분의 함량에 다소 차이가 있다고 판단된다. 색소 2호 알곡의 조지방과 조단백 함량은 각각 5.46%, 10.31%인 것으로 나타났다. Jung 등17)의 연구에서 찰옥수수 교잡종 6종 중 흑점찰의 조지방, 조단백 함량이 각각 5.
1과 같다. 주요 지방산은 palmitic acid (C16:0),oleic acid (C18:1), linoleic acid (C18:2n-6)이었으며 포화지방산과 불포화 지방산의 비율은 16.09 : 83.91로 linoleic acid가 50.86%로 가장 높게 나타났다. Song 등15)의 연구에서 재배방법 별 흑진주찰의 포화 지방산과 불포화 지방산은 비율은 약 18 : 82이었고 oleic acid와 linoleic acid 함량이 각각 34.
후속연구
검정찰옥수수의 페놀성 화합물 함량 및 총 tocophenol의 함량이 다른 찰옥수수보다 높은 것으로 나타나 옥수수 종실의 색의 유무에 따라 차이가 난다는 것을 알 수 있었다. 본 실험에 사용된 색소 2호도 안토시아닌 색소를 함유한 유색 옥수수로 앞서 연구에서와 같이 높은 항산화활성을 가졌을 것이라 추론되며, 본 연구에서 색소 2호의 지방산 조성은 oleic acid, linoleic acid를 포함한 불포화 지방산의 함량이 80% 이상인 것으로 나타나 천연 항산화제를 함유한 식용 유지로서의 활용 가치도 높을 것이라 판단된다.
또한, Lee 등19)의 연구에서 등숙 과정에 따라 fructose 및 glucose의 함량은 감소하고 수확기 이후 옥수수의 주된 유리당 성분은 sucrose인 것으로 확인되었으며, Park 등20)은 수확 후 옥수수의 저장 온도 및 기간에 따라 유리당 함량의 변화가 있다고 보고하였다. 본 연구에서 색소 2호 알곡의 sucrose함량이 fructose, glucose 및 maltose의 함량보다 높게 나타났는데 이는 수확기 이후 수행된 색소 2호의 건조 및 저장과정 등으로 인하여 시료 내 유리당 함량이 변화되었을 가능성이 있음을 시사하며 추후 수확시기 및 저장과정 등에 따른 색소 2호의 유리당 함량 변화에 관한 연구가 필요하다고 판단된다.
국내의 연구에 따르면 자색옥수수 포엽 추출물의 안토시아닌 색소 중 C-3-G의 상대적 함량이 40%이상을 차지하며, 자색옥수수로부터 추출된 색소는 우수한 항산화, 항당뇨 및 항비만 활성을 나타낸다고 보고되었다31). 색소 2호는 알곡뿐만 아니라 포엽 및 속대도 자색을 띄는 품종으로 색소 2호는 알곡이외의 다른 부위에도 다량의 안토시아닌 색소가 집적되었을 것이라 추론되며 천연색소를 함유한 기능성 식품소재로의 활용가치가 높을 것이라 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
안토시아닌 색소의 기본 골격은?
세계적으로 옥수수는 종류가 다양하며 알곡의 색차이로 흰색, 노란색, 적색, 자색, 흑색 등으로 구분되고2), 자색 및 검정색 과피를 가진 옥수수 알곡은 안토시아닌(anthocyanin) 색소가 주로 관여하는 것으로 보고되어 있다3). 안토시아닌 색소는 C6-C3-C6의 기본 골격에 연결된 수산기의 수, 위치 및 메틸화 정도, aglycone인 안토시아니딘에 결합된 당의 종류 및 수에 따라 달라진다4).
옥수수 알곡의 색상은?
세계적으로 옥수수는 종류가 다양하며 알곡의 색차이로 흰색, 노란색, 적색, 자색, 흑색 등으로 구분되고2), 자색 및 검정색 과피를 가진 옥수수 알곡은 안토시아닌(anthocyanin) 색소가 주로 관여하는 것으로 보고되어 있다3). 안토시아닌 색소는 C6-C3-C6의 기본 골격에 연결된 수산기의 수, 위치 및 메틸화 정도, aglycone인 안토시아니딘에 결합된 당의 종류 및 수에 따라 달라진다4).
검정색 과피 옥수수의 안토시아닌 성분에는 어떤 것들이 있는가?
옥수수의 안토시아닌 성분으로는 cyanidin 3-glucoside,cyanidin galactoside와 pelargonidin glucoside 등의 10종의 물질이 분리되어 보고되었고3), Kim 등4,8)은 검정찰옥수수 종실에서 cyanidin 3-glucoside을 포함하는 5종의 안토시아닌 색소를 분리하여 보고하였다. Lee 등9)은 등숙기에 따른 검정찰옥수수 자식계통 및 교잡계의 안토시아닌 함량과 그에 따른 항산화 활성은 기상환경에 따라 변화가 있음을 보고하였다.
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