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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 국내에서 개발된 쌀귀리 품종들의 이화학적 특성, 베타글루칸 함량 및 취반특성 등에 대한 기초 자료를 제공하고자 국내 육성 쌀귀리 5품종에 대한 종실 이화학적 특성과 항산화활성 및 흡수율과 퍼짐성 등을 조사하였다.
- 본 연구에서는 소비가 증가되고 있는 귀리 관련 식품 및 가공 식품 수요에 대처하기 위해 국내 육성 품종의 이화학적 특성 및 기능성분인 베타글루칸과 항산화활성을 분석하였다. 국내에서 현재까지 개발된 쌀귀리는 5개 품종으로 이들 품종에 대한 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
가설 설정
- 1)Different superscripts in the same column mean significant difference at p<0.05.
- 1)Values indicate the mean±SD of triplicates; Different superscripts in the same column mean significant difference at p<0.05.
- 2)Values indicate the mean±SD of triplicates; Different superscripts in the same column mean significant difference at p<0.05.
제안 방법
- 1이었다. 각 실험은 3회 반복 수행하였다.
- 모든 시료는 10회 반복으로 측정하였다. 귀리 품종별 종실과 분말 색도는 시료를 색차계(Color JS 55; Color Technology System Co., Tokyo, Japan)로 표면 색도값인 L (lightness), a (redness), b (yellowness)를 측정하였으며, 백도는 Kett (C300-3, Kett Electic Laboratory, Tokyo, Japan)으로 측정하였고, 표준백도판의 표준값은 86.1이었다. 각 실험은 3회 반복 수행하였다.
- , Kawasaki, Japan)를 이용하여 길이(length), 너비(width), 폭(thickness) 특성을 조사하고, 천립중과 리터중을 측정하였다. 모든 시료는 10회 반복으로 측정하였다. 귀리 품종별 종실과 분말 색도는 시료를 색차계(Color JS 55; Color Technology System Co.
- 베타글루칸 함량은 McCleary 방법을 응용한 베타글루칸 분석 키트를 이용하여 분석하였으며, 전분함량은 총 전분분석키트를 이용하여 510 nm에서의 흡광도로 분석하였다(9,10). 베타글루칸, 총전분 함량은 수분 함량을 보정하여 최종 함량을 구하였다.
- 베타글루칸 함량은 McCleary 방법을 응용한 베타글루칸 분석 키트를 이용하여 분석하였으며, 전분함량은 총 전분분석키트를 이용하여 510 nm에서의 흡광도로 분석하였다(9,10). 베타글루칸, 총전분 함량은 수분 함량을 보정하여 최종 함량을 구하였다. 불용성 베타글루칸 함량분석은 일정량의 시료를 38℃ 수조에서 2시간 물추출하고 원심분리한 후 상층액을 버리고 잔류물을 2번 물로 세척한 후 분석하였다.
- 본 실험에 사용한 쌀귀리의 수분함량은 110℃ 상압 가열 건조법으로 측정하였고, 조단백질은 Elementar Anayzer System (Vario MACRO, Hanau, Germany)를 이용하여 측정하였으며, 조지방 함량은 에틸에테르를 용매로 사용, Soxtec 2050 (Foss Tecator AB, Hillerod, Denmark)을 이용하여 추출 분석하였다.
- 쌀귀리의 지방산 조성 분석은 변형된 Rafael과 Mancha(11)의 방법을 사용하였다. 분쇄시료 0.3 g의 분말시료에 메탄올(methanol): 헵탄(heptane):벤젠(benzene):2,2-dimethoxypropane:황산(H2SO4)(37:36:20:5:2, v/v)로 조제된 용액을 가하고 80℃로 가열하여 digestion 및 lipid transmethylation이 동시에 이루어질 수 있도록 하였다. 지방산 분석에 사용된 GC system은 HP6890 system의 불꽃이온화검출기(Flame Ionization Detector: FID, Hewlett Packard Co.
- 베타글루칸, 총전분 함량은 수분 함량을 보정하여 최종 함량을 구하였다. 불용성 베타글루칸 함량분석은 일정량의 시료를 38℃ 수조에서 2시간 물추출하고 원심분리한 후 상층액을 버리고 잔류물을 2번 물로 세척한 후 분석하였다. 수용성 베타글루칸 함량은 총베타글루칸의 함량과 불용성 베타글루칸의 함량차이로 계산하였다.
- 불용성 베타글루칸 함량분석은 일정량의 시료를 38℃ 수조에서 2시간 물추출하고 원심분리한 후 상층액을 버리고 잔류물을 2번 물로 세척한 후 분석하였다. 수용성 베타글루칸 함량은 총베타글루칸의 함량과 불용성 베타글루칸의 함량차이로 계산하였다.
- 쌀귀리 종실의 품위는 캘리퍼(Model CD-15CP, Mitutoyo Corp., Kawasaki, Japan)를 이용하여 길이(length), 너비(width), 폭(thickness) 특성을 조사하고, 천립중과 리터중을 측정하였다. 모든 시료는 10회 반복으로 측정하였다.
- 쌀귀리의 항산화활성은 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazil (DPPH, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 및 2,2'-azino-bis-3-ethyl-benzo-thiaxoline-6-sulfonic acid (ABTS, Sigma-Aldrich) 유리라디칼 소거활성을 측정하였다.
- 조회분 함량은 700℃에서 8시간 동안 회화시킨 후 무게를 측정하여 구하였다. 조지방, 조단백 함량은 수분 함량을 보정하여 최종 함량을 구하였다.
- 본 실험에 사용한 쌀귀리의 수분함량은 110℃ 상압 가열 건조법으로 측정하였고, 조단백질은 Elementar Anayzer System (Vario MACRO, Hanau, Germany)를 이용하여 측정하였으며, 조지방 함량은 에틸에테르를 용매로 사용, Soxtec 2050 (Foss Tecator AB, Hillerod, Denmark)을 이용하여 추출 분석하였다. 총페놀 함량은 80% 메탄올로 추출하고 폴린-시오칼토시약(Folin-Ciocalteu reagent)을 가한 후 반응액의 흡광도를 720 nm에서 측정하고 표준물질로 0.1% gallic acid를 사용, 검량선을 작성하여 정량분석하였다. 조회분 함량은 700℃에서 8시간 동안 회화시킨 후 무게를 측정하여 구하였다.
- 취반특성은 흡수율과 퍼짐성을 조사하였다. 쌀귀리 5 g을 20 mL 증류수가 들어있는 메스실린더에 넣은 후 부피(a)를 읽고, 증류수를 제거한 후 이 시료를 다른 비이커에 옮기고 끓는 물 80 mL를 부어 150℃에서 40분간 취반하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 귀리는 농촌진흥청에서 육성한 쌀귀리 5품종(조양, 대양, 수양, 선양, 중모2005)으로 국립식량과학원 시험포장에서 표준 재배법에 준하여 재배하였으며, 2013년 중순에 파종하여 2014년 6월에 수확하였고 14℃ 저장고에 저장하였다.
- 베타글루칸 분석키트(β-glucan assay kit)와 전분분석을 위한 총 전분분석키트(total starch assay kit)는 Megazyme (Bray Co., Wicklow, Ireland)에서 구입하였으며, 그 외 모든 시약은 1급 이상 시약을 사용하였다.
- 쌀귀리의 이화학적특성 및 항산화활성 등의 분석은 0.2 mm체가 장착된 Retsch centrifugal mill (Zm 100, Retsch GmbH & Co., Haan, Germany)을 이용하여 분쇄한 분말을 사용하였다.
- 9 mL를 가하여 30℃에서 20분간 반응시킨 후 734 nm에서 흡광도 변화를 측정하였다. 이때 표준 물질로 trolox (Sigma-Aldrich)를 사용하였다.
- 지방산 분석에 사용된 GC system은 HP6890 system의 불꽃이온화검출기(Flame Ionization Detector: FID, Hewlett Packard Co., Santa Clara, CA, USA)이었고, 컬럼은 HP-Innowax capliiary (0.25 μm i.d.×30 m)를 사용하였다.
데이터처리
- 실험치는 평균값과 표준오차로 표시하였다. 통계분석은 SAS Enterprise Guide 4.
- 통계분석은 SAS Enterprise Guide 4.0 (Statistical analysis system, 2016, Cary, NC, USA)로 분석하고, 시료간의 유의적인 차이는 던컨시험 (Duncan’s multiple range test)로 유의수준 5% (p<0.05)에서 검증하였다.
이론/모형
- 쌀귀리의 지방산 조성 분석은 변형된 Rafael과 Mancha(11)의 방법을 사용하였다. 분쇄시료 0.
성능/효과
- ABTS 라디칼 소거 활성은 0.938-1.200 μmol TE/g으로 품종별로 차이를 보였으며 대양이 가장 높은 항산화활성을 보였다(Fig. 4).
- 2%이었으며 대양이 가장 높았다. DPPH 라디칼 소거 활성과 ABTS 라디칼 소거 활성은 품종마다 유의적인 차이를 보였으며, 대양이 가장 높은 항산화활성을 보였다. 전분함량과 단백질 함량은 부의 상관관계(r= −0.
- 페놀성 화합물은 식물계에 널리 분포되어 있는 물질로 페놀성 화합물의 phenolic hydroxyl기가 단백질과 같은 거대분자와의 결합을 통해 항산화, 항암 및 항균 등의 생리기능을 가지는 것으로 알려져 있으며(15), 특히, 곡류에 함유되어 있는 polyphenolic 화합물은 우수한 항산화력을 가지는 것으로 알려져 있다(16). 국내에서 개발된 쌀귀리 품종들의 이화학적 특성 분석결과 총폴리페놀 함량, 단백질, 조지방, 전분 등의 함량에서 품종간 유의적인 차이를 보였다.
- 국내에서 현재까지 개발된 쌀귀리는 5개 품종으로 이들 품종에 대한 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 귀리 종실의 외관특성은 선양을 제외한 모든 품종이 장립종이었으며, 귀리 종실 및 가루의 백도 및 L값은 조양이 비교적 높은 값을 보였고, 단백질, 전분, 조지방 등 주요 구성성분은 품종에 따라 유의적인 차이를 보였다. 총베타글루칸 함량은 3.
- 쌀귀리 종실은 너비보다 길이가 길며, 품종간에 약간의 차이를 나타내었다. 길이는 수양과 조양이 다소 길었으며, 선양이 가장 짧았고, 너비는 대양이 가장 넓었고 두께도 대양이 가장 두꺼웠다. 이에 따른 길이와 너비의 장폭비는 2.
- 4 범위였으며 조양과 선양이 높았고, 대양이 가장 낮았다. 분말의 명도는 선양과 수양이 높았고, 적색도는 선양과 대양이 높았으며, 황색도는 조양이 높았고, 분말 백도는 56.0-60.8로 선양이 가장 높았고 다음으로 조양이 높아 다른 품종들에 비하여 밝은 경향을 보였다.
- Kim 등(20)은 천연물의 항산화활성은 활성 라디칼에 전자를 공여하고, 식품 중의 지방질 산화를 억제하는 특성을 가지고 있고, 인체 내에서는 활성 라디칼에 의한 노화를 억제시키는 역할을 하고 있으며, 라디칼 소거작용은 인체의 질병과 노화를 방지하는데 대단히 중요한 역할을 한다고 하였다. 실험결과 DPPH와 ABTS 라디칼 소거 활성 모두 대양이 가장 높은 활성을 보여 국내에서 개발된 쌀귀리 품종 중 가장 높은 항산화활성을 가지는 것으로 판단된다.
- 1%로 보고하였다. 쌀 귀리의 총베타글루칸 함량과 수용성 베타글루칸 함량은 보리보다 낮았으나, 수용성베타글루칸 비율은 쌀귀리가 쌀보리보다 높았다. 귀리의 수용성 베타글루칸은 심혈관질환을 예방하는데 큰 기여를 하는 것으로 알려져 있으며, 미국 FDA는 매일 3g의 수용성 베타글루칸을 섭취하면 심혈관질환을 줄일 수 있다고 하였다(18).
- 라디칼을 환원시키는 항산화제의 능력은 상대적으로 안정한 라디칼 구조를 갖는 DPPH와의 반응을 통하여 알아볼 수 있다(19). 쌀귀리 품종들의 DPPH 라디칼 소거 활성은 11.8-19.9% 수준으로 품종마다 유의적인 차이를 보였으며, 대양이 가장 높은 활성을 보였다(Fig. 3). ABTS 라디칼 소거 활성은 0.
- 쌀귀리 품종들의 단백질 함량은 12.7-16.9% 범위이었으며 선양이 가장 높았고 조양이 가장 낮은 단백질함량을 보이는 등 품종 간 차이를 보였다(Table 3). 이는 Lee 등(12)이 국내 쌀귀리 품종의 단백질 함량 분석결과 선양쌀귀리가 16.
- 60% 수준으로 대양이 가장 높았으며, 총베타글루칸 함량에 대한 수용성베타글루칸 함량비율은 71-83%이었다. 쌀귀리의 지방산 조성은 C18:1, C18:2, C16:0, C18:0, C18:3 순이었으며, 불포화지방산 함량은 75.4-81.2%이었으며 대양이 가장 높았다. DPPH 라디칼 소거 활성과 ABTS 라디칼 소거 활성은 품종마다 유의적인 차이를 보였으며, 대양이 가장 높은 항산화활성을 보였다.
- 0 이상일 때 장립종으로 판단할 수 있으므로, 선양을 제외한 모든 품종이 장립종이었으며, 특히, 조양과 수양이 매우 장립이었다. 쌀귀리의 품종별 천립중은 대양이 가장 무거웠고, 중모2005가 가장 가벼운 소립종이었으며, 리터중은 선양이 가장 무거웠고 수양이 가장 가벼웠다.
- 2와 같았다. 올레인산(C18:1, oleic acid, 41.0-46.2%), 리놀레산(C18:2, linoleic acid, 32.4-36.5%), 팔미트산(C16:0, palmitic acid, 15.5-20.2%), 스테아르산(C18:0, stearic acid, 2.3-4.3%), 리놀렌산(C18:3, linolenic acid, 0.98-1.16%)순이었으며, 불포화지방산은 75.4-81.2%이었고, 올레산과 리놀레산이 대부분을 차지하였다. 불포화지방산 함량은 대양이 가장 높았으며 리놀레산 함량이 많았고, 다음으로 중모2005(70.
- 8이었으며, 조양이 가장 컸고 선양이 가장 작았다. 장폭비가 3.0 이상일 때 장립종으로 판단할 수 있으므로, 선양을 제외한 모든 품종이 장립종이었으며, 특히, 조양과 수양이 매우 장립이었다. 쌀귀리의 품종별 천립중은 대양이 가장 무거웠고, 중모2005가 가장 가벼운 소립종이었으며, 리터중은 선양이 가장 무거웠고 수양이 가장 가벼웠다.
- 전분함량과 단백질 함량은 부의 상관관계(r= −0.775)를 보였으며, DPPH 라디칼 소거활성은 총페놀함량과 정의 상관관계(r=0.760)를 나타내었고,회분함량과 분말백도도 정의 상관관계(r=0.732)를 나타내었다.
- 전분함량과 단백질 함량은 부의 상관관계(r= −0.775)를 보였으며, 분말백도는 회분함량(r=0.732)과 정의 상관관계를 나타내었다.
- 8%라고 보고하였는데 본 시험에서 분석한 쌀귀리의 경우 Jeong 등(5)의 결과에 비하여 총베타글루칸 함량은 다소 낮았지만 수용성 베타글루칸 함량은 높았다. 총베타글루칸 함량에 대한 수용성베타글루칸 함량비율은 71-83%로 대양과 수양이 가장 높았다. Lee 등(17)은 국내에서 개발된 쌀보리 18개 품종들의 총 베타글루칸 함량과 수용성베타글루칸 함량을 분석하여 총베타글루칸 함량은 4.
- 귀리 종실의 외관특성은 선양을 제외한 모든 품종이 장립종이었으며, 귀리 종실 및 가루의 백도 및 L값은 조양이 비교적 높은 값을 보였고, 단백질, 전분, 조지방 등 주요 구성성분은 품종에 따라 유의적인 차이를 보였다. 총베타글루칸 함량은 3.78-4.60% 수준으로 대양이 가장 높았으며, 총베타글루칸 함량에 대한 수용성베타글루칸 함량비율은 71-83%이었다. 쌀귀리의 지방산 조성은 C18:1, C18:2, C16:0, C18:0, C18:3 순이었으며, 불포화지방산 함량은 75.
- 총베타글루칸 함량은 3.78-4.60%로 대양이 가장 높았으며, 귀리 수용성베타글루칸 함량은 2.62-3.81% 범위였고, 대양이 높은 수용성 베타글루칸 함량을 나타내었다(Table 4). Jeong 등(5)은 식용귀리 등 5개 귀리 품종에 대하여 총베타글루칸과 수용성 및 불용성을 베타글루칸 함량을 분석한 결과 각각 4.
- 0%)과는 비슷하였지만 조양이 가장 높고 대양이 가장 낮았다고 한 품종별 단백질 함량 결과와는 다른 결과를 보였다. 총폴리페놀 함량은 97.68-106.63mg%로 품종간 유의적인 차이를 나타내었으며 대양이 가장 높은 총폴리페놀 함량을 보였다. 페놀성 화합물은 식물계에 널리 분포되어 있는 물질로 페놀성 화합물의 phenolic hydroxyl기가 단백질과 같은 거대분자와의 결합을 통해 항산화, 항암 및 항균 등의 생리기능을 가지는 것으로 알려져 있으며(15), 특히, 곡류에 함유되어 있는 polyphenolic 화합물은 우수한 항산화력을 가지는 것으로 알려져 있다(16).
후속연구
- 732)과 정의 상관관계를 나타내었다. DPPH 라디칼 소거활성은 총페놀함량(r=0.760)과 정의 상관관계를 나타내었고, 조지방 함량과 취반특성인 흡수율(r=0.862) 및 퍼짐성(r=0.827)이 높은 정의 상관관계를 나타내었는데 추후 이에 대한 정확한 원인구명이 필요할 것으로 생각된다. Lee 등(22)은 보리의 전분함량과 단백질 함량과는 음의 상관관계를 가진다고 보고하였으며, Kang 등(23)은 시판 국내산 및 수입산 밀가루 품질특성을 분석한 결과 밀가 에서 백도는 회분 및 단백질 함량과 관계가 있다고 보고하였다.
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