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문제 정의
- 본 연구에서는 같은 무궁화속이면서 항암, 항산화, 고혈압 예방, 간질환 예방, 항염(Hwang et al. 2013; Shim 2013)효과 등이 알려지면서 최근 차나 음료 등에 다양하게 활용되고 있는 히비스커스(Hibiscus sabdariffa L)와 우리나라에서 재배되고 있는 품종별 무궁화의 항산화능과 품질 특성을 비교하여 토종자원인 국내산 무궁화를 기능성을 지닌 식품소재로 활용하고자 한다.
- 본 연구에서는 우리 민족을 상징하는 꽃인 무궁화를 기능성 식품소재로 활용하기 위하여, 다양한 무궁화 품종 중 기능성이 있고, 음식 기호도에 영향을 미치는 요소 중 하나인 색을 기준으로 적단심계 홑꽃 환희(Hibiscus syriacus ‘Hwanhee’),홍단심계 홑꽃 삼천리(Hibiscus syriacus ‘Samchulli’), 백단심계 홑꽃 화합(Hibiscus syriacus ‘Harmony’), 배달계 홑꽃 백구(HibiscusבBaekgu’)와 같은 무궁화속 이면서 대중적인식재료로 사용되고있는 히비스커스(Hibiscus rosa-sinensis)를대상으로 품질특성과 기능성 성분, 관능적특성을 측정한 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 세자리 난수표가 적혀있는 종이접시에 각 무궁화 분말 10 g을 담아 물과 함께 시료로 제시하였다. 관능평가 항목은 색(color), 향(Aroma), 맛(taste), 전체적인 기호도(overall acceptability) 단맛(sweetness), 신맛(sour taste), 감칠맛(savory taste), 쓴맛(bitterness), 새콤한 향(sour flavor), 달콤한 향(sweet flavor)에 대한 강도에 대해 평가하였으며, 기호도와 강도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다.
- 다섯가지 품종의 무궁화 분말 시료에 대한 기호도와 관능적 특성에 대한 차이를 7점 평점법으로 실시하였다. 식품관련 전공 졸업생 중 15명을 패널로 선정하여 훈련시킨 후 관능검사를 실시하였다.
- 무궁화 추출물의 pH는 pH Meter (F-51, HORIBA, Japan)로 3회 반복하여 측정하고, 평균값을 나타내었다. 당도는 당도계(Pocket Pal-1, ATAGO, Japan)를 이용하여 3회 반복하여 측정하고 평균값을 나타내었으며, 가용성 고형물 함량 단위는 Brix %로 표시하였다.
- 식품관련 전공 졸업생 중 15명을 패널로 선정하여 훈련시킨 후 관능검사를 실시하였다. 세자리 난수표가 적혀있는 종이접시에 각 무궁화 분말 10 g을 담아 물과 함께 시료로 제시하였다. 관능평가 항목은 색(color), 향(Aroma), 맛(taste), 전체적인 기호도(overall acceptability) 단맛(sweetness), 신맛(sour taste), 감칠맛(savory taste), 쓴맛(bitterness), 새콤한 향(sour flavor), 달콤한 향(sweet flavor)에 대한 강도에 대해 평가하였으며, 기호도와 강도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다.
- 다섯가지 품종의 무궁화 분말 시료에 대한 기호도와 관능적 특성에 대한 차이를 7점 평점법으로 실시하였다. 식품관련 전공 졸업생 중 15명을 패널로 선정하여 훈련시킨 후 관능검사를 실시하였다. 세자리 난수표가 적혀있는 종이접시에 각 무궁화 분말 10 g을 담아 물과 함께 시료로 제시하였다.
- Dubuque, USA)를 이용하여 550~600oC에서 직접회화법으로 측정하였다. 탄수화물은 100에서 수분과 , 조단백, 조지방, 조회분을 뺀 값으로 하였다.
- 항산화 활성 및 품질특성을 알아보기 위하여 무궁화 분말 20 g에 180 mL의 70% 에탄올을 첨가하여 20oC에서 24시간 동안 100 rpm으로 shaking incubator에서 추출한 뒤 초미세 여과지로 여과하여 시료로 사용하였다.
대상 데이터
- 건조한 무궁화를 분쇄기(Commercial Food Preparing Machine HALLDE VCB-61, Sweden)로 마쇄 한 후 polyethylene팩에 담아 −40oC에서 보관하면서 시료로 사용하였다.
- 다양한 무궁화 품종 중 선행연구를 통해 기능성이 있고, 음식 기호도에 영향을 미치는 요소 중 하나인 색을 기준으로 4종의 무궁화를 선정하여, 적단심계 홑꽃 ‘환희’(Hibiscus syriacus‘Hwanhee’: SKK 14-1-15-01-1)(Shim et al. 2004a), 홍단심계 홑꽃 ‘삼천리’(Hibiscus syriacus ‘Samchulli’: SKK 14-2-72)(Shim et al. 2003a), 백단심계 홑꽃 ‘화합’(Hibiscussyriacus ‘Harmony’:SKK 14-2-26)(Shim et al. 2003b), 배달계 홑꽃 ‘백구’(HibiscusבBaekgu’: B2-02-1)(Shim et al.2004b)를 사용하였으며, 히비스커스(Hibiscus sabdariffa L)는 시판 중인 인도산 건조 히비스커스(Mother Herb Private Limited, Delhi, India)를 구입하여 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 무궁화는 2016년 6-9월 충청남도 천안시에 위치한 '무궁화와 나리연구소'에서 채취하였다.
데이터처리
- 모든 실험 결과들은 3회 반복 측정한 평균값을 이용하여 일원배치 분산 분석(Oneway ANOVA)을 실시하였고, 시료 간의 유의적 차이가 있으면 Duncan’s multiple range test를 통해 사후 검증을 실시하였다(p<0.05).
이론/모형
- 무궁화 추출물의 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 자유 라디칼에 대한 소거효과는 Blois(1958) 방법에 준하여 측정하였다. 시료 900 µL에 DPPH 용액(1.
- 일반성분 분석을 위해 분말화된 무궁화 시료를 AOAC법(AOAC 2000)에 따라 수분은 적외선 수분측청기(MB45 Moisture Analyzer, Ohaus Corporation, Switzerland)를 이용하여 105oC 상압가열 건조법으로 측정하였으며, 조단백질은 자동질소증류장치(Kjeltec 2200 analyzer, FossCo. Slangerupgade, Denmark)를 이용하여 Micro-kjeldahl 질소 정량법, 조지방은 자동 조지방 추출기(Soxhlet Avanti 2050,Foss Co. Slangerupgade, Denmark)를 이용한 Soxhletís 추출법, 조회분은 전기회화로(Thermolyne F-48000, Bransted/Thermolyne Co. Dubuque, USA)를 이용하여 550~600oC에서 직접회화법으로 측정하였다.
- 폴리페놀 함량은 Folin-Denis phenol method를 응용한 Swain & Hills(1959)의 방법에 준하여 측정하였다.
성능/효과
- 96%의 항산화 활성을 나타냈다. DPPH 라디칼을 50% 제거시키는 시료의 농도인 IC50을 측정한 결과 환희와 히비스커스의 IC50은 각각 0.031, 0.023 mg/mL으로 나타났다. 국내산 꽃 추출물의 항산화 활성을 살펴본 Cho(2015)의 연구에서 장미, 동백 및 맨드라미꽃의 IC50은 각각 0.
- DPPH 자유 라디칼 소거능을 분석한 결과 환희와 히비스커스 품종의 경우 100 µg/mL 농도에서 각각 95.18, 97.08%의 소거능을 보여가장 높을 활성을 나타냈다.
- 73으로 가장 낮게 평가되었다. 감칠맛(savory taste)의 경우 삼천리, 화합, 백구가 가장 높게 평가되었으며, 히비스커스의 감칠맛이 가장 낮게 평가되었다. 쓴맛(bitterness)의 경우 모든 시료의 평가 값이 1.
- 당도 측정결과 환희 품종이 가장 높았으며, 히비스커스가 가장 낮게 측정되었다. 관능적 품질을 평가한 결과 전반적인 기호도에 있어 환희, 삼천리와 히비스커스, 화합, 백구의 순으로 평가되었다. 전반적인 기호도가 가장 높게 평가된 환희 품종의 경우 색과 맛의 기호도, 단맛과 감칠맛, 달콤한 향의 강도 또한 가장 높게 평가되었다.
- 백구 품종의 경우 감칠맛의 강도가 높고, 신맛과 단맛의 강도는 낮게 나타났다. 관능평가 결과 품종별 무궁화는 식용 꽃 특유의 떫은맛이 없고, 부드러운 단맛을 지니고 있어, 차, 음료, 젤리, 양갱 등 다양한 식품에 첨가 시 나라꽃으로서의 스토리텔링 적용은 물론 식품의 기호성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.
- 60 범위로 낮게 평가되었다. 달콤한 향(sweet flavor)의 경우 환희품종이 4.93으로 가장 높이 평가되었고, 그 다음으로 삼천리, 히비스커스, 화합, 백구 순으로 나타났다.
- 향(aroma)은 품종에 따른 유의적 차이는 없었다. 맛(taste)에 대한 기호도 평가 결과 환희와 삼천리가 4.87, 4.47로 맛에 대한 기호도가 가장 높게 평가되었다. 무궁화의 관능적 특성에 대한 강도 중 단맛(sweetness)에 대한 결과 환희, 삼천리, 화합 품종이 4.
- 47로 맛에 대한 기호도가 가장 높게 평가되었다. 무궁화의 관능적 특성에 대한 강도 중 단맛(sweetness)에 대한 결과 환희, 삼천리, 화합 품종이 4.87-4.20으로 가장 높게 평가되었으며, 백구는 3.0, 히비스커스는 2.93으로 단맛에 대한 강도가 낮게 평가되었다. 신맛(sour taste)의 강도에 대한 평가의 경우 히비스커스가 6.
- 80로 전체적으로 쓴맛의 정도가 낮음을 확인할 수 있었다. 새콤한 향의 경우 다른 품종에 비해 히비스커스가 6.47로 매우 높게 평가되었으며, 다른 품종의 경우는 새콤한 향(sour flavor)의 강도가 1.40-2.60 범위로 낮게 평가되었다. 달콤한 향(sweet flavor)의 경우 환희품종이 4.
- 수분측정결과 환희(Hibiscus syriacus ‘Hwanhee’)품종과 삼천리(Hiscus syriacus ‘Samchulli’) 품종이 9.6%와 9.1%로 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 화합(Hibiscus syriacus ‘Harmony’) 품종이 7.6%, 히비스커스(Hibiscus sabdariffa L)품종이 6.7%로 나타났으며, 백구(HibiscusבBaekgu’) 품종의 수분함량은 5.8%로 가장 낮게 측정되었다.
- 시료간 DPPH 자유 라디칼 소거능에 유의적 차이가 있었으며(p<0.001), 환희와 히비스커스 품종의 경우 100 µg/mL 농도에서 각각 95.18, 97.08%의 소거능을 보여 가장 높을 활성을 나타냈다.
- 71 mg/100 g으로 측정되었으며, 삼천리, 화합 순으로 높게 측정되었다. 육안으로 붉은색을 전혀 찾을 수 없는 백구의 경우에도 소량이지만 안토시아닌이 함유되었음을 확인할수 있었다. 베리류 중 안토시아닌의 함유량이 높다고 알려진 아로니아의 안토시아닌 함량을 분석한(Kim et al.
- 6 mg/g이었다고 보고하였다. 이상으로 본 실험에 사용한 품종별 무궁화의 총 페놀 함량은 진달래나 국화 등보다 높은 것을 알 수 있으며 무궁화 꽃은 페놀 화합물을 추출하기 위한 식물소재로 활용가치가 높은 것을 확인할 수 있었다.
- 2010b). 이상의 결과와 비교해 볼 때, 무궁화 품종 중 환희와 히비스커스의 경우 약용식물로 활용되는 일반적인 꽃에 비해 항산화능이 월등히 높음을 확인할 수 있었다.
- 일반 성분 분석 결과 수분함량, 조단백, 조지방, 조회분 모두 품종 간 유의적 차이가 있었다(p<0.001).
- 환희와 삼천리, 화합 품종의 경우 일반성분의 조성이 비슷한 수준이었으나, 백구 품종의 경우 조단백과 조지방의 함량이 높게 나타났으며, 히비스커스 품종의 경우 조회분의 함량이상대적으로 높게 나타났다. 장미와 동백 및 맨드라미꽃(Cho2015)의 일반성분을 측정한 결과 수분의 경우 장미가 12.56%,동백이 6.44%, 맨드라미가 7.25%로 무궁화는 장미보다는 수분함량이 낮으나, 백구 품종을 제외하면 동백과 맨드라미의 수분함량과 비슷한 수준이었다. 조단백의 경우 장미가 7.
- 80 mg/g으로 가장 높게 나타났다. 적색도인 색도 a값 측정결과 히비스커스, 환희 순으로 높았으며, 추출물의 pH 측정결과 환희의 품종이 가장 높았으며, 히비스커스는 다른 품종에 비해 매우 낮게 측정되었다. 당도 측정결과 환희 품종이 가장 높았으며, 히비스커스가 가장 낮게 측정되었다.
- 무궁화를 식용소재로서 적용하기 위해 품종별 무궁화 분말에 대한 기호도와 강도에 관한 관능평가 결과는 [Table 4]와 같다. 전반적인 기호도(overall preference)평가 결과 환희 품종이 5.47로 기호도가 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 삼천리(4.73), 히비스커스(4.27), 화합(4.13)의 순으로 나타났으며, 백구 품종의 경우 기호도가 가장 낮게 나타났다. 색(color)에 대한 기호도 평가 결과 히비스커스와 환희가 각각 6.
- 관능적 품질을 평가한 결과 전반적인 기호도에 있어 환희, 삼천리와 히비스커스, 화합, 백구의 순으로 평가되었다. 전반적인 기호도가 가장 높게 평가된 환희 품종의 경우 색과 맛의 기호도, 단맛과 감칠맛, 달콤한 향의 강도 또한 가장 높게 평가되었다. 히비스커스의 경우 적색도가 가장 높게 측정되었고, 색에 대한 기호도가 가장 높게 평가되었으나, 당도 및 pH가 낮고, 관능평가 결과 단맛의 강도가 낮고,신맛과 새콤한 향의 강도가 높아 전반적인 기호도는 높지 않았다.
- 전반적인 기호도가 가장 높게 평가된 환희 품종의 경우 색과 맛의 기호도, 단맛과 감칠맛, 달콤한 향의 강도가 가장 높게 평가되었으며, 히비스커스의 경우 색에 있어서 가장 높은 기호도를 나타냈으나 단맛의 강도가 낮고, 신맛의 강도는 높아 전반적인 기호도는 높지 않았다. 백구 품종의 경우 감칠맛의 강도가 높고, 신맛과 단맛의 강도는 낮게 나타났다.
- 25%로 무궁화는 장미보다는 수분함량이 낮으나, 백구 품종을 제외하면 동백과 맨드라미의 수분함량과 비슷한 수준이었다. 조단백의 경우 장미가 7.23%,동백꽃이 5.74%, 맨드라미가 14.93%로 무궁화는 맨드라미보다는 단백질의 함량이 낮았으나 백구와 히비스커스의 경우 장미보다 단백질 함량이 높았으며, 환희, 삼천리, 화합의 경우 동백꽃보다 조단백 함량이 높게 나타났다. 조지방의 경우 백구 품종의 조지방 함량이 다른 품종의 무궁화와 장미(2.
- 5%로 조단백의 함량이 가장 낮게 나타났다. 조지방 측정결과 백구품종의 조지방 함량이 3.5%로 가장 높았으며, 그 다음으로는 히비스커스 품종이 2.4%, 화합 품종이 2.2%로 측정되었으며, 환희과 삼천리 품종의 경우 조지방 함량이 2.1%로 가장 낮았다. 조회분 측정결과 히비스커스 품종이 2.
- 93%로 무궁화는 맨드라미보다는 단백질의 함량이 낮았으나 백구와 히비스커스의 경우 장미보다 단백질 함량이 높았으며, 환희, 삼천리, 화합의 경우 동백꽃보다 조단백 함량이 높게 나타났다. 조지방의 경우 백구 품종의 조지방 함량이 다른 품종의 무궁화와 장미(2.58%), 동백(2.51%), 맨드라미(3.20%)보다 높게 나타났으며, 다른 품종의 경우는 장미보다 조금 낮은 수준으로 측정되었다. 조회분의 경우 히비스커스의 조회분 함량이 가장 높게 나타났으나 맨드라미(6.
- 1%로 가장 낮았다. 조회분 측정결과 히비스커스 품종이 2.8%로 조회분 함량이 가장 높게 측정되었으며, 그 다음으로 백구 품종이 2.4%로 나타났으며, 환희와 삼천리 품종이 1.7%,화합 품종의 조회분 함량이 1.6%로 가장 낮게 측정되었다. 환희와 삼천리, 화합 품종의 경우 일반성분의 조성이 비슷한 수준이었으나, 백구 품종의 경우 조단백과 조지방의 함량이 높게 나타났으며, 히비스커스 품종의 경우 조회분의 함량이상대적으로 높게 나타났다.
- 20%)보다 높게 나타났으며, 다른 품종의 경우는 장미보다 조금 낮은 수준으로 측정되었다. 조회분의 경우 히비스커스의 조회분 함량이 가장 높게 나타났으나 맨드라미(6.83%)보다는 낮은 수준이었으며,무궁화의 조회분 함량은 장미(2.58%), 동백(2.51%)와 비슷한 것으로 나타났다.
- 폴리페놀 함량은 1,000 µg/mL 수준에서 환희, 삼천리, 백구, 히비스커스가 각각 131.85-122.75 GAE mg/g으로측정되었으며, 화합 품종의 폴리페놀 함량이 103.06 GAEmg/g으로 가장 낮게 나타났다.
- 품종별 무궁화와 히비스커스 추출물의 총 페놀 화합물의 함량을 측정한 결과 폴리페놀 함량은 1,000 µg/mL 수준에서 환희가 131.85 GAE mg/g으로 가장 높게 나타났으며, 히비스커스,삼천리, 백구 순으로 함량이 높게 나타났다.
- 08%의 소거능을 보여가장 높을 활성을 나타냈다. 품종별 무궁화와 히비스커스의 추출물의 안토시아닌 함량을 측정한 결과 환희 품종의 안토시아닌 함량이 3.80 mg/g으로 가장 높게 나타났다. 적색도인 색도 a값 측정결과 히비스커스, 환희 순으로 높았으며, 추출물의 pH 측정결과 환희의 품종이 가장 높았으며, 히비스커스는 다른 품종에 비해 매우 낮게 측정되었다.
- 품종에 따라 안토시아닌 함량에 유의적 차이가 있었으며(p<0.001), 육안으로도 가장 붉은 색을 띠는 환희 품종의 안토시아닌 함량이 380.29 mg/100 g으로 가장 높게 나타났으며 그 다음으로 히비스커스가 378.71 mg/100 g으로 측정되었으며, 삼천리, 화합 순으로 높게 측정되었다.
- 본 연구에서는 우리 민족을 상징하는 꽃인 무궁화를 기능성 식품소재로 활용하기 위하여, 다양한 무궁화 품종 중 기능성이 있고, 음식 기호도에 영향을 미치는 요소 중 하나인 색을 기준으로 적단심계 홑꽃 환희(Hibiscus syriacus ‘Hwanhee’),홍단심계 홑꽃 삼천리(Hibiscus syriacus ‘Samchulli’), 백단심계 홑꽃 화합(Hibiscus syriacus ‘Harmony’), 배달계 홑꽃 백구(HibiscusבBaekgu’)와 같은 무궁화속 이면서 대중적인식재료로 사용되고있는 히비스커스(Hibiscus rosa-sinensis)를대상으로 품질특성과 기능성 성분, 관능적특성을 측정한 결과는 다음과 같다. 환희와 삼천리, 화합 품종의 경우 시료간일반성분의 조성이 비슷한 수준이었으나, 백구 품종의 경우조지방과 조단백의 함량이 높게 나타났으며, 히비스커스 품종의 경우 조회분의 함량이 상대적으로 높게 나타났다. 품종별 무궁화와 히비스커스 추출물의 총 페놀 화합물의 함량을 측정한 결과 폴리페놀 함량은 1,000 µg/mL 수준에서 환희가 131.
- 6%로 가장 낮게 측정되었다. 환희와 삼천리, 화합 품종의 경우 일반성분의 조성이 비슷한 수준이었으나, 백구 품종의 경우 조단백과 조지방의 함량이 높게 나타났으며, 히비스커스 품종의 경우 조회분의 함량이상대적으로 높게 나타났다. 장미와 동백 및 맨드라미꽃(Cho2015)의 일반성분을 측정한 결과 수분의 경우 장미가 12.
- 전반적인 기호도가 가장 높게 평가된 환희 품종의 경우 색과 맛의 기호도, 단맛과 감칠맛, 달콤한 향의 강도 또한 가장 높게 평가되었다. 히비스커스의 경우 적색도가 가장 높게 측정되었고, 색에 대한 기호도가 가장 높게 평가되었으나, 당도 및 pH가 낮고, 관능평가 결과 단맛의 강도가 낮고,신맛과 새콤한 향의 강도가 높아 전반적인 기호도는 높지 않았다.
후속연구
- 이상의 연구결과를 통해 환희 품종 무궁화의 경우 최근 다양한 식품에 활용되고 있는 히비스커스에 비해 기능성 및 관능적 기호도가 높음을 확인할 수 있었으며, 우리 민족과 긴 역사를 함께 해온 무궁화를 기능성과 기호성을 부여해 줄 수 있는 소재로 다양한 식품에 적용할 수 있을 것으로 사료된다.
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