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문제 정의
- 최근 육성된 수수 품종으로는 도복과 내재해성이 강한 다수성 품종인 남풍찰(Choe 등, 2016)과 기계 수확에 적합한 단간 찰수수로 소담찰(Kim 등, 2017)이 육성되었다. 따라서 본 연구에서는 최근 육성된 수수 품종의 항산화성분과 항산화활성에 미치는 수확시기의 영향을 구명하여 수수의 안정적인 생산과 고품질, 고기능성의 수수 생산을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 시료의 파종은 6월 8일에 재식거리 60×20 cm으로 1주씩 파종하여 출 후 40, 50 및 60일에 이삭을 수확하였고 3일 동안 그늘에서 건조하여 시료로 사용하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 추출물 50 µL에 2% Na2CO3용액 1 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 50 µL를 가하였다.
- 품종 및 수확시기별 수수의 페놀성분 및 radical 활성을 분석 하기 위해 일정량의 시료를 취하여 80% 에탄올을 넣고 homogenizer (HG-15A, Daihan Scientific Co., Ltd., Wonju, Korea)로 균질화시킨 후, 상온에서 24시간 동안 2회 진탕추출(WiseCube WIS-RL010, Daihan Scientific Co., Ltd.)한 다음 No. 2 여과지 (Advantec, Toyo Roshi Kaisha, Ltd., Tokyo, Japan)로 여과하여−20°C 냉동고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다.
- 희석된 ABTS 용액 1 mL에 추출액 50 µL를 가하여 흡광도의 변화를 정확히 30분 후에 측정하였다. DPPH 및 ABTS radical 소거활성은 trolox (Sigma-Aldrich)를 이용하여 시료 100 g당 mg trolox equivalent antioxidant capacity (TE, dry basis)로 표현하였다.
- 고품질, 고기능성 수수 생산을 위한 수확시기를 산출하고자 수수 품종 및 수확시기별 이화학 특성을 분석하였다. 수수의 수분, 조회분, 조지방, 조단백질 및 탄수화물 함량은 품종 및 수확시기에 따라 유의적인 차이를 나타내었다.
- 품종 및 수확시기별 수수의 색도는 색차계(CM-3500d, Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였으며, Hunter’s value인 명도(Lvalue), 적색도(a-value) 및 황색도(b-value)를 측정하였다(Shin 등, 2016).
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 수수 품종은 2015 및 2016년에 경기도 수원 소재의 국립식량과학원 중부작물부 시험포장에서 생산된 황금찰 (Sorghum bicolor L. Moench cv. Hwanggeumchal), 남풍찰(cv. Nampungchal) 및 소담찰(cv. Sodamchal) 품종을 사용하였다. 시료의 파종은 6월 8일에 재식거리 60×20 cm으로 1주씩 파종하여 출 후 40, 50 및 60일에 이삭을 수확하였고 3일 동안 그늘에서 건조하여 시료로 사용하였다.
- 시료는 성분 분석을 위해 Vibrating sample mill (CMT Co. Ltd., Tokyo, Japan)로 분쇄하여 4°C 냉장고에 저장하면서 시료로 사용하였다.
데이터처리
- 또한 얻어진 결과를 통계프로그램(Statistical Analysis System; version 9.2, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 다중범위검정(Duncan’s multiple range test)을 실시하였으며, 각 분석항목 간의 상관관계를 분석하였다.
- 모든 데이터는 3회 반복 측정하였으며, 평균±표준편차로 표현하였다.
- Means with different superscripts within a column (a-f) with variety are significantly different at p<0.05 by a Duncan’s multiple range test.
- Means with different superscripts within a column (a-e) with variety are significantly different at p<0.05 by a Duncan’s multiple range test.
이론/모형
- 품종 및 수확시기별 수수의 수분함량은 적외선수분함량측정기 (AND MX-50, A&D Co. Ltd., Tokyo, Japan)로 측정하였으며, 조단백질 함량은 semimicro-Kjeldahl법으로 자동 단백질 분석기(2300 Kjeltec Analyzer Unit, FOSS Tecator, Laurel, MD, USA)로 분석 하였다.
- 조지방 함량은 Soxhlet 추출기(Soxtherm Unit Sox416, Gerhardt, Königswinter, Germany)를 사용하여 diethyl ether로 추출 하여 정량하였으며, 조회분 함량은 600°C 직접회화법으로 분석하였다.
- , Tokyo, Japan)로 여과하여−20°C 냉동고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다. 추출물에 대한 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 Woo 등(2015)의 방법으로 분석하였다. 총 폴리페놀 함량은 추출물 50 µL에 2% Na2CO3용액 1 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent (Sigma-Aldrich, St.
성능/효과
- 이는 수확시기에 등 숙정도, 환경 등의 영향을 받은 것으로 생각되며, 이에 대한 기작이나 환경요인에 대한 변이 구명 등의 연구가 필요할 것으로 생각된다. 황금찰, 남풍찰 및 소담찰수수의 조회분 함량은 각각 2.05-2.21, 2.07-2.27 및 1.73-2.13 g/100 g, 조지방 함량은 각각 4.35-4.84, 4.19-4.95 및 3.24-4.15 g/100 g으로 유의적인 차이를 보였으며, 조단백질 함량은 각각 10.79-12.42, 9.93-12.20 및 10.18-13.84 g/100 g으로 유의적인 차이를 보였다. 탄수화물 함량은 70.
- 즉, 수수가루에 물이 결합하는 정도를 나타내는 수분결합력은 물이 전분입자의 무정형부분에 침투되거나 입자표면에 흡착하는 것을 말한다(Wi 등, 2013). 품종 및 수확시기에 따른 수수의 용해도(water solubility)는 Table 2와 같이 황금찰, 남풍찰 및 소담찰에서 각각 6.68-8.90, 7.04-10.36 및 5.51-16.22%로 유의적인 차이를 보였으며, 출수 후 50일에 수확한 시료가 비교적 높게 나타났다. 용해도가 높은 것은 가열에 의해 팽윤 호화되어 과피에 있는 지질, 섬유질들이 파괴되면서 일부 아밀로스나 용해성 탄수화물을 용출하기 때문으로 생각된다(Yun, 2007).
- 용해도가 높은 것은 가열에 의해 팽윤 호화되어 과피에 있는 지질, 섬유질들이 파괴되면서 일부 아밀로스나 용해성 탄수화물을 용출하기 때문으로 생각된다(Yun, 2007). 품종 및 수확시기에 따른 수수의 팽윤력(swelling power)은 Table 2와 같이 황금찰, 남풍찰 및 소담찰에서 각각 78.72-112.09, 75.25-115.85 및 49.69-139.71%로 유의적인 차이를 보였으며, 용해도와 반대로 출수 후 50일에 수확한 시료가 비교적 낮았다. 용해도와 팽윤력은 전분 입자의 결정형 영역과 전분 사슬의 무정형 간의 상호작용의 크기를 평가하는 지표로 아밀로스-지방질 복합체와 아밀로스와 아밀로펙틴의 특성에 의한 영향을 받는다(Kim 등, 2012).
- 37 mg GAE/g 으로 조사되었다. 황금찰수수는 2015년과 2016년에 출수 후 40일에 수확한 시료에서 각각 24.62 및 23.88 mg GAE/g, 남풍찰수수는 각각 24.67 및 24.00 mg GAE/g, 소담찰수수는 각각 22.37및 20.93 mg GAE/g으로 50일이나 60일에 수확한 시료보다 높았다. 황금찰수수를 조기(5월 15일)와 보통기(6월 15일)에 재배하여총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 각각 88.
- 46 mg CE/g으로 나타났다. 황금찰수수는 2015년과 2016년에 출수 후 40일에 수확한 시료에서 각각 13.24 및 13.50 mg CE/g, 남풍찰수수는 각각 13.85 및 13.25 mg CE/g, 소담찰수수는 각각 12.46 및 11.35 mg CE/g으로 50일이나 60일에 수확한 시료보다 높았다. 전체적으로 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 출수 후 40-50일에 수확한 시료가 높은 함량을 보이는 것으로 나타났다.
- 35 mg CE/g으로 50일이나 60일에 수확한 시료보다 높았다. 전체적으로 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 출수 후 40-50일에 수확한 시료가 높은 함량을 보이는 것으로 나타났다. 황금찰 수수를 조기(5월 15일)와 보통기(6월 15일)에 재배하여 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과 각각 19.
- 품종 및 수확시기를 달리하여 수확한 수수의 DPPH 및 ABTS radical 소거활성을 분석한 결과 Fig. 3과 같이 품종 및 수확시기에 따라 유의적인 차이를 나타내었다. 천연물의 항산화활성은 식품 중 지방 산화를 억제하고 인체 내에서는 활성 radical에 의한 노화를 억제시켜 질병과 노화를 방지하는데 중요한 역할을 한다 (Kim 등, 2001; Lee 등, 2017).
- 16 mg TE/g으로 조사되 었다. 황금찰수수는 2015년과 2016년에 출수 후 40일에 수확한 시료에서 각각 14.34 및 16.21 mg TE/g, 남풍찰수수는 각각 15.69 및 16.54 mg TE/g, 소담찰수수는 각각 15.16 및 13.15 mg TE/g으로 50일이나 60일에 수확한 시료보다 높았다. 황금찰수수를 조기(5월 15일)와 보통기(6월 15일)에 재배하여 메탄올 추출물에 대한 DPPH radical 소거활성을 측정한 결과 각각 221.
- 93 mg TE/g으로 나타났다. 황금찰수수는 2015년과 2016년에 출수 후 40일에 수확한 시료에서 각각 19.99 및 19.68 mg TE/g, 남풍찰수수는 각각 20.24 및 19.29 mg TE/g, 소담찰수수는 각각 17.93 및 14.14 mg TE/g으로 50일이나 60일에 수확한 시료보다 높았다. 전체적으로 radical 소거활성은 출수 후 40-50일에 수확한 시료가 높은 활성을 보였다.
- 14 mg TE/g으로 50일이나 60일에 수확한 시료보다 높았다. 전체적으로 radical 소거활성은 출수 후 40-50일에 수확한 시료가 높은 활성을 보였다. 황금찰수수를 조기(5월 15일) 와 보통기(6월 15일)에 재배하여 메탄올 추출물에 대한 ABTS radical 소거활성을 측정한 결과 각각 246.
- 02 mg TE/g 으로 파종시기에 따라 활성이 차이가 나는 것으로 보고하였다 (Lee 등, 2012). 이상의 수수 품종 및 수확시기별 이화학 특성을 분석한 결과 황금찰, 남풍찰 및 소담찰 등의 수수 품종은 출수 후 40일에 수확하는 것이 바람직 할 것으로 보이며, 50일을 넘기지 않는 것이 좋을 것으로 생각된다.
- 적색도는 총 폴리페놀(0.640, p<0.01) 및 플라보노이드 함량(0.601, p<0.01), ABTS radical (0.640, p<0.01) 소거활성과 정의 상관을 보였다.
- 40으로 높게 나타났다. 전체적으로 적색도는 출수 후 40-50일 사이에 수확한 시료가 높았다. 황색도의 경우 황금찰, 남풍찰 및 소담찰에서 각각 6.
- 01) 소거활성과 정의 상관을 보였다. 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 radical 소거활성 간의 높은 상관을 보였으며, DPPH 및 ABTS radical 소거활성 간에도 높은 상관을 나타내었다. 이상의 결과에서 품종 및 수확시기에 따른 수수의 항산화성분과 항산화활성을 검토한 결과 수수는 출수 후 40일에 높은 함량과 활성을 보여 나타나 추후 농가에 홍보, 영농지도 등이 필요할 것으로 생각된다.
- 고품질, 고기능성 수수 생산을 위한 수확시기를 산출하고자 수수 품종 및 수확시기별 이화학 특성을 분석하였다. 수수의 수분, 조회분, 조지방, 조단백질 및 탄수화물 함량은 품종 및 수확시기에 따라 유의적인 차이를 나타내었다. 명도는 2016년 수확된 수수가 높았고 출수 후 40일에 수확한 황금찰, 남풍찰 및 소담찰수수가 각각 25.
- 수수의 수분, 조회분, 조지방, 조단백질 및 탄수화물 함량은 품종 및 수확시기에 따라 유의적인 차이를 나타내었다. 명도는 2016년 수확된 수수가 높았고 출수 후 40일에 수확한 황금찰, 남풍찰 및 소담찰수수가 각각 25.23, 25.47 및 24.45로 유의적으로 높게 나타났다. 적색도와 황색도는 출수 후 40~50일 사이에 수확한 시료가 높았다.
- 45로 유의적으로 높게 나타났다. 적색도와 황색도는 출수 후 40~50일 사이에 수확한 시료가 높았다. 용해도는 출수 후 50일에 수확한 시료가 높았으며, 팽윤력은 반대로 출수 후 50일에 수확한 시료가 낮았다.
- 적색도와 황색도는 출수 후 40~50일 사이에 수확한 시료가 높았다. 용해도는 출수 후 50일에 수확한 시료가 높았으며, 팽윤력은 반대로 출수 후 50일에 수확한 시료가 낮았다. 황금찰, 남풍찰 및 소담찰수수의 총 폴리페놀 함량은 각각 17.
- 용해도는 출수 후 50일에 수확한 시료가 높았으며, 팽윤력은 반대로 출수 후 50일에 수확한 시료가 낮았다. 황금찰, 남풍찰 및 소담찰수수의 총 폴리페놀 함량은 각각 17.60-24.62, 17.88-24.67및 17.37-22.37 mg GAE/g, 총 플라보노이드 함량은 각각 10.43-13.50, 9.68-13.85 및 9.52-12.46 mg CE/g으로 출수 후 40-50일에 수확한 시료가 높은 함량을 보였다. DPPH radical 소거활성은 각각 9.
- 46 mg CE/g으로 출수 후 40-50일에 수확한 시료가 높은 함량을 보였다. DPPH radical 소거활성은 각각 9.94-16.21, 11.42-16.54 및 10.12-15.16 mg TE/g, ABTS radical 소거활성은 각각 8.85-19.99, 10.51-20.24 및 9.71-17.93 mg TE/g으로 radical 소거활성은 출수 후 40-50일에 수확한 시료가 높았다. 이상의 결과 황금찰, 남풍찰 및 소담찰 등의 수수 품종은 출수 후 40일에 수확하는 것이 바람직 할 것으로 보이며, 50일을 넘기지 않는 것이 좋을 것으로 생각된다.
- 93 mg TE/g으로 radical 소거활성은 출수 후 40-50일에 수확한 시료가 높았다. 이상의 결과 황금찰, 남풍찰 및 소담찰 등의 수수 품종은 출수 후 40일에 수확하는 것이 바람직 할 것으로 보이며, 50일을 넘기지 않는 것이 좋을 것으로 생각된다.
- 수분함량은 회분(−0.635, p<0.01), 지방 (−0.484, p<0.05), 단백질(−0.714, p<0.001) 함량과 부의 상관관계를 나타냈으며, 용해도(0.707, p<0.001)와 정의 상관관계를 나타내었다.
- 이렇게 수확된 수수의 색도를 분석한 결과 Table 2와 같이 유의적인 차이를 보이는 것으로 나타났다.명도는 황금찰의 경우 20.14-25.23, 남풍찰은 21.43-25.47, 소담찰은 22.34-24.45으로 조사되었으며, 전체적으로 2016년 수확된 수수가 높았고 출수 후 40일에 수확한 시료가 각각 25.23, 25.47 및 24.45로 유의적으로 높게 나타났다. 적색도는 황금찰, 남풍찰 및 소담찰에서 각각 3.
- 19로 유의성은 보였으나 큰 차이는 없었다. 전체적으로 소담찰이 다른 품종에 비해 낮았으며, 출수 후 40~50일 사이에 수확한 시료가 높게 조사되었는데 이는 등숙정도가 가장 큰 영향을 미친 것으로 생각된다.
- 품종 및 수확시기를 달리하여 수확한 수수의 수분특성을 분석한 결과 Table 2와 같이 유의적인 차이를 보였다. 황금찰, 남풍찰 및 소담찰의 수분결합력(water binding capacity)은 각각 133.29-157.37, 131.76-156.04 및 127.17-142.35%로 나타났으며, 황금찰과 남풍찰은 2015년 수확된 시료가 높았으며, 소담찰은 2016년에 출수 후 50일(142.03%) 및 60일(142.35%)에 수확한 시료가 높았다. 수분결합력은 시료와 수분의 친화성을 나타내는 것으로 그 크기는 녹말입자내의 비결정형 부분이 많을수록 높아지며 전분의 swelling index와 관계가 있는 것으로 알려져 있다(Lee 등, 2017).
후속연구
- 61 g/100 g으로 40일이나 50일에 수확한 시료에 비해 높게 나타났다. 이는 수확시기에 등 숙정도, 환경 등의 영향을 받은 것으로 생각되며, 이에 대한 기작이나 환경요인에 대한 변이 구명 등의 연구가 필요할 것으로 생각된다. 황금찰, 남풍찰 및 소담찰수수의 조회분 함량은 각각 2.
- 팽윤력이 낮으면 수분과 전분 입자내의 결합력이 강하다는 것을 의미하며 (Leach 등 1959), 전분 용해도, 투명도, 점도와 밀접한 관계를 가지고 전분의 팽윤 성질은 입자내의 미셀구조의 강도와 성질에 크게 영향을 받는다(Lee와 Kim 1992). 따라서 수수의 품종 및 수확시기에 따라 수분결합력, 용해도 및 팽윤력 등 수분특성이 다른 이유는 전분의 구조나 구성이 다르고 이화학 성분 차이에 기인한 것으로 생각되며 추후 이에 대한 연구가 필요할 것으로 보인다.
- 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 radical 소거활성 간의 높은 상관을 보였으며, DPPH 및 ABTS radical 소거활성 간에도 높은 상관을 나타내었다. 이상의 결과에서 품종 및 수확시기에 따른 수수의 항산화성분과 항산화활성을 검토한 결과 수수는 출수 후 40일에 높은 함량과 활성을 보여 나타나 추후 농가에 홍보, 영농지도 등이 필요할 것으로 생각된다.
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