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문제 정의
- 본 연구에서는 지역재래종을 순계 분리한 ‘황금조’와 2010년 국립식량과학원에서 도복에 강하고 수량이 높은 ‘삼다메(Lee 등 2013)’에 대해 파종시기를 달리하여 재배한 종자의 일반성분, 색도, 수분특성 등의 이화학 특성과 항산화 활성을 조사하여 추후 조의 안정적인 생산과 고품질의 조 생산을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
- Samdame)품종을 사용하였다. 시료의 파종은 1차는 5월 27일, 2차는 6월 7일, 3차는 6월 17일, 4차는 6월 27일, 5차는 7월 7일에 총 5회에 걸쳐 10일 간격으로 파종하였다. 재식본수는 3본으로 하였고, 재식거리 60×15 cm으로 파종하였고, 비료는 N-P2O5-K2O를 10 a당 9-7-7 kg 시비하였다.
- 품종 및 파종시기에 따른 조의 색도는 색차계(CM-3500d, Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였으며, Hunter’s value인 명도(L-value, lightness), 적색도(a-value, redness) 및 황색도(b-value, yellowness)를 측정하였다(Shin 등 2016).
- 품종 및 파종시기에 따른 조 추출물의 radical 소거활성은 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 및 ABTS(2,2'-azino-bis-3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulfonic acid, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) radical 소거 활성을 측정하였다(Woo 등 2015).
- 총 플라보노이드 함량은 추출물 250 μL에 증류수 1 mL 와 5% sodium nitrite(NaNO2; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 75 μL를 가한 다음, 5분 후 10% aluminium(III) chloride hexahydrate(AlCl3․6H2O; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)150 μL를 가하여 6분 방치하고, 1 N sodium hydroxide(NaOH; Junsei Chemicals, Tokyo, Japan) 500 μL를 첨가하고, 11분 후 반응액의 흡광도 값을 510 nm에서 측정하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 추출물 50 μL에 2% sodium carbonate(Na2CO3; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 용액 1 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 50 μL를 가하였다.
- 품종 및 파종시기별 조의 수분결합력은 시료 1g을 증류수 40 mL를 혼합하여 1시간 교반하고, 10분 동안 1,500×g으로 원심분리(CR22GⅢ, Hitachi, Tokyo, Japan)하여 상등액을 제거한 다음 침전된 가루의 무게를 측정하여 침전된 시료의 무게(g)에서 처음 시료분말의 무게(g)를 빼고 처음 시료분말 무게(g)에 대한 백분율로 계산하였다(Woo 등 2016).
- 품종 및 파종시기에 따른 조의 항산화 성분 및 radical 소거 활성을 분석하기 위해 일정량의 시료를 취하여 80% 에탄올을 넣고 homogenizer(HG-15A, Daihan Scientific Co., Ltd., Seoul, Korea)로 균질화시킨 후, 상온에서 24시간동안 2회 진탕추출(WiseCube WIS-RL010, Daihan Scientific Co., Ltd., Seoul, Korea)한 다음 No. 2 여과지(Advantec, Toyo Roshi Kaisha, Ltd., Tokyo, Japan)로 여과하여 －20℃ 냉동고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다.
- Louis, MO, USA) radical 소거 활성을 측정하였다(Woo 등 2015). DPPH radical 소거 활성은 0.2 mM DPPH 용액(99.9% ethanol에 용해) 0.8 mL에 시료 0.2mL를 첨가한 후 520 nm에서 정확히 30분 후에 흡광도 감소치를 측정하였다. ABTS radical 소거 활성은 ABTS 7.
- 희석된 ABTS 용액 1 mL에 추출액 50 μL를 가하여 흡광도의 변화를 정확히 30분 후에 측정하였다. DPPH 및 ABTS radical 소거활성은 항산화 활성 실험에서 주로 사용되는 표준물질인 trolox(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를 이용하여 시료 100 g당 mg trolox equivalent antioxidant capacity(TE, dry basis)로 표현하였다.
- 고품질, 고기능성 조 생산을 위한 파종시기를 설정하고자 조 품종 및 파종시기에 따른 이화학 특성과 항산화 특성을 분석하였다. 황금조의 단백질 함량은 1~3차에서, 삼다메는 1차에서 높았으며, 황금조의 탄수화물 함량은 4~5차에서, 삼다메는 5차에서 높게 나타났다.
대상 데이터
- 재식본수는 3본으로 하였고, 재식거리 60×15 cm으로 파종하였고, 비료는 N-P2O5-K2O를 10 a당 9-7-7 kg 시비하였다.
- 본 연구에 사용된 조 품종은 2016년에 경기도 수원 소재의 국립식량과학원 중부작물부 시험포장에서 생산된 황금조(Setaria italica Beauv. cv. Hwanggeumjo)와 삼다메(cv. Samdame)품종을 사용하였다. 시료의 파종은 1차는 5월 27일, 2차는 6월 7일, 3차는 6월 17일, 4차는 6월 27일, 5차는 7월 7일에 총 5회에 걸쳐 10일 간격으로 파종하였다.
- 4시간으로 나타났다. 수확된 조는 그늘에서 3일 동안 건조하여 탈곡한 후 시료로 사용하였으며, 시료로 사용한 조의 외관 사진은 Fig. 1과 같다. 시료는 성분 분석을 위해 Vibrating sample mill(CMT Co.
- 1과 같다. 시료는 성분 분석을 위해 Vibrating sample mill(CMT Co. Ltd., Tokyo, Japan)로 분쇄하여 4℃ 냉장고에 저장하면서 시료로 사용하였다.
- Louis, MO, USA)150 μL를 가하여 6분 방치하고, 1 N sodium hydroxide(NaOH; Junsei Chemicals, Tokyo, Japan) 500 μL를 첨가하고, 11분 후 반응액의 흡광도 값을 510 nm에서 측정하였다. 표준물질인(+)-catechin(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를 사용하여 검량선을 작성하였으며, 시료 g중의 mg catechin equivalents(CE, dry basis)으로 나타내었다.
데이터처리
- 또한 얻어진 결과를 통계프로그램(Statistical Analysis System; version 9.2, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 일원배치분산분석을 실시한 후 다중범위검정(Duncan’s multiple range test)을 실시하였다.
- 모든 데이터는 3회 반복 측정하였으며, 평균과 표준편차로 나타내었다. 또한 얻어진 결과를 통계프로그램(Statistical Analysis System; version 9.
- 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.
- Means with different superscripts within a column (a~d) with variety are significantly different at p<0.05 by a Duncan’s multiple range test.
- Means with different superscripts within a column (a~c) with variety are significantly different at p<0.05 by a Duncan’s multiple range test.
이론/모형
- 품종 및 파종시기에 따른 조의 수분함량은 적외선 수분함량측정기(AND MX-50 moisture analyzer, Tokyo, Japan)로 측정하였으며, 조단백질은 semimicro-Kjeldahl법으로 자동 단백질 분석기(2300 Kjeltec Analyzer Unit, FOSS Tecator, Laurel, MD, USA)로 분석하였으며, 조지방은 Soxhlet 추출기(SoxtecTM 2050 Analyzer Unit, Foss Tecator)를 사용하여 diethyl ether로 추출하여 정량하였으며, 조회분 함량은 600℃ 직접회화법(DS-84E-1, Dasolltd, Hwaseong, Korea)으로 분석하였다(Woo 등 2010). 탄수화물은 시료 100 g에 수분, 조지방, 조단백질, 조회분 값을 감하여 산출하였다(Jeong 등 2014).
- 추출물에 대한 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 Woo 등(2015)의 방법으로 분석하였다. 총 폴리페놀 함량은 추출물 50 μL에 2% sodium carbonate(Na2CO3; Sigma-Aldrich, St.
성능/효과
- 재식본수는 3본으로 하였고, 재식거리 60×15 cm으로 파종하였고, 비료는 N-P2O5-K2O를 10 a당 9-7-7 kg 시비하였다. 시료의 수확시기는 출수 후 적정 수확시기인 45일이 되는 8월말부터 10월초에 걸쳐 수확하였으며, 재배기간 동안 평균기온은 18.5℃로 나타났으며, 강수량은 890 mm로 조사되었고, 일조시간은 181.4시간으로 나타났다. 수확된 조는 그늘에서 3일 동안 건조하여 탈곡한 후 시료로 사용하였으며, 시료로 사용한 조의 외관 사진은 Fig.
- 품종 및 파종시기에 따른 조의 일반성분을 분석한 결과, Table 1과 같이 파종시기에 따라 유의적인 차이를 보이는 것으로 나타났다. 파종시기에 따라 조의 수분 함량은 황금조의 경우, 7.
- 품종 및 파종시기에 따른 조의 용해도(water solubility)는 Table 2와같이 황금조와 삼다메에서 각각 4.87~6.32 및 5.51~6.28%로 황금조는 2차 파종에서, 삼다메는 5차 파종에서 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05).
- 황금 조와 삼다메의 수분결합력(water binding capacity)은 각각 88.47~97.01 및 82.78~91.34%로 황금조는 1차와 5차 파종에서 유의적으로 높게 나타났고(p<0.05), 삼다메는 파종시기가 늦어질수록 증가하는 경향을 보였다(p<0.05).
- 품종 및 파종시기에 따른 조의 총 폴리페놀 함량은 Fig. 2(A)와 같이 황금조와 삼다메에서 각각 298.68~315.13 및 288.84~297.73 mg GAE/100 g으로 황금조는 파종시기가 늦어질수록 감소하는 경향을 보였고(p<0.05), 삼다메는 2~3차 파종에서 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05).
- 황금조의 경우 1차 파종한 시료에서 가장 높았고, 삼다메는 4차 파종 시료가 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05).
- 품종 및 파종시기에 따른 조의 ABTS 라디칼 소거활성은 Fig. 3(B)와 같이 황금조와 삼다메에서 각각 88.69~114.64 및 69.80~100.09 mg TE/100g으로 유의적인 차이를 보였다(p<0.05).
- 곡류의 항산화 물질 중 페놀 화합물들은 우수한 항산화 활성을 가지며(Middleton & Kandaswami 1994), 식품 중 지방 산화 방지와 인체 내에서는 활성 라디칼에 의한 노화를 억제하여 질병과 노화 방지 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Lee 등 2017). 본 연구에서도 페놀 화합물 함량이 높은 파종시기에 재배한 조에서 높은 항산화 활성을 나타내는 것으로 나타났다. Woo 등(2012)은 강원도 원주에서 조기(5월 15일), 보통기(6월 15일) 및 만기(7월 15일) 재배하여 수확한 황금조 메탄올 추출물의 총 폴리페놀 함량을 각각 12.
- 40 mg GAE/g으로 파종시기가 늦어질수록 증가하는 것으로 보고하였는데, 본 연구와 차이를 보이는 것은 재배지역(중부내륙 평야지와 중부 산간지)에 의한 차이로 생각된다. 품종 및 파종시기에 따른 조의 총 플라보노이드 함량은 Fig. 2(B)와 같이 각각 181.32~172.92 및 172.49~183.86 mg CE/100 g으로 황금조는 1차 파종에서, 삼다메는 3차 파종에서 약간 높게 나타났으나, 유의적인 차이는 없었다. 전반적으로 총 폴리페놀 함량은 1~3차 파종 시료에서 유의적으로 높은 함량을 보였으며, 플라보노이드 함량은 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 86 mg CE/100 g으로 황금조는 1차 파종에서, 삼다메는 3차 파종에서 약간 높게 나타났으나, 유의적인 차이는 없었다. 전반적으로 총 폴리페놀 함량은 1~3차 파종 시료에서 유의적으로 높은 함량을 보였으며, 플라보노이드 함량은 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. Woo 등(2012)은 강원도 원주에서 조기(5월 15일), 보통기(6월 15일) 및 만기(7월 15일) 재배하여 수확한 황금조 메탄올 추출물의 총 플라보노이드 함량을 각각 0.
- 품종 및 파종시기를 달리하여 수확한 조의 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거활성을 분석한 결과, Fig. 3과 같이 품종 및 파종 시기에 따라 유의적인 차이를 나타내었다. 품종 및 파종시기에 따른 조의 DPPH 라디칼 소거활성은 Fig.
- 05). 황금조의 경우 1차 파종한 시료가 높았고 파종시기가 늦어질수록 감소하는 경향을 보였으며, 삼다메는 4차 파종에서 높게 나타났다. Woo 등(2012)은 조기, 보통기 및 만기 재배하여 수확한 황금조 메탄올 추출물의 ABTS 라디칼 소거활성이 각각 3.
- 이상에서 라디칼 소거활성이 본 연구와 차이를 보이는 것을 재배시기의 기상조건, 재배지역, 도정정도, 추출용매 등에 의한 차이로 생각된다. 이상의 결과, 품종 및 파종시기를 달리하여 재배한 조의 이화학 특성과 항산화 활성을 분석한 결과, 황금조는 조기에, 삼다메는 만기에 파종하여 수확한 시료에서 외관 품질이 좋고 높은 항산화성을 나타내었다. 따라서 조의 품종과 재배시기에 따라 항산화 활성에 차이가 있어 페놀 화합물 등 항산화 성분의 함량을 증진시킬 수 있는 재배지역에 맞는 품종별 파종시기 설정이 필요할 것으로 생각된다.
- 고품질, 고기능성 조 생산을 위한 파종시기를 설정하고자 조 품종 및 파종시기에 따른 이화학 특성과 항산화 특성을 분석하였다. 황금조의 단백질 함량은 1~3차에서, 삼다메는 1차에서 높았으며, 황금조의 탄수화물 함량은 4~5차에서, 삼다메는 5차에서 높게 나타났다. 황금조의 명도와 황색도는 파종시기가 늦어질수록 증가하는 경향을 보였으며, 삼다메는 감소하는 경향을 보였다.
- 황금조의 단백질 함량은 1~3차에서, 삼다메는 1차에서 높았으며, 황금조의 탄수화물 함량은 4~5차에서, 삼다메는 5차에서 높게 나타났다. 황금조의 명도와 황색도는 파종시기가 늦어질수록 증가하는 경향을 보였으며, 삼다메는 감소하는 경향을 보였다. 적색도는 전반적으로 파종시기가 늦어질수록 감소하는 경향을 보였다.
- 적색도는 전반적으로 파종시기가 늦어질수록 감소하는 경향을 보였다. 조의 팽윤력은 대체적으로 파종시기가 늦어질수록 증가하는 경향을 보였다. 품종 및 파종시기에 따른 조의 총 폴리페놀 함량은 황금조와 삼다 메에서 각각 298.
- 조의 팽윤력은 대체적으로 파종시기가 늦어질수록 증가하는 경향을 보였다. 품종 및 파종시기에 따른 조의 총 폴리페놀 함량은 황금조와 삼다 메에서 각각 298.68~315.13 및 288.84~297.73 mg GAE/100 g으로 황금조는 파종시기가 늦어질수록 감소하는 경향을 보였고, 삼다메는 2~3차 파종에서 높게 나타났다. 전반적으로 총 폴리페놀 함량은 1~3차 파종 시료에서 유의적으로 높은 함량을 보였다.
- 73 mg GAE/100 g으로 황금조는 파종시기가 늦어질수록 감소하는 경향을 보였고, 삼다메는 2~3차 파종에서 높게 나타났다. 전반적으로 총 폴리페놀 함량은 1~3차 파종 시료에서 유의적으로 높은 함량을 보였다. 품종 및 파종시기에 따른 조의 DPPH 라디칼 소거활성은 황금조와 삼다메에서 각각 104.
- 전반적으로 총 폴리페놀 함량은 1~3차 파종 시료에서 유의적으로 높은 함량을 보였다. 품종 및 파종시기에 따른 조의 DPPH 라디칼 소거활성은 황금조와 삼다메에서 각각 104.70~126.89 및 111.75~136.92 mg TE/100 g, ABTS 라디칼 소거활성은 각각 88.69~114.64 및 69.80~100.09 mg TE/100 g으로 유의적인 차이를 보였다. 이상의 결과, 품종과 재배시기에 따라 폴리페놀 성분의 함량과 라디칼 소거활성이 차이를 보이는 것으로 나타나, 조의 품종과 재배지역을 고려하여 적정 파종시기를 설정할 필요가 있을 것으로 보인다.
- 품종 및 파종시기에 따른 조의 팽윤력(swelling power)은 Table 2와 같이 황금조와 삼다메에서 각각 132.86~175.35 및 142.22~160.33%로 유의적인 차이를 보였으며(p<0.05), 황금조는 파종시기가 늦어질수록 증가하는 경향을 보였고, 삼다메는 2~4차 파종에서 높게 나타났다.
후속연구
- 그러나 삼다메의 경우, 단백질 함량은 1차에서 가장 높았고, 탄수화물 함량은 5차에서 높게 나타났다. 이는 성숙기의 기상환경 등의 영향과 품종별로 성숙과정에서 이화학성분의 합성이 달라 함량 차이를 보이는 것으로 생각되며(Kim 등 2005; Kim 등 2006), 이에 대한 추후 연구가 필요할 것으로 보인다. Lee 등(2010)은 충북 괴산에서 생산된 청회색을 띠는 차조의 수분, 조회분, 조지방 및 조단백질 함량을 각각 13.
- 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(Lee & Kim 1992). 따라서 조의 품종 및 파종시기에 따라 수분결합력, 용해도 및 팽윤력 등 수분특성이 다른 이유는 파종시기가 달라 성숙기의 재배환경에 따라 전분의 구조나 구성이 다르고, 이화학 성분 차이에 기인한 것으로 생각되며, 추후 이에 대한 연구가 필요할 것으로 보인다(Woo 등 2016).
- 이상의 결과, 품종 및 파종시기를 달리하여 재배한 조의 이화학 특성과 항산화 활성을 분석한 결과, 황금조는 조기에, 삼다메는 만기에 파종하여 수확한 시료에서 외관 품질이 좋고 높은 항산화성을 나타내었다. 따라서 조의 품종과 재배시기에 따라 항산화 활성에 차이가 있어 페놀 화합물 등 항산화 성분의 함량을 증진시킬 수 있는 재배지역에 맞는 품종별 파종시기 설정이 필요할 것으로 생각된다.
- 09 mg TE/100 g으로 유의적인 차이를 보였다. 이상의 결과, 품종과 재배시기에 따라 폴리페놀 성분의 함량과 라디칼 소거활성이 차이를 보이는 것으로 나타나, 조의 품종과 재배지역을 고려하여 적정 파종시기를 설정할 필요가 있을 것으로 보인다.
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