[논문]가을재배 찰옥수수의 등숙에 따른 지방산 조성 및 Phytosterol 함량 변화

김선림; 김미정; 정건호; 이진석; 손범영; 김정태; 배환희; 고영삼; 백성범

doi:10.7740/kjcs.2019.64.1.025

가을재배 찰옥수수의 등숙에 따른 지방산 조성 및 Phytosterol 함량 변화
Changes in Fatty Acid Composition and Phytosterol Content During Ripening Period of the Autumn-Sown Waxy Corn 원문보기

Korean journal of crop science = 韓國作物學會誌, v.64 no.1, 2019년, pp.25 - 32

초록
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찰옥수수 가을재배시 등숙에 따른 종실의 지방산조성과 phytosterol의 함량변화를 검토하여 고품질 풋옥수수 생산을 위한 기초자료로 활용하고자 본 연구를 수행하여 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 찰옥수수 출사후 일수가 경과할수록 종실의 조지방 함량은 지속적으로 증가 하였고, 흑진주찰은 일미찰보다 조지방 함량이 높았다. 2. 출사후 일수에 따른 지방산의 조성비는 뚜렷한 변화를 보였는데, palmitic acid 및 linoleic acid는 점차 감소되었으나 oleic acid는 증가되었고, 흑진주찰은 일미찰에 비해 불포화지방산의 조성비가 다소 높았다. 3. 출사후 일수가 경과할수록 총 phytosterol의 함량은 증가하여 출사후 33일에 함량의 최대치를 보였는데, 일미찰의 총 phytosterol 함량은 937.7 mg/100 g, 흑진주찰은 867.9 mg/100 g이었으나 품종간 통계적 함량의 차이는 없었다. 4. Phytosterol의 조성은 품종간 차이를 보였는데, 일미찰은 ${\beta}-sitosterol$ > stigmasterol > campesterol 순으로 함량이 높았으나, 흑진주찰은 ${\beta}-sitosterol$ > campesterol > stigmasterol 순으로 함량이 높았고, 성분별로 볼 때 campesterol 함량은 품종간 차이가 없었으나 stigmasterol 및 ${\beta}-sitosterol$은 흑진주찰이 일미찰에 비해 함량이 높았다. 5. Palmitic, linolieic, linolenic acid는 campesterol 및 ${\beta}-sitosterol$과 유의한 부(-)상관이 있었고, stearic acid는 stigmasterol과 정(+)상관이 인정되었다. Oleic acid는 campesterol 및 ${\beta}-sitosterol$과 정상관이 있었으나 stigmasterol과는 부상관이 인정되어 찰옥수수 등숙중 종실의 지방산 조성은 phytosterol의 함량의 변이에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was carried out to investigate the changes in fatty acid composition and phytosterol content of the autumn sowing waxy corn during its ripening period for the production of high quality and value-added fresh ears. The content of crude oil in the waxy corn kernels steadily increased with days after pollination(DAP); the crude oil content in Heukjinjuchal (HC) was higher than that in Ilmichal (IC). The composition of fatty acids according to DAP showed a statistically significant change; palmitic and linoleic acid composition gradually decreased, but oleic acid increased, and the composition of unsaturated fatty acids in HC was higher than that in IC. The phytosterol content was increased until 33 DAP, and was 937.7 mg/100g and 867.9 mg/100g in IC and HC, respectively, but there was no statistically significant difference between the varieties. The phytosterol contents in IC varied in the following order: ${\beta}-sitosterol$ > stigmasterol > campesterol, but that in HC varied in the order ${\beta}-sitosterol$ > campesterol > stigmasterol. The campesterol content did not show significant differences between the varieties, but the stigmasterol and ${\beta}-sitosterol$ content was significantly higher in HC than in IC. Palmitic, linolieic, and linolenic acid were significantly correlated with campesterol and ${\beta}-sitosterol$, and stearic acid was positively correlated with stigmasterol. Oleic acid was positively correlated with campesterol and ${\beta}-sitosterol$ but negatively correlated with stigmasterol. As a result, it was suggested that fatty acids may affect the variation in phytosterol contents during the ripening period in waxy corn.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Changes in two waxy corn ears, Ilmichal and Heukjinjuchal, during the ripening period.
그림 Fig. 2. Schematic representation of the BSA[N,O-bis(trimethylsilyl) acetamide] silylation process using unsaponifiables in waxy corn kernels.
그림 Fig. 3. Changes in 100-kernel weights and crude oil contents in two waxy corn varieties, Ilmichal and Heukjinjuchal, during the ripening period.
그림 Fig. 4. Comparison of phytosterol chromatogram profiles in two waxy corn varieties, Ilmichal and Heukjinjuchal, at 30 days after pollination.
표 Table 1. Comparison of fatty acid compositions in two waxy corn varieties, Ilmichal and Heukjinjuchal, during the ripening period.
표 Table 2. Comparison of content of phytosterols in two waxy corn varieties, Ilmichal and Heukjinjuchal, during the ripening period.
표 Table 3. Relationship among crude oil, phytosterols, and fatty acids during the ripening period of waxy corns.
표 Table 4. Relationship between fatty acids and phytosterols during the ripening of waxy corns.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 최근 재배기술이 확산되고 있는 찰옥수수 가을재배시 출사후 일수에 따른 종실의 지방산조성 및 phytosterol의 함량변이를 검토하여 풋옥수수의 부가가치 제고를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
찰옥수수 가을재배시 등숙에 따른 종실의 지방산조성과phytosterol의 함량변화를 검토하여 고품질 풋옥수수 생산을 위한 기초자료로 활용하고자 본 연구를 수행하여 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.

대상 데이터

Phytosterol의 조성을 확인하기 위한 표준 campesterol, stigmasterol 및 β-sitosterol은 Wako (Tokyo, Japan)사 제품을 사용하였다.
출사후 등숙에 따른 찰옥수수의 지방산 조성과 phytosterol 함량의 변화를 검토하기 위하여 농촌진흥청 국립식량과학원에서 육성된 찰옥수수 일대 교잡종인 일미찰과 흑진주찰 2품종을 사용하였다. 일미찰은 단교잡종으로 출사일수가 72일인 중만숙종 백색 찰옥수수이고, 흑진주찰은 출사일수가 74일인 중만숙종으로 안토시아닌 색소를 다량으로 함유한 검정찰옥수수이다(Fig.

데이터처리

본 시험을 통하여 얻어진 결과는 SAS 프로그램(Ver. 9.4, Statistical Analysis Systems Institute Inc., Raleigh, NC, USA)으로 통계분석을 하였다.

이론/모형

(2018)의 방법에 따라 불검화물에 BSA[N,O-bis(trimethylsilyl)acetamide], pyridine, hexane을 가하여 TMS 유도체화(trimethylsilyl derivatization) 시킨후 GC의 Injector는 260°C, FID는 310°C, chamber는 150°C부터 320°C까지 10°C/min를 상승시키면서 HP-5ms capillary column (30 m × 0.25 mm, 0.25 µm, Agilent J&W, Wilmington, DE, USA)으로 분석을 하였다(Fig. 2).
조지방 분석은 지방자동분석기(Gerhardt Soxtherm 2000, Hoffmannstre, Germany)를 사용하였고, 지방산의 분석은 Kim et al. (2018)의 방법에 따라 시료 0.5 g에 methanol : heptane : benzene : 2,2-dimethoxypropane : H2SO4 (37 : 36 : 20 : 5 : 2, v/v)을 가하고 80°C로 1시간 가열 후 FAMEs (fatty acid methylester)을 취해 gas chromatography (6890 N series, Agilent Technologies Inc., Wilmington, DE, USA) 및 HP-Innowax capillary column (30 m × 0.25 mm × 0.25 µm, Agilent J&W, Wilmington, DE, USA)으로 분석을 하였고, 지방산 조성의 확인은 Supelco (Bellefonte, PA, USA) FAME mix(C14-C22) 제품을 사용하였다.

성능/효과

1. 찰옥수수 출사후 일수가 경과할수록 종실의 조지방 함량은 지속적으로 증가 하였고, 흑진주찰은 일미찰보다 조지방 함량이 높았다.
2. 출사후 일수에 따른 지방산의 조성비는 뚜렷한 변화를 보였는데, palmitic acid 및 linoleic acid는 점차 감소되었으나 oleic acid는 증가되었고, 흑진주찰은 일미찰에 비해 불포화지방산의 조성비가 다소 높았다.
3. 출사후 일수가 경과할수록 총 phytosterol의 함량은 증가하여 출사후 33일에 함량의 최대치를 보였는데, 일미찰의 총 phytosterol 함량은 937.7 mg/100 g, 흑진주찰은867.9 mg/100 g이었으나 품종간 통계적 함량의 차이는없었다.
4. Phytosterol의 조성은 품종간 차이를 보였는데, 일미찰은 βsitosterol > stigmasterol > campesterol 순으로 함량이 높았으나, 흑진주찰은 β-sitosterol > campesterol > stigmasterol 순으로 함량이 높았고, 성분별로 볼 때 campesterol함량은 품종간 차이가 없었으나 stigmasterol 및 ß-sitosterol은 흑진주찰이 일미찰에 비해 함량이 높았다.
5. Palmitic, linolieic, linolenic acid는 campesterol 및 βsitosterol과 유의한 부(-)상관이 있었고, stearic acid는stigmasterol과 정(+)상관이 인정되었다.
Chromatogram에서 보는 바와 같이 출사후 30일에 도달한 찰옥수수에는 주요 phytosterol로 campesterol, stigmasterol 및 β-sitosterol이 검출되었고, 품종간 불검화물의 chromatogram을 비교하여 볼 때 이들의 화학적 조성에는 뚜렷한 차이가 없으나 peak의 abundance로 볼 때 phytosterol의 함량은 품종간의 차이가 있음을 알 수 있었다(Kim et al., 2018).
Palmitic, linolieic, linolenic acid는 campesterol 및 βsitosterol과 유의한 부(-)상관이 있었고, stearic acid는stigmasterol과 정(+)상관이 인정되었다. Oleic acid는campesterol 및 β-sitosterol과 정상관이 있었으나 stigmasterol과는 부상관이 인정되어 찰옥수수 등숙중 종실의 지방산 조성은 phytosterol의 함량의 변이에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.
Phytosterol의 구성성분으로 볼 때 일미찰은 β-sitosterol >stigmasterol > campesterol 순으로 함량이 높았고 출사후 21일~33일까지 그 특성이 유지된 반면, 흑진주찰은 β-sitosterol> campesterol > stigmasterol 순으로 함량이 높았으며 출사후 21일~33일까지 그 특성이 유지되어 품종간 phytosterol의 조성에 뚜렷한 차이가 있음을 알 수 있었다.
본 시험에서 찰옥수수 품종은 출사후 일수에 따라 palmitic,linoleic 및 linolenic acid는 감소되고 oleic acid는 증가되었으며, 흑진주찰에서 palmitic acid는 통계적으로 유의성이 없었다. Stearic acid는 품종간 차이를 보였는데, 일미찰은 출사후 일수에 따라 stearic acid의 조성비가 유의적으로 증가되었으나, 흑진주찰은 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 따라서 기존의 보고와 본시험에서 얻어진 결과를 종합적으로 고찰하여 볼 때 옥수수의 지방산은 품종은 물론 등숙 정도에 따라 그 조성에 다양한 변이가 있음을 알 수 있었다.
Stearic acid는 품종간 차이를 보였는데, 일미찰은 출사후 일수에 따라 stearic acid의 조성비가 유의적으로 증가되었으나, 흑진주찰은 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 따라서 기존의 보고와 본시험에서 얻어진 결과를 종합적으로 고찰하여 볼 때 옥수수의 지방산은 품종은 물론 등숙 정도에 따라 그 조성에 다양한 변이가 있음을 알 수 있었다.
12%의 함량차이를 보였다. 따라서 일미찰은 출사후 21일 대비 출사후 33일에 약1.26배 조지방이 증가된 반면 흑진주찰은 1.52배 증가되는 것으로 나타나 흑진주찰의 조지방 증가율이 더 컸음을 알수 있었다.
본 시험에 사용된 찰옥수수의 지방산 조성비율은 linoleic > oleic > palmitic > stearic > linolenic acid 순으로 높게 나타났는데, 이러한 특성은 출사후 일수에 무관하게 지방산 조성비율이 일정하게 유지되었다.
본 시험에서 찰옥수수 품종은 출사후 일수에 따라 palmitic,linoleic 및 linolenic acid는 감소되고 oleic acid는 증가되었으며, 흑진주찰에서 palmitic acid는 통계적으로 유의성이 없었다. Stearic acid는 품종간 차이를 보였는데, 일미찰은 출사후 일수에 따라 stearic acid의 조성비가 유의적으로 증가되었으나, 흑진주찰은 뚜렷한 차이를 보이지 않았다.
Table 2는 찰옥수수의 출사후 일수에 따른 phytosterol 함량의 변화를 나타낸 것이다. 일미찰과 흑진주찰은 등숙이 진행됨에 따라 phytosterol 함량은 지속적으로 증가하여 출사후 33일에 함량의 최대치를 보였는데, 일미찰의 총 phytosterol함량은 937.7 mg/100 g이었고 흑진주찰은 867.9 mg/100 g이었다.
지방산중 palmitic, linolieic 및 linolenic acid는 campesterol및 β-sitosterol과 유의한 부상관이 있었고, stearic acid는stigmasterol과 정상관이 인정되었다.
5 g의 차이를 보였다. 출사후 21일~33일까지 3일 간격으로 5회 조사하였을 때 종실중 증가율은 일미찰이 24.4%였으나 흑진주찰은 18.1%로서 일미찰의 종실중 증가율이 흑진주찰 보다 약 6.3% 높은 것으로 나타났다.
출사후 일수에 따른 찰옥수수의 불포화지방산은 품종간 뚜렷한 차이를 보였는데, 일미찰은 출사후 21부터 33일까지 불포화지방산이 75.94%~77.83% 범위였고, 흑진주찰은78.08%~80.48%의 범위를 보였는데, 일미찰은 출사후 33일까지 지속적으로 증가되었으나 흑진주찰은 출사후 27일에 최고치(80.48%)에 도달 후 감소되어 품종간 특성의 차이를 보였다.
출사후 일수에 따른 찰옥수수의 조지방 함량은 출사후21일에 일미찰은 3.78%, 흑진주찰은 4.51%로서 품종간 약0.73%의 차이가 있었고, 출사후 33일에 일미찰은 4.77%,흑진주찰은 6.89%로서 품종간 약 2.12%의 함량차이를 보였다. 따라서 일미찰은 출사후 21일 대비 출사후 33일에 약1.

후속연구

Davis & Poneleit (1975)는 등숙중인 옥수수에서 steryl ester는 지방산의 담체(carrier) 및 안정성 유지의 역할을 하는 것으로 제안한바 있어 이들의 생화학적 기능에 대한 구체적인 연구가 이루어진다면 풋옥수수를 비롯한 각종 식량작물의 부가가치 향상에 유용한 기초자료가 될 것으로 판단되었다.
, 2009). 옥수수는 타작물에 비해 phytosterol을 풍부하게 함유하고 있는 작물로서 소비자들이 선호하는 찰옥수수에 함유된 phytosterol은 부가가치 제고를 위한 주요 기능성 특성으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
,2002), 식물성 유지의 지방산 조성 및 포화지방산과 불포화지방산의 비율은 유지고유의 특성과 용도를 좌우하는 주요요인이 된다. 특히 옥수수는 다중불포화 지방산인 linolenicacid를 다량으로 함유하고 있는데, linolenic acid는 인체에서 합성되지 않아 반드시 음식물로부터 섭취해야 하는 필수지방산이기 때문에 풋옥수수로 소비되고 있는 찰옥수수의 영양학적 가치는 매우 높다고 할 수 있으며 찰옥수수의 불포화지방산 특성은 풋옥수수의 상품성 향상 및 부가가치제고를 위한 주요 품질 특성으로 기초 활용이 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Phytosterol는 무엇입니까?	Phytosterol은 식물계에 널리 함유된 steroid alcohol류의 물질로서 생체막 구성에 관여하며 투과성 조절 및 막의 견고성 유지 등의 생체기능에 관여(Piironen et al., 2000)할 뿐만 아니라 위와 장에서 콜레스테롤의 흡수조절, lipoprotein(HDL, LDL) profile 개선, 면역증강, 전립선 건강, 혈당조절 및 동맥경화증 예방효과 등의 생리활성이 알려져 있다(Jiang & Wang, 2005; Moreau et al.
	찰옥수수의의 연구가 본격적으로 이루어지기 시작한 시기는 언제입니까?	찰옥수수는 1989년 일대교잡종(F1 hybrid)인 찰옥1호가국내최초로 개발되어 농가에 보급되면서 신품종 개발을 비롯한 재배․생리 및 수확후 품질관리 연구가 본격적으로 이루어지기 시작하였다. 지금까지 찰옥수수와 관련된 연구는 수량이 많고 조숙성이며, 각종 내재해성 및 기능성이 높은 품종개발 등에 연구가 집중되어 왔다.
	일미찰과 흑진주찰의 어떻게 구분하는가?	출사후 등숙에 따른 찰옥수수의 지방산 조성과 phytosterol함량의 변화를 검토하기 위하여 농촌진흥청 국립식량과학원에서 육성된 찰옥수수 일대 교잡종인 일미찰과 흑진주찰2품종을 사용하였다. 일미찰은 단교잡종으로 출사일수가72일인 중만숙종 백색 찰옥수수이고, 흑진주찰은 출사일수가 74일인 중만숙종으로 안토시아닌 색소를 다량으로 함유한 검정찰옥수수이다(Fig. 1) 찰옥수수의 파종은 수원시 권선구 소재 국립식량과학원 밭작물시험연구포장에 2013년 7월 20일 노지직파(가을재배) 하고, 옥수수이삭에서 수염이출현된 출사기 이후 출사후 일수 경과에 따라 5회(21, 24,27, 30, 33일) 이삭을 채취하여 동결건조 후 이삭에서 종실을 분리하여 분석시료로 사용하였다.

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표제어: PCR

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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