[국내논문]건조방법을 달리한 땅콩호박의 영양성분 분석 및 생리활성 평가 Analysis of Nutritional Components and Physiological Activity of Butternut Squash (Cucurbita moschata) by Drying Methods원문보기
The purpose of this study was to provide the basic data of butternut squash (Cucurbita moschata) according to the drying methods. The proximate composition and chromaticity of freeze-dried and hot air-dried Cucurbita moschata powders were evaluated, and the antioxidant effects of these ethanolic ext...
The purpose of this study was to provide the basic data of butternut squash (Cucurbita moschata) according to the drying methods. The proximate composition and chromaticity of freeze-dried and hot air-dried Cucurbita moschata powders were evaluated, and the antioxidant effects of these ethanolic extracts were analyzed by DPPH, ABTS, FRAP, reducing power activity, total phenolic, and flavonoid content. As a result, Cucurbita moschata was revealed to have high carbohydrate and crude protein contents, while crude ash and crude fat contents were relatively low. Also, it was confirmed that the hot air-dried Cucurbita moschata had lower L, a, and b values than the freeze-dried Cucurbita moschata. Additionally, as a result of analyzing the antioxidant activity of Cucurbita moschata ethanolic extracts, hot air-dried Cucurbita moschata ethanolic extract showed significantly superior antioxidant activity than freeze-dried Cucurbita moschata ethanolic extract. Also, hot air-dried Cucurbita moschata ethanolic extract was revealed to have a higher polyphenol content, but slightly lower flavonoid content than freeze-dried Cucurbita moschata ethanolic extract. Based on the data from this study, further experiments on Cucurbita moschata material are necessary.
The purpose of this study was to provide the basic data of butternut squash (Cucurbita moschata) according to the drying methods. The proximate composition and chromaticity of freeze-dried and hot air-dried Cucurbita moschata powders were evaluated, and the antioxidant effects of these ethanolic extracts were analyzed by DPPH, ABTS, FRAP, reducing power activity, total phenolic, and flavonoid content. As a result, Cucurbita moschata was revealed to have high carbohydrate and crude protein contents, while crude ash and crude fat contents were relatively low. Also, it was confirmed that the hot air-dried Cucurbita moschata had lower L, a, and b values than the freeze-dried Cucurbita moschata. Additionally, as a result of analyzing the antioxidant activity of Cucurbita moschata ethanolic extracts, hot air-dried Cucurbita moschata ethanolic extract showed significantly superior antioxidant activity than freeze-dried Cucurbita moschata ethanolic extract. Also, hot air-dried Cucurbita moschata ethanolic extract was revealed to have a higher polyphenol content, but slightly lower flavonoid content than freeze-dried Cucurbita moschata ethanolic extract. Based on the data from this study, further experiments on Cucurbita moschata material are necessary.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 땅콩호박을 동결건조 및 열풍건조의 방법으로 건조한 뒤 건조방법에 따른 영양성분과 항산화 효과를 비교 분석함으로써, 건조 조건 별 땅콩호박에 대한 기초 자료를 제공하고자 한다.
본 연구에서는 건조방법을 달리한 땅콩호박의 영양성분및 항산화 효과를 평가하기 위하여 동결 및 열풍건조된 땅콩 호박의 일반성분 함량 및 색도를 분석하고, 땅콩호박 주정추 출물의 항산화 효과를 측정하였다. 건조별 땅콩호박의 일반 성분 분석 결과, 땅콩호박은 탄수화물 및 조단백질 함량이 높은 반면, 조회분 및 조지방 함량은 비교적 낮은 것으로 확인되었다.
제안 방법
땅콩호박의 지용성 화합물과 수용성 화합물을 함께 추출 하기 위해 80% ethanol 추출용매를 사용하여, 건조된 땅콩호박 40 g을 15배의 80% ethanol 용매에 잠기도록 하여 80℃에서 3시간 동안 환류 추출하였다.
7 mM ABTS 용액과 2.45 mM potassium persulfate를 1:0.5의 비율로 혼합하여 암소에서 16시간 동안 반응시켜 ABTS 양이온이 형성되도록 유도시킨후, 734 nm의 흡광도 값이 0.07±0.02가 되도록 무수에탄올을 사용하여 조절하였다.
땅콩호박의 지용성 화합물과 수용성 화합물을 함께 추출 하기 위해 80% ethanol 추출용매를 사용하여, 건조된 땅콩호박 40 g을 15배의 80% ethanol 용매에 잠기도록 하여 80℃에서 3시간 동안 환류 추출하였다. 추출 용액은 여과지(Whatman, No. 3, Maidstone, Kent, UK)를 이용하여 여과 후, 회전 감압 농축기(Rotavapor R-200, Buchi, Flawil, Switzerland)를 통해 농축한 뒤, 동결건조(Ilshinbiobase Co., Ltd, Gyeonggi, Korea)를통해 파우더 형태의 땅콩호박 추출물을 제조하였다. 이들은 추출용매인 80% ethanol에 용해하고, 농도별 희석하여 항산화 실험에 사용하였다.
DPPH 라디칼 소거능 측정은 Kim 등(2009)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 땅콩호박 추출물 0.2 mL를 0.4 mM DPPH 용액 0.8 mL에 첨가하여 혼합한 뒤 암소에서 10분간 반응시킨 후 microplate reader(Molecular devices, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정한 뒤 다음과 같은 계산식을 통해 DPPH 라디칼 소거능을 산출하였다.
ABTS 라디칼 소거능 측정은 Jang 등(2017)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 7 mM ABTS 용액과 2.
제조한 ABTS 용액 1 mL에 땅콩호박 추출물 10 μL를 첨가하여 6분간 반응시킨 후 microplate reader를 이용하여 734 nm에서 흡광도를 측정하여 다음과 같은 계산식을 통해 ABTS 라디칼 소거능을 산출하였다.
FRAP activity 측정은 Lee 등(2014)의 방법을 일부 수정하여 측정하였다. 먼저 300 mM sodium acetate buffer(pH 3.
Reducing power activity 측정은 Yin 등(2019)의 방법을 일부 수정하여 측정하였다. 땅콩호박 추출물 0.
땅콩호박 추출물 1 mL에 10% Folin-Ciocalteu’s phenol reagent 1 mL, 2% Na2CO3 1 mL를 순서대로 첨가한 후 암소에서 1시간 동안 반응시킨 뒤 microplate reader를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. Gallic acid를 표준물질로 사용한 표준 검량 곡선(y=17.158x－0.0357, R2=0.998)으로부터 땅콩호박 추출물의 총 페놀 함량을 계산하였다.
총 플라보노이드 함량은 Park 등(2010)의 방법을 변형하여 측정하였다. 땅콩호박 추출물 0.
8 mL를 첨가하여 상온에서 30분간 반응시킨 후 microplate reader를 이용하여 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin 을 표준물질로 사용한 표준 검량 곡선 (y=4.5026x－0.0286, R 2 =0.9983)으로부터 땅콩호박 추출물의 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
동결 및 열풍건조에 따른 땅콩호박 주정추출물의 항산화 활성 및 항산화 성분 함량을 측정하기 위하여 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, FRAP activity 및 reducing power activity와 총 페놀 및 플라보노이드 함량을 측정하였으며, Fig. 1에 나타내었다. DPPH와 ABTS 라디칼 소거능은 항산화 활성을 측정하는 대표적인 분석방법으로, 항산화 물질의 수소 공여를 통한 DPPH 및 ABTS의 hydroxyl radical group 이 소거되어 화합물이 탈색되는 원리를 이용하는 방법이다 (Jung 등 2012).
대상 데이터
본 연구의 땅콩호박(Cucurbita moschata)은 해품고야 농장 (Dangjin, Chungnam, Korea)으로부터 구매하였으며, 땅콩호박 의 과육을 분리하여 열풍건조(70℃, 3시간) 및 동결건조한 뒤 이들을 조분쇄 후, 체(Chunggye Industrial MFG Co, Gyeonggi, Korea)를 이용하여 40 mesh 사이즈로 제조된 균일한 땅콩호 박 분말을 영양성분 분석에 사용하였다. 2,2-diphenyl picrylhydrazyl(DPPH), 2,2`-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline- 6-sulfonic acid)(ABTS), ferric chloride, potassium persulfate, potassium ferricyanide, trichloroacetic acid, iron chloride, aluminum nitrate, potassium acetate, Folin-Ciocalteu’s phenol reagent, sodium carbonate, gallic acid, quercetin 등은 Sigma-Aldrich Co.
데이터처리
One-way ANOVA 검정으로 유의성 분석을 실시하였 으며, Duncan의 다중범위 검정법(Duncan’s multiple range test) 으로 유의성은 p<0.05 수준에서 검정하였다.
본 연구의 모든 실험결과는 3 반복 측정을 통해 mean ± standard deviation으로 제시하였고, SAS 9.4 version(SAS institute Inc., Cary, NC, USA) 프로그램을 이용하여 통계 분석 하였다.
Bars with different letters indicate statistically significant differences among groups at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
이론/모형
건조된 땅콩호박 분말의 일반성분 분석은 AOAC법에 따라 수분, 조회분, 조지방 및 조단백질은 각각 105℃ 상압건조법, 550℃ 직접회화법, Soxhlet 추출법 및 Kjeldahl법을 통해 분석하였고, 탄수화물은 100%에서 수분, 조회분, 조지방, 조단백질 함량을 제외한 값으로 나타내었다.
성능/효과
Dari & Yaro(2016)가 연구한 가나 유래 땅콩호박 재배종의 일반성분 분석 결과는, 건물 중량으로 환산하였을 때 조단백질 함량은 약 4.81%, 조지방 함량은 약 0.72%, 조회분 함량은 55.46%로 측정되었고, JacoboValenzuela 등(2011)이 연구한 멕시코 유래 땅콩호박 재배종의 일반성분 분석 결과에서는 조회분 함량은 약 10.54%, 조단백질 함량은 약 16.69%로 측정되어, 본 연구의 일반성분 함량값과 다소 차이를 보였다.
식품의 무기물 함량 값인 조회분 수치는 각각 13.11±0.13%, 13.45±0.27%로 유의적인 차이가 없었지만, 조지방 및 조단백질 함량은 동결건조물에서 각각 3.81±0.25%, 19.61±0.15%로열풍건조물(0.60±0.13%, 19.09±0.01%)에 비해 유의적으로 높은 함량 차이를 나타내었다.
동결 및 열풍건조된 땅콩호박에서 가장 많은 일반 성분은 탄수화물이며, 각각 51.50±0.12%, 53.32±0.35%를 차지하였고, 열풍건조물에서 더 높은 유의적인 차이를 보였다.
건조된 땅콩호박 주정추출물의 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 각각 땅콩호박 주정추출물 1.25, 2.5 및 5 mg/mL 농도에서 각각 25.37±0.74~70.05±0.32%, 15.69± 0.19~63.01±0.88%의 라디칼 소거능을 나타내었다(Fig 1A, Fig 1B).
88%의 라디칼 소거능을 나타내었다(Fig 1A, Fig 1B). 동결 및 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물의 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능은 모두 농도 유의적으로 항산화 활성이 증가하였으며, 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물이 동결건조된 땅콩호박 주정추출물보다 우수한 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능을 보였다. FRAP 활성 측정은 항산화 물질의 전자 공여능으로 인하여 Fe 3+ -TPTZ 화합물이 Fe 2+ -TPTZ 화합 물로 전환되어지는 환원력을 이용하는 방법으로, yellow 계열의 색에서 blue 계열의 색으로 탈색되고, 이를 흡광도 값으로 항산화 활성을 나타낸 방법이다(Nilsson 등 2005).
00으로 측정되었다(Fig 1C, Fig 1D). 동결 및 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물의 FRAP 및 reducing power activity는 모두 농도 유의적으로 항산화 활성이 증가하였으며, 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물이 동결건조된 땅콩호박 주정추출물보다 우수한 FRAP 및 reducing power activity를나타낸 것을 확인하였다. 결론적으로, 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물에서 동결건조된 땅콩호박 주정추출물보다 농도 유의적으로 우수한 항산화 활성을 나타내었다.
동결 및 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물의 FRAP 및 reducing power activity는 모두 농도 유의적으로 항산화 활성이 증가하였으며, 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물이 동결건조된 땅콩호박 주정추출물보다 우수한 FRAP 및 reducing power activity를나타낸 것을 확인하였다. 결론적으로, 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물에서 동결건조된 땅콩호박 주정추출물보다 농도 유의적으로 우수한 항산화 활성을 나타내었다. Kim 등(2009) 의 연구에 따르면, 식품은 열풍건조 시 동결건조 과정에 비해 비교적 고온에 노출되기 때문에, 열에 의한 갈변이 촉진 된다고 여겨진다.
갈변은 polyphenol oxidase, tyrosinase 등에 의한 효소적 갈변과 Maillard reaction, caramelization 등에 의한 비효소적 갈변으로 구분되며, 이때 생성되는 갈변물질은 식품의 색을 브라우닝할 뿐 아니라, 항산화 등의 기능적인 역할을 나타낸다고 보고되었다(Chung 등 1996). 따라서, 땅콩호박 건조물의 색도 측정결과에서 알 수 있듯이, 땅콩호박을 열풍건조 시 생성된 갈변물질들로 인해 동결건조물보다 상대적으로 항산화력이 우수한 것으로 사료된다.
본 연구에서는 건조방법을 달리한 땅콩호박의 영양성분및 항산화 효과를 평가하기 위하여 동결 및 열풍건조된 땅콩 호박의 일반성분 함량 및 색도를 분석하고, 땅콩호박 주정추 출물의 항산화 효과를 측정하였다. 건조별 땅콩호박의 일반 성분 분석 결과, 땅콩호박은 탄수화물 및 조단백질 함량이 높은 반면, 조회분 및 조지방 함량은 비교적 낮은 것으로 확인되었다. 또한 동결 및 열풍건조에 따른 땅콩호박의 일반성분 함량의 차이는 다소 미비하였다.
또한 동결 및 열풍건조에 따른 땅콩호박의 일반성분 함량의 차이는 다소 미비하였다. 건조별 땅콩호박의 색도 측정 결과, 땅콩호박 열풍건조물은 동결건조물에 비해 색도를 구성하는 L값(명도), a값(적색도), b값(황색도) 모두 감소된 수치를 나타내어 갈변도가 증가한 것을 확인하였다. 땅콩 호박 주정추출물의 항산화 활성(DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, FRAP, reducing power activity)을 측정한 결과, 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물이 동결건조된 땅콩호박 주정추출물보다 유의적으로 우수한 항산화 활성을 나타 내었다.
건조별 땅콩호박의 색도 측정 결과, 땅콩호박 열풍건조물은 동결건조물에 비해 색도를 구성하는 L값(명도), a값(적색도), b값(황색도) 모두 감소된 수치를 나타내어 갈변도가 증가한 것을 확인하였다. 땅콩 호박 주정추출물의 항산화 활성(DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, FRAP, reducing power activity)을 측정한 결과, 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물이 동결건조된 땅콩호박 주정추출물보다 유의적으로 우수한 항산화 활성을 나타 내었다. 또한 총 폴리페놀 및 플라보노이드 분석을 통해, 열풍 건조된 땅콩호박 주정추출물이 동결건조된 땅콩호박 주정추 출물보다 폴리페놀(gallic acid equivalents) 함량은 높지만, 플라 보노이드(quercetin equivalents) 함량은 다소 낮은 것을 보아, 여러 가지 표준물질을 통해 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
건조 별땅콩호박 주정추출물의 총 폴리페놀 함량은 동결건조물과 열풍건조물에서 각각 3.84±0.18 mg GAE/g, 5.23±0.05 mg GAE/g 으로 열풍건조물에서 그 함량이 유의적으로 높았으며, 총 플라보노이드 함량은 동결건조물과 열풍건조물에서 각각 2.84± 0.07 mg QE/g, 1.98±0.04 mg QE/g으로 동결건조물에서 그 함량이 유의적으로 높은 것으로 측정되었다(Fig 1E, Fig 1F).
후속연구
땅콩 호박 주정추출물의 항산화 활성(DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, FRAP, reducing power activity)을 측정한 결과, 열풍건조된 땅콩호박 주정추출물이 동결건조된 땅콩호박 주정추출물보다 유의적으로 우수한 항산화 활성을 나타 내었다. 또한 총 폴리페놀 및 플라보노이드 분석을 통해, 열풍 건조된 땅콩호박 주정추출물이 동결건조된 땅콩호박 주정추 출물보다 폴리페놀(gallic acid equivalents) 함량은 높지만, 플라 보노이드(quercetin equivalents) 함량은 다소 낮은 것을 보아, 여러 가지 표준물질을 통해 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 더불어 땅콩호박을 고부가가치 식품소재로 활용하기 위하여 기기분석을 통한 지표물질 성분분석 및 다양한 생리활성 연구가 뒷받침되어야 한다고 사료된다.
또한 총 폴리페놀 및 플라보노이드 분석을 통해, 열풍 건조된 땅콩호박 주정추출물이 동결건조된 땅콩호박 주정추 출물보다 폴리페놀(gallic acid equivalents) 함량은 높지만, 플라 보노이드(quercetin equivalents) 함량은 다소 낮은 것을 보아, 여러 가지 표준물질을 통해 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 더불어 땅콩호박을 고부가가치 식품소재로 활용하기 위하여 기기분석을 통한 지표물질 성분분석 및 다양한 생리활성 연구가 뒷받침되어야 한다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
호박은 어떻게 나누어지는가?
호박(Cucurbita spp.)은 일년생 초본 박과채소로, 크게 동양계 호박(Cucurbita moschata), 서양계 호박(Cucurbita maxima), 폐포계 호박(Cucurbita pepo)으로 나누어지며(Azevedo-Meleiro & Rodriguez-Amaya 2007), 특히 우리나라에서는 애호박, 늙은 호박 등의 동양계 호박의 재배량이 많으며 널리 알려져 있다 (Rhee 등 2015). 그러나 애호박, 늙은 호박의 영양성분, 품질 특성 및 생리활성 연구(Cho GS 1997; Jang 등 2001; Kim 등 2005)에 비해 건조된 땅콩호박의 영양성분 및 생리활성에 관한 연구는 비교적 미비한 실정이다.
식품의 저장성을 높이는 건조방법으로는 무엇이 있는가?
건조는 물체에 포함되어 있는 습기와 수분을 분리해 제거하는 과정으로, 건조에 의해 감소된 수분활성도는 식품의 저장성을 높이는데 중요한 역할을 한다(Kim 등 2017). 건조방법으로는 동결건조, 열풍건조, 원적외선, 진공건조, 마이크로파 등의 방법이 있고, 그 중 동결 건조법과 열풍건조법이 보편적으로 사용되며, 동결건조는 건조시간이 느리고 높은 비용의 단점이 있지만, 식품의 조직감 및 성분 변화를 최소화 할 수 있는 장점이 있는 반면, 열풍 건조는 건조 시 발생하는 열로 인해 식품의 풍미와 성분이 변화할 수 있는 단점이 있지만, 건조 시간이 빠르고 비교적 간편하며 경제적인 장점이 있다고 알려져 있다(Kim 등 2018). 동결 및 열풍건조된 건조식품의 품질 특성 및 생리활성 비교연구는 다양한 식품군에서 폭넓게 연구되어져 있으며(Sun 등 2015; Kamiloglu 등 2016; Lee 등 2016), 이처럼 상이한 건조법에 따른 식품학적 특성 및 생리활성 비교연구는 기초연구 및 산업화 적용 등에 고려사항이 되어, 이는 매우 중요한 연구과정이라고 할 수 있다.
우리나라에서는 어떤 종류의 호박이 재배량이 많으며 잘 알려져있는가?
호박(Cucurbita spp.)은 일년생 초본 박과채소로, 크게 동양계 호박(Cucurbita moschata), 서양계 호박(Cucurbita maxima), 폐포계 호박(Cucurbita pepo)으로 나누어지며(Azevedo-Meleiro & Rodriguez-Amaya 2007), 특히 우리나라에서는 애호박, 늙은 호박 등의 동양계 호박의 재배량이 많으며 널리 알려져 있다 (Rhee 등 2015). 그러나 애호박, 늙은 호박의 영양성분, 품질 특성 및 생리활성 연구(Cho GS 1997; Jang 등 2001; Kim 등 2005)에 비해 건조된 땅콩호박의 영양성분 및 생리활성에 관한 연구는 비교적 미비한 실정이다.
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