[논문]국내 육성 조 및 수수 전분의 이화학적 특성

김현주; 우관식; 이병원; 이진영; 이유영; 김민영; 김미향; 이병규

doi:10.9721/kjfst.2020.52.3.220

국내 육성 조 및 수수 전분의 이화학적 특성
Starch characteristics of foxtail millet and sorghum cultivars grown in Korea 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.52 no.3, 2020년, pp.220 - 225

김현주 (국립식량과학원 중부작물부 수확후이용과) , 우관식 (농촌진흥청 연구정책국) , 이병원 (국립식량과학원 중부작물부 수확후이용과) , 이진영 (국립식량과학원 중부작물부 수확후이용과) , 이유영 (국립식량과학원 중부작물부 수확후이용과) , 김민영 (국립식량과학원 중부작물부 수확후이용과) , 김미향 (국립식량과학원 중부작물부 수확후이용과) , 이병규 (국립식량과학원 간척지농업연구팀)

초록
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본 연구는 국내에서 육성된 조와 수수를 식품 및 공중보건산업에서의 이용 가능성을 높이기 위한 기초자료를 확보하기 위해 조는 단아메, 삼다찰 수수의 경우 남풍찰, 소담찰 품종에서 전분을 추출한 후 이화학적 특성을 관찰하였다. 아밀로스의 경우 조는 단아메 29.42%, 삼다찰 6.42%였으며, 수수는 남풍찰 9.09%, 소담찰 11.11%로 나타났다. 아밀로펙틴중합도 분석 결과 모두 DP 13-24 함량이 50% 이상으로 가장 높았으며 조는 단아메, 수수는 소담찰이 높은 함량을 보였다. 조와 수수의 저항전분 함량 분석 결과 0.10% 이하로 매우 낮았다. 호화 점도 특성을 분석한 결과 노화와 연관이 되는 치반점도 값을 볼 때, 삼다찰(조)과 남풍찰(수수)이 다른 품종에 비해 낮은 값을 보였다. 흡열 반응을 기초로 한 호화엔탈피 값을 산출한 결과 수수는 품종간의 유의차는 없었으나 조는 삼다찰이 6.55 J/g으로 단아메(5.25 J/g)보다 높았다. 본 연구결과를 통해 조와 수수 가공제품 개발을 위한 기초자료를 활용될 수 있을 것이라 생각되며, 보다 많은 기초자료 확보를 위해 유전자원을 비롯한 다양한 품종을 이용한 전분 기초자료 확보가 지속적으로 진행되어야 한다고 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we investigated the starch characteristics of foxtail millet (FM) and sorghum (SG) cultivars grown in Korea. The amylose contents were 29.42 and 6.42% in the Daname and Samdachal FM cultivars, and 9.09 and 11.11% in the Nampungchal and Sodamchal SG cultivars, respectively. The amylopectin polymerization analysis showed that the highest degree of polymerization (DP) was in the range of DP13-24 for all samples, at approximately 60%. The resistant starch content was very low (<0.10%) among the FM and SG cultivars. The starch gelatinization analysis showed low setback values in the Samdachal and Nampungchal cultivars. The gelatinization enthalpy, calculated based on an endothermic reaction, did not differ significantly between the SG cultivars but was significantly higher in the Samdachal FM cultivars than in the Daname FM cultivars. The results of this study might be used as basic data for the development of FM and SG products.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Information of selected foxtail millet and sorghum
표 Table 2. Gradient elution program for analysis of chain-length distribution (%)
그림 Fig. 1. Amylose contents (%) of starches from foxtail millet and sorghum cultivars.
표 Table 3. Amylopectin chain length distribution of starches from foxtail millet and sorghum cultivars
표 Table 4. Soluble and resistant starch contents (%) of starches from foxtail millet and sorghum cultivars
그림 Fig. 2. Glucose contents (%) of starches from foxtail millet and sorghum cultivars.
표 Table 5. Pasting characteristics of starches from foxtail millet and sorghum cultivars
표 Table 6. Thermal properties of starches from foxtail millet and sorghum cultivars

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 식품 및 공중보건산업에서 조와 수수 전분을 다양하게 이용하기 위한 기초자료를 확보하기 위해 국내에서 육성된 조, 수수의 품종별 전분의 이화학적 특성을 비교 분석하고자 하였다.
본 연구는 국내에서 육성된 조와 수수를 식품 및 공중보건산업에서의 이용 가능성을 높이기 위한 기초자료를 확보하기 위해 조는 단아메, 삼다찰 수수의 경우 남풍찰, 소담찰 품종에서 전분을 추출한 후 이화학적 특성을 관찰하였다. 아밀로스의 경우 조는 단아메 29.

제안 방법

In vitro 전분 소화율은 Englyst 등(1992)의 방법을 변형하여 분석하였다. Porcine pancreatic α-amylase (Sigma-Aldrich) 0.
이에 따라 식품 산업에서는 다이어트에 관심 있는 소비자들이 증가함에 따라 저항전분이 높은 원료에 대해 관심이 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서도 조와 수수의 품종별 저항전분 함량을 검토하기 위하여 효소적 반응방법을 통해 가용성 및 저항전분 함량을 측정하여 결과를 제시하였다(Table 4). 조의 가용성 및 저항전분 함량을 측정한 결과 가용성 전분은 단아메 92.
조 및 수수 품종별로 추출한 전분의 열적특성은 시차주사열량계(Differential scanning calorimetry (DSC), TA Q1000 TA instrument, New Castle, DE, USA)를 이용하여 분석하였다. 알루미늄 팬에 시료 9 mg과 증류수 21 mg을 넣고 밀봉한 후 4℃부 터 150℃까지 5℃/min로 승온하면서 흡열 곡선을 얻었으며, 이를 통해 호화개시온도(onset temperature, To), 호화정점온도(peak temperature, Tp), 호화종료온도(completion temperature, Tc)를 구하고 흡열피크의 면적으로부터 호화엔탈피(enthalphy for gelatinization, ΔH)를 산출하였다.
조와 수수 전분 내 아밀로펙틴의 가지사슬길이 분포(branch chain length distribution)는 high performance anion exchange chromatography-pulsed amperometric detection (HPAEC-PAD) (Dionex ICS-5000, Dionex Co., Sunyvale, CA, USA)을 이용하여 Suzuki 등(2006)의 방법을 변형하여 분석하였다. 즉, 시료 7 mg을 증류수 5 mL에 교반하고 3시간 동안 중탕하였다.
조와 수수 전분의 품종별 호화 점도 특성은 신속점도측정기 (Rapid Viscosity Analyzer, Model RVA-4, Newport Scientific Pty, Ltd, Wariiewood, Australia)를 이용하였다. 시료 3g에 증류수 25 mL에 분산시켜 1분간은 50°C로 유지시킨 후, 95℃로 12℃/min의 속도로 가열한 다음 95℃에서 2분 30초간 유지시킨 후 50°C로 12°C/min의 속도로 냉각시켜 2분간 유지시키면서 점도를 측정하였다.
조와 수수의 품종별 in vitro 전분 소화율은 α-아밀라아제와 글루코아밀라아제 두 가지 효소처리 후 일정 시간동안 생성된 글루코오스 함량을 분석하였으며, 240분 반응 후에 생성된 글루코오스 양을 Fig. 2에 제시하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용한 실험재료는 조의 경우 단아메, 삼다찰을 사용하였고 수수는 남풍찰, 소담찰을 2019년 농업기술실용화재단에서 구입하여 사용하였다(Table 1). 조, 수수에 함유된 전분을 분 리하기 위하여 시료를 분쇄한 후 Lim 등(1999)의 알칼리 침지법을 변형하여 품종별로 전분을 추출하였다.

데이터처리

본 시험에서 얻어진 결과는 SPSS 12.0(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) program을 사용하여 각 실험구간의 유의성을 검증한 후 Duncan’s multiple range tests에 의해 실험군간의 차이를 5% 유의수준에서 분석하였다.

이론/모형

가용성 및 저항전분 함량은 McCleary 등(2002)의 방법에 따라 resistant starch Megazyme kit (Megazyme)를 이용하여 측정하였다. 즉, 시료 100 mg에 amyloglucosidase (3 U/mL)가 포함된 pancreatin α-amylase (10 mg/mL) 4 mL을 첨가한 다음 37℃에 16시간 동안 반응시킨 후, 침전물에 2 M KOH 용액을 첨가하여 분산 및 용해시켰다.
조와 수수 전분의 품종별 아밀로펙틴 사슬길이 분포는 Hanashiro 등(1996)이 발표한 아밀로펙틴중합도(DP, degree of polymerization)에 따라 DP6-12, DP13-24, DP25-36, DP≥37로 분류한다는 기준을 근거로 하여 Table 3에 나타냈다. 그 결과 조와 수수 모두 DP13-24 함량이 50% 이상으로 가장 높았으며 조는 단아메, 수수는 소담찰이 높은 함량을 보였다.
품종별 조, 수수 전분의 아밀로스 함량은 Juliano(1985)의 방법에 의해 측정하였다. 시료를 분쇄한 후 100 mesh로 내린 가루 100 mg에 95% ethanol 1 mL과 1 N NaOH 9 mL을 첨가하여 분산시키고 100℃ 항온수조에 넣어 20분간 호화시킨 후 냉각하였다.

성능/효과

조와 수수 전분의 품종별 아밀로펙틴 사슬길이 분포는 Hanashiro 등(1996)이 발표한 아밀로펙틴중합도(DP, degree of polymerization)에 따라 DP6-12, DP13-24, DP25-36, DP≥37로 분류한다는 기준을 근거로 하여 Table 3에 나타냈다. 그 결과 조와 수수 모두 DP13-24 함량이 50% 이상으로 가장 높았으며 조는 단아메, 수수는 소담찰이 높은 함량을 보였다. DP≥37 분포의 경우 조는 삼다찰이 1.
01%였다. 본 연구에서 사용한 조와 수수 전분의 품종 별 저항전분 함량은 0.10% 미만으로 매우 낮은 함량을 보였다. 밭작물인 조와 수수는 재배 및 수확시기와 그 해 기후 및 토양 등의 환경에 의한 차이에 의한 함량 변이가 있어(Kim 등, 2010), 장기적으로 같은 품종별로 재배환경에 따른 저항전분 함량 변이에 관한 기초자료를 확보할 필요가 있다고 생각된다.
02%의 함량을 보였다. 수수는 가용성 전분 함량이 남풍찰 96.93%, 소담찰 96.35%로 확인되었고, 저항전분은 남풍찰 0.02%, 소담찰 0.01%였다. 본 연구에서 사용한 조와 수수 전분의 품종 별 저항전분 함량은 0.
이는 찰보리가 메보리보다 아밀로스 함량이 낮다는 Kim 등(1999)의 보고와 일치하였으며, 이러한 특성은 취반에 용이하다고 발표하였다. 수수의 경우 남풍찰 9.09%, 소담찰 11.11%로 소담찰이 남풍찰보다 아밀로스 함량이 유의적으로 높았다. Tukomane와 Varavinit (2008)은 아밀로스 함량은 전분의 호화 및 노화, 점도, 물성 등에 영향을 미친다고 보고하였다.
시차주사열량계를 이용한 조와 수수 전분의 품종별 열적특성을 분석한 결과 호화개시온도, 호화정점온도, 호화종료온도의 경우 조는 단아메가 삼다찰 보다 높았으나, 수수는 품종간의 유의차가 없었다(Table 6). DSC에 의한 호화 온도는 아밀로펙틴의 분자 구조에 의해 영향을 받는 것으로 보고되고 있다(Gidley와 Bulpin, 1987).
11%로 나타났다. 아밀로펙틴중합도 분석 결과 모두 DP 13-24 함량이 50% 이상으로 가장 높았으며 조는 단아메, 수수는 소담찰이 높은 함량을 보였다. 조와 수수의 저항전분 함량 분석 결과 0.
2에 제시하였다. 조 전분의 경우 삼다찰이 단아메에 비해 최종 글루코오스 생성량이 높은 경향을 보였으며, 수수는 품종간의 유의차는 없었다. 이는 앞서 결과를 제시한 저항 전분 함량 결과를 뒷받침하였다.
본 연구에서도 조와 수수의 품종별 저항전분 함량을 검토하기 위하여 효소적 반응방법을 통해 가용성 및 저항전분 함량을 측정하여 결과를 제시하였다(Table 4). 조의 가용성 및 저항전분 함량을 측정한 결과 가용성 전분은 단아메 92.79%, 삼다찰 95.43%였으며 저항전분은 단아메 0.07%, 삼다찰 0.02%의 함량을 보였다. 수수는 가용성 전분 함량이 남풍찰 96.

후속연구

10% 미만으로 매우 낮은 함량을 보였다. 밭작물인 조와 수수는 재배 및 수확시기와 그 해 기후 및 토양 등의 환경에 의한 차이에 의한 함량 변이가 있어(Kim 등, 2010), 장기적으로 같은 품종별로 재배환경에 따른 저항전분 함량 변이에 관한 기초자료를 확보할 필요가 있다고 생각된다. 아울러 추후 조와 수수를 활용하여 다이어트 소비자들을 위한 소재 개발을 위하여 저항전분 함량이 높은 품종 육성, 품종별 저항전분 함량 데이터베이스 구축 및 이를 이용한 가공제품 개발 등의 연구가 지속적으로 필요하다고 생각된다.
25 J/g)보다 높았다. 본 연구결과를 통해 조와 수수 가공제품 개발을 위한 기초자료를 활용될 수 있을 것이라 생각되며, 보다 많은 기초자료 확보를 위해 유전자원을 비롯한 다양한 품종을 이용한 전분 기초자료 확보가 지속적으로 진행되어야 한다고 판단된다.
밭작물인 조와 수수는 재배 및 수확시기와 그 해 기후 및 토양 등의 환경에 의한 차이에 의한 함량 변이가 있어(Kim 등, 2010), 장기적으로 같은 품종별로 재배환경에 따른 저항전분 함량 변이에 관한 기초자료를 확보할 필요가 있다고 생각된다. 아울러 추후 조와 수수를 활용하여 다이어트 소비자들을 위한 소재 개발을 위하여 저항전분 함량이 높은 품종 육성, 품종별 저항전분 함량 데이터베이스 구축 및 이를 이용한 가공제품 개발 등의 연구가 지속적으로 필요하다고 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	잡곡류란?	2014). 잡곡류는 쌀을 제외한 보리, 밀, 콩, 옥수수, 조, 기장, 수수 및 율무 등을 뜻하며(Kim과 Lee, 2006) 식이섬유, 올리고당이 다량 함유하고 있어 대장질환 예방에 효과적인 것으로 보고되고 있다(Lee 등, 2006).
	조란?	조(foxtail millet, Setaria italica Beauvious)는 1년생 초본으로 요수량이 적고 수분조절 기능이 높아서 가뭄에 강할 뿐만 아니라 밀, 보리, 콩 등의 재배가 어려운 척박한 토양에서도 생육이 좋은 작물이다. 국내에서 수확되고 있는 조는 열매가 작고 둥근 형태로 메조와 차조로 구별되며 아밀로스 함량은 메조 전분이 약 28%, 차조 전분이 약 8%로 알려져 있다(Woo 등, 2012).
	조와 수수의 특징은?	조(foxtail millet, Setaria italica Beauvious)는 1년생 초본으로 요수량이 적고 수분조절 기능이 높아서 가뭄에 강할 뿐만 아니라 밀, 보리, 콩 등의 재배가 어려운 척박한 토양에서도 생육이 좋은 작물이다. 국내에서 수확되고 있는 조는 열매가 작고 둥근 형태로 메조와 차조로 구별되며 아밀로스 함량은 메조 전분이 약 28%, 차조 전분이 약 8%로 알려져 있다(Woo 등, 2012). 또한 수분 및 섬유질 함량은 메조와 차조가 유사한 함량을 가지고 있으며 맛이 우수한 편은 아니지만 배변을 쉽게 하여 변비를 예방하고 대장암 예방 등의 다양한 기능성이 보고되고 있다(Ha와 Lee, 2001). 수수(Sorghum, Sorghum bicolor L. Moench)는 외떡잎식물 벼목 화본과의 한해살이풀로 주로 식용되고 있으며 밀, 옥수수, 쌀, 보리와 함께 주요 식량작물 중의 하나이다(Ko 등, 2013). 수수는 식이섬유, 페놀화합물 등의 유효 성분이 다량 함유되어 있어, 수수에 대한 항산화, 항균활성과 페놀산, 플라보노이드, 탄닌 성분 등의 연구결과가 다수 발표된 바 있다(Dykes와 Rooney, 2006; Ko 등, 2013).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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