열풍건조 온도에 따른 고구마 잎의 영양성분 및 수화복원성 변화

본 실험에 사용한 고구마는 농촌진흥청에서 육성한 품종 으로 잎자루용으로 많이 이용되는 품종 ‘신미’와 보라색을 띄고 있는 ‘하얀미’를 사용하였다. 농촌진흥청 국립식량과 학원 바이오 에너지작물연구소의 비닐하우스 육묘상에 2014년 3월 중순에 파종하고 표준재배법으로 재배하여 8월 에 수확하여 시료로 사용하였다.

채취한 고구마 잎은 깨끗이 세척하여 이물질을 제거하고 40°C, 50°C, 60°C, 70°C의 풍속 1 m/sec인 drying oven (DS-541, Kett Engineering, Tokyo, Japan)을 사용하여 충분 히 건조한 후 분쇄기(MCH-309, Dongyangmagic, Seoul, Korea)를 이용하여 분쇄하고 -20°C의 냉동고에 보관하면서 시료로 이용하였다.

건조속도에 대한 온도의 영향을 조사하기 위하여 40°C, 50°C, 60°C, 70°C의 건조기에 시료 12.5 g를 3 cm 길이로 균일하게 자른 후 알루미늄 용기에 담아 건조시키면서 10 분 간격으로 무게 변화를 조사하였다.

일반성분은 AOAC방법(14)에 준하여 분석하였다. 수분 함량은 수분측정기(FD-720, Kett Engineering, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하고, 회분함량은 550°C에서 직접 회화법으로 분석하였다. 조단백질 함량과 탄수화물 함량은 원소분석기(vario max cube, Elementar Analysensysteme GmbH, Hanau, Germany)를 이용하여 분석하였다. 조지방 함량은 지방자동분석기(Soxtec 2050, Foss, Denmark) 이용 하여 분석하였다.

Lutein 과 β-carotene 함량 분석은 Li(15)의 방법을 이용하 였다. 건조시료 1 g을 10 mL acetone(containing 0.1% BHT) 가해 sonicator에서 10분 추출 후, 원심분리기(Union 32R Plus, Hanil science industrial, Seoul, Korea) 3,000 rpm 조건 에서 15분간 원심분리를 하여 상등액을 3회 걸쳐 추출 후 35°C에서 농축 하였다. 농축한 추출물에 20 mL ether (containing 0.1% BHT)와 20 mL KOH(10% methanolic) 가 해 4°C 어두운 곳에서 3시간 동안 비누화 반응을 시켰다. 비누화 반응 후 20 mL NaCl(10% w/v) 가한 후 원심분리하 여 상등액은 버리고 하등액을 추출 2회 반복한 후 이 추출물 에 적당량 Na₂SO₄를 가해 농축하였다. 농축 후 5 mL methanol/ethyl acetate(1:1, containing 0.1% BHT)를 가해 추 출 후 0.20 μm PVDF membrane filter로 여과 후 UPLC (ACQuityuplc, waters, USA)로 분석하였다. Column은 ACQuity UPLC HSS C₁₈(2.1×100 mm, 1.8 μm, USA)을 사용 하였고, 검출기는 UV(450 nm), 이동상은 acetone-water를 사용하였으며, 유속 0.2 mL/min으로 시료 주입량은 5 μL로 하였다.

색도의 측정은 색차계(CM-3500d, Konica Minolta, Tokyo, Japan)를 사용하여 건조조건에 따라 L값(lightness), a값 (redness) 및 b값(yellowness)을 측정하였고, 3회 반복 측정 하여 평균값으로 나타내었다. 전반적인 색차ΔE 아래 식으 로 나타내었다(16). 이때 standard plate의 L, a, b값은 각각 97.21, -0.02, 1.95이었다.

ΔE = ΔL2+Δa2+Δb2

ΔL : Difference of lightness

Δa : Difference of redness/greenness

Δb : Difference of yellowness/bluness

상기 전처리 및 건조 방법에 따라 제조된 끝순 건채소의 재수화율(rehydration ratio)은 시료 100 g을 30°C의 water bath에 침지한 다음 2시간 후 꺼내어 키친 타올로 시료의 표면수를 제거하고 무게를 측정하였으며, 수화복원성은 다 음 식에 의하여 계산하였다.

고구마 생엽의 일반성분을 분석한 결과는 Table 1과 같 다. 수분 함량은 신미 88.46%, 하얀미 87.55%로 나타났으 며, 조단백 함량은 신미 4.80%, 하얀미 5.14%로 나타났다. 탄수화물 함량은 신미 4.22%, 하얀미 4.58%로 차이는 거의 없는 것으로 보인다. 조회분 함량에서는 신미 1.73%, 하얀 미 2.55%로 하얀미가 많게 나왔다. 이 결과는 식품성분표 (17)의 고구마 생잎의 분석결과와 분석항목 간에 큰 차이가 없었다.

고구마 잎의 건조 특성을 측정하기 위해 12.5 g을 건조기 에서 건조한 결과는 Fig. 1 과 같다. 최종수분함량이 6~8% 에 도달하는 시간은 70°C에서 신미는 130분, 하얀미는 110 분, 60°C에서는 신미 190분, 하얀미 190분, 50°C에서는 신미 330분, 하얀미 320분, 40°C에서 신미 460분, 하얀미 470분 이었다. 신미와 하인미 두 품종 간의 차이는 있었으나 대체 로 70°C에서 건조 시간이 빨랐으며, 40°C에서 건조 시간이 많이 소요되었다. Shinohara와 Wada(18)는 감자 및 고구마 의 건조 실험에서 두께 및 상대습도가 일정한 경우 50~90°C 의 공기에서는 온도가 높을수록 건조속도가 증가한다고 보고하였다. 본 실험에서 조건별 건조온도가 건조속도에 큰 영향을 미친다는 것과 유사한 경향을 나타내어 70°C에서 건조 속도가 가장 빠르며, 60°C, 50°C, 40°C 순서로 많은 시간이 소요되었다. 따라서 건조속도가 빠른 70°C가 가장 적합한 것으로 보인다.

Fig. 1. Drying curves of sweet potato leaves at various dry temperatures. A, Shinmi; B, Hayanmi. ■, 40°C; ●, 50°C; ▲, 60°C; ♦, 70°C.

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고구마 잎의 열풍건조 온도에 따른 일반성분 분석을 한 결과는 Table 2 와 같다. 수분함량은 생엽이 80%대였으나 건조 후에는 6~8%로 감소하였다. 조단백질 함량은 생엽에 서 4~5%였으나 건엽건에서는 신미가 40°C에서 32.72%로 가장 높았으며, 하얀미의 경우 60°C에서 32.00%로 많았다. 조지방 함량은 건엽에서 40°C와 50°C에서 2%, 60°C와 70°C 에서 3%대로 품종별 온도별 차이는 거의 없었다. 탄수화물 함량은 생엽에서 4%로 측정되었는데 건엽에서는 이에 10 배에 달하는 함량이었다. 신미는 40°C와 50°C에서 40% 정 도였으며, 60°C, 70°C에서는 41~42%로 높았으며, 하얀미에 서는 40°C, 50°C에서 41%였으며, 60°C, 70°C에서는 43%로 높았으나 유의적인 차이는 없었다. 조회분 함량은 생엽에 서 1~2% 였으며, 건엽에서는 신미가 40°C에서 13.14로 많았 으며, 하얀미 70°C에서 10.98로 적었다. Li 등(19)은 14 품종 의 고구마 잎의 조단백질과 조회분 함량을 분석한 결과 조단백질 함량은 15.57~20.34%로 보고하였는데, 본 실험에 서는 이보다 더 높게 나왔으며, 조회분 함량은 9.81~14.91% 로 보고하였는데 비슷한 경향을 보였다. 이러한 성분차이 의 주요원인은 품종에 따른 유전적인 요인이라고 하였다 (20). 본 연구에서는 열풍건조 온도에 따른 일반 성분의 차이는 거의 없었다.

건조 온도에 따른 고구마 잎의 lutein, β-carotene 함량은 Table 3 과 같다. lutein 함량에서 신미가 40°C에서 171.59 μg/g, 하얀미 40°C에서 147.03 μg/g 많았으며, 신미 70°C에서 89.24 μg/g, 하얀미 70°C에서 73.75 μg/g로 적었다. β -carotene 함량에서 신미가 40°C에서 379.59 μg/g, 하얀미 40°C에서 330.09 μg/g로 많았으며, 신미 70°C에서 263.64 μg/g, 하얀미 70°C에서 170.78 μg/g로 적었다. Li(15)의 연구 에 따르면 50°C에서 열풍 건조한 14품종의 고구마 잎에서 lutein, β-carotene 함량을 측정한 결과 lutein 함량은 190.1~288.5 μg/g, β-carotene 함량은 352.1~520.1 μg/g로 보고하였다. 본 실험에서 결과는 이와 비교하였을 때 다소 낮은 값을 나타내지만 품종간의 차이가 있기 때문이라고 생각된다. 본 연구에서는 건조 온도가 높아질수록 lutein, β-carotene 함량은 감소하는 경향을 보였다. 즉 lutein, β -carotene 함량이 높은 온도인 40°C가 가장 적당하다고 판단 된다.

식품의 외부색택은 외관상의 품질을 판정하는데 중요한 요인 중의 하나로, 건조 후 고구마 잎의 색도를 색차계를 이용하여 L값, a값, b값을 측정 비교한 결과 Table 4와 같다. L값은 신미 40°C에서 38.18, 하얀미 40°C에서 34.39로 높았 다. 품종별로 차이가 있긴 하였지만 건조 온도가 낮을수록 많았으며, 이러한 결과는 증절간 호박고구마의 냉풍건조과 정 중 물성의 변화에서 건조가 진행될수록 L값이 대체로 감소하는 경향을 보인 것으로 보고한 Shin 등(21)의 결과와 유사하였다. a값은 신미 70°C에서 -3.04, 하얀미 70°C -0.16 으로 높았다. 품종 간의 차이가 있긴 하였지만 건조 온도가 높을수록 증가하는 경향이었다. a값의 음의 값을 갖는 이유 는 초기 측정값이 red보다 green 쪽으로 나타나기 때문이다. b값은 신미 40°C에서 25.61, 하얀미 40°C에서 38.47로 높았 다. 품종별로 차이가 있긴 하였지만 건조 온도가 낮을 수록 값이 증가하였다. 이는 열풍 건조 무청의 품질특성에서 녹 색도를 나타내는 -a값은 건조온도가 증가할수록 감소하는 경향을 보인 것으로 보고한 Ku 등(22)의 결과와 유사하였 다. ΔE는 건조온도에 따라 육안으로 색의 차이를 확실하 게 구별할 수 있는 높은 값이었다. 품종별로 차이는 있었지 만 온도가 낮을수록 ΔE 값이 감소하였다. 따라서 건조 온도가 낮을수록 고유의 색을 보다 더 유지하는 건조 온도 가 높을수록 색이 보다 더 많이 변한 것을 알 수 있었으며 40°C가 가장 적당한 것으로 판단된다.

건조채소의 복원성은 건조채소의 중요한 품질 특성중의 하나이다. 건조식품의 재수화에 의한 복원은 단순히 건조 의 역반응은 아니다. 그 이유는 건조에 의해서 어떤 변화는 비가역적으로 일어날 수 있으며, 특히 손상된 조직들은 원 상태로 복구될 수 없으며 조직 내의 용질들이 용출되어 나가기 때문이다. 따라서 건조채소의 수화복원성은 건조 온도에 영향을 받게 된다. 건조온도에 따른 건조채소의 수 화복원성을 측정한 결과는 Table 5와 같다. 신미 40°C에서 233.93%, 하얀미 40°C에서 223.47%로 높았으며, 신미 70°C 에서 176.91%, 하얀미 70°C에서 176.91%로 낮았다. 품종 간에 차이는 있지만 대체적으로 건조 온도가 낮을수록 높은 수화복원성을 보였다. 이는 건조 방법이 건조 채소류 의 품질에 미치는 영향에서 열풍 건조한 시료들 중에서 는 작은 온도에서 건조한 채소의 수화복원성이 높았다고 보고한 Hwang과 Rhim(23)의 결과와 유사하였다. 따라서 건조할 때 열에 의한 손상을 덜 받는 방법을 적용하는 것이 높은 수화복원성을 나타냄을 알 수 있었다. 즉 본 연구에서 는 40°C에서 건조하는 방법이 가장 적절한 것으로 판단된다.