덖음 처리 시간을 달리한 맥문동을 첨가한 생맥산의 이화학적 특성

생맥산 제조를 위한 맥문동, 건조 백삼 및 오미자는 (주) 자연애제약(Sancheong, Korea)에서 생산하여 품질관리하 고 있는 것을 1 또는 2 kg 단위로 포장된 것을 구입하여 사용하였다. 건조된 맥문동 600 g을 지름 28 cm, 높이 10 cm의 용기에 담아 용기 내부 온도는 160±3℃로 유지하면서 각각 30, 60, 및 90분간 계속해서 저어주면서 건열 덖음 처리하였다. 처리 조건별 맥문동과 건조 인삼 및 오미자를 각각 2:1:1의 무게비로 혼합하여 흐르는 물에서 30초간 세 척한 다음 10분 정도 자연 건조하여 물기를 제거한 후 건조 시료의 무게 대비 7배의 물을 가하여 추출물을 제조하였다. 가열 초기는 온도를 빠르게 승온시켜 10분 후에 100℃에 도달하게 하여 5분간 유지하다가 이후부터는 94±2℃로 유 지하면서 75분간 더 가열한 후 면포와 여과지로 차례로 여과한 여액을 실험용 시료로 사용하였다. 이 때 덖음 처리 하지 않은 맥문동을 동일한 방법으로 추출하여 대조군으로 하였다.

추출액의 색은 색차계(Ultra Scan VIS, Hunter Associates Laboratory Inc., Reston, VA, USA)를 이용하여 측정하였다. 이 때 표준색판의 L, a, b 값은 각각 99.41, -0.13 및 0.06이었 으며, 각 시료는 5회 이상 반복 측정하여 평균값으로 나타내 었다.

가용성 고형분은 여과한 시료액을 일정량 취하여 자동굴 절당도계(PR-201 α, Atago Co,, Tokyo, Japan)로 3회 반복 측정하였다. pH와 산도는 생맥산 추출액 1 mL에 3차 증류 수를 49 mL 가하여 균질화한 후 자동적정기(G20 compact titrator, Mettler Toledo, Langacher, Greifensee, Switzerland) 를 이용해 동시에 분석하였다.

Dinitrosalicylic acid(DNS)법에 따라 증류수로 희석한 시 료 액 1 mL를 취하여 DNS시약 3 mL을 가한 후 끓는 물에서 15분간 중탕 가열한 다음 찬물에서 냉각하였다. 이것을 분 광광도계(Libra S 35, Biochrom Ltd., Cambridge, England)로 570 nm에서 흡광도를 측정하여 Glucose(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 표준물질로 한 검량곡선에 따라 정량하였다.

시료 추출 여액 1 mL에 Foline-Ciocalteau 시약 0.5 mL를 넣고 3분간 충분히 교반한 다음 10% Na₂CO₃ 용액을 0.5 mL 가하여 실온의 암실에서 1시간 정치한 후 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 gallic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 사용하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 검량선으로부터 총 페놀 화합물의 함량을 산출하였다.

플라보노이드 함량은 시료액 50 μL에 1 N NaOH 50 μL를 넣고 diethylene glycol 200 μL를 혼합하여 진탕한 후 37℃ 인큐베이터에서 5분간 반응시킨 다음 420 nm에서 흡광도 를 측정하였다. 이 때 rutin(Sigma-Aldrich Co.)을 표준물질 로 하여 얻은 검량선으로부터 총 플라보노이드 함량을 계산 하였다.

총 안토시아닌 함량은 pH differential method(28)를 변형 하여 측정하였다. 96-well plate에 적당한 농도로 희석한 시료 10 μL를 넣고 각각 2.5 mM potassium chloride buffer (pH 1.0)와 400 mM sodium acetate buffer(pH 4.5) 190 μL씩 을 넣고 510 nm와 700 nm에서 흡광도를 각각 3회 반복 측정하였다. 표준물질은 cyaniding-3-glucoside equivalents 의 분자량과(MW)과 몰흡광계수(ε=26,900 M-1 cm-1) 값으 로 부터 monomeric anthocyanin pigment 방법을 변형하여 아래의 식에 따라 산출하였다(29).

A(흡광도)=(A_{510 nm}-A_{700 nm}) pH 1.0-(A_{510 nm}-A_{700 nm}) pH 4.5

MW(cyanidin-3-glucoside의 분자량) : 449.2

ε(cyanidin-3-glucoside 분자 흡광도) : 26,900 M^-1 cm^-1

V : 시료의 최종부피(mL)

시료액 3 mL에 50% MeOH 27 mL을 가한 후 15분 동안 초음파 추출한 다음 여과하였다. Sep-Pak Plus C₁₈ cartridge 에 MeOH 3 mL을 서서히 용출시켜 conditioning을 하고 3 mL의 3차 증류수로 2차 conditioning 시켰다. 이어 추출 시료액 2 mL을 cartridge에 loading하고 10 mL의 3차 증류수 로 서서히 용출하여 당류 등을 제거하였다. 이어서 cartridge 에 2 mL의 MeOH를 천천히 loading하여 ginsenoside 성분을 용출한 후 이것을 0.45 μm membrane filter로 여과하였다. Ginsenoside 함량은 HPLC-DAD(Agilent 1260, Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA)로 분석하였다. 분석 컬 럼은 Agilent Zorbax SB-C₁₈(4.6×250 mm, 5 μm, Agilent Technologies)를 사용하고, 컬럼 온도는 40℃, UV 검출기의 검출파장은 203 nm로 분석하였다. 이동상 용매는 물과 acetonitrile을 70 분간 gradient로 유속 0.6-0.8 mL/min으로 시료 주입량 20 μL 흘려주었다. 진세노사이드 표준물질을 시료와 동일한 조건에서 분석하여 머무름 시간 비교해 확인 하며 검량곡선으로부터 그 함량을 산출하였다.

1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 라디칼 소거활성 은 DPPH에 대한 전자공여 활성으로 나타낸 것으로 보라색 의 시약은 시료의 항산화 활성이 높을수록 탈색이 되는 원리를 이용한 것이다(30). 에탄올로 1.5×10^-4 M 농도가 되도록 조절한 DPPH 용액 100 μL와 시료 100 μL를 혼합한 다음 실온에서 20분간 반응시킨 후 분광광도계를 이용하 고, 525 nm에서 흡광도를 측정 후 시료 무첨가구에 대한 시료첨가구의 흡광도비로 계산하여 %로 나타내었다.

2,2’-Azino-bis(3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulphonic acid) diammonium salt(ABTS) 라디칼 소거능 측정은 7 mM ABTS 용액에 potassium persulfate를 2.4 mM이 되도록 용해 시킨 후 암실에서 12-16시간 동안 반응시킨 다음 415 nm에 서 흡광도가 1.5가 되도록 증류수로 희석하였다. 이 용액 100 μL에 농도별 시료액을 100 μL 가하여 실온에서 5분간 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 시료첨가 구와 무첨가구의 흡광도 비로부터 ABTS 라디칼 소거능을 산출하였다.

FRAP에 의한 항산화 활성의 측정은 환원력을 이용한 방법으로 Benzie와 Strain(31) 방법을 응용하여 측정하였다. Reaction solution은 300 mM acetate buffer(pH 3.6), 40 mM HCl에 녹인 10 mM 2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine(TPTZ) 및 20 mM iron(Ⅲ) chloride를 10:1:1로 실험직전에 만들어 사 용하였다. 시료액 40 μL, 증류수 40 μL, reaction solution 100 μL를 차례로 혼합하여 37℃에서 5분간 반응시킨 후 593 nm에서 흡광도를 측정하였으며, FeSO4로 작성한 검량 곡선에 대입하여 환산하였다.

모든 실험은 3회 이상 반복하여 실시하였으며 실험으로 부터 얻은 결과는 SPSS statistics 18(IBM, Armonk, NY, USA)을 사용하여 분석하였다. 결과치는 실험군당 평균±표 준편차로 표시하였고, 통계적 유의성 검정은 일원배치 분 산분석 한 후 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test 를 시행하였다.

덖음 처리 시간을 달리한 맥문동을 첨가한 생맥산의 색 도 변화는 Table 1과 같다. 생맥산의 L 값은 대조군에서 33.08±0.01로 가장 높았으며, 사용된 맥문동의 덖음 처리 시간이 증가함에 따라 L 값은 유의적으로 감소하여 90분간 덖음 처리한 맥문동이 첨가된 S-90에서는 28.31±0.01이었 다. 이러한 경향은 열처리 온도와 시간에 따른 고려홍삼의 수용성 갈변물질에 대한 연구에서 처리 온도가 높고, 시간 이 길어질수록 색도의 L 값이 감소한다는 내용과 일치한다 (32).

적색도를 타나내는 a 값 또한 L 값처럼 대조군(11.57± 0.03)보다 덖음 처리한 맥문동 첨가군들에서 유의적으로 낮았지만 덖음 처리 시간에 따른 변화의 경향은 확인되지 않았다. 이는 부재료로 첨가되는 오미자가 생맥산의 색에 영향을 미쳤기 때문으로 생각되는데, 덖음 처리하지 않은 맥문동으로 제조된 대조군의 경우는 오미자의 색이 잘 발현 되어 적색도가 높은 반면 덖음 처리된 맥문동이 첨가된 생맥산에서는 맥문동의 갈변으로 인해 상대적으로 오미자 의 색이 약해지면서 대조군에 비해 적색도가 더 낮아 진 것으로 판단된다.

황색도를 나타내는 b 값은 a 값과 유사한 경향으로 대조 군에서 가장 높았고, 다음으로 60분간 덖음 처리 한 생맥산 을 첨가한 S-60시료에서 10.06±0.03이었고 S-90 시료는 5.30±0.04으로 가장 황색도가 낮았다.

덖음 처리 시간을 달리한 맥문동을 첨가한 생맥산의 가 용성 고형분, pH, 산도 및 환원당의 함량을 분석한 결과는 Table 2와 같다. 생맥산의 가용성 고형분 함량은 6.47± 0.06-7.10±0.00 °Brix의 범위로, 맥문동의 덖음 처리 시간에 따른 일정한 경향성을 보이지는 않았으며, S-60 시료에서 가장 높았다. 생맥산의 pH는 대조군에서 3.70±0.00이었으 며, 덖음 맥문동이 첨가된 생맥산 시료들에서는 3.71± 0.00-3.74±0.04로 대조군과 유의적인 차이는 없었고, 산도 또한 유의적인 차이는 없었다.

생맥산에서 pH는 오미자의 함량이 증가할수록 낮아지며 이는 오미자에 함유되어 있는 유기산의 영향으로 보고되어 있다(1). 하지만 본 연구에서는 오미자의 함량이 동일하여 시료간의 pH와 산도에 유의적인 차이가 없는 것으로 생각 된다.

생맥산의 환원당 함량은 덖음 처리된 맥문동을 첨가한 시료들에서 더 높았는데, 대조군에서는 32.78±0.06 g/100 g이었고, 60분간 덖음 처리한 맥문동이 첨가된 생맥산에서 37.32±0.05 g/100 g으로 가장 높은 함량이었다.

생맥산과 그 원료들의 환원당과 총당 함량을 분석한 결 과 당류는 대부분이 원료들로부터 유리되는데, 맥문동이 인삼과 오미자의 당 함량에 비해 높아 생맥산의 환원당과 총당에는 맥문동이 기여하는 바가 크다고 보고되어 있다 (33). 본 연구의 결과에서 덖음 처리를 거친 맥문동이 첨가 된 생맥산의 환원당 함량이 더 높은 것도 덖음 과정을 거친 맥문동으로부터 당류가 많이 유리되었기 때문으로 추정된 다.

덖음 조건이 온화한 경우에는 덖음에 의해서 맥문동의 구조가 가용성 성분의 용출이 용이한 형태로 변화하였으나 덖음 조건이 과도한 경우에는 유기산, 당 등 가용성 물질이 중합에 의하여 불용성 거대분자를 생성하거나 Maillard 반 응 또는 카라멜화 등 갈변반응에 의해 melanoidin 등이 색소 형성에 관여함으로써 가용성 물질의 양이 감소한다고 보고 되어 있다(34). 본 연구의 결과에서 가용성 고형분과 환원당 함량은 S-60 시료에서 가장 높았으며, S-90 시료에서 오히 려 감소한 것은 상대적으로 열처리 시간이 길어지면서 맥문 동에 함유되어 있던 당류가 갈변 색소형성에 관련하기 때문 으로 생각된다.

총 페놀 화합물은 식물계에 널리 분포되어 물질로 다양 한 구조와 분자량을 가지며 phenol hydroxyl기를 통해 항산 화, 항암 및 항균 등의 생리기능을 가지는 것으로 알려져 있다(35).

생맥산의 주재료가 되는 맥문동의 덖음 시간을 0, 30, 60 및 90분으로 달리하여 생맥산을 제조한 후 총 페놀 화합 물, 플라보노이드 및 안토시아닌 함량을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 생맥산의 총 페놀 화합물의 함량은 대조군 에서 247.24±2.46 mg/100 g이었으며, 맥문동의 덖음 처리 시간이 증가함에 따라 유의적으로 그 함량이 증가하여 S-90 에서는 345.46±0.34 mg/100 g으로 정량되었다.

감국차 제조시 덖음 처리과정을 거침으로써 총 페놀 화 합물의 함량은 2배 정도 더 증가하며 덖음 시간이 길어짐에 따라 증가하는 경향을 나타내는데, 이는 덖음 공정으로 인 해 내부 조직이 파괴되어 페놀 화합물이 쉽게 용출되기 때문이라고 보고(36)는 본 연구의 결과와 일치하였다.

생맥산과 그 원료 중의 총 페놀 화합물 함량을 비교한 결과 오미자, 인삼, 생맥산, 맥문동의 순으로 그 함량이 높아 생맥산의 총 페놀 화합물은 오미자와 인삼에서 주로 유래하 는 것으로 보고되어 있는데(37), 본 연구에서와 같이 맥문동 을 덖음 처리하여 첨가하는 것은 상대적으로 낮은 맥문동의 총 페놀 화합물 함량 증가에 직접적으로 기여할 것으로 생각된다.

총 플라보노이드 함량은 대조군에서 69.94±0.86 mg/100 g으로 가장 높았으며, S-30의 플라보노이드 함량은 대조군 과 유의차가 없었다. 덖음 시간이 60분과 90분으로 더 길어 진 맥문동이 첨가된 생맥산의 총 플라보노이드 함량은 각각 66.77±0.94 mg/100 g과 66.48±2.35 mg/100 g으로 대조군에 비해서는 유의적으로 낮은 함량이었으나 두 시료 간에는 차이가 없었다.

Hwang 등(37)은 배즙을 열처리할 때 총 페놀 화합물과 플라보노이드 함량은 110-140℃에서는 처리시간이 길어질 수록 그 함량이 더 높은 경향을 보이지만 150℃에서는 처리 시간이 길어질수록 오히려 그 함량이 감소하였는데, 이는 열처리에 의한 탄화의 영향일 것으로 추정하였다. 본 연구 의 결과에서도 60분과 90분 처리된 맥문동이 첨가된 생맥 산에서 플라보노이드 함량이 유의차를 보이지 않은 것도 160℃의 고온에서 상대적으로 장시간의 열처리에 노출되 었기 때문에 탄화에 의한 영향이 있을 것으로 추정된다.

안토시아닌 색소는 노화억제, 망막장애의 치료 및 시력 개선 효과, 항산화 작용 등 다양한 생리 활성을 갖는 것으로 보고됨에 따라 인체에 무해한 천연 색소 및 기능성 소재로 써 각광받고 있다(38). 생맥산의 안토시아닌은 오미자에서 용출된 성분이며, 총 안토시아닌 함량은 대조군에서 1.34±0.26 mg/L이고, 덖음 처리한 맥문동 첨가군에서는 0.96±0.19-1.25±0.13 mg/L으로 실험군간에 유의적인 차이 는 없었는데, 이는 본 연구에서 오미자는 별도의 가공을 거치지 않았고, 첨가량이 일정하였기 때문으로 생각된다.

덖음 처리 시간을 달리한 맥문동을 첨가한 생맥산의 진 세노사이드 조성 및 함량을 분석한 결과는 Table 4와 같다. 총 11종의 진세노사이드(Ro, Rb1, Rb2, Rd, Re, Rf, Rg1, Rg2, Rg3, Rh1, Rh2)를 분석한 결과 Rb1과 Rd를 제외한 9종이 검출되었으며, 덖음 처리를 하지 않은 대조군에서 검출되지 않던 진세노사이드 Rg1이 맥문동의 덖음 처리 후 생맥산에서 검출되었다. 대조군 대비 S-90에서는 진세노 사이드 중 Rb2, Rh2 및 Rg3의 함량은 감소하였고, Ro, Re 그리고 Rf의 함량은 증가하였으나 진세노사이드의 총량은 시료군간에 차이가 없었다. 즉 진세노사이드의 총 함량은 대조군에서 61.78±1.79 mg/100 g이던 것이 S-30에서는 61.71±1.08 mg/100 g, S-60은 63.32±2.01 mg/100 g, S-90에 서는 61.52±2.27 mg/100 g으로 통계적인 유의차가 없었다.

진세노사이드 Rb1의 경우 20번 탄소에 연결된 두 개의 glucose 중 하나가 제거되면 Rd가 되고 또 하나가 제거되면 Rg3가 형성된다(39). Rg3는 3번 탄소에서 glucose 하나가 제거될 경우에는 Rh2가 형성된다(39). 인삼의 진세노사이 드가 당과 물 분자의 제거 정도에 따라 구조 및 성상이 달라지는 것과 같이 맥문동도 덖음 처리를 거치면서 진세노 사이드의 변환이 발생하였을 것이라 추정된다.

전자공여능 측정에 사용된 DPPH는 자유라디칼로서 항 산화 활성을 지닌 성분이 라디칼을 환원시키는 능력이 크면 높은 항산화활성 능력을 지닌 것으로 기대할 수 있고, 인체 내 활성 라디칼에 의한 노화 등을 억제하는 척도로 이용할 수 있다(40).

덖음 처리 시간을 달리한 맥문동을 첨가한 생맥산의 DPPH 라디칼 소거능(Table 5)은 시료의 처리 농도에 비례 하여 증가하여 25 μL/mL 농도에서 36.13±1.04-47.58± 1.14%이던 것이 100 μL/mL 농도에서는 74.20±2.14-90.34 ±0.27%로 증가하였으며, 맥문동의 덖음 처리 시간이 증가 함에 따라 DPPH 라디칼 소거능은 농도별로 유의적으로 증가하여 S-90 시료에서 가장 높았다.

Lee JY 등(41)은 발효한 더덕 차는 열처리 온도와 시간이 증가함에 따라 DPPH 라디칼 소거능이 증가한다고 하였으 며, Hong 등(42)은 180℃에서 40분간 열처리한 치커리의 DPPH 라디칼 소거능이 대조구에 비해 2배가량 증가된다고 보고하였다. 또, 여러 온도와 시간에서 로스팅 한 칡의 DPPH 라디칼 소거활성은 대조군에 비해 더 높으며, 총 페놀화합물의 함량이 가장 높은 조건에서 라디칼 소거활성 도 높다고 보고되어 있다(43). 이들의 결과는 본 연구의 결과와 동일한 경향이었다.

일반적으로 식품은 가열과정에서 생성되는 갈색물질이 지질에 대한 강한 항산화력을 가지는 것으로 보고되었는데 (44), 본 연구에서도 맥문동의 덖음 처리 시간이 증가할수록 갈변현상이 증가됨에 따라 생성된 갈변물질이 항산화력에 영향을 미친 것으로 판단된다.

ABTS는 비교적 안정한 free radical로서 DPPH 방법과 함께 항산화활성을 스크리닝하는데 많이 이용되고 있다 (45). 또한, lipophilic 또는 hydrophilic 항산화 물질의 측정에 적용 가능한 방법으로 이 방법에 의한 항산화 활성은 ABTS radical을 억제하거나 소거하는 것에 의해 이루어진다(46).

Table 6은 생맥산의 ABTS 라디칼 소거능을 나타낸 것으 로 DPPH 라디칼 소거능과 동일한 경향으로 시료의 처리 농도가 높을수록 활성이 더 높았으며, 100 μL/mL 농도에서 활성은 94.19±0.54-98.83±0.08%였다. 맥문동의 덖음 처리 시간이 증가할수록 활성이 유의적으로 증가하였는데, S-30 과 S-60 시료 간에는 활성의 차이가 미미하였으나 S-90에서 는 유의적으로 활성이 더 높았다.

전처리 방법을 달리하여 맥문동 열수 추출물의 라디칼 소거능을 비교 실험하였을 때 생건조 맥문동보다 볶음 시료 에서 라디칼 소거능이 유의적으로 높은 것으로 보고되어 있고(47), 무처리 보다는 가압 볶음 처리한 무말랭이 열수 추출물의 라디칼 소거 효과가 더 높아졌다는 보고(48)도 있다. 이들의 결과는 본 연구의 결과와도 잘 일치하였는데, 이러한 결과는 볶음 과정에서 유효성분이 증가하거나 새로 운 유효성분이 생성되기 때문으로 추정된다.

FRAP 분석은 colored ferrous TPTZ 복합체에 의해 ferricion이 ferrous로 전환되어지는 과정을 분석함으로써 시료내의 항산화력을 측정하는 방법으로 낮은 pH에서 환 원제에 의해 Fe3+-TPTZ 복합체가 Fe2+-TPTZ으로 환원되 는 원리에 기초하여 대부분의 항산화제가 환원력을 가지고 있다는 점에 착안하여 고안되어진 방법이다(49).

덖음 처리 시간을 달리한 맥문동을 첨가한 생맥산의 FRAP 변화는 Table 7과 같다. 환원력은 항산화력의 정도를 나타내는 지표로 환원력의 값이 증가할수록 높은 항산화력 을 가지는 것으로 알려져 있는데(50,51), 본 연구에서도 동 일한 경향으로 맥문동의 덖음 처리 시간이 증가함에 따라 생맥산의 환원력이 증가하였다. 즉, 25 μL/mL 농도에서 맥문동을 덖음 처리 하지 않은 S-0의 FRAP는 67.24±1.39 μM이었으며, 90분간 덖음 처리한 맥문동이 첨가된 생맥산 인 S-90은 109.03±1.92 μM로 활성이 1.6배 더 높았다.

더덕의 볶음 온도 및 시간이 증가함에 따라 FRAP는 증가 하였고(52), 볶음 처리된 자색고구마 역시 볶음 처리를 거치 지 않은 자색 고구마에 비해 FRAP가 증가하였다는 보고 (53)는 본 연구의 결과와도 일치하였다.