자색고구마 anthocyanin 색소의 가열에 의한 변색반응에 대한 kinetic 상수를 온도 $121{\sim}141^{\circ}C$의 범위에서 조사하였다. Browning index를 사용하여 조사한 자색고구마 색소의 변색반응은 2차반응을 따랐으며, pH를 각각 2.0, 3.0, 4.0 및 5.0으로 조절한 자색고구마 색소의 활성화에너지는 69.57, 76.68, 81.07 및 92.98 kJ/mol로서 용액의 pH가 증가할수록 가열변색에 대한 온도의존성이 커짐을 알 수 있었다. 각 반응의 지수앞 인자와 활성화에너지 사이에는 kinetic compensation effect가 있음을 알 수 있었는데, 이는 이들 색소액의 가열변색이 같은 기작에 의해 이루어짐을 의미한다.
자색 고구마 분말 첨가 설기떡의 관능적 특성과 기계적 특성, 수분 함량과 색도를 측정하였다. 자색 고구마 분말 첨가량은 0%인 대조군을 PP0로 하였으며, 1% 첨가군을 PP1, 2% 첨가군을 PP2, 3% 첨가군을 PP3, 4% 첨가군을 PP4로 표기하였다. Textureanalyzer 분석 결과를 살펴보면 설기떡에 자색 고구마 분말 첨가량을 증가하면 할수록 경도, 부착성과 탄력성, 응집성, 점착성, 씹힘성이 첨가량이 증가함에 따라 점차 감소되는 결과가 나타났다. 그러나 자색 고구마 분말을 첨가한 처리구에서 경도는 다른 처리구와 다르게 유의적으로 차이가 없었다. 수분 함량은 자색 고구마 분말 첨가 설기떡의 경우 37~39%를 유지하였으며, 색도는 자색 고구마 분말의 첨가 수준이 증가될수록 L값은 감소되며 a, b값은 증가되는 경향이었다. 관능평가 결과는 색과 맛에서 PP3가 가장 높게 평가되었다. 이러한 연구 결과로 PP3의 첨가구가 가장 바람직한 첨가 비율임을 알 수 있었다. 따라서 맛과 기능적인 면에 대한 것도 기대를 걸어보며, 앞으로 후속 연구가 더 많이 나오기를 기대한다.
기능성이 밝혀져 있는 자색고구마를 첨가하여 기호성과 영양뿐만 아니라 인체에 유익한 기능성 동치미 냉면육수 개발을 위한 연구를 수행하였다. 자색고구마를 첨가한 동치미 냉면육수 발효 과정에서 젖산균, pH, 산도, 유기산, 수용성 phenolics, anthocyanin, 및 항산화 활성 변화를 조사하였다. 특히, 자색고구마를 첨가한 경우 발효종기(72시간)에 수용성 phenolics 및 anthocyanins 함량은 각각 1.26 g/L 및 8.59 g/L로 대조실험과 비교하여 각각 5배 및 34배 높았다. DPPH 라디칼 소거 활성 96.80%, $ABTs^{+{\cdot}}$ 라디칼 소거활성 100.82%, 환원력 7.77 ($OD_{700}$), FRAP 6.89 ($OD_{593}$)로 대조실험과 비교하여 각각 4배, 1.2배, 2배 및 3.6배 높은 항산화 활성을 나타내었다. 이상의 결과로부터 동치미 냉면육수의 항산화 활성은 자색고구마의 수용성 phenolics와 anthocyanins과 밀접한 관련이 있는 것으로 판단되었으며, 항산화 활성이 증가된 기능성 동치미 냉면육수 제조가 가능하였다.
자색고구마의 생육시기에 따른 수확량, 생육 특성 그리고 색소 함량의 변화를 조사하였다. 자색고구마의 지상부 길이는 생육시기 100일에 최고인 130cm에 도달하였고 분지수는 생육시기 120일에 최고인 21개였으며 절수는 생육시기 120일에 최고인 550개로 나타나 그 후로 서서히 감소하였다. 지상부 무게는 생육시기 120일에 최고인 4,384kg/10a에 도달하였으며 지하부 무게는 생육기간이 길어질수록 증가하는 경향을 나타냈고 생육 말기인 150일에는 1,8750g/10a로 나타났다. 자색고구마의 색소 함량은 생육 40일부터 색소가 생성되어 서서히 증가하는 경향을 보였으며 생육기간 140일째에는 색소 함량이 최대로 증가하다가 감소하는 경향을 나타내어 이 때가 자색고구마의 수확 적기임을 알 수 있었다.
자색고구마에서 anthocyanin 색소를 추출한 후 EDTA, gallic acid, phosphoric acid, propyl gallate 및 sodium ascorbate 등을 첨가하여 $20^{\circ}C$에서 20,000 lux의 백색광을 조사하면서 색소의 광에 대한 안정성을 살펴보았다. EDTA와 sodium ascorbate가 자색고구마 색소의 광안정성을 증진시켰으며, 이들은 각각 100 ppm, 1,000 ppm 이상 사용하였을 때 효과가 높게 나타났다.
고추장 제조시 멥쌀의 일부를 고구마로 대체하여 고추장 발효 중 이화학적 특성을 비교하였다. 고구마를 혼합한 고추장이 발효 후기에 효모수 감소가 심하였으나 세균수는 차이가 없었다. 고구마의 혼합비율이 증가할수록 ${\alpha}$-amylase 활성은 높았으나 protease 활성은 낮았다. 자색고구마 혼합 고추장이 Hunter L, a, b값이 낮았으며 발효 중 ${\Delta}E$값의 변화는 호박고구마 혼합구에서 심하였다. 고추장의 pH는 발효 8주까지 저하되었으며, 적정산도는 4주경에 급격히 증가하였다. 고구마 혼합 비율이 증가할수록 고추장의 ORP와 Aw는 증가하였다. 고추장의 환원당은 고구마 혼합구에서 낮았으며, 알코올의 생성은 호박고구마 혼합 고추장에서 높았다. 아미노산성 질소는 고구마 혼합 고추장에서 적었으나 발효 후기에는 큰 차이가 없었다. 고추장의 맛은 호박고구마 5~10%, 색상과 향기는 자색고구마 5~10% 혼합구가 양호하였으며, 고구마를 이용한 고추장의 제조는 호박고구마보다 자색고구마인 신자미 품종을 이용하는 것이 관능적으로 우수하였으며 혼합비율은 10% 정도가 양호하였다.
자색고구마 열수추출물의 간 보호 기능을 확인하기 위해 C57BL/6 마우스를 사용하여 시험하였다. 지방간 유도를 위해 8주간 고지방/콜레스테롤 식이를 급여하였으며, 자색고구마 열수추출물은 1.25, 2.5, 5%의 수준으로 식이에 함께 넣어 같은 기간 동안 제공하였다. 간 조직의 병리학적 분석, 혈장 ALT 활성도, 간 및 혈장의 TC 수준을 바탕으로 비알콜성 지방간 모델이 형성되었음을 확인하였다. 고지방/콜레스테롤 식이의 급여는 식이섭취량을 감소시켜 총 에너지 섭취량은 시험군간 차이가 없었으나, 포화지방을 급원으로 하였을 때 지방세포의 비대와 혈장 TC, 간 TC, 간의 지방구를 증가시키는 것으로 관찰되었다. 한편 자색고구마 열수추출물을 고지방/콜레스테롤 식이와 함께 섭취시킨 결과, 고지방/콜레스테롤 식이로 인한 지질대사 이상을 유의하게 변화시키지 못해 혈액 및 간 손상 지표를 개선시키지 못하였으나, 지방조직의 크기는 작게 유지하고 간의 지방구 형성은 억제하는 것으로 관찰되었다. 이상의 결과로 자색고구마 열수추출물은 지질대사 개선을 통해 간 보호 효과를 갖음을 알 수 있었다. 향후에는 자색고구마 열수추출물이 지방세포-간의 상호 지질대사에 미치는 영향을 추가적으로 연구해야 할 것으로 사료된다.
새로운 천연식용색소원으로 기대되는 자색고구마 anthocyanin 색소의 안정성에 관한 기초연구로서 자색고구마 색소에 대한 pH, 당, 유기산, 금속이온, ascorbic acid및 광 등의 영향을 조사하였다 자색고구마 색소는 pH가 낮을수록 색깔의 강도가 높고 안정한 경향을 나타냈으며 , pH가 증가함에 따라 최대흡수파장이 장파장쪽으로 이동하는 bathochromic shift 현상을 나타냈다. 첨가한 당류 중 glucose는 색소의 안정성에 기여하였으며, sucrose와 fructose는 역효과를 나타냈다. 유기산의 첨가는 색소의 안정화에 크게 기여하였으며, ctric acid가 가장 효과적이었으며, 다음으로 malic acid, tartaric acid, succinic acid 순으로 나타났다. 금속이온은 색소의 안정성을 떨어뜨렸으나, $Al^{3+}$과 $Cd^{2+}은 자색고구마 anthocyanin색소의 안정성에 기여하는 것으로 나타났다. Ascorbic acid는 색소의 안정성을 저해하였으며 산소 존재하에서는 그 정도가 컸다. 자색고구마 색소의 안정성은 광에 의해 크게 저하되었는데, 형광보다 일광에 대한 영향이 더 켰으며, 저장시 광을 차단함으로써 안정성을 증진시킬 수 있었다.
자색고구마를 새로운 천연식용색소원으로서 개발하기 위한 연구의 일환으로 자색고구마 색소의 추출조건과 특성을 조사하였다. 자색고구마 색소는 물, ethanol, methanol 등의 용매에는 잘 추출되나 비극성 유기용매에는 거의 추출되지 않는 수용성 색소임을 알 수 있었으며, 0.1%의 구연산을 첨가한 20%의 ethanol 용액이 자색고구마 색소 추출을 위한 최적의 용매임을 알 수 있었다. 자색고구마로부터 생체중량의 3.7%에 해당하는 동결건조분말을 얻을 수 있었다. 자색고구마 색소를 추출하기 전에 가압중탕($121^{\circ}C$, 15분)이나 데치기($9^{\circ}C$, 15분)와 같은 전처리를 하였을때에도 색소의 추출량과 농도에는 영향이 없는 것으로 보아 본 색소는 열에 비교적 안정함을 알 수 있었다. 색소 추출에 대한 온도의 영향은 추출온도가 높을 수록 초기에는 색소 추출율이 높았으나 일시간이 지난 후에는 색소가 파괴되어 추출효과가 낮았으며, 저온에서는 초기에는 다소 추출속도가 낮았으나 시간이 지날수록 계속 추출량이 증가하였다. 따라서 색소의 안정성과 추출속도를 고려하여 $30^{\circ}C$가 자색고구마색소 추출을 위한 최적온도라고 판단되었다. 자색고구마의 색소는 pH의 변화에 따라 큰 변화를 보였는데, 색깔은 pH가 $1.0{\sim}3.0$일 때 적색, pH가 $7.0{\sim}8.0$일 때는 청색, pH가 $9.0{\sim}10.0$일 때는 녹색을 띠었으며, spectrum양상은 pH가 증가할수록 최대흡수파장이 장파장 쪽으로 이동되는 anthocyanin 색소의 전형적인 특성을 나타냈다.^5\;{\beta}(33)\;-9.79{\times}10^5,\;{\beta}(12)3.31{\times}10^5\;{\beta}(33)\;-9.79{\times}10^5,\;{\beta}(12)3.31{\times}10^5\;{\beta}(13)\;5.18{\times}10^5,\;{\beta}(23)9.08{\times}10^5$ 2) 회귀식에 대한 분산분석 결과, 분산비(Fo)가 8.44로 0.05 수준에서 모델에 의해 도출된 결과를 잘 성명할 수 있으며 그 정확도에 대한 결정계수($r^2$)는 0.938로 높았다. 또한 정상점에서 ${\beta}-carotene$의 반응표면을 정준분석한 결과 중속 변량인 ${\beta}-carotene$추출함량이 최대점임을 확인하였다. 3) 최적조건 즉, 압력은 350bar, 온도는 $51^{\circ}C$ 및 시간은 200min의 조건을 동시에 만족하는 관심영역에서의 ${\beta}-carotene$의 최대추출량은 생당근 100g당 10,611 ${\mu}g$으로 예측되었다.이 높은 반면 AsA는 둘다 낮은 편이었다. 무기질은 무에서 Fe, Ca, Na, K과 우엉에서는 Na, P, K의 잔존량이 높은 반면 우엉에서 Fe의 잔존율이 극히 낮았다. 6. 각종 조리시 비타민과 무기질의 잔존상태가 전체적으로 좋은 결과를 보인 채소의 순서는 사용된 횟수에 차이가 있으나 도라지>들깻잎, 양배추>무, 오이>참취, 상추>숙주>시금치, 우엉, 돌나물>당근, 호박>콩나물>가지로 나타났으며, 조리법 중에서 잔존율이 좋은 것은 비타민의 경우는 생채이었고 무기질은 생채, 볶음, 조림이었다
자색고구마의 동결, 해동 및 blanching방법에 따른 색소의 변화를 조사하였다. $-5^{\circ}C$보다 $-20^{\circ}C$ 그리고 $-40^{\circ}C$에서 동결한 자색고구마는 $4^{\circ}C$로 해동시에 해동시간이 길어질수록 색소함량이 급격하게 감소하는 경향을 보였다. $20^{\circ}C$에서의 해동은 $4^{\circ}C$해동에 비해 뚜렷이 색소함량이 감소하였고, $60^{\circ}C$에서 해동시에는 색소의 함량에 대한 동결온도의 영향이 작았으며, microwave가열을 이용하여 3분간 급속해동하고 추출한 색소의 함량은 각 동결온도에 따라 큰 차이가 없었다. Microwave blanching으로 해동한 것은 동결온도에 대해 영향이 미미하였다. 동결전에 blanching처리한 경우는 해동시에 공기의 접촉 유무가 색소의 추출량에 큰 차이가 없었으며 자색고구마 색소감소를 억제하기 위해서는 $3{\sim}4$분 동안의 microwave blanching이 $100^{\circ}C$에서는 $10{\sim}15$분 정도의 가열이 적당하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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