This study compared the antioxidant and mineral properties of the leaves and seeds of fifteen Korean adzuki bean (Vigna angularis L.) breeding lines. This study was conducted in an attempt to expand the use of Korean adzuki bean leaves. The potassium, calcium, magnesium, and sodium contents of the leaves were significantly higher than the seeds, in particularly, the potassium content. The leaves had approximately 3.3 times higher potassium content than the seeds. For instance, the potassium content of YA1317 leaves was 21% higher than that of Arari. The total polyphenol content and ABTS activity of Adzuki bean leaves were significantly higher than the seeds, as opposed to the total flavonoid content and DPPH scavenging activity. Among the 15 breeding lines, YA1402 had 1.2~3.2 times higher antioxidant content and activity as compared to the Arari variety. It was concluded that adzuki bean leaves had higher mineral content, antioxidant component and activity as compared to the seeds. Therefore, adzuki bean leaves could be used an ingredient for dishes and as a medicine.

쌀을 이용한 가공식품은 저장 기간 동안 전분 분자들의 재결정화로 인하여 노화 현상이 발생한다. 전분의 노화는 경도의 증가, 소화율 감소와 텍스처의 손실의 주된 원인이 되며 이는 쌀 가공식품의 품질을 저하시킨다. 본 연구에서는 이러한 전분질 식품의 노화에 대해 상업적으로 쓰이는 효소들의 노화 지연 효과를 알아보고자 하였으며, 가래떡을 실험 모델로 선정해 예비 실험을 통해 각각의 효소들의 적정 첨가량을 조사하였다. 내열성 α-amylase Termamyl 120L, 중온성 α-amylase BAN 480L, Glucoamylase AMG 300L, Protease Neutrase 1.5MG 네 가지의 효소를 사용하였고, 효소 처리를 하지 않은 샘플을 Control로 하였다. 모든 가래떡은 제조 후 진공포장하여 상온에서 4일간 저장을 하였으며, 4일차까지 저장하면서 Rheometer를 통해 경도와 응집성, DSC를 통해 Amylopectin enthalpy (△Hr),Icemeltingenthalpy(△Hi)andGlasstransitiontemperature(Tg’), 그리고 DNS method를 이용하여 효소에 의해 생성된 환원당의 양을 측정하였다. 저장 기간 동안 Termamyl과 AMG가 경도를 낮추는데 효과적이었으며 BAN은 노화억제효과가 나타나지 않았다. 응집성의 경우 Termamyl과 Neutrase를 첨가하였을 때 급격히 낮아짐을 보였다. 경도와 응집성의 결과로 보아 Termamyl은 경도를 낮추는데 효과가 있지만 신선한 떡의 질감을 유지하는 것에는 효과적이지 못하였다. DSC의 결과에서 Neutrase를 제외한 모든 효소가 △Hr값을 낮추는데 효과적이었으며, △Hi는 나머지 시료와 다르게 AMG를 첨가한 시료에서 증가하는 경향을 보였고, Tg’값은 △Hi와 반대로 모든 시료에서 증가하는 경향을 나타냈으나 AMG를 첨가한 시료에서만 감소하는 경향을 나타내었다. 환원당 분석 결과, AMG를 첨가한 시료의 경우 환원당의 양이 급격하게 증가한 반면 나머지 시료들은 Control과 큰 차이를 나타내지 않았다. 결과적으로 AMG의 활성으로 생긴 환원당이 전분 분자들과 물 분자들과의 상호작용을 억제하여 △Hi값이 증가한 것으로 보이며, 이러한 자유수의 증가와 환원당에 의한 빙점강하로 Tg’값은 감소한 것으로 생각된다. 따라서 효소 처리에 의한 가래떡의 노화 특성 및 지연효과는 효소들의 특성에 따라 달라진다는 것을 확인 할 수 있었고, 본 연구 결과가 가래떡뿐만 아니라 전분질 식품의 노화 억제에 대한 상업적 효소의 효과를 제시하는데 도움이 될 것이라 판단된다.

호화 된 전분은 무정형 구조이지만 시간이 지남에 따라 전분 분자들 간의 재결합으로 인해 결정형 구조를 갖게 되며, 이 현상을 노화라고 한다. 전분의 노화는 전분의 소화도와 텍스쳐의 품질을 낮춤으로서 전분질 식품에 대한 소비자의 기호도를 떨어뜨린다. 이러한 전분질 식품의 노화를 지연시키는 방법으로는 화학적 노화억제제 또는 효소 첨가가 대표적이다. 유화제와 가소화제, 또는 효소를 단독으로 사용한 문헌은 많지만, 효소와 첨가제를 동시에 사용하여 노화에 대한 복합적인 효과를 알아본 연구는 미미하다. 본 연구에서는 화학적 노화억제제와 효소를 첨가한 가래떡을 제조하였고, 저장기간 동안 노화 된 가래떡의 물리화학적 특성을 알아보았다. 연구에서 화학적 노화억제제는 자당지방산에스테르(SE)와 글리세롤(Gly)을 사용하였으며, 효소는 내열성 α-amylase인 Termamyl (TER)과 glucoamylase인 AMG를 사용하였다. 각각의 첨가제와 효소의 양은 예비실험을 통해 선정하였고 SE와 Gly, TER은 Steam 전, AMG는 Steam 후 첨가 해 주었다. 습식제분 멥쌀가루를 사용하여 수분함량이 45%가 되도록 반죽하였고, 아무것도 첨가하지 않은 가래떡을 대조군으로 하였다. 제조 된 떡은 진공포장 후 상온에서 저장하였으며 물리화학적 특성을 경도분석기, 시차열량주사기(DSC)로 분석하였다. 경도에서 모든 샘플 떡이 저장초기 대조군 보다 낮음을 보였다. SE와 AMG를 함께 넣은 샘플은 SE와 AMG를 단독으로 사용 했을 때 보다 경도를 낮추는데 효과적이었으며 다른 샘플들이 저장초기에만 노화 지연 효과를 보인 것에 반해, 저장 9일차 동안 노화에 영향을 미쳤다. DSC 결과에서, 글리세롤을 단독으로 첨가한 떡뿐 만 아니라 TER을 함께 첨가한 떡의 유리전이 온도(Tg’)는 대조군 보다 낮은 값을 보였으며 이를 통해 두 가지를 동시에 첨가했을 경우 역시 가소화 효과가 일어났음을 알 수 있다. 또한, AMG가 단독으로 또는 노화억제제와 함께 첨가 된 모든 떡의 경우 Tg’가 대조군과 다르게 감소하였으며 얼음용융엔탈피(ΔHi)에서도 대조군과는 다르게 3일차 까지는 증가하였다가 그 이후부터 감소함을 보였다. 이러한 AMG의 Tg’와 ΔHi특성은 glucoamylase의 활성으로 생성된 환원당과 그로 인한 빙점강하가 저장 초기에 우세하게 작용하였지만, 저장 후기에서 전분 분자들의 재결정화가 우세해 지면서 다음과 같은 경향을 띤 것으로 보여진다. 아밀로펙틴용융엔탈피(ΔHr)의 경우 모든 샘플이 대조군 보다 낮은 엔탈피가 나타났으며, 이를 통해 전분의 재결정이 지연되었음을 알 수 있다. 본 연구 결과를 바탕으로 전분 노화에 대한 효소와 노화억제제 간의 복합적인 효과를 밝히는데 도움이 될 것이라 생각된다.

쌀을 이용하여 만든 가공식품은 저장기간 동안 전분의 구성성분인 아밀로오스와 아밀로펙틴의 분자 사슬 간에 상호 작용이 증가하여 재결정과 응집이 일어나는데 이러한 물리적 변화를 노화 현상이라고 한다. 전분의 노화가 진행되면 경도가 증가하여 단단해지며 소화율을 떨어트리고 질감이 좋지 않아지는 등 쌀 가공식품의 품질을 저하시키는 주된 원인이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 이번 연구에서는 고분자 전분을 분해시킬 수 있는 다양한 효소류를 가래떡 모델에 첨가하여 제조 후, Rheometer를 이용해서 경도를 측정해 노화지연 효과와 외형에 주는 영향을 알아보았다. 효소류는 전분의 결합을 분해시켜 고분자를 저분자화시키고, 저분자화 된 분자간의 상호반응에 거의 관여하지 않으므로 분자간의 재결합과 수분의 유리를 방지하여 이론적으로 분자간 응집현상을 억제하는데 관여한다. 내열성 α-amylase Termamyl 120L, 중온성 α-amylase BAN 480L, Glucoamylase AMG 300L, Protease Neutrase 1.5MG 네 가지의 효소를 사용하였고, 효소처리를 하지 않은 샘플을 Control로 하였다. 가래떡 제조 후 4일차까지 저장하면서 경도를 측정하고 외관을 관찰하였다. 모든 종류의 효소가 가열 후 압출성형 전에 첨가해 주었을 때는 경도를 낮추는데 효과적이었지만 Termamyl은 가열 전에 첨가해 주었을 때가 가열 후 첨가해주었을 때 보다 더 효과적으로 경도를 낮추었고 BAN은 효소활성이 많이 사라져 경도를 약간 감소시키고 나머지 효소들은 가열처리에 의해 모두 불활성화되어 Control과 큰 차이를 보이지 않았다. 효소의 양을 많이 첨가해 줄수록 노화속도가 더 지연 되고 경도증가 또한 더 효과적으로 낮출 수 있었지만, 오히려 너무 많은 효소의 첨가는 가래떡을 과하게 분해시켜 떡의 모양을 유지하지 못하였다. Termamyl의 경우 쌀가루 무게의 0.0004%를 가열 후 첨가하였을 때 가장 좋은 효과를 나타내었고 그 이상의 첨가는 떡의 모양을 유지하지 못하였다. BAN의 경우 0.005%를 가열 전에 처리해주었을 때 경도를 낮추는 효과가 있었고 그 이하의 효소양은 불활성화되어 큰 효과를 나타내지 못하였다. 가열 후의 경우는 활성이 너무 강해 0.0005%처리까지 모양을 하루 이상 유지시키지 못하였다. AMG와 Neatrase의 경우 가열 전에 첨가했을 때는 모두 불활성화되었고 가열 후에 첨가해줄 때는 각각 0.015%, 0.025%가 효과적이였다. 효소처리를 통해 가래떡의 노화를 지연시키는 것이 효과가 있음을 확인하였고, 본 연구를 통해 효소처리가 가래떡 뿐만 아니라 전분질식품의 노화를 억제시키는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이라 기대된다.

전분의 노화는 전분질 식품의 기호도를 떨어뜨리고, 경도를 증가시켜 상품의 품질을 저하시키는 문제가 있다. 이러한 노화를 지연시키는 방법 중 하나로 가소화제나 유화제와 같은 화학적 노화 억제제를 첨가하는 방법이 있다. 본 연구에서는 노화 억제제를 가래 떡에 첨가하여 저장했을 때, 노화 과정 중 발생하는 물리화학적 변화 분석과 더불어 Avrami식을 이용한 모델링을 통해 노화 kinetic에 대한 적합성을 알아보았다. 습식제분 된 쌀가루를 수분함량 45%로 반죽 후, 쌀가루 중량 대비 1, 5, 10%의 글리세롤과 0.1, 0.3, 0.5%의 자당지방산에스테르를 각각 첨가하여 가래떡을 제조하였으며 아무것도 첨가하지 않은 가래떡을 대조군으로 하였다. 가래떡은 진공포장 후 상온에서 14일까지 저장하였고 물리화학적 변화를 경도분석기, 시차열량주사기(DSC)와 X선 회절도(XRD)로 분석하였다. 대조군은 저장 2일차에서 경도가 변곡점에 이른 반면, 노화 억제제를 첨가한 가래떡은 경도의 증가가 더디었으며 저장 4일차까지 대조군보다 낮은 경도를 보였다. 저장 5일차부터는 모든 샘플이 대조군과 큰 차이가 없음을 보였다. 한편, 글리세롤을 첨가한 떡은 초기 결정화도가 대조군보다 낮았으며 노화 억제제가 첨가된 샘플 모두 저장 5일차 이후부터 대조군에 비해 매우 낮은 값을 나타내었다. DSC를 이용하여 유리전이 온도(Tg’)를 측정한 결과, 저장기간이 길어짐에 따라 대조군과 샘플 떡의 Tg’은 증가하였고 샘플 떡의 Tg’가 대조군보다 높은 값을 보였다. 한편, 노화억제제를 첨가한 시료의 아밀로펙틴 용융엔탈피(ΔHr)값과 변화율은 대조군보다 낮아 아밀로펙틴의 재결정화가 지연된 것을 확인 할 수 있었다. Avrami식을 이용하여 모델링 한 결과, R2 값이 경도에서는 0.80-0.94 넓은 범위를 보였고, 결정화도 및 ΔHr에서는 각각 0.92-0.98 및 0.95이상으로 높은 신뢰도를 보였으며, Tg’의 경우에는 0.80-0.90로 비교적 낮은 상관관계를 나타내었다. 따라서 화학적 노화 억제제의 노화지연 효과는 측정한 물리화학적 특성에 따라 다르게 나타난다는 것을 확인할 수 있었으며, 더욱 정확한 노화 kinetic을 알기 위해서는 Avrami식이 적용될 수 있는지를 확인하여야 하고, 적용이 어려울 경우 적용할 수 있는 새로운 모델을 개발하는 것이 전분질 식품의 저장안정성을 예측하는데 중요할 것이다.

전분의 노화는 전분질 식품의 소화율과 기호도를 떨어뜨리고, 경도를 증가시키는 등 품질을 크게 저하시키며 유통기한을 단축시키는 문제가 있다. 또한, 노화가 진행됨에 따라 식품의 상품적 가치가 떨어지게 되어 이는 경제적 손실로 이어진다. 이러한 문제를 극복하기 위해 다양한 전분노화 억제 소재들에 대한 연구가 진행되고 있지만, 결정형영역에서의 변화에 대한 연구가 대부분이며 전분 노화가 진행되는 동안 결정형 영역과 무정형 영역의 변화의 종합적인 연구가 부족한 실정이다. 이 연구에서는 화학적 전분노화 억제제인 글리세롤(Glycerol)과 HLB 값이 16인 자당지방산에스테르(Sucrose fatty acid ester)를 첨가한 가래떡을 제조 및 상온에서 저장하여 노화 과정 중 발생하는 물리화학적 특성 변화를 분석하였다. 습식 제분쌀가루를 수분함량 45%로 반죽하여 쌀가루 기준 1, 5, 10%의 글리세롤과 0.1, 0.3, 0.5%의 자당지방산에스테르를 각각 첨가하여 지름이 1.5 cm인 가래떡을 제조하였다. 제조한 가래떡을 진공포장 후 상온에서 14일까지 저장하여 떡의 물리화학적 변화를 측정하였다. 저장 초기 가래떡의 외관은 변화가 없었으나 저장 7일 이후부터 모든 가래떡 표면에 부분적으로 곰팡이가 생기는 것을 관찰하였다. 글리세롤과 자당지방산에스테르를 첨가한 가래떡이 4일차까지 아무것도 첨가하지 않은 가래떡(Control) 보다 경도가 낮았으며, 같은 노화 억제제일지라도 첨가한 양이 많을수록 경도가 더 많이 감소함을 보였다. 그러나 저장 5일차부터 control과 샘플 가래떡의 경도에는 큰 차이가 없었으며 이후 14일까지 변화의 폭이 미미하였다. X선 회절도실험에서, Native 쌀가루는 15, 17, 23˚에서 peak가 나타나는 A 타입 결정 특성을 보이는 반면, 노화된 떡은 20-21˚에서 peak가 나타나는 B 타입 결정 특성을 보였다. 14일차 저장했을 때, 노화 억제제가 첨가된 샘플 떡이 control보다 상대적 결정화도가 낮았으며 글리세롤과 자당지방산에스테르를 비교했을 때, 글리세롤의 상대적 결정화도가 더 낮게 나타났다. 노화된 떡의 무정형 영역 및 결정형 영역의 재결정 특성을 알아보기 위해 유리전이 온도(Tg’)과 아밀로펙틴 용융엔탈피(ΔHr)의 변화를 DSC로 측정하였다. 저장기간이 길어짐에 따라 Control 떡과 샘플 떡의 Tg’은 증가하였으며 샘플 떡의 Tg’가 control보다 높은 값을 보였다. 또한, 샘플 떡의 ΔHr 값과 변화 정도가 control보다 낮아 노화억제제로서 분자들 간의 결합을 방해했음을 암시하였다. 본 연구 결과가 화학적 전분노화억제 소재들의 전분노화억제 효과를 알려주고 이것을 이용한 전분질 식품의 저장안정성을 예측하는데 있어 도움이 될 것이라 기대된다.

밤 전분은 상대적으로 노화가 빠르게 일어나기 때문에 밤 전분이 함유된 식품의경우 저장 안정성이 낮다. 이러한 특성은 식품 산업에서 밤 전분의 이용을 제한시킨다. 본 연구의 목적은 아세틸화(AC), 가교화(CL) 및 하이드록시프로 필화(HP) 시킨 밤 전분를 4°C에 저장하여, 각 저장기간 동안 변성 밤 전분의 노화특성과 노화속도를 알아보는데 있다. 전분 고형분 대비 12% (w/v)의 acetic anhydride, sodium trimetatphosphate (STMP, 99%)와 sodium tripolyphosphate (STPP, 1%) 혼합물, propylene oxide를 이용하여 각각 아세틸화, 가교화, 하이드록시프로필화 전분을 얻었다. 저장 후, 시차 열량 주사기로 -20°C부터 120°C 범위로 재가열하여 유리전이 온도(Tg’), 얼음 용융 엔탈피(ΔHi), 노화엔탈피(ΔHr) 와 노화도(DR)의 변화를 측정하였다. 밤 전분의 저장 기간이 길어질수록 Tg’, ΔHr과 DR은 증가하지만 ΔHi는 감소하는 경향을 보였다. Tg’에서 천연 밤 전분은 -6°C에서 -7°C 사이를 보이는데 반해, 변성 밤 전분의 경우 그 보다 좀 더 높 은 Tg’를 가졌다. 이것은 변성처리가 전분 체인들의 운동성을 감소시켜 유리전이 온도가 증가한 것으로 보여진다. 천 연 밤 전분의 ΔHi는 저장 1일차부터 급격히 감소하기 시작하여 저장 10일차 이후로는 변성 밤 전분들에 비해 눈에띄 게 엔탈피가 감소하였다. 이는 변성 전분내의 전분체인과 물이 겔을 형성하는 과정에서 상호작용이 제한을 받아 ‘동결 가능한 물(freezable water)’의 양이 많아졌음을 암시한다. 천연 밤 전분의 ΔHr과 DR은 저장 초기 2일 동안 급격하게 증가하여 24일차 까지 큰 폭으로 증가한 반면, 변성 밤 전분은 상대적으로 천천히 증가하였다. 이러한 결과는, 화학적 인 변성처리가 노화의 진행을 늦춘다는 것을 의미한다. Avrami 식으로 노화속도(1/k)를 구한 결과, 천연 밤 전분은 Δ Hr와 DR 에서, AC는 Tg’에서, CL은 ΔHi에서 가장 빠른 노화속도를 보였다. 반면에, HP는 Tg’, ΔHi와 ΔHr에서 가장 느 린 노화속도를 보였다. 이 결과를 통해, 저장하는 동안 무정형 영역, freezable water 영역과 결정형 영역마다 노화 속도 가 일치하지 않다는 것을 알 수 있다. 본 연구 결과가 변성 밤 전분의 노화특성을 구명하고 이들 특성이 식품산업에서 의 활용에 도움을 줄 것이라 기대된다.

밤전분은 다른 전분보다 상대적으로 빠른 노화 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 밤전분이 함유된 식품이 저장되 는 동안 그 안정성을 감소시킬 수 있고, 결국 산업에서 그 이용이 제한될 수 있다. 이 연구의 목적은 아세틸화(AC), 하이드록시프로필화(HP) 및 가교화(CL) 밤전분을 호화시킨 후 4℃에 저장하면서 저장 기간 동안 이들 변성 밤전분의 노화특성과 노화속도를 알아보는데 있다. 아세틸화 밤전분은 전분 고형분 대비 12% (w/w)의 acetic anhydride로, 하이 드록시 프로필화 밤전분은 전분 고형분대비 12% (w/w) propylene oxide로 변성시켰다. 가교화 밤전분은 sodium trimetaphosphate (STMP)와 Sodiumtripolyphosphate (STPP)을 혼합(99:1) 한 것을 전분 고형분 대비 12%를 첨가하여 변 성시켰다. 저장하는 동안의 유리 전이온도(Tg’), 얼음용 융엔탈피(ΔHi), 아밀로펙틴용융엔탈피(ΔHr)와 노화도(DR)를 각 각 측정하였다. 모든 밤전분의 Tg’, ΔHr과 DR값은 오래 저장할수록 증가하였다. 하지만, ΔHi은 감소하는 결과를 보였 다. 천연밤 전분의 ΔHi는 저장 1일차에서 빠르게 감소하였지만 변성시킨 모든 밤전분은 상대적으로 느리게 감소하였 다. 천연 밤전분의 ΔHr과 DR은 저장 2일 동안 급격하게 증가하였고 24일차까지는 천천히 증가한 반면, 모든 변성밤전 분은 24일 저장하는 동안 약간씩 증가하였다. 이러한 결과는, 화학적인 변성이 초기 노화 속도를 늦춘다는 것을 나타 낸다. 또한, 노화도에서는 천연밤 전분이 가장 높게 나왔고(68.23%), 이어서 AC (51.76%), HP (50.19%) 그리고 CL (38.71%) 순으로 나타났다. 이 결과로 보아 화학적인 변성은 밤전분의 노화를 억제한다는 것을 알 수 있었다. 노화속 도는 Avrami식을 이용하여 1/k를 구하였다. 천연밤 전분은 ΔHr와 DR 에서, AC는 Tg’에서, CL은 ΔHi에서 가장 빠른 노화속도를 보였다. 반면에, HP는 Tg’와 ΔHi에서가장 느린 노화속도를 보였다. 이러한 결과로 미루어볼 때, DSC에서 측정한 네부분이 노화에 있어서 시료마다 서로 다른 특성을 가지고 있다는 것을 의미한다. 본 연구결과가 화학적으로 변성시킨 밤전분의 노화 특성과 더불어 식품 산업에서의 활용에 도움이 될 것이라 기대된다.

Background : Spiraea prunifolia var. simpliciflora (Rosaceae) called “Brial wreath” is a deciduous latifoliate shrub that is widely distributed throughout in Northeast Asia. Phytochemical and biological investigation of S. prunifolia have led to the discovery of biologically active compounds. Pharmacological studies revealed that the extract of the root of S. prunifolia possess antioxidant, antipyretic and anti-inflammatory activities. Some chemical constituents such as sterols, phenolics, terpene and fatty acid, as well as ethanolic extracts from the roots of S. prunifolia, have previously been reported to modulate the deleterious effects of diabetes, to prevent high-fat diet-induced obesity, and to prevent cisplatin-induced nephrotoxicity. Our continuing research was carried out to search for other phytochemical constituents from the leavess of S. prunifolia. The chemical structures of compounds were determined by NMR and FAB/MS spectroscopic data interpretation. Methods and Results : Multiple-preparative liquid chromatography (MPLC) purifications were carried out on YMC LC-forte/R instrument (YMC Kyoto, Japan) equipped with YMC-Pack ODS-A columns (ODS gel : 5 ㎛, 10 ㎜ × 250 ㎜). High-performance liquid chromatography (HPLC) was performed on Agilent Technologies instrument (Aglient Tec., Santa clara, CA, USA) equipped with YMC–Pack Pro C18 columns (ODS gel : 5 ㎛, 4.6 ㎜ × 250 ㎜). Next, quantitative analysis was carried out on UPLC-QqQ/MS 3200 Q-TRAP instrument (AB SCIEX Toronto, Canada) using a ACQUITY UPLC (waters corp.) with an ACQUITY BEH C18 column (2.1 ㎜ × 100 ㎜, 1.7 ㎛). The metabolite samples was applied to preparative reversed-phase HPLC and UPLC using gradient method, solvent A [water + 0.1% formic acid (v/v)] and solvent B [acetonitrile + 0.1% formic acid (v/v)]. Conclusion : In this study, we isolated the major metabolites from the stem of Spiraea prunifolia var. simpliciflora by using MPLC and HPLC. UPLC-QqQ/MS was also used to quantify target compounds. Finally, we established methodology and performed the quantitative analysis on target compounds from the stem of Spiraea prunifolia var. simpliciflora.