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서 론
누룽지는 오늘날과는 다르게 간식 먹거리가 귀했던 옛 시절, 가장 많이 즐기던 간식거리중 하나로 가매치 또는 눌은밥이라고도 한다(Choi et al., 2017). 구수하면서도 독 특한 향미를 가지고 있어 오래전부터 우리 민족이 좋아하 는 식품으로 이용되어 왔으나, 취사도구의 발달로 각 가정 에서 누룽지를 만들어 조리하는 경우가 줄고, 누룽지의 수 요도 줄어드는 듯했다. 하지만 외식 산업의 증가로 누룽지 제조공장에 의해 대량 생산되어 최근에는 상품화된 누룽지 를 많이 찾는 추세이다(Lee et al., 2009).
누룽지에 대한 연구는 곡물 종류를 달리한 누룽지의 특 성(Hwang & Moon, 2021), 녹색 통곡물을 활용한 누룽지 의 특성(Lee, 2018), 취반조건에 따른 누룽지 개발에 관한 연구(Suh et al., 1996), Microwave를 이용한 즉석 누룽지 의 품질특성(Lee et al., 2009b), 마 분말이 첨가된 누룽지 (Lee et al., 2009a), 새싹보리 분말을 첨가한 누룽지(Park & Kang, 2021) 등이 있으며, 현대인들의 건강과 이를 위 한 식품 재료에 관심이 급증함에 따라 질병억제, 노화방지 등 건강 증진을 위한 소재들이 다양한 식품에 응용되고 있 는 만큼 기능성을 가진 소재를 첨가하여 기능성을 향상시 킨 누룽지 제품에 대한 연구가 더욱 요구되고 있다.
강황(Curcuma aromatica Salab.)은 인도가 원산지인 생 강과의 다년생 초본이며, 탄수화물의 함량이 전체 비중의 70%를 차지하고, 나머지는 주로 curcuminoid 계열의 생리 활성 물질로 이루어져 있다(Anandakumar et al., 2014;Ra & Kim, 2016). 최근 강황의 생리활성 물질인 curcuminoid 의 약리 효과가 알려지면서 의학 분야를 중심으로 페놀성 물질의 구조적 특성에 따른 항산화, 항균, 항암 등의 다양 한 생리활성들이 확인되고 있다(Jung et al., 2012;Han & Surh, 2017). 또한 간장염, 담도염, 담석증, 카타르성 황달, 소화기 및 심혈관계에 대한 작용, 항 혈소판 응집, 혈중 지질 강하, 항돌연변이 등에 대한 연구에 활발히 이용되고 있으며(Park et al., 2015), 기능성 식품의 주요 재료로서 강황 밥, 레토르트 파우치 등의 다양한 가공식품에 첨가되 고 있다.
커큐미노이드는 curcumin, demethoxycurcumin (DMC) 및 bisdemethoxycurcumin (BDMC)의 세 가지 화합물로 구 성되어 있으며, 그 중 폴리페놀 성분인 c ur cumin이 90%를 차지하며(Anandakumar et al., 2014), 커큐미노이드 중 curcumin은 2개의 페놀고리구조에 각각 메톡실기를 가지고, DMC는 1개의 메톡실기를, BDMC는 메톡실기를 가지지 않는 구조이며, 이들은 반응성이 강한 다이케톤과 페놀고 리구조로 pH, 빛, 온도 등의 여러 요인에 의해 안정성에 영향을 받는다고 보고되었다(Song et al., 2018). 지금까지 다양한 가공조건에 의한 커큐미노이드의 화학적 특성 및 생리활성 변화 등에 대한 선행연구들이 보고되었다(Lee et al., 2010;Sung et al., 2018;Song et al., 2018). 강황은 식품의 가공 및 조리 중에 다양한 방법으로 첨가되고 있음 에도 불구하고 첨가된 식품에 적용하여 폴리페놀, 플라보 노이드, 커큐미노이드 함량의 변화 및 항산화 활성에 대한 연구는 부족한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 강황 분말을 첨가한 누룽지를 제 조하고 강황의 첨가 시기와 누룽지 가열 온도가 커큐미노 이드 함량, 폴리페놀, 플라보노이드 함량 및 항산화 활성에 미치는 영향을 연구하였다.
재료 및 방법
본 실험에 사용한 쌀은 2018년에 생산된 후 2019년 9월 10일 경기도 파주에서 도정한 쌀(Hansuwi, Nonghyup, Paju, Korea)을 사용하였으며 강황 분말(Ottogi Corp., Eumseong, Korea)은 인도산 강황을 직접 분쇄하고 선별하여 만들어진 제품을 사용하였다. 누룽지 제조 장치(NRP-100, Hansum Inc., Seoul, Korea)는 공압실린더(KMQ50-250, F.TEC Inc., Gunpo, Korea)가 부착된 판상구조로 가열판 상부와 하부의 온도 조절이 가능한 알루미늄 합금의 압착판으로 구성되어 있으며, 에어 컴프레서(JQS109, JITOOL Inc., Gwangju, Korea)를 함께 사용하여 누룽지를 제조하였다.
강황 분말을 첨가한 누룽지는 Table 1의 비율과 같이 배 합하고 Fig. 1과 같이 제조하였다(Park & Kang, 2021). 쌀 을 1분간 3번 세척한 후 체에 걸러 탈수 공정을 거치고 쌀과 같은 비율로 가수한 뒤 3시간 동안 침지시켜 전기밥 솥(Lj-MD062T, Lihom Corp., Cheonan, Korea)에서 밥을 제조하였다. 밥 제조 전 첨가 시료를 BR (Before Rice cooked), 밥 제조 후 첨가 시료를 AR (After Rice cooked) 로 나타내었다. 제조된 밥은 20 g씩 정량하였고, 수동식 누 룽지 제조 장치를 이용하여 온도를 180°C, 200°C, 220°C로 설정하고 3분간 팽화시켜 즉석 누룽지를 제조하였다. 제조 된 누룽지는 상온에서 24시간 보관 후 후드믹서(HP- 300SR, Besco Corp., Bucheon, Korea)를 이용해 분쇄하고, 25 mesh 체를 이용해 걸러준 후 시료로 사용하였다.
커큐미노이드 함량을 분석하기 위해 Eclipse plus C18 column (4.6 nm× 250 nm, 5μm)을 사용한 Agilent Technologies 1260 Infinity II HPLC system (Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 측정 후 나타내었고, 이동상은 A: 1% Acetic acid, B: Acetonitrile, 이동상의 유 속은 1.0 mL/min의 조건을 사용하였다. 분석조건은 Table 2에 나타내었다.
분쇄한 누룽지(25 mesh)를 10 g 취하고 70% methanol을 20 mL 가하여 실온에서 3시간 동안 교반한 다음 3,000 rpm에서 30분간 원심분리하고 상등액을 취하여 시료용액 으로 사용하였다(Cho & Chung, 2019).
총 폴리페놀 함량은 시료용액 100 μL에 Folin-ciocalteu’s phenol reagent를 500 μL와 증류수 700 μL를 첨가하여 혼합 하고 20% sodium carbonate 150 μL를 가하여 암소에서 20 분간 방치한 후 ELISA (BioTek Instrument Inc., Winooski, VT, USA)로 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 는 gallic acid를 사용하였다. 플라보노이드 함량 측정은 시 료 250 μL에 5% sodium nitrite 75 μL를 가하여 5분간 방 치하고 10% AlCl3 150 μL와 1 M sodium hydroxide 500 μL를 가하여 혼합한 후 암소에서 15분간 방치하고 ELISA 로 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 catechin 을 사용하였다(Yang & Choi, 2016).
DPPH 라디칼 소거 활성은 Cheung et al. (2003)의 방법 에 준하여 분석하였다. 각각의 시료 1mL에 0.2 mM DPPH 2mL를 첨가 후 혼합물을 암소에서 30분간 반응시키고 UV/VIS 분광광도계(Genesys10 UV, Thermo spectronic Co., US)를 사용하여 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시 료액 대신 methanol을 가해 대조군의 흡광도를 측정하였으 며, 측정은 3회 반복 실험하였고 DPPH 라디칼 소거능은 Eq.(1)의 식을 이용하여 구하였다.
ATBS 라디칼 소거능 측정은 Re et al. (1999)의 방법을 변형 하여 측정하였다. 7.0mM 2,2′-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline- 6-sulfonic acid)와 2.45 mM potassium persulfate를 최종농 도로 혼합하여 실온인 암소에서 20시간 동안 반응시켜 라 디칼을 생성시켰다. 라디칼이 생성된 ABTS을 methanol로 희석하여 분광광도계로 734 nm에서 값이 0.70±0.02가 되도 록 하여 ABTS solution을 제조했다. 시료 50 μL에 ABTS solution 970 μL를 넣고 734 nm에서 흡광도를 측정한다. 대 조군의 흡광도 값은 methanol을 사용하여 측정하였으며, 측정은 3회 반복 실험하였고 ABTS 라디칼 소거능은 Eq.(2) 의 식을 이용하여 구하였다.
결과 및 고찰
강황 분말을 2% 첨가한 누룽지(AR, BR)의 강황 분말 첨가 시기별 커큐미노이드 함량은 Table 3에 나타내었다. AR, BR의 방법으로 180°C, 200°C, 220°C에서 제조한 누 룽지의 BDMC 함량은 각각 71.10-36.13 mg/kg, 66.27- 31.94 mg/kg, 59.23-29.59 mg/kg으로 BR보다 AR의 처리군 에서 더 높은 값을 보였다. DMC 함량도 각각 106.33- 54.16 mg/kg, 96.52-53.34 mg/kg, 85.60-47.70 mg/kg으로 AR 의 처리군이 더 높은 값을 나타냈고 c ur cumin 함량도 각각 393.98-226.42 mg/kg, 355.86-220.96 mg/kg, 319.80-202.15 mg/kg으로 AR의 방법으로 제조한 누룽지가 BR의 방법으 로 제조한 누룽지보다 더 높은 값을 보였다. 이것은 누룽 지 제조 중 단순히 강황 분말을 밥에 추가하여 가열하는 AR시료와 달리 밥 제조 중 가열이 수반되는 BR시료가 영 향을 더 받은 것으로 판단된다. 한편, Lee et al. (2010)는 고압가열조건에서 curcuminoid mixture를 처리함으로써 커 큐미노이드 함량이 감소함을 확인한 바 있다.
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강황 분말을 2% 첨가한 누룽지(AR)의 가열시간과 가열 온도별 커큐미노이드 함량은 Fig. 2와 같다. 200°C에서 1 분간 가열한 누룽지 시료의 BDMC 함량은 98.21 mg/kg로 가장 높았고 가열시간이 증가할수록 감소하여 4분간 가열 한 누룽지 시료에서 37.49 mg/kg으로 나타났다. DMC 함 량도 마찬가지로 감소하는 경향을 보여 1분 동안 가열한 시료에서 144.07 mg/kg, 4분 동안 가열한 시료에서 57.34 mg/kg으로 감소하였다. Curcumin 함량 또한 1분간 가열한 시료에서 515.93 mg/kg, 4분간 가열한 시료에서 209.38 mg/kg으로 누룽지의 가열시간이 증가할수록 감소하는 경향 을 보였다. 한편 180°C와 220°C에서 4분간 가열한 누룽지 시료(AR)의 BDMC 함량은 각각 51.42 mg/kg, 31.31 mg/ kg, DMC 함량은 각각 79.31 mg/kg, 46.36 mg/kg, curcumin 함량은 각각 290.22 mg/kg, 164.31 mg/kg으로 가열 온도가 증가할수록 커큐미노이드 함량은 감소하였으며, 메톡실기 가 두 개인 c ur cumin이 가장 많이 감소하였다. 이것은 Song et al. (2018)이 페놀고리 구조 상의 메톡실기가 가열 처리에 대한 커큐미노이드의 구조적 안정성을 저하시키는 요인으로 작용하였다고 보고한 내용과 일치하였다. 따라서 커큐미노이드 함량을 고려하였을 때 AR의 방법으로 3분 동안 가열하여 누룽지를 제조하는 것이 바람직한 것으로 보인다.
강황 분말을 2% 첨가한 누룽지(AR, BR)의 강황 분말 첨가 시기와 가열 온도별 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함 량은 Fig. 3과 같다. AR의 총 폴리페놀 함량은 180°C, 220°C에서 각각 120.99 mg GAE/mL, 152.91 mg GAE/mL 였으며, BR의 총 폴리페놀 함량은 각각 112.45 mg GAE/ mL, 145.72 mg GAE/mL로 AR, BR 모두 가열 온도가 높 아질수록 총 폴리페놀 함량이 증가하였다. 이는 가열 온도 가 높아질수록 총 폴리페놀 함량이 증가하였던 새싹보리 분말을 첨가한 누룽지(Park & Kang, 2021) 연구결과와 일 치하였다. Hwang et al. (2020)의 누룽지 가열시간에 따른 품질 특성 연구에서 누룽지 제조 시 가열과정에서 결합형 페놀성분이 유리형으로 전환되고 막 구조가 붕괴되면서 누 룽지 내부에 있는 폴리페놀 화합물들이 용출되는 것으로 보고하였고, Kim et al. (2007)은 에스테르형 페놀산의 경 우 eater 결합 형태로 중합체를 이루고 있으며, 열처리에 의해 e ster 결합이 분해되면서 총 페놀 화합물의 함량이 증 가한 것으로 추측하였다. 한편 강황 분말의 첨가 시기에 따른 총 폴리페놀 함량은 밥 제조 후 강황 분말을 첨가하 여 누룽지로 제조한 AR보다 강황 분말 첨가 후 밥을 제 조하고 누룽지로 제조한 BR이 더 낮은 폴리페놀 함량을 보여주었다. 이는 열풍건조한 도토리차보다 증숙과 열풍 건조를 병행 처리한 도토리차가 더 낮은 폴리페놀 함량을 보여준 Nam et al. (2017)의 연구결과와 일치하였다.
강황 분말을 2% 첨가한 누룽지(AR, BR)의 플라보노이 드 함량은 AR의 경우 180°C와 220°C에서 각각 632.85 mg CE/mL, 611.56 mg CE/mL로 감소하였고, BR의 경우도 각 각 555.36 mg CE/mL에서 480.00 mg CE/mL로 온도가 높 아질수록 감소하는 경향을 보였다. Sharma et al. (2015)는 양파 중 플라보노이드 연구에서 150°C, 3시간의 열처리로 고온에서 열에 불안정한 플라보노이드의 감소를 확인하였 으며, 이는 플라보노이드의 구조에 따라 영향을 받을 것이 라고 보고하였다. 강황 무첨가군의 경우 플라보노이드가 총 폴리페놀과 마찬가지로 열처리에 의해 약간 증가하였지 만, 강황 첨가군의 경우 플라보노이드 함량이 가열 온도가 증가할수록 크게 감소하였다. 이는 강황 중의 플라보노이 드가 쌀의 플라보노이드에 비하여 열에 더 불안정할 가능 성이 있다고 생각된다. 한편, BR의 누룽지가 AR의 누룽지 보다 플라보노이드 함량이 낮은 것은 강황을 밥 제조 전에 투입하여 가열하는 BR의 제조공정으로 인해 플라보노이드 성분이 감소한 것으로 판단된다.
강황 분말을 2% 첨가한 누룽지(AR, BR)의 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성은 Fig. 4에 나타내었다. DPPH 라 디칼 소거 활성은 AR의 경우 180°C, 200°C, 220°C에서 각각 33.33%, 36.54%, 40.25%로 가열 온도가 증가할수록 소거 활성이 증가하였으며, BR의 경우도 28.64%, 33.33%, 37.04%로 가열 온도가 증가할수록 소거 활성이 증가하였 다. ABTS 라디칼 소거 활성도 AR의 경우 180°C, 200°C, 220°C에서 각각 87.95%, 92.16%, 97.29%로 가열 온도가 증가할수록 소거 활성이 증가하였고, BR의 경우도 84.37%, 89.98% 92.64%로 가열 온도가 증가할수록 소거 활성이 증가하였다. Song et al. (2018)은 심황색소의 가열 처리 연구에서 가열처리에 의해 생성된 커큐미노이드의 분 해산물로 페룰산(ferulic acid), 바닐린(vanillin), 바닐산 (vanillic acid), 페룰로일메테인(feruloyl methane) 등이 있으 며, 상당한 산화방지능을 가지고 있음을 보고하였다. 본 연 구 결과도 가열과정 중에서 생성된 생성물이 가열 온도에 따른 강황 누룽지의 항산화 활성에 영향을 미쳤다고 생각 된다. 한편 Choi (2021)는 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성이 페놀 화합물의 함량이 높을수록 증가하며, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성은 상관관계를 가진다고 보고 하였다. 강황 분말의 첨가시기별 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성은 AR보다 BR이 낮은 값을 보여주었다. Kim et al. (2018)은 볶음처리한 무차보다 증숙 처리 후 볶은 무차 에서 더 낮은 DPPH 라디칼 소거 활성을 보였다고 보고하 였으며, 본 연구에서도 BR이 AR보다 낮은 활성을 보인 것은 BR의 경우 강황을 밥 제조 전에 투입하여 가열함으 로써 열처리 공정이 추가되기 때문으로 판단된다.
요 약
본 연구에서는 강황 누룽지의 제조 중 강황 분말(2%)의 첨가 시기, 가열 온도별 커큐미노이드 함량, 폴리페놀, 플라 보노이드 함량 및 항산화 활성의 변화를 측정하였다. 강황 분말은 밥 제조 후 첨가(AR)하거나 밥 제조 전에 첨가(BR) 하여 180°C, 200°C, 그리고 220°C에서 3분 동안 가열하여 강황누룽지를 제조하였다. HPLC로 강황 누룽지의 커큐미노 이드 함량을 분석한 결과 curcumin, demethoxycurcumin, and bisdemethoxycurcumin 함량은 가열 온도가 높고 가열 시간이 길어질수록 감소하였고, BR 시료보다 AR 시료에 서 더 높은 값을 보였다. 총 폴리페놀 함량, DPPH 라디칼 소거 활성, ABTS 라디칼 소거 활성은 가열 온도가 증가 할수록 AR, BR 모두 증가하였다. 그러나 플라보노이드 함 량은 AR, BR 모두 가열 온도가 증가할수록 감소하는 경 향을 보여주었다. 따라서 가열에 따른 강황 누룽지의 커큐 미노이드 함량의 감소와 항산화 활성의 보존을 고려할 때 AR의 방법으로 200°C에서 3분 동안 가열하여 제조하는 것이 가장 바람직할 것으로 확인되었다.
