쌀 종류에 따른 식혜의 품질특성 및 항산화 활성 황은선

쌀 종류에 따른 식혜의 품질특성 및 항산화 활성

황은선․손은명․이시아

한경대학교 웰니스산업융합학부 식품영양학 전공

Quality Characteristics and Antioxidant Activity of Sikhye according to Rice Type

Eun-Sun Hwang, Eun Myeong Shon, and SiA Lee

School of Wellness Industry Convergence, Food & Nutrition, Hankyong National University

ABSTRACT Sikhye was prepared using three types of rice [milled rice, brown rice, and gamma-aminobutyric acid (GABA) brown rice], and the physicochemical quality, amino acid content, and antioxidant activity of Sikhye were compared with those of three commercially available Sikhye. The soluble solid content of Sikhye made with white rice was higher than that of Sikhye made with brown rice or GABA rice and was higher than that of commercial Sikhye. The glucose content was 3.96∼4.40 times higher than that of commercial Sikhye. Sikhye made with brown rice or GABA rice showed higher GABA and essential amino acid contents than Sikhye made with white rice or commercial Sikhye. The total polyphenol and flavonoid contents of Sikhye prepared from brown rice or GABA rice were higher than those of white rice or commercial Sikhye. The 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt radical scavenging activity was higher in homemade Sikhye than in commercial Sikhye, and antioxidant activity was in the order of white rice < brown rice < GABA rice. Based on these results, Sikhye made with brown rice or GABA rice had higher amino acid, total polyphenol and flavonoid contents, and superior antioxidant activity compared to Sikhye made with white rice and commercial Sikhye.

Key words: Sikhye, white rice, brown rice, GABA brown rice, quality

Received 9 March 2020; Accepted 6 May 2020

Corresponding author: Eun-Sun Hwang, School of Wellness Industry Convergence, Food & Nutrition, Hankyong National University, Anseong, Gyeonggi 17579, Korea

E-mail: [email protected], Phone: +82-31-670-5182

Author information: Eun-Sun Hwang (Professor), Eun Myeong Shon (Student), SiA Lee (Student)

서 론

식혜는 엿기름가루를 물로 추출하여 나온 맥아의 β-amy- lase가 밥의 전분을 당화시켜 만든 우리나라의 대표적인 전 통 음료로(Kim 등, 1999), 당화 과정을 거치면서 전분이 glu- cose, maltose 등으로 분해되며, 이로 인해 단맛과 독특한 풍미를 낸다(Kim 등, 2007). 식혜는 한의학적으로 성질이 달고 따뜻한 맥아로 만들어져 소화불량, 복부팽만, 식욕부 진, 구토, 설사 등과 같은 증상 완화에 효능이 있는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2007; Jeong 등, 2014).

식혜의 주재료 중 하나인 백미는 현미에서 쌀겨와 쌀눈을 제거하고 배유 부분만 남도록 도정한 멥쌀로 현미보다 색이 희고 부드럽고 소화가 잘 되지만, 도정 과정을 거치면서 영 양소와 식이섬유의 손실이 많다(Choe 등, 2002). 전통적인 식혜는 주로 멥쌀(백미)을 이용해 제조하였으나 최근에는

다양한 기능성 쌀이 개발되어 가공식품에 활용되고 있으며 (Kim 등, 1999), 식혜 제조를 위해서도 다양한 쌀 품종들을 적용할 수 있다. 현미는 벼의 왕겨만 제거한 쌀로 백미에 비해 도정으로 인한 영양분의 손실이 없으므로 식이섬유를 비롯하여 지방, 단백질, 비타민 B군이 풍부하고 polyphe- nolics, flavonoids, γ-oryzanol, phytic acid 등의 기능성 성분들을 함유하고 있다(Ko 등, 2011). 현미는 백미보다 식 이섬유 함량이 약 2배 정도 높고(Lee 등, 2008), 칼슘과 철 분을 비롯한 각종 무기질의 함량도 높은 것으로 알려져 있다 (Jeong 등, 2011).

가바쌀은 생리활성물질로 잘 알려진 gamma-aminobu- tyric acid(GABA)의 함량이 일반 쌀보다 높은 기능성 쌀이 다(Patil과 Khan, 2011). Kim 등(2008)의 연구에 따르면 곡류의 GABA 함량은 100 g당 일반현미는 0.84 mg, 흑미는 1.52 mg, 가바현미는 6.65 mg으로 보고하여 일반 쌀에 비 해 GABA 함량이 높음을 알 수 있다. GABA는 중요한 비단 백 아미노산으로 전구체인 glutamate가 glutamate decar- boxylase의 효소작용에 의해서 형성된다(Satya Narayan 과 Nair, 1990). GABA는 중추신경계에서 중요한 신경전달 물질로 작용하는데, 특히 혈압상승을 억제하고 신경 안정, 우울증 개선, 항스트레스, 간 기능 개선 등의 효과가 있는

Table 1. Formular for Sikhye made from various rice Rice type Cooked

rice (g) Malt

powder (g) Water (mL) Sugar

(g) Milled rice

Brown rice GABA brown rice

150 150 150

150 150 150

1,500 1,500 1,500

70 70 70

Table 2. Food labeling of commercial Sikhyes

Sample Malt (%) Rice (%) Other ingredients

Home-made A

8.02 2.9

8.02 2.25

Sucrose (3.74%)

Sucrose, stevia, vitamin C, citrus extract powder 것으로 알려져 있다(Shimada 등, 2009; Sen 등, 2016; Jie

등, 2018; Hata 등, 2019).

GABA의 효능이 알려지면서 일본에서는 GABA를 첨가 한 초콜릿음료, 커피, 녹차 및 가공식품들이 활발히 개발되고 있으며(Kwak, 2010), 국내에서도 가바쌀을 이용한 막걸리, 쿠키, 마카롱, 차 등의 개발이 시도되고 있다(Kwak, 2010;

Jung과 Chung, 2013; Shin 등, 2015; Choi 등, 2015). 그러 나 아직까지 가바쌀을 이용한 식혜에 대한 연구는 거의 이루 어지지 않고 있다. 최근 식혜에 대한 대중적인 수요가 증가 하면서 식품회사에서 대량으로 생산되어 시판되고 있으며 주로 식후 디저트용이나 간식용으로 소비되고 있다(Kim 등, 2002; Seo 등, 2002). 본 연구에서는 백미, 현미, 가바현미 를 원료로 하여 엿기름으로 당화시켜 제조한 식혜의 이화학 적 품질, 아미노산 함량 및 항산화 활성을 측정하고 시판 식혜 3종과 비교를 통해 고품질 및 고기능성 식혜 제조를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.

재료 및 방법

실험재료

식혜 제조에 사용한 백미(멥쌀), 현미 및 가바현미는 현대 농산(Namyangju, Korea)에서 구입하였고, 엿기름가루(영 양 F&S, Icheon, Korea), 백설탕(Qone, Suwon, Korea)은 시판품을 구입하여 사용하였다. 식혜 제조를 위한 물은 정수 기용 정제수를 사용하였다. 안성시 대형 마트에서 제조사가 다른 식혜 3종, 즉 (주)비락, 농협, (주)팔도에서 제조한 제품 을 구입하여 실험실에서 제조한 식혜와의 특성을 비교하기 위한 시료로 사용하였다. Trichloroacetic acid, sodium carbonate, citric acid, Folin-Ciocalteu, gallic acid, quercetin, 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sul- fonic acid) diammonium salt(ABTS)는 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다.

식혜 제조

식혜는 Song과 Hwang(2015)의 방법을 참조하고 예비실 험을 통하여 Table 1과 같은 배합비로 제조하였다. 식혜 제 조에 사용한 쌀의 종류를 달리하여 백미, 현미 및 가바현미 로 3종류의 식혜를 제조하였다. 백미 200 g을 4회 세척하여 30분 정도 불리고, 현미와 가비현미는 각각 200 g씩을 측정 하여 4회 세척 후 12시간 정도 불려 전기압력밥솥(CRP- DHXB0610FS, Cuckoo, Yangsan, Korea)에 쌀 중량과 동 량의 물을 첨가하여 고두밥을 지었다. 엿기름가루 200 g을

면 주머니에 넣어 따뜻한 물(40°C) 2 L에 담가 두었다가 손으로 20분마다 주물러서 엿기름 추출물을 얻었다. 엿기름 추출물을 1시간 동안 냉장고에 방치하여 입자를 가라앉히고 맑은 상등액 1.5 L를 취하여 식혜의 당화에 사용하였다. 백 미, 현미 및 가바현미로 지은 고두밥에 엿기름 추출액을 첨 가한 후 60°C에서 6시간 당화시킨 다음 설탕 70 g을 첨가하 고 90°C에서 5분간 끓인 후 냉각시켰다. 제조한 식혜는 실 험 용도별로 4°C에서 저장하거나 동결건조 후 분말로 만들 어 향후 실험에 사용하였다. 본 실험에서 제조한 식혜와의 특성을 비교하기 위해 사용한 시판 식혜의 라벨에 표시된 첨가물에 관한 정보는 Table 2와 같다.

식혜의 가용성 고형분, pH 및 탁도 측정

제조한 식혜의 가용성 고형분 함량은 시료의 상등액을 취 하여 당도계(PR-201α, Atago Co., Tokyo, Japan)로 측정 하였다. pH는 시료의 상등액을 취하여 pH meter(420 Benchtop, Orion Research, Beverly, MA, USA)로 측정하 였다. 식혜의 탁도는 식혜 5 mL를 5,000 rpm에서 10분간 원심분리 하여 얻은 상등액을 spectrophotometer(Infinite M200 Pro, Tecan Group Ltd., San Jose, CA, USA)를 사 용하여 파장 550 nm에서 투과도를 측정하였다.

식혜의 색도 측정

식혜 물과 식혜 밥알의 색도는 색차계(Chroma Meter CR-300, Minolta, Tokyo, Japan)를 사용하여 명도(L^*, lightness), 적색도(a^*, redness), 황색도(b^*, yellowness) 값으로 표시하였다. 시중에서 구입한 시판 식혜는 3종을 시 료로 동일한 실험을 진행하여 측정값을 비교하였다. 각 시료 당 3회 반복 측정하여 그 평균값을 나타내었으며, 이때 표준 백색판의 L^*, a^*, b^*값은 각각 97.10, +0.24, +1.75였다.

식혜의 유리당 함량 분석

식혜물과 밥알을 1:1의 비율(w/w)로 섞어 동결건조 후 분말로 만든 시료를 이용하여 유리당을 분석하였다. 시료 0.5 g에 증류수 50 mL를 첨가하여 15분간 sonication 한

Table 3. Soluble solid content, pH, and turbidity of Sikhye made from various rice and commercial Sikhyes

Sample Soluble solid sugar contents (°Brix) pH Turbidity Home-made

Commercial

Milled rice Brown rice GABA brown rice A

B C

17.0±0.00^a 14.6±0.05^c 15.6±0.05^b 9.2±0.00^e 13.6±0.00^d 9.2±0.11^e

5.31±0.01^d 5.44±0.00^c 5.46±0.01^c 6.23±0.02^b 4.85±0.01^e 6.33±0.01^a

0.0833±0.012^c 0.1317±0.003^b 0.1629±0.0019^a 0.0739±0.001^d 0.0597±0.003^e 0.0823±0.000^c Data are the mean±SD of triplicate experiments.

Means with the different letters (a-e) within the same column are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

후 4°C, 15,000 rpm에서 10분간 원심분리 한 다음 상등액 을 filter paper(No.2, Whatman, Marlborough, MA, USA) 로 여과시켰다. 여과시킨 추출액을 0.45 μm membrane fil- ter로 여과한 다음 HPLC(Nanospace SI-2 HPLC, Shi- seido Co., Tokyo, Japan)로 분석하였다. 각각의 당류 표준 물질은 60°C 진공오븐에서 12시간 건조하여 각각을 증류수 에 녹인 후 혼합하여 제조하였다. 유리당 분석은 RI detec- tor(Shodex, Tokyo, Japan)를 이용하여 UK-Amino col- umn(250×3 mm, 3 μm, Imtakt, Portland, OR, USA)을 사 용하였고, column 온도는 60°C, 이동상은 90% acetoni- trile(v/v)을 이용하여 분당 400 μL로 흘려주면서 분석하였 다.

식혜의 유리 아미노산 함량 분석

식혜 물과 밥알을 1:1의 비율(w/w)로 섞어 동결건조 후 분말로 만든 시료를 이용하여 유리 아미노산을 분석하였다.

시료 0.15 g을 물로 100배 희석하여 15 mL로 만든 후 20%

trichloroacetic acid(TCA, Sigma-Aldrich Co.) 15 mL를 가하여 3,000 rpm에 20분간 원심분리한 후 침전된 단백질 을 제거하고 나온 상등액에 30 mL ethyl ether를 혼합하여 TCA와 지용성 물질을 제거한 다음 수분층을 감압농축 하였 다. 농축액에 0.2 M citrate buffer(pH 2.2) 용액을 가하여 5 mL로 정용한 후 0.22 μm membrane filter를 사용하여 여과하고 아미노산 자동분석기(Dionex Ultimate 3000, Thermo Dionex, Sunnyvale, CA, USA)와 fluorescence 검출기(Agilent 1260 infinity FL detector, Agilent Inc., Santa Clara, CA, USA)로 분석하였다.

총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량 분석

식혜의 물과 밥알을 분리하여 동결건조 한 후에 분말로 만들어 적절한 비율로 물과 섞어 총 폴리페놀 및 총 플라보 노이드 함량을 측정하였다. 총 폴리페놀 함량을 측정하기 위해 시료 1 mL에 0.2 N Folin-Ciocalteu 시액 1 mL를 혼합한 후 실온에서 3분간 반응시킨 다음 2% Na3CO3 1 mL를 첨가한 후 암소에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응이 종료된 후 760 nm에서 spectrophotometer를 이용하여 흡 광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 gallic acid(5~200 μg/mL)의 표준곡선을 통하여 시료 g당 gallic acid equiv-

alent(GAE)로 나타내었다.

총 플라보노이드 함량을 측정하기 위해 시료 1 mL를 취 하여 2% aluminium chloride methanolic solution 1 mL를 첨가하여 15분간 실온에서 반응시킨 후 spectrophotometer 로 430 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함 량은 quercetin(5~200 μg/mL)의 표준곡선을 통하여 시료 g당 quercetin equivalent(QE)로 나타내었다.

항산화 활성 측정

식혜의 물과 밥알을 분리하여 동결건조 한 후에 분말로 만들어 적절한 비율로 물과 섞어 ABTS 라디칼 소거능으로 항산화 효능을 측정하였다. 시료 100 μL와 0.2 mM ABTS 용액 100 μL를 첨가한 후 37°C에서 30분간 반응시켰다.

반응이 종료된 후에 spectrophotometer를 사용하여 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료의 ABTS 라디칼에 대한 소거 활성은 아래 식에 측정된 흡광도 값을 대입하여 산출하 였다.

전자공여능(%) ＝(^1－ 시료 첨가구의 흡광도

)^×100

시료 무첨가구 흡광도

통계처리

모든 결과는 3회 반복실험에 대한 평균과 표준편차로 나 타내었다. 실험결과에 대한 통계처리는 R-Studio(Version 3.5.1, R-Studio Inc., Boston, MA, USA)를 이용하여 평균 과 표준편차로 나타내었고, 각 처리군 간의 유의성에 대한 검증은 ANOVA를 이용하여 유의성을 확인한 후 P<0.05 수 준에서 Duncan’s multiple range test 또는 Student t-test 를 이용하여 분석하였다.

결과 및 고찰

식혜의 가용성 고형분, pH 및 탁도

쌀의 종류를 달리하여 제조한 식혜의 가용성 고형분, pH 및 탁도의 변화를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 백미로 제 조한 식혜의 가용성 고형분은 17.0°Brix로 현미(14.6°Brix) 나 가바현미(15.6°Brix)로 제조한 식혜보다 높았고 시판 식 혜의 가용성 고형분(9.2~13.6°Brix)보다도 높게 나타났다.

이는 겨층만 제거한 현미와 가바현미가 맥아의 amylase 작

Table 4. Changes in hunter’s color value of Sikhye made from various rice and commercial Sikhyes

Sample Liquid Solid

L a b L a b

Home-made

Commercial

Milled rice Brown rice GABA brown rice A

B C

46.31±0.31^d 47.23±0.06^c 47.58±0.27^c 50.50±0.22^a 49.79±0.12^b 47.25±0.08^c

0.22±0.04^bc 0.11±0.02^d 0.10±0.04^d 0.20±0.02^c 0.43±0.03^a 0.26±0.02^b

5.14±0.03^b 5.63±0.02^a 5.56±0.07^a 1.90±0.02^d 1.75±0.04^e 3.36±0.03^c

41.79±1.80^a 24.32±0.93^c 20.02±0.06^d 32.91±0.91^b 41.41±0.57^a 42.24±0.36^a

2.49±0.04^d 2.29±0.33^d 6.12±0.66^a 4.16±0.23^bc 3.58±0.04^c 4.93±0.01^b

12.11±0.13^c 12.54±0.50^c 14.86±0.71^b 14.44±0.37^b 14.24±0.14^b 16.79±0.13^a 용을 백미에 비해 느리게 받아서 백미로 제조한 식혜보다

당화 속도가 느리고 가용성 고형분도 낮게 나타난 것으로 사료된다(Kim 등, 1999). Seo 등(2002)은 식품영양 전공자 들을 대상으로 시판 식혜와 가정에서 제조한 식혜의 품질특 성에 대한 설문을 하였는데, 시판 식혜는 멥쌀의 양이 약 2.3% 정도임에 반해 가정에서 제조한 식혜는 20%로 시판 식혜의 밥알의 양이 매우 적다고 발표하였다. 식혜의 가용성 고형분은 엿기름가루와 밥의 양이 많을수록 증가하는 것으 로 알려져 있다(Nam과 Kim, 1989). Table 2에서 제시한 바와 같이 일반적으로 전통방식에 따라 제조한 식혜는 공장 에서 대량으로 제조하여 판매되는 시판 식혜에 비해 엿기름 가루와 밥의 비율이 높은 것으로 알려져 있다. 실제로 Kim 등(2002)의 연구에서도 백미로 제조한 식혜의 가용성 고형 분은 18.7°Brix였고 시판 식혜의 가용성 고형분은 11.6~

12.5°Brix로 백미로 제조한 식혜의 가용성 고형분이 시판 식혜보다 높게 나타나 본 연구와 유사한 결과를 보였다. 식 혜의 가용성 고형분은 엿기름가루와 밥의 양, 당화시간, 당 화온도 등에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2002; Kim 등, 2007; Jeon 등, 2002).

백미로 제조한 식혜의 pH는 5.31이었고 현미와 가바현미 로 제조한 home-made 식혜의 pH는 5.44와 5.46으로 백미 식혜에 비해 pH가 다소 높게 나타났다. 시판 식혜 중 B 제품 의 pH는 4.85로 제조한 식혜에 비해 낮았고, A와 C 제품의 pH는 각각 6.23과 6.33으로 제조한 식혜에 비해 높게 나타 났다. Kim 등(2002)의 연구에서도 백미로 제조한 식혜의 pH는 5.65로 시판 식혜의 pH인 5.93~6.87보다 낮다고 보 고하여 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다. 식혜는 당화 과정을 거치면서 유기산이 미량 생성되어 당화 초기보다 당 화가 완료된 후에 pH가 감소하는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 1997). 일반적으로 home-made 식혜는 공장에서 대량 으로 생산되는 식혜에 비해 밥을 많이 넣어 엿기름물과 함께 당화를 시키므로 시판 식혜에 비해 당화 과정 중에 생성되는 유기산의 양이 많아지고, 이로 인해 home-made 식혜의 pH 가 시판 식혜의 pH에 비해 낮게 나타난 것으로 사료된다.

현미와 가바현미로 제조한 식혜의 탁도는 각각 0.1317과 0.1629로 백미(0.0833) 및 시판 식혜의 탁도보다 높았고 백 미로 제조한 식혜는 시판 식혜 C의 탁도와 유사하였으며, 시

판 식혜 A와 B의 탁도는 백미로 제조한 식혜보다 낮게 나타 났다. 식혜의 탁도는 식혜 제조 시 사용한 엿기름가루와 밥 의 양이 증가할수록 높아지는데, 엿기름가루보다는 밥의 양 에 의한 영향이 큰 것으로 알려져 있다(Nam과 Kim, 1989).

시판 식혜에 비해 home-made 식혜는 사용한 밥의 양이 많아 탁도가 높게 나타난 것으로 사료된다.

식혜의 색도 측정

다양한 쌀로 제조한 식혜의 물과 밥알의 색도를 측정한 결과는 Table 4와 같다. 식혜 물의 경우 백미로 제조한 식혜 의 명도(L^*)는 46.31이었고, 현미와 가바현미로 제조한 식 혜의 명도는 각각 47.23과 47.58로 백미 식혜에 비해 다소 높은 명도 값을 나타냈다. 시판 식혜 물의 명도는 47.25~

50.50으로 home-made 식혜에 비해 높았다. 적색도(a^*)는 백미로 제조한 식혜 물이 0.22로 가장 높았고, 현미와 가바 현미로 제조한 식혜는 각각 0.11과 0.10으로 백미 식혜에 비해 낮게 나타났다. 시판 식혜 물의 적색도는 0.20~0.43으 로 home-made 식혜에 비해 약간 높게 나타났다. 황색도 (b^*)는 현미와 가바현미로 제조한 식혜가 5.63과 5.56으로 백미로 제조한 식혜의 황색도인 5.14보다 높았다. 시판 식혜 의 황색도는 1.75~3.36으로 제조사에 따라 차이가 있었으 나, home-made 식혜에 비해 낮게 나타났다.

식혜 밥알의 경우 명도는 백미로 제조한 식혜가 41.79로 가장 밝았고 현미와 가바현미로 제조한 식혜의 밥알은 각각 24.32와 20.02로 백미 식혜에 비해 명도가 낮았고 현미 식 혜에 비해서는 가바현미 식혜의 명도가 더 낮게 나타났다.

이는 백미는 도정을 거쳐 색이 밝아져 명도가 높게 나타났고 현미나 가바현미는 겨층만 제거하여 어두운색이 남아 있기 때문에 명도가 낮아진 것으로 사료된다. 적색도는 가바현미 로 제조한 식혜의 밥알이 6.12로 가장 높았고 백미와 현미는 2.49와 2.29로 나타났다. 가바현미는 육안으로 볼 때 옅은 붉은색에서 보라색을 띠고 있어 적색도가 높게 나타난 것으 로 사료된다. 시판 식혜의 적색도는 3.58~4.93으로 나타났 다. 황색도 값은 가바현미로 제조한 식혜의 밥알이 14.86으 로 가장 높았고, 백미와 현미로 제조한 식혜의 밥알은 12.11 과 12.54로 가바현미 식혜 밥알보다 낮았다. 백미에 비해 현미나 가바현미는 특유의 색을 갖고 있어 명도, 적색도 및

Fig. 1. High-performance liquid chromatography (HPLC) chromatogram of free sugar from (A) home-made Sikhye and (B) commercial Sikhye.

Table 5. Free sugar contents of Sikhye made from various rice and commercial Sikhyes (g/kg)

Sample Sucrose Glucose Fructose

Home-made

Commercial

Milled rice Brown rice GABA brown rice A

B C

697.10±25.48^d 673.63±54.36^e 666.92±80.76^ef 844.22±24.36^c 848.66±10.53^b 850.31±43.43^a

57.58±3.29^ab 57.23±6.44^ab 57.92±1.08^a 13.02±0.90^cd 14.52±0.90^bc 14.64±0.57^bc

29.64±0.72^a 24.94±0.63^c 25.22±0.82^b 4.58±0.71^e 5.24±0.40^d 5.27±0.29^d Data are the mean±SD of triplicate experiments.

Means with the different letters (a-e) within the same column are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

황색도가 높게 나타난 것으로 사료된다. 식혜의 색은 밥과 엿기름의 양에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다(Nam과 Kim, 1989).

식혜의 유리당 함량 분석

Fig. 1은 home-made 식혜와 시판 식혜의 유리당 함량을 HPLC로 분석한 chromatogram으로 동결건조 한 식혜로부 터 sucrose, glucose, fructose의 3가지 유리당을 확인하였 다. 쌀의 종류를 달리하여 제조한 식혜의 유리당 함량은 Table 5와 같다. Sucrose 함량은 백미로 제조한 식혜의 동 결건조물에서 697.10 g/kg, 현미와 가바현미로 제조한 식 혜에서는 각각 673.63 g/kg과 666.92 g/kg으로 백미 식혜 보다 다소 낮은 sucrose 함량을 보였다. 시판 식혜의 su- crose 함량은 844.22~850.31 g/kg으로 home-made 식혜 보다 높은 sucrose 함량을 보였다.

Home-made 식혜의 glucose 함량은 57.23~57.92 g/kg 으로 식혜 제조 시 사용한 쌀의 종류, 즉 백미, 현미 및 가바 현미에 따른 차이는 없는 것으로 나타났다. 시판 식혜의 glucose 함량은 13.02~14.64 g/kg으로 home-made 식혜 는 시판 식혜에 비해 glucose 함량이 3.96~4.40배 높게 나 타났다. 이는 Table 2에 제시한 바와 같이 시판 식혜에 첨가 된 밥의 비율은 전체 중량의 2%인데 비해, 본 실험에서 제조 한 식혜에서는 시판 식혜의 4배가량 높은 8.02%의 밥을 첨

가하였고, 밥(쌀) 전분의 분해 산물인 glucose 함량도 제조 한 식혜에서 높게 나타난 것으로 사료된다. 백미로 제조한 식혜의 fructose 함량은 29.64 g/kg으로 현미(24.94 g/kg) 와 가바현미(25.22 g/kg)로 제조한 식혜보다 높았다. 시판 식혜의 fructose는 4.58~5.27 g/kg으로 home-made 식혜 에 비해 낮았다. Table 2에서 제시한 바와 같이 home- made 식혜에서의 단맛은 제조 시 첨가한 설탕에 의한 것으로 사료되며, 시판 식혜는 sucrose 이외에 stevia, corn syrup, glycerol, citrus extract powder 등 다양한 물질에 의해 단맛을 나타내는 것으로 사료된다. 주요 환원당이며 sucrose 의 분해 산물인 glucose와 fructose는 식혜의 단맛에 관여 하며(Ann과 Lee, 1996), 환원당 함량은 당도와 비례관계가 있는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 1999). Kim 등(1984)의 연구에 따르면 식혜의 유리당 함량은 쌀의 전분질이 amy- lase의 작용으로 생성된 당이 용출되기 때문에 엿기름가루 의 양과 당화 시간이 증가함에 따라 유리당이 증가하는 것으 로 알려져 있다(Suh 등, 1997; Jeon 등, 1998).

식혜의 유리아미노산 함량 분석

Fig. 2는 home-made 식혜와 시판 식혜의 유리아미노산 함량을 HPLC로 분석한 chromatogram이다. Table 6에서 제시한 바와 같이 식혜 시료로부터 20종의 아미노산을 분석 하였고 식혜에 다량 함유된 주요 아미노산은 proline, glu-

Fig. 2. High-performance liquid chro- matography (HPLC) chromatogram of free amino acids from (A) home-made Sikhye and (B) commercial Sikhye.

Table 6. Free amino acid contents of Sikhye made from various rice and commercial Sikhyes (mg/kg)

Amino acids Home-made Commercial

Milled rice Brown rice GABA brown rice A B C

Aspartic acid Glutamic acid Asparagine Serine Glutamine Histidine Glycine Threonine Arginine Alanine GABA Tyrosine Valine Methionine Tryptophan Phenylalanine Isoleucine Leucine Lysine Proline

748.37±3.06^c1) 1,130.32±90.32^a 421.58±9.33^c 182.90±5.63^c 528.97±12.00^a 288.40±7.10^b 219.31±7.39^b 386.32±7.26^b 434.41±11.06^c 636.62±12.40^b 339.46±19.89^bc 438.81±11.95^b 585.83±9.38^b 139.97±12.19^a 371.41±21.24^b 574.61±20.25^b 360.84±10.78^b 649.11±12.40^b 254.26±20.01^b 1,593.83±62.83^b

864.86±16.09^b 1,076.66±24.92^a 569.29±19.01^a 242.58±5.04^a 512.64±9.50^a 291.06±9.76^b 240.92±10.70^a 426.98±6.23^a 503.57±16.67^a 738.96±27.46^a 435.43±7.48^ab 479.40±7.91^a 649.16±27.68^a 146.60±16.65^a 421.66±8.29^a 655.56±23.09^a 427.21±11.65^a 751.02±20.27^a 295.01±6.04^a 1,916.58±58.93^a

900.97±12.29^a 1,183.22±91.90^a 479.37±3.99^b 211.32±1.51^b 472.60±13.45^b 340.02±14.00^a 239.50±12.32^a 442.30±14.73^a 465.56±9.59^b 736.58±6.60^a 446.48±7.89^a 485.90±9.30^a 656.46±8.34^a 128.12±3.59^a 418.89±17.52^a 638.49±28.18^a 423.86±0.39^a 742.33±14.67^a 317.47±16.98^a 1,868.69±33.50^a

111.20±14.12^d 133.12±6.64^b 269.91±6.19^d 70.00±1.53^d

ND²⁾ 49.76±2.12^c 32.60±3.14^c 77.74±3.34^c 122.84±9.40^d 109.01±7.82^c 74.17±1.72^cd 103.69±3.41^c 142.84±9.10^c 24.58±1.34^b 141.88±9.40^c 132.89±12.13^c 87.40±8.86^c 131.08±3.62^d 115.96±13.52^c 199.53±5.22^d

124.02±6.08^d 122.81±9.33^b 103.06±6.48^f 56.93±0.93^e

ND 53.41±1.58^c 25.26±1.70^c 54.50±2.86^d 49.56±1.57^e 72.46±1.29^d 73.09±1.69^cd 60.94±2.20^d 83.80±1.98^d 7.83±0.49^b 84.10±1.67^d 91.46±1.72^c 54.05±2.21^d 92.30±1.67^e 47.34±1.48^d 375.35±14.24^c

125.83±4.66^d 189.70±10.33^b 236.07±11.18^e 73.23±1.33^d

ND 40.74±1.66^c 41.36±1.18^c 77.29±1.38^c 129.18±3.69^d 131.91±9.01^c 75.95±3.34^cd 106.94±7.63^c 130.70±8.67^c 22.42±2.93^b 91.96±2.42^d 129.23±4.66^c 77.17±3.68^cd 160.88±4.84^c 96.02±1.09^c 209.10±10.86^d

1)Data are the mean±SD of triplicate experiments. Means with the different letters (a-f) within the same row are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

2)Not detected.

tamic acid, aspartic acid, alanine, leucine 등으로 확인되 경우 건조중량 1 kg을 기준으로 백미로 제조한 식혜에서는

Table 7. Total polyphenol and flavonoid contents of Sikhye made from various rice and commercial Sikhyes

Sample Total polyphenol (mg GAE¹⁾/g) Total flavonoid (mg QE²⁾/g)

Liquid Solid Liquid Solid

Home-made

Commercial

Milled rice Brown rice GABA brown rice A

B C

151.13±1.88^cB3)-5) 199.62±1.53^aB 194.91±1.68^bB 75.39±1.42^dB 25.70±0.33^fB 69.77±1.10^eB

265.22±3.04^aA 259.64±3.90^bA 260.88±1.52^bA 96.30±0.56^cA 46.64±0.82^dA 94.48±1.12^cA

58.37±2.17^eA 112.22±1.64^aA 85.22±1.65^cA 79.99±0.60^dA 24.68±1.41^fA 89.15±1.07^bA

30.72±1.56^abB 44.74±0.46^abB 48.98±1.06^aB 22.62±0.58^cdB 6.10±0.38^dB 28.38±0.84^bcB

1)GAE: gallic acid equivalent.

2)QE: quercetin equivalent.

3)Data are the mean±SD of triplicate experiments.

4)Means with the different small letters (a-f) within the same column are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

5)Means with different capital letters (A,B) within the same row are significantly different at P<0.05 by Student t-test.

현미와 가바현미 식혜 사이에서의 GABA 함량에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 가바현미는 일반현미에 비해 GABA 함량이 약 3~8배 정도 높은 것으로 알려져 있으나(Kim 등 2008; Shin 등 2015), 쌀을 이용하여 제품을 개발했을 때의 GABA 함량은 원재료인 쌀에 있는 GABA 함량과는 다른 것 으로 보고되고 있다. Shin 등(2015)은 가바현미로 막걸리를 제조하고 GABA 함량을 비교했는데 일반 막걸리에 비해 약 2배가량 높은 GABA 함량을 확인하였다. 본 연구에서 식혜 제조 시 사용한 쌀의 양이 전체 중량의 8.02%로 많은 양이 아니었고 식혜 밥알에 비해 식혜 물의 양이 많기 때문에 아 미노산 성분이 희석되어 현미와 가바현미로 제조한 식혜의 GABA 함량 간에 차이가 크지 않게 나타난 것으로 사료된 다. 가바쌀은 일반쌀에 비해 쌀겨층이 두껍기 때문에 당화를 촉진시키고 함유된 아미노산을 분해시키기 위해 효소처리 의 방법을 적용할 필요성이 있다(Shin 등 2015). 시판 식혜 의 GABA 함량은 73.09~75.95 mg/kg으로 home-made 식혜에 비해 낮았고 시판 식혜에 비해 백미로 제조한 식혜와 현미 및 가바현미로 제조한 식혜의 GABA 함량은 각각 4.6 배와 5.7배 및 5.8배 높은 것으로 나타났다. Threonine, valine, methionine, tryptophan, phenylalanine을 포함한 8종의 필수아미노산 함량은 백미로 제조한 식혜와 시판 식 혜보다 현미와 가바현미로 제조한 식혜에서 높게 나타났으 나 현미와 가바현미로 제조한 식혜 사이에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 본 결과를 통해 현미나 가바현미로 제조한 식혜는 스트레스 해소, 기억력 증진, 치매 예방 등에 효과가 있는 GABA와 필수아미노산 함량이 백미로 제조한 식혜에 비해 높으므로 기능성을 가미한 음료로서의 개발 가능성이 있음을 알 수 있었다.

총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량

백미, 현미, 가바현미로 제조한 home-made 식혜의 물과 밥알의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량은 Table 7과 같다. 식혜에 함유된 총 폴리페놀 함량은 gallic acid를 표준 물질로 사용하여 검량선을 그려 계산하였다. 백미로 제조한 식혜 물의 총 폴리페놀 함량은 건조한 식혜 1 g당 gallic

acid를 기준으로 151.13 mg GAE/g이었고, 현미 및 가바현 미로 제조한 식혜 물에서는 각각 199.62 mg GAE/g과 194.91 mg GAE/g으로 백미 식혜보다 높았고, 현미 식혜가 가바현미 식혜에 비해 더 높은 폴리페놀 함량을 나타냈다.

식혜 밥알의 총 폴리페놀 함량은 백미로 제조한 식혜에서 265.22 mg GAE/g, 현미와 가바현미에서 각각 259.64 mg GAE/g과 260.88 mg GAE/g으로 백미 식혜의 밥알에서 높 게 나타났다. 시판 식혜 3종의 총 폴리페놀 함량은 식혜 물에 서 25.70~75.39 mg GAE/g, 식혜 밥알에서 46.64~96.30 mg GAE/g으로 제조사에 따라 차이가 있었다. Home-made 식혜나 시판 식혜 모두에서 식혜의 물보다는 밥알에서 총 폴리페놀 함량이 높게 나타났다.

쌀의 도정도가 증가함에 따라 백미 중에 함유된 폴리페놀 함량이 유의적으로 감소하였고, 12분도미의 경우 현미에 함 유된 폴리페놀이 50% 이하로 감소한다고 보고된 바 있다 (Chun 등, 1999; Kim 등, 2004). 백미에 비해 도정도가 낮 은 현미나 가바현미에는 폴리페놀 성분이 비교적 많이 함유 되어 있으며(Lee 등, 2008; Ko 등, 2011), 항산화 능력이 우수한 phytic acid, phenolic acid, γ-oryzanol, ferulic acid, p-coumaric acid, hydrocinnamic acid 등이 풍부하 다(Andreason 등 1999; Kikuzaki 등 2002).

식혜에 함유된 총 플라보노이드 함량은 quercetin을 표준 물질로 사용하여 검량선을 그려 계산하였다. 백미로 제조한 식혜 물의 총 플라보노이드 함량은 건조 식혜 1 g당 quer- cetin을 기준으로 58.37 mg QE/g이었으며, 현미와 가바현 미로 제조한 식혜 물의 총 플라보노이드 함량은 각각 112.22 mg QE/g과 85.22 mg QE/g으로 백미에 비해 높았고, 가바 현미보다는 현미에서 더 높았다. 식혜 밥알의 총 플라보노이 드 함량은 백미 식혜(30.72 mg QE/g)보다는 현미 식혜 (44.74 mg QE/g)와 가바현미 식혜(48.98 mg QE/g)에서 높 게 나타났다. 시판 식혜 3종의 총 플라보노이드 함량은 식혜 물이 24.68~89.15 mg QE/g, 식혜 밥알이 6.10~28.38 mg QE/g으로 제조사에 따라 차이가 크게 나타났고 총 폴리페놀 함량과는 달리 총 플라보노이드 함량은 식혜 밥알보다 식혜 물에서 더 높았다.

Table 8. ABTS radical scavenging activity of Sikhye made from various rice and commercial Sikhyes (%)

Sample Liquid Solid

Home-made Milled rice Brown rice GABA brown rice Commercial

A B C

50.57±0.13^cB1)-3) 57.02±0.78^bB 63.97±0.13^aB 28.09±1.14^dB 11.59±1.27^fB 24.17±1.04^eB

68.10±1.60^aA 71.10±1.54^aA 70.09±2.03^aA 37.00±0.11^bA 15.99±3.91^cA 36.39±2.89^bA

1)Data are the mean±SD of triplicate experiments.

2)Means with the different small letters (a-f) within the same column are significantly different at P<0.05 by Duncan’s mul- tiple range test.

3)Means with the different capital letters (A,B) within the same row are significantly different at P<0.05 by Student t-test.

항산화 활성 측정

백미, 현미 및 가바현미로 제조한 home-made 식혜의 물과 밥알의 항산화 활성을 ABTS 라디칼 소거 활성으로 측정하였고, 그 결과는 Table 8에 나타내었다. 백미로 제조 한 식혜 물의 ABTS 라디칼 소거 활성은 50.57%였고, 현미 와 가바현미로 제조한 식혜 물은 각각 57.02%와 63.97%로 백미< 현미< 가바현미의 순으로 ABTS 라디칼 소거 활성이 높음을 알 수 있었다. 식혜 밥알의 경우는 식혜 물에 비해 더 높은 ABTS 라디칼 소거 활성을 보였다. 백미로 제조한 식혜 밥알은 68.10%, 현미와 가바현미는 각각 71.10%와 70.09%로 백미 식혜보다 ABTS 소거 활성이 높음을 알 수 있었다. 시판 식혜 물의 ABTS 라디칼 소거 활성은 11.59~

28.09%, 식혜 밥알은 15.99~37.00%로 home-made 식혜 에 비해 항산화 활성이 낮았고, home-made 식혜와 유사하 게 식혜 밥알이 식혜 물에 비해 ABTS 라디칼 소거 활성이 높았다.

식혜의 항산화 활성은 식혜에 함유된 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량에 비례하여 증가하는 것으로 사료된다.

이상의 결과를 통해 백미로 제조한 식혜나 시판 식혜에 비해 현미나 가바현미로 제조한 식혜의 항산화 활성이 높아 기능 성 식혜 제조의 원료로서의 가능성을 시사하고 있다.

요 약

본 연구에서는 3가지 종류의 쌀(백미, 현미 및 가바현미)을 이용하여 식혜를 제조하고 식혜의 이화학적 품질, 아미노산 함량 및 항산화 활성을 시판 식혜 3종과 비교하였다. 백미로 제조한 식혜의 가용성 고형분은 17.0°Brix로 현미나 가바현 미로 제조한 식혜와 시판 식혜에 비해 높았다. 백미로 제조 한 식혜의 pH는 5.31이었고, 현미와 가바현미로 제조한 식 혜의 pH는 5.44와 5.46으로 백미 식혜에 비해 다소 높게

판 식혜에 비해 glucose 함량이 3.96~4.40배 높았다. 식혜 에서 20종의 아미노산을 분석하였고 제조한 식혜가 시판 식혜에 비해 GABA와 필수아미노산 함량이 높았고, 특히 현미와 가바현미로 제조한 식혜는 백미로 제조한 식혜에 비 해 높은 GABA 함량을 나타냈다. 현미와 가바현미로 제조한 식혜에서 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량이 높았다.

항산화 활성은 시판 식혜에 비해 제조한 식혜에서 높았고, 백미< 현미< 가바현미의 순으로 높게 나타났다. 이상의 결 과를 통해 백미로 제조한 식혜나 시판 식혜에 비해 현미나 가바현미로 제조한 식혜는 GABA를 비롯한 아미노산, 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 높고 항산화 활성이 우수 하여 기능성 식혜 제조의 원료로서의 가능성이 있는 것으로 사료된다.

감사의 글

본 연구는 한국연구재단 기본연구지원사업(과제번호 2019 R1F1A1058764)의 지원에 의해 이루어진 것이며, 그 지원 에 감사드립니다.

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