Discrimination of Red Pepper Powder (Capsicum annuum L.) with Added Seeds Using Inorganic Element and Fatty Acid Profiles in

무기원소 및 지방산 조성과 정준 판별분석법을 이용한 고추씨 혼입 고춧가루의 판별

최은지¹*․황지현¹*․이동원²․전희주¹․윤진아³․전향숙⁴․안상두²․김병희¹

1숙명여자대학교 식품영양학과, ²중앙대학교 화학과

3KC대학교 식품영양학과, ⁴중앙대학교 식품공학부

Discrimination of Red Pepper Powder (Capsicum annuum L.) with Added Seeds Using Inorganic Element and Fatty Acid Profiles in

Combination with Canonical Discriminant Analysis

Eunji Choi

, Jihyun Hwang

, Dongwon Lee

, Heeju Jun

, Jin A Yoon

, Hyang Sook Chun

, Sangdoo Ahn

, and Byung Hee Kim

1

Department of Food and Nutrition, Sookmyung Women’s University

2

Department of Chemistry and

Department of Food Science & Technology, Chung-Ang University

3

Department of Food and Nutrition, KC University

ABSTRACT This study examined the inorganic element and fatty acid content in red pepper powder (Capsicum annuum L.) with added seeds and evaluated the quantity of seeds in red pepper powders using analytical data in combination with canonical discriminant analysis. The analytical data were obtained from 110 samples of red pepper powders from five samples of Korean and five samples of Chinese red peppers to which seeds had been added at concentrations of 0 (i.e., none added), 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, and 100 w/w%. Eleven inorganic elements and 15 fatty acids were detected in the samples and used for canonical discriminant analysis. The content of three inorganic elements (P, S, and Ca) and three fatty acids (18:1n-7, 18:2n-6, 18:3n-3) were selected as the discriminant variables; two canonical discriminant functions were generated from these variables. The discriminant functions could correctly discriminate the red pepper powders containing <20 w/w% seeds to their original groups, namely red pepper powder with no added, 0∼10 w/w%, and 10∼20 w/w% seeds. In contrast, the predictive discrimination power of the functions was relatively low for red pepper powders containing ≥20 w/w% seeds compared to those of <20 w/w%

seeds.

Key words: red pepper powder, red pepper seeds, inorganic elements, fatty acids, canonical discriminant analysis

Received 8 June 2020; Accepted 15 June 2020

Corresponding author: Byung Hee Kim, Department of Food and Nutrition, Sookmyung Women’s University, Seoul 04310, Korea E-mail: [email protected], Phone: +82-2-2077-7241

*These authors contributed equally to this work.

Author information: Eunji Choi (Graduate student), Jihyun Hwang (Graduate student), Dongwon Lee (Graduate student), Heeju Jun (Graduate student), Jin A Yoon (Professor), Hyang Sook Chun (Professor), Sangdoo Ahn (Professor), Byung Hee Kim (Professor)

서 론

고추(

Capsicum annuum

Capsicum

아열대 아프리카를 포함하여 전 세계적으로 널리 재배되고 있다(Thampi, 2003; Arslan과 Özcan, 2011). 고추속에 속 하는 작물은 세계적으로 30여 종이 있으며,

C

annuum

함하여

C

chinense

C

baccatum

C

frutescens

C

pu- bescens

최근 5년간(2014~2018년) 국내에서 생산된 건고추는 ~7.9 만 톤이었으며(MAFRA, 2019), 생산된 건고추의 대부분은 분쇄되어 고춧가루 제조에 이용되고 있다(Kwon 등, 1990;

Sul 등, 2004). 한편 같은 기간에 매년 ~24만 톤의 냉동고추 가 수입되었으며, 수입 냉동고추의 ~94%는 중국산이 차지 하고 있다(KOSTAT, 2019; MFDS, 2019). 국내에서 유통 되는 수입산 고춧가루는 이들 냉동고추를 국내에서 건조, 분쇄하여 제조한 것이다.

식품공전에 따르면 고춧가루는 가지과에 속하는 고추 또 는 그 변종의 성숙한 열매를 건조한 후 가루로 제조한 것을

말한다(MFDS, 2020). 고춧가루 제조용 고추는 꼭지를 반드 시 제거하여야 하고 병든 고추는 병든 부위를 제거한 후 사 용하여야 한다. 특히 고춧가루 제조에는 원료 고추에 포함된 고추씨 이외의 다른 물질(식염, 당류, 겨, 탄산염, 전분 등)을 가하여서는 아니 된다. 특히 고춧가루에 포함되는 고추씨는 원료 고추에서 생성된 것만 사용이 가능하지만, 증량 등 경 제적 이윤을 추구하는 목적으로 고추씨를 추가로 첨가하여 고춧가루를 제조할 수 없도록 규정하고 있다. 국내에서 생산 된 고추씨 함량은 10~35%로 품종과 생산지역에 따라 다양 하다고 알려져 있다(Yoon 등, 1983; Lee, 1984; Lee, 2012).

고춧가루의 씨 함량은 고춧가루의 관능적 특성에도 영향을 미친다고 알려져 있다. Sung(2008)은 고춧가루의 색, 향미 와 소비자 기호도는 고추씨 함량이 증가할수록 저하되며, 특 히 고추씨 함량이 40% 이상에서는 상품 가치가 없다고 보고 한 바 있다. 따라서 고춧가루에 포함된 씨 함량은 고춧가루의 품질을 결정하는 중요한 요인으로써 고춧가루의 고추씨 혼 입량을 정확하게 평가할 수 있는 분석법의 개발이 필요하다.

고춧가루의 고추씨 혼입량을 판별하기 위한 선행연구로 는 색도, 조지방 함량, 근적외선 스펙트럼을 이용한 분석법 등이 보고된 바 있다(Kwon 등, 1999; Jung 등, 2011). 이들 분석법은 고추의 과피와 고추씨 간에 성분의 함량 또는 특성 에 차이가 있다는 점에 착안한 방법이다. 한편 고추씨와 과 피의 무기원소 및 지방산 조성 간에 뚜렷한 차이가 있다고 보고되었다(Pérez-Gálvez 등, 1999; Matthäus와 Özcan, 2009; Kaymak, 2014; Simonovska 등, 2014; Sora 등, 2015). 하지만 이들 무기원소 또는 지방산 조성을 분석하여 고춧가루의 고추씨 혼입량을 판별한 선행연구는 전무한 실 정이다.

판별분석(discriminant analysis)은 다변량 통계분석법 의 일종으로 사전에 정의된 2개 이상의 집단(group)으로 구 성된 자료로부터 공통으로 측정될 수 있는 여러 개의 변수 중에서 각 집단을 잘 구분할 수 있는 판별변수(discriminant variable)를 선택하고 이들을 선형 형태로 결합해 만든 판별 함수(discriminant function)에 개체의 특성을 대입시켜 도 출된 함숫값을 이용하여 개체의 소속 집단을 판별하는 방법 이다(Choe 등, 2010). 본 연구에서는 국내에서 유통되는 고 춧가루의 고추씨 혼입 여부와 혼입량을 판별할 수 있는 분석 법의 개발을 목적으로 고추씨 혼입량에 따른 고춧가루의 무 기원소 조성과 지방산 조성을 비교하였다. 정준(canonical) 판별분석을 통해 고추씨 혼입량에 따라 그 함량 값에 유의적 인 차이가 있는 성분, 즉 판별변수를 찾아내고 이들로부터 유의적인 판별함수를 도출하였다. 이들 판별함수를 활용하 여 예측한 고추씨 혼입량과 실제 혼입량을 비교하여 본 연구 에서 도출된 판별함수의 판별력을 평가하였다.

재료 및 방법

시약 및 표준물질

지방산 조성 분석을 위한 내부 표준물질(internal stand- ard)인 triundecanoin(11:0/11:0/11:0)은 Nu-Chek Prep (Elysian, MN, USA)에서 구입하였고, fatty acid methyl ester(FAME) 표준물질(37 Component FAME Mix)은 Supelco Inc.(Bellefonte, PA, USA)에서 구입하였다. BF3- methanol과 isooctane은 Supelco에서, pyrogallol(≥98%, HPLC)은 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)에서 구입 하였다. Diethyl ether(≥99%), petroleum ether(≥90%) 및 American Spice Trade Association(ASTA) 색도 측정 에 필요한 acetone(≥95%)은 Daejung(Seoul, Korea)에서 구입하였다.

고추 시료

본 실험에 사용된 건고추는 2017~2018년에 생산된 것으 로 국내산 5점과 중국산 5점 등 총 10점이었다. 국내산 건고 추는 각각 충북 보은, 경북 봉화, 전남 해남, 경기 남양주, 경북 예천에서 생산된 것으로 인터넷 쇼핑몰에서 구입하였 다. 중국산 건고추는 국내에서 유통되는 것으로 인터넷 쇼핑 몰에서 구입하였다.

고추씨 혼입 고춧가루의 제조

건고추의 꼭지, 태좌, 과피와 고추씨를 분리하였다. 본 실 험에 사용된 건고추의 씨 함량은 22.9±7.8 w/w%였다. 꼭 지와 태좌를 제거하고 남은 과피와 고추씨를 각각 분쇄기 (EV-GB5000, Everhome, Seoul, Korea)로 분쇄하여 과피 가루와 고추씨 가루를 제조하였다. 고추씨 혼입 고춧가루는 고추씨 가루를 과피 가루의 중량에 대해서 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 w/w% 수준으로 첨가하여 제조 하였다. 건고추 1점당 고추씨 혼입량이 다른 고춧가루 11점 씩 총 110점의 고추씨 혼입 고춧가루를 제조하였으며, 분석 전까지 -20°C에서 냉동 보관하였다.

ASTA 색도 측정

고춧가루 시료 40 mg을 conical tube에 넣고 acetone 50 mL를 가한 후 16시간 동안 암소에 정치하였다. 상층액을 석영 큐벳에 취하여 UV-Visible spectroscopy(Jasco V- 730, JASCO, Tokyo, Japan)를 이용하여 460 nm에서 흡광 도를 측정하였다. ASTA 색도는 다음의 계산식을 이용하여 산출하였다(Rosebrook, 1971).

ASTA value＝A×16.4/W

A: absorbance at 460 nm, W: sample weight (g)

무기원소 조성 분석

고춧가루 시료의 무기원소 조성은 에너지분산형 X-선 형 광분석법(energy dispersive X-ray fluorescence spec- troscopy, EDXRF)을 이용하여 분석하였다(Peruchi 등, 2014). 시료 1.5 g을 5-μm thick polypropylene film(SPEX, Metuchen, NJ, USA)으로 씌운 sample cup(SPEX)에 담고

EDXRF(EDX-7000, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하 여 무기원소별 형광에너지를 측정하여 그 함량을 측정하였 다. 분석에 사용된 1차 X선은 50 W Rh X-선 Tube에서 얻었으며, 검출기로는 실리콘 여기 검출기(silicon drift de- tector)를 사용하였다. 무기원소 분석을 위한 X선 형광에너 지는 Kα선을, beam path는 He을 사용하였고, 측정 에너지 범위는 1~40 keV이었다. P은 2.01, S은 2.31, Cl는 2.62, K은 3.31, Ca은 3.69, Mn은 5.90, Fe은 6.40, Cu는 8.05, Zn은 8.64, Rb은 13.40 keV에서 검출하였다.

지방산 조성 분석

고춧가루 시료의 지방산 조성은 기체 크로마토그래피법 (gas chromatography, GC)을 이용하여 분석하였다(AOAC, 1996). 시료 1 g을 50 mL 시험관에 넣고 5% pyrogallol 에탄 올 용액 2 mL를 첨가한 후 1 mL의 내부표준용액(triunde- canoin)을 첨가하였다. 8.3 M 염산 10 mL를 넣고 vortex mixer를 이용하여 약 30초간 잘 섞은 후 80°C에서 200 rpm 으로 교반하면서 60분간 분해한 다음 상온으로 충분히 냉각 하였다. Diethyl ether 15 mL를 첨가하고 30초간 vortex mixer를 이용하여 잘 섞었다. 시료의 상층액(diethyl ether 층)을 ~5 g의 무수 황산나트륨(Na2SO4)이 채워진 syringe 를 통과시켜 새로운 50 mL 시험관에 모았다. Petroleum ether 15 mL를 넣고 30초간 vortex mixer를 이용하여 잘 섞은 후 다시 상층액(petroleum ether층)을 무수 황산나트 륨(Na2SO4)을 통과시켜 50 mL 시험관에 합쳤다. 시험관에 모인 용매를 질소기류 하에 40°C에서 증발시켜 제거한 후 고춧가루 시료의 조지방을 추출하였다. 추출된 조지방에 0.5 N 메탄올성 수산화나트륨 용액 1.5 mL를 넣고 vortex mix- er를 이용하여 잘 섞은 후 85°C 수욕조에서 10분간 진탕하 였다. 이를 냉각한 후 14% BF3-methanol 용액 2 mL를 가 하여 혼합한 뒤 85°C 수욕조에서 10분간 진탕하여 FAME 를 제조하였다. 이를 상온으로 냉각하고 isooctane 2 mL와 포화 NaCl 용액 1 mL를 가하여 혼합한 뒤 상온으로 냉각하 였다. 상층액(isooctane층)을 무수 황산나트륨(Na₂SO₄)이 채워진 column(30 mm×150 mm, Korea Vaccine Co., Ltd., Seoul, Korea)을 통과시킨 것을 시험용액으로 하여 GC(Agilent Technologies 7890A gas chromatograph, Palo Alto, CA, USA)를 이용하여 분석하였다. 분석에 사용 된 컬럼은 silica capillary column(SP-2560, 100 m×0.25 mm i.d.×0.2 mm film thickness, Supelco)이었고 검출기 로는 불꽃 이온화 검출기(flame ionization detector)를 사 용하였다. Carrier gas는 He으로 1.0 mL/min의 유속으로 사용하였다. 주입구와 검출기의 온도는 각각 225°C와 285

°C로 설정하였으며, 오븐의 온도는 100°C에서 4분간 유지 한 후 240°C까지 3°C/min의 속도로 증가시키고 240°C에 서 17분간 유지하였다. 시료는 1 μL를 주입하였으며, split ratio는 200:1의 비율로 설정하였다. 지방산 동정을 위하여 시료 내 검출된 피크의 머무름 시간과 표준물질로 사용한

Supelco 37 component FAME Mix 내 개별 FAME의 머무 름 시간을 비교하였으며, 내부표준용액의 양과 비교하여 계 산하였다.

통계분석

통계분석은 IBM SPSS 통계프로그램(SPSS 23-Statis- tical Package for Social Science, version 23.0, IBM Corporation, Chicago, IL, USA)을 사용하여 실시하였다.

측정값의 평균 간 차이는 독립표본 t 검정(Student’s t-test) 또는 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)과 사후검정으 로 Duncan의 다중범위검정(multiple range test)을 이용하 여 5% 유의수준에서 분석하였다. 변수 간의 상관관계는 Pearson 상관분석(Pearson correlation analysis)을 이용 하여 1% 또는 5% 유의수준에서 분석하였다. 고추씨 혼입 고춧가루를 씨의 혼입량에 따라 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 w/w%의 11개의 집단으로 구분하고 집단 을 분류할 수 있는 판별함수를 도출하기 위하여 정준 판별분 석을 실시하였다. 집단들의 변수 간 분산-공분산 행렬 (variance-covariance matrix)의 동일성은 Box’M 통계량 0을 이용하여 5% 유의수준에서 검정하였다. 도출된 판별함 수가 집단 간 차이를 잘 반영하는지 여부는 Wilks’ Lambda 값으로 평가하였다. 판별함수 도출에 사용된 판별변수는 단 계 선택법(stepwise selection)을 이용하여 선별하였다.

결과 및 고찰

ASTA 색도

고추의 붉은색은 잔토필의 일종인 capsanthin, zeaxan- thin, beta-cryptoxanthin 등에 의해 나타난다고 알려져 있 다(Hornero-Méndez와 Minguez-Mosquera, 2000). ASTA 색도는 미국 양념무역협회(American Spice Trade Asso- ciation, ASTA)에서 공인한 고춧가루의 색도를 표시하는 값으로 국제적으로 널리 이용되고 있다(Kuzma 등, 2014;

Huang 등, 2014). 일반적으로 국내 고춧가루의 ASTA 색도 는 49~250으로 알려져 있다(Choi, 2000; Huang 등, 2014;

Ku 등, 2014). 고추의 과피와 씨는 각각 붉은색과 옅은 노란 색을 띠고 있기 때문에 이들을 혼합하였을 때 ASTA 색도의 변화가 예상된다. 국내산 고춧가루 5점, 중국산 고춧가루 5점 등 총 110점의 건고추를 이용하여 제조한 고추씨 혼입 고춧가루 시료 110점의 ASTA 색도를 비교하였다(data not shown). 고추씨가 혼입되지 않은, 즉 과피만으로 제조된 고 춧가루의 평균 ASTA 색도는 243.9였다. 고추씨 혼입량이 10, 20, 30 w/w%인 고춧가루의 평균 ASTA 색도는 각각 233.0, 222.5, 212.0으로 과피만으로 제조된 고춧가루의 ASTA 색도와 유의적인(

P

P

A

B

Fig. 1. A comparison of the (A) major inorganic element and (B) minor inorganic element contents (mg/kg) between pericarp and

P<0.05). NS＝not significant

이 40~60 w/w%인 고춧가루의 ASTA 색도는 고추씨 혼입량 이 30 w/w%인 고춧가루의 ASTA 색도와 유의적인(

P

무기원소 조성

고추의 과피와 고추씨에서 다량원소 5종(P, S, Cl, K, Ca) 과 미량원소 6종(Mn, Fe, Cu, Zn, Br, Rb) 등 총 11종의 무기원소가 검출되었다(Fig. 1). 과피와 씨 모두 가장 많이 함유된 무기원소는 K이었다. 과피에서는 K 다음으로 Cl>

S> P> Ca의 순으로 그 평균 함량값이 높았으며, 고추씨에서 는 P> S> Cl> Ca의 순으로 높은 평균 함량값을 나타냈다.

과피와 고추씨의 다량원소의 함량을 Fig. 1A에 비교하여 나 타내었다. P 함량의 경우 과피는 1,708.4~2,654.2 mg/kg (평균 2,123.3 mg/kg), 고추씨는 3,329.1~4,560.8 mg/kg (평균 4,035.0 mg/kg)의 값을 나타냈다. S 함량의 경우 과 피는 1,822.3~2,470.9 mg/kg(평균 2,145.4 mg/kg), 고추 씨는 2,438.2~2,823.1 mg/kg(평균 2,589.1 mg/kg)의 값 을 나타냈다. Cl 함량의 경우 과피는 1,844.2~4,579.6 mg/

kg(평균 2,964.6 mg/kg), 고추씨는 751.4~2,308.2 mg/kg

(평균 1,246.6 mg/kg)의 값을 나타냈다. K 함량의 경우 과 피는 29,991.7~47,803.1 mg/kg(평균 35,353.5 mg/kg), 고추씨는 11,474.9~18,236.6 mg/kg(평균 13,934.2 mg/

kg)의 값을 나타냈다. Ca 함량의 경우 과피는 694.4~1,529.8 mg/kg(평균 1,011.1 mg/kg), 고추씨는 505.3~711.5 mg/

kg(평균 563.4 mg/kg)의 값을 나타냈다. 과피와 고추씨의 개별 다량원소의 평균 함량 값의 차이를 분석한 결과 P와 S의 평균 함량 값은 과피보다 고추씨에서 유의적으로 높았 다. 반면 과피는 고추씨보다 유의적으로 높은 Cl, K 및 Ca의 평균 함량 값을 나타내었다. Simonovska 등(2014)의 연구 에 따르면

C

annunm

과피와 고추씨의 미량원소의 함량을 Fig. 1B에 비교하여 나타내었다. Mn 함량의 경우 과피는 0.0~23.4 mg/kg(평균 12.0 mg/kg), 고추씨는 18.3~44.6 mg/kg(평균 26.0 mg/

kg)의 값을 나타냈다. Fe 함량의 경우 과피는 29.9~80.1 mg/kg(평균 46.6 mg/kg), 고추씨는 43.4~79.6 mg/kg(평 균 65.2 mg/kg)의 값을 나타냈다. Cu 함량의 경우 과피는 35.4~42.5 mg/kg(평균 38.9 mg/kg), 고추씨는 37.2~43.5 mg/kg(평균 40.8 mg/kg)의 값을 나타냈다. Zn 함량의 경우

Ca

0 300 600 900 1200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.644**

P

0 1000 2000 3000 4000 5000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.904**

S

0 800 1600 2400 3200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.722**

Cl

0 1000 2000 3000 4000 5000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.662**

K

0 10000 20000 30000 40000 50000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.910**

Fig. 2. Scatter plots showing the relationship between major inorganic element content and quantity of added seeds in red pepper

P<0.01).

과피는 12.9~40.4 mg/kg(평균 23.6 mg/kg), 고추씨는 23.6

~44.1 mg/kg(평균 32.9 mg/kg)의 값을 나타냈다. Br 함량 의 경우 과피는 1.0~10.5 mg/kg(평균 3.6 mg/kg), 고추씨 는 0.0~2.8 mg/kg(평균 1.3 mg/kg)의 값을 나타냈다. Rb 함량의 경우 과피는 0.0~26.7 mg/kg(평균 9.6 mg/kg), 고 추씨는 검출되지 않았다. 과피와 고추씨의 개별 미량원소의 평균 함량 값의 차이를 분석한 결과 Mn, Fe, Cu 및 Zn의 평균 함량 값은 과피보다 고추씨에서 유의적으로 높았다.

반면에 과피는 고추씨보다 유의적으로 높은 Br과 Rb의 평균 함량 값을 나타냈다. Simonovska 등(2014)도 Cu, Zn, Mn 의 함량이 과피에 비해 씨에서 유의적으로 높다고 보고하였 다. 다만 이들의 선행연구에서 Fe 함량은 본 연구의 결과와 달리 씨보다 과피에서 유의적으로 높게 나타났다.

고추씨 혼입 고춧가루의 개별 다량무기원소의 함량과 고 추씨 혼입량 간의 상관관계는 Fig. 2에 나타냈다. 고추씨 혼

입 고춧가루의 P와 S의 평균 함량과 고추씨 혼입량은 유의 적인(

P

P

Ca의 순으로 고추씨 혼입량과의 상관관계가 강하였다. 고추 씨 혼입 고춧가루의 개별 미량무기원소의 함량과 고추씨 혼 입량 간의 상관관계는 Fig. 3에 나타내었다. 고추씨 혼입 고춧가루의 Mn, Fe, Cu 및 Zn의 평균 함량과 고추씨 혼입량 은 유의적인(

P

Zn> Fe> Cu의 순으로 고추씨 혼입량과의 상관관계가 강하 였다. 반면 Br과 Rb의 평균 함량의 경우 고추씨 혼입량과 유의적인(

P

Zn

0 10 20 30 40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

r=0.353**

Cu

0 15 30 45 60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

r=0.246**

Mn

0 10 20 30 40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

r=0.551**

Fe

0 20 40 60 80 100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.330**

Br

0.0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

r=0.370**

Rb

0 6 12 18 24 30

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

r=0.408**

Fig. 3. Scatter plots showing the relationship between minor inorganic element content and quantity of added seeds in red pepper

P<0.01).

지방산 조성

고추의 과피와 고추씨에서 포화지방산 7종(12:0, 14:0, 16:0, 18:0, 20:0, 22:0, 24:0)과 불포화지방산 8종(16:

1

n

n

n

n

n

n

n

과피에 가장 많이 함유된 지방산은 18:2

n

0> 18:3

n

n

고추씨에서도 18:2

n

n

C

ann- uum

과피와 고추씨의 포화지방산 함량을 Fig. 4A에 비교하여 나타내었다. 12:0 함량의 경우 과피는 1.1~2.4 mg/kg(평균

1.9 mg/kg), 고추씨는 검출되지 않았다. 14:0 함량의 경우 과피는 1.7~7.4 mg/kg(평균 5.1 mg/kg), 고추씨는 0.1~

0.2 mg/kg(평균 0.2 mg/kg)의 값을 나타내었다. 16:0 함량 의 경우 과피는 5.4~23.5 mg/kg(평균 19.1 mg/kg), 고추씨 는 11.7~14.6 mg/kg(평균 12.9 mg/kg)의 값을 나타냈다.

18:0 함량의 경우 과피는 2.8~4.8 mg/kg(평균 3.9 mg/kg), 고추씨는 2.0~2.5 mg/kg(평균 2.2 mg/kg)의 값을 나타냈 다. 20:0 함량의 경우 과피는 0.6~0.9 mg/kg(평균 0.7 mg/

kg), 고추씨는 0.2~0.3 mg/kg(평균 0.3 mg/kg)의 값을 나 타내었다. 22:0 함량의 경우 과피는 0.3~0.6 mg/kg(평균 0.5 mg/kg), 고추씨는 0.2~0.3 mg/kg(평균 0.2 mg/kg)의 값을 나타냈다. 24:0 함량의 경우 과피는 0.2~0.4 mg/kg (평균 0.3 mg/kg), 고추씨는 0.2~0.3 mg/kg(평균 0.2 mg/

kg)의 값을 나타냈다. 과피와 고추씨의 개별 포화지방산 평 균 함량 값의 차이를 분석한 결과, 모든 포화지방산의 평균

A

B

Fig. 4. A comparison of the (A) saturated fatty acid and (B) unsaturated fatty acid contents (mg/kg) between pericarp and seed

P<0.05). NS＝not significant

함량 값은 과피보다 고추씨에서 유의적으로 낮았다. 이러한 결과는 고추의 숙성이 진행되면서 일어나는 과피에 존재하 는 색소 성분의 변화와 밀접한 관계가 있다고 판단된다. 미 성숙한 고추에서는 violaxanthin 등 노란색을 띠는 잔토필 이 주로 함유되어 있지만 고추가 숙성되면서 capsanthin, zeaxanthin, beta-cryptoxanthin 등의 붉은색을 띠는 잔토 필이 생성되기 시작한다(Hornero-Méndez와 Minguez- Mosquera, 2000). 생성된 붉은색을 띠는 잔토필은 주로 지 방산 에스테르 형태로서 과피의 세포막에 존재한다(Pérez- Gálvez 등, 1999). 따라서 숙성이 많이 일어난 고추에서는 씨에 비해 과피의 포화지방산 함량이 상대적으로 높아지는 경향을 나타내는 것으로 보인다. 또한, Sora 등(2015)은

C

annuum

C

annuum

과피와 고추씨의 불포화지방산 함량을 Fig. 4B에 비교하 여 나타내었다. 16:1

n

kg(평균 1.5 mg/kg), 고추씨는 0.3~0.4 mg/kg(평균 0.3

mg/kg)의 값을 나타내었다. 18:1

n

n

18:2

n

n

n

n

0.04 mg/kg(평균 0.04 mg/kg)의 값을 나타냈다. 20:1 함량 의 경우 과피는 0.0~0.2 mg/kg(평균 0.1 mg/kg), 고추씨는 0.1~0.1 mg/kg(평균 0.1 mg/kg)의 값을 나타냈다. 과피와 고추씨의 개별 불포화지방산 평균 함량 값의 차이를 분석한 결과 16:1

n

n

n

n

n

n

n

18:0

0 1 2 3 4 5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=-0.724**

16:0

0 5 10 15 20 25

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

r=-0.641**

24:0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=-0.261**

22:0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=-0.686**

20:0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=-0.768**

14:0

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=-0.815**

12:0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=-0.815**

Fig. 5. Scatter plots showing the relationship between saturated fatty acid element content and quantity of added seeds in red pepper

P<0.01).

는 씨에 비해 18:2 함량이 높지만 18:3 함량이 낮다고 보고 한 Pérez-Gálvez 등(1999)의 연구 결과와 일치한다. Sora 등(2015)도 cayenne pepper에 대해 16:1

n

n

n

n

n

함량은 본 연구의 결과와 달리 씨보다 과피에서 유의적으로 높게 나타났다.

고추씨 혼입 고춧가루의 개별 포화지방산의 함량과 고추 씨 혼입량 간의 상관관계는 Fig. 5에 나타내었다. 고추씨 혼입 고춧가루의 포화지방산 평균 함량과 고추씨 혼입량은 유의적인(

P

20:1

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.219*

18:1n -9

0 3 6 9 12 15

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.282**

18:2n -6

0 20 40 60 80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.836**

20:2n -6

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.290**

16:1n -7

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.777**

18:1n -7

0.0 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.713**

18:3n -3

0 5 10 15 20 25

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.817**

20:4n -6

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 r=0.808**

Fig. 6. Scatter plots showing the relationship between unsaturated fatty acid element content and quantity of added seeds in red

P<0.05,

P<0.01).

14:0> 20:0> 18:0> 22:0> 16:0> 24:0의 순으로 고추씨 혼입량과 강한 상관관계를 나타내었다. 고추씨 혼입 고춧가 루의 개별 불포화지방산 함량과 고추씨 혼입량 간의 상관관 계는 Fig. 6에 나타내었다. 고추씨 혼입 고춧가루의 16:1

n

n

n

n

추씨 혼입량은 유의적인(

P

n

n

n

n

1

n

n

n

P

Table 1. Test of equality of the group means

Lambda

F-value

P-value

18:2n-6 18:3n-3 P S Ca

0.290 0.052 0.049 0.168 0.463 0.583

24.203 181.248 192.942 48.865 11.461 7.072

10 10 10 10 10 10

99 99 99 99 99 99

<0.001

<0.001

<0.001

<0.001

<0.001

<0.001 df, degree of freedom.

Table 2. Coefficients of the standardized canonical discriminant

Variable Function 1 Function 2 18:1n-7

18:2n-6 18:3n-3 P S Ca

0.615

−0.600 0.716

−0.086

−0.420 0.100

0.602

−0.345 0.258 1.074 0.671

−1.368

Table 3. Canonical discriminant functions at group centroids

added seeds (ww%)

Function

1 Function 2

Distance from centroid of the

upper group 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

17.810 7.569 2.838 0.543

−1.022

−2.393

−3.473

−4.443

−5.121

−5.829

−6.479

3.355

−1.251

−2.582

−2.755

−2.799

−1.834

−0.902 0.541 1.594 2.592 4.040

11.229 4.915 2.302 1.566 1.677 1.427 1.739 1.252 1.224 1.587 18:2

n

n

n

강한 상관관계를 나타내었다.

정준 판별분석법을 이용한 고춧가루의 고추씨 혼입량 판별

고추씨를 고춧가루의 총 중량 대비 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 w/w% 수준으로 첨가하여 고추씨 혼입 량별로 제조한 고춧가루 시료 10점씩 총 110점에 대해 측정 한 무기원소 11종과 지방산 15종의 함량 값을 독립변수로 사용하고 고추씨 혼입량을 집단변수로 하여 분석하였다. 판 별분석이 올바르게 적용되기 위해서는 변수들이 다변량 정규 분포를 이루며, 종속변수에 의해 범주화되는 모집단들의 변 수 간 분산-공분산 행렬이 동일하다는 가정이 충족되어야 한 다. 하지만 본 연구에서는 11개 모집단의 공분산 행렬이 동 일하지 않았기 때문에(Box’M＝689.618,

P

n

n

n

P

을 설명하는 데 있어서 6개 독립변수의 상대적 중요도를 나 타내는 표준화 정준 판별함수의 계수는 Table 2에 나타내었 다. 계수의 절대값의 크기는 판별변수 간의 상대적 중요도를 나타내며 절대값 크기가 클수록 판별함수에서의 설명력이 높다는 것을 의미한다. 제1 정준 판별함수의 경우 18:3

n

n

n

n

n

n

과피만으로 제조한 고춧가루와 고추씨 혼입량이 10 w/w%

인 고춧가루의 중심점 사이의 거리는 11.229로 가장 멀었으 며, 고추씨 혼입량 10 w/w%와 20 w/w%, 20 w/w%와 30 w/w%, 30 w/w%와 40 w/w% 간 중심점 사이의 거리는 각각 4.915, 2.302, 1.566으로 고추씨 혼입량 40 w/w% 이 하에서는 고추씨 혼입량이 증가함에 따라 중심점 사이의 거 리가 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 반면에 고추씨 혼입량 40~100 w/w%에서는 집단 간 중심점 사이의 거리 가 1.222~1.738로 큰 차이가 없었다. 이러한 결과는 본 연 구에서 도출된 판별함수의 고추씨 혼입량에 대한 판별력이 고추씨 혼입량 40 w/w% 미만인 범위에서 그 혼입량이 적을 수록 증가한다는 사실을 보여준다. 또한 이러한 결과는 고춧 가루 시료 110점의 정준점수를 나타낸 Fig. 7에서도 확인할

Table 4. Canonical discriminant functions at group centroids

seeds (w/w%)

Predicted group Correctly

classified (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Total

10 10

10 10

10

1 8

2 1 8

10

1 8 1

10 10

100 100 100 100 100 80 80 100

80 100 100 94.5

Fig. 7. Canonical score plot of two canonical variables (function

수 있다. 과피만으로 제조한 고춧가루 시료들의 정준점수들 의 분포 영역은 고추씨 혼입량 10 w/w%인 집단을 포함하여 고추씨가 혼입된 고춧가루 시료 전체의 분포 영역으로부터 멀리 떨어져 있으며, 고추씨 혼입량 10 w/w%인 집단의 분포 영역 역시 고추씨 혼입량 20 w/w%인 집단의 분포 영역과 중첩되지 않은 것을 볼 수 있다. 하지만 고추씨 혼입량 20~

100 w/w%에서는 이웃한 집단과 분포 영역이 서로 중첩되 는 경향이 나타났다. 제1 정준 판별함수와 제2 정준 판별함 수를 사용하여 고춧가루 시료 110점을 재분류하였을 때 원 래의 소속 집단으로 분류되는 비율을 Table 4에 나타내었 다. 과피만으로 제조된 고춧가루 시료와 고추씨 혼입량이 10~40 w/w%인 고춧가루 시료는 원소속 집단으로 정확하

게 분류되었다. 반면에 고추씨 혼입량 50 w/w%인 고춧가루 시료 10점 중 8점은 고추씨 혼입량이 50 w/w%로 정확하게 분류되었으나, 1점은 고추씨 혼입량이 40 w/w%로, 또 다른 1점은 혼입량이 60 w/w%로 잘못 분류되었다. 한편 고추씨 혼입량 60 w/w%인 시료 2점과 고추씨 혼입량 80 w/w%인 시료 2점도 고추씨 혼입량이 잘못 분류되었다. 결과적으로 전체 시료의 94.5%인 104점이 원 소속 집단으로 정확하게 분류되었다. 따라서 본 결과는 고추씨 혼입량 40 w/w% 미 만인 고춧가루에서 고추씨 혼입량을 10 w/w% 단위로 정확 하게 분류 가능하다는 것을 보여주고 있다. 다만 Fig. 7에서 고추씨 혼입량 20 w/w% 이상인 고춧가루에서 집단 간 정준 점수 분포 영역의 일부가 서로 중첩되는 사실을 고려했을 때 본 연구에서 도출된 판별함수 이용 시 고추씨 혼입량이 20 w/w% 미만인 고춧가루에서 고추씨 혼입량을 0 w/w%(즉 고추씨가 혼입되지 않은 고춧가루), 0 w/w% 초과 10 w/w%

미만, 10 w/w% 이상 20 w/w% 미만 등 3개의 집단으로 분류 가능한 것으로 판단된다. 반면에 고추씨 혼입량이 20 w/w% 이상인 고춧가루에서는 혼입량이 20 w/w% 미만인 경우에 비해 판별함수의 판별력이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다.

요 약

고춧가루에 포함된 씨의 함량은 고춧가루 품질에 영향을 미 치는 중요한 요인 중의 하나이다. 본 연구에서는 국내에서 유통되는 고춧가루의 고추씨 혼입 여부 및 혼입량을 판별할 수 있는 분석법을 개발하기 위하여 고춧가루의 고추씨 혼입 량에 따른 무기원소와 지방산 조성을 분석한 자료와 정준 판별분석법을 활용하여 고추씨 혼입량을 예측할 수 있는 판 별함수를 도출하고, 이들 판별함수의 고추씨 혼입량에 대한 판별력을 평가하였다. 국내산 5점과 중국산 5점 등 총 10점 의 고추를 이용하여 고추씨가 과피 대비 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 w/w% 수준으로 첨가된 고추씨 혼입 고춧가루 시료 110점을 제조하였다. 이들 고춧가루 시

료에서 11종의 무기원소와 15종의 지방산이 검출되었다.

무기원소 중 P와 S의 평균 함량은 고추씨 혼입량과 유의적 인(

P

P

n

P

n

n

P

n

n

n

P

따라서 본 연구에서 개발한 판별함수는 고춧가루의 고추씨 혼입 여부와 고추씨가 혼입된 고춧가루에서 그 혼입량을 예 측하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

감사의 글

본 연구는 2019년도 식품의약품안전처의 연구개발비(171 62미래사065)로 수행되었으며 이에 감사드립니다.

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