미강을 첨가한 절편의 품질 특성 및 생리활성 전승현

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미강을 첨가한 절편의 품질 특성 및 생리활성

전승현¹*․정민주¹*․정강현¹․윤진아²․안정희²

1서울과학기술대학교 식품공학과

2KC대학교 식품영양학과

Quality Characteristics and Biological Activities of Jeolpyeon Added with Rice Bran

Seung Hyeon Jeon¹^*, Min Ju Jung¹^*, Kang Hyun Chung¹, Jin-A Yoon², and Jeung Hee An²

1Department of Food Science and Technology, Seoul National University of Science & Technology

2Department of Food and Nutrition, KC University

ABSTRACT This study investigated the quality characteristics and biological activities of Jeolpyeon added with rice bran. Jeolpyeon was prepared by the addition of rice flour and 0% (control), 5%, 10%, and 15% rice bran. The moisture content and pH decreased with increasing concentration of rice bran. The lightness of the sample was reduced significantly, but the redness and yellowness level increased with increasing rice bran content (P<0.05). Jeolpyeon added with 15% rice bran showed the lowest amylose contents (13.54%). The hardness and adhesiveness of texture increased with increasing rice bran content while the cohesiveness was decreased. The polyphenol contents of the ethanol and water extract of Jeolpyeon added with 15% rice bran were 653.14 µg gallic acid equivalent (GAE)/100 mg and 604.93 µg GAE/100 mg, respectively. The flavonoid and tannic acid contents increased with increasing rice bran concentration. The 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) and 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging ability and reducing power activities increased significantly with increasing rice bran concentration (P<0.05).

In addition, Jeolpyeon added with rice bran inhibited the formation of nitric oxide induced by lipopolysaccharide in RAW 264.7 cells (P<0.05). These results suggest that rice bran can be used effectively as a functional food with anti-free radical scavenging and anti-inflammatory activities.

Key words: rice bran, Jeolpyeon, quality characteristics, antioxidant activities

Received 27 February 2019; Accepted 1 May 2019

Corresponding author: Jeung Hee An, Department of Food and Nutrition, KC University, Seoul 07661, Korea

E-mail: [email protected], Phone: +82-2-2600-2566

Author information: Seung Hyeon Jeon (Student), Min Ju Jung (Stu- dent), Kang Hyun Chung (Professor), Jin-A Yoon (Professor), Jeung Hee An (Professor)

*These authors contributed equally to this work.

서 론

떡은 쌀이 주식인 우리나라에서 역사가 깊은 전통음식으 로 주로 명절이나 전통의례에 사용되며 절기마다 다양한 떡 을 빚어 먹으며 우리 민족에게 특별한 별식으로 여겨왔다(Yu 등, 2017). 단순히 곡물을 증숙하던 것에서 다른 식물 등을 섞음으로써 다양하게 변화하였고 멥쌀, 찹쌀 또는 잡곡 등의 곡물을 이용하여 물에 불려 찌거나 삶거나 지져서 익히는 등의 다양한 조리법(찐떡, 친떡, 삶은떡, 지진떡)으로 발달하 였다(Kim과 Chung, 2007). 하지만 현대에서 세시풍속이나 의례가 간소화되면서 떡의 이용이 쇠퇴하였고 우리의 식습 관이 서구화됨에 따라 떡의 소비량이 감소하여 다양한 떡의

개발이 필요한 실정이다(Ok, 2011). 최근 건강에 대한 관심 이 높아지면서 기능성 식품에 대한 소비자의 요구가 증대되 고 있는데 떡에 다양한 부재료를 첨가하면 영양상으로 우수 한 건강식품으로 이용이 가능하다(Gwon과 Moon, 2009).

절편은 멥쌀가루에 물주기를 하여 시루에 찐 것을 떡메로 쳐 떡살로 문양을 찍은 후 썰어낸 떡이다. 혹은 둥글게 빚어 동그란 떡살로 찍은 후 기름을 바른 떡으로 다양한 부재료를 첨가할 수 있다(Chae과 Hong, 2007). 연잎(Han과 Yoon, 2007), 죽순(Moon 등, 2015), 비트(Ko과 Jeong, 2017), 뽕잎(Kim 등, 2000) 등을 절편에 첨가하여 품질을 향상하거 나 그 재료들의 기능성 성분을 이용하는 연구가 이루어졌다.

미강은 우리나라의 주요 식량 자원인 벼를 쌀로 도정하는 과정에서 얻어지는 부산물로 지속해서 생산 가능한 식량 자 원 중 하나이다(Ryu 등, 2003). 연간 미강 생산량은 약 60만 톤으로 추정되며 이 중 약 30%는 미강유 제조에 사용되나, 지방질을 제외한 다른 주요 성분들은 식품의 소재나 가공식 품의 원료로서 제품으로의 적용이 부족한 실정이다(Ham 등, 2016). 대부분은 사료로 이용되거나 농산폐기물로 처리되고 있으며 나머지는 환경오염을 가중시키고 있다(Lee 등, 2006).

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Table 1. Formulas for Jeolpyeon added with concentrations of rice bran

Ingredients (g) Sample

0% 5% 10% 15%

Rice flour Rice bran powder Water

Salt

500 0 175 5

475 25 175 5

450 50 175 5

425 75 175 5 과거보다 더 정교해지는 곡류의 도정 과정으로 인해 미강

발생량은 계속 증가할 것으로 예상된다(Choi 등, 2006). 미 강의 주요 성분으로는 단백질과 식이섬유이며 미네랄(비타 민 B군과 비타민 E, 칼슘, 인, 마그네슘, 철), γ-aminobu- tyric acid 등 다양한 생리활성 성분 그리고 tocopherol, tocotrienol, γ-oryzanol, phytic acid, 페놀산 등의 높은 항산화 성분을 가지고 있다(Jang 등, 2010b; Park 등, 2003;

Joo와 Choi, 2012). 특히 미강의 페놀산은 폴리페놀의 한 종류로서 항산화 활성과 함께 다양한 생리활성이 있는 것으 로 보고되었다(Cheruvanky, 2000). 최근 미강을 활용한 제 품개발에 대한 연구로는 미강을 첨가한 파운드케이크 제조 (Jang 등, 2010a), 돈육 육제품 개발(Choi 등, 2008)과 미강 첨가 요구르트(Lee 등, 2006) 등이 있다. 이 연구들은 미강 첨가에 따른 제품의 기호적합성과 관능성을 분석한 것으로 생리활성에 대한 연구는 미비한 실정이다.

이에 본 연구에서는 미강을 첨가한 절편을 제조하여 수분 함량, pH, 색도, 아밀로스 함량 및 texture를 측정하여 미강 절편의 품질 특성을 분석하였고, 미강 절편의 항산화 활성 능력을 알아보기 위해 미강 절편을 물 추출물, 에탄올 추출 물로 조제하여 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 라 디칼 소거능, 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonic acid)(ABTS) 라디칼 소거능, 환원력을 분석하였 으며 총 폴리페놀, 플라보노이드, 탄닌 함량을 측정하였다.

또한, RAW 264.7에서 세포 독성과 nitric oxide(NO) 생성 억제능을 비교하여 미강을 떡류 기능성 소재로의 활용 가능 성을 알아보고 떡 관련 산업의 경쟁력 향상의 계기를 마련하 고자 한다.

재료 및 방법

재료

미강 분말은 경동시장에서 구입하여 사용하였다. 절편 제 조 시 필요한 쌀가루(Daedoo Foods Co., Ltd., Gunsan, Korea), 소금(Sajo Haepyo, Jeongeup, Korea)은 시판 제 품을 구입하여 사용하였다.

미강 절편의 제조

본 연구에서 시료로 쓰일 절편의 재료 배합비는 Table 1과 같다. 시료는 미강 가루를 첨가하지 않은 흰 절편을 대조 구로 하였고, 미강 가루를 5%, 10%, 15%로 달리하여 제조 한 미강 절편을 비교구로 하였다. 미강 함량이 15%가 초과할 경우 떡이 너무 기름져 뭉쳐지지 않았기 때문에 15%를 가장 높은 함량으로 정하였다. 소금 첨가량은 전체 가루 중량의 1%로 하였다.

미강 절편을 제조하는 방법은 아래와 같다. 쌀을 3회 깨끗 이 수세하고 12시간 수침한 후 1시간 동안 체에서 물기를 뺐다. 이후 roller-mill을 이용하여 2회 분쇄하였다. 분쇄된 쌀가루에 미강 가루, 소금, 물을 잘 혼합하여 40 mesh 체에

친 후, 찜틀(지름 30 cm, 높이 45 cm, 재료: 알루미늄)에 물을 넣고 가열하여 끓기 시작하면 젖은 거즈를 깔고 혼합한 재료 를 넣어 20분간 쪄낸 다음 5분간 뜸을 들였다. 이렇게 찐 떡을 5분 이상 쳐서 가로 5 cm, 세로 4 cm, 높이 1.5 cm인 직사각형 틀에 찍어서 시료로 사용하였다(Han과 Yoon, 2007;

Lim과 Kim, 2000).

추출물 제조

미강 절편을 동결건조(Ilshin Co., Yangju, Korea) 시켜 곱게 분쇄하였다. 물 추출물은 건조된 시료 35 g에 증류수 140 mL를 가하여 70°C autoclave(SJ-220A100, Sejong Co., Bucheon, Korea)에 넣고 90분간 작동시킨 후 3,000 rpm으로 10분간 원심분리(Gyrozen Co., Daejeon, Korea) 하여 상층액을 취하였다. 상층액을 Whatman No. 2(What- man plc., Kent, UK)로 여과한 후 70°C로 회전진공농축기 (R-114, Buchi Co., Flawil, Switzerland)를 사용하여 농축 한 다음 동결건조 하였다. 에탄올 추출물은 건조된 시료 35 g에 에탄올 140 mL를 가하여 25°C, 170 rpm 조건에서 shake incubator(SI-600R, JEIO TECH, Hyderabad, India) 로 24시간 추출하였다. 추출액은 여과지로 여과한 후 40°C 에서 회전진공농축기로 농축한 다음 남은 용매는 동결건조 하였다. 각 시료는 냉동고(-70°C)에 보관하였으며 사용 시 에는 추출용매에 희석하여 사용하였다.

미강을 첨가한 절편의 수분 함량, pH 및 색도 측정 수분 함량 측정은 미강 함유량을 다르게 한 각각의 절편을 10분간 찐 후 2 g의 무게로 잘라 시료로 사용하였다. 시료를 105°C의 드라이오븐(SW-DO002, SW ENG, Seoul, Korea) 에서 중량 변화가 없을 때까지 열풍 건조한 후 건조 전후의 무게를 측정하여 수분 함량을 계산하였으며 3회 반복하였 다. pH 측정은 시료 무게의 10배의 증류수를 가한 후, 5분간 교반하여 현탁액으로 만들어 pH meter(HI 8014, Hanna Instruments, Keysborough, Australia)로 총 3회 측정하였 다. 색도 측정은 색차계(CR-400, Konica Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 측정하였다. 먼저 표준 백색판(standard plate)을 이용해 기기의 측정경을 보정하였고 시료를 원형 cell에 넣어 결과값 L(명도, lightness), a(적색도, redness), b(황색도, yellowness) 값으로 나타내었다. 표준 백색판의 L값은 93.4, a값은 0.3134, b값은 0.3197이다.

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미강을 첨가한 절편의 아밀로스 함량 측정

아밀로스 함량은 Williams 등(1970)의 방법을 이용하여 분석하였다. 시료 0.2 g에 1 N KOH 5 mL를 가해 균질화시 킨 후 끓는 물에서 10분간 호화시킨 다음 증류수로 10 mL를 채웠다. 그중 5 mL에 1 N HCl 500 µL와 iodine 1 mL를 가하여 혼합한 다음 총량이 50 mL가 되도록 정용하였다.

실온에서 20분간 발색시킨 후 625 nm에서 흡광도를 측정하 여 작도한 표준곡선에서 아밀로스 함량을 구하였다. 표준곡 선은 potato amylose(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 이용해 작성하였다.

미강을 첨가한 절편의 texture 측정

미강 절편의 texture 측정은 미강 절편 texture analyzer (TAXTplus/50, Stable Micro Systems, Godalming, UK) 를 사용하였다. 가로, 세로, 높이 각각 5×4×1.5 cm로 제조 한 시료를 압착실험(two-bite compression test)으로 경도 (hardness), 부착성(adhesiveness), 탄력성(springiness), 응집성(cohesiveness), 검성(gumminess), 씹힘성(chewiness)을 측정하였다. 이때 모든 측정 조건은 pre-test speed 5.0 mm/s, post-test speed 5.0 mm/s, distance 8.0 mm 의 조건으로 직경 5 mm의 cylindrical probe를 사용하여 3회 반복 측정하였다.

총 폴리페놀, 총 플라보노이드, 총 탄닌 함량 측정 총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis(Singleton과 Rossi, 1965)의 방법을 변형하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였 다. 표준물질은 gallic acid를 사용하였으며 추출물 100 mg 당 µg gallic acid equivalent(GAE, dry basis)로 함량을 산출하였다. 총 플라보노이드 함량은 Zhishen 등(1999)의 방법을 응용하여 510 nm에서 측정하였다. 표준곡선은 (+)- catechin hydrate(Sigma-Aldrich Co.)를 사용하여 검량선 을 작성하였고 추출물의 총 플라보노이드 함량은 추출물 100 mg당 µg (+)-catechin hydrate(CE, dry basis)로 나 타냈다. 총 탄닌 함량은 Duval 등(1999)의 방법으로 725 nm에서 흡광도를 측정하였으며 tannic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 표준물질로 하였다. 총 탄닌 함량은 µg tannic acid equivalent(TAE)/100 mg으로 나타냈다.

미강을 첨가한 절편의 항산화능 측정

DPPH에 대한 수소공여 효과로 측정하는 라디칼 소거능 은 Blois(1958)의 연구 방법을 변형하여 측정하였다. 일정 농도로 희석된 시료(2.5 mg/mL, 5 mg/mL, 10 mg/mL) 100 µL에 0.2 mM DPPH(Sigma-Aldrich Co.) 용액 100 µL를 가하여 혼합한 후 암소에서 30분간 반응시켜 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH 라디칼 소거능 결과 값은 추출 물 첨가군와 무첨가군을 비교하여 백분율(%)로 나타내었다.

ABTS 라디칼 소거능은 Re 등(1999)과 Arano 등(2001) 의 방법을 변형하여 사용하였다. 7 mM ABTS 용액에 2.45

mM 과황산포타슘을 혼합한 후 암소에서 약 24시간 반응시 킨 ABTS 용액 800 µL를 일정 농도로 희석한 시료(2.5 mg/

mL, 5 mg/mL, 10 mg/mL) 200 µL와 혼합하여 암소에서 6분간 반응시켜 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. 결과 값 은 추출물 첨가군과 대조군을 비교하여 라디칼의 소거 활성 을 백분율(%)로 나타내었다.

환원력은 일정 농도로 희석한 시료(2.5 mg/mL, 5 mg/

mL, 10 mg/mL)에 0.2 M sodium phosphate buffer(pH 6.6)와 1% potassium ferricyanide를 각각 혼합하여 50°C 에서 20분 동안 반응시킨 후 1% trichloroacetic acid(w/v) 를 가하여 원심분리 한 다음 상징액에 증류수, 0.1% ferric chloride 용액을 넣어 700 nm에서 흡광도를 측정하였으며 L-ascorbic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 양성대조군으로 사용하여 나타내었다.

세포배양

RAW 264.7은 서울대학교 한국세포주은행(Seoul, Ko- rea)에서 분양받아 사용하였다. Dulbecco’s modified Eagle’s medium(DMEM) 배지(Welgene, Daegu, Korea)에 10%의 fetal bovine serum(FBS; HyClone, Logan, UT, USA)과 1%의 penicillin 및 streptomycin(GIBCO, Grand Island, NY, USA)을 첨가하여 37°C의 5% CO₂배양기(CO₂incubator MC-15AC, Sanyo, Sakata, Japan)에서 2~3일마 다 계대 배양하였다.

미강을 첨가한 절편의 세포 생존율(MTT assay)

RAW 264.7 대식세포를 96-well plate에 1×10⁵ cells/

well의 농도로 분주한 후 37°C의 CO₂ 배양기에서 24시간 배양하였다. 배양 후 배지를 제거하고 phenol red free DMEM으로 갈아준 다음 에탄올 추출물과 물 추출물을 250 µg/mL 농도로 가하여 1시간 배양하였다. 그 후 lipopolysaccharide(LPS)를 1 µg/mL 농도로 처리하여 24시간 동안 배양하였다. 세포 생존율 평가를 위해 well당 20 µL의 3- (4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazo- lium bromide(MTT; Sigma-Aldrich Co.) 용액(5 mg/mL) 을 첨가하여 4시간 동안 반응시켰다. MTT 시약의 첨가로 생성된 formazan 결정을 dimethyl sulfoxide 200 µL에 용 해시킨 후 ELISA reader(UVM 340, Biochrome Ltd., Cam- bridge, UK)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였고 대조구의 흡광도 값을 기준으로 세포 생존율을 비교하였다.

미강을 첨가한 절편의 NO 생성능 측정

NO의 농도는 배양액 내의 nitrite 농도를 Griess Reagent System을 이용하여 측정하였다(Wang 등, 2007). 분리된 배양 상등액 100 µL에 동량의 Griess reagent(1% sulfanil- amide, 0.1% naphthylethylenediamine in 5% phosphoric acid) 100 µL를 가하여 차광된 상태에서 10분간 반응시킨 후 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.

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e d

c b

a

0 5 10 15 20 25

0% 5% 10% 15% Rice bran

Amylose contents (%) .

Fig. 1. Amylose contents of Jeolpyeon added with different con- centrations of rice bran. Each value is mean±SD (n=3). Values with different letters above the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

Table 2. Moisture contents and pH value of Jeolpyeon added with concentrations of rice bran

Property Sample

0% 5% 10% 15%

Moisture (%)

pH value 48.77±0.85^a1)2)

6.71±0.07^a 45.20±1.73^a

6.59±0.10^a 43.58±5.21^ab

6.53±0.03^ab 38.06±3.10^b 6.30±0.24^b

1)Each value is mean±SD (n=3).

2)Means with different letters in a row are significantly different (P<0.05).

Table 3. Color values of Jeolpyeon added with different concen- trations of rice bran

Sample Hunter’s color value

L a b

0%

5%

10%

15%

79.32±0.77^a1)2) 72.31±0.19^b 57.82±1.85^c 54.48±4.06^c

−1.40±0.15^c

−0.73±0.05^b 0.36±0.20^a 0.57±0.27^a

4.16±0.34^d 11.38±0.41^c 12.56±0.52^b 14.13±1.00^a

2)Means with different letters in a row are significantly different (P<0.05).

통계처리

본 연구에서 실험값에 대한 통계분석은 SPSS 18.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하여 분산분석 (ANOVA)법을 실행하였으며, 실험군 간의 유의성은 Dun- can의 다중 범위 시험법(Duncan’s multiple range test)으 로 P<0.05 수준에서 유의적 차이를 검증하였다.

결과 및 고찰

미강을 첨가한 절편의 수분 함량, pH 및 색도 측정 미강 함량에 따른 절편의 수분 함량 측정 결과는 Table 2와 같다. 절편의 수분 함량 변화는 미강 함량이 0%, 5%, 10%, 15%로 증가할수록 각각 48.77±0.85%, 45.20±1.73

%, 43.58±5.21%, 38.06±3.10%로 15% 함량에서 0%에 비해 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 비트 분말을 첨가 한 절편 연구에서도 0% 첨가군에서 6.36, 1% 첨가군에서 6.23, 3% 첨가군에서 6.01, 5% 첨가군에서 5.83으로 비트 첨가량이 증가할수록 수분 함량이 감소하는 비슷한 결과를 나타냈다(Ko와 Jeong, 2017). 이는 미강의 수분 함량이 쌀 가루의 수분 함량보다 낮아, 미강 절편의 수분 함량은 미강 분말 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향이 나타난 것으로 생각된다(Zhang 등, 2016).

미강 함량을 달리하여 제조한 절편의 pH 측정 결과는 Table 2와 같이 전반적으로 약산성을 나타내었다. 0% 첨가 군의 pH는 6.71, 5% 첨가군에서는 6.59, 10% 첨가군에서 는 6.53, 15% 첨가군에서는 6.30으로 미강 함량이 증가함 에 따라 pH가 감소하였다. Joo과 Choi(2012)의 연구 결과 에 따르면 미강에 함유된 다량의 단백질 성분 중 약 10%를 차지하는 유리아미노산에 의해 pH가 감소한 것으로 보이며 흑미 미강 첨가에 의해 쿠키의 pH가 감소하여 본 연구 결과 와 유사한 경향을 나타내었다.

절편의 색도 측정 결과는 Table 3과 같다. 절편의 명도(L) 는 0% 첨가군이 79.32로 가장 높았고 10% 첨가군은 57.82, 15% 첨가군은 54.48로 유의적 차이를 나타내지 않았으나 대체로 첨가량이 증가할수록 명도가 감소함을 보였다. 꾸지 뽕 열매 퓨레(Choi 등, 2017), 로젤 꽃받침 분말(Shin 등, 2017)을 첨가한 설기떡 연구에서도 부재료의 첨가 비율이 증가할수록 L값이 낮아지는 결과를 보였다. 적색도(a)는 L 값과 반대로 미강 분말의 첨가량이 많아질수록 모든 시료에 서 유의적으로 증가 값을 나타내었고(P<0.05), 미강 분말 15% 첨가군이 0.57로 가장 높았다. 황색도(b) 또한 미강

첨가량이 증가할수록 각 시료 간에 유의적으로 높아지는 경 향을 보이며(P<0.05), 미강 분말이 쌀보다 노란색을 나타내 색도에 영향을 미친 것으로 판단된다. 명도와 적색도, 황색 도는 첨가물의 첨가량과 종류, 색 등에 따라 차이가 나타나 는 것으로 보인다.

미강을 첨가한 절편의 아밀로스 함량

미강 절편의 아밀로스 함량은 Fig. 1에 나타내었다. 미강 의 아밀로스 함량은 3.23±0.11%였고 23.62±0.33%를 나 타내었던 멥쌀가루에 비해 10%가량 낮은 아밀로스 함량을 나타내었다. 미강 절편의 아밀로스 함량은 0, 5, 10, 15%로 미강 농도가 증가할수록 각각 21.92±0.56, 18.48±0.11, 15.98±0.23, 13.54±0.25%로 유의적으로 감소하였다(P<

0.05). 이는 미강의 낮은 아밀로스 함량에 영향을 받은 것으 로 보이며 콩가루 첨가에 따라 절편의 아밀로스 함량이 감소 한 Jung과 Jung(1994)의 연구와 유사한 경향을 나타내었

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Table 4. Texture of Jeolpyeon added with different concentrations of rice bran Sample

Texture Hardness (g) Adhesiveness

(g･s) Springiness

(mm) Cohesiveness

(g/s) Gumminess

(g/s) Chewiness (g) 0%

5%

10%

15%

1,127.56±47.85^b1)2) 1,439.54±11.87^b 2,432.55±76.12^a 2,613.20±342.72^a

−7.47±4.36^a

−3.14±2.19^a

−0.80±0.76^a

−0.22±0.11^a

1.01±0.003â 1.01±0.001â 1.01±0.002â 1.01±0.003â

1.24±0.04â 1.18±0.04âb 1.11±0.16âb 1.01±0.08^b

1,394.12±40.68^b 1,701.08±60.15^b 2,689.66±326.25^a 2,644.92±556.10^a

1,411.26±40.64^b 1,718.28±60.70^b 2,716.91±325.62^a 2,673.68±555.10^a

2)Means with different letters in a column are significantly different (P<0.05).

다. 아밀로스는 분자 간 화합으로 노화 초기 단계를 촉진시 키기 때문에(Kim 등, 1997) 미강의 첨가가 절편의 노화도에 영향을 끼칠 것이라고 생각된다.

미강을 첨가한 절편의 texture 측정

미강 첨가량을 달리한 절편의 품질 특성을 측정한 결과는 Table 4에 나타내었다. 경도의 경우 미강 첨가량이 0% 첨가 군에서 1,127.56±47.85 g, 5% 첨가군에서는 1,439.54±

11.87 g을 보였으며 10%와 15% 첨가군에서는 2,432.55±

76.12 g, 2,613.20±342.72 g으로 0% 첨가군보다 약 2배 이상의 값이 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 미강 함량 이 많을수록 경도가 증가하였으며, 아사이베리(Choi, 2015), 아스파라거스(Zhang 등, 2016)를 첨가한 설기떡 연구 결과 와도 유사하게 나타났다. 절편 제조 시 첨가된 부재료의 수 분 함량은 떡의 경도에 큰 영향을 미치는데, 미강 분말의 수분 함량이 쌀가루보다 낮아 미강 분말을 첨가할 때 쌀가루 의 수분이 흡수되고 전반적으로 첨가된 물의 양이 감소하여 떡의 경도가 증가한 것으로 보인다(Zhang 등, 2016). 또한 Fig. 1의 결과와 같이 미강 함량이 높아질수록 증가하는 아 밀로스 함량이 팽윤을 억제하여 경도에 영향을 준 것으로 보인다.

부착성은 미강 함량이 0%에서 15%로 증가할수록 -7.47

~-0.22 g･s로 값이 높아진 결과를 보였으며, 탄력성은 미강 을 첨가함에 따라 유의적인 차이를 나타내지 않아 미강 첨가 량이 절편의 탄력성에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단 된다.

응집성은 0% 첨가군에서 1.24±0.04 g/s로 가장 높았고, 5%는 1.18±0.04 g/s, 10%는 1.11±0.16 g/s이며, 15%에 서 1.01±0.08 g/s로 가장 낮게 나타났다. 이는 미강에 비해 쌀이 전분 함량이 높으므로 치밀한 내부조직을 이룰 수 있기 때문에 미강 첨가량이 증가할수록 응집성이 감소한 것으로 보이며(Kim 등, 2016), 전분을 함유한 자색고구마를 첨가한 설기떡(Ahn, 2010)의 응집성 측정 결과와도 유사한 경향을 보였다.

검성은 0%에서 1,394.12±40.68 g/s로 가장 낮은 값이 나타났고 5%는 1,701.08±60.15 g/s, 10%는 2,689.66±

326.25 g/s로 증가하였으나, 15%에서는 2,644.92±556.10 g/s로 다소 감소하는 경향이 나타났다. 검성의 증가는 절편

의 질감이 단단하게 덩어리진 뒤 파쇄 했을 때 거칠게 부서 지는 상태의 조직감을 가지게 되는 것을 의미하며(Kim 등, 2015), 미강 함유량에 따라 경도가 증가하여 검성도 함께 증가한 것으로 판단된다. 미강의 식이섬유 증가가 쌀가루의 전분 함량을 감소하게 하여 15% 첨가군의 검성이 10% 첨가 군보다 낮아진 것으로 보인다(Shin 등, 2017).

씹힘성은 검성의 결과와 유사한 경향을 보여 0%에서 1,411.26±40.64 g로 가장 낮은 결과가 나왔고 10%와 15%

에서는 대조구보다 약 2배 이상의 값을 나타내었다. 15%에 서는 10%보다 다소 낮은 값이 나왔으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 이러한 결과는 아사이베리를 첨가한 설기 떡의 연구와 유사한 결과를 보였다(Choi, 2015).

총 폴리페놀, 총 플라보노이드, 총 탄닌 함량 측정 본 실험에서 미강과 미강 절편의 총 폴리페놀 화합물의 함량을 측정한 결과는 Table 5와 같다. 미강 에탄올 추출물 과 물 추출물의 폴리페놀 함량은 농도 의존적으로 증가하는 경향을 보였으며 물 추출물보다 에탄올 추출물에서 더 높은 함량을 나타내었다(P<0.05). 상황버섯의 페놀성 화합물은 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 2.8배 이상 유의적으로 높은 함량을 보였으며(Kim 등, 2008), 오미자 에탄올 추출 물은 열수 추출물보다 유의적으로 높은 폴리페놀 함량을 나 타내어(Kim 등, 2009) 본 연구와 유사한 경향을 보였다.

미강과 미강 절편의 총 플라보노이드 함량은 본 연구의 폴리페놀 함량과 유사한 결과를 나타내었다(Table 5). 미강 의 총 플라보노이드 함량은 에탄올 추출물이 13.26 µg CE/

100 mg으로 가장 높았고, 물 추출물에 비해 2배 이상 높은 값을 나타내었다. 미강 절편 5~15% 첨가군에서 두 추출물 모두 미강 함량이 증가할수록 플라보노이드의 함량이 증가 하였다. 플라보노이드는 활성산소와 NO 제거력에 있어 복 합적인 특성이 있는 것으로 보고되어 미강 절편 또한 이와 유사한 역할을 할 것이라고 예측된다(Shin 등, 2004).

본 연구의 탄닌 함량 측정 결과는 Table 5에 나타내었다.

미강 에탄올 추출물의 총 탄닌 함량은 493.40 µg TAE/100 mg이었고 미강 절편 에탄올 추출물에서 대조군과 5, 10, 15% 첨가군은 각각 188.58, 278.61, 348.10, 354.98 µg TAE/100 mg으로 탄닌 함량이 유의적으로 증가하였다(P<

0.05). 미강 물 추출물은 513.54 µg TAE/100 mg으로 에탄

(6)

Table 5. Comparison of total polyphenol, flavonoid, and tannin contents of ethanol and water extract fraction of Jeolpyeon added with different concentrations of rice bran

Extract

fraction Sample Total phenolic

(µg GAE/100 mg) Total flavonoid

(µg CE/100 mg) Tannin

(µg TAE/100 mg) Extraction yield (%)¹⁾

Ethanol

0%

5%

10%

15%

Rice bran

207.19±1.80^e2)3) 395.29±6.06^d 549.93±7.58^c 653.14±6.89^b 928.86±1.01^a

8.55±0.51^d 8.97±0.06^c 9.22±0.04^c 10.16±0.05^b 13.26±0.06^a

188.58±2.51^d 278.61±6.48^c 348.10±13.83^b 354.98±6.88^b 493.40±13.37^a

1 2.56 2.66 2.73 11.23

Water

0%

5%

10%

15%

Rice bran

180.64±4.55^e 276.36±3.54^d 359.93±0.51^c 604.93±5.56^b 913.14±8.08^a

2.57±0.15^d 2.95±0.23^c 3.40±0.04^b 3.58±0.17^b 5.63±0.13^a

150.32±1.89^e 222.09±1.48^d 309.11±3.49^c 339.11±1.45^b 513.54±8.13^a

4.29 4.56 4.70 4.74 14.05

1)The values on the table are calculated in percentage (w/w) from the raw material (100%).

3)Means with different letters in a column are significantly different at P<0.05.

c

h hi i i

b

ef e fg h

b a

c c d ef

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

DPPH radical scavenging . activity (%) .

2.5 mg/mL 5 mg/mL 10 mg/mL

0% 5% 10% 15% Rice Ascrobic acid bran 1000 μg/mL

A

d

g hi j k

cd e h i

k

a

bc b

f f hi

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

DPPH radical scavenging . activity (%) .

B

Fig. 2. DPPH radical scavenging activity in (A) ethanol and (B) water extract of Jeolpyeon added with different concentrations of rice bran. Each value is mean±SD (n=3). Values with different letters above the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

올보다 높았으며, 미강 절편의 0~15% 첨가군은 각각 150.32, 222.09, 309.11, 339.11 µg TAE/100 mg으로 유의적으로 증가하였다(P<0.05). 본 연구 결과에 미강과 미강 절편의 탄닌 함량이 플라보노이드 함량보다 월등히 높았는데, 이는 흑미의 페놀 화합물은 50% 이상이 탄닌으로 구성되어 있고 분자량이 큰 플라보놀 및 플라보노이드의 함량은 비교적 낮 다는 Chung과 Lee(2003)의 연구 결과와 유사하였다.

수득률은 Table 5에 나타내었으며 미강 물 추출물이 14.05%로 가장 높았고 에탄올 추출물은 11.23%였다. Zhou 등(2005)의 연구에서 식물에 존재하는 많은 phytochemical 중 페놀화합물은 이차 대사산물로 함량이 높을수록 항 산화 활성이 높다고 보고되어 본 연구 결과 미강에 다량 함 유된 페놀화합물이 항산화 작용을 할 것이며 미강 절편이 항산화 기능성 식품으로 이용 가능성이 있을 것으로 생각된 다.

미강을 첨가한 절편의 DPPH 라디칼 소거능

Polyphenolic 화합물들의 hydroxyl group은 free radi- cal을 안정화시킬 수 있는 페놀기를 가지며 DPPH와 반응하

기 쉬워 우수한 항산화력을 나타낸다. DPPH 라디칼 소거능 은 항산화 물질의 전자공여능에 의하여 수소 혹은 전자를 받아 짙은 자색에서 노란색으로 변하는 정도에 따라 항산화 능을 평가한다(Rice-Evans 등, 1997). 이에 본 연구에서는 미강과 미강 절편의 DPPH 라디칼 소거능을 측정하였고 그 결과는 Fig. 2와 같다. 미강의 에탄올 추출물은 10 mg/mL 농도에서 74.56%의 활성을 보여 에탄올 추출물 중 가장 높 은 항산화 활성을 나타냈다. 미강 절편의 에탄올 추출물 또 한 농도가 증가할수록 높은 소거능을 보였으며, 10 mg/mL 농도의 15% 첨가군에서 58.82%로 가장 높았다. 미강의 물 추출물은 10 mg/mL에서 54.60%의 활성을 나타냈고 미강 절편의 경우에는 미강 농도에 의존하여 활성이 증가하였으 며, 특히 15% 미강 첨가군은 51.97%로 대조군에 비해 28.43

% 높은 활성을 나타내었다. 항산화 활성은 폴리페놀 및 플라 보노이드 함량과 상관관계가 있다고 알려져 있는데(Park, 2002), 본 연구에서도 DPPH 라디칼 소거능 결과에서 폴리 페놀과 플라보노이드 함량이 더 많았던 에탄올 추출물이 물 추출물보다 높은 라디칼 소거능을 보여 항산화 활성과 폴리 페놀, 플라보노이드 함량은 관련이 있는 것으로 보인다.

(7)

cd bc e

f

hi

b d c

e

h

a

bc b cd de

g

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

ABTS radical scavenging . activity (%) .

A

j i

h fg

bc

i f

e cd b

h

de de bc b a

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

ABTS radical scavenging . activity (%) .

B

Fig. 3. ABTS radical scavenging activity in (A) ethanol and (b) water extract of Jeolpyeon added with different concentrations of rice bran. Each value is mean±SD (n=3). Values with different letters above the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

i

fg e de

b

h

f

e d

a

g

e

d c

a

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

0% 5% 10% 15% Rice bran

Absorbance at 700 nm .

A

g

f e

bc

a

g

e d bc

a

f

e cd

b

a

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

0% 5% 10% 15% Rice bran

Absorbance at 700 nm .

B

Fig. 4. Reducing power in (A) ethanol and (B) water extract of Jeolpyeon added with different concentrations of rice bran. Each value is mean±SD (n=3). Values with different letters above the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

미강을 첨가한 절편의 ABTS 라디칼 소거능

ABTS는 비교적 안정한 자유 라디칼로써 DPPH 라디칼과 함께 항산화 활성을 측정하는 데 많이 이용된다. 측정 결과 는 Fig. 3과 같이 절편 내의 미강 함량이 증가할수록 ABTS 활성이 증가하였다. 에탄올 추출물의 10 mg/mL 농도에서 미강은 77.46%, 미강 절편의 15% 첨가군에서는 71.58%로 대조군보다 3배 이상 높은 활성을 나타냈다. 미강의 물 추출 물은 10 mg/mL에서 92.58%로 에탄올 추출물보다 높은 활성 을 보였으며, 미강 절편은 10 mg/mL 농도에서 미강 함량이 0%에서 15%로 증가할 때 라디칼 소거능이 62.22%, 84.09

%, 85.56%, 90.45%로 유의적으로 증가하였다(P<0.05).

Kong 등(2008)의 연구에서는 흑미 미강 메탄올 추출물의 tocopherol 함량이 높아 항산화력이 높다고 보고됨에 따라 미강에 존재하는 다양한 항산화 물질들이 본 실험에 영향을 미친 것으로 보인다. DPPH 분석법은 용매를 메탄올로 사용 하여 수용성 용액을 용매로 사용하는 ABTS 분석법보다 높 게 나타날 경우 폴리페놀류와 같은 지용성 항산화 성분이 많은 것으로 해석할 수 있으며, 반대의 경우 항산화 작용을 하는 지용성 물질보다 수용성 고분자물질이 많이 존재하는 것으로 예측할 수 있다(Park 등, 2009). 앞서 본 연구에서

ABTS 분석법에서는 미강 물 추출물이 에탄올 추출물보다 높은 항산화력을 나타내었는데 이는 수용성 탄닌에 의한 것 으로 생각된다. 이러한 쌀의 항산화 물질은 배유층보다 미강 층에 다량 존재하므로(Moon 등, 2015) 미강이 쌀가루에 부 족한 생리활성 성분을 보충해주어 영양적으로도 우수한 기 능성 식품으로 활용할 수 있다고 생각된다.

미강을 첨가한 절편의 환원력

환원력은 항산화 작용의 여러 기작 중에서 활성산소종 및 유리기에 전자를 공여하는 능력을 측정하는 방법으로 항산 화 활성 정도를 평가할 수 있는 방법 중의 하나이다. Fig.

4에서 나타난 바와 같이 10 mg/mL 농도에서 미강 절편의 물 추출물은 0~15% 미강 첨가별로 2.28, 2.64, 3.12, 3.48 의 흡광도 값으로 증가하였으며, 에탄올 추출물 또한 2.35, 3.18, 3.73, 4.28로 미강의 농도가 증가할수록 유의적으로 높은 활성을 보였다(P<0.05). 미강의 물 추출물은 10 mg/

mL 농도에서 5.96의 활성을 보였고, 에탄올 추출물은 6.76 으로 가장 높은 활성을 보였다. Sa 등(2010)의 국내산 수수 품종을 연구한 결과 항산화 활성이 높은 품종일수록 높은 폴리페놀 함량을 나타내었다고 발표하였고, 앞서 기술한 바

(8)

a a a a

a a a

e d d

d b

f f f f

c

0 20 40 60 80 100 120

Relative cell viability (%) .

250 μg/mL 500 μg/mL 1000 μg/mL

Control LPS 0% 5% 10% 15% Rice bran LPS - + + + + + +

A

b b ab b

a a ab

cd cd cd

c cd

e d d

d d

0 20 40 60 80 100 120

Relative cell viability (%) .

250 μg/mL 500 μg/mL 1000 μg/mL

B

Fig. 5. Cytotoxicity of Jeolpyeon added with rice bran. RAW cell (1×10⁵ cells/mL) were treated with (A) ethanol and (B) water extract of Jeolpyeon added with different concentrations of rice bran. Each value is mean±SD (n=3). Values with different letters above the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

d a

b

c cd

d d

0 20 40 60 80 100 120

NO production (%) .

A

d d d b c

a

d

0 20 40 60 80 100 120

NO production (%) .

B

Fig. 6. Inhibition of nitric oxide production in RAW 264.7 cell treated with (A) ethanol and (B) water extract of Jeolpyeon added with different concentrations of rice bran. Each value is mean±SD (n=3). Values with different letters above the bars are significantly different P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

와 같이 미강 첨가량이 증가할수록 절편의 총 폴리페놀 함량 과 항산화 활성이 높았으며, 환원력 또한 높아지는 것을 확 인하였다. 이 결과는 총 페놀 함량과 항산화 활성이 상관관 계가 있는 것을 알 수 있었으며, Pasko 등(2009)의 연구에 서도 총 페놀 함량이 많을수록 높은 항산화 활성이 나타난다 고 보고하여 본 연구와 동일한 결과를 나타냈다.

미강을 첨가한 절편의 세포 생존율

미강 절편의 에탄올 추출물과 물 추출물을 이용하여 RAW 264.7에서 250, 500, 1,000 µg/mL 세포독성을 측정한 결 과는 Fig. 5와 같다. 에탄올 추출물 1,000, 500, 250 µg/mL 농도에서 미강의 세포 생존율은 20.79±4.71, 32.30±1.54, 91.04±4.76%를 나타내었고 물 추출물에서는 농도별로 40.01±4.81, 57.85±5.48, 86.34±1.41%를 나타내었으며 추출물 모두 500 µg/mL와 1,000 µg/mL에서는 세포독성이 관찰되었다. 에탄올 추출물의 250 µg/mL 농도에서는 0~15

% 첨가군을 처리한 세포의 생존율이 104.78±3.50, 93.00

±0.83, 93.03±4.34, 92.15±8.15%로 유의적인 차이가 나 타나지 않았고, 물 추출물에서는 0~15% 첨가군이 109.12

±3.72, 94.24±5.93, 86.57±7.48, 86.37±4.01%로 모두 80% 이상의 세포 생존율을 보였다. 따라서 본 실험의 RAW 264.7 세포를 이용한 실험의 미강과 미강 절편 추출물의 처리농도는 세포 생존율에 영향을 주지 않는 농도인 250 µg/mL로 결정하였으며, 본 실험의 NO 생성량의 변화가 세 포독성에 의한 영향과는 무관하다고 볼 수 있다.

미강을 첨가한 절편의 NO 생성능 측정

대식세포는 염증반응 시 NO와 같은 활성질소종을 대량으 로 생산하고 이러한 염증성 매개물질들의 과도한 분비로 인 하여 세포손상, 유전자 변이, 신경손상, 조직손상과 같은 병 변이 발생하므로 염증반응에서 NO의 분비를 억제하는 것은 매우 중요한 수단으로 작용한다(Cho 등, 2017). LPS는 대 식세포에서 활성산소종의 과잉생성을 유도하여 inducible nitric oxide synthase(iNOS)의 작용에 의해 NO 생성을 유 도하는 것으로 알려져 있다(Su 등, 2011). 본 연구에서는 미강 함량에 따른 미강 절편의 물 추출물과 에탄올 추출물의 항염증 활성을 확인하기 위해 LPS로 NO 생성을 유도한 RAW 264.7 대식세포에 미강과 미강 절편 추출물을 무독성

(9)

농도인 250 µg/mL로 처리하여 NO 생성능을 비교하였다 (Fig. 6). LPS 처리군은 control보다 NO 생성량이 증가하였 으며, 이러한 결과를 미루어 보아 LPS에 의한 염증반응이 효과적으로 이루어졌음을 알 수 있었고 미강 절편 추출물을 처리하였을 경우 NO의 생성량은 미강 함량이 증가함에 따 라 감소하는 경향을 관찰할 수 있었다. 에탄올 추출물의 경 우 NO 생성량이 0, 5, 10% 미강 절편에서 87%, 74%, 65%

로 감소하였고 15% 미강 절편 추출물에서는 62%로 LPS 대비 38% 감소하여 NO 생성 저해 활성을 확인하였다. 물 추출물의 경우 0% 미강 절편의 NO 생성량이 78%, 15%

미강 절편은 60%로 LPS 대비 약 40% 억제되었다. 미강과 같은 곡류인 메밀의 열수 추출물에서도 LPS 처리에 따라 증가하는 NO 및 iNOS 분비를 감소시켜 항염증에 효과가 있었다는 결과(Kang, 2014)와 유사하게 본 연구에서도 미 강은 LPS로 유발된 염증반응에서 NO의 분비를 유의적으로 감소시켜줌으로써 항염증 활성에 기여하는 것으로 판단된 다. 이는 Ahn 등(2015)이 발효된 쌀겨 추출물에서 식물체에 함유된 플라보노이드가 항염증 작용에 영향을 끼친다고 보 고하여 미강 절편에서도 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 이 NO 생성에 영향을 끼친 것으로 보인다.

요 약

본 연구에서는 다양한 생리활성 기능과 항산화력을 가진 미 강을 0, 5, 10, 15%로 함유하는 절편을 제조한 후 수분 함량, pH, 색도, 아밀로스 함량, texture 측정, 항산화 활성, 항염 증 활성을 측정하였다. 미강 절편의 수분 함량과 pH는 미강 의 농도가 증가할수록 감소하였다. 색도 측정 결과 명도는 0%가 79.32, 15%일 때 54.48로 미강 함량이 증가할수록 값이 감소하였지만, 적색도와 황색도는 미강 함량이 증가함 에 따라 높아지는 경향을 보였다. 아밀로스 함량은 15% 첨 가군에서 13.54%로 가장 낮았다. Texture 측정 결과 경도 와 부착성은 미강 함량이 증가할수록 값이 높아지는 경향을 보였고, 응집성은 감소하였다(P<0.05). 총 폴리페놀 함량은 15% 미강 절편의 에탄올 추출물에서 653.14 µg GAE/100 mg, 물 추출물에서는 604.93 µg GAE/100 mg으로 가장 높았으며, 총 플라보노이드와 탄닌 함량 또한 미강 함량에 비례하여 높은 활성을 보였다. DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, 환원력도 미강 농도에 의존하여 유의적으로 증가하는 결과를 나타내었다(P<0.05). LPS로 NO 생성을 유도한 대식세포에 추출물을 250 µg/mL로 처리하여 NO 생성능을 비교한 결과, LPS 처리군에 비해 미강 함량에 의 존하여 유의적으로 감소하는 것을 확인하였다(P<0.05). 본 연구 결과 미강은 항산화, 항염증 식품으로써의 가능성을 확인하였으며, 가격이 저렴하고 쌀보다 생리활성이 뛰어나 쌀의 일부분을 대체할 수 있어 경제적으로도 큰 이점을 지닐 수 있을 것이라 생각된다.

감사의 글

이 논문은 2018년도 정부재원(과학기술정보통신부 여대학 (원)생 공학연구팀제 지원사업, WISET-2018-194호)으로 과학기술정보통신부, 한국연구재단과 한국여성과학기술인 지원센터의 지원을 받아 연구되었고 KC대학교의 지원을 받 아 연구되었습니다.

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