저작자표시

저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 이용자는 아래의 조건을 따르는 경우에 한하여 자유롭게

l 이 저작물을 복제, 배포, 전송, 전시, 공연 및 방송할 수 있습니다. 다음과 같은 조건을 따라야 합니다:

l 귀하는, 이 저작물의 재이용이나 배포의 경우, 이 저작물에 적용된 이용허락조건 을 명확하게 나타내어야 합니다.

l 저작권자로부터 별도의 허가를 받으면 이러한 조건들은 적용되지 않습니다.

저작권법에 따른 이용자의 권리는 위의 내용에 의하여 영향을 받지 않습니다. 이것은 이용허락규약(Legal Code)을 이해하기 쉽게 요약한 것입니다.

Disclaimer

저작자표시. 귀하는 원저작자를 표시하여야 합니다.

비영리. 귀하는 이 저작물을 영리 목적으로 이용할 수 없습니다.

변경금지. 귀하는 이 저작물을 개작, 변형 또는 가공할 수 없습니다.

20 12 년 월8

2012年 8月 博士學位 論文

박 사 학 위 논

문

홍삼 추출물을 첨가한 두유의 이화학적 특성과 유효성분 분석

홍 삼 추 출 물 을 첨 가 한 두 유 의 이 화 학 적 특 성 과 유 효 성 분 분 석

朝 鮮 大 學 校 大 學 院

이 경 진

食 品 醫 藥 學 科

李 京 眞

홍삼 추출물을 첨가한 두유의 이화학적 특성과 유효성분 분석

Characteristics of physico-chemical properties and analysis of functional components in

soymilk with red ginseng extract

2012年 8月 24日

朝 鮮 大 學 校 大 學 院

食 品 醫 藥 學 科

李 京 眞

홍삼 추출물을 첨가한 두유의 이화학적 특성과 유효성분 분석

指導敎授 金 福 姬

이 論文을 理學 博士學位 申請 論文으로 提出함

2012年 4月

朝 鮮 大 學 校 大 學 院

食 品 醫 藥 學 科

李 京 眞

李京眞의 博士學位 論文을 認准함

委員長 조선대학교 교 수 이 명 렬 (인) 委 員 조선대학교 교 수 김 경 수 (인) 委 員 목포대학교 교 수 김 현 아 (인) 委 員 국립농업과학원 박사 이 영 자 (인)

委 員 조선대학교 교 수 김 복 희 (인)

2012年 6月

朝鮮大學校 大學院

목 차

ABSTRACT

제1장 서론

제2장 실험 및 방법

제1절 실험 재료··· 6

1. 대두 및 홍삼··· 6

2. 분석 시약과 표준물질··· 6

제2절 실험 방법··· 6

1. 생 대두 미세분말의 특성 분석··· 6

가. 일반성분과 미량성분··· 6

나. 식이섬유 분석··· 7

다. 입도 분석과 표면 분석··· 7

2. 생리활성 성분분석··· 12

가. 이소플라본 분석··· 12

나. 인지질 분석··· 12

다. 대두 사포닌 분석··· 12

제3절 홍삼 사포닌··· 15

1. 용매에 따른 사포닌 추출··· 15

가. 홍삼의 조사포닌 추출··· 15

나. 홍삼의 사포닌 추출 조건··· 15

다. 홍삼의 사포닌 분석··· 17

제4절 홍삼 두유··· 21

1. 홍삼 두유의 물리화학적 특성 분석···21

가. 홍삼 두유의 제조··· 21

나. 홍삼 두유의 pH 측정··· 21

다. 홍삼 두유의 점도측정··· 21

라. 홍삼 두유의 당도와 염도··· 21

2. 생리활성 성분분석··· 22

가. 홍삼 두유의 기능성 성분··· 22

나. 홍삼 사포닌··· 22

3. 홍삼 두유의 관능검사··· 22

제5절 통계처리··· 22

제3장 실험결과 및 고찰

제1절 생 대두 미세분말··· 23

1. 생 대두 미세분말의 일반성분 분석··· 23

가. 일반성분과 미량성분··· 23

나. 식이섬유··· 28

다. 표면 분석··· 28

라. 입도 분석··· 28

가. 이소플라본··· 33

나. 인지질··· 33

다. 대두사포닌··· 36

제2절 홍삼의 기능성 물질 추출··· 38

1. 홍삼의 기능성 물질 추출··· 38

가. 홍삼 사포닌의 UV-spectrum··· 38

나. 홍삼 사포닌 분리 동정··· 38

다. 가공 공정에 따른 홍삼 사포닌 추출··· 40

제3절 홍삼 사포닌 추출물 함유 전 두유··· 53

1. 전 두유의 물리화학적 특성··· 53

2. 전 두유의 점도 변화··· 58

3. 전 두유의 단백질 농도 변화··· 58

4. 전 두유의 관능 검사··· 58

5. 홍삼 사포닌 함유 전 두유의 기능성··· 64

제4장 결론 및 요약

참고문헌

Li stofTabl es

Table 1. Comparison between red ginseng and white ginseng ··· 3

Table 2. ICP operating conditions for elemental analysis in soyflour ··· 8

Table 3. Wavelenth for minerals analysis by ICP ··· 9

Table 4. Analysis condition of isoflavone in soyflour by HPLC ··· 13

Table 5. Analysis condition of phospholipid in soyflour by HPLC ··· 14

Table 6. Analysis condition of ginsenosides in red ginseng extract by HPLC · 18 Table 7. Liquid Chromatograph Mass Spectrometer(LC/MS) and operating parameters for analysis of ginsenoside in red ginseng extract ··· 19

Table 8. MS data of ginsenosides in red ginseng extract using LC/MS ··· 20

Table 9. Proximate composition of various soyflour ··· 24

Table 10. Composition of america soyflour ··· 25

Table 11. Micro elements in america soyflour ··· 26

Table 12. Composition of amino acid in america soyflour ··· 27

Table 13. Contents of dietary fiber of soyflour ··· 29

Table 14. Particle size analysis of soyflour ··· 31

Table 15. Contents of isoflavone in soyflour ··· 34

Table 16. Contents of lecithin and saponin of soyflour ··· 37

Table 17. Changes of sugar brix, salt content, and pH of soymilk produced soyflour ··· 54

Table 18. Changes of RI, pH in soymilk produced soyflour according to various concentrations ··· 55 Table 19. Changes of sugar brix, salt content, and pH of soymilk added red ginseng extract ··· 56 Table 20. Apparent viscosity of soymilk produced soyflour added red ginseng extract ··· 59 Table 21. Sensory evaluation test of soymilk with korea soyflour added red ginseng extract ··· 61

Li stofFi gur es

Figure 1. Functional properties of main saponins in Korea ginseng ··· 4

Figure 2. Schematic analysis of the determination of dietary fiber a) Test solution preparation ··· 10

b) Dietary fiber content ··· 11

Figure 3. Extraction procedure of crude saponin from red ginseng ··· 16

Figure 4. Surface anaylsis of soyflour by SEM ··· 30

Figure 5. Particle size analysis of America soyflour ··· 32

Figure 6. Chromatogram of phospholipid in soyflour by HPLC ··· 35

Figure 7. Spectrum of saponin extracted from red ginseng ··· 39

Figure 8. Total ion chromatograms, selacted ion chromatograms and mass spectra of red ginseng extracted with ethanol ··· 44

Figure 9. Total ion chromatograms, extracted ion chromatograms and mass spectra of red ginseng extracted with 70% ethanol ··· 48

Figure 10. Total ion chromatograms, extracted ion chromatograms and mass spectra of red ginseng extracted with H2O ··· 52

Figure 11. SDS-PAGE patterns of porteins in soymilk ··· 60

Figure 12. Sensory evaluation of chinna soyflour added red ginseng extract ··· 62

Figure 13. Sensory evaluation of america soyflour added red ginseng extract ·· 63

ABSTRACT

Char ac t e r i s t i c sofphys i c o-c he mi c a lpr ope r t i e sand a nal ys i soff unc t i onalc ompone nt si ns oymi l kwi t h

r e dgi ns e nge xt r a c t

Lee,KyungJin

Advisor:Prof.Kim,BokHee,Ph.D.

DepartmentofFoodandDrug,

GraduateSchoolofChosunUniversity

Red ginseng sticks,red ginseng extract,and powdered ginseng were used to producered ginseng wholesoymilk.Theanalysisofcontentand typesofsaponin, from red ginseng,showed no significantdifference on processing methods ofred ginseng. Extraction of saponin from ginseng using efficient food solvents of distilled water and ethanol showed more saponin by ethanolthan water.The extracts were prepared by the SPE method for simplicity and efficiency ofthe manufacturingprocesses.

The analysis ofred ginseng extracts atvarious concentrations and ofdifferent origin revealed the characteristics of whole soymilk containing saponin extracts from red ginseng.Higherconcentrationsofsaponin increased thesweetnessbutat thesametimedecreasedpH level,resulting in solidifiedsoymilk,losing itsproduct properties.The viscosity analysis ofwhole soymilk indicated thatadding 0.75% ginseng extracts gave soymilk the bestoverallacceptable quality.The evaluation results of protein content revealed that whole soymilk with more red ginseng extractshadhighercontentofwaterdisposableproteins.

Thesensory evaluation ofwholesoymilk showed thatexcessiveconcentration of redginseng extractsattributetolowersensory levelsbecauseofstrong odorfrom ginseng.Asaresult,wholesoymilkmanufacturedusing Koreasoyflourwith0.50% red ginseng extracts showed thebestproductquality in terms ofboth functional andsensoryaspects.

Inconclusion,thesensoryevaluationandassessmentsonnutraceuticalsubstances and physico-chemicalproperties conducted on whole soymilk manufactured from soyflour originated from korea,china and america and added with red ginseng extracts in a concentration of0,0.25,0.50,0.75,or1.00% showed thatexcessive amountofredginseng extractsreduced sensory propertiesoftheproductand was alsoassociatedwithfastersolidificationofthesoymilk.

- 1 -

제1 장 서 론

대두(Glycine max(L.)Merrill)는 극동아시아에서 가장 오래된 작물의 하나로,수세기 동안 우리 나라,중국,일본,동남아시아에서 다양한 형태로 단백질과 지질을 공급하는 중요한 원료이다.최근 전 세계적으로 1,370억 톤이 생산되며,특히 미국,브라질,중국,아르헨티나,인도 등이 주요한 수 출국이다.대두는 영양적으로도 우수하고,각종 기능성 성분이 많이 함유되어 있지만,특히 영양학 적으로 우수한 단백질이 40% 이상으로 소고기 보다 많이 함유되어 있는 아시아 지역에서는 가장 중요한 단백질 공급원이 되어 왔다(1).대두에 함유된 영양소인 단백질뿐만 아니라 지방,올리고당, 기능성 성분인 isoflavone,phyticacid,phytosterol,saponin,식이섬유 등과 같은 다양한 성분들의 기능성이 밝혀지게 되면서 대두 가공품들이 큰 주목을 받고 있다.이러한 연구 결과들이 속속 발표 되고 대두의 유용성이 일반 소비자들에게도 널리 알려지게 되면서 세계 각국에서 대두 가공품 시 장이 크게 성장하고 있다.1999년 10월 미국 FDA는 그동안의 임상 연구 결과를 바탕으로 대두 단 백질의 섭취가 심혈관계 질환의 예방이나 증상완화에 도움이 될 수 있다는 결론을 내리고,"하루에 대두 단백질을 25g 섭취하면 관상 심장 질환의 위험성을 낮출 수 있다 "는 내용의 표시를 1회 분 량 당 6.25g이상의 대두 단백질을 함유하고 있는 식품에 표시할 수 있게 허용함으로서 대두의 유 용성에 대한 관심이 모아지게 되었다(2,3).

대두 생리기능성 물질 중 대두단백질,peptide와 식이섬유에 대한 국내 연구는 오래 전부터 진행 되어 왔으며,1990년대에는 대두 올리고당에 관하여,그리고 최근에는 대두 isoflavone의 생리 기능 성 및 생산에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고 어느 정도 가시적인 성과를 보이고 있다.또한,대 두에는 다량의 식이섬유가 함유되어 있으며,특히 대두피 부분에 많다.대두피(soybean hull)는 대 두에 8∼10% 정도 함유되어 있어(4),대두가공 산업에서는 부산물로 미국에서는 연간 9.1× 105 M/T 정도가 생산되어 6.6cents/kg정도의 매우 싼 가격에 팔린다.국내의 경우도 식용 및 가공용 콩소비량은 2006년 기준으로 약 45만 M/T 정도이고,이중 8∼10%가 대두피라는 보고가 있으며 매 년 약 4만 M/T 정도의 대두피가 대두 가공 부산물로 생산되고 있는 것으로 추정된다(5).

대두피에는 여러 종류의 식이섬유가 함유되어 있으나,이 중 대두피에 많이 함유되어 있는 Bowman-Birk trypsin inhibitor는 항암 효과를 보이는 것으로 보고 되어있다(6, 7). 또한 Murray-Kolb등(8)에 의하면 대두피에는 phytate함량이 대두의 다른 부위에 비하여 낮기 때문에 철분의 흡수 및 이용에 방해가 적어 매우 우수한 철분 공급원이 될 수 있다고 한다.또한,대두피에 는 peroxidase활성이 매우 높은 것으로 알려져 있다.1990년대에는 대두피가 peroxidase를 산업적 으로 생산하는 원료로 사용되기도 하였는데,대두피에는 peroxidase이외도 chitinase가 존재한다(9, 10).대두는 생리활성 물질 소재로서의 활용을 위한 연구가 가장 많이 이루어지고 있다.생물 산업 의 발달에 따른 대두의 전통적인 기술에 의한 이용이 아니라 기능성 식품으로써의 필요성이 급격 하게 증대되고 있으므로,이에 활성 미세대두분말을 이용한 기능성 대두 가공 식품의 연구는 다양 한 가능성을 지닌 분야라 할 수 있다(11-13).과거의 식품은 신체구성 성분과 에너지원으로 작용하 는 1차적인 영양기능만을 중시하였으면,현대의 식품은 소비자의 기호성에 관여하는 2차적 감각기 능과 다양한 생리활성에 관여하는 3차적 생리조절기능이 대두되고 있으며,이에 따른 소비자의 선

- 2 -

호도는 3차적 생리조절기능 성분을 함유한 천연의 식품소재에서 건강기능식품을 찾는 경향이 두드 러지고 있다(14-19).인삼은 오가피나무과 인삼속에 속하는 다년생 초본류로서 한방에서는 그 뿌리 를 주로 이용하고 있는 우리나라를 대표하는 약용작물 중의 하나이다(20).

홍삼(紅蔘)은 안정성과 저장성 면에 있어 다른 유형의 삼에 비해 탁월한 것으로 알려져 있다.

인삼과 홍삼의 주요 생리활성 성분으로는 사포닌을 비롯하여 정유성분,폴리아세틸렌,페놀성분,배 당체 및 산성펩타이드 등이 있으며 그 밖에도 비타민,당류,무기질과 같은 다양한 영양 성분이 함 유되어 있다.그 중에서도 가장 대표적인 생리활성물질인 사포닌의 경우 1960년대 일본에서 화학적 인 연구가 시작되었으며,특히 인삼에 함유된 인삼 사포닌은 인삼 속(Panaxgenus)식물에만 함유된 특이한 모형의 담마린(dammarane)계 triterpeneglycoside로 인삼의 사포닌을 ginsenoside라고 부르 며,최근까지 약 33종 정도의 구조가 밝혀졌다.인삼의 화학 성분 중 가장 대표적인 생리,약리 활성 물질인 사포닌 성분의 차이를 살펴보면,함유 사포닌의 종류 면에서 홍삼은 백삼보다 많은 종류의 ginsenoside들을 함유하고 있으며,일부 ginsenoside들은 함량 증가가 일어나는데,지금까지 밝혀진 사포닌(ginsenoside)을 보면,홍삼에서 30종,백삼에서 22종이 분리 보고되고 있다.여러 연구 사례 를 통해 홍삼 제조 과정 중 수삼 중의 사포닌 성분의 증감과 변환이 확인 되었는데 이는 백삼 특 유 성분으로 존재하는 malonylginsenoside(M-G)-Rb1,-Rb2,-Rc,-Rd 등이 일반 ginsenoside와 다르게 수용성이 강하고 일반 ginsenosides는 물에 난용성인 malonyl기는 불안정하여 홍삼 제조과정 중 malonyl기가 쉽게 이탈 또는 분해되어 각각 ginsenoside-Rb1,Rb2,Rc,Rd로 변환되거나 혹은 ginsenoside- Rb1,gin senoside-Rs1,-Rs2,-Rs3로 변화되기 때문이다.따라서 동일한 원료 수삼 으로부터 제조된 홍삼과 백삼의 미량사포닌들의 함량을 보면 백삼보다 홍삼에서 함량이 높다는 것 이 확인되고 있다(21).백삼과 인삼 사이의 사포닌의 특성과 홍삼 사포닌의 기능성 역할을 Table 1(Soldatif외,1984)에 요약하였으며 Figure1은 고려 인삼 내에 존재하는 주요 사포닌에 대한 요약 하였다(22-25).

인삼 가공 음료의 연구에서 가장 중요한 부분은 생리활성 물질의 극대화라고 할 수 있으나,실제 소비자의 기호에 적합한 조미,조향 기술 또한 매우 중요하다.최근 들어 국내에서 재배된 인삼의 향이 약하며,해가 갈수록 향이 약해지고 있다는 지적이 국내외에서 빈번하게 발생하고 있다.그러나 인삼에 대한 연구는 거의 대부분의 인삼의 생리활성성분의 연구에 중점을 두고 있으므로,인삼의 품질 및 기호도와 직접적으로 관련된 향기 성분에 대한 연구는 매우 적은 실정이다.일부 연구자들이 국내 인삼과 중국인삼을 구별하기 위한 지표로 β-panasinsene과 γ-muurolene의 비율을 제시하기는 하였으나 이는 상업적으로 적용하기는 힘든 것으로 사료된다.인삼의 향기성분 추출방법으로 수삼의 동결건조 시 증류되는 휘발성 물질 분리와 증류방법 등을 통한 연구보고와 한국 홍삼과 중국 홍삼의 향유형 및 강도를 관능적으로 비교하고 홍삼 또는 인삼의 headspace에서 directextractionmethod 를 사용하여 인삼 제품의 향특성 연구도 보고된 바 있으나,전세계적으로 보편화할 수 있는 건강 기능성 음료의 다변화 연구에 있어서 인삼과 홍삼 고유의 향에 대한 기술적인 분석 방법의 개발이 매우 중요할 것이다.본 연구에서 현재 연구 완료한 dynamic headspace analysis,solid -phase microextrationmethod를 활용한 대두의 beanyflavor의 표준화 방법을 응용하여 소비자의 기호도에 부합하는 인삼과 홍삼 첨가 고기능성 음료의 연구도 가능할 것으로 여겨진다.2000년 미국 심장학회는 대두 단백을 ”심장을 건강하게 하는 식품“으로 인정함으로써 대두의 효능에 대한 소비자의

- 3 -

Category Redginseng Whiteginseng

Color light reddish brown to deep

maroon milkwhiteorlightyellow

Saponin

Contains ginsenosides-Rg2 (20), Rg3(20S),Rh1 (20R),Rh2,Rh4 which areformed by changesin partial structure of the ginsenosides due to pyrolysis duringsteaming

Contains malonyl ginsenoside Rd1,Rh2,Rc,and Rd.Malonyl ginsenosides are water soluble, unstable to heat,and they are transformed to ginsenosides by the heat (60∼70℃) during dryingprocess

Acidic

polysaccharides 7∼8% 2∼3%

Starch Gelatinizedstarch Intactstartch

Enzymes Allinactivated Mostlyremainactive (cf:α-amylase,invertase)

Polyacetylene

compounds 0.6∼1.0mg/g 0.1∼0.2mg/g

Melanoidin pigments

Melanoidin pigments slightly larger in molecular size than thatofwhiteginseng - contains maltol which has antioxidative activity

Containsnaturalpigmentsrather thanmelanoidinpigments

Hydrogen donating activity

High Low

Inhibitionof platelet aggregation

High Low

Table1.Comparisonbetweenredginsengandwhiteginseng

- 4 -

Figure1.FunctionalpropertiesofmainsaponinsinKoreaginseng

- 5 -

인식 변화에 더욱 큰 신뢰를 주고 있다.Mintel사의 GlobalNew Productdatabase에 따르면,2004년 9월에서 2005년 9월까지 1년간 출시된 신제품은 serving 당 18∼32 g의 고단백을 함유한 high proteinsoybeverage,콩과 주스 혼합음료,라이트 타입의 두유나 티와 두유가 혼합된 제품 등 새롭고 다양한 종류의 두유 제품군,어린이용 두유,두유분말 타입의 음료와 식사 대용식에 이르는 다양한 개별 제품군, 유기농 제품 등이었다. 또한, 2004년 발표된 SPINS Topline Report & Information Resources에 따르면 대두는 전통적인 두유의 개념에서 벗어나 다양한 가공 식품에 적용됨으로써, 무한한 성장의 가능성이 있는 것으로 예상되었다(26).최근 인삼이나 홍삼을 동결 건조 처리하여 미세분말을 제조한 후 이를 활용한 인삼 음료가 시판되고 있으나,이 또한 인삼이나 홍삼 자체를 활용한 제품에 국한되어 있으므로 국제화에 적합한 새로운 인삼 제품의 연구는 매우 시급한 실정 이다.인삼의 대표적인 유효 성분인 사포닌은 현재까지 상업적으로 이용할 수 있는 추출 방법이 매 우 제한적이다.국내에서는 단지 물과 에탄올(주정)을 일정 비율로 혼합하여 극성도를 단계적으로 조절하여 추출하는 방법이 가능하긴 하나,실제 ginsenoside의 추출 수율은 그다지 높지 않다.과거 부터 다양한 형태의 연구가 진행되고 있으며 국내에서는 메탄올과 물포화 부탄올의 분배계수를 이 용한 과거의 방법을 개량하여 새로운 형태의 new solventextraction(2001)과 High-speed counter currentchromatography(2004)법들이 시도되고 있으나,현재까지 상업화는 어려운 것으로 알려져 있다.또한,국내외에서 soxhlet,heatreflux,untrasount-assisted,microwave-assisted,supercritical CO2extraction 등을 활용하여 crudesaponin을 포함한 gisenoside를 추출하고자 하였으나,상업적 으로 고부가가치를 지닌 제품화는 현재 미비한 상태이다(27).

현재 세계 각국에서는 수명 연장에 따른 인구구성의 노령화,비만,암,심장병,고혈압 등의 생활 습관 병이 중대한 관심사가 되고 있어,식품을 통하여 적극적으로 건강을 유지하고자 하는 식품의 약으로의 연구 노력이 활발하게 진행 중이다.생명과학 발달의 결과 건강,장수 생활에 대한 관심이 높아지면서 일상의 식품 섭취를 통한 wellbeing을 구현하고자 하는 욕구가 강하게 대두되고 있으 며,기능성 식품에 대한 관심 또한 다양해져서 각종 기능성 제품들이 생산되고 있으며,시장 규모도 급성장하는 추세에 있다.즉,생리활성 기능성을 가지는 생물 신소재에 대한 탐색,구조해석,생리활 성 기전의 구명에서부터 제품화에 이르는 연구 개발이 시급한 실정이다.

이러한 측면에서 단백질 단위 중량 당 가격이 여타의 작물에 비하여 상당히 저렴하며,단백질과 각종 기능성 성분을 다양한 형태로 이용이 가능한 활성 미세대두분말은 신소재로써의 가치가 높을 뿐만 아니라,친환경적 작물인 대두와 전통적인 인삼을 생물 산업의 신소재로 한 체계적인 연구 및 제품 개발이 절실하게 요구되고 있다.이에,본 연구에서는 다양한 사포닌을 함유하고 있는 홍삼 추 출물을 첨가한 생 대두 미세분말의 두유 제조를 통하여,기능성 원료의 제조공정을 최적화하고,이 를 통한 기능성 두유를 제조하여 소비자의 기호에 적합한 전 두유를 만들기 위하여 산지에 따른 생 대두 미세분말의 제조공정과 미분쇄 과정,홍삼의 종류에 따른 사포닌 추출과 이를 첨가한 전 두유의 이화학적 특성과 생리활성물질의 함량을 분석하고자 한다.

제2장 실험 및 방법

제1절 실험재료

1.대두 및 홍삼

대두(GlycinemaxL.)는 미국산(나후텍,경기도),일본산(나후텍,경기도),중국산(나후 텍,경기도),국내산(연천군,경기도)을 생 대두 미세분말의 이화학적 분석 원료로 직 접 분쇄하여 사용하였다.홍삼 사포닌 함유 전 두유에 사용되는 생 대두 미세분말은 미국 NPI사의 K-600(NPICo.,Ltds,Iowa,USA)을 사용하였다.또한,가공용 홍삼 은 양삼 20지,홍삼농축액(60brix)과 홍삼 분말은 (주)한국인삼공사(Seoul,Korea)에 서 구매하여 시료로 하였다.

2.분석 시약과 표준물질

본 연구에 사용된 표준물질(이소플라본, 인지질, 식이섬유)은 Sigma-Aldrich Chemical(St.Louis,USA)사의 제품을 사용하였으며,인삼 사포닌 성분의 표준물질 은 한국인삼연초연구원에서 분리한 Rb1,Rb2,Rc,Rd,Rf,Rg1,Rg2,Rh1,Rh2등 11종을 분양받아 사용하였다. 또한, 분석에 사용된 acetonitrile, acetic acid, n-hexane, isopropane, ethylacetate, methanol, ethanol, water 등은 J.T.Baker(Philipsburg,NJ,USA)사의 HPLC grade를 사용하였다.

제2절 실험 방법

1.생 대두 미세분말의 특성 분석

가.일반성분과 미량성분

생 대두 미세분말의 일반성분은 AOAC 방법에 준하여 측정하였다.수분 함량은

105℃ 상압가열건조법으로,조회분 함량은 550℃ 회화법을 이용하였다.조단백질은 microkjeldahl방법을 이용하여 측정하였고,질소계수는 5.71로 산정하여 조단백 함 량을 계산하였다.조지방은 soxhlet추출법에 의해 측정하였다(28).대두 미세분말에 함유된 미량성분은 ICP(JOBIN Yvon,France)를 사용하여 Ca,Fe,Ma,P,K,Na, Zn,Cu,Mn,Se를 분석하였으며,실험 조건은 Table2∼3에 요약하였다.또한 아미 노산 분석은 가수분해 후 아미노산 자동분석기(CarloElbaModel3A29,Italy)로 분 석하였다.

나.식이섬유 분석

식이섬유 분석은 건강기능식품공전.시험법 Ⅲ.3.4.4.1식이섬유(제 1법)(29)에 따라 분 석하였으며 Figure3에 도식화 하였다.식이섬유 정량용 시약은 SigmaChemical사(St. Louis, No, USA)에서 구입하여 사용하였다. 효소는 α-amylase, protease, amyloglucosidase,인산 완충용액 및 Sigma& Aldrich사의 Celite545AW (No.C8656, USA)를 사용하였다.Filtering crucible은 poresize40-60μm 제품(Lowell,MA,USA) 을 사용하였다.식이섬유의 추출 조건은 대두분을 sodium hydroxide를 이용하여 pH 12

∼12.5로 조정한 알칼리성 수용액을 80℃ 수욕조에서 교반·가열하여 대두분 중의 수용 성 성분을 추출하여 제거하였다.원심분리기(SA-100-06,Westfalia,Germany)를 이용하 여 약 10,000g의 g-force조건으로 원심분리하여 수용액을 제거하고,식이섬유가 포함 된 불용성 sludge를 획득하였다.인산을 이용하여 sludge를 중화한 후에 과산화수소로 탈색 처리하였다.탈색이 끝난 후에 sludge를 다시 분리하여 조섬유질 함량을 결정하였 다.

다.입도 분석과 표면 분석

생 대두 미세분말의 입도 분석은 습식 입도분석기 particle size analyser(HELOS, Germany)를 사용하여 focallength :100mm,beam length :2.2mm의 조건에서 입도 분석하였다. 또한, 생 대두 미세분말의 표면 분석은 Shimazdu사의 주사전자현미경 (SEM;ScnningElectronicMicroscopy,SUPERSCAN SS-550,Japan)을 통하여 입도와 더불어 표면의 형태를 확인하였으며,이 때 생 대두 미세분말은 -54℃에서 동결 시킨 후 aluminum stub와 gold-palladium alloy로 코팅시킨 후 확인하였다.코팅은 0.065torr 이하의 진공 상태에서 10 min간 10 mA로 하였다. 코팅된 생 대두 미세분말은 Hitachi-4300scanning electron microscope(Hitachi,Tokyo,Japan)에서 10kV로 측정

하였으며,입도는 입도분석 결과와 더불어서,주사전자현미경으로 관찰시 25배로 확대하 여 측정하였으며,이를 환산하여 계산하였다(30,31).

Pneumaticnebulizer MeinhardTR-C-20,45psi Ultrasonicnebulizer CetacU 5000AT

Desolvation Coolingtemp.-5℃;heating140℃

Coolinggas 14ℓ/min Auxiliary 0.2-0.4ℓ/min

Sheathcarrier Trassy-Mermetpneumaticnebulizer,0.3ℓ/min Aerosol 0.7ℓ/minfor pneumaticnebulizer

Washoutperiod Meinhardnebulizer

Intergrationperiod Polychromator10s,mnnochromator1s Table2.ICP operatingconditionsforelementalanalysisinsoyflour

Minerals Wavelength(nm)

Ca 393.366

Fe 238.204

Mg 279.553

P 178.221

K 766.490

Na 589.592

Zn 213.857

Cu 324.754

Mn 257.611

Se 196.026

Table3.WavelengthformineralsanalysisbyICP

Two samples, 1.0 g,(M1, M2) were transferred into 500 ㎖ beakers respectively (necessarily removal of fat with ether or sugar with 85% ethanol)

Mixed with 40 ㎖ MES/TRIS solution and dispersed

Slowly Mixed with thermal stable 50 ㎕ α-amylase solution, capped with aluminum foil and stirred for 40 mins.

After the reaction, cooled to 60℃. ones attached to the wall or bottom of the beakers were scratched with a spoon and dispersed .

The beakers were cleaned up with additional 10 ㎖ distilled water

Mixed with 100 ㎕ protease solution, re-capped with aluminum foil and stilled at 60℃ water bath for 30 mins.

Mixed with 5 ㎖ 0.561 N HCl solution and adjusted ranging pH 4.0~4.7 at 60℃

Slowly Mixed with 300 ㎕ Amyloglucosidase solution,

re-capped with aluminum foil and stilled at 60℃ water bath for 30 mins.

Then the solutions were ready for analysis.

Figure2.Schematicanalysisofthedeterminationofdietaryfiber. a)Testsolutionpreparation

Each test solution was add with 60℃ 95% 225 ㎖ ethanol (ethanol : test solution = 4:1,v/v),

Prepare constant-weighted glass filter containing regularly dispersed diatomite earth layers with 78% ethanol 15 ㎖.

Test solutions were filtered and the residents were washed with 78% ethanol sol.

Precipitations were washed with 78% ethanol, 95% ethanol 15 ㎖ and acetone twice in regular sequence.

After the filter, acetone should not remain.

The precipitations were dried at 105℃ dry oven,

Overnight and cooled down to room temperature in desiccator for 1 hr.

After constant weighted,

* Omitted with weight of the glass filter and the dispersed diatomite

One resident for the Protein content and the other for the ash content for 5 hr. at 525℃

Dietary fiber content was obtained by following Blank test without sample

Figure2.Schematicanalysisofthedeterminationofdietaryfiber. b)Dietaryfibercontent

2.생리활성 성분분석 가.이소플라본 분석

생 대두 미세분말의 이소플라본은 Wang 등과 Barnes 등의 방법을 개선하여 HPLC(HP 1100series,HewlettPackard,USA)법으로 분석하였다(32).지방을 제거한 시료 5g에 80% 메탄올 200㎖을 넣고 상온에서 4시간 동안 추출하였다.추출된 시료 를 여과한 후,여액을 0.45um PTFE membranefilter(Milipore,Molsheim,France)로 여과하여 분석용 시료로 이용하였다.분석 방법은 Table4와 같으며,본 실험에 사용한 표준물질인 genistein 등 12종은 Sigma-Aldrich Chemical(St. Louis, USA), Fluka(Buchs,Switzerland)사로부터 구입하여 사용하였으며,malony-type,acetyl-type, glycosides,aglycone등을 구분하여 PDA(PhotoDiodeArray)를 이용하여 260nm에서 분석하였다.

나.인지질 분석

생 대두 미세분말에 함유되어 있는 인지질은 HPLC로 분석하였으며, 분석조건은 Table5와 같다.시료의 단백질 분석을 위하여 탈지시킨 여액의 용매를 제거하고,이 때 얻은 지용성 성분을 이용하여 분석하였다.대두분 100g에 n-hexane200㎖를 넣고 2 5℃ shakingwaterbath(,VS-1205SW1,대전,한국)에서 20rpm으로 교반 후 n-hexane 을 제거하여 지방을 제거하였으며,3회 반복하였다.이 때 얻은 여액은 Whatman No.2 paper filter(Piscataway,NJ,USA)를 이용하여 여과한 후 rotary evaporator(Eylar, Japan)로 25℃ 항온조에서 n-핵산을 제거하여 조지방을 얻어서 이를 이용하였다.탈지 공정을 통해 얻은 조지방 1g을 methylenechloride에 용해시킨 후 HPLC로 분석하였으 며,phosphatidylcholine과 phosphatidylethanolamine을 이용하여 표준곡선을 그려서 정 량하였다.

다.대두사포닌 분석

시료 1 g을 취해 50 ㎖의 80% 메탄올로 80℃ 수욕조에서 4시간 추출 후 0.45 μm PTFE membranefilter(Milipore,Molsheim,France)로 여과하여 획득한 추출액을 분석 에 사용하였다. 정성분석은 TLC를 이용하였으며, TLC plate는 Kieselgel 60 F-254(Analtech,Newark,Denmark)를 사용하였고,전개용매는 클로포름,메탄올,물을 65:35:10%의 비율로 하였으며(lowerphase),2시간 동안 전개하였다.TLC plate상의 각각의 saponin성분은 10% 황산에 1% cerium sulfate(CeSO4)를 뿌린 후 110℃에서 20 분간 가열하여 발색 시켜서 확인하였다(33).시료 중의 총 사포닌 함량은 sulfuric

System HP 1100series

Detector PDA(260nm)

Analyticalcolumn EclipseXDB-C18column(150mm X 4.6mm,3.5㎛,Agilent,USA)

Injectionvolume 20㎕

Mobilephase A :0.1% aceticacidinwater B :0.1% aceticacidinacetonitrile

Gradientprogram

0min B 10%

5min B 10%

50min B 10% → 35%

60min B 35% → 65%

80min B 65% → 10%

Flow rate 0.8㎖/min

acid-vanillin법(34)으로 측정하였다.즉,시료 100 μl와 8% vanillin-ethanol100 μl를 혼합 후 72% 황산 1㎖을 첨가한 후에 60℃에서 10분간 가열한 후 545nm에서 흡광도 를 측정하고,표준 사포닌에서 얻어진 검량 곡선으로 시료 중의 총 사포닌 함량을 구하 였다.

Table4.AnalysisconditionofisoflavoneinsoyflourbyHPLC

System HP 1100series

Detector UV/Vis(205nm)

Analyticalcolumn EclipseXDB-C18column(150mm X 4.6mm,3.5㎛,Agilent,USA)

Injectionvolume 20㎕

Mobilephase Acetonitrile:Methanol:Phosphoricacid(130:5:1.5)

Flow rate 1.0㎖/min

Table5.AnalysisconditionofphospholipidinsoyflourbyHPLC

제3절 홍삼 사포닌

1.용매에 따른 사포닌 추출

가.홍삼의 조사포닌 추출

홍삼에 함유되어 있는 기능성 물질은 기존에 알려져 있는 홍삼 사포닌을 원료 전처리에 따른 분해 및 변화를 측정하고자 하였으며,이는 부탄올을 이용하여 조추출된 홍삼을 HPLC-MS(HighPerformanceLiquidChromatogrpahyMassSpectrometry,WatersZQ 2000,Manchestor,England)를 이용하여 분석하였으며,추출 방법은 Figure3에 도식화 하였다.식품공전(2007)의 홍삼 실험법,환류 추출 방법에 의하여 시료 약 7 g을 달아 물 포화 부탄올 60㎖로 70∼80℃에서 3회 1시간 반복 환류 추출하여 이를 분액 여두에 모아 20㎖ 증류수를 첨가하여 물 포화 부탄올 층을 취하였다.항량된 농축플라스크를 사 용하여 감압 농축한다.부탄올 층에 에스테르 50㎖를 첨가하여 35℃에서 20분간 환류 추출하여 지방을 분리해 낸 후 잔류물을 건조기(105℃)에서 20분간 건조하고 데시케이 터에서 30분간 방냉하여 다음의 식에 따라 조 사포닌의 함량을 구하였다.

조사포닌(㎎/g)함량 =A-B/C

A :농축 플라스크의 건조 후 무게(mg) B :농축 플라스크의 건조 전 무게(mg) C :시료 무게(g)

나.홍삼의 사포닌 추출 조건

시료로 이용한 양삼,홍삼농축액,홍삼 분말에 함유되어 있는 사포닌을 분석하기 위하 여 홍삼의 가공 공정에 따른 사포닌을 추출하기 위하여 3단계를 공정을 거쳐서 진행하 였다.기존의 수화부탄올을 활용하여 조사포닌 함량을 식품공전에 의해서 추출하는 과 정에 식품용으로 재활용하여 다시 사용할 수 있도록,용매에 따라서 단순 추출 방법을 적용하였다.시료는 solid phase extraction용 실리카 컬럼(Sep-pak Silica cartridge, Long Body Sep-pak Plus;WatersCo.,Milford,MA,USA)를 이용한 미니 컬럼 크로 마토그래피법으로 당질과 단백질 및 갈변화 색소 물질 등의 여분의 불순물을 제거한 후 사포닌 함량을 분석하였다.실리카 컬럼은 105℃ 진공 오븐에서 2시간 건조시킨 후 데 시케이터에서 방냉하고,5㎖ 에탄올을 이용하여 불순물을 제거한 후 실험에 사용하였 다.샘플 0.2 g을 정확하게 취하여 실리카 컬럼에 첨가한 후 5 ㎖ 에탄올로 용출시켜

홍삼 사포닌을 추출하였다.추출액은 PEFE 실린지 필터(0.2 ㎛ X 13 mm,National ScientificCompany,Lawrenceville,GA,U.S.A)로 여과한 후 HPLC-MS에 주입하였다.

이 때 1차 사포닌을 추출하고 난 후 데시케이터에서 4시간 방냉 후 다시 2차 용매인 물 을 이용하여 동일하게 추출한 후 분석하였으며,다시 4시간 방냉 후 3차 용매인 에탄올 을 이용하여 잔여 사포닌을 추출하였다.

Redginseng(7g)

extractedat75℃ suspendedin n-BuOH(60㎖,3times)

n-BuOH

layer Extractlayer

washedwithH2O(20

㎖)

n-BuOH layer Aqueouslayer

addedethylether50㎖ and concentratedat 35℃

Crudesaponin

Figure3.Extractionprocedureofcrudesaponinfrom redginseng.

다.홍삼의 사포닌 분석

인삼의 기능성 물질 추출은 기존의 부탄올을 이용한 방식을 가장 많이 사용하고 있으 나,이는 상용화가 어려운 부분이 있으므로,이러한 방법이 아닌 열수 추출 또는 에탄올 을 함유한 열수 추출을 식품용으로 사용하고 있다.이에 기존의 물과 에탄올 외에도 아 세톤을 활용한 추출 방법을 함께 연구하였다.각 시료 약 0.5g씩을 50㎖ 튜브에 취 하여 50% 메탄올로 1시간 초음파 추출 후에 10분 간(3,000rpm)원심·분리하여 상층액 만을 0.45㎛ 필터로 여과한 후 시험용액으로 하여 Waters사의 HPLC/MS를 이용하여 분석하였으며 분석조건은 Table6∼8과 같다.

System WatersAlliance2690 Detector UV/Vis(285nm)

Analyticalcolumn XterraC18(150mm X 2.1mm,3㎛,Waters,USA) Injectionvolume 20㎕

Mobilephase A :0.25% aceticacidinMeOH B :0.25% aceticacidinwater

Gradientprogram

0min B 50%

2min B 50% → 20%

38min B 20% → 0%(A 100%) 43min B 0%(A 100%)

Flow rate 0.30㎖ /min

Table6.AnalysisconditionofginsenosidesinredginsengextractbyHPLC

Model WatersZQ 2000

Ionsourcetype ESI

Sourcepolarity positive

Capillaryvoltage 3.5

Conevoltage(v) 120

Extractor 300

RF lens 40

Sourcetemp.(℃) 700

Desolvationtemp.(℃) 3

Desolvationgasflow rate(h/ℓ) 0.1

Conegas 50

Table 7. Liquid Chromatograph Mass Spectrometer(LC/MS) and operating parametersfor

analysisofginsenosideinredginsengextract

compounds retentiontime (min)

precursor m/z

Rb1 17.30 1,131(M+Na)

Rc 19.61 1,101(M+Na)

Re,Rd 22.71 969(M+Na)

Rg1,Rf 16.46 823(M+Na)

Rg2,Rg3 28.39 801(M+Na)

Rh1 20.17 661(M+Na)

Noto-R2 17.56 793(M+Na)

Table8.MS dataofginsenosidesinredginsengextractusingLC/MS

제4절 홍삼 두유

1.홍삼 두유의 물리화학적 특성 분석

가.홍삼 두유의 제조

대두분 1kg에 4.5L의 물을 첨가하여 교반한 후,pilotplant를 이용하여 2kgf/cm² 압력의 스팀으로 평균 0.25℃/sec의 승온 속도로 가열하여 각 조건별로 샘플을 제조하 였다.홍삼에서 추출한 사포닌 추출물은 농도별로 대두분을 물과 교반한 후 가열하여 제조하였다.이 때 홍삼 추출액 0.1%,0.5%,1.0%를 첨가하여 홍삼 추출액 함유 두유를 제조하였으며,홍삼 사포닌 추출액(에탄올 1회 추출물)을 0.015%,0.05%,0.1% 첨가하여 사포닌의 잔존량을 확인하였다.

나.홍삼 두유의 pH 측정

두유의 pH 측정은 D-52(Horiba,Ltd.,Kyoto,Japan)pH meter를 이용하였다.

다.홍삼 두유의 점도 측정

두유의 점도는 Brookfieldviscometer(DV-2,Massachusettes,USA)를 이용하여 두유 의 점도를 15℃,20℃의 온도에서 각각 3회 반복 측정하였다.300㎖ 비이커에 두유 250

㎖를 정량한 후 #2spindle,회전속도 100rpm으로 10초간 교반한 후,일정한 값을 나타 내는 포인트를 측정하여 centipoise(cp)로 나타내었다.

라.홍삼 두유의 당도와 염도

두유의 당도와 염도는 당도계와 염도계를 사용하였다.ReflectiveIndex(RI;Brix %;

GMK-701R,G-won Hitech.,Seoul)와 Saltcontent(GMK-550,G-won Hitech.,Seoul) 를 이용하여 분석하였다.

2.생리활성 성분분석

가.홍삼 두유의 기능성 성분

두유의 기능성 성분은 인지질,이소플라본을 측정하였으며,이 때 분석한 방법은 제2절.2.

가.와 나.에 사용한 방법과 동일하게 하였다.

나.홍삼 사포닌

홍삼을 첨가한 두유와 홍삼 사포닌 추출물을 첨가한 두유의 홍삼 사포닌 함량은 제 3 절.1.다.홍삼사포닌 분석과 동일하게 HPLC를 이용하여 분석하였다.

3.홍삼 두유의 관능검사

생 대두 미세분말을 이용하여 제조한 홍삼 함유 전두유의 관능검사는 훈련된 패널 12 인을 선정하여 행하였다.이 때 차이식별검사 방법과 묘사 분석 방법을 이용하였다.

제5절 통계 처리

자료는 통계처리용 소프트웨어인 SAS/PC(version 8.2.1)를 이용하여 분산분석 (analysis ofvariance;ANOVA),다변량 분산 분석(multivariate analysis ofvariance; MANOVA),다중범위 검정(Duncan’smultiplerangetes),회귀 분석(regressionanalysis) 등을 실시하여 분석하였으며,이 때의 유의 수준은 5%이었다(35).

- I -

제3장 실험 결과 및 고찰

제1절 생 대두 미세분말

1.생 대두 미세분말의 일반성분 분석

가.일반성분과 미량성분

대두 가공 식품 제조에 적합한 생 대두 미세분말의 일반 성분과 미량성분 함량 특성을 분석하였으며, 대두 내 함유된 일반성분과 미량 무기질의 함량을 분석한 결과는 Table 9 및 Table10에 요약하였다.

전지활성 생 대두 미세분말의 일반 성분의 구성비는 국내산,미국산,중국산 및 일본산 대두분을 이용하여 구하였다. 수분 함량은 6.00∼7.21%로 분석되었으며, 유의적(p<0.05)으로 국내산 대두분이 높게 확인되었다. 탄수화물 함량은 24.48∼27.27%, 반대로 국내산 대두분이 유의적으로 낮게 확인되었다.(p<0.05).그러나,단백질 함량(38.43∼39.86%),조지방 함량 (23.00 ∼24.01%) 및 조회분 함량(4.60∼4.83%)은 유의적인 차이를 보이지 않았다.이와 같은 결과는 대두가 재배되는 지역에 따라 지방 함량과 단백질 함량에 의한 차이로 평가되었으며 또한 지리적인 차이에 의해서도 달라지는 것으로 보고된 바 있다(36).

미세 대두분말을 만드는 과정에서 발생하는 열로 인하여 일부 단백질의 변성과 엉킴현상,입도의 차이가 크게 나타나는 과정이 있었으며,이중 가장 입자가 작게 나타난 초미세 생 대두 분말(미국산)의 수분함량은 6.37% 이었으며,탄수화물, 조단백, 조지방 및 조회분은 각각 32.8, 35.1, 20.4 그리고 5.29% 이었다.또한,초미세 생 대두분의 미량 성분중 칼슘,철분,마그네슘,인,칼륨,나트륨,아연, 구리,망간,셀레늄을 ICP를 이용하여 분석하였으며,이 중 칼슘(Ca),마그네슘(Mg),인(P)및 칼륨(K)을 다량 함유하였다(Table11).

대두 내 함유되어 있는 아미노산 조성과 미세 분말화된 대두의 아미노산 조성은 크게 차이가 나타나지 않았다.전지활성 생 대두 미분말에 함유되어 있는 아미노산은 luecine,lysine,phenylalanine,valine, isoleucinetns 순으로 나타났으며,methionine,tryptophan,cystine 순으로 적게 함유되어 있어 (Table 12)문헌과 유사하였다(37,38).

- II -

Origin. Moisture(%) Carbohydrate(%) Protein(%) Fat(%) Ash(%)

korea 7.21A¹⁾ 24.48B 39.86A 23.86A 4.60A

america 6.50B 27.27A 38.43A 23.00A 4.80A

china 6.40B 27.24A 38.52A 23.01A 4.83A

japan 6.00B 26.11A 39.12A 24.01A 4.76A

Table9.Proximatecompositionofvarioussoyflour

1)Thesamelettersarenotsignificantlydifferentamong samplesinthesamecolumnatα=5%

- III - Table10.Compositionofamericasoyflour

components contents(%)

Moisture 6.37

Calories 455.0

Carbohydrates(calculated) 32.8

Protein 35.1

Totalfat 20.4

Monounsaturatedfat 5.6

Polyunsaturatedfat 11.2

Saturatedfat 3.6

Ash 5.29

- IV -

elements contents(mg/kg) elements contents(mg/kg)

Ca 2,060 Na 130

Fe 64 Zn 39

Mg 4,290 Cu 29

P 25,150 Mn 23

K 130 Se 75

Table11.Microelementsinamericasoyflour

- V -

compounds contents(mg/kg) compounds contents(mg/kg)

Tryptophan 5.0 Methionine 4.7

Threonine 15,000 Cystine 5.6

Isoleucine 16,750 Phenylalanine 18,020

Leucine 28,120 Tyrosine 13,060

Lysine 22,980 Valine 17,240

Table12.Compositionofaminoacidinamericasoyflour

- VI -

나.식이섬유

전지활성 생 대두 미세분말의 식이섬유 함량은 Table 13과 같으며,중국산 생 대두 미세분말의 식이섬유 함량이 가장 높은 것으로 나타났다.대두 및 대두가공품의 불용성 식이섬유 함량이 높을수록 비지 형태로 제거되므로,두유의 수율은 감소하고 부드러운 식감을 증가하는 원인으로 작용한다.

다.표면 분석

원료의 특성에 따른 생 대두 미세분말의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy;SEM)을 통하여 분석하였으며, Figure 4와 같다. 중국산, 미국산, 일본산 및 국내산 생 대두 미세분말의 주사전자현미경을 통해 대두 미세분 입자의 특성을 확인한 것이며,미국산 미세 대두분에 비해 중국산 미세대두분의 입자 형태가 불균일하게 나타남을 알 수 있었다.전반적인 미세분의 크기는 12.0∼29.6

㎛으로 평균 20㎛ 이내로 관찰되었다.

라.입도 분석

원료의 특성에 따른 전지활성 생 대두 미세분말의 입도분석 결과는 Table 14와 Figure 5에 나타나 있다. 전지 활성 대두분의 평균 diameter를 나타내는 것으로 48.29∼76.26 ㎛를 나타냈으며 입자 사이의 다양성은 같은 종에 있어서도 차이가 크게 나타났으며,일본산 대두분이 가장 좋은 것으로 관찰되었으며,중국산과 국내산 사이에는 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다.최소 입자 크기는 fine grainness를 포함하여 두유 제조 후 식감과 매우 밀접한 관련이 있기 때문에 입도가 낮을수록 두유 제조에 적합하다.Table 14는 생 대두분말의 미세화에 따른 입도의 차이를 나타낸 것이다.미국산 대두분의 입도가 가장 우수하였으며,300 mesh 기준이 되는 52.68 ㎛ 통과 율도 95.81%로 가장 높게 관찰되었다. 그러나,중국산과 국내산 대두 미세분은 각각 83.00,87.46%의 통과율을 보였을 뿐만 아니라 전반적인 입도도 높게 관찰되었다.대두분의 입도특성은 다양한 식이섬유 함량에 따른 영향이 있으므로 매우 중요한 지표중의 하나이다(39,40).

- VII - Table13.Contentsofdietaryfiberofsoyflour

soyflour contents

korea 20.70± 0.42 C

america 26.91± 0.48 AB

china 28.40± 0.52 A

japan 21.51± 0.37 C

1)Thesamelettersarenotsignificantlydifferentamongsamplesinthesamecolumnatα=5%

- VIII -

가)Koreasoyflour 나)Americasoyflour

다)Chinasoyflour 라)Japan soyflour

Figure4. SurfaceanalysisofsoyflourbySEM

- IX - soyflour d(0.1)

[㎛]

d(0.5) [㎛]

d(0.9) [㎛]

300mesh passrate(%)

america 2.33 11.35 47.70 95.81

china 4.29 25.08 71.54 83.00

korea 3.65 17.38 68.28 87.46

japan 3.01 13.86 60.14 92.30

Table14.Particlesizeanalysisofsoyflour

- X -

Figure5.Particlesizeanalysisofamericasoyflour

- XI -

2.생 대두 미세분말의 유효성분 분석

가.이소플라본

대두의 중요한 생리활성 물질 중 하나인 이소플라본의 분석 결과는 Table15와 같다.본 연구에서는 산지에 따른 생대두 미세분말의 soy isoflavnoe 중 대표적인 diadzin,genistin 및 glycitin 함량을 정량하였으며,미국산 생 대두 미세분말은 총 이소플라본 함량은 2006.5μg/g로 본 연구에 사용된 시료 중 가장 낮게 나타났으며,genistin,daidzin,glycitin 순으로 함유되어 있었다.그러나,중국산과 국내산 대두분은 genistin, daidzin, glycitin 순으로 나타났고, 일본산은 daidzin, genistin, glycitin 순으로 이소플라본이 함유되어 있었다.

대두가 갱년기 여성에게 있어 중요한 에스트로겐 대체 물질인 isoflavone을 함유하고 있다는 사실은 널리 알려져 있다.특히 soybean isoflavone은 genistein,daizein,glycitein 등이 선택적인 estrogen receptor의 역할을 하는 것으로 알려져 있으며,최근 대두 가공 식품 중 생리활성 물질로써 잘 알려진 일부 isoflavone의 함량은 대두 가공 제품의 겉면에 반드시 표기해야 한다.일반적으로 isoflavone은 protein g 당 0.2∼0.4 ㎎ 함유되어 있는 것으로 알려져 있으며,활성 미세 대두분의 경우 그보다 많은 2㎎/g이상이 나타났다.

나.인지질

전지활성 생 대두 미세분말에 함유되어 있는 생리활성 물질로서 대표적인 레시틴(lecithin;

phosphatidyl choline)을 포함한 대두분에 함유된 인지질을 분석하였으며, HPLC chromatogram은 Figure 6과 같다. 머무름 시간(Retention time)이 6.26분으로 관찰된 피이크가 phosphatidyl ethanolamine, 12.57분에 관찰된 피이크가 phosaphatidyl choline(lecithin)으로 확인되었다. 생 대두 미세분말의 total lipid 중 triacylglycerol 외에도 phospholipid와 glycolipid가 함께 존재한다.

일반적으로 알려져 있는 대두유는 n-핵산을 이용하여 대두에서 탈지하여 사용하나,그 입자가 1,000 mesh 이상으로 미세한 경우 입자에 따른 filtering이 용이하지 않을 뿐만 아니라,대두 내에 함유된 dietary fiber와 phosphatidyl choline으로 불리는 lecithin에 의한 emulsion이 생성되므로 어려운 것으로 보고되었다.그러나,실제 대두 내에 함유되어 있는 lecithin은 여러 가지 복잡한 경로를 거친 후 분리,정제되어 제품화되어 시판되고 있을 정도로 그 유용성과 건강 보조 식품으로서의 기능이 우수한 물질이다.실제 대두에서 추출한 lecithin과 enzyme activated full-fatsoy flour에서 추출한 lecithin의 함량에는 차이가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 그 함량과 lecithin이 분리되어 검출되는 free choline의 함량 또한 생리활성 물질을 다량 함유한 기능성 두유에 매우 중요한 지표 물질 중 하나이다.

특히 대두 가공 음료를 제조하는 경우,유막의 형성을 억제하고 제품의 부드러운 맛과 고소한 맛을 주는 동시에 유통기한을 연장시켜 주는 산화 방지 기능까지 함유하고 있는 lecithin의 함량은 합성 emulsifier의 첨가를 억제시켜 줄 수 있으므로 대두

- XII - origin.

isoflavoneconcentrations(㎍/g)

daidzin genistin glycitin total

america 944.0 958.5 104.0 2006.5

china 1051.0 1216.0 199.0 2466.0

korea 1173.5 1331.0 160.5 2665.0

japan 1223.5 1150.0 195.5 2569.0

Table15.Contentsofisoflavoneinsoyflour

- XIII -

Figure6.Chromatogram ofphospholipidinsoyflourbyHPLC phosphatidylethanolamine(6.26min)

phosphatidylcholine(12.57min)

- XIV -

가공 제품에 함유된 천연의 lecithin 함량은 높을수록 두유의 생리활성 물질의 측면에서도 매우 중요하나,유화제의 역할에도 매우 중요하다.

생 대두 미세분말의 레시틴 함량은 Table 16에서 요약하였다.생 대두 미세분말에 함유되어 있는 레시틴은 국내산 대두분이 유의적으로 높게 나타났으며,일본산 대두분이 유의적으로 낮게 나타났다.

레시틴의 양을 건물 100 g을 기준으로 함량 %로 나타냈으며,대두에 약 25∼30%의 지방이 함유되어 있고,정제하지 않은 대두유 중의 총 인지질 함량은 평균 2.5∼3.25%의 레시틴이 함유되어 있다는 연구보고를 포함하여 대두 가공품 중의 인지질 함량에 대해서는 많은 보고가 되어 있지 않아 정확한 비교는 쉽지 않다(41).

다.대두사포닌

Table 16은 생 대두 미세분말의 사포닌 함량을 표시하였다.대두 가공품 중의 총 사포닌 함량은 국내산 대두분이 가장 높은 것으로 나타났으며,일본산 대두분이 레시틴과 함께 유의적(p<0.05)으로 낮게 나타났다.기존에 보고된 대두 가공품의 사포닌 함량은 분석 방법에 따른 차이를 보이고 있는데 대두의 경우 0.22∼0.53%의 범위를 보이고 있으나,분석자에 따라서는 3.2%(dry basis) 정도의 높은 값을 보이는 경우도 보고되고 있다(42). 두유의 경우 0.26∼0.39%(dry basis)의 범위를, 생 대두 미세분말의 경우 열처리를 한 제품과 하지 않은 제품에서 차이를 나타낸다고 보고된 바 있다.대두 제품은 제품의 형태와 용도,다양성과 접근성,식염 처리 등으로 인하여 한번 섭취하는 제품의 양과 함께 영양소 함량도 달라지게 된다.또한,분석 방법 및 각 문헌과도 그 함량이 다르다.

- XV - Table16.Contentsoflecithinandsaponinofsoyflour

soyflours

contents

Lecithin(%) Soysaponin(%)

korea 2.90± 0.00 A¹⁾ 0.27± 0.06 A

america 2.30± 0.02 AB 0.25± 0.03 B

china 2.07± 0.01 B 0.27± 0.07 A

japan 1.58± 0.01 C 0.13± 0.01 C

- XVI -

제2절 홍삼의 기능성 물질 추출

1.홍삼의 기능성 물질 추출

가.홍삼 사포닌의 UV-spectrum

전지활성 생 대두 미세분말과 인삼에 함유되어 있는 기능성 물질을 물과 에탄올을 이용하여 추출하였 다.이 때 추출된 분획물별로 UV-VIS spectrum을 확인하여 HPLC-MS 분석에 적합한 spectrum을 설 정하였으며,그 결과는 Figure7과 같다.홍삼에 함유되어 있는 사포닌은 전처리 공정에 따른 홍삼의 종 류(농축액,분말,양삼 등)에 상관없이 유사하게 나타났다.

나.홍삼 사포닌 분리 동정

홍삼에 함유되어 있는 사포닌 함량은 식품공전의 물포화 부탄올 추출물을 이용하여 확인하였으나,이 렇게 추출된 홍삼 사포닌은 식품으로 사용하기 어려우므로,실제 고농도 사포닌을 추출하여 식품 첨가물 로 사용할 수 있도록 추출한 홍삼 사포닌을 HPLC-MS로 분석한 결과는 Figure8과 같다.홍삼의 가공 공정에 따른 사포닌을 추출하기 위하여 3단계 공정을 거쳐서 진행하였다.기존의 수화부탄올을 이용하여 조사포닌 함량을 구했지만 사포닌 추출 과정 시 다량의 추출 용매 사용 및 전처리 과정에 상당한 시간이 소요되는 단점이 있다.따라서 이러한 단점을 보완하기 위해 추출 용매의 사용을 최소화하고 홍삼 중에 잔류하고 있는 사포닌 성분을 효과적으로 추출하고 추출 시간을 단축하기 위해 상품화 되어 있는 SPE(Splid phase microextraction)를 이용하여 에탄올,물,메탄올 순으로 추출하였다.홍삼 사포닌의 분석 조건은 Table 6과 7에 요약하였으며, 분석 한 결과 Rb1 : 1131 m/z(M+Na), Rc : 1101 m/z(M+Na),Re,Rd :969 m/z (M+Na),Rg1,Rf:823 m/z(M+Na),Rg2,Rg3 :807 m/z(M+Na), Rh1 :661 m/z(M+Na),Noto -R2 :793 m/z(M +Na)이 검출되었다.기존의 식품 내 추출 방법에 많 이 사용되는 물,에탄올 및 이들의 혼합물 방식뿐만 아니라 다양한 형태로도 추출이 가능하였으며,홍삼 내 사포닌의 분리 동정은 물만을 이용한 경우,에탄올만을 이용한 경우 및 물과 에탄올 혼합물을 이용하 여 분리 동정한 경우 본 연구에서는 홍삼 사포닌 종류에는 차이가 나타나지 않았다.

- XVII -

Figure7.Spectrum ofsaponinextractedfrom redginseng

- XVIII -

다.가공 공정에 따른 홍삼 사포닌 추출

홍삼의 가공 공정에 따라 양삼 20지,홍삼 농축액,홍삼 분말의 3가지 원료에서 사포닌을 추출하였다.

이 때 추출되는 사포닌의 형태는 유사하였으나,양삼보다 홍삼 농축액에서 다양한 종류의 사포닌이 검출 되었으며, Figure 8∼10에 추출 용매별(에탄올, 70% 에탄올, 물) 사포닌에 대한 Total ion chromatogram,extracted ion chromatogram 및 MS spectra를 비교·분석하여 나타내었다.홍삼과 인 삼의 주된 사포닌은 panaxadiol또는 panaxatril과 같이 서로 극성이 다른 두 집단의 aglycone 구조를 갖는 배당체로 되어 있어,이러한 사포닌의 구조적 특성을 분리하기에 적합한 방법을 찾고 식품그대로 사용될 수 있는 분석 조건을 설정하여 추출한 홍삼 사포닌은 Rb1,Rb2,Rc,Rd,Re,Rf,Rg1이 검출되 었다.추출 횟수가 증가하여도 사포닌의 분석 피이크의 차이는 크게 관찰되지 않았으며,물과 에탄올을 순차적으로 용매로 사용하여 추출한 결과 용매에 의한 차이는 물보다 에탄올에서 보다 많은 농도의 사포 닌이 검출되는 것을 알 수 있었다.따라서 홍삼에서 사포닌을 추출하기 위한 용매로 에탄올이 우수한 것 으로 조사되었다.본 연구에 사용된 양삼과 홍삼농축액,홍삼 분말에 대한 추출물의 사포닌 종류에는 차 이를 나타내지 않았으므로,전 두유에 첨가되는 홍삼 추출액의 제조는 홍삼 농축액을 이용하였다.

- XIX -

Rb1:1131m/z(M+Na)

Rc:1101m/z(M+Na)

- XX -

Re,Rd:969m/z(M+Na)

Rg1,Rf:823m/z(M+Na)

- XXI -

Rg2,Rg3:807m/z(M+Na)

Rh1:661m/z(M+Na)

- XXII -

Noto-R2:793m/z(M+Na)

Figure8.Total ion chromatograms, selacted ion chromatograms and mass spectra of red ginseng extracted with ethanol

- XXIII -

Rb1:1131m/z(M+Na)

Rc:1101m/z(M+Na)

- XXIV -

Re,Rd:969m/z(M+Na)

Rg1,Rf:823m/z(M+Na)

- XXV -

Rg2,Rg3:807m/z(M+Na)

Rh1:661m/z(M+Na)

- XXVI -

Noto-R2:793m/z(M+Na)

Figure9.Total ion chromatograms, selacted ion chromatograms and mass spectra of red ginseng extracted with 70% ethanol

- XXVII -

Rb1:1131m/z(M+Na)

Rc:1101m/z(M+Na)

- XXVIII -

Re,Rd:969m/z(M+Na)

Rg1,Rf:823m/z(M+Na)

- XXIX -

Rg2,Rg3:807m/z(M+Na)

Rh1:661m/z(M+Na)

- XXX -

Noto-R2:793m/z(M+Na)

Figure 10. Total ion chromatograms, selacted ion chromatograms and mass spectra of red ginseng extracted with H2O

- XXXI -

제3절 홍삼 사포닌 추출물 함유 전 두유

1.전 두유의 물리화학적 특성

Table17은 활성 미세 대두분을 이용한 대두 가공 제품 중 홍삼을 첨가하지 않은 전 두유의 농도 및 특성을 알아보기 위하여 두유의 저장 중 당도,염도,pH의 변화를 측정한 결과다.활성 미세 대두분을 이용한 전두유의 제조는 미세분말을 105℃에서 5분간 증숙한 후 10℃에서 저장한 경우 3일 후에 빠르게 변하기 시작하였다.전 두유는 짧은 증숙 공정을 거친 후 beany flavor를 제거하여 제조하였으나,일정 기간의 살균 공정을 거친 후 제품화가 가능하였다.본 연구에서는 85℃ 30분 살균을 거친 전두유의 제조·저장 후 유통기한을 조사하였으며 살균 전 두유는 냉장 7일 동안 pH와 당도의 변화 없이 저장이 가능하였으나,두유 내 단백질의 응고가 시작되는 농도 이하로 희석된 기능성 두유의 제조가 필요하였다.

Table 18은 생 대두 미세분말의 농도에 따른 전 두유의 당도와 pH의 변화를 나타낸 것이다.가열 온도가 95℃에서 105℃로 올라갈수록 당도는 증가하였으며 pH 변화에서는 105℃가 가장 높은 값을 보였으나 온도 의존도와는 무관하였다. 대두분의 농도도 10.0%에서 20.0%로 올라갈수록 당도는 증가하였다. 그러나, 대두분의 농도가 20% 이상으로 제조 시 당도의 증가와 함께 pH의 저하가 관찰되었으며,이로 인하여 두유액의 응고가 함께 일어나서 두유로써의 물성을 잃게 되는 효과가 함께 나타났다.

Table 19는 생 대두 미세분말을 이용하여 전 두유를 제조할 시 홍삼 추출물의 첨가 농도에 따른 당도,염도,pH의 변화를 나타낸 것이다.국내산,중국산,미국산 생 대두 미세분말을 이용하여 95,100, 105℃에서 홍삼 추출물의 농도를 0,0.25,0.50,0.75,1.00% 넣어서 두유를 제조한 후 당도,염도, pH의 변화를 측정하여 두유 제조 적성을 알아보았다.두유 내 적성은 입도가 가장 낮은 미국산이 가장 우수한 것으로 나타났으며,다른 원산지에 비해 특히 미국산의 경우 가열 온도가 올라갈수록 당도는 상대적으로 낮아지는 경향이 관찰되었다.국내산이나 중국산의 경우 온도와는 무관한 변화를 보였으나 원산지별 pH 변화는 거의 차이가 없었다.대두 내 함유된 올리고당과 수용성 단백질의 용출을 알아볼 수 있는 자료로 홍삼 추출물의 농도는 원산지별로 다소 차이를 보였으나 95℃ 추출조건에서 국내산은 0.25%,미국산은 0.75% 그리고 중국산은 0.25%로 첨가할 시 가장 높은 당도를 나타냄을 알 수 있었다.

대두 단백질, 식이섬유질, 수용성 펩타이드, 인지질, 올리고당 등 대두 내 함유된 생리활성물질은 배당체의 형태이거나,분자 내 친수성 그룹을 갖고 있는 경우가 많으므로,이들이 홍삼 추출물의 첨가로 인하여 이온화 성질이 증가하고,유화성이 향상되므로 보다 높은 당도를 나타낼 뿐 아니라,대두 가공 제품으로의 연구 시 염도와 pH에 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.시중에 시판되는 대부분의 대두 가공 제품에 기능성을 부여하기 위하여 홍삼 추출물을 포함하여 제조하였으며,이 때 홍삼추출물에 함유되어 있는 이온화 성분들과 일부 미네랄이 염 효과(salteffect)를 나타내므로,유화성이 증가하고 제품화 이후 응고를 막아주는 역할을 한다. 그러나, 지나친 홍삼 추출물의 양은 제품의 관능을 저하시키고,두유의 응고를 빠르게

- XXXII -

Storage(days) Sugar(Brix%) Salt(%) pH

0 6.76 0.1 6.88

1 7.12 0.1 6.77

2 7.32 0.1 6.61

4 4.02 0.2 5.38

Table17.Changesofsugarbrix,saltcontent,andpH ofsoymilkproducedsoyflour

- XXXIII - Chinasoyflour(conc.%)

95℃ 100℃ 105℃

RI(%) pH RI(%) pH RI(%) pH

10.0 4.9 6.86 6.1 6.81 6.3 7.03

12.5 4.8 6.84 6.5 6.79 6.5 7

15.0 11.1 6.86 7.5 6.75 9.3 7.05

17.5 8.3 6.81 9.4 6.76 13 7.02

20.0 5.5 6.85 12.7 6.7 15.3 6.98

Americasoyflour(conc.%)

95℃ 100℃ 105℃

RI(%) pH RI(%) pH RI(%) pH

10.0 5.4 6.83 6.3 6.83 6.2 6.99

12.5 7.1 6.82 8.2 6.79 8.1 7.02

15.0 9.7 6.83 9.1 6.75 10.8 6.98

17.5 11.3 6.83 9.7 6.72 11.5 7.02

20.0 11.5 6.85 12.8 6.67 13.6 7.01

Koreasoyflour(conc.%)

95℃ 100℃ 105℃

RI(%) pH RI(%) pH RI(%) pH

10.0 6.97 5.4 2.5 6.94 6.2 7.05

12.5 7.9 6.94 8.7 6.9 9 7.19

15.0 9 6.93 9.5 6.84 10 7.12

17.5 12.6 6.9 12.7 6.83 9.8 7.14

20.0 14.2 6.94 13.6 6.82 14.2 7.14

Table18.ChangesofRI,pH insoymilkproducedsoyflouraccordingtovariousconcentrations

- XXXIV - China soyflour

95℃ 100℃ 105℃

RI(%) Salt pH RI(%) Salt pH RI(%) Salt pH

0.00% 8.2 0.1 7.01 9.2 0.1 7.05 7.7 0.1 7 0.25% 9.3 0.1 6.98 6.5 0.1 6.98 8 0.2 6.98 0.50% 8.7 0.1 6.99 8.4 0.1 6.98 8.2 0.2 6.97 0.75% 8.7 0.1 6.92 7.1 0.1 6.98 8.8 0.2 6.96 1.00% 8.1 0.1 6.9 6.9 0.1 6.98 8.4 0.2 6.95

America soyflour 　

95℃ 100℃ 105℃

RI(%) Salt pH RI(%) Salt pH RI(%) Salt pH

0.00% 10.3 0.1 7.02 8.8 0.1 7 7.7 0.1 7.02 0.25% 10 0.1 7 9.6 0.1 7.01 8.1 0.2 6.99 0.50% 10.5 0.2 7 9.6 0.2 7.01 10.3 0.2 6.95 0.75% 11.1 0.2 6.99 10 0.2 6.98 10 0.2 7 1.00% 10.8 0.2 6.98 10 0.2 6.93 8.2 0.2 7.05

Korea soyflour 　

95℃ 100℃ 105℃

RI(%) Salt pH RI(%) Salt pH RI(%) Salt pH

0.00% 10.6 0.1 7.12 10 0.1 7.17 9.8 0.1 7.12 0.25% 11.5 0.2 7.12 10.6 0.1 7.15 10 0.2 7.07 0.50%　 10.3 0.2 7.09 11.4 0.1 7.15 9 0.2 7.08 0.75% 10.3 0.2 7.09 11.1 0.1 7.05 9.5 0.2 7.05 1.00% 10 0.2 7.07 10.6 0.2 7.09 8.9 0.2 7.07 Table19.Changesofsugarbrix,saltcontens,andpH ofsoymilkaddedredginsengextract