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JKFN Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition



Online ISSN 2288-5978

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Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52(11): 1160-1169

Published online November 30, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.11.1160

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

Comparison of the Physicochemical Properties of Hot-Air-Dried Potatoes and Burdock according to the Pretreatment Process

Seung-Hee Lee , Mi-Yeon Lee , Eun Young Ko , and Mi-Jung Choi

Department of Food Science and Biotechnology of Animal Resources, Konkuk University

Correspondence to:Mi-Jung Choi, Department of Food Science and Biotechnology of Animal Resources, Sanghuh College of Life Sciences, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul 05029, Korea, E-mail: choimj@konkuk.ac.kr

Received: October 5, 2023; Revised: October 26, 2023; Accepted: October 27, 2023

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

This study compared the changes in the physicochemical properties and mineral content of hot-air-dried potatoes and burdock according to the pretreatment process for use as food materials for patients with kidney disease. Potatoes and burdock were pretreated with steaming and blanching (water, salt, sucrose, vinegar, ascorbic acid solution), dried with hot air, and observed for color, hardness, mineral content, and microstructure. Potatoes and burdock soaked in a low-concentration salt solution showed the least browning, and the color difference value was low, and they were most similar to the raw materials. Additionally, the degree of browning was found to be low in potatoes and burdock soaked in salt solution, and in burdock pretreated in water. The control (non-pretreated) potatoes, and those soaked with salt or sugar solutions showed maximum hardness, while those blanched or soaked in vinegar solution showed minimum hardness. The changes in mineral content showed different trends depending on the pretreatment process, but the total mineral content decreased the most when potatoes were soaked in sugar solution and when burdock was soaked in water. In addition, potatoes soaked in sugar solution and burdock soaked in water showed similar levels of bitterness, saltiness, sweetness, sourness, and umami in the taste distribution analyzed by the electronic tongue. These results show that the mineral content decreases the most when potatoes are soaked in sugar solution and when burdock roots are soaked in distilled water as pretreatment. Therefore, these are considered to be the most suitable food materials for patients with kidney disease.

Keywords: potato, burdock, hot-air-drying, mineral, browning

열풍건조는 산업적으로 농산물의 건조를 위해 가장 일반적으로 사용하고 있는 방법이나, 영양, 색상, 관능적 특성 측면에서 많은 품질 저하를 유발하고, 감자와 같은 식품에 갈변 반응을 일으켜 적색 및 황색을 증가시키는 것으로 알려져 있다(Geng 등, 2023; Leeratanarak 등, 2006). 따라서 열풍건조를 실시하기 전에 적절한 전처리 공정 없이 건조할 경우, 변색 및 조직 손상 등이 발생하여 품질이 저하된다. 건조 후 품질 저하를 방지하기 위하여 일반적으로 데치기, 침지, 증숙 및 삼투건조, 과열증기와 같은 전처리를 하고 있으며(Cheigh 등, 2011; Kim 등, 2014a; Nam과 Chun, 2021; Youn, 1998), 동결, 마이크로웨이브나 초임계 이산화탄소가 전처리로 사용되기도 한다(Baldwin 등, 1986; Chung 등, 2010; Lee 등, 1989). 채소류의 품질을 유지하기 위한 전처리에는 화학적 첨가물을 처리하여 품질 저하 현상을 억제하는 경우가 있는데, 이러한 이유로 잔류물이 없고 무독성 성분이 사용되거나, 열처리, 포장 등의 전처리를 사용하여 갈변을 지연시키고 채소의 품질을 보존하려는 연구들이 시도되고 있다(Dong 등, 2015; Im 등, 2022; Park 등, 1998).

여러 방법 중 채소의 증자 및 데치기 전처리는 적용하기 편하며, 가격이 저렴해 일반적으로 사용되는 방법이다(Sun 등, 2020). 건조과정 중에 갈변이 쉽게 일어나는 감자(Solanum tuberosum L.)는 가지과에 속하는 작물로 전분 함량이 많고 칼륨과 같은 무기질과 비타민 C 등의 영양소가 풍부하다(Choi 등, 2017; Jang 등, 2011). 감자는 단위면적당 생산량이 많으며 영양가가 높아 쌀, 밀, 옥수수 다음으로 주요한 세계 4대 작물이다(Zaheer와 Akhtar, 2016). 또한 다른 작물에 비해 저지방 영양소 공급원이며 식이섬유가 풍부하다(Yang 등, 2023). 감자의 주요 탄수화물인 전분은 젤라틴화 온도가 낮고 투명도와 점도가 높다(Zhang 등, 2018). 우엉(Arctium lappa L.)은 국화과에 속하는 작물로 식이섬유와 당질이 풍부하고 당질의 대부분이 이눌린 형태로 존재하여 신장병이나 당뇨병 환자에게 도움을 주는 알칼리성 식품으로(Lee 등, 2016; Moon 등, 2017), 이뇨작용과 해열작용 등의 효과를 지니고 있다(Chen 등, 2004). 우엉은 또한 식이섬유가 풍부하여 다양한 요리 재료나 음용차의 원료로 사용되고 있으나(Han과 Koo, 1993), 가공과정에서 갈변이 빠르게 진행되는 특성이 있다.

식품의 미네랄은 체내에서 정상적인 신체 기능의 유지에 필수적이지만, 만성질환자들에게는 부적정인 영향을 미치기도 한다. 나트륨은 투석 요법을 받는 사람, 신장 이식을 받는 사람 그리고 만성 신장 질환자에게 중요한 영향을 미치고 있다. 신장 질환 환자의 나트륨 섭취는 혈압 및 단백뇨를 증가시켜 혈관 및 신장을 손상시키고 질병을 진행시킨다. 그러나 나트륨 섭취량은 권장량을 초과하고 있어 나트륨 섭취를 줄이는 것이 필요하다(Wright와 Cavanaugh, 2010). 또한 고칼륨혈증과 고인산혈증은 만성 신장 질환 이환율 및 사망률을 증가시키기 때문에 혈청 수치를 정상적으로 유지하기 위하여 칼륨과 인의 식이 제한이 권장된다(de Abreu 등, 2023). 특히 혈청 중 인은 만성 신장 질환자의 심혈관 위험 인자로 작용할 수 있다. 따라서 인 함량이 낮은 식품의 개발은 만성 신장 질환 환자에게 매우 중요하다(Uribarri, 2007). 한편 칼슘의 섭취는 제2형 당뇨병의 위험을 낮추고(van Dam 등, 2006), 혈중 마그네슘 수치가 증가하면 심혈관 위험이 감소하는데, 이는 마그네슘이 혈관 석회화 진행을 감소시키기 때문이다(Jacobsen 등, 2021). 따라서 만성 신장 질환자의 식이에 있어서 미네랄 함량이 낮은 원료들을 사용하거나, 원료의 미네랄 함량을 낮추기 위한 전처리들이 수행되고 있다(Bethke와 Jansky, 2008, de Abreu 등, 2023).

감자와 우엉은 맛이 강하지 않고 영양적으로 우수하여 다양한 식품의 원료로 활용할 수 있으나, 칼륨과 같은 미네랄을 다량으로 함유하고 있어 신장 질환자들의 식재료 활용에 어려움이 있다(Kim 등, 2014b; Lal 등, 2020). 따라서 본 연구에서는 전처리 공정에 따른 열풍건조 감자와 우엉의 물리화학적 특성을 비교하였으며, 특히 미네랄 함량의 변화를 비교하여 신장질환 환자용 식품 원료로서의 활용 가능성을 재고하였다.

실험 재료

본 실험에서 사용된 근채류인 감자와 우엉은 대형마트에서 구입하였다. 흐르는 물에 2~3회 세척하여 이물질을 제거한 후 박피한 우엉은 4 cm×1 cm×0.5 cm, 감자는 6 cm×6 cm×0.5 cm로 절단하여 준비하였다.

전처리 공정

감자와 우엉의 전처리 공정으로 증숙(steaming), 데치기(blanching), 침지(soaking) 공정을 사용하였다. 증숙은 찜기에 3분간 처리하였고 데치기는 100°C 열수에 3분간 처리하였다. 침지는 정제수(deionized water), 0.1% 염화나트륨(NaCl, sodium chloride)(w/v), 0.5% NaCl(w/v), 5% 설탕(sucrose)(w/v), 10% 식초(vinegar)(v/v), 3% 비타민 C (ascorbic acid)(w/v) 용액에서 30분 동안 진행되었으며, 전처리하지 않고 건조한 시료를 대조구로 사용하였다.

열풍건조 공정

건조 시료는 열풍건조기(GN08, Hanil Electric)를 이용하여 60°C에서 7시간 열풍 건조하여 최종 수분함량을 10~ 15% 내외로 건조하였다. 건조 시료 원형과 분쇄 후 40 mesh 체로 정선한 분말을 분석 시료로 사용하였다. 감자와 우엉의 건조 전 초기 수분함량은 각각 84.31%, 81.99%였다.

외관 관찰

외관은 생시료와 건조된 시료의 원형을 검은색 배경지에 놓고, 카메라(EOS-100D, Canon Inc.)를 이용하여 관찰하였다.

표면색도 측정

건조 감자와 우엉의 색도는 건조 원물과 분말을 모두 측정하였다. 시료의 색도는 색도계(CR-200, Konica Minolta Inc.)를 사용하여 측정하였다. 색도계를 표준 백색판(L*= 97.83, a*=-0.43, b*=1.98)으로 보정하고 측정하였으며, CIE(Commission Internationale de l’Eclairage) 표색계에 따라 CIE L*(lightness, 명도), a*(redness, 적색도), b*(yellowness, 황색도)를 측정하였다. 시료별로 10회 반복하여 측정하였으며, 색차(total color difference, ΔE)는 다음의 식을 이용하여 계산하였다.

ΔE=CIE L1CIE L22+CIE a1CIE a22+CIE b1CIE b22

CIE L1, a1, b1: 건조된 시료의 명도, 적색도, 황색도

CIE L2, a2, b2: 건조 전 시료의 명도, 적색도, 황색도



갈변도 측정

건조 분말 1 g에 증류수 40 mL를 가하고 10%(w/v) trichloro-acetic acid 10 mL를 가하여 상온에서 2시간 방치한 후 20°C로 조절된 원심분리기(736R, LaboGene ApS)로 1,780×g에서 10분간 원심분리하고 상등액의 흡광도를 분광광도계(Multiskan GO, Thermo Fisher Scientific)를 이용하여 420 nm에서 측정하여 비교하였다.

미세구조 관찰

건조 감자와 우엉의 미세구조를 관찰하기 위해 건조 시료를 얇게 잘라 gold-palladium으로 진공상태에서 60초간 금박 코팅시킨 후 진공 조건하에서 15 kV에서 주사전자현미경(Tabletop Microscopes TM4000 PlusII, Hitachi High- Tech Corp.)을 이용하여 200배율에서 미세구조를 관찰하였다.

경도 측정

건조물의 경도는 texture analyser(CT-3, Brookfield Corp.)를 사용하여 측정하였다. 측정은 3-point bend ring을 사용하여 bend or snap test를 행하였으며 경도는 최대 피크 값을 N 단위로 나타내었다. 이때 측정 조건으로 test speed 10 mm/min, trigger load 59 mN, correction 78 mN을 각각 사용하였다.

무기질 함량 측정

건조 감자와 우엉의 무기질 함량은 식품공전(2022년 개정, 2.2.1.1 무기질 시험용액의 조제, 2) 마이크로웨이브법)에 따라 시료 0.5 g에 질산 9 mL와 과산화수소 1 mL를 가하여 microwave digestor(Multiwave ECO, Anton Paar GmbH)로 1,200 W power에서 30분간 산분해한 후 50 mL로 정용하여 무기성분 분석용 시료로 사용하였다. 시료에 함유된 무기성분 함량은 inductively coupled plasma optical emission spectrometry(ICP-OES, Optima 8300, PerkinElmer Inc.)로 분석하였다. 전처리 공정에 따른 무기질 함량은 전처리 공정 없이 열풍건조한 시료의 무기질 함량을 기준으로 증가하거나 감소한 비율로 계산하였다.

비타민 C 함량 측정

비타민 C 함량은 식품공전(2022년 개정, 2.2.2.4. 비타민 C 함량, 고속크로마토그래프에 의한 정량법)에 따라 정량하였다. 시료를 일정량 측정하고 동량의 10% 메타인산 용액을 가하여 10분간 현탁시켰다. 적당량의 5% 메타인산을 넣어주고 균질화한 후 100 mL 플라스크에 옮겨 5% 메타인산 용액으로 100 mL로 정용한다. 그 후 3,000×g에서 15분간 원심분리하여 상등액을 취하여 시험용액으로 사용하였다. 비타민 C는 Shiseido MG(4.6 mm, 250 mm) 컬럼과 Shiseido Nanospace SI-2 3004 컬럼오븐에서 분리하였고, PDA(Osaka Soda Co., Ltd.) 검출기가 사용되었다. 검출기 파장은 254 nm였고 이동상은 25 mM phosphate buffer (pH 3.6, H3PO4)를 사용하였다. 분리 시 컬럼온도는 25°C, 유속은 0.8 µL/min, 시료 주입량은 10 µL로 설정하였고, 표준용액은 ascorbic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 사용하였다.

전자혀 분석

건조 감자와 우엉의 맛 성분은 전자혀 분석시스템(Alpha- Astree, Alpha MOS)을 이용하여 분석하였다. 건조 감자와 우엉 분말은 증류수로 각각 20배, 40배로 희석한 후 여과하여(Whatman No. 4) 분석용 시료로 사용하였고, 여과한 상등액 25 mL를 vial에 담아 autosampler를 이용하여 시료를 주입 후 분석하였다. 전자혀 시스템은 5가지 맛 성분(SRS- sourness, STS-saltiness, UMS-umami, SWS-sweetness, BRS-bitterness) 센서와 2가지 보정 지표 센서(GPS- metallic, SPS-spiciness)를 포함하고 있으며, 신맛은 SRS, 짠맛은 STS, 감칠맛은 UMS, 단맛은 SWS 그리고 쓴맛은 BRS 결과로 측정되었다. 각 시료는 센서를 2분 동안 침지하여 분석하였고 모든 시료는 5회 반복하여 실시하였다. 분석 시 시료 간 오염을 방지하기 위하여 매 분석 시 증류수를 이용하여 센서의 세척을 진행하였다.

통계분석

실험 결과는 SPSS 통계 프로그램(SPSS Inc., ver. 24.0)을 사용하여 처리구별 평균과 표준편차를 구하였고, ANOVA 분석을 이용해 P<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 실시하여 각 처리구 간 유의적인 차이를 검증하였다. 전자혀 분석은 Alpha MOS 사에서 제공된 프로그램 Alpha soft 17 ver.(Alpha MOS)을 사용하여 통계적 유의성을 검토하였다.

외관 및 색도

식품의 색은 관능 특성에 영향을 미치는 주요한 특성(Sun 등, 2023) 중 하나이며, 특히 열풍건조물은 색의 변화가 높은 특성을 나타낸다. 감자와 우엉의 건조 전 원물과 건조 전처리 공정에 따른 건조 후 원물의 외관은 Fig. 1에 나타내었다. 감자와 우엉 모두 건조 후 색의 변화와 조직의 수축이 관찰되었으며, 전처리 공정 및 용액의 종류에 따른 색의 차이가 관찰되었다. 증숙과 데치기한 감자와 우엉은 전처리하지 않은 시료에 비하여 더 투명하고, 어두운색을 나타내었고, 조직의 수축도 관찰되었다. 반면, 수침 후 건조한 경우 비타민 C 용액을 제외하고 모두 전처리에 의하여 더 밝은색을 나타내며 조직의 수축이 감소하였고, 비타민 C 용액에 침지한 경우 갈변보다는 붉은색으로 변색되었다. 소금 용액에 침지 처리한 시료가 가장 밝고 황색도가 적게 관찰되었으며 다음으로 정제수에 침지 처리한 시료가 밝고 황색도가 낮게 관찰되었다.

Fig. 1. Appearance characteristics of hot air dried potato and burdock with different pretreatment. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride solution (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride solution (w/v), S: 5% sucrose solution (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution.

감자와 우엉의 건조 전 원물과 건조 전처리 조건에 따른 건조 후 원물의 색도는 Table 1에 나타내었다. 감자와 우엉 모두 건조 후 시료가 건조 전 시료에 비해 색상이 어둡고 더 진한 황색이 관찰되었으며, 두 시료 모두 전처리를 하지 않은 건조 시료에 비해 전처리 후 건조 시료의 색상이 더 밝고 황색이 낮게 관찰되었다. 또한 소금 용액 침지 처리한 시료가 가장 밝고 황색도가 적게 관찰되었으며 다음으로 정제수 침지 처리한 시료가 밝고 황색이 낮게 관찰되었다. 생감자의 명도, 적색도, 황색도 값은 각각 71.70, -3.30, 14.88로 측정되었다. 생우엉의 명도, 적색도, 황색도는 각각 74.89, -0.44, 12.88로 측정되었다. 원물 대비 건조 후 적색도가 높아졌는데 이는 건조 과정에서 Maillard 반응 때문으로 생각된다(Sun 등, 2020). 감자의 명도는 비타민 C, 0.1% 소금 그리고 0.5% 소금 용액 침지 처리한 시료가 각각 69.52, 68.83, 67.29의 순으로 유의적으로 높았다. 적색도는 데치기 처리한 시료가 -2.58로 유의적으로 가장 낮았고 황색도는 acetic acid 용액 침지 처리한 시료가 10.68로 유의적으로 가장 낮은 값을 보였다. 우엉의 명도는 0.5% 소금, 0.1% 소금 용액, 식초 용액에 침지 처리한 시료가 각각 73.40, 72.68, 72.48로 유의적으로 높았다. 적색도는 0.1% 소금 용액, 정제수, 0.5% 소금 용액에 침지한 시료가 각각 -0.07, -0.17, -0.78로 유의적으로 낮았고, 황색도는 정제수에 침지한 시료가 유의적으로 낮은 값을 나타내었다(P<0.05). Bondaruk 등(2007)에 따르면 데치기 처리 과정에서 Maillard 반응의 기질인 환원당이 침출되어 비효소적 갈변반응이 감소하고, Marfil 등(2008)은 식초의 acetic acid가 O-퀴논을 감소시켜 갈변 반응을 감소시킬 수 있다고 보고하였다.


Color differences of hot air dried potato and burdock with different pretreatment


SamplePretreatment1)ColorColor difference
L*a*b*ΔE
PotatoRaw71.7±0.79a2)−3.30±0.11f14.9±0.32e
C49.5±7.70d1.63±0.42c17.1±1.85d21.0±7.68a
St53.8±3.14c−1.66±1.15e26.6±3.21b18.1±2.44a
Bl54.7±3.63c−2.58±1.52f28.2±1.22a18.0±2.69a
SoakingDW62.3±3.35b−0.17±1.19d22.1±2.94c9.14±3.25d
0.1 N68.8±4.63a−1.72±0.28e27.9±0.96ab9.82±0.50d
0.5 N67.3±2.78a−1.05±0.24e26.5±1.53b8.78±0.23d
S56.9±3.28c0.13±0.59d21.0±0.87c13.1±3.13bc
V62.7±4.49b4.00±0.90b12.2±0.63f11.3±3.14cd
AA69.5±2.65a10.2±0.77a10.7±0.81f14.3±0.22b
BurdockRaw74.9±0.98a−0.44±0.12e12.9±0.21g
C46.6±4.33e2.39±0.85c19.8±1.03cd23.6±3.95a
ST49.8±1.48d1.75±0.27c21.2±1.45c21.1±1.56b
BL55.3±1.46c0.77±0.25d18.5±1.59d15.6±1.39c
SoakingDW64.5±0.34b−0.17±0.10de12.9±0.52g8.01±0.35d
0.1 N72.7±0.97a−0.07±0.17de16.3±0.65e2.91±0.40e
0.5 N73.4±0.97a−0.78±0.06e14.4±0.36f4.74±0.35e
S55.3±7.89c2.33±0.95c20.9±2.38c16.0±7.07c
V72.5±2.66a6.02±1.98b23.9±1.73b8.68±1.78d
AA56.0±2.27c16.4±2.18a31.0±3.11a25.2±2.88a

1)C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v).

2)Values are presented as mean±SD (n=3) and different superscripts (a-g) within a column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.



갈변도

식품의 갈변(browning)은 식품을 가공, 저장하는 동안 갈색으로 변하는 것으로 식품의 품질과 기능성에 영향을 미친다(Sun 등, 2023). 건조 전처리 조건에 따른 건조 감자와 우엉의 갈변도는 Fig. 2에 나타내었다. 감자와 우엉 모두 건조 전 전처리에 의하여 갈변도가 유의적으로 감소하였다. 감자의 경우 전처리하지 않은 건조 감자가 0.16 nm로 갈변도가 가장 높았으며, 0.5% 소금 용액 침지처리한 건조감자의 갈변도가 0.06 nm로 가장 낮은 갈변도를 나타내었다. 고온에서 발생하는 비효소적 갈변은 Maillard 반응을 겪는 환원당과 아미노산에 의해 발생한다(Krishnan 등, 2010). 본 실험 결과에서 소금 용액 침지한 건조감자의 갈변도가 가장 낮은 이유는 소금 용액이 시료의 환원당 함량을 감소시켜 갈변현상을 방지하기 때문으로(Nam과 Chun, 2021) 생각된다. 우엉의 경우 전처리하지 않은 건조 우엉이 0.19 nm로 갈변도가 가장 높았으며, 증숙 후 건조 우엉의 갈변도가 0.11 nm로 가장 낮은 갈변도를 나타내었다.

Fig. 2. Browning index of dried potato and burdock with different pretreatment. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. Values are presented as mean±SD (n=3) and different letters (a-g) within a series of graphs indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.

미세구조

감자와 우엉의 건조 전 원물과 건조 전처리 조건에 따른 건조 후 원물의 미세구조 관찰은 Fig. 3에 나타내었다. 생감자는 조직들 사이에 온전한 형태의 전분 과립들이 관찰되었고, 건조 감자는 조직의 불균일한 수축으로 인해 조밀한 다공성 구조가 관찰되었다. 증숙이나 데치기 후 건조한 감자는 조직 구조가 균일하고 조밀하며 기공 구조가 관찰되지 않았으며, 전분의 호화로 전분 입자들이 관찰되지 않았다. Bai 등(2022)은 데치기 처리가 전분을 파손시키거나, 전분을 호화시켜 전분 과립이 관찰되지 않았다고 보고하였다. 침지 후 건조한 감자의 구조조직은 전처리 용액에 따른 차이를 나타내었는데, 그중 식초 용액에 침지한 건조 감자의 조직이 다른 처리구에 비하여 비교적 온전한 구조를 유지하는 것으로 관찰되었다. 우엉은 건조 후 기공조직이 건조 전보다 일정한 방향으로 좀 더 명확히 관찰되었는데, 이는 기공 사이의 조직들이 일정한 방향으로 수축이 발생하였기 때문으로 생각된다. 전처리하지 않고 건조한 우엉은 생우엉에 비하여 기공 사이의 간격이 좁아진 것을 확인할 수 있었으나, 데치기한 시료는 조직의 수축과 전분의 호화작용으로 기공이 거의 관찰되지 않았다. 전처리 중 식초 용액에 침지하여 건조한 시료가 조직의 수축이 가장 적게 진행된 것으로 관찰되었고, 0.1% 소금 용액에 침지한 시료는 조직 사이의 수축이 적게 관찰되었으나 기공의 크기는 작아진 것으로 관찰되었다. Xiao 등(2009)은 전처리 방법에 따라 시료의 미세구조와 특성이 다양하게 변형될 수 있고, Adiletta 등(2016)은 전처리는 건조 시료의 세포벽을 강화하여 미세구조를 보호하고 구조적 변화를 방지하여 수분 증발 저항을 줄이는 효과가 있다고 보고하였다.

Fig. 3. Scanning electron microscopy image of dried potato (A) and burdock (B) with different pretreatment. Microstructure of potato was observed at 15 kV, ×200 and burdock observed at 15 kV, ×100. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution.

경도

건조 전처리 조건에 따른 건조 감자와 우엉의 경도는 Fig. 4에 나타내었다. 감자의 경우 데치기 처리한 건조 감자의 경도가 6.91 N으로 가장 낮게 나타났다. 이는 데치기 처리로 인해 감자의 세포벽이 파괴되어 조직 형태가 파괴되고(Kim 등, 2014b), 전분의 젤라틴화와 구조의 연화를 유발하여 녹말 제품의 경도를 감소시킨 것으로(Leeratanarak 등, 2006) 판단되며 이는 데치기한 감자의 미세구조에서 기공과 전분의 입자가 관찰되지 않는 결과와 일치한다. 우엉의 경우 0.5% 소금 용액에 침지한 건조 우엉의 경도가 34.46 N으로 가장 높았으며 10% 식초 용액에 침지한 건조 우엉의 경도가 8.33 N으로 가장 낮게 나타났다. 이는 소금 용액이 식물 세포 기질의 구성 요소와 상호 작용을 하여 용해성 고체상이 증가하였기 때문이다(Dereje와 Abera, 2020). 식초 용액에 침지한 건조 우엉은 미세구조가 가장 온전한 구조를 유지하고 수축현상이 적게 관찰되었는데, 이러한 특성은 건조 우엉의 경도가 낮게 관찰되는 것과 동일한 경향을 나타내는 것으로 판단된다. 한편 우엉은 건조 과정 중 케이스 경화 현상이 발생하여 경도에 대한 데치기 효과가 감자에 비해 적었던 것으로 생각된다(Leeratanarak 등, 2006).

Fig. 4. Hardness of dried potato and burdock with different pretreatment. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. Values are presented as mean±SD (n=3) and different letters (a-e) within a series of graphs indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.

무기질 함량

건조 감자와 우엉의 미네랄 함량은 전처리에 의한 미네랄 함량의 변화를 비교하기 위하여 전처리 없이 건조한 대조군을 기준으로 비교하였다. 전처리 공정에 따른 건조 감자와 우엉의 무기질 함량은 Table 2와 같다. 건조 감자와 우엉은 전처리 공정 및 침지 용액별 미네랄 함량의 변화가 각각 다른 경향을 나타내었다. 전처리별 감자와 우엉의 분석에 사용된 총 미네랄의 함량은 감자가 설탕 용액에 침지하였을 때 평균 85.78%로 감소율이 가장 높았고, 우엉은 정제수에 침지하여 건조한 시료가 93.11%로 가장 낮았다(Fig. 5). 칼슘은 펙틴 분자 사이의 칼슘 결합을 이어주고 있기 때문에 식품 품질 유지에 가장 큰 영향을 미친다(Kim 등, 2010). 신장질환 환자는 칼륨 및 인 섭취를 줄이는 것이 권장되는데(de Abreu 등, 2023), 감자의 칼륨은 데치기 처리한 시료에서 가장 낮은 함량을 나타내었고, 우엉은 증숙하거나 설탕 용액에 침지한 시료에서는 변화가 없었으나 식초와 비타민 C에 침지한 시료의 칼륨 함량은 증가하였다. 마그네슘은 혈관이 석회화되는 것을 감소시켜 주어 만성 신장질환 환자의 심혈관 질환 위험을 감소시켜 준다(Jacobsen 등, 2021). 전처리 시료 중 마그네슘의 함량이 가장 높은 시료는 감자는 0.5% 소금 용액에 침지한 시료, 우엉은 식초에 침지한 시료이며 각각 150.19±0.61 mg/100 g, 398.91±2.77 mg/100 g이었다. 반면 나트륨 함량이 가장 낮은 처리구는 감자는 설탕 용액에 침지한 시료(23.61±0.35 mg/100 g), 우엉은 증숙하거나 데치기한 시료(65.27~65.63 mg/100 g)였다. 단백뇨는 신장질환의 지표로 소변에서 단백질을 감소시키는 것이 치료에 있어 중요하며, 식이 나트륨 섭취가 증가하면 소변의 알부민 배설이 증가하게 된다. 신장질환 환자의 나트륨 섭취는 신장 시스템에 영향을 미치는데, 나트륨 섭취를 줄이는 것은 신장질환 치료법의 이점을 극대화하고 신장 이식 환자에게도 도움이 된다고 보고되고 있다(Wright와 Cavanaugh, 2010).

Fig. 5. Mineral ratio of dried potato (A) and burdock (B) with different pretreatment. St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. Values are presented as mean±SD (n=3) and different letters (a-g) within the same mineral indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.


Mineral content of hot air dried potato and burdock with different pretreatment


SamplePretreatment1)Mineral (mg/100 g)
CaKMgNaP
PotatoRaw20.8±0.661,522±92.1128±2.3065.1±3.98322±2.56
C28.0±1.26ab2)2,249±12.4a142±0.90b28.0±0.10ef319±1.47c
St29.8±0.08a1,676±7.75e129±0.90d34.9±2.35bcd315±0.84c
Bl29.1±0.57ab1,572±17.4f127±1.05e37.4±3.08bc280±0.72d
DW25.1±0.31c2,294±27.1a132±0.22c31.0±3.88de384±1.92a
0.1 N23.6±0.23c2,136±5.54b143±0.22b38.4±1.50b368±1.04b
0.5 N29.0±0.10ab2,060±35.3c150±0.61a117±0.19a321±2.57c
S24.7±0.28c2,038±22.4c129±0.49d23.6±0.35f238±1.68ef
V27.8±2.41b2,014±2.16c133±0.49c32.4±1.76cde218±0.21f
AA24.0±0.73c1,901±48.7d129±0.41d30.0±2.63de268±1.38de
BurdockRaw252±3.931,129±31.2266±6.4865.8±1.22701±11.8
C217±1.57e1,406±3.61c271±1.20f82.2±0.34cd741±3.51f
St268±0.70d1,430±11.3c290±0.87e65.6±0.83f701±1.49g
Bl327±0.43a1,198±1.77d381±0.26b65.3±1.16f741±3.18f
DW205±0.51f1,077±1.50e253±0.48g89.9±2.13c874±1.65e
0.1N177±1.88h870±46.1f242±0.36h143±6.28b679±7.71h
0.5N182±2.31g1,168±21.0d251±1.74g1,360±10.2a931±2.79d
S274±0.70c1,464±57.0c354±0.26c68.7±1.60ef998±6.64b
V310±2.62b1,729±12.1a399±2.77a78.1±1.29de1,045±0.95a
AA219±0.80e1,565±25.2b316±1.27d78.0±1.36de976±1.04c

1)C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v).

2)Values are presented as mean±SD (n=3) and different superscripts (a-h) within a column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.



비타민 C 함량

비타민 C는 쉽게 산화되고 열에 민감하며 채소의 품질을 나타내는 지표이다(Sun 등, 2020). 감자와 우엉의 건조 전 원물과 건조 전처리 조건에 따른 건조 후 원물의 비타민 C 함량은 Table 3에 나타내었다. 건조 후 건조 감자와 우엉의 비타민 C 함량은 건조 전에 비해 감소하였다. 이는 비타민 C가 열풍건조로 열에 의해 시료 산화 및 세포구조가 파괴되어 비타민 C가 방출되었기 때문이다(Vega-Galvez 등, 2008; Sun 등, 2020). 두 시료 모두 설탕 용액에 침지 시 비타민 C 보존이 더 잘되는 경향을 보였다. 감자는 데치기하거나 0.1% 소금, 설탕, 식초에 침지 처리하였을 때 전처리하지 않은 건조 감자보다 비타민 C 보존율이 높았다. 설탕이나 소금 용액으로 전처리 시 시료 표면의 점도가 증가하여 비타민 C의 유출을 효과적으로 방해하기 때문으로 생각된다. 또한 소금 용액 침지 후 NaCl 분자가 시료 내부로 침투하여 고형분 함량을 증가시키고 투과성을 변화시켜 비타민 C 유출을 억제하였기 때문으로 판단되며(Bamidele 등, 2017), 이러한 결과는 Garba와 Kaur(2014)의 연구 결과와도 일치하였다.


Vitamin C content of hot air dried potato and burdock with different pretreatment


Sample1)Vitamin C (mg/100 g)
PotatoBurdock
Raw146±0.13b2)3.39±0.00c
C53.0±0.02f0.05±0.66d
St33.8±0.14i0.00±0.00d
Bl80.0±0.06d0.00±0.00d
SoakingDW49.9±1.36g1.07±0.05d
0.1 N74.8±0.26e0.60±0.03d
0.5 N48.6±0.25h0.70±0.00d
S82.3±0.25c4.82±0.20b
V79.3±0.10d0.51±0.06d
AA874±0.66a815±1.52a

1)C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v).

2)Values are presented as mean±SD (n=3) and different superscripts (a-h) within a column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.



전자혀 분석

전자혀 분석은 인간이 느끼는 맛의 인지를 모방하는 전자센서 기기를 구축하고 있다(Hong 등, 2021). 총 7개 센서로 구성되어 있는데 AHS는 신맛, PKS는 단맛, CTS는 짠맛, NMS는 감칠맛, CPS는 쓴맛을 감지하는 센서이고 ANS와 SCS는 센서의 값을 보정하는 표준센서로 의미가 있지 않다(Kim 등, 2013; Lee 등, 2016). 전자혀 분석 시 각 센서가 특정한 맛을 결정짓는 유기물과 무기물이 반응하는 변화의 측정을 통해 맛을 측정하는데 단맛은 sugar, 신맛은 hydrochloric acid, acetic acid, citric acid 등의 수소이온, 감칠맛은 sodium glutamate, 짠맛은 sodium chloride, 쓴맛은 quinine, tanine, magnesium chloride 등에 의해 측정되는 전위차로 측정된다. 전자혀 분석은 시료의 맛에 대한 표준값을 제시할 수 있고, 재현성 및 객관성을 가질 수 있다(Boo 등, 2021). 감자와 우엉 건조물의 전처리 공정에 따른 맛 성분의 변화를 객관적으로 비교하기 위하여, 본 연구에서는 감자 우엉 건조물의 관능적인 품질을 전자혀 분석으로 진행하였다. Taste screening 결과를 Fig. 6에 나타내어 5가지 맛 성분에 대해 상대적인 response intensity를 나타내었다. 전처리하지 않은 건조 감자는 짠맛, 신맛, 감칠맛이 비교적 높았으나, 전처리 방법과 용액에 따라 맛 성분의 강도가 달라져서 설탕 용액에 침지한 건조감자의 경우 모든 맛이 비슷한 수준을 나타내었고, 0.1% 소금 용액이나 식초에 침지한 경우 단맛과 쓴맛이 비교적 높게 측정되었다. 반면 우엉은 감자에 비하여 맛 성분의 강도가 높지 않았으나, 우엉의 원료는 단맛과 쓴맛이 높았지만 증숙한 시료가 대조군과 유사하게 단맛과 쓴맛이 높았다. 정제수에 침지했을 때 모든 맛 성분의 강도가 유사하게 측정되었으나, 식초와 비타민 C 용액에 침지한 처리구가 신맛, 짠맛, 감칠맛이 특히 높은 경향을 나타내었다. 이러한 처리구 간의 맛 성분의 변화는 전처리 방법 및 용액에 의한 성분의 소실이나 성분들의 농축, 변화 및 맛 성분들의 간섭 등에 의한 것으로 사료된다. 관능 평가에서 감칠맛은 신맛, 단맛, 짠맛, 쓴맛에 이어 5번째 맛으로 알려져 있고(Suh 등, 2014), 감칠맛은 단맛과 짠맛을 강화하며 신맛과 쓴맛은 약화한다고 보고된다(Marcus 등, 2009).

Fig. 6. Taste intensity of dried potato (A) and burdock (B) with different drying pretreatment using electronic tongue (n=5). C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. SRS: sourness, SWS: sweetness, STS: saltiness, UMS: umami, BRS: bitterness.

이 연구는 열풍건조 감자와 우엉을 신장질환 환자용 식품 원료로써 활용하기 위하여 전처리 공정에 따른 이화학적 특성 및 미네랄 함량의 변화를 비교하였다. 분석 결과 저농도의 소금 용액에 침지한 감자와 우엉의 외관이 가장 갈변이 덜 일어난 것으로 관찰되었고, 색차 값이 낮아 원료와 가장 유사하였다. 또한 갈변도는 소금 용액 침지 감자와 우엉, 정제수 침지 전처리를 한 우엉에서 낮게 나타났다. 감자에서는 전처리하지 않은 감자와 소금 용액 침지, 설탕 용액 침지 전처리를 한 감자의 경도가 가장 높았으며 데치기와 식초 용액 전처리를 한 감자의 경도가 가장 낮게 나타났다. 우엉에서는 소금 용액 침지 전처리를 한 우엉의 경도가 가장 높았으며 식초 용액에 침지 전처리한 우엉의 경도가 가장 낮게 나타났다. 미네랄 함량은 전처리 공정에 따라 각각 다른 경향을 나타내었으나, 분석에 사용된 미네랄의 총함량은 감자의 경우 설탕 용액에 침지하여 건조하였을 때 미네랄 함량의 감소율이 가장 높았고, 우엉은 정제수에 침지하였을 때 가장 높은 감소율을 나타내었다. 또한 전자혀 분석 결과 설탕 용액에 침지한 감자는 감칠맛이 가장 높았고, 정제수에 침지한 우엉은 단맛과 쓴맛이 비교적 높지만 전체적으로 낮은 맛 성분의 강도를 나타내고 있어, 분석 결과를 종합해 보면 감자와 우엉 열풍건조물은 전처리 공정에 따라 각각 다른 물리적 화학적 특성을 나타내었으며, 색이나 물성 등 목적으로 하는 식품의 형태에 따라 전처리 공정을 선택할 필요가 있는 것으로 생각된다. 신장질환식의 가공용 식품 소재로 사용할 경우, 미네랄의 함량과 맛의 특성을 고려하였을 때, 감자의 경우 설탕 용액, 우엉의 경우 정제수에 침지한 후 건조하는 것이 가장 적합할 것으로 사료된다.

본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업(RS-2022-RD009509)의 지원에 의해 이루어졌으며, 이에 대해 감사드립니다.

  1. Adiletta G, Russo P, Crescitelli A, et al. Combined pretreatment for enhancing quality of dried and rehydrated eggplant. Food Bioprocess Technol. 2016. 9:1912-1923.
    CrossRef
  2. Bai JW, Dai Y, Wang YC, et al. Potato slices drying: Pretreatment affects the three-dimensional appearance and quality attributes. Agriculture. 2022. 12:1841. https://doi.org/10.3390/agriculture12111841
    CrossRef
  3. Baldwin DR, Anantheswaran RC, Sastry SK, et al. Effect of microwave blanching on the yield and quality of canned mushrooms. J Food Sci. 1986. 51:965-966.
    CrossRef
  4. Bamidele OP, Fasogbon MB, Adebowale OJ, et al. Effect of blanching time on total phenolic, antioxidant activities and mineral content of selected green leafy vegetables. Curr J Appl Sci Technol. 2017. 24(4):CJAST/34808. https://doi.org/10.9734/CJAST/2017/34808
    CrossRef
  5. Bethke PC, Jansky SH. The effects of boiling and leaching on the content of potassium and other minerals in potatoes. J Food Sci. 2008. 73(5):H80-H85.
    Pubmed CrossRef
  6. Bondaruk J, Markowski M, Blaszczak W. Effect of drying conditions on the quality of vacuum-microwave dried potato cubes. J Food Eng. 2007. 81:306-312.
    CrossRef
  7. Boo CG, Hong SJ, Shin EC. Comparative evaluation of the volatile profiles and taste properties of commercial coffee products using electronic nose, electronic tongue, and GC/MSD. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2021. 50:810-822.
    CrossRef
  8. Cheigh CI, Lee JH, Chung MS. Quality characteristics of vegetables by different steam treatments. Korean J Food Nutr. 2011. 24:464-470.
    CrossRef
  9. Chen FA, Wu AB, Chen CY. The influence of different treatments on the free radical scavenging activity of burdock and variations of its active components. Food Chem. 2004. 86:479-484.
    CrossRef
  10. Choi M, Lee J, Jin YI, et al. Physicochemical, structural, and rheological properties of new domestic potato cultivars. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2017. 46:608-615.
    CrossRef
  11. Chung HS, Kim HS, Lee YG, et al. Effects of freezing pretreatment on juice expression and drying characteristics of Prunus mume fruit. Korean J Food Preserv. 2010. 17:507-512.
  12. de Abreu DBV, Picard K, Klein MRST, et al. Soaking to reduce potassium and phosphorus content of foods. J Renal Nutr. 2023. 33:165-171.
    Pubmed CrossRef
  13. Dereje B, Abera S. Effect of pretreatments and drying methods on the quality of dried mango (Mangifera Indica L.) slices. Cogent Food Agric. 2020. 6:1747961. https://doi.org/10.1080/23311932.2020.1747961
    CrossRef
  14. Dong T, Shi J, Jiang CZ, et al. A short-term carbon dioxide treatment inhibits the browning of fresh-cut burdock. Postharvest Biol Technol. 2015. 110:96-102.
    CrossRef
  15. Garba U, Kaur S. Effect of drying and pretreatment on anthocyanins, flavenoids and ascorbic acid content of black carrot (Daucus carrota L.). J Global Biosci. 2014. 3:772-777.
  16. Geng Z, Wang H, Torki M, et al. Thermodynamically analysis and optimization of potato drying in a combined infrared/convective dryer. Case Studies in Thermal Engineering. 2023. 42:102671. https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102671
    CrossRef
  17. Han SJ, Koo SJ. Study on the chemical composition in bamboo shoot, lotus root and burdock -Free sugar, fatty acid, amino acid and dietary fiber contents-. Korean J Soc Food Sci. 1993. 9:82-87.
  18. Hong SJ, Boo CG, Heo SU, et al. Investigation of taste and flavor properties of radish varieties harvested in Korea using electronic tongue and electronic nose. Korean J Food Sci Technol. 2021. 53:375-381.
  19. Im JH, Nam JH, Ko AR, et al. Different blanching and thawing methods affect the qualities of potatoes and carrots: A study done at Jeju island. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2022. 51:600-610.
    CrossRef
  20. Jacobsen AA, Bressendorff I, Nordholm A, et al. Diurnal variation of magnesium and the mineral metabolism in patients with chronic kidney disease. Bone Rep. 2021. 15:101130. https://doi.org/10.1016/j.bonr.2021.101130
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  21. Jang HL, Hong JY, Kim NJ, et al. Comparison of nutrient components and physicochemical properties. Kor J Hort Sci Technol. 2011. 29:144-150.
  22. Kim KH, Park SJ, Kim JE, et al. Assessment of physicochemical characteristics among different types of pale ale beer. Korean J Food Sci Technol. 2013. 45:142-147.
    CrossRef
  23. Kim KI, Hwang IG, Yoo SM, et al. Effects of various pretreatment methods on physicochemical and nutritional properties of carrot. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2014a. 43:1881-1888.
    CrossRef
  24. Kim MK, Kim WM, Lee HJ, et al. Optimization of muffin preparation by addition of dried burdock (Arctium lappa L) powder and oligosaccharide by response surface methodology. Korean J Food Cook Sci. 2010. 26:575-585.
  25. Kim MS, Lee YS, Sohn HY. Anti-thrombosis and anti-oxidative activity of the root of Arctium lappa L. Korean J Food Preserv. 2014b. 21:727-734.
    CrossRef
  26. Krishnan JG, Padmaja G, Moorthy SN, et al. Effect of pre-soaking treatments on the nutritional profile and browning index of sweet potato and yam flours. Innovative Food Sci Emerging Technol. 2010. 11:387-393.
    CrossRef
  27. Lal MK, Kumar A, Kumar A, et al. Minerals in potato. In: Raigond P, Singh B, Dutt S, et al, editors. Potato -Nutrition and Food Security. Springer. 2020. p. 87-112.
    CrossRef
  28. Lee BW, Shin GJ, Kim MH, et al. Effect of pretreatment before air drying on the quality of carrot flake. Korean J Food Sci Technol. 1989. 21:430-434.
  29. Lee IS, Nam SM, Rha YA, et al. The quality characteristics of glutinous Dasik based on the amount of burdock (Arctium lappa) powder. Culi Sci Hos Res. 2016. 22(3):55-65.
    CrossRef
  30. Leeratanarak N, Devahastin S, Chiewchan N. Drying kinetics and quality of potato chips undergoing different drying techniques. J Food Eng. 2006. 77:635-643.
    CrossRef
  31. Marcus JB. Unleashing the power of umami. Food Technology. 2009. 63(11):22-36.
    CrossRef
  32. Marfil PHM, Santos EM, Telis VRN. Ascorbic acid degradation kinetics in tomatoes at different drying conditions. LWT-. Food Sci Technol. 2008. 41:1642-1647.
    CrossRef
  33. Moon JS, Lee JH, You SH. Antioxidant activity and cytotoxicity on cell of Arctium lappa L. root extract. J of Korean Oil Chemists'. Soc. 2017. 34:41-49.
  34. Nam JH, Chun JY. Effect of browning inhibitors NaCl and CaCl2 on the qualities of Jeju Tamna potatoes during hot-air drying. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2021. 50:164-171.
    CrossRef
  35. Park WP, Cho SH, Lee DS. Screening of antibrowning agents for minimally processed vegetables. Korean J Food Sci Technol. 1998. 30:278-282.
  36. Suh YS, Lee SH, Shang Y, et al. Changes in antioxidant activities and flavor patterns of Coffea arabica beans during roasting. Korean J Food Preserv. 2014. 21:224-230.
    CrossRef
  37. Sun X, Jin X, Fu N, et al. Effects of different pretreatment methods on the drying characteristics and quality of potatoes. Food Sci Nutr. 2020. 8:5767-5775.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  38. Sun Y, Liu Y, Li J, et al. Acetic acid immersion alleviates the softening of cooked Sagittaria sagittifolia L. slices by affecting cell wall polysaccharides. Foods. 2023. 12:506. https://doi.org/10.3390/foods12030506
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  39. Uribarri J. Phosphorus metabolism and management in chronic kidney disease: Phosphorus homeostasis in normal health and in chronic kidney disease patients with special emphasis on dietary phosphorus intake. Semin Dial. 2007. 20:295-301.
    Pubmed CrossRef
  40. van Dam RM, Hu FB, Rosenberg L, et al. Dietary calcium and magnesium, major food sources, and risk of type 2 diabetes in U.S. black women. Diabetes Care. 2006. 29:2238-2243.
    Pubmed CrossRef
  41. Vega-Gálvez A, Lemus-Mondaca R, Bilbao-Sáinz C, et al. Effect of air drying temperature on the quality of rehydrated dried red bell pepper (var. Lamuyo). J Food Eng. 2008. 85:42-50.
    CrossRef
  42. Wright JA, Cavanaugh KL. Dietary sodium in chronic kidney disease: A comprehensive approach. Semin Dial. 2010. 23:415-421.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  43. Xiao HW, Lin H, Yao XD, et al. Effects of different pretreatments on drying kinetics and quality of sweet potato bars undergoing air impingement drying. Int J Food Eng. 2009. 5(5). https://doi.org/10.2202/1556-3758.1758
    CrossRef
  44. Yang L, Zhang H, Huang B, et al. Studying the role of potato powder on the physicochemical properties and dough characteristics of wheat flour. Gels. 2023. 9:73. https://doi.org/10.3390/gels9020073
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  45. Youn KS. Utilization of osmotic dehydration as pretreatment prior to drying. Korean J Postharvest Sci Technol. 1998. 5:305-314.
  46. Zaheer K, Akhtar MH. Potato production, usage, and nutrition-A review. Crit Rev Food Sci Nutr. 2016. 56:711-721.
    Pubmed CrossRef
  47. Zhang W, Liu X, Wang Q, et al. Effects of potassium fertilization on potato starch physicochemical properties. Int J Biol Macromol. 2018. 117:467-472.
    Pubmed CrossRef

Article

Article

Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52(11): 1160-1169

Published online November 30, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.11.1160

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

열풍건조 감자와 우엉의 전처리 공정별 물리화학적 특성 비교

이승희․이미연․고은영․최미정

건국대학교 축산식품생명공학과

Received: October 5, 2023; Revised: October 26, 2023; Accepted: October 27, 2023

Comparison of the Physicochemical Properties of Hot-Air-Dried Potatoes and Burdock according to the Pretreatment Process

Seung-Hee Lee , Mi-Yeon Lee , Eun Young Ko , and Mi-Jung Choi

Department of Food Science and Biotechnology of Animal Resources, Konkuk University

Correspondence to:Mi-Jung Choi, Department of Food Science and Biotechnology of Animal Resources, Sanghuh College of Life Sciences, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul 05029, Korea, E-mail: choimj@konkuk.ac.kr

Received: October 5, 2023; Revised: October 26, 2023; Accepted: October 27, 2023

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

This study compared the changes in the physicochemical properties and mineral content of hot-air-dried potatoes and burdock according to the pretreatment process for use as food materials for patients with kidney disease. Potatoes and burdock were pretreated with steaming and blanching (water, salt, sucrose, vinegar, ascorbic acid solution), dried with hot air, and observed for color, hardness, mineral content, and microstructure. Potatoes and burdock soaked in a low-concentration salt solution showed the least browning, and the color difference value was low, and they were most similar to the raw materials. Additionally, the degree of browning was found to be low in potatoes and burdock soaked in salt solution, and in burdock pretreated in water. The control (non-pretreated) potatoes, and those soaked with salt or sugar solutions showed maximum hardness, while those blanched or soaked in vinegar solution showed minimum hardness. The changes in mineral content showed different trends depending on the pretreatment process, but the total mineral content decreased the most when potatoes were soaked in sugar solution and when burdock was soaked in water. In addition, potatoes soaked in sugar solution and burdock soaked in water showed similar levels of bitterness, saltiness, sweetness, sourness, and umami in the taste distribution analyzed by the electronic tongue. These results show that the mineral content decreases the most when potatoes are soaked in sugar solution and when burdock roots are soaked in distilled water as pretreatment. Therefore, these are considered to be the most suitable food materials for patients with kidney disease.

Keywords: potato, burdock, hot-air-drying, mineral, browning

서 론

열풍건조는 산업적으로 농산물의 건조를 위해 가장 일반적으로 사용하고 있는 방법이나, 영양, 색상, 관능적 특성 측면에서 많은 품질 저하를 유발하고, 감자와 같은 식품에 갈변 반응을 일으켜 적색 및 황색을 증가시키는 것으로 알려져 있다(Geng 등, 2023; Leeratanarak 등, 2006). 따라서 열풍건조를 실시하기 전에 적절한 전처리 공정 없이 건조할 경우, 변색 및 조직 손상 등이 발생하여 품질이 저하된다. 건조 후 품질 저하를 방지하기 위하여 일반적으로 데치기, 침지, 증숙 및 삼투건조, 과열증기와 같은 전처리를 하고 있으며(Cheigh 등, 2011; Kim 등, 2014a; Nam과 Chun, 2021; Youn, 1998), 동결, 마이크로웨이브나 초임계 이산화탄소가 전처리로 사용되기도 한다(Baldwin 등, 1986; Chung 등, 2010; Lee 등, 1989). 채소류의 품질을 유지하기 위한 전처리에는 화학적 첨가물을 처리하여 품질 저하 현상을 억제하는 경우가 있는데, 이러한 이유로 잔류물이 없고 무독성 성분이 사용되거나, 열처리, 포장 등의 전처리를 사용하여 갈변을 지연시키고 채소의 품질을 보존하려는 연구들이 시도되고 있다(Dong 등, 2015; Im 등, 2022; Park 등, 1998).

여러 방법 중 채소의 증자 및 데치기 전처리는 적용하기 편하며, 가격이 저렴해 일반적으로 사용되는 방법이다(Sun 등, 2020). 건조과정 중에 갈변이 쉽게 일어나는 감자(Solanum tuberosum L.)는 가지과에 속하는 작물로 전분 함량이 많고 칼륨과 같은 무기질과 비타민 C 등의 영양소가 풍부하다(Choi 등, 2017; Jang 등, 2011). 감자는 단위면적당 생산량이 많으며 영양가가 높아 쌀, 밀, 옥수수 다음으로 주요한 세계 4대 작물이다(Zaheer와 Akhtar, 2016). 또한 다른 작물에 비해 저지방 영양소 공급원이며 식이섬유가 풍부하다(Yang 등, 2023). 감자의 주요 탄수화물인 전분은 젤라틴화 온도가 낮고 투명도와 점도가 높다(Zhang 등, 2018). 우엉(Arctium lappa L.)은 국화과에 속하는 작물로 식이섬유와 당질이 풍부하고 당질의 대부분이 이눌린 형태로 존재하여 신장병이나 당뇨병 환자에게 도움을 주는 알칼리성 식품으로(Lee 등, 2016; Moon 등, 2017), 이뇨작용과 해열작용 등의 효과를 지니고 있다(Chen 등, 2004). 우엉은 또한 식이섬유가 풍부하여 다양한 요리 재료나 음용차의 원료로 사용되고 있으나(Han과 Koo, 1993), 가공과정에서 갈변이 빠르게 진행되는 특성이 있다.

식품의 미네랄은 체내에서 정상적인 신체 기능의 유지에 필수적이지만, 만성질환자들에게는 부적정인 영향을 미치기도 한다. 나트륨은 투석 요법을 받는 사람, 신장 이식을 받는 사람 그리고 만성 신장 질환자에게 중요한 영향을 미치고 있다. 신장 질환 환자의 나트륨 섭취는 혈압 및 단백뇨를 증가시켜 혈관 및 신장을 손상시키고 질병을 진행시킨다. 그러나 나트륨 섭취량은 권장량을 초과하고 있어 나트륨 섭취를 줄이는 것이 필요하다(Wright와 Cavanaugh, 2010). 또한 고칼륨혈증과 고인산혈증은 만성 신장 질환 이환율 및 사망률을 증가시키기 때문에 혈청 수치를 정상적으로 유지하기 위하여 칼륨과 인의 식이 제한이 권장된다(de Abreu 등, 2023). 특히 혈청 중 인은 만성 신장 질환자의 심혈관 위험 인자로 작용할 수 있다. 따라서 인 함량이 낮은 식품의 개발은 만성 신장 질환 환자에게 매우 중요하다(Uribarri, 2007). 한편 칼슘의 섭취는 제2형 당뇨병의 위험을 낮추고(van Dam 등, 2006), 혈중 마그네슘 수치가 증가하면 심혈관 위험이 감소하는데, 이는 마그네슘이 혈관 석회화 진행을 감소시키기 때문이다(Jacobsen 등, 2021). 따라서 만성 신장 질환자의 식이에 있어서 미네랄 함량이 낮은 원료들을 사용하거나, 원료의 미네랄 함량을 낮추기 위한 전처리들이 수행되고 있다(Bethke와 Jansky, 2008, de Abreu 등, 2023).

감자와 우엉은 맛이 강하지 않고 영양적으로 우수하여 다양한 식품의 원료로 활용할 수 있으나, 칼륨과 같은 미네랄을 다량으로 함유하고 있어 신장 질환자들의 식재료 활용에 어려움이 있다(Kim 등, 2014b; Lal 등, 2020). 따라서 본 연구에서는 전처리 공정에 따른 열풍건조 감자와 우엉의 물리화학적 특성을 비교하였으며, 특히 미네랄 함량의 변화를 비교하여 신장질환 환자용 식품 원료로서의 활용 가능성을 재고하였다.

재료 및 방법

실험 재료

본 실험에서 사용된 근채류인 감자와 우엉은 대형마트에서 구입하였다. 흐르는 물에 2~3회 세척하여 이물질을 제거한 후 박피한 우엉은 4 cm×1 cm×0.5 cm, 감자는 6 cm×6 cm×0.5 cm로 절단하여 준비하였다.

전처리 공정

감자와 우엉의 전처리 공정으로 증숙(steaming), 데치기(blanching), 침지(soaking) 공정을 사용하였다. 증숙은 찜기에 3분간 처리하였고 데치기는 100°C 열수에 3분간 처리하였다. 침지는 정제수(deionized water), 0.1% 염화나트륨(NaCl, sodium chloride)(w/v), 0.5% NaCl(w/v), 5% 설탕(sucrose)(w/v), 10% 식초(vinegar)(v/v), 3% 비타민 C (ascorbic acid)(w/v) 용액에서 30분 동안 진행되었으며, 전처리하지 않고 건조한 시료를 대조구로 사용하였다.

열풍건조 공정

건조 시료는 열풍건조기(GN08, Hanil Electric)를 이용하여 60°C에서 7시간 열풍 건조하여 최종 수분함량을 10~ 15% 내외로 건조하였다. 건조 시료 원형과 분쇄 후 40 mesh 체로 정선한 분말을 분석 시료로 사용하였다. 감자와 우엉의 건조 전 초기 수분함량은 각각 84.31%, 81.99%였다.

외관 관찰

외관은 생시료와 건조된 시료의 원형을 검은색 배경지에 놓고, 카메라(EOS-100D, Canon Inc.)를 이용하여 관찰하였다.

표면색도 측정

건조 감자와 우엉의 색도는 건조 원물과 분말을 모두 측정하였다. 시료의 색도는 색도계(CR-200, Konica Minolta Inc.)를 사용하여 측정하였다. 색도계를 표준 백색판(L*= 97.83, a*=-0.43, b*=1.98)으로 보정하고 측정하였으며, CIE(Commission Internationale de l’Eclairage) 표색계에 따라 CIE L*(lightness, 명도), a*(redness, 적색도), b*(yellowness, 황색도)를 측정하였다. 시료별로 10회 반복하여 측정하였으며, 색차(total color difference, ΔE)는 다음의 식을 이용하여 계산하였다.

ΔE=CIE L1CIE L22+CIE a1CIE a22+CIE b1CIE b22

CIE L1, a1, b1: 건조된 시료의 명도, 적색도, 황색도

CIE L2, a2, b2: 건조 전 시료의 명도, 적색도, 황색도



갈변도 측정

건조 분말 1 g에 증류수 40 mL를 가하고 10%(w/v) trichloro-acetic acid 10 mL를 가하여 상온에서 2시간 방치한 후 20°C로 조절된 원심분리기(736R, LaboGene ApS)로 1,780×g에서 10분간 원심분리하고 상등액의 흡광도를 분광광도계(Multiskan GO, Thermo Fisher Scientific)를 이용하여 420 nm에서 측정하여 비교하였다.

미세구조 관찰

건조 감자와 우엉의 미세구조를 관찰하기 위해 건조 시료를 얇게 잘라 gold-palladium으로 진공상태에서 60초간 금박 코팅시킨 후 진공 조건하에서 15 kV에서 주사전자현미경(Tabletop Microscopes TM4000 PlusII, Hitachi High- Tech Corp.)을 이용하여 200배율에서 미세구조를 관찰하였다.

경도 측정

건조물의 경도는 texture analyser(CT-3, Brookfield Corp.)를 사용하여 측정하였다. 측정은 3-point bend ring을 사용하여 bend or snap test를 행하였으며 경도는 최대 피크 값을 N 단위로 나타내었다. 이때 측정 조건으로 test speed 10 mm/min, trigger load 59 mN, correction 78 mN을 각각 사용하였다.

무기질 함량 측정

건조 감자와 우엉의 무기질 함량은 식품공전(2022년 개정, 2.2.1.1 무기질 시험용액의 조제, 2) 마이크로웨이브법)에 따라 시료 0.5 g에 질산 9 mL와 과산화수소 1 mL를 가하여 microwave digestor(Multiwave ECO, Anton Paar GmbH)로 1,200 W power에서 30분간 산분해한 후 50 mL로 정용하여 무기성분 분석용 시료로 사용하였다. 시료에 함유된 무기성분 함량은 inductively coupled plasma optical emission spectrometry(ICP-OES, Optima 8300, PerkinElmer Inc.)로 분석하였다. 전처리 공정에 따른 무기질 함량은 전처리 공정 없이 열풍건조한 시료의 무기질 함량을 기준으로 증가하거나 감소한 비율로 계산하였다.

비타민 C 함량 측정

비타민 C 함량은 식품공전(2022년 개정, 2.2.2.4. 비타민 C 함량, 고속크로마토그래프에 의한 정량법)에 따라 정량하였다. 시료를 일정량 측정하고 동량의 10% 메타인산 용액을 가하여 10분간 현탁시켰다. 적당량의 5% 메타인산을 넣어주고 균질화한 후 100 mL 플라스크에 옮겨 5% 메타인산 용액으로 100 mL로 정용한다. 그 후 3,000×g에서 15분간 원심분리하여 상등액을 취하여 시험용액으로 사용하였다. 비타민 C는 Shiseido MG(4.6 mm, 250 mm) 컬럼과 Shiseido Nanospace SI-2 3004 컬럼오븐에서 분리하였고, PDA(Osaka Soda Co., Ltd.) 검출기가 사용되었다. 검출기 파장은 254 nm였고 이동상은 25 mM phosphate buffer (pH 3.6, H3PO4)를 사용하였다. 분리 시 컬럼온도는 25°C, 유속은 0.8 µL/min, 시료 주입량은 10 µL로 설정하였고, 표준용액은 ascorbic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 사용하였다.

전자혀 분석

건조 감자와 우엉의 맛 성분은 전자혀 분석시스템(Alpha- Astree, Alpha MOS)을 이용하여 분석하였다. 건조 감자와 우엉 분말은 증류수로 각각 20배, 40배로 희석한 후 여과하여(Whatman No. 4) 분석용 시료로 사용하였고, 여과한 상등액 25 mL를 vial에 담아 autosampler를 이용하여 시료를 주입 후 분석하였다. 전자혀 시스템은 5가지 맛 성분(SRS- sourness, STS-saltiness, UMS-umami, SWS-sweetness, BRS-bitterness) 센서와 2가지 보정 지표 센서(GPS- metallic, SPS-spiciness)를 포함하고 있으며, 신맛은 SRS, 짠맛은 STS, 감칠맛은 UMS, 단맛은 SWS 그리고 쓴맛은 BRS 결과로 측정되었다. 각 시료는 센서를 2분 동안 침지하여 분석하였고 모든 시료는 5회 반복하여 실시하였다. 분석 시 시료 간 오염을 방지하기 위하여 매 분석 시 증류수를 이용하여 센서의 세척을 진행하였다.

통계분석

실험 결과는 SPSS 통계 프로그램(SPSS Inc., ver. 24.0)을 사용하여 처리구별 평균과 표준편차를 구하였고, ANOVA 분석을 이용해 P<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 실시하여 각 처리구 간 유의적인 차이를 검증하였다. 전자혀 분석은 Alpha MOS 사에서 제공된 프로그램 Alpha soft 17 ver.(Alpha MOS)을 사용하여 통계적 유의성을 검토하였다.

결과 및 고찰

외관 및 색도

식품의 색은 관능 특성에 영향을 미치는 주요한 특성(Sun 등, 2023) 중 하나이며, 특히 열풍건조물은 색의 변화가 높은 특성을 나타낸다. 감자와 우엉의 건조 전 원물과 건조 전처리 공정에 따른 건조 후 원물의 외관은 Fig. 1에 나타내었다. 감자와 우엉 모두 건조 후 색의 변화와 조직의 수축이 관찰되었으며, 전처리 공정 및 용액의 종류에 따른 색의 차이가 관찰되었다. 증숙과 데치기한 감자와 우엉은 전처리하지 않은 시료에 비하여 더 투명하고, 어두운색을 나타내었고, 조직의 수축도 관찰되었다. 반면, 수침 후 건조한 경우 비타민 C 용액을 제외하고 모두 전처리에 의하여 더 밝은색을 나타내며 조직의 수축이 감소하였고, 비타민 C 용액에 침지한 경우 갈변보다는 붉은색으로 변색되었다. 소금 용액에 침지 처리한 시료가 가장 밝고 황색도가 적게 관찰되었으며 다음으로 정제수에 침지 처리한 시료가 밝고 황색도가 낮게 관찰되었다.

Fig 1. Appearance characteristics of hot air dried potato and burdock with different pretreatment. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride solution (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride solution (w/v), S: 5% sucrose solution (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution.

감자와 우엉의 건조 전 원물과 건조 전처리 조건에 따른 건조 후 원물의 색도는 Table 1에 나타내었다. 감자와 우엉 모두 건조 후 시료가 건조 전 시료에 비해 색상이 어둡고 더 진한 황색이 관찰되었으며, 두 시료 모두 전처리를 하지 않은 건조 시료에 비해 전처리 후 건조 시료의 색상이 더 밝고 황색이 낮게 관찰되었다. 또한 소금 용액 침지 처리한 시료가 가장 밝고 황색도가 적게 관찰되었으며 다음으로 정제수 침지 처리한 시료가 밝고 황색이 낮게 관찰되었다. 생감자의 명도, 적색도, 황색도 값은 각각 71.70, -3.30, 14.88로 측정되었다. 생우엉의 명도, 적색도, 황색도는 각각 74.89, -0.44, 12.88로 측정되었다. 원물 대비 건조 후 적색도가 높아졌는데 이는 건조 과정에서 Maillard 반응 때문으로 생각된다(Sun 등, 2020). 감자의 명도는 비타민 C, 0.1% 소금 그리고 0.5% 소금 용액 침지 처리한 시료가 각각 69.52, 68.83, 67.29의 순으로 유의적으로 높았다. 적색도는 데치기 처리한 시료가 -2.58로 유의적으로 가장 낮았고 황색도는 acetic acid 용액 침지 처리한 시료가 10.68로 유의적으로 가장 낮은 값을 보였다. 우엉의 명도는 0.5% 소금, 0.1% 소금 용액, 식초 용액에 침지 처리한 시료가 각각 73.40, 72.68, 72.48로 유의적으로 높았다. 적색도는 0.1% 소금 용액, 정제수, 0.5% 소금 용액에 침지한 시료가 각각 -0.07, -0.17, -0.78로 유의적으로 낮았고, 황색도는 정제수에 침지한 시료가 유의적으로 낮은 값을 나타내었다(P<0.05). Bondaruk 등(2007)에 따르면 데치기 처리 과정에서 Maillard 반응의 기질인 환원당이 침출되어 비효소적 갈변반응이 감소하고, Marfil 등(2008)은 식초의 acetic acid가 O-퀴논을 감소시켜 갈변 반응을 감소시킬 수 있다고 보고하였다.


Color differences of hot air dried potato and burdock with different pretreatment.


SamplePretreatment1)ColorColor difference
L*a*b*ΔE
PotatoRaw71.7±0.79a2)−3.30±0.11f14.9±0.32e
C49.5±7.70d1.63±0.42c17.1±1.85d21.0±7.68a
St53.8±3.14c−1.66±1.15e26.6±3.21b18.1±2.44a
Bl54.7±3.63c−2.58±1.52f28.2±1.22a18.0±2.69a
SoakingDW62.3±3.35b−0.17±1.19d22.1±2.94c9.14±3.25d
0.1 N68.8±4.63a−1.72±0.28e27.9±0.96ab9.82±0.50d
0.5 N67.3±2.78a−1.05±0.24e26.5±1.53b8.78±0.23d
S56.9±3.28c0.13±0.59d21.0±0.87c13.1±3.13bc
V62.7±4.49b4.00±0.90b12.2±0.63f11.3±3.14cd
AA69.5±2.65a10.2±0.77a10.7±0.81f14.3±0.22b
BurdockRaw74.9±0.98a−0.44±0.12e12.9±0.21g
C46.6±4.33e2.39±0.85c19.8±1.03cd23.6±3.95a
ST49.8±1.48d1.75±0.27c21.2±1.45c21.1±1.56b
BL55.3±1.46c0.77±0.25d18.5±1.59d15.6±1.39c
SoakingDW64.5±0.34b−0.17±0.10de12.9±0.52g8.01±0.35d
0.1 N72.7±0.97a−0.07±0.17de16.3±0.65e2.91±0.40e
0.5 N73.4±0.97a−0.78±0.06e14.4±0.36f4.74±0.35e
S55.3±7.89c2.33±0.95c20.9±2.38c16.0±7.07c
V72.5±2.66a6.02±1.98b23.9±1.73b8.68±1.78d
AA56.0±2.27c16.4±2.18a31.0±3.11a25.2±2.88a

1)C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v)..

2)Values are presented as mean±SD (n=3) and different superscripts (a-g) within a column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..



갈변도

식품의 갈변(browning)은 식품을 가공, 저장하는 동안 갈색으로 변하는 것으로 식품의 품질과 기능성에 영향을 미친다(Sun 등, 2023). 건조 전처리 조건에 따른 건조 감자와 우엉의 갈변도는 Fig. 2에 나타내었다. 감자와 우엉 모두 건조 전 전처리에 의하여 갈변도가 유의적으로 감소하였다. 감자의 경우 전처리하지 않은 건조 감자가 0.16 nm로 갈변도가 가장 높았으며, 0.5% 소금 용액 침지처리한 건조감자의 갈변도가 0.06 nm로 가장 낮은 갈변도를 나타내었다. 고온에서 발생하는 비효소적 갈변은 Maillard 반응을 겪는 환원당과 아미노산에 의해 발생한다(Krishnan 등, 2010). 본 실험 결과에서 소금 용액 침지한 건조감자의 갈변도가 가장 낮은 이유는 소금 용액이 시료의 환원당 함량을 감소시켜 갈변현상을 방지하기 때문으로(Nam과 Chun, 2021) 생각된다. 우엉의 경우 전처리하지 않은 건조 우엉이 0.19 nm로 갈변도가 가장 높았으며, 증숙 후 건조 우엉의 갈변도가 0.11 nm로 가장 낮은 갈변도를 나타내었다.

Fig 2. Browning index of dried potato and burdock with different pretreatment. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. Values are presented as mean±SD (n=3) and different letters (a-g) within a series of graphs indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.

미세구조

감자와 우엉의 건조 전 원물과 건조 전처리 조건에 따른 건조 후 원물의 미세구조 관찰은 Fig. 3에 나타내었다. 생감자는 조직들 사이에 온전한 형태의 전분 과립들이 관찰되었고, 건조 감자는 조직의 불균일한 수축으로 인해 조밀한 다공성 구조가 관찰되었다. 증숙이나 데치기 후 건조한 감자는 조직 구조가 균일하고 조밀하며 기공 구조가 관찰되지 않았으며, 전분의 호화로 전분 입자들이 관찰되지 않았다. Bai 등(2022)은 데치기 처리가 전분을 파손시키거나, 전분을 호화시켜 전분 과립이 관찰되지 않았다고 보고하였다. 침지 후 건조한 감자의 구조조직은 전처리 용액에 따른 차이를 나타내었는데, 그중 식초 용액에 침지한 건조 감자의 조직이 다른 처리구에 비하여 비교적 온전한 구조를 유지하는 것으로 관찰되었다. 우엉은 건조 후 기공조직이 건조 전보다 일정한 방향으로 좀 더 명확히 관찰되었는데, 이는 기공 사이의 조직들이 일정한 방향으로 수축이 발생하였기 때문으로 생각된다. 전처리하지 않고 건조한 우엉은 생우엉에 비하여 기공 사이의 간격이 좁아진 것을 확인할 수 있었으나, 데치기한 시료는 조직의 수축과 전분의 호화작용으로 기공이 거의 관찰되지 않았다. 전처리 중 식초 용액에 침지하여 건조한 시료가 조직의 수축이 가장 적게 진행된 것으로 관찰되었고, 0.1% 소금 용액에 침지한 시료는 조직 사이의 수축이 적게 관찰되었으나 기공의 크기는 작아진 것으로 관찰되었다. Xiao 등(2009)은 전처리 방법에 따라 시료의 미세구조와 특성이 다양하게 변형될 수 있고, Adiletta 등(2016)은 전처리는 건조 시료의 세포벽을 강화하여 미세구조를 보호하고 구조적 변화를 방지하여 수분 증발 저항을 줄이는 효과가 있다고 보고하였다.

Fig 3. Scanning electron microscopy image of dried potato (A) and burdock (B) with different pretreatment. Microstructure of potato was observed at 15 kV, ×200 and burdock observed at 15 kV, ×100. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution.

경도

건조 전처리 조건에 따른 건조 감자와 우엉의 경도는 Fig. 4에 나타내었다. 감자의 경우 데치기 처리한 건조 감자의 경도가 6.91 N으로 가장 낮게 나타났다. 이는 데치기 처리로 인해 감자의 세포벽이 파괴되어 조직 형태가 파괴되고(Kim 등, 2014b), 전분의 젤라틴화와 구조의 연화를 유발하여 녹말 제품의 경도를 감소시킨 것으로(Leeratanarak 등, 2006) 판단되며 이는 데치기한 감자의 미세구조에서 기공과 전분의 입자가 관찰되지 않는 결과와 일치한다. 우엉의 경우 0.5% 소금 용액에 침지한 건조 우엉의 경도가 34.46 N으로 가장 높았으며 10% 식초 용액에 침지한 건조 우엉의 경도가 8.33 N으로 가장 낮게 나타났다. 이는 소금 용액이 식물 세포 기질의 구성 요소와 상호 작용을 하여 용해성 고체상이 증가하였기 때문이다(Dereje와 Abera, 2020). 식초 용액에 침지한 건조 우엉은 미세구조가 가장 온전한 구조를 유지하고 수축현상이 적게 관찰되었는데, 이러한 특성은 건조 우엉의 경도가 낮게 관찰되는 것과 동일한 경향을 나타내는 것으로 판단된다. 한편 우엉은 건조 과정 중 케이스 경화 현상이 발생하여 경도에 대한 데치기 효과가 감자에 비해 적었던 것으로 생각된다(Leeratanarak 등, 2006).

Fig 4. Hardness of dried potato and burdock with different pretreatment. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. Values are presented as mean±SD (n=3) and different letters (a-e) within a series of graphs indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.

무기질 함량

건조 감자와 우엉의 미네랄 함량은 전처리에 의한 미네랄 함량의 변화를 비교하기 위하여 전처리 없이 건조한 대조군을 기준으로 비교하였다. 전처리 공정에 따른 건조 감자와 우엉의 무기질 함량은 Table 2와 같다. 건조 감자와 우엉은 전처리 공정 및 침지 용액별 미네랄 함량의 변화가 각각 다른 경향을 나타내었다. 전처리별 감자와 우엉의 분석에 사용된 총 미네랄의 함량은 감자가 설탕 용액에 침지하였을 때 평균 85.78%로 감소율이 가장 높았고, 우엉은 정제수에 침지하여 건조한 시료가 93.11%로 가장 낮았다(Fig. 5). 칼슘은 펙틴 분자 사이의 칼슘 결합을 이어주고 있기 때문에 식품 품질 유지에 가장 큰 영향을 미친다(Kim 등, 2010). 신장질환 환자는 칼륨 및 인 섭취를 줄이는 것이 권장되는데(de Abreu 등, 2023), 감자의 칼륨은 데치기 처리한 시료에서 가장 낮은 함량을 나타내었고, 우엉은 증숙하거나 설탕 용액에 침지한 시료에서는 변화가 없었으나 식초와 비타민 C에 침지한 시료의 칼륨 함량은 증가하였다. 마그네슘은 혈관이 석회화되는 것을 감소시켜 주어 만성 신장질환 환자의 심혈관 질환 위험을 감소시켜 준다(Jacobsen 등, 2021). 전처리 시료 중 마그네슘의 함량이 가장 높은 시료는 감자는 0.5% 소금 용액에 침지한 시료, 우엉은 식초에 침지한 시료이며 각각 150.19±0.61 mg/100 g, 398.91±2.77 mg/100 g이었다. 반면 나트륨 함량이 가장 낮은 처리구는 감자는 설탕 용액에 침지한 시료(23.61±0.35 mg/100 g), 우엉은 증숙하거나 데치기한 시료(65.27~65.63 mg/100 g)였다. 단백뇨는 신장질환의 지표로 소변에서 단백질을 감소시키는 것이 치료에 있어 중요하며, 식이 나트륨 섭취가 증가하면 소변의 알부민 배설이 증가하게 된다. 신장질환 환자의 나트륨 섭취는 신장 시스템에 영향을 미치는데, 나트륨 섭취를 줄이는 것은 신장질환 치료법의 이점을 극대화하고 신장 이식 환자에게도 도움이 된다고 보고되고 있다(Wright와 Cavanaugh, 2010).

Fig 5. Mineral ratio of dried potato (A) and burdock (B) with different pretreatment. St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. Values are presented as mean±SD (n=3) and different letters (a-g) within the same mineral indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.


Mineral content of hot air dried potato and burdock with different pretreatment.


SamplePretreatment1)Mineral (mg/100 g)
CaKMgNaP
PotatoRaw20.8±0.661,522±92.1128±2.3065.1±3.98322±2.56
C28.0±1.26ab2)2,249±12.4a142±0.90b28.0±0.10ef319±1.47c
St29.8±0.08a1,676±7.75e129±0.90d34.9±2.35bcd315±0.84c
Bl29.1±0.57ab1,572±17.4f127±1.05e37.4±3.08bc280±0.72d
DW25.1±0.31c2,294±27.1a132±0.22c31.0±3.88de384±1.92a
0.1 N23.6±0.23c2,136±5.54b143±0.22b38.4±1.50b368±1.04b
0.5 N29.0±0.10ab2,060±35.3c150±0.61a117±0.19a321±2.57c
S24.7±0.28c2,038±22.4c129±0.49d23.6±0.35f238±1.68ef
V27.8±2.41b2,014±2.16c133±0.49c32.4±1.76cde218±0.21f
AA24.0±0.73c1,901±48.7d129±0.41d30.0±2.63de268±1.38de
BurdockRaw252±3.931,129±31.2266±6.4865.8±1.22701±11.8
C217±1.57e1,406±3.61c271±1.20f82.2±0.34cd741±3.51f
St268±0.70d1,430±11.3c290±0.87e65.6±0.83f701±1.49g
Bl327±0.43a1,198±1.77d381±0.26b65.3±1.16f741±3.18f
DW205±0.51f1,077±1.50e253±0.48g89.9±2.13c874±1.65e
0.1N177±1.88h870±46.1f242±0.36h143±6.28b679±7.71h
0.5N182±2.31g1,168±21.0d251±1.74g1,360±10.2a931±2.79d
S274±0.70c1,464±57.0c354±0.26c68.7±1.60ef998±6.64b
V310±2.62b1,729±12.1a399±2.77a78.1±1.29de1,045±0.95a
AA219±0.80e1,565±25.2b316±1.27d78.0±1.36de976±1.04c

1)C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v)..

2)Values are presented as mean±SD (n=3) and different superscripts (a-h) within a column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..



비타민 C 함량

비타민 C는 쉽게 산화되고 열에 민감하며 채소의 품질을 나타내는 지표이다(Sun 등, 2020). 감자와 우엉의 건조 전 원물과 건조 전처리 조건에 따른 건조 후 원물의 비타민 C 함량은 Table 3에 나타내었다. 건조 후 건조 감자와 우엉의 비타민 C 함량은 건조 전에 비해 감소하였다. 이는 비타민 C가 열풍건조로 열에 의해 시료 산화 및 세포구조가 파괴되어 비타민 C가 방출되었기 때문이다(Vega-Galvez 등, 2008; Sun 등, 2020). 두 시료 모두 설탕 용액에 침지 시 비타민 C 보존이 더 잘되는 경향을 보였다. 감자는 데치기하거나 0.1% 소금, 설탕, 식초에 침지 처리하였을 때 전처리하지 않은 건조 감자보다 비타민 C 보존율이 높았다. 설탕이나 소금 용액으로 전처리 시 시료 표면의 점도가 증가하여 비타민 C의 유출을 효과적으로 방해하기 때문으로 생각된다. 또한 소금 용액 침지 후 NaCl 분자가 시료 내부로 침투하여 고형분 함량을 증가시키고 투과성을 변화시켜 비타민 C 유출을 억제하였기 때문으로 판단되며(Bamidele 등, 2017), 이러한 결과는 Garba와 Kaur(2014)의 연구 결과와도 일치하였다.


Vitamin C content of hot air dried potato and burdock with different pretreatment.


Sample1)Vitamin C (mg/100 g)
PotatoBurdock
Raw146±0.13b2)3.39±0.00c
C53.0±0.02f0.05±0.66d
St33.8±0.14i0.00±0.00d
Bl80.0±0.06d0.00±0.00d
SoakingDW49.9±1.36g1.07±0.05d
0.1 N74.8±0.26e0.60±0.03d
0.5 N48.6±0.25h0.70±0.00d
S82.3±0.25c4.82±0.20b
V79.3±0.10d0.51±0.06d
AA874±0.66a815±1.52a

1)C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v)..

2)Values are presented as mean±SD (n=3) and different superscripts (a-h) within a column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..



전자혀 분석

전자혀 분석은 인간이 느끼는 맛의 인지를 모방하는 전자센서 기기를 구축하고 있다(Hong 등, 2021). 총 7개 센서로 구성되어 있는데 AHS는 신맛, PKS는 단맛, CTS는 짠맛, NMS는 감칠맛, CPS는 쓴맛을 감지하는 센서이고 ANS와 SCS는 센서의 값을 보정하는 표준센서로 의미가 있지 않다(Kim 등, 2013; Lee 등, 2016). 전자혀 분석 시 각 센서가 특정한 맛을 결정짓는 유기물과 무기물이 반응하는 변화의 측정을 통해 맛을 측정하는데 단맛은 sugar, 신맛은 hydrochloric acid, acetic acid, citric acid 등의 수소이온, 감칠맛은 sodium glutamate, 짠맛은 sodium chloride, 쓴맛은 quinine, tanine, magnesium chloride 등에 의해 측정되는 전위차로 측정된다. 전자혀 분석은 시료의 맛에 대한 표준값을 제시할 수 있고, 재현성 및 객관성을 가질 수 있다(Boo 등, 2021). 감자와 우엉 건조물의 전처리 공정에 따른 맛 성분의 변화를 객관적으로 비교하기 위하여, 본 연구에서는 감자 우엉 건조물의 관능적인 품질을 전자혀 분석으로 진행하였다. Taste screening 결과를 Fig. 6에 나타내어 5가지 맛 성분에 대해 상대적인 response intensity를 나타내었다. 전처리하지 않은 건조 감자는 짠맛, 신맛, 감칠맛이 비교적 높았으나, 전처리 방법과 용액에 따라 맛 성분의 강도가 달라져서 설탕 용액에 침지한 건조감자의 경우 모든 맛이 비슷한 수준을 나타내었고, 0.1% 소금 용액이나 식초에 침지한 경우 단맛과 쓴맛이 비교적 높게 측정되었다. 반면 우엉은 감자에 비하여 맛 성분의 강도가 높지 않았으나, 우엉의 원료는 단맛과 쓴맛이 높았지만 증숙한 시료가 대조군과 유사하게 단맛과 쓴맛이 높았다. 정제수에 침지했을 때 모든 맛 성분의 강도가 유사하게 측정되었으나, 식초와 비타민 C 용액에 침지한 처리구가 신맛, 짠맛, 감칠맛이 특히 높은 경향을 나타내었다. 이러한 처리구 간의 맛 성분의 변화는 전처리 방법 및 용액에 의한 성분의 소실이나 성분들의 농축, 변화 및 맛 성분들의 간섭 등에 의한 것으로 사료된다. 관능 평가에서 감칠맛은 신맛, 단맛, 짠맛, 쓴맛에 이어 5번째 맛으로 알려져 있고(Suh 등, 2014), 감칠맛은 단맛과 짠맛을 강화하며 신맛과 쓴맛은 약화한다고 보고된다(Marcus 등, 2009).

Fig 6. Taste intensity of dried potato (A) and burdock (B) with different drying pretreatment using electronic tongue (n=5). C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. SRS: sourness, SWS: sweetness, STS: saltiness, UMS: umami, BRS: bitterness.

요 약

이 연구는 열풍건조 감자와 우엉을 신장질환 환자용 식품 원료로써 활용하기 위하여 전처리 공정에 따른 이화학적 특성 및 미네랄 함량의 변화를 비교하였다. 분석 결과 저농도의 소금 용액에 침지한 감자와 우엉의 외관이 가장 갈변이 덜 일어난 것으로 관찰되었고, 색차 값이 낮아 원료와 가장 유사하였다. 또한 갈변도는 소금 용액 침지 감자와 우엉, 정제수 침지 전처리를 한 우엉에서 낮게 나타났다. 감자에서는 전처리하지 않은 감자와 소금 용액 침지, 설탕 용액 침지 전처리를 한 감자의 경도가 가장 높았으며 데치기와 식초 용액 전처리를 한 감자의 경도가 가장 낮게 나타났다. 우엉에서는 소금 용액 침지 전처리를 한 우엉의 경도가 가장 높았으며 식초 용액에 침지 전처리한 우엉의 경도가 가장 낮게 나타났다. 미네랄 함량은 전처리 공정에 따라 각각 다른 경향을 나타내었으나, 분석에 사용된 미네랄의 총함량은 감자의 경우 설탕 용액에 침지하여 건조하였을 때 미네랄 함량의 감소율이 가장 높았고, 우엉은 정제수에 침지하였을 때 가장 높은 감소율을 나타내었다. 또한 전자혀 분석 결과 설탕 용액에 침지한 감자는 감칠맛이 가장 높았고, 정제수에 침지한 우엉은 단맛과 쓴맛이 비교적 높지만 전체적으로 낮은 맛 성분의 강도를 나타내고 있어, 분석 결과를 종합해 보면 감자와 우엉 열풍건조물은 전처리 공정에 따라 각각 다른 물리적 화학적 특성을 나타내었으며, 색이나 물성 등 목적으로 하는 식품의 형태에 따라 전처리 공정을 선택할 필요가 있는 것으로 생각된다. 신장질환식의 가공용 식품 소재로 사용할 경우, 미네랄의 함량과 맛의 특성을 고려하였을 때, 감자의 경우 설탕 용액, 우엉의 경우 정제수에 침지한 후 건조하는 것이 가장 적합할 것으로 사료된다.

감사의 글

본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업(RS-2022-RD009509)의 지원에 의해 이루어졌으며, 이에 대해 감사드립니다.

Fig 1.

Fig 1.Appearance characteristics of hot air dried potato and burdock with different pretreatment. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride solution (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride solution (w/v), S: 5% sucrose solution (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 1160-1169https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.11.1160

Fig 2.

Fig 2.Browning index of dried potato and burdock with different pretreatment. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. Values are presented as mean±SD (n=3) and different letters (a-g) within a series of graphs indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 1160-1169https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.11.1160

Fig 3.

Fig 3.Scanning electron microscopy image of dried potato (A) and burdock (B) with different pretreatment. Microstructure of potato was observed at 15 kV, ×200 and burdock observed at 15 kV, ×100. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 1160-1169https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.11.1160

Fig 4.

Fig 4.Hardness of dried potato and burdock with different pretreatment. C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. Values are presented as mean±SD (n=3) and different letters (a-e) within a series of graphs indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 1160-1169https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.11.1160

Fig 5.

Fig 5.Mineral ratio of dried potato (A) and burdock (B) with different pretreatment. St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. Values are presented as mean±SD (n=3) and different letters (a-g) within the same mineral indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.
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Fig 6.

Fig 6.Taste intensity of dried potato (A) and burdock (B) with different drying pretreatment using electronic tongue (n=5). C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v) solution. SRS: sourness, SWS: sweetness, STS: saltiness, UMS: umami, BRS: bitterness.
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Color differences of hot air dried potato and burdock with different pretreatment.


SamplePretreatment1)ColorColor difference
L*a*b*ΔE
PotatoRaw71.7±0.79a2)−3.30±0.11f14.9±0.32e
C49.5±7.70d1.63±0.42c17.1±1.85d21.0±7.68a
St53.8±3.14c−1.66±1.15e26.6±3.21b18.1±2.44a
Bl54.7±3.63c−2.58±1.52f28.2±1.22a18.0±2.69a
SoakingDW62.3±3.35b−0.17±1.19d22.1±2.94c9.14±3.25d
0.1 N68.8±4.63a−1.72±0.28e27.9±0.96ab9.82±0.50d
0.5 N67.3±2.78a−1.05±0.24e26.5±1.53b8.78±0.23d
S56.9±3.28c0.13±0.59d21.0±0.87c13.1±3.13bc
V62.7±4.49b4.00±0.90b12.2±0.63f11.3±3.14cd
AA69.5±2.65a10.2±0.77a10.7±0.81f14.3±0.22b
BurdockRaw74.9±0.98a−0.44±0.12e12.9±0.21g
C46.6±4.33e2.39±0.85c19.8±1.03cd23.6±3.95a
ST49.8±1.48d1.75±0.27c21.2±1.45c21.1±1.56b
BL55.3±1.46c0.77±0.25d18.5±1.59d15.6±1.39c
SoakingDW64.5±0.34b−0.17±0.10de12.9±0.52g8.01±0.35d
0.1 N72.7±0.97a−0.07±0.17de16.3±0.65e2.91±0.40e
0.5 N73.4±0.97a−0.78±0.06e14.4±0.36f4.74±0.35e
S55.3±7.89c2.33±0.95c20.9±2.38c16.0±7.07c
V72.5±2.66a6.02±1.98b23.9±1.73b8.68±1.78d
AA56.0±2.27c16.4±2.18a31.0±3.11a25.2±2.88a

1)C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v)..

2)Values are presented as mean±SD (n=3) and different superscripts (a-g) within a column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..



Mineral content of hot air dried potato and burdock with different pretreatment.


SamplePretreatment1)Mineral (mg/100 g)
CaKMgNaP
PotatoRaw20.8±0.661,522±92.1128±2.3065.1±3.98322±2.56
C28.0±1.26ab2)2,249±12.4a142±0.90b28.0±0.10ef319±1.47c
St29.8±0.08a1,676±7.75e129±0.90d34.9±2.35bcd315±0.84c
Bl29.1±0.57ab1,572±17.4f127±1.05e37.4±3.08bc280±0.72d
DW25.1±0.31c2,294±27.1a132±0.22c31.0±3.88de384±1.92a
0.1 N23.6±0.23c2,136±5.54b143±0.22b38.4±1.50b368±1.04b
0.5 N29.0±0.10ab2,060±35.3c150±0.61a117±0.19a321±2.57c
S24.7±0.28c2,038±22.4c129±0.49d23.6±0.35f238±1.68ef
V27.8±2.41b2,014±2.16c133±0.49c32.4±1.76cde218±0.21f
AA24.0±0.73c1,901±48.7d129±0.41d30.0±2.63de268±1.38de
BurdockRaw252±3.931,129±31.2266±6.4865.8±1.22701±11.8
C217±1.57e1,406±3.61c271±1.20f82.2±0.34cd741±3.51f
St268±0.70d1,430±11.3c290±0.87e65.6±0.83f701±1.49g
Bl327±0.43a1,198±1.77d381±0.26b65.3±1.16f741±3.18f
DW205±0.51f1,077±1.50e253±0.48g89.9±2.13c874±1.65e
0.1N177±1.88h870±46.1f242±0.36h143±6.28b679±7.71h
0.5N182±2.31g1,168±21.0d251±1.74g1,360±10.2a931±2.79d
S274±0.70c1,464±57.0c354±0.26c68.7±1.60ef998±6.64b
V310±2.62b1,729±12.1a399±2.77a78.1±1.29de1,045±0.95a
AA219±0.80e1,565±25.2b316±1.27d78.0±1.36de976±1.04c

1)C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v)..

2)Values are presented as mean±SD (n=3) and different superscripts (a-h) within a column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..



Vitamin C content of hot air dried potato and burdock with different pretreatment.


Sample1)Vitamin C (mg/100 g)
PotatoBurdock
Raw146±0.13b2)3.39±0.00c
C53.0±0.02f0.05±0.66d
St33.8±0.14i0.00±0.00d
Bl80.0±0.06d0.00±0.00d
SoakingDW49.9±1.36g1.07±0.05d
0.1 N74.8±0.26e0.60±0.03d
0.5 N48.6±0.25h0.70±0.00d
S82.3±0.25c4.82±0.20b
V79.3±0.10d0.51±0.06d
AA874±0.66a815±1.52a

1)C: control (non-pretreated), St: steamed, Bl: blanched, DW: deionized water, 0.1 N: 0.1% sodium chloride (w/v), 0.5 N: 0.5% sodium chloride (w/v), S: 5% sucrose (w/v), V: 10% vinegar (v/v), AA: 3% ascorbic acid (w/v)..

2)Values are presented as mean±SD (n=3) and different superscripts (a-h) within a column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..


References

  1. Adiletta G, Russo P, Crescitelli A, et al. Combined pretreatment for enhancing quality of dried and rehydrated eggplant. Food Bioprocess Technol. 2016. 9:1912-1923.
    CrossRef
  2. Bai JW, Dai Y, Wang YC, et al. Potato slices drying: Pretreatment affects the three-dimensional appearance and quality attributes. Agriculture. 2022. 12:1841. https://doi.org/10.3390/agriculture12111841
    CrossRef
  3. Baldwin DR, Anantheswaran RC, Sastry SK, et al. Effect of microwave blanching on the yield and quality of canned mushrooms. J Food Sci. 1986. 51:965-966.
    CrossRef
  4. Bamidele OP, Fasogbon MB, Adebowale OJ, et al. Effect of blanching time on total phenolic, antioxidant activities and mineral content of selected green leafy vegetables. Curr J Appl Sci Technol. 2017. 24(4):CJAST/34808. https://doi.org/10.9734/CJAST/2017/34808
    CrossRef
  5. Bethke PC, Jansky SH. The effects of boiling and leaching on the content of potassium and other minerals in potatoes. J Food Sci. 2008. 73(5):H80-H85.
    Pubmed CrossRef
  6. Bondaruk J, Markowski M, Blaszczak W. Effect of drying conditions on the quality of vacuum-microwave dried potato cubes. J Food Eng. 2007. 81:306-312.
    CrossRef
  7. Boo CG, Hong SJ, Shin EC. Comparative evaluation of the volatile profiles and taste properties of commercial coffee products using electronic nose, electronic tongue, and GC/MSD. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2021. 50:810-822.
    CrossRef
  8. Cheigh CI, Lee JH, Chung MS. Quality characteristics of vegetables by different steam treatments. Korean J Food Nutr. 2011. 24:464-470.
    CrossRef
  9. Chen FA, Wu AB, Chen CY. The influence of different treatments on the free radical scavenging activity of burdock and variations of its active components. Food Chem. 2004. 86:479-484.
    CrossRef
  10. Choi M, Lee J, Jin YI, et al. Physicochemical, structural, and rheological properties of new domestic potato cultivars. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2017. 46:608-615.
    CrossRef
  11. Chung HS, Kim HS, Lee YG, et al. Effects of freezing pretreatment on juice expression and drying characteristics of Prunus mume fruit. Korean J Food Preserv. 2010. 17:507-512.
  12. de Abreu DBV, Picard K, Klein MRST, et al. Soaking to reduce potassium and phosphorus content of foods. J Renal Nutr. 2023. 33:165-171.
    Pubmed CrossRef
  13. Dereje B, Abera S. Effect of pretreatments and drying methods on the quality of dried mango (Mangifera Indica L.) slices. Cogent Food Agric. 2020. 6:1747961. https://doi.org/10.1080/23311932.2020.1747961
    CrossRef
  14. Dong T, Shi J, Jiang CZ, et al. A short-term carbon dioxide treatment inhibits the browning of fresh-cut burdock. Postharvest Biol Technol. 2015. 110:96-102.
    CrossRef
  15. Garba U, Kaur S. Effect of drying and pretreatment on anthocyanins, flavenoids and ascorbic acid content of black carrot (Daucus carrota L.). J Global Biosci. 2014. 3:772-777.
  16. Geng Z, Wang H, Torki M, et al. Thermodynamically analysis and optimization of potato drying in a combined infrared/convective dryer. Case Studies in Thermal Engineering. 2023. 42:102671. https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102671
    CrossRef
  17. Han SJ, Koo SJ. Study on the chemical composition in bamboo shoot, lotus root and burdock -Free sugar, fatty acid, amino acid and dietary fiber contents-. Korean J Soc Food Sci. 1993. 9:82-87.
  18. Hong SJ, Boo CG, Heo SU, et al. Investigation of taste and flavor properties of radish varieties harvested in Korea using electronic tongue and electronic nose. Korean J Food Sci Technol. 2021. 53:375-381.
  19. Im JH, Nam JH, Ko AR, et al. Different blanching and thawing methods affect the qualities of potatoes and carrots: A study done at Jeju island. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2022. 51:600-610.
    CrossRef
  20. Jacobsen AA, Bressendorff I, Nordholm A, et al. Diurnal variation of magnesium and the mineral metabolism in patients with chronic kidney disease. Bone Rep. 2021. 15:101130. https://doi.org/10.1016/j.bonr.2021.101130
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  21. Jang HL, Hong JY, Kim NJ, et al. Comparison of nutrient components and physicochemical properties. Kor J Hort Sci Technol. 2011. 29:144-150.
  22. Kim KH, Park SJ, Kim JE, et al. Assessment of physicochemical characteristics among different types of pale ale beer. Korean J Food Sci Technol. 2013. 45:142-147.
    CrossRef
  23. Kim KI, Hwang IG, Yoo SM, et al. Effects of various pretreatment methods on physicochemical and nutritional properties of carrot. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2014a. 43:1881-1888.
    CrossRef
  24. Kim MK, Kim WM, Lee HJ, et al. Optimization of muffin preparation by addition of dried burdock (Arctium lappa L) powder and oligosaccharide by response surface methodology. Korean J Food Cook Sci. 2010. 26:575-585.
  25. Kim MS, Lee YS, Sohn HY. Anti-thrombosis and anti-oxidative activity of the root of Arctium lappa L. Korean J Food Preserv. 2014b. 21:727-734.
    CrossRef
  26. Krishnan JG, Padmaja G, Moorthy SN, et al. Effect of pre-soaking treatments on the nutritional profile and browning index of sweet potato and yam flours. Innovative Food Sci Emerging Technol. 2010. 11:387-393.
    CrossRef
  27. Lal MK, Kumar A, Kumar A, et al. Minerals in potato. In: Raigond P, Singh B, Dutt S, et al, editors. Potato -Nutrition and Food Security. Springer. 2020. p. 87-112.
    CrossRef
  28. Lee BW, Shin GJ, Kim MH, et al. Effect of pretreatment before air drying on the quality of carrot flake. Korean J Food Sci Technol. 1989. 21:430-434.
  29. Lee IS, Nam SM, Rha YA, et al. The quality characteristics of glutinous Dasik based on the amount of burdock (Arctium lappa) powder. Culi Sci Hos Res. 2016. 22(3):55-65.
    CrossRef
  30. Leeratanarak N, Devahastin S, Chiewchan N. Drying kinetics and quality of potato chips undergoing different drying techniques. J Food Eng. 2006. 77:635-643.
    CrossRef
  31. Marcus JB. Unleashing the power of umami. Food Technology. 2009. 63(11):22-36.
    CrossRef
  32. Marfil PHM, Santos EM, Telis VRN. Ascorbic acid degradation kinetics in tomatoes at different drying conditions. LWT-. Food Sci Technol. 2008. 41:1642-1647.
    CrossRef
  33. Moon JS, Lee JH, You SH. Antioxidant activity and cytotoxicity on cell of Arctium lappa L. root extract. J of Korean Oil Chemists'. Soc. 2017. 34:41-49.
  34. Nam JH, Chun JY. Effect of browning inhibitors NaCl and CaCl2 on the qualities of Jeju Tamna potatoes during hot-air drying. J Korean Soc Food Sci Nutr. 2021. 50:164-171.
    CrossRef
  35. Park WP, Cho SH, Lee DS. Screening of antibrowning agents for minimally processed vegetables. Korean J Food Sci Technol. 1998. 30:278-282.
  36. Suh YS, Lee SH, Shang Y, et al. Changes in antioxidant activities and flavor patterns of Coffea arabica beans during roasting. Korean J Food Preserv. 2014. 21:224-230.
    CrossRef
  37. Sun X, Jin X, Fu N, et al. Effects of different pretreatment methods on the drying characteristics and quality of potatoes. Food Sci Nutr. 2020. 8:5767-5775.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  38. Sun Y, Liu Y, Li J, et al. Acetic acid immersion alleviates the softening of cooked Sagittaria sagittifolia L. slices by affecting cell wall polysaccharides. Foods. 2023. 12:506. https://doi.org/10.3390/foods12030506
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  39. Uribarri J. Phosphorus metabolism and management in chronic kidney disease: Phosphorus homeostasis in normal health and in chronic kidney disease patients with special emphasis on dietary phosphorus intake. Semin Dial. 2007. 20:295-301.
    Pubmed CrossRef
  40. van Dam RM, Hu FB, Rosenberg L, et al. Dietary calcium and magnesium, major food sources, and risk of type 2 diabetes in U.S. black women. Diabetes Care. 2006. 29:2238-2243.
    Pubmed CrossRef
  41. Vega-Gálvez A, Lemus-Mondaca R, Bilbao-Sáinz C, et al. Effect of air drying temperature on the quality of rehydrated dried red bell pepper (var. Lamuyo). J Food Eng. 2008. 85:42-50.
    CrossRef
  42. Wright JA, Cavanaugh KL. Dietary sodium in chronic kidney disease: A comprehensive approach. Semin Dial. 2010. 23:415-421.
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  43. Xiao HW, Lin H, Yao XD, et al. Effects of different pretreatments on drying kinetics and quality of sweet potato bars undergoing air impingement drying. Int J Food Eng. 2009. 5(5). https://doi.org/10.2202/1556-3758.1758
    CrossRef
  44. Yang L, Zhang H, Huang B, et al. Studying the role of potato powder on the physicochemical properties and dough characteristics of wheat flour. Gels. 2023. 9:73. https://doi.org/10.3390/gels9020073
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  45. Youn KS. Utilization of osmotic dehydration as pretreatment prior to drying. Korean J Postharvest Sci Technol. 1998. 5:305-314.
  46. Zaheer K, Akhtar MH. Potato production, usage, and nutrition-A review. Crit Rev Food Sci Nutr. 2016. 56:711-721.
    Pubmed CrossRef
  47. Zhang W, Liu X, Wang Q, et al. Effects of potassium fertilization on potato starch physicochemical properties. Int J Biol Macromol. 2018. 117:467-472.
    Pubmed CrossRef