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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(5): 499-508

Published online May 31, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.5.499

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

Quality and Antioxidant Characteristics of Water Spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) Cultivated in Korea with Various Cooking Methods

Seung-Hyeon Cha1 , So Mi Park2, Sang-Beom Park1, Se-Lim Bak1, Shangle Jiang1, and Keum-Il Jang1

1Department of Food Science and Biotechnology, Chungbuk National University
2Korea Agency of Education, Promotion, and Information Service in Food, Agriculture, Forestry and Fisheries

Correspondence to:Keum-Il Jang, Department of Food Science and Biotechnology, Chungbuk National University, 1, Chungdae-ro, Seowon-gu, Cheongju, Chungbuk 28644, Korea, E-mail: jangki@chungbuk.ac.kr

Received: January 30, 2023; Revised: February 21, 2023; Accepted: February 28, 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 quality and antioxidant characteristics of water spinach (WS, Ipomoea aquatica Forsk.) cultivated in Korea using various cooking methods. First, the leaves and stems of WS were separated and cooked by blanching, boiling, steaming, or microwaving. The proximate composition, pH, total acidity, color, total polyphenol and flavonoid contents, and DPPH and ABTS radical scavenging activities were analyzed. The water content of WS was higher in the stems than in the leaves, while the crude protein, crude ash, crude fat, and carbohydrate contents were higher in the leaves. With all cooking methods, the pH increased, and the total acidity decreased; browning occurred during the cooking process. All antioxidant components and activities were higher in the WS leaves than in the stems. The total polyphenol and flavonoid contents were high in the leaves and stems of microwave-cooked WS; compared to the control, the antioxidant components were higher in the leaves than in the stems. The DPPH and ABTS radical scavenging activities were highest in the leaves and stems of microwave-cooked WS. The DPPH radical scavenging activity of the stems was high with boiling, while the ABTS radical scavenging activity was high with steaming. The cooking method selected is important because the nutrient content and antioxidant activities can differ according to the cooking method. This study provides basic information that could aid the use of WS as food.

Keywords: water spinach, cooking method, quality characteristic, antioxidant activity, Korea

최근 기후변화와 함께 국내 연평균기온도 지속해서 상승하고 있는데(Korea Meteorogical Administration, 2020a), 지구온난화로 인해 국내 기후가 서서히 아열대기후로 변화되면서 기온상승으로 인하여 사과, 온주밀감 등 주요 농산물의 주산지가 남부지방에서 충북, 강원지역으로 북상하고 있으며, 이러한 기후변화는 우리나라 아열대 작물의 성장에도 큰 영향을 나타내고 있다(Korea Meteorogical Administration, 2020b).

공심채는 줄기 가운데가 텅 비었다는 뜻으로 중국 남부에서 동남아시아에 걸쳐 재배되는 아열대 작물이자 잎채소로 자라는 반수생적 열대식물로 물이나 습한 토양에서 자생하는 야생식물이다(Dua 등, 2015). 베트남 식당에서 모닝글로리라는 이름으로 흔히 볼 수 있는 공심채는 동남아시아에서 널리 사용되는 식재료로 주로 볶거나 삶아 먹는데 익히면 아삭한 식감이 더 살기 때문에 국물 요리에서 이용되며, 국내에서는 주로 볶음요리에 활용되고 있다. 이러한 공심채는 카로티노이드와 엽록소의 풍부한 공급원으로 필수 아미노산, 비타민 A, 비타민 C, 철분과 같은 영양소를 다량 함유하고 있으며(Uhm 등, 2014), 간 기능 부전(Badruzzaman과 Husain, 1992), 당뇨(Malalavidhane 등, 2003), 간독성 보호(Alkiyumi 등, 2012), 변비(Samuelsson 등, 1992) 등의 증상에 민간 치료제로 이용되어 왔다.

이러한 공심채에 관한 연구로는 주로 항산화 활성(Fu 등, 2011; Singh 등, 2016) 및 항암효과(Huang 등, 2005), 공심채 잎의 영양성분(Umar 등, 2007) 등의 아열대 지역에서 재배된 공심채의 특성 연구와 공심채 추출물의 멜라닌 생성 저해 및 피부장벽 개선 효과(Kim, 2017), 공심채를 이용한 장아찌 절임 조건의 최적화에 관한 연구(Lee, 2017), 공심채를 이용한 크림 페스토에 관한 최적화 레시피 연구(Song, 2019) 등의 국외에서 재배된 공심채를 활용한 가공 연구가 보고되었으나, 기후 온난화에 의해 국내에서 재배된 공심채에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 특히 공심채는 채소 특성상 주로 조리하여 섭취하기 때문에 국내에서 재배된 공심채를 새로운 식재료로 활용하기 위해서는 영양성분의 손실을 최소화하거나 유지 또는 강화할 수 있는 조리 및 가공 특성에 관한 연구 및 조리 또는 가공 후의 생리활성 변화에 관한 연구 등이 필요하다.

채소류 조리는 섭취하기 전 조직감의 연화와 식이섬유의 소화율을 증가시키기 위해 이루어지며, 저장 중의 변질과 부패 등을 지연 및 억제하고 안전성을 확보하기 위한 필수적인 과정으로(Kim 등, 2012a), 생으로 먹는 샐러드가 대부분인 서양과 달리 한식에서는 삶기, 굽기, 찌기, 끓이기, 데치기, 튀기기, 석쇠 구이, 볶기 등 다양한 조리 방법을 통해 영양소의 손실을 막으면서 충분한 양의 섭취가 가능하다(Lee, 2009). 조리수를 이용한 열처리는 피토케미컬 성분의 용출 및 파괴를 유발하지만(Koc 등, 2017), 적절한 열처리는 식품이 가지고 있는 항산화 성분의 흡수율을 높이고 저장 중 품질을 증진하게 시킬 수 있다. 반면 채소의 조직을 완전히 연화시킬 경우, 대부분의 영양성분은 감소하며 특히 열에 민감한 비타민과 플라보노이드는 조리 후에 손실될 가능성이 크다(Kim 등, 2004).

따라서 본 연구에서는 한식 조리 방법 중 공심채의 영양성분 손실을 최소화할 수 있는 최적의 조리법을 알아보고자 데치기(blanching), 끓이기(boiling), 찌기(steaming), 마이크로웨이브(microwaving)의 조리 방법을 처리한 공심채의 품질 특성 및 항산화 활성을 비교하여 새로운 식재료로서 국내에서 재배된 공심채의 경쟁력 향상을 위한 조리 방법의 기초 자료를 제시하고자 하였다.

실험 재료

본 연구에 사용한 공심채는 경기도 안산시에서 안산팜영농조합이 재배한 것을 구입 당일 바로 사용하였다. 그리고 추출 시약으로 에탄올은 Merck Co. 제품을 사용하였으며 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 항산화력 측정에 사용한 시약으로 ABTS[2,2′-aziono-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)], DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrzyl), ascorbic acid, gallic acid, Na2CO3, Al(NO3)3, catechin hydrate, Folin-Ciocalteu’s phenol reagents는 Sigma-Aldrich Co.로부터 구입하여 사용하였다.

공심채의 조리 방법

공심채 시료는 흙과 이물질 등의 제거를 위해 흐르는 물에 세척 후 방랭하여 물기를 충분히 제거한 뒤, 잎과 줄기를 분리하고 10 cm씩 세절하여 다양한 조리에 사용하였다.

데치기: 데치기는 Park 등(2014a)의 방법을 응용하여 먼저 냄비에 증류수 500 mL를 넣고 가열하여 준비한 끓는 물 100°C에서 일정한 크기로 자른 공심채 시료 100 g을 넣고, 2분간 데친 후 바로 찬물에 헹군 다음 체에 15분 정도 받친 상태로 실온에서 방랭하여 물기를 충분히 제거한 뒤 무게를 측정하고 동결건조하였다.

끓이기: 끓이기는 Kim과 Chung(2017)의 방법을 응용하여 데치기와 동일하게 100°C의 끓는 물을 준비한 다음 일정한 크기로 자른 공심채 시료 100 g을 넣고, 10분간 끓인 후 바로 찬물에 헹군 다음 체에 15분 정도 받친 상태로 실온에서 방랭하여 물기를 충분히 제거한 뒤 무게를 측정하고 동결건조하였다.

찌기: 찌기는 Cha와 Oh(1996)의 방법을 응용하여 찜기(Queen Sense)에 증류수 800 mL를 넣고 가열하여 증기가 오르기 시작하면 일정한 크기로 자른 공심채 시료 100 g을 찜틀 위에 올려놓고 5분간 조리한 다음 실온에서 방랭하여 열을 충분히 식힌 뒤 조리 후 무게를 측정하고 동결건조하였다.

마이크로웨이브: 마이크로웨이브는 Guon과 Chung(2015)의 방법을 응용하여 전자레인지(HQ-Z365AS, Samsung Electronic Corp.)에 일정한 크기로 자른 공심채 시료 100 g을 넣고 700 W에서 3분간 조리한 다음 실온에서 방랭하여 열을 충분히 식힌 뒤 조리 후 무게를 측정하고 동결건조하였다.

공심채의 일반성분 분석

대조구의 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채의 일반성분 분석은 식품공전의 일반시험법(MFDS, 2022)과 Han 등(2020)의 방법을 활용하여 분석하였다. 먼저 공심채의 잎과 줄기를 분리하고 각각의 시료 3 g을 준비한 다음 수분함량은 105°C에서 상압가열건조법으로 측정하였고, 조회분 함량은 525°C에서 직접회화법, 조단백질 함량은 Kjeldhal법에 의해 측정했으며 조지방 함량은 Soxhlet 추출법에 의해 측정하였다. 탄수화물 함량은 공심채 시료 전체 무게를 100%로 놓고, 수분, 조회분, 조단백질, 조지방 함량을 제외한 값으로 나타내었다.

공심채의 품질 특성 분석

대조구의 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채의 품질 특성은 Park 등(2021)의 방법을 변형하여 전처리한 다음 분석하였는데, 먼저 수돗물로 세척한 대조구 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채의 물기를 제거하여 사용하였다. 공심채의 총산도와 pH는 먼저 공심채를 5 mm 두께로 얇게 절단한 다음 50 g을 가정용 믹서기(SMX-B98J, SHINIL)에 넣고 1분간 파쇄하여 공심채 시료로 제조하였다. 그리고 각각의 공심채 시료 3 g에 27 mL의 증류수를 가하고 Vortex Mixer(JEIO TECH)를 이용하여 1분간 균질화한 후 3,265×g에서 15분간 원심분리(Varispin 12r, Cryste Separation Technology)하여 상층액 5 mL를 취한 다음 총산도는 1% 페놀프탈레인 5 μL를 넣고 0.1 N NaOH로 중화 적정한 다음 acetic acid 함량(%)으로 환산하여 측정하였고, pH는 pH meter(Docu-pH meter, Sartorius)를 이용하여 측정하였다. 그리고 공심채의 색도는 대조구의 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채를 각각 5×5×5 mm3로 절단하고 Petri dish에 담은 후 표준 백색판 L=97.41, a=-0.11, b=0.12로 교정한 색차계(CR-300, Minolta Co.)를 이용하여 L(brightness), a(redness), b(yellowness) 및 ΔE값을 측정하였다.

공심채의 항산화 성분 및 활성 분석

대조구의 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채의 항산화 성분 및 활성 분석을 위한 시료의 전처리는 먼저 각각의 공심채를 동결건조(FD8508, IlShinBiobase Co.)한 다음 분쇄기(80335, Elec-Tech Zhuhai Co.)를 이용하여 분말화하였다. Conical tube에 동결건조된 분말 2 g과 80%(v/v) 에탄올 50 mL를 첨가하고, 60°C의 항온수조에서 2시간 동안 교반시켜 추출한 다음 Whatman filter paper(No. 2, Whatman International)로 3 반복 추출하여 얻은 여과액을 40°C 수욕상에서 감압농축기(Eyela N-1000, Tokyo Rikakikai Co.)를 통해 용매를 제거하여 여과된 분말 시료를 제조하였다. 그리고 증류수를 이용하여 1 mg/mL로 희석한 다음 공심채의 항산화 성분 및 활성 분석을 위한 시료로 사용하였다.

공심채의 항산화 성분으로 총 폴리페놀 함량은 Dewanto 등(2002)의 방법을 이용하여 측정하였다. 먼저 2%(w/v) Na2CO3 용액 2 mL를 공심채 추출 시료 100 μL에 가하여 3분간 실온에서 방치하고, 50%(v/v) Folin-Ciocalteu 시약을 100 μL 가하여 30분간 반응시킨 후 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 gallic acid를 사용하였으며 시료 100 g당 mg gallic acid equivalent content(GA eq)로 나타내었다. 그리고 총 플라보노이드 함량은 Choi 등(2003)의 방법을 이용하여 분석하였는데, 먼저 증류수 1 mL와 5% (w/v) NaNO2 75 μL를 공심채 추출 시료 250 μL에 가한 다음 5분간 반응시키고 10%(w/v) AlCl3・H2O 150 μL를 가하여 6분간 반응시켰다. 그리고 1 M NaOH 500 μL를 가하고 11분 동안 반응시킨 후 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 (+)-catechin hydrate를 사용하였으며 공심채 시료 100 g당 mg catechin equivalent content(catechin eq)로 나타내었다.

공심채의 항산화 활성으로 DPPH 라디칼 소거능은 Park 등(2021)의 방법을 변형하여 사용하였다. 먼저 2×10-4 M의 DPPH 용액 800 μL를 공심채 추출 시료 200 μL에 가하여 30분간 반응시킨 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 L-ascorbic acid를 사용하였으며, 공심채 시료 100 g당 mg L-ascorbic acid equivalent antioxidant capacity(AA eq)로 나타내었다. ABTS 라디칼 소거능은 Ahn 등(2012)의 방법을 이용하여 7.4×10-3 M의 ABTS와 2.6×10-3 M의 potassium persulfate를 1:1로 혼합하여 암냉소에서 24시간 교반 반응시키고, 735 nm에서 1.4~1.5의 흡광도 값이 되도록 증류수로 희석하였다. 그리고 공심채 추출 시료에 희석한 ABTS 용액 1 mL를 첨가하고 60분간 반응시킨 다음 735 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 L-ascorbic acid를 사용하였으며 공심채 시료 100 g당 mg AA eq로 나타내었다.

통계처리

모든 분석 데이터는 3회 반복 값에 대한 평균(mean)과 표준편차(standard deviation)로 나타내었고, 결괏값은 SAS (Statistical Analysis System, Ver. 9.4, SAS Institute Inc.) 프로그램으로 통계처리 하였으며, 처리 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variation)로 분석한 후 Duncan’s multiple range test로 P<0.05의 유의수준에서 유의성을 검정하였다.

조리 방법에 따른 공심채의 일반성분 비교

국내에서 재배된 공심채의 잎과 줄기의 일반성분 함량을 비교 분석한 결과 원재료로서 공심채 잎의 일반성분 함량은 수분 83.20%, 조단백 4.51%, 조회분 2.07%, 조지방 0.78%, 탄수화물 9.45%로 나타났으며, 공심채 줄기의 일반성분 함량은 수분 93.69%, 조단백 0.72%, 조회분 1.56%, 조지방 0.21%, 탄수화물 3.81%로 나타났다(Table 1). 원재료 공심채의 일반성분 중 수분함량을 제외하고 조단백, 조회분, 조지방 및 탄수화물 함량 모두 공심채 잎에서 줄기보다 높은 함량을 나타내었다. 나이지리아에서 재배된 공심채 잎의 영양성분에 대한 Umar 등(2007)의 연구 결과와 비교해보면 수분과 단백질 함량은 국내에서 재배된 공심채 잎의 함량이 높았으나, 무기질과 지방함량은 낮게 나타났는데, 이는 공심채의 재배 환경 및 기후 등에 의한 차이에 따른 것으로 생각된다.

Table 1 . Comparison of proximate composition on leaves and stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods (%)

SampleF-value
RawBlanchingBoilingSteamingMicrowaving
LeavesMoisture83.20±2.48b1)2)92.95±0.26a92.29±0.27a90.92±0.06a72.17±3.81c55.94***
Crude protein4.51±0.22a1.78±0.20b1.28±0.02b1.66±0.21b4.91±0.78a61.43***
Crude ash2.07±0.05a0.70±0.04c0.55±0.02c1.16±0.07b2.17±0.29a91.76***
Crude lipid0.78±0.08b0.82±0.10b1.00±0.18b0.57±0.11b16.43±2.72a98.47***
Carbohydrate9.45±2.32a3.74±0.28b4.88±0.33b5.68±0.10b4.31±0.80b12.38***
StemsMoisture93.69±1.27bc95.67±0.43a95.49±0.08a94.58±0.47ab92.85±0.31c10.16**
Crude protein0.72±0.05a0.26±0.02b0.31±0.02b0.29±0.06b0.29±0.06b50.96***
Crude ash1.56±0.03a0.56±0.03c0.31±0.06d1.13±0.14b1.24±0.20b59.42***
Crude lipid0.21±0.01d0.51±0.07c0.83±0.11a0.66±0.03b0.19±0.02d69.67***
Carbohydrate3.81±1.24b2.99±0.39b3.06±0.08b3.34±0.34b5.44±0.47a7.51**

1)Means±SD (n=3).

2)Means with different superscripts (a-d) in a row are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.

**, ***Significant at P<0.01, P<0.001, respectively.



조리 방법에 따른 공심채 잎의 일반성분 함량 분석에서 먼저 수분함량은 72.17~92.95%의 범위로 분포하였는데(Table 1), 원재료 공심채인 대조군(Raw)과 비교했을 때 데치기, 끓이기, 찌기 방법으로 조리된 공심채의 수분함량은 높은 분포를 나타내었고 마이크로웨이브 방법으로 조리된 공심채만 낮은 수분함량을 나타내었다. 이는 마늘을 삶고 찌기를 한 결과 수분함량이 증가했지만, 마늘을 마이크로웨이브, 볶기 및 로스팅한 결과 수분함량이 감소하였다는 Jo와 Surh(2016)의 보고와 엄나무, 참죽, 오가피, 두릅의 햇순을 데치기 한 결과 수분함량이 증가하였다는 Kim 등(2012b)의 보고를 미루어 볼 때 데치기, 끓이기, 찌기의 조리과정에서 수분함량이 높게 나타난 것은 조리과정에서 열수와 공심채 간의 직간접적인 접촉으로 인해 열수의 수분이 공심채 매트릭스에 침투되면서 수분함량이 높게 나타난 것으로 생각된다. 그리고 마이크로웨이브 방법으로 조리된 공심채의 수분함량이 가장 낮았는데, 이는 열전달 매개체가 필요 없는 마이크로파가 식품의 내부와 외부에 직접 전달되면서 복사에너지가 열에너지로 전환되어 가열되는 마이크로웨이브의 가열 원리(Oliveira와 Franca, 2002)와 유사하게 마이크로파가 공심채 내부와 외부에 전달되어 수분이 가열되면서 증발하여 수분함량이 낮아진 것으로 생각된다. 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 일반성분 함량 분석에서는 잎의 수분함량보다 높은 범위를 나타내었고, 조리 방법에 따른 분포는 잎의 수분함량 분포 경향과 유사하였으나 92.85~95.67%의 수분함량으로 일정한 범위를 나타내었다(Table 1).

조리 방법에 따른 공심채 잎의 조단백질 함량은 1.28~4.91%, 조회분 함량은 0.55~2.17%, 조지방 함량은 0.57~16.43%, 탄수화물 함량은 3.74~5.68%를 나타내었고, 줄기의 조단백질 함량은 0.26~0.31%, 조회분 함량은 0.31~1.24%, 조지방 함량은 0.19~0.83%, 탄수화물 함량은 2.99~5.44%를 나타내었다(Table 1). 원재료 공심채인 대조군과 비교해보면 데치기, 끓이기, 찌기 방법으로 조리된 공심채의 잎과 줄기 모두 조단백질, 조회분, 탄수화물 함량이 낮아졌는데, 이는 수분함량이 증가하면서 상대적으로 감소하였기 때문으로 생각된다. 반면 마이크로웨이브 방법으로 조리된 공심채는 줄기의 경우 다른 조리 방법과 유사하게 감소하거나 유지되었는데, 잎의 경우 대조군에 비해 조단백질과 조회분 함량은 유지되는 반면 수분함량이 감소하면서 상대적으로 조지방 함량이 높게 나타났고 탄수화물 함량은 다른 조리 방법과 유사하게 감소하였다. 이는 마이크로웨이브 처리에 의한 포도씨유 추출에서 마이크로웨이브가 포도씨유의 추출효율이 높고 산패가 가장 천천히 발생하여 지방 추출에 매우 효과적이라고 보고한 Baek(2008)의 보고로 미루어볼 때, 마이크로웨이브 조리 방법에 의해 수분이 제거되면서 소수성 성분인 조지방 성분에는 영향을 나타내지 않아 함량 변화는 없어서 상대적으로 높게 나타났으며, 탄수화물 함량은 영양성분별 함량 비율에 따라 상대적으로 낮아졌다고 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채의 품질 비교

조리 방법에 따른 공심채 잎의 pH는 대조군(pH 6.27)에 비해 모두 높은 pH를 나타내었으며, 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브 처리에서 각각 6.95, 7.13, 6.64, 6.53을 나타내어 조리 방법 간의 유의적인 차이를 나타내었다(P< 0.001)(Table 2). 그리고 조리 방법에 따른 공심채 잎의 총산도는 대조군 시료(0.0484 AA eq %)에 비해 모두 낮은 분포를 나타내었으며, 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브 처리에서 각각 0.0081, 0.0043, 0.0097, 0.0366 AA eq %를 나타내어 pH와 동일하게 유의적인 차이가 나타났다(P<0.001)(Table 2). 이는 수리취를 삶는 동안 증조 용액이 수리취의 조직 속으로 침투되어 삶은 수리취의 pH가 높아지고 총산도가 낮아졌다는 Kim의 보고(1993)에 미루어볼 때 조리과정 중에 데치기, 끓이기, 찌기 방법으로 조리된 공심채에 흡수된 수분에 의해 공심채 내부의 유기산이 희석되어 pH는 증가하고 총산도는 낮아진 것으로 생각되며, 마이크로웨이브 처리의 경우는 수분이 흡수되지 않아 대조군 공심채와 유사한 pH와 총산도를 나타낸 것으로 생각된다.

Table 2 . Comparison of pH, total acidity, chromaticity and color difference on leaves and stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods

SampleF-value
RawBlanchingBoilingSteamingMicrowaving
LeavespH6.27±0.06e1)2)6.95±0.02b7.13±0.01a6.64±0.01c6.53±0.02d474.53***
Total acidity (AA eq %)0.0484±0.0008a0.0081±0.0019cd0.0043±0.0019d0.0097±0.0010c0.0366±0.0037b256.81***
Chromaticity L38.95±0.58a34.37±2.22b33.60±0.78b34.52±1.19b34.66±0.45b9.02**
a−3.30±0.22a−8.44±0.37d−7.14±0.88c−5.05±0.63b−4.97±0.50b37.80***
b5.28±0.70c10.60±0.39a10.83±0.37a7.27±0.41b7.01±0.79b56.50***
ΔE8.78.615.164.92
StemspH5.66±0.02e5.89±0.01b6.13±0.01a5.83±0.01c5.72±0.01d847.78***
Total acidity (AA eq %)0.0317±0.0020a0.0233±0.0046bc0.0140±0.0019d0.0212±0.0026cd0.0300±0.0078ab7.92**
Chromaticity L47.93±2.18a42.66±0.40b42.13±0.47b40.83±1.06b43.07±0.64b16.49***
a−7.32±0.48d−3.84±0.23a−8.34±0.27e−6.81±0.14c−4.68±0.12b134.76***
b13.03±0.24c7.72±0.90d19.00±0.32a15.23±0.59b8.50±1.01d142.28***
ΔE8.258.397.457.15

1)Means±SD (n=3).

2)Means with different superscripts in a row are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.

**, ***Significant at P<0.01, P<0.001, respectively. AA: ascorbic acid.



조리 방법에 따른 공심채 줄기의 pH는 대조군(pH 5.66)에 비해 모두 높은 pH를 나타내었으며, 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브 처리에서 각각 5.89, 6.13, 5.83, 5.72를 나타내어 조리 방법 간의 유의적인 차이를 나타내었다(P<0.001)(Table 2). 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 총산도는 대조군 시료(0.0317 AA eq %)에 비해 마이크로웨이브를 제외하고 모두 낮은 분포를 나타내었으며, 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브 처리에서 각각 0.0233, 0.0140, 0.0212, 0.0300 AA eq %를 나타내어 pH와 유사하게 유의적인 차이가 나타났다(P<0.001)(Table 2). 이와 같은 결과는 공심채 잎의 경우와 유사한 결과로 조리과정 중 흡수된 수분에 의해 pH는 증가하고 총산도는 낮아진 것으로 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채 잎의 색도에서 L값의 경우 대조군(38.95)에 비해 조리 처리된 공심채 모두 33.60~34.66으로 낮아졌지만 조리 방법에 따른 공심채 간의 유의적 차이도 나타나지 않았다. 그리고 a값의 경우는 대조군(-3.30)에 비해 모두 (-)8.44~(-)4.97 범위로 낮아졌으며, 조리 방법 중 데치기에서 가장 낮게 나타난 반면 마이크로웨이브에서 가장 높은 값을 나타내었다. 그리고 b값의 경우에는 대조구(5.28)보다 모두 7.01~10.83 범위로 높아졌는데, 끓이기 처리 공심채가 가장 높은 값을 나타낸 반면 마이크로웨이브에서 가장 낮은 값을 나타내었다(Table 2). 이는 조리과정 중에 공심채에서 갈변 현상이 발생하였기 때문에 a값이 낮아지고 b값이 증가한 것으로 생각되며, ΔE값을 비교해볼 때 조리 방법 중 끓이기 처리 공심채의 갈변이 가장 많이 발생하고, 마이크로웨이브 처리 공심채가 가장 갈변이 적게 발생한 것으로 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채 줄기의 색도에서 L값의 경우 대조군(47.93)에 비해 조리 처리된 공심채 모두 40.83~43.07로 낮아졌지만 조리 방법에 따른 공심채 간의 유의적 차이도 나타나지 않았다. 그리고 a값의 경우는 대조군(-7.32)에 비해 (-)8.34~(-)3.84 범위로 조리 방법에 따라 다양한 분포를 나타내었으며, 조리 방법 중 끓이기 처리에서 가장 낮아졌고 데치기와 마이크로웨이브 처리에서 높은 값을 나타내었다. 그리고 b값의 경우에는 대조구(13.03)보다 7.72~19.00 범위로 a값과 유사하게 다양한 분포를 나타내었으며, 끓이기 처리 공심채가 가장 높은 값을 나타낸 반면 데치기와 마이크로웨이브에서 가장 낮은 값을 나타내었다(Table 2). 이는 공심채 잎에 비해 줄기의 조직 구조가 단단하여 조리 방법에 따라 공심채의 색에 영향을 주는 정도가 다르기 때문으로 생각되며, a값과 b값 그리고 ΔE값을 비교해볼 때 공심채 잎과 유사하게 조리 방법 중 끓이기 처리 공심채의 갈변이 가장 많이 발생하고 마이크로웨이브 처리 공심채가 가장 갈변이 적게 발생한 것으로 생각된다. 종합적으로 조리 온도와 시간에 의해 수용성 색소의 용출 및 클로로필 색소의 변화 때문에 채소류의 색이 변화된다는 Kim 등(2022)의 보고와 다래 퓌레의 색이 열처리 온도와 시간에 따라 갈변도가 차이가 발생한다는 Kim 등(2015)의 보고를 미루어볼 때 조리 방법에 따른 공심채 색의 차이는 조리 시간과 온도에 영향을 받는 것으로 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채의 항산화 성분 비교

국내에서 재배된 공심채 잎과 줄기 그리고 조리 방법에 따른 잎과 줄기의 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량 비교 결과는 각각 Fig. 1Fig. 2에 나타내었다. 먼저 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량은 공심채 줄기(24.9048 mg GA eq/100 g, 5.8734 mg GA eq/100 g)보다 잎(60.1080 mg GA eq/100 g, 64.6183 mg catechin eq/100 g)에서 각각 2배와 11배 이상 높은 함량을 나타내었으며, 이는 대만에서 재배된 공심채의 잎에서 줄기보다 플라보노이드 함량이 높게 분포하였다는 Huang 등(2005)의 보고와 인도에서 재배된 공심채의 잎과 줄기의 항산화 성분을 비교해보면 대부분의 항산화 성분이 줄기보다 잎에서 많은 함량을 나타내었다는 Singh 등(2016)의 보고와 유사한 결과를 나타내었다.

Fig. 1. Comparison of total polyphenol compounds content in from (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-e) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. GA: gallic acid.

Fig. 2. Comparison of total flavonoid compounds content in (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-d) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. CA: catechin.

조리 방법에 따른 공심채 잎의 총 폴리페놀 함량은 데치기에서 49.0986 mg GA eq/100 g, 끓이기에서 61.7818 mg GA eq/100 g, 찌기에서 51.3371 mg GA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 115.7217 mg GA eq/100 g을 나타내었으며, 대조군인 Raw 공심채 잎에 비해 마이크로웨이브 처리 후 공심채 잎의 총 폴리페놀 함량이 가장 높게 증가한 것으로 나타났다(Fig. 1). 이는 데치기 및 찌기 조리과정에서 외부 수분의 흡수 때문에 공심채 잎의 중량이 증가하여 상대적으로 총 폴리페놀 함량이 감소하거나 유지됐지만, 마이크로웨이브 조리과정에서는 수분만 제거되고 외부의 수분 흡수가 없어서 상대적으로 총 폴리페놀 함량이 증가한 것으로 생각된다. 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 총 폴리페놀 함량은 데치기에서 8.8096 mg GA eq/100 g, 끓이기에서 10.0442 mg GA eq/100 g, 찌기에서 11.8383 mg GA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 15.5519 mg GA eq/100 g으로 잎에서와 유사하게 마이크로웨이브에서 가장 높은 함량을 나타내었으나, 대조군 줄기에서의 함량보다는 모든 조리 방법에서 감소한 결과를 나타내었다(Fig. 1). 이는 데치는 시간에 따른 엽채류(시금치, 근대, 아욱)의 총 플라보노이드 및 총 폴리페놀 함량이 데치기 전에 비하여 모두 감소하였다는 Hong과 Ahn(2005)의 보고와 데친 후의 고사리가 조리 전 고사리와 비교했을 때 낮은 폴리페놀 함량을 나타냈다는 Park 등(2014b)의 보고와 유사한 결과를 나타내었다. 다만 마이크로웨이브 조리 방법에서 잎의 조리에서는 총 폴리페놀 함량이 대조군보다 증가했지만 줄기의 조리에서는 감소하는 경향을 나타내었는데, 이는 공심채 줄기의 속이 비어 있는 구조 때문에 수분이 바로 증발하지 못하고 빈 공간에서 천천히 진행되면서 온도가 증가하여 오히려 줄기 내부의 총 폴리페놀이 소실되었기 때문으로 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채 잎의 총 플라보노이드 함량은 데치기에서 60.4688 mg catechin eq/100 g, 끓이기에서 81.3723 mg catechin eq/100 g, 찌기에서 62.0841 mg catechin eq/100 g, 마이크로웨이브에서 129.8961 mg catechin eq/100 g으로 총 폴리페놀 함량과 유사하게 마이크로웨이브 조리 후 총 플라보노이드 함량이 가장 높은 함량을 나타내었으며(Fig. 2), 이는 데치기 시간이 증가함에 따라 참취의 총 플라보노이드의 함량이 낮아지는 경향을 나타내었다는 Choi 등(2001)의 보고와 마이크로웨이브 조리를 거친 양파의 플라보노이드 함량이 증가하였다는 Ioku 등(2001)의 보고, 그리고 껍질 벗긴 양파를 데침으로써 총 플라보노이드 함량이 대조군에 비해 절반 정도 감소하였지만 튀김, 볶음, 전자레인지 조리 등에 의해서는 감소하지 않았다는 Ewald 등(1999)의 보고와 유사하였다. 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 총 플라보노이드 함량은 데치기에서 2.4828 mg catechin eq/100 g, 끓이기에서 3.9697 mg catechin eq/100 g, 찌기에서 3.2554 mg catechin eq/100 g, 마이크로웨이브에서 3.3167 mg catechin eq/100 g으로 대조군 줄기에 비해 모든 조리 방법에서 총 플라보노이드 함량이 감소하였으며(Fig. 2), 이는 총 폴리페놀 함량과 유사한 결과를 나타내었다.

마이크로웨이브 처리는 순도 높은 유효성분에 대한 추출효율이 가능하고(Lee 등, 1999), 비타민 파괴 및 단백질 변성 감소와 색소의 파괴 및 향기 성분 손실 방지가 가능하여 식품의 조리, 가공, 건조, 살균, 보존 및 효소의 불활성화를 위해 다양하게 사용되고 있으므로(Jocelyn 등, 1994; Kwon 등, 2000), 항산화 성분이 많은 공심채 조리를 위해서는 줄기보다는 잎을 이용하는 것이 효율적이며, 다양한 조리 방법 중 마이크로웨이브 방법이 가장 효과적으로 항산화 성분 함량을 향상시킬 방법이라고 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채의 항산화 활성 비교

일반적으로 DPPH 라디칼 소거능은 비교적 안정한 자유라디칼로써 수소를 공여받아 환원되어 짙은 자색이 노란색으로 탈색되는 원리를 이용하여 신속하고 간편하게 식품의 항산화 활성을 측정할 수 있어 널리 사용되고 있는 항산화 활성 분석 방법으로(Nenadis와 Tsimidou, 2002), 활성 라디칼에 전자를 공여하여 지방질 산화를 억제하는 척도로 사용되고 있을 뿐만 아니라 인체 내에서 활성 라디칼에 의한 노화를 억제하는 작용의 척도로 이용되고 있다(Muller 등, 2010). 그러나 DPPH 라디칼 소거능은 BHT와 같은 강한 소수성 항산화제와는 낮은 반응성을 나타내므로 지용성 화합물의 항산화 활성 분석이 어렵기 때문에 ABTS 라디칼 소거능과 같은 항산화 활성 분석이 함께 진행된다(Sharma와 Bhat, 2009).

공심채 잎과 줄기의 DPPH 라디칼 소거능을 분석한 결과(Fig. 3), 잎에서는 45.7246 mg AA eq/100 g을 나타내었고 줄기에서는 2.3998 mg AA eq/100 g을 나타내어 잎에서의 활성이 높게 나타났으며, 조리 방법에 따른 공심채 잎의 DPPH 라디칼 소거능은 데치기에서 18.6585 mg AA eq/100 g, 끓이기에서 41.3243 mg AA eq/100 g, 찌기에서 17.5129 mg AA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 67.9942 mg AA eq/100 g으로 대조군 공심채 잎에 비해 마이크로웨이브 조리 후 공심채 잎의 DPPH 라디칼 소거능이 높은 활성을 나타내었으며, 이는 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량 분포에 기인한 결과라고 생각된다. 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 DPPH 라디칼 소거능은 데치기에서 1.5501 mg AA eq/100 g, 끓이기에서 3.7360 mg AA eq/100 g, 찌기에서 1.5873 mg AA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 3.6921 mg AA eq/100 g으로 대조군 줄기의 DPPH 라디칼 소거능에 비해 끓이기 및 마이크로웨이브 조리 후 DPPH 라디칼 소거능이 높은 활성을 나타내었는데, 이는 공심채 줄기 구조의 특성상 중심에 공간이 비어 있어 Raw 공심채 줄기의 파쇄에서 항산화 활성 성분의 추출이 어려운 반면 끓이기와 마이크로웨이브 조리 후 공심채 조직과 단단하게 결합해 있던 유효성분들이 열처리 과정을 통해 노출되었기 때문에 DPPH 라디칼 소거능의 유효성분 추출효율이 높아져 대조군인 공심채 줄기보다 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타낸 것으로 생각된다.

Fig. 3. Comparison of DPPH radical scavenging activity in (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-d) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. AA: ascorbic acid.

조리 방법에 따른 공심채 잎의 ABTS 라디칼 소거능은 데치기에서 107.7104 mg AA eq/100 g, 끓이기에서 119.2473 mg AA eq/100 g, 찌기에서 120.8458 mg AA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 220.6303 mg AA eq/100 g으로 데치기 조리 방법을 제외한 모든 조리 방법에서 ABTS 라디칼 소거능이 대조군 잎에 비해 증가하였으며, 특히 마이크로웨이브 조리 후 ABTS 라디칼 소거능이 가장 높게 나타났다(Fig. 4). 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 ABTS 라디칼 소거능은 데치기에서 40.2567 mg AA eq/100 g, 끓이기에서 38.8426 mg AA eq/100 g, 찌기에서 60.6019 mg AA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 76.1921 mg AA eq/100 g으로 대조군 공심채 줄기에 비해 찌기 및 마이크로웨이브 조리 후 ABTS 라디칼 소거능이 증가하였으며, 특히 마이크로웨이브 조리 후 ABTS 라디칼 소거능이 가장 높게 나타났다(Fig. 4). 이는 DPPH 라디칼 소거능과 유사하게 공심채 조직과 단단하게 결합해 있던 ABTS 라디칼 소거능의 유효성분들이 열처리 과정을 통해 노출되면서 추출되어 ABTS 라디칼 소거능이 증가한 것으로 생각된다.

Fig. 4. Comparison of ABTS radical scavenging activity in (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-d) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. AA: ascorbic acid.

결론적으로 공심채 활용 조리 가공식품 제조에서 공심채의 영양성분과 품질 그리고 기능성 성분 및 활성이 보존되거나 상대적으로 향상되도록 유도하는 것이 우수한 공심채 조리 식품 제조 방법이라고 생각된다. 따라서 공심채를 활용한 조리 식품을 제조할 때 공심채 줄기보다는 잎으로 조리하는 것이 적당하며, 특히 다양한 조리 방법 중 마이크로웨이브 방법으로 공심채 잎을 조리하는 것이 공심채 조리 식품 가공을 위한 가장 효율적인 조리 방법이라고 생각된다.

이는 조리수에 의한 증발이나 손실이 거의 나타나지 않고 공심채 조직과 단단하게 결합해 있던 유효성분들이 열처리 과정을 통해 표면으로 노출되었기 때문으로 생각된다. 따라서 이와 같은 결과를 종합했을 때 적절한 조리법의 선택은 식품이 가진 영양성분을 보존하거나 증가시킬 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 국내에서 재배된 공심채(Ipomoea aquatica Forsk.)를 식재료로 활용하기 위해 조리 방법에 따른 품질 및 항산화 특성을 확인하고자 잎과 줄기를 분리하여 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브로 조리한 후 일반성분, pH 및 총산도, 색도, 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능을 비교 분석하였다. 먼저 공심채의 일반성분 중 수분함량은 줄기에서 잎보다 높게 나타났으며, 조단백, 조회분, 조지방 및 탄수화물 함량은 잎에서 줄기보다 다소 높게 나타났다. 그리고 모든 조리 방법에서 pH는 증가하고 총산도는 감소하였으며, 조리과정 동안 갈변이 발생하였다. 국내에서 재배된 공심채 잎과 줄기의 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능을 비교한 결과 모두 줄기보다 잎에서 높게 나타났다. 조리 방법에 따른 항산화 성분은 마이크로웨이브 조리한 공심채의 잎과 줄기에서 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량이 모두 높게 나타났는데, 대조군(Raw) 공심채에 비해 잎에서는 항산화 성분이 증가하였으나 줄기에서는 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 조리 방법에 따른 공심채 잎과 줄기의 DPPH 라디칼 소거능과 ABTS 라디칼 소거능도 마이크로웨이브로 조리한 공심채의 잎과 줄기에서 가장 높은 활성을 나타냈으며, 줄기의 DPPH 라디칼 소거능은 끓이기 조리 방법, ABTS 라디칼 소거능은 찌기 조리 방법에서도 높은 활성을 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 공심채의 품질과 항산화 특성이 조리 방법에 의해 변화될 수 있으며, 적절한 조리법의 선택은 공심채의 영양성분을 보존하거나 증가시킬 수 있음을 확인함으로써 국내에서 재배된 공심채의 식재료로서의 활용성 증진 및 부가가치 향상을 위한 자료를 제시하였다고 생각된다.

본 과제(결과물)는 2022년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력 기반 지역혁신 사업의 결과입니다(2021RIS-001).

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Article

Article

Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52(5): 499-508

Published online May 31, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.5.499

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

조리 방법에 따른 국내 재배 공심채(Ipomoea aquatica Forsk.)의 품질 및 항산화 특성

차승현1․박소미2․박상범1․박세림1․Jiang Shangle1․장금일1

1충북대학교 식품생명공학과
2농림수산식품교육문화정보원

Received: January 30, 2023; Revised: February 21, 2023; Accepted: February 28, 2023

Quality and Antioxidant Characteristics of Water Spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) Cultivated in Korea with Various Cooking Methods

Seung-Hyeon Cha1 , So Mi Park2, Sang-Beom Park1, Se-Lim Bak1, Shangle Jiang1, and Keum-Il Jang1

1Department of Food Science and Biotechnology, Chungbuk National University
2Korea Agency of Education, Promotion, and Information Service in Food, Agriculture, Forestry and Fisheries

Correspondence to:Keum-Il Jang, Department of Food Science and Biotechnology, Chungbuk National University, 1, Chungdae-ro, Seowon-gu, Cheongju, Chungbuk 28644, Korea, E-mail: jangki@chungbuk.ac.kr

Received: January 30, 2023; Revised: February 21, 2023; Accepted: February 28, 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 quality and antioxidant characteristics of water spinach (WS, Ipomoea aquatica Forsk.) cultivated in Korea using various cooking methods. First, the leaves and stems of WS were separated and cooked by blanching, boiling, steaming, or microwaving. The proximate composition, pH, total acidity, color, total polyphenol and flavonoid contents, and DPPH and ABTS radical scavenging activities were analyzed. The water content of WS was higher in the stems than in the leaves, while the crude protein, crude ash, crude fat, and carbohydrate contents were higher in the leaves. With all cooking methods, the pH increased, and the total acidity decreased; browning occurred during the cooking process. All antioxidant components and activities were higher in the WS leaves than in the stems. The total polyphenol and flavonoid contents were high in the leaves and stems of microwave-cooked WS; compared to the control, the antioxidant components were higher in the leaves than in the stems. The DPPH and ABTS radical scavenging activities were highest in the leaves and stems of microwave-cooked WS. The DPPH radical scavenging activity of the stems was high with boiling, while the ABTS radical scavenging activity was high with steaming. The cooking method selected is important because the nutrient content and antioxidant activities can differ according to the cooking method. This study provides basic information that could aid the use of WS as food.

Keywords: water spinach, cooking method, quality characteristic, antioxidant activity, Korea

서 론

최근 기후변화와 함께 국내 연평균기온도 지속해서 상승하고 있는데(Korea Meteorogical Administration, 2020a), 지구온난화로 인해 국내 기후가 서서히 아열대기후로 변화되면서 기온상승으로 인하여 사과, 온주밀감 등 주요 농산물의 주산지가 남부지방에서 충북, 강원지역으로 북상하고 있으며, 이러한 기후변화는 우리나라 아열대 작물의 성장에도 큰 영향을 나타내고 있다(Korea Meteorogical Administration, 2020b).

공심채는 줄기 가운데가 텅 비었다는 뜻으로 중국 남부에서 동남아시아에 걸쳐 재배되는 아열대 작물이자 잎채소로 자라는 반수생적 열대식물로 물이나 습한 토양에서 자생하는 야생식물이다(Dua 등, 2015). 베트남 식당에서 모닝글로리라는 이름으로 흔히 볼 수 있는 공심채는 동남아시아에서 널리 사용되는 식재료로 주로 볶거나 삶아 먹는데 익히면 아삭한 식감이 더 살기 때문에 국물 요리에서 이용되며, 국내에서는 주로 볶음요리에 활용되고 있다. 이러한 공심채는 카로티노이드와 엽록소의 풍부한 공급원으로 필수 아미노산, 비타민 A, 비타민 C, 철분과 같은 영양소를 다량 함유하고 있으며(Uhm 등, 2014), 간 기능 부전(Badruzzaman과 Husain, 1992), 당뇨(Malalavidhane 등, 2003), 간독성 보호(Alkiyumi 등, 2012), 변비(Samuelsson 등, 1992) 등의 증상에 민간 치료제로 이용되어 왔다.

이러한 공심채에 관한 연구로는 주로 항산화 활성(Fu 등, 2011; Singh 등, 2016) 및 항암효과(Huang 등, 2005), 공심채 잎의 영양성분(Umar 등, 2007) 등의 아열대 지역에서 재배된 공심채의 특성 연구와 공심채 추출물의 멜라닌 생성 저해 및 피부장벽 개선 효과(Kim, 2017), 공심채를 이용한 장아찌 절임 조건의 최적화에 관한 연구(Lee, 2017), 공심채를 이용한 크림 페스토에 관한 최적화 레시피 연구(Song, 2019) 등의 국외에서 재배된 공심채를 활용한 가공 연구가 보고되었으나, 기후 온난화에 의해 국내에서 재배된 공심채에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 특히 공심채는 채소 특성상 주로 조리하여 섭취하기 때문에 국내에서 재배된 공심채를 새로운 식재료로 활용하기 위해서는 영양성분의 손실을 최소화하거나 유지 또는 강화할 수 있는 조리 및 가공 특성에 관한 연구 및 조리 또는 가공 후의 생리활성 변화에 관한 연구 등이 필요하다.

채소류 조리는 섭취하기 전 조직감의 연화와 식이섬유의 소화율을 증가시키기 위해 이루어지며, 저장 중의 변질과 부패 등을 지연 및 억제하고 안전성을 확보하기 위한 필수적인 과정으로(Kim 등, 2012a), 생으로 먹는 샐러드가 대부분인 서양과 달리 한식에서는 삶기, 굽기, 찌기, 끓이기, 데치기, 튀기기, 석쇠 구이, 볶기 등 다양한 조리 방법을 통해 영양소의 손실을 막으면서 충분한 양의 섭취가 가능하다(Lee, 2009). 조리수를 이용한 열처리는 피토케미컬 성분의 용출 및 파괴를 유발하지만(Koc 등, 2017), 적절한 열처리는 식품이 가지고 있는 항산화 성분의 흡수율을 높이고 저장 중 품질을 증진하게 시킬 수 있다. 반면 채소의 조직을 완전히 연화시킬 경우, 대부분의 영양성분은 감소하며 특히 열에 민감한 비타민과 플라보노이드는 조리 후에 손실될 가능성이 크다(Kim 등, 2004).

따라서 본 연구에서는 한식 조리 방법 중 공심채의 영양성분 손실을 최소화할 수 있는 최적의 조리법을 알아보고자 데치기(blanching), 끓이기(boiling), 찌기(steaming), 마이크로웨이브(microwaving)의 조리 방법을 처리한 공심채의 품질 특성 및 항산화 활성을 비교하여 새로운 식재료로서 국내에서 재배된 공심채의 경쟁력 향상을 위한 조리 방법의 기초 자료를 제시하고자 하였다.

재료 및 방법

실험 재료

본 연구에 사용한 공심채는 경기도 안산시에서 안산팜영농조합이 재배한 것을 구입 당일 바로 사용하였다. 그리고 추출 시약으로 에탄올은 Merck Co. 제품을 사용하였으며 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 항산화력 측정에 사용한 시약으로 ABTS[2,2′-aziono-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)], DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrzyl), ascorbic acid, gallic acid, Na2CO3, Al(NO3)3, catechin hydrate, Folin-Ciocalteu’s phenol reagents는 Sigma-Aldrich Co.로부터 구입하여 사용하였다.

공심채의 조리 방법

공심채 시료는 흙과 이물질 등의 제거를 위해 흐르는 물에 세척 후 방랭하여 물기를 충분히 제거한 뒤, 잎과 줄기를 분리하고 10 cm씩 세절하여 다양한 조리에 사용하였다.

데치기: 데치기는 Park 등(2014a)의 방법을 응용하여 먼저 냄비에 증류수 500 mL를 넣고 가열하여 준비한 끓는 물 100°C에서 일정한 크기로 자른 공심채 시료 100 g을 넣고, 2분간 데친 후 바로 찬물에 헹군 다음 체에 15분 정도 받친 상태로 실온에서 방랭하여 물기를 충분히 제거한 뒤 무게를 측정하고 동결건조하였다.

끓이기: 끓이기는 Kim과 Chung(2017)의 방법을 응용하여 데치기와 동일하게 100°C의 끓는 물을 준비한 다음 일정한 크기로 자른 공심채 시료 100 g을 넣고, 10분간 끓인 후 바로 찬물에 헹군 다음 체에 15분 정도 받친 상태로 실온에서 방랭하여 물기를 충분히 제거한 뒤 무게를 측정하고 동결건조하였다.

찌기: 찌기는 Cha와 Oh(1996)의 방법을 응용하여 찜기(Queen Sense)에 증류수 800 mL를 넣고 가열하여 증기가 오르기 시작하면 일정한 크기로 자른 공심채 시료 100 g을 찜틀 위에 올려놓고 5분간 조리한 다음 실온에서 방랭하여 열을 충분히 식힌 뒤 조리 후 무게를 측정하고 동결건조하였다.

마이크로웨이브: 마이크로웨이브는 Guon과 Chung(2015)의 방법을 응용하여 전자레인지(HQ-Z365AS, Samsung Electronic Corp.)에 일정한 크기로 자른 공심채 시료 100 g을 넣고 700 W에서 3분간 조리한 다음 실온에서 방랭하여 열을 충분히 식힌 뒤 조리 후 무게를 측정하고 동결건조하였다.

공심채의 일반성분 분석

대조구의 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채의 일반성분 분석은 식품공전의 일반시험법(MFDS, 2022)과 Han 등(2020)의 방법을 활용하여 분석하였다. 먼저 공심채의 잎과 줄기를 분리하고 각각의 시료 3 g을 준비한 다음 수분함량은 105°C에서 상압가열건조법으로 측정하였고, 조회분 함량은 525°C에서 직접회화법, 조단백질 함량은 Kjeldhal법에 의해 측정했으며 조지방 함량은 Soxhlet 추출법에 의해 측정하였다. 탄수화물 함량은 공심채 시료 전체 무게를 100%로 놓고, 수분, 조회분, 조단백질, 조지방 함량을 제외한 값으로 나타내었다.

공심채의 품질 특성 분석

대조구의 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채의 품질 특성은 Park 등(2021)의 방법을 변형하여 전처리한 다음 분석하였는데, 먼저 수돗물로 세척한 대조구 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채의 물기를 제거하여 사용하였다. 공심채의 총산도와 pH는 먼저 공심채를 5 mm 두께로 얇게 절단한 다음 50 g을 가정용 믹서기(SMX-B98J, SHINIL)에 넣고 1분간 파쇄하여 공심채 시료로 제조하였다. 그리고 각각의 공심채 시료 3 g에 27 mL의 증류수를 가하고 Vortex Mixer(JEIO TECH)를 이용하여 1분간 균질화한 후 3,265×g에서 15분간 원심분리(Varispin 12r, Cryste Separation Technology)하여 상층액 5 mL를 취한 다음 총산도는 1% 페놀프탈레인 5 μL를 넣고 0.1 N NaOH로 중화 적정한 다음 acetic acid 함량(%)으로 환산하여 측정하였고, pH는 pH meter(Docu-pH meter, Sartorius)를 이용하여 측정하였다. 그리고 공심채의 색도는 대조구의 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채를 각각 5×5×5 mm3로 절단하고 Petri dish에 담은 후 표준 백색판 L=97.41, a=-0.11, b=0.12로 교정한 색차계(CR-300, Minolta Co.)를 이용하여 L(brightness), a(redness), b(yellowness) 및 ΔE값을 측정하였다.

공심채의 항산화 성분 및 활성 분석

대조구의 공심채와 조리 방법별로 조리된 공심채의 항산화 성분 및 활성 분석을 위한 시료의 전처리는 먼저 각각의 공심채를 동결건조(FD8508, IlShinBiobase Co.)한 다음 분쇄기(80335, Elec-Tech Zhuhai Co.)를 이용하여 분말화하였다. Conical tube에 동결건조된 분말 2 g과 80%(v/v) 에탄올 50 mL를 첨가하고, 60°C의 항온수조에서 2시간 동안 교반시켜 추출한 다음 Whatman filter paper(No. 2, Whatman International)로 3 반복 추출하여 얻은 여과액을 40°C 수욕상에서 감압농축기(Eyela N-1000, Tokyo Rikakikai Co.)를 통해 용매를 제거하여 여과된 분말 시료를 제조하였다. 그리고 증류수를 이용하여 1 mg/mL로 희석한 다음 공심채의 항산화 성분 및 활성 분석을 위한 시료로 사용하였다.

공심채의 항산화 성분으로 총 폴리페놀 함량은 Dewanto 등(2002)의 방법을 이용하여 측정하였다. 먼저 2%(w/v) Na2CO3 용액 2 mL를 공심채 추출 시료 100 μL에 가하여 3분간 실온에서 방치하고, 50%(v/v) Folin-Ciocalteu 시약을 100 μL 가하여 30분간 반응시킨 후 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 gallic acid를 사용하였으며 시료 100 g당 mg gallic acid equivalent content(GA eq)로 나타내었다. 그리고 총 플라보노이드 함량은 Choi 등(2003)의 방법을 이용하여 분석하였는데, 먼저 증류수 1 mL와 5% (w/v) NaNO2 75 μL를 공심채 추출 시료 250 μL에 가한 다음 5분간 반응시키고 10%(w/v) AlCl3・H2O 150 μL를 가하여 6분간 반응시켰다. 그리고 1 M NaOH 500 μL를 가하고 11분 동안 반응시킨 후 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 (+)-catechin hydrate를 사용하였으며 공심채 시료 100 g당 mg catechin equivalent content(catechin eq)로 나타내었다.

공심채의 항산화 활성으로 DPPH 라디칼 소거능은 Park 등(2021)의 방법을 변형하여 사용하였다. 먼저 2×10-4 M의 DPPH 용액 800 μL를 공심채 추출 시료 200 μL에 가하여 30분간 반응시킨 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 L-ascorbic acid를 사용하였으며, 공심채 시료 100 g당 mg L-ascorbic acid equivalent antioxidant capacity(AA eq)로 나타내었다. ABTS 라디칼 소거능은 Ahn 등(2012)의 방법을 이용하여 7.4×10-3 M의 ABTS와 2.6×10-3 M의 potassium persulfate를 1:1로 혼합하여 암냉소에서 24시간 교반 반응시키고, 735 nm에서 1.4~1.5의 흡광도 값이 되도록 증류수로 희석하였다. 그리고 공심채 추출 시료에 희석한 ABTS 용액 1 mL를 첨가하고 60분간 반응시킨 다음 735 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 L-ascorbic acid를 사용하였으며 공심채 시료 100 g당 mg AA eq로 나타내었다.

통계처리

모든 분석 데이터는 3회 반복 값에 대한 평균(mean)과 표준편차(standard deviation)로 나타내었고, 결괏값은 SAS (Statistical Analysis System, Ver. 9.4, SAS Institute Inc.) 프로그램으로 통계처리 하였으며, 처리 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variation)로 분석한 후 Duncan’s multiple range test로 P<0.05의 유의수준에서 유의성을 검정하였다.

결과 및 고찰

조리 방법에 따른 공심채의 일반성분 비교

국내에서 재배된 공심채의 잎과 줄기의 일반성분 함량을 비교 분석한 결과 원재료로서 공심채 잎의 일반성분 함량은 수분 83.20%, 조단백 4.51%, 조회분 2.07%, 조지방 0.78%, 탄수화물 9.45%로 나타났으며, 공심채 줄기의 일반성분 함량은 수분 93.69%, 조단백 0.72%, 조회분 1.56%, 조지방 0.21%, 탄수화물 3.81%로 나타났다(Table 1). 원재료 공심채의 일반성분 중 수분함량을 제외하고 조단백, 조회분, 조지방 및 탄수화물 함량 모두 공심채 잎에서 줄기보다 높은 함량을 나타내었다. 나이지리아에서 재배된 공심채 잎의 영양성분에 대한 Umar 등(2007)의 연구 결과와 비교해보면 수분과 단백질 함량은 국내에서 재배된 공심채 잎의 함량이 높았으나, 무기질과 지방함량은 낮게 나타났는데, 이는 공심채의 재배 환경 및 기후 등에 의한 차이에 따른 것으로 생각된다.

Table 1 . Comparison of proximate composition on leaves and stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods (%).

SampleF-value
RawBlanchingBoilingSteamingMicrowaving
LeavesMoisture83.20±2.48b1)2)92.95±0.26a92.29±0.27a90.92±0.06a72.17±3.81c55.94***
Crude protein4.51±0.22a1.78±0.20b1.28±0.02b1.66±0.21b4.91±0.78a61.43***
Crude ash2.07±0.05a0.70±0.04c0.55±0.02c1.16±0.07b2.17±0.29a91.76***
Crude lipid0.78±0.08b0.82±0.10b1.00±0.18b0.57±0.11b16.43±2.72a98.47***
Carbohydrate9.45±2.32a3.74±0.28b4.88±0.33b5.68±0.10b4.31±0.80b12.38***
StemsMoisture93.69±1.27bc95.67±0.43a95.49±0.08a94.58±0.47ab92.85±0.31c10.16**
Crude protein0.72±0.05a0.26±0.02b0.31±0.02b0.29±0.06b0.29±0.06b50.96***
Crude ash1.56±0.03a0.56±0.03c0.31±0.06d1.13±0.14b1.24±0.20b59.42***
Crude lipid0.21±0.01d0.51±0.07c0.83±0.11a0.66±0.03b0.19±0.02d69.67***
Carbohydrate3.81±1.24b2.99±0.39b3.06±0.08b3.34±0.34b5.44±0.47a7.51**

1)Means±SD (n=3)..

2)Means with different superscripts (a-d) in a row are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..

**, ***Significant at P<0.01, P<0.001, respectively..



조리 방법에 따른 공심채 잎의 일반성분 함량 분석에서 먼저 수분함량은 72.17~92.95%의 범위로 분포하였는데(Table 1), 원재료 공심채인 대조군(Raw)과 비교했을 때 데치기, 끓이기, 찌기 방법으로 조리된 공심채의 수분함량은 높은 분포를 나타내었고 마이크로웨이브 방법으로 조리된 공심채만 낮은 수분함량을 나타내었다. 이는 마늘을 삶고 찌기를 한 결과 수분함량이 증가했지만, 마늘을 마이크로웨이브, 볶기 및 로스팅한 결과 수분함량이 감소하였다는 Jo와 Surh(2016)의 보고와 엄나무, 참죽, 오가피, 두릅의 햇순을 데치기 한 결과 수분함량이 증가하였다는 Kim 등(2012b)의 보고를 미루어 볼 때 데치기, 끓이기, 찌기의 조리과정에서 수분함량이 높게 나타난 것은 조리과정에서 열수와 공심채 간의 직간접적인 접촉으로 인해 열수의 수분이 공심채 매트릭스에 침투되면서 수분함량이 높게 나타난 것으로 생각된다. 그리고 마이크로웨이브 방법으로 조리된 공심채의 수분함량이 가장 낮았는데, 이는 열전달 매개체가 필요 없는 마이크로파가 식품의 내부와 외부에 직접 전달되면서 복사에너지가 열에너지로 전환되어 가열되는 마이크로웨이브의 가열 원리(Oliveira와 Franca, 2002)와 유사하게 마이크로파가 공심채 내부와 외부에 전달되어 수분이 가열되면서 증발하여 수분함량이 낮아진 것으로 생각된다. 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 일반성분 함량 분석에서는 잎의 수분함량보다 높은 범위를 나타내었고, 조리 방법에 따른 분포는 잎의 수분함량 분포 경향과 유사하였으나 92.85~95.67%의 수분함량으로 일정한 범위를 나타내었다(Table 1).

조리 방법에 따른 공심채 잎의 조단백질 함량은 1.28~4.91%, 조회분 함량은 0.55~2.17%, 조지방 함량은 0.57~16.43%, 탄수화물 함량은 3.74~5.68%를 나타내었고, 줄기의 조단백질 함량은 0.26~0.31%, 조회분 함량은 0.31~1.24%, 조지방 함량은 0.19~0.83%, 탄수화물 함량은 2.99~5.44%를 나타내었다(Table 1). 원재료 공심채인 대조군과 비교해보면 데치기, 끓이기, 찌기 방법으로 조리된 공심채의 잎과 줄기 모두 조단백질, 조회분, 탄수화물 함량이 낮아졌는데, 이는 수분함량이 증가하면서 상대적으로 감소하였기 때문으로 생각된다. 반면 마이크로웨이브 방법으로 조리된 공심채는 줄기의 경우 다른 조리 방법과 유사하게 감소하거나 유지되었는데, 잎의 경우 대조군에 비해 조단백질과 조회분 함량은 유지되는 반면 수분함량이 감소하면서 상대적으로 조지방 함량이 높게 나타났고 탄수화물 함량은 다른 조리 방법과 유사하게 감소하였다. 이는 마이크로웨이브 처리에 의한 포도씨유 추출에서 마이크로웨이브가 포도씨유의 추출효율이 높고 산패가 가장 천천히 발생하여 지방 추출에 매우 효과적이라고 보고한 Baek(2008)의 보고로 미루어볼 때, 마이크로웨이브 조리 방법에 의해 수분이 제거되면서 소수성 성분인 조지방 성분에는 영향을 나타내지 않아 함량 변화는 없어서 상대적으로 높게 나타났으며, 탄수화물 함량은 영양성분별 함량 비율에 따라 상대적으로 낮아졌다고 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채의 품질 비교

조리 방법에 따른 공심채 잎의 pH는 대조군(pH 6.27)에 비해 모두 높은 pH를 나타내었으며, 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브 처리에서 각각 6.95, 7.13, 6.64, 6.53을 나타내어 조리 방법 간의 유의적인 차이를 나타내었다(P< 0.001)(Table 2). 그리고 조리 방법에 따른 공심채 잎의 총산도는 대조군 시료(0.0484 AA eq %)에 비해 모두 낮은 분포를 나타내었으며, 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브 처리에서 각각 0.0081, 0.0043, 0.0097, 0.0366 AA eq %를 나타내어 pH와 동일하게 유의적인 차이가 나타났다(P<0.001)(Table 2). 이는 수리취를 삶는 동안 증조 용액이 수리취의 조직 속으로 침투되어 삶은 수리취의 pH가 높아지고 총산도가 낮아졌다는 Kim의 보고(1993)에 미루어볼 때 조리과정 중에 데치기, 끓이기, 찌기 방법으로 조리된 공심채에 흡수된 수분에 의해 공심채 내부의 유기산이 희석되어 pH는 증가하고 총산도는 낮아진 것으로 생각되며, 마이크로웨이브 처리의 경우는 수분이 흡수되지 않아 대조군 공심채와 유사한 pH와 총산도를 나타낸 것으로 생각된다.

Table 2 . Comparison of pH, total acidity, chromaticity and color difference on leaves and stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods.

SampleF-value
RawBlanchingBoilingSteamingMicrowaving
LeavespH6.27±0.06e1)2)6.95±0.02b7.13±0.01a6.64±0.01c6.53±0.02d474.53***
Total acidity (AA eq %)0.0484±0.0008a0.0081±0.0019cd0.0043±0.0019d0.0097±0.0010c0.0366±0.0037b256.81***
Chromaticity L38.95±0.58a34.37±2.22b33.60±0.78b34.52±1.19b34.66±0.45b9.02**
a−3.30±0.22a−8.44±0.37d−7.14±0.88c−5.05±0.63b−4.97±0.50b37.80***
b5.28±0.70c10.60±0.39a10.83±0.37a7.27±0.41b7.01±0.79b56.50***
ΔE8.78.615.164.92
StemspH5.66±0.02e5.89±0.01b6.13±0.01a5.83±0.01c5.72±0.01d847.78***
Total acidity (AA eq %)0.0317±0.0020a0.0233±0.0046bc0.0140±0.0019d0.0212±0.0026cd0.0300±0.0078ab7.92**
Chromaticity L47.93±2.18a42.66±0.40b42.13±0.47b40.83±1.06b43.07±0.64b16.49***
a−7.32±0.48d−3.84±0.23a−8.34±0.27e−6.81±0.14c−4.68±0.12b134.76***
b13.03±0.24c7.72±0.90d19.00±0.32a15.23±0.59b8.50±1.01d142.28***
ΔE8.258.397.457.15

1)Means±SD (n=3)..

2)Means with different superscripts in a row are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..

**, ***Significant at P<0.01, P<0.001, respectively. AA: ascorbic acid..



조리 방법에 따른 공심채 줄기의 pH는 대조군(pH 5.66)에 비해 모두 높은 pH를 나타내었으며, 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브 처리에서 각각 5.89, 6.13, 5.83, 5.72를 나타내어 조리 방법 간의 유의적인 차이를 나타내었다(P<0.001)(Table 2). 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 총산도는 대조군 시료(0.0317 AA eq %)에 비해 마이크로웨이브를 제외하고 모두 낮은 분포를 나타내었으며, 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브 처리에서 각각 0.0233, 0.0140, 0.0212, 0.0300 AA eq %를 나타내어 pH와 유사하게 유의적인 차이가 나타났다(P<0.001)(Table 2). 이와 같은 결과는 공심채 잎의 경우와 유사한 결과로 조리과정 중 흡수된 수분에 의해 pH는 증가하고 총산도는 낮아진 것으로 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채 잎의 색도에서 L값의 경우 대조군(38.95)에 비해 조리 처리된 공심채 모두 33.60~34.66으로 낮아졌지만 조리 방법에 따른 공심채 간의 유의적 차이도 나타나지 않았다. 그리고 a값의 경우는 대조군(-3.30)에 비해 모두 (-)8.44~(-)4.97 범위로 낮아졌으며, 조리 방법 중 데치기에서 가장 낮게 나타난 반면 마이크로웨이브에서 가장 높은 값을 나타내었다. 그리고 b값의 경우에는 대조구(5.28)보다 모두 7.01~10.83 범위로 높아졌는데, 끓이기 처리 공심채가 가장 높은 값을 나타낸 반면 마이크로웨이브에서 가장 낮은 값을 나타내었다(Table 2). 이는 조리과정 중에 공심채에서 갈변 현상이 발생하였기 때문에 a값이 낮아지고 b값이 증가한 것으로 생각되며, ΔE값을 비교해볼 때 조리 방법 중 끓이기 처리 공심채의 갈변이 가장 많이 발생하고, 마이크로웨이브 처리 공심채가 가장 갈변이 적게 발생한 것으로 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채 줄기의 색도에서 L값의 경우 대조군(47.93)에 비해 조리 처리된 공심채 모두 40.83~43.07로 낮아졌지만 조리 방법에 따른 공심채 간의 유의적 차이도 나타나지 않았다. 그리고 a값의 경우는 대조군(-7.32)에 비해 (-)8.34~(-)3.84 범위로 조리 방법에 따라 다양한 분포를 나타내었으며, 조리 방법 중 끓이기 처리에서 가장 낮아졌고 데치기와 마이크로웨이브 처리에서 높은 값을 나타내었다. 그리고 b값의 경우에는 대조구(13.03)보다 7.72~19.00 범위로 a값과 유사하게 다양한 분포를 나타내었으며, 끓이기 처리 공심채가 가장 높은 값을 나타낸 반면 데치기와 마이크로웨이브에서 가장 낮은 값을 나타내었다(Table 2). 이는 공심채 잎에 비해 줄기의 조직 구조가 단단하여 조리 방법에 따라 공심채의 색에 영향을 주는 정도가 다르기 때문으로 생각되며, a값과 b값 그리고 ΔE값을 비교해볼 때 공심채 잎과 유사하게 조리 방법 중 끓이기 처리 공심채의 갈변이 가장 많이 발생하고 마이크로웨이브 처리 공심채가 가장 갈변이 적게 발생한 것으로 생각된다. 종합적으로 조리 온도와 시간에 의해 수용성 색소의 용출 및 클로로필 색소의 변화 때문에 채소류의 색이 변화된다는 Kim 등(2022)의 보고와 다래 퓌레의 색이 열처리 온도와 시간에 따라 갈변도가 차이가 발생한다는 Kim 등(2015)의 보고를 미루어볼 때 조리 방법에 따른 공심채 색의 차이는 조리 시간과 온도에 영향을 받는 것으로 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채의 항산화 성분 비교

국내에서 재배된 공심채 잎과 줄기 그리고 조리 방법에 따른 잎과 줄기의 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량 비교 결과는 각각 Fig. 1Fig. 2에 나타내었다. 먼저 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량은 공심채 줄기(24.9048 mg GA eq/100 g, 5.8734 mg GA eq/100 g)보다 잎(60.1080 mg GA eq/100 g, 64.6183 mg catechin eq/100 g)에서 각각 2배와 11배 이상 높은 함량을 나타내었으며, 이는 대만에서 재배된 공심채의 잎에서 줄기보다 플라보노이드 함량이 높게 분포하였다는 Huang 등(2005)의 보고와 인도에서 재배된 공심채의 잎과 줄기의 항산화 성분을 비교해보면 대부분의 항산화 성분이 줄기보다 잎에서 많은 함량을 나타내었다는 Singh 등(2016)의 보고와 유사한 결과를 나타내었다.

Fig 1. Comparison of total polyphenol compounds content in from (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-e) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. GA: gallic acid.

Fig 2. Comparison of total flavonoid compounds content in (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-d) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. CA: catechin.

조리 방법에 따른 공심채 잎의 총 폴리페놀 함량은 데치기에서 49.0986 mg GA eq/100 g, 끓이기에서 61.7818 mg GA eq/100 g, 찌기에서 51.3371 mg GA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 115.7217 mg GA eq/100 g을 나타내었으며, 대조군인 Raw 공심채 잎에 비해 마이크로웨이브 처리 후 공심채 잎의 총 폴리페놀 함량이 가장 높게 증가한 것으로 나타났다(Fig. 1). 이는 데치기 및 찌기 조리과정에서 외부 수분의 흡수 때문에 공심채 잎의 중량이 증가하여 상대적으로 총 폴리페놀 함량이 감소하거나 유지됐지만, 마이크로웨이브 조리과정에서는 수분만 제거되고 외부의 수분 흡수가 없어서 상대적으로 총 폴리페놀 함량이 증가한 것으로 생각된다. 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 총 폴리페놀 함량은 데치기에서 8.8096 mg GA eq/100 g, 끓이기에서 10.0442 mg GA eq/100 g, 찌기에서 11.8383 mg GA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 15.5519 mg GA eq/100 g으로 잎에서와 유사하게 마이크로웨이브에서 가장 높은 함량을 나타내었으나, 대조군 줄기에서의 함량보다는 모든 조리 방법에서 감소한 결과를 나타내었다(Fig. 1). 이는 데치는 시간에 따른 엽채류(시금치, 근대, 아욱)의 총 플라보노이드 및 총 폴리페놀 함량이 데치기 전에 비하여 모두 감소하였다는 Hong과 Ahn(2005)의 보고와 데친 후의 고사리가 조리 전 고사리와 비교했을 때 낮은 폴리페놀 함량을 나타냈다는 Park 등(2014b)의 보고와 유사한 결과를 나타내었다. 다만 마이크로웨이브 조리 방법에서 잎의 조리에서는 총 폴리페놀 함량이 대조군보다 증가했지만 줄기의 조리에서는 감소하는 경향을 나타내었는데, 이는 공심채 줄기의 속이 비어 있는 구조 때문에 수분이 바로 증발하지 못하고 빈 공간에서 천천히 진행되면서 온도가 증가하여 오히려 줄기 내부의 총 폴리페놀이 소실되었기 때문으로 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채 잎의 총 플라보노이드 함량은 데치기에서 60.4688 mg catechin eq/100 g, 끓이기에서 81.3723 mg catechin eq/100 g, 찌기에서 62.0841 mg catechin eq/100 g, 마이크로웨이브에서 129.8961 mg catechin eq/100 g으로 총 폴리페놀 함량과 유사하게 마이크로웨이브 조리 후 총 플라보노이드 함량이 가장 높은 함량을 나타내었으며(Fig. 2), 이는 데치기 시간이 증가함에 따라 참취의 총 플라보노이드의 함량이 낮아지는 경향을 나타내었다는 Choi 등(2001)의 보고와 마이크로웨이브 조리를 거친 양파의 플라보노이드 함량이 증가하였다는 Ioku 등(2001)의 보고, 그리고 껍질 벗긴 양파를 데침으로써 총 플라보노이드 함량이 대조군에 비해 절반 정도 감소하였지만 튀김, 볶음, 전자레인지 조리 등에 의해서는 감소하지 않았다는 Ewald 등(1999)의 보고와 유사하였다. 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 총 플라보노이드 함량은 데치기에서 2.4828 mg catechin eq/100 g, 끓이기에서 3.9697 mg catechin eq/100 g, 찌기에서 3.2554 mg catechin eq/100 g, 마이크로웨이브에서 3.3167 mg catechin eq/100 g으로 대조군 줄기에 비해 모든 조리 방법에서 총 플라보노이드 함량이 감소하였으며(Fig. 2), 이는 총 폴리페놀 함량과 유사한 결과를 나타내었다.

마이크로웨이브 처리는 순도 높은 유효성분에 대한 추출효율이 가능하고(Lee 등, 1999), 비타민 파괴 및 단백질 변성 감소와 색소의 파괴 및 향기 성분 손실 방지가 가능하여 식품의 조리, 가공, 건조, 살균, 보존 및 효소의 불활성화를 위해 다양하게 사용되고 있으므로(Jocelyn 등, 1994; Kwon 등, 2000), 항산화 성분이 많은 공심채 조리를 위해서는 줄기보다는 잎을 이용하는 것이 효율적이며, 다양한 조리 방법 중 마이크로웨이브 방법이 가장 효과적으로 항산화 성분 함량을 향상시킬 방법이라고 생각된다.

조리 방법에 따른 공심채의 항산화 활성 비교

일반적으로 DPPH 라디칼 소거능은 비교적 안정한 자유라디칼로써 수소를 공여받아 환원되어 짙은 자색이 노란색으로 탈색되는 원리를 이용하여 신속하고 간편하게 식품의 항산화 활성을 측정할 수 있어 널리 사용되고 있는 항산화 활성 분석 방법으로(Nenadis와 Tsimidou, 2002), 활성 라디칼에 전자를 공여하여 지방질 산화를 억제하는 척도로 사용되고 있을 뿐만 아니라 인체 내에서 활성 라디칼에 의한 노화를 억제하는 작용의 척도로 이용되고 있다(Muller 등, 2010). 그러나 DPPH 라디칼 소거능은 BHT와 같은 강한 소수성 항산화제와는 낮은 반응성을 나타내므로 지용성 화합물의 항산화 활성 분석이 어렵기 때문에 ABTS 라디칼 소거능과 같은 항산화 활성 분석이 함께 진행된다(Sharma와 Bhat, 2009).

공심채 잎과 줄기의 DPPH 라디칼 소거능을 분석한 결과(Fig. 3), 잎에서는 45.7246 mg AA eq/100 g을 나타내었고 줄기에서는 2.3998 mg AA eq/100 g을 나타내어 잎에서의 활성이 높게 나타났으며, 조리 방법에 따른 공심채 잎의 DPPH 라디칼 소거능은 데치기에서 18.6585 mg AA eq/100 g, 끓이기에서 41.3243 mg AA eq/100 g, 찌기에서 17.5129 mg AA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 67.9942 mg AA eq/100 g으로 대조군 공심채 잎에 비해 마이크로웨이브 조리 후 공심채 잎의 DPPH 라디칼 소거능이 높은 활성을 나타내었으며, 이는 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량 분포에 기인한 결과라고 생각된다. 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 DPPH 라디칼 소거능은 데치기에서 1.5501 mg AA eq/100 g, 끓이기에서 3.7360 mg AA eq/100 g, 찌기에서 1.5873 mg AA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 3.6921 mg AA eq/100 g으로 대조군 줄기의 DPPH 라디칼 소거능에 비해 끓이기 및 마이크로웨이브 조리 후 DPPH 라디칼 소거능이 높은 활성을 나타내었는데, 이는 공심채 줄기 구조의 특성상 중심에 공간이 비어 있어 Raw 공심채 줄기의 파쇄에서 항산화 활성 성분의 추출이 어려운 반면 끓이기와 마이크로웨이브 조리 후 공심채 조직과 단단하게 결합해 있던 유효성분들이 열처리 과정을 통해 노출되었기 때문에 DPPH 라디칼 소거능의 유효성분 추출효율이 높아져 대조군인 공심채 줄기보다 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타낸 것으로 생각된다.

Fig 3. Comparison of DPPH radical scavenging activity in (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-d) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. AA: ascorbic acid.

조리 방법에 따른 공심채 잎의 ABTS 라디칼 소거능은 데치기에서 107.7104 mg AA eq/100 g, 끓이기에서 119.2473 mg AA eq/100 g, 찌기에서 120.8458 mg AA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 220.6303 mg AA eq/100 g으로 데치기 조리 방법을 제외한 모든 조리 방법에서 ABTS 라디칼 소거능이 대조군 잎에 비해 증가하였으며, 특히 마이크로웨이브 조리 후 ABTS 라디칼 소거능이 가장 높게 나타났다(Fig. 4). 그리고 조리 방법에 따른 공심채 줄기의 ABTS 라디칼 소거능은 데치기에서 40.2567 mg AA eq/100 g, 끓이기에서 38.8426 mg AA eq/100 g, 찌기에서 60.6019 mg AA eq/100 g, 마이크로웨이브에서 76.1921 mg AA eq/100 g으로 대조군 공심채 줄기에 비해 찌기 및 마이크로웨이브 조리 후 ABTS 라디칼 소거능이 증가하였으며, 특히 마이크로웨이브 조리 후 ABTS 라디칼 소거능이 가장 높게 나타났다(Fig. 4). 이는 DPPH 라디칼 소거능과 유사하게 공심채 조직과 단단하게 결합해 있던 ABTS 라디칼 소거능의 유효성분들이 열처리 과정을 통해 노출되면서 추출되어 ABTS 라디칼 소거능이 증가한 것으로 생각된다.

Fig 4. Comparison of ABTS radical scavenging activity in (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-d) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. AA: ascorbic acid.

결론적으로 공심채 활용 조리 가공식품 제조에서 공심채의 영양성분과 품질 그리고 기능성 성분 및 활성이 보존되거나 상대적으로 향상되도록 유도하는 것이 우수한 공심채 조리 식품 제조 방법이라고 생각된다. 따라서 공심채를 활용한 조리 식품을 제조할 때 공심채 줄기보다는 잎으로 조리하는 것이 적당하며, 특히 다양한 조리 방법 중 마이크로웨이브 방법으로 공심채 잎을 조리하는 것이 공심채 조리 식품 가공을 위한 가장 효율적인 조리 방법이라고 생각된다.

이는 조리수에 의한 증발이나 손실이 거의 나타나지 않고 공심채 조직과 단단하게 결합해 있던 유효성분들이 열처리 과정을 통해 표면으로 노출되었기 때문으로 생각된다. 따라서 이와 같은 결과를 종합했을 때 적절한 조리법의 선택은 식품이 가진 영양성분을 보존하거나 증가시킬 수 있을 것으로 사료된다.

요 약

본 연구는 국내에서 재배된 공심채(Ipomoea aquatica Forsk.)를 식재료로 활용하기 위해 조리 방법에 따른 품질 및 항산화 특성을 확인하고자 잎과 줄기를 분리하여 데치기, 끓이기, 찌기, 마이크로웨이브로 조리한 후 일반성분, pH 및 총산도, 색도, 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능을 비교 분석하였다. 먼저 공심채의 일반성분 중 수분함량은 줄기에서 잎보다 높게 나타났으며, 조단백, 조회분, 조지방 및 탄수화물 함량은 잎에서 줄기보다 다소 높게 나타났다. 그리고 모든 조리 방법에서 pH는 증가하고 총산도는 감소하였으며, 조리과정 동안 갈변이 발생하였다. 국내에서 재배된 공심채 잎과 줄기의 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능을 비교한 결과 모두 줄기보다 잎에서 높게 나타났다. 조리 방법에 따른 항산화 성분은 마이크로웨이브 조리한 공심채의 잎과 줄기에서 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량이 모두 높게 나타났는데, 대조군(Raw) 공심채에 비해 잎에서는 항산화 성분이 증가하였으나 줄기에서는 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 조리 방법에 따른 공심채 잎과 줄기의 DPPH 라디칼 소거능과 ABTS 라디칼 소거능도 마이크로웨이브로 조리한 공심채의 잎과 줄기에서 가장 높은 활성을 나타냈으며, 줄기의 DPPH 라디칼 소거능은 끓이기 조리 방법, ABTS 라디칼 소거능은 찌기 조리 방법에서도 높은 활성을 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 공심채의 품질과 항산화 특성이 조리 방법에 의해 변화될 수 있으며, 적절한 조리법의 선택은 공심채의 영양성분을 보존하거나 증가시킬 수 있음을 확인함으로써 국내에서 재배된 공심채의 식재료로서의 활용성 증진 및 부가가치 향상을 위한 자료를 제시하였다고 생각된다.

감사의 글

본 과제(결과물)는 2022년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력 기반 지역혁신 사업의 결과입니다(2021RIS-001).

Fig 1.

Fig 1.Comparison of total polyphenol compounds content in from (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-e) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. GA: gallic acid.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 499-508https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.5.499

Fig 2.

Fig 2.Comparison of total flavonoid compounds content in (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-d) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. CA: catechin.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 499-508https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.5.499

Fig 3.

Fig 3.Comparison of DPPH radical scavenging activity in (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-d) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. AA: ascorbic acid.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 499-508https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.5.499

Fig 4.

Fig 4.Comparison of ABTS radical scavenging activity in (A) leaves and (B) stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods. Means with different letters (a-d) in same graph are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test. AA: ascorbic acid.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 499-508https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.5.499

Table 1 . Comparison of proximate composition on leaves and stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods (%).

SampleF-value
RawBlanchingBoilingSteamingMicrowaving
LeavesMoisture83.20±2.48b1)2)92.95±0.26a92.29±0.27a90.92±0.06a72.17±3.81c55.94***
Crude protein4.51±0.22a1.78±0.20b1.28±0.02b1.66±0.21b4.91±0.78a61.43***
Crude ash2.07±0.05a0.70±0.04c0.55±0.02c1.16±0.07b2.17±0.29a91.76***
Crude lipid0.78±0.08b0.82±0.10b1.00±0.18b0.57±0.11b16.43±2.72a98.47***
Carbohydrate9.45±2.32a3.74±0.28b4.88±0.33b5.68±0.10b4.31±0.80b12.38***
StemsMoisture93.69±1.27bc95.67±0.43a95.49±0.08a94.58±0.47ab92.85±0.31c10.16**
Crude protein0.72±0.05a0.26±0.02b0.31±0.02b0.29±0.06b0.29±0.06b50.96***
Crude ash1.56±0.03a0.56±0.03c0.31±0.06d1.13±0.14b1.24±0.20b59.42***
Crude lipid0.21±0.01d0.51±0.07c0.83±0.11a0.66±0.03b0.19±0.02d69.67***
Carbohydrate3.81±1.24b2.99±0.39b3.06±0.08b3.34±0.34b5.44±0.47a7.51**

1)Means±SD (n=3)..

2)Means with different superscripts (a-d) in a row are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..

**, ***Significant at P<0.01, P<0.001, respectively..


Table 2 . Comparison of pH, total acidity, chromaticity and color difference on leaves and stems of water spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) according to various cooking methods.

SampleF-value
RawBlanchingBoilingSteamingMicrowaving
LeavespH6.27±0.06e1)2)6.95±0.02b7.13±0.01a6.64±0.01c6.53±0.02d474.53***
Total acidity (AA eq %)0.0484±0.0008a0.0081±0.0019cd0.0043±0.0019d0.0097±0.0010c0.0366±0.0037b256.81***
Chromaticity L38.95±0.58a34.37±2.22b33.60±0.78b34.52±1.19b34.66±0.45b9.02**
a−3.30±0.22a−8.44±0.37d−7.14±0.88c−5.05±0.63b−4.97±0.50b37.80***
b5.28±0.70c10.60±0.39a10.83±0.37a7.27±0.41b7.01±0.79b56.50***
ΔE8.78.615.164.92
StemspH5.66±0.02e5.89±0.01b6.13±0.01a5.83±0.01c5.72±0.01d847.78***
Total acidity (AA eq %)0.0317±0.0020a0.0233±0.0046bc0.0140±0.0019d0.0212±0.0026cd0.0300±0.0078ab7.92**
Chromaticity L47.93±2.18a42.66±0.40b42.13±0.47b40.83±1.06b43.07±0.64b16.49***
a−7.32±0.48d−3.84±0.23a−8.34±0.27e−6.81±0.14c−4.68±0.12b134.76***
b13.03±0.24c7.72±0.90d19.00±0.32a15.23±0.59b8.50±1.01d142.28***
ΔE8.258.397.457.15

1)Means±SD (n=3)..

2)Means with different superscripts in a row are significantly different (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..

**, ***Significant at P<0.01, P<0.001, respectively. AA: ascorbic acid..


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