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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 2022; 51(5): 428-438

Published online May 31, 2022 https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.5.428

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

Comparison of Physicochemical Characteristics, Functional Compounds, and Physiological Activities in Adzuki Bean Cultivars

Narae Han1 , Koan Sik Woo2, Jin Young Lee1, Seuk Bo Song3, Yu-Young Lee1, Mihyang Kim1, Moon Seok Kang1, and Hyun-Joo Kim1

1Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, 2Research Policy Bureau, and 3Department of Southern Area Crop Science, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration

Correspondence to:Hyun-Joo Kim, Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, 54, Seoho-ro, Gwonseon-gu, Suwon-si, Gyeonggi 16613, Korea, E-mail: tlrtod@korea.kr

Received: February 24, 2022; Revised: April 12, 2022; Accepted: April 13, 2022

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 was undertaken to investigate the physicochemical characteristics, functional compounds, and physiological activities of adzuki bean cultivars. The crude lipid and protein contents showed a significant difference between AB cultivars, ranging from 0.30∼0.76% and 21.54∼24.09%, respectively. Starch and amylose contents were determined to range between 46.77∼51.51% and 15.67∼18.24%, respectively, and were relatively lower in ‘Yeonduchae’ than in other cultivars. Breakdown, which is an index of superior taste, was highest in ‘Seona’ and ‘Yeonduchae’, whereas setback, which is an index of retrogradation property, was lower in ‘Geomguseul’ and ‘Yeonduchae’ than in other cultivars. The water binding capacity and solubility were determined to be 116.86∼188.22% and 24.72∼27.44%, respectively, and were significantly higher in ‘Yeonduchae’ than in other cultivars. Insoluble and soluble dietary fiber contents showed a significant difference between the cultivars, ranging from 6.59∼8.63% and 0.24∼0.91%, respectively; both contents were relatively higher in ‘Geomguseul’. Total polyphenol content was highest in ‘Huinguseul’ (15.53 mg GAE/g), and phytic acid levels were highest in ‘Chungjupat’ and ‘Seona’ (1.08 and 1.05 g/100 g, respectively). Antioxidant activity was relatively higher in ‘Huinguseul’ and ‘Hongeon’ and lower in ‘Huinnarae’ and ‘Arari’ as compared to other cultivars. α-Glucosinase and tyrosinase inhibition activities were significantly higher in ‘Huinguseul’ (29.30%) and ‘Geomguseul’ (57.77%). The present study provides basic information on the functional properties of adzuki bean cultivars, and will aid the utilization of adzuki bean as a material for food processing and in the cosmetic industry.

Keywords: antioxidant activity, enzyme inhibition activity, phytic acid, polyphenol, Vigna angulars

현대 식생활의 서구화 및 1~2인 가족의 증가 등의 사회적 변화와 최근 코로나바이러스감염증-19 확산 등으로 배달 음식문화가 증가하면서 육류, 당류 및 유지류 등의 섭취 증가와 함께 대사성 만성 질환이 증가하는 추세이다. 이러한 질환들을 유발하는 주요 인자로 산화적 스트레스가 흔히 알려져 있으며, 이 중 대표적인 성인병 중 하나인 고혈압은 심혈관 질환 등의 합병증을 동반할 수 있는 위험한 질환이다(Yu 등, 2020). 최근에는 산화적 스트레스를 감소시키기 위한 식물 유래 천연 항산화제에 관한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

팥(adzuki bean, Vigna angularis var. nipponensis)은 1년생 콩과식물로 한국, 중국 및 일본 등의 동아시아 지역에서 주로 재배되었으며, 특히 우리나라에서는 전통 식재료로 많이 이용되어왔다(Song 등, 2016). 팥은 콩과 함께 국내 주요 두류 작물 중 하나로, 콩에 비해 수량은 낮으나 기후 및 토양에 적응성이 좋아 작부체계에 유용하게 이용될 수 있는 작물이다(Song 등, 2013). 팥은 주로 밥 밑 또는 팥죽용으로 이용되고 있으며, 가공재료로서 떡, 빵, 과자 등의 속 재료나 앙금, 빙과 제조용으로 이용되고 있다(Kim 등, 2003). 또한 최근에는 기능성 식품으로서 팥과 그 가공품의 소비자 선호도가 증가하고 있으며, 팥의 활용도가 천연 색소, 다이어트 음료, 미백용 화장품 등으로 확대되고 있다(Song 등, 2019).

팥은 항산화 활성, 당뇨병과 고혈압 예방효과 등의 생리활성이 보고되면서 기능성 식품 원료로 부각되고 있다(Yu 등, 2020). 팥은 탄수화물 55~70%, 단백질 20~25%, 지방 0.5~2%로 구성되어 있으며, 칼슘, 철, 인 및 칼륨 등의 무기질 및 비타민 B1, 비타민 B2 및 나이신 등을 함유하고 있다(Hsieh 등, 1992; National Institute of Agricultural Sciences, 2016). 또한 팥에는 페놀화합물을 비롯한 유용성분이 함유되어 있어 항암·항균 활성 및 성인병 예방에 도움이 된다고 알려져 있다(Song 등, 2019). 팥 종피의 주요 색소는 안토시아닌계의 cyanidin으로 알려져 있으며, 이는 항산화 및 항종양 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Song 등, 2013). 국내산 팥의 항산화 활성에 관한 연구는 다수 보고된 바 있으며, 품종에 따른 항산화 성분과 활성이 다르다는 연구 또한 발표된 바 있다(Woo 등, 2010; Jung 등, 2015; Sung 등, 2020). 현재까지 팥의 기능성 관련 선행연구는 대부분 항산화 성분 함량 및 활성 평가가 주로 이뤄져 왔으나, 다양한 식품소재 개발을 위해서는 항산화 활성 이외에 다른 생리활성에 대한 검토가 필요한 상황이다. 또한 가공적성을 평가하기 위한 국내 팥 품종별 이화학적 특성(전분 및 아밀로스 함량, 호화특성, 수분결합력, 용해도 및 팽윤력 등) 구명에 관한 연구는 매우 미흡한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 국내산 팥의 기능성을 부각한 다양한 식품소재 및 가공식품의 활용에 필요한 기초자료를 확보하기 위해 품종에 따른 이화학적 특성과 유용성분 함량 및 활성을 분석하였다. 유용성분으로는 대표적 항산화제로 알려진 폴리페놀 함량뿐만 아니라 체내 혈당 농도를 낮추는 것으로 알려진 불용성 식이섬유(Lee 등, 2021) 및 신장 담석 치료제의 기능이 있는 phytic acid(Kim 등, 2020) 함량을 조사하였다. 또한 팥 추출물의 항산화, 항당뇨 및 미백 활성을 조사하여 식품소재 활용 가능성을 검토하고자 하였다.

실험재료

본 연구에 사용한 팥은 검구슬(Geomguseul), 서나(Seona), 아라리(Arari), 연두채(Yeonduchae), 충주팥(Chungjupat), 홍언(Hongeon), 홍진(Hongjin), 흰구슬(Huinguseul) 및 흰나래(Huinnarae)이며, 국립식량과학원 남부작물부(경남 밀양) 시험 포장에서 2018년도에 재배 및 수확한 것을 시험재료로 이용하였다. 수확한 팥은 분쇄기(HMF-3100S, Hanil, Wonju, Korea)로 분쇄하여 이화학적 특성, 식이섬유 및 phytic acid 함량 분석에 이용하였다. 총 폴리페놀 함량 및 생리활성 분석을 위해 분쇄 시료에 1:10 비율로 에탄올(w/v)을 가하여 상온에서 24시간 동안 3회 진탕 추출(Daihan Scientific, Seoul, Korea)한 후, 여과하여 감압농축(N-1000, EYELA, Tokyo, Japan) 하였다. 농축된 추출물은 동결건조한 후 dimethyl sulfoxide(DMSO)에 재용해하였으며, 증류수로 희석하여 실험에 사용하였다. 실험에 사용한 모든 시약은 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)의 제품을 이용하였다.

이화학적 특성 조사

팥 품종별 이화학적 특성을 비교하고자 일반성분, 색도, 전분 및 아밀로스 함량, 호화특성, 수분결합력, 용해도 및 팽윤력을 조사하였다. 일반성분 분석은 AOAC 방법(2000)에 따라 정량하였다. 수분함량은 상압가열건조법으로 105°C에서 건조(DS-80-1, Dasol Scientific Co., Ltd., Hwaseong, Korea)하여 측정하였고, 조회분 함량은 600°C에서 직접회화법으로 회화하여 측정하였다. 조지방 함량은 시료에 에틸에테르 용매를 가하여 Soxhlet 추출기(Soxtec System HT 1043 extraction unit, Foiss Tecator, Hoganas, Sweden)로 분석하였고, 조단백질 함량은 자동 단백질 분석기(Kjeltec 2400 AUT, Foss Tector, Mulgrave, Australia)를 이용하여 Micro-Kjelhahl법으로 측정한 후 질소함량에 단백질 환산계수(5.95)를 곱하여 계산하였다.

색도는 색차계(CM-3500d, Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 측정된 값은 Hunter color system L*(명도), a*(적색도), b*(황색도)로 표기하였으며, 시료의 색도를 측정하기 전에 흑판과 백판(L*=97.38, a*=-0.02, b*=1.66)으로 표준화하였다.

총 전분 함량은 total starch assay kit(K-TSTA, Megazyme, Bary, Ireland)을 이용하여 분석하였다. 분쇄 시료 100 mg에 80% 에탄올 0.2 mL를 가하여 혼합한 후, thermostable α-amylase solution(300 U/mL, pH 7.0) 3 mL를 가하여 끓는 물에서 6분 동안 교반하며 반응시켰다. 상온에서 냉각시킨 반응액에 200 mM sodium acetate buffer(pH 4.5) 4 mL와 amyloglucosidase 0.1 mL(20 U)를 가하여 50°C 항온수조(DS-23SN, Dasol Scientific, Hwaseong, Korea)에서 30분 동안 반응시켰다. 반응을 마친 시료를 100 mL로 정용한 후 이 중 25 mL를 취하여 원심분리(3,500 rpm, 10분)하였다. 상등액 0.1 mL에 GOPOD reagent 3 mL를 가하여 50°C에서 20분 동안 반응시킨 후 UV spectrophotometer(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)로 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 glucose를 사용하여 시료 내 총 전분 함량을 산출하였고 함량은 %로 표기하였다.

아밀로스 함량은 AACC(1985) 방법에 따라 정량하였다. 분쇄 시료 100 mg에 95% 에탄올 1 mL와 1 N NaOH 9 mL를 가하여 100°C 항온수조에서 20분 동안 호화시킨 후 상온 냉각하였다. 호화액 5 mL에 1 N CH3COOH 1 mL와 2% I2-KI 용액 2 mL를 가한 후 증류수를 이용하여 100 mL로 정용하였다. 혼합액을 30분 동안 반응시킨 후 UV spectrophotometer로 620 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 아밀로스를 사용하여 시료 내 아밀로스 함량을 산출하였고 함량은 %로 표기하였다.

호화특성은 Kim 등(2012)의 방법에 따라 신속점도측정기(Rapid Visco Analyzer, RVA-3D, Newport Scientific, Warriewood, Australia)를 이용하여 측정하였다. 분쇄 시료 3 g에 증류수 25 mL를 가하여 시료액을 제조하였고, 호화온도는 50°C에서 99°C까지 상승시킨 후 다시 50°C로 냉각시키면서 최고점도, 최저점도, 강하점도, 치반점도 및 최종점도를 측정하였다.

수분결합력은 Medcalf와 Gilles(1966)의 방법에 따라 측정하였다. 분쇄 시료 1 g에 증류수 40 mL를 가하여 실온에서 60분 동안 교반한 후 원심분리(3,000 rpm, 30분)하여 상등액을 제거하였다. 침전물의 무게를 측정하여 아래와 같은 식으로 수분결합력을 계산하였다.

(%)= g g g×100

용해도 및 팽윤력은 Schoch(1964)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다(Lee 등, 2020). 분쇄 시료 1 g에 증류수 30 mL를 가하여 90°C에서 30분 동안 가열한 후, 원심분리(3,000 rpm, 20분)하여 상등액을 취하고 침전물의 무게를 측정하였다. 상등액은 105°C에서 12시간 건조한 후 무게를 측정하였다. 용해도와 팽윤력은 아래와 같은 식으로 계산하였다.

(%)= g g×100(%)= g×100 g×100×100

유용성분 분석

팥 품종별 유용성분으로 식이섬유, 총 페놀화합물 및 phytic acid 함량을 측정하여 비교 분석하였다. 식이섬유 분석을 위해 분쇄 시료에 MES/Tris buffer(0.05 M, pH 8.2) 40 mL와 α-amylase 50 µL를 가하여 98°C 항온수조에서 30분 동안 혼합한 후, protease 100 μL를 추가로 가하여 60°C 항온수조에서 30분 동안 교반하였다. 이후 0.56 N HCl 5 mL와 amyloglucosidase 200 μL를 가하여 60°C 항온수조에서 30분 동안 혼합한 후, 식이섬유 분석 장치(SE/Fibertec 1023, Foss, Hilerød, Denmark)로 여과하여 crucible에 남겨진 잔사를 불용성 식이섬유로 계산하였다. 여과액에 60°C의 95% 에탄올 320 mL를 가하여 1시간 동안 정치한 후 다시 여과하여 crucible에 남겨진 잔사를 수용성 식이섬유로 계산하였으며, 불용성과 수용성 식이섬유 함량을 더해 총 식이섬유로 산출하였다.

총 폴리페놀 함량은 Dewanto 등(2002)의 방법에 따라 Folin-Ciocalteu reagent를 이용하여 측정하였다. 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가하여 3분 동안 반응시킨 후, 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가하였다. 상온에서 30분 동안 반응시킨 후 UV spectrophotometer를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 gallic acid를 사용하여 총 폴리페놀 함량을 산출하였고, 함량은 추출물 1 g 중의 mg gallic acid equivalent(mg GAE/g)로 표기하였다.

Phytic acid 함량은 phytic acid(phytate)/total phosphorous assay kits(Megazyme International Ltd., Wicklow, Ireland)를 사용하여 측정하였다. 분쇄 시료 1 g에 0.66 M hydrochloric acid 20 mL를 가하여 상온에서 3시간 동안 교반한 후 1 mL를 취해 원심분리(13,000 rpm, 10분)하여 상등액을 분리하였다. 상등액 0.5 mL에 0.75 M NaOH 0.5 mL를 가하여 중화시켰다. Total phosphorous를 추출하기 위해 phytase와 alkaline phosphatase를 이용하여 탈인산화반응을 유도하였다. 중화된 추출물 0.05 mL에 증류수 0.6 mL, buffer 1(pH 5.5) 0.2 mL 및 phytase 0.02 mL를 가하여 40°C 항온수조에서 10분 동안 교반하였다. 이후 반응액에 buffer 2(pH 10.4) 0.2 mL와 alkaline phosphatase 0.02 mL를 가하여 40°C 항온수조에서 10분 동안 교반하였다. Free phosphorous는 같은 과정으로 추출했으며, phytase와 alkaline phosphatase를 증류수로 대체하였다. 탈인산화반응은 50% trichloroacetic acid 0.3 mL를 가하여 중지시켰으며, 원심분리(13,000 rpm, 10분)하여 상등액을 분리하였다. 반응액 1 mL에 color reagent 0.5 mL를 가하여 40°C 항온수조에서 1시간 동안 교반한 후 1 mL를 취하여 UV spectrophotometer로 655 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 phosporus solution을 사용했으며, 아래의 식을 통해 phytic acid 함량을 산출하였다.

Pyticacidg/100g=MeanM× mL× 10,000×g× mL×ΔAtotalphosphorusfreephosphorus×100÷0.282MeanM=Mstd1+Mstd2++Mstdnn,M=phosphorousgΔAphosphorous

생리활성 비교

팥 추출물의 생리활성을 비교하고자 항산화 활성, 항당뇨 활성 및 미백 활성을 측정하였다. DPPH와 ABTS 라디칼 소거능은 Kim 등(2020)의 방법에 따라 측정하였다. DPPH 라디칼 소거능을 측정하기 위해 0.2 mM DPPH 0.2 mL에 팥 추출물 0.01 mL를 가했으며, 30분 동안 상온에서 반응시킨 후 absorbance microplate reader(Elx 808, Bio-Tek Inc., Winooski, VT, USA)를 이용하여 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS 라디칼 소거능을 측정하기 위해 7.4 mM ABTS와 2.6 mM potassium persulphate를 하루 동안 암소에서 방치하여 ABTS 양이온을 형성시켰다. 이후 ABTS 용액 0.2 mL에 팥 추출물 0.01 mL를 가하여 60분 동안 상온에서 반응시킨 후 absorbance microplate reader로 735 nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS와 DPPH 라디칼 소거능은 추출물 1 g 중의 mg Trolox equivalent(mg TE/g)로 표기하였다.

Ferric-reducing antioxidant power(FRAP)는 Benzie와 Strain(1996)의 방법에 따라 FRAP reagent 0.18 mL에 팥 추출물 0.03 mL, 증류수 0.09 mL를 가하여 37°C에서 10분 동안 반응시킨 후 absorbance microplate reader를 이용하여 593 nm에서 흡광도를 측정하였다. FRAP reagent는 300 mM sodium acetate buffer(pH 3.6) 2.5 mL를 37°C에서 가온한 후 40 mM HCl로 용해한 10 mM 2,4,6-Tris(2-pyridyl)-s-triazine 2.5 mL와 20 mM iron(Ⅲ) chloride(FeCl3・6H2O) 2.5 mL를 가하여 제조하였다. 표준물질로 FeSO4를 사용하여 활성을 환산하였다.

α-Glucosidase 저해 활성은 Tibbot과 Skadsen(1996)의 방법에 따라 측정하였다. 팥 추출물 0.01 mL를 0.5 unit/mL α-glucoside 0.09 mL에 혼합하여 37°C에서 20분 동안 전배양한 후, 1.5 mM p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside(p-NPG) 0.1 mL를 가하여 37°C에서 20분 동안 반응시켰다. 효소반응은 1 M Na2CO3 1 mL를 가해 정지시킨 후, 저해율(%)은 absorbance microplate reader로 405 nm에서 흡광도를 측정하여 계산하였다. α-Glucosidase와 p-NPG는 0.1 M sodium phosphate buffer(pH 7.0)로 용해하여 사용하였다.

Tyrosinase 저해 활성은 Flurkey(1991)의 방법에 따라 측정하였다. 팥 추출물 0.2 mL를 100 unit/mL mushroom tyrosinase 0.2 mL, 0.1 mM L-3,4-dihydroxyphenylalanine(L-DOPA) 0.4 mL 및 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 6.8) 0.2 mL 혼합액에 첨가한 후 25°C에서 15분 동안 반응시켰다. 반응 후 absorbance microplate reader를 이용하여 475 nm에서 흡광도를 측정하여 저해율(%)을 계산하였다.

통계분석

통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 품종 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variance)로 분석한 뒤 신뢰구간 P<0.05에서 Duncan’s multiple range test를 이용하여 유의성을 검정하였다. 팥 품종별 이화학적 특성, 유용성분 및 생리활성 검정 결과의 정규화 heatmap은 MetaboAnalyst 5.0(https://www.metaboanalyst.ca) 프로그램을 이용하여 작성하였다. 품종별 각 조사 항목의 평균과 표준편차를 이용하여 정규화한 후, Euclidean distance measurement 및 Ward clustering algorithm 방법으로 군집 분류하여 heatmap을 작성하였다. 정규화 결괏값은 -2.153~2.226의 범위였으며, 각 항목의 수치는 파란색(음수)과 빨간색(양수)의 척도로 나타내었다(Pang 등, 2021). 각 조사 항목 간의 상관관계는 Metabo Analyst 5.0 프로그램을 이용하여 Pearson's correlation coefficient test 방법으로 조사하였고, 상관계수(r) 및 유의확률(P)을 계산하여 모식화하였다. 파란색과 빨간색의 척도는 각각 음과 양의 상관관계를 의미하며, 유의확률 0.05, 0.01 및 0.001 이하로 통계적 유의성을 보이는 항목은 각각 *, *****로 표기하였다(Pang 등, 2021).

팥 품종별 이화학적 특성 비교

팥 품종에 따른 일반성분(수분, 조회분, 조지방 및 조단백질)을 분석한 결과는 Table 1에 나타내었다. 품종별 수분함량은 10.03~11.99% 범위였으며, 아라리 품종이 타 품종에 비해 유의적으로 높고 홍언 품종이 상대적으로 낮았다. 조회분 함량은 품종에 따라 3.46~4.19% 범위로 조사되었으며, 서나 품종에서 통계적으로 유의하게 높고 흰나래 품종에서 낮았다. 조지방 함량은 충주팥 품종이 0.30%로 가장 낮았고 홍언 품종이 0.76%로 가장 높았다. 품종별 조단백질 함량은 21.54~24.09% 범위였으며, 흰나래 품종이 24.09%로 가장 높고 검구슬과 홍진 품종이 각각 21.56 및 21.54%로 낮았다. 선행연구에 의하면 국산 잡곡류의 품종별 조회분, 조지방 및 조단백질의 함량은 현미에서 각각 1.02~1.65, 1.64~3.26 및 5.84~7.80%(Lee 등, 2020), 콩에서 각각 6.26~6.57, 18.35~21.54 및 38.39~41.36%(Sim 등, 2020), 수수에서 각각 1.89~2.24, 3.12~4.54 및 9.26~10.70%(Kim 등, 2020) 범위로 보고된 바 있다. 또한 국산 밀의 품종별 조회분 및 조단백질의 함량은 0.41~0.54 및 7.9~12.7% 범위로 보고되어(Park 등, 2021) 작물의 종류에 따라 일반성분의 함량에 차이를 보였다. 선행연구 결과와 비교했을 때, 팥은 현미, 밀 및 수수에 비해 조회분과 조단백질 함량이 높고 조지방의 함량이 낮은 경향을 보였다. 또한 팥의 조회분, 조지방 및 조단백질의 함량은 콩에 비해 모두 낮은 경향을 보였다. 국가표준식품성분표 제9개정판의 국산 팥 수분, 단백질, 지질 및 회분 함량은 종피색(검정팥, 붉은팥, 회색팥)에 따라 각각 8.9~10.6, 19.3~21.9, 0.1~1.0 및 3.2~3.6%(g/100 g edible portion) 범위로 보고되어 있다(National Institute of Agricultural Sciences, 2016). 본 연구의 팥 품종별 일반성분 함량은 국가표준식품성분표의 결괏값보다 다소 높은 경향을 보였는데, 이는 분석 시료의 상태나 분석 조건 등의 영향을 받았을 것으로 사료된다.

Table 1 . Proximate content in various cultivars of adzuki bean (%)

CultivarMoistureCrude ashCrude lipidCrude protein
Arari11.99±0.04a1)4.02±0.02d0.56±0.03d21.97±0.11d
Chungjupat10.56±0.02e4.08±0.03c0.30±0.02e23.11±0.02b
Geomguseul11.14±0.02cd3.86±0.01e0.70±0.04b21.56±0.05e
Hongeon10.03±0.08f4.07±0.01c0.76±0.02a22.21±0.09cd
Hongjin11.05±0.09d3.88±0.01e0.52±0.04d21.54±0.06e
Huinguseul10.60±0.19e3.65±0.02f0.57±0.03d22.35±0.23c
Huinnarae11.58±0.01b3.46±0.03g0.65±0.03c24.09±0.15a
Seona11.06±0.05d4.19±0.01a0.55±0.04d22.27±0.51cd
Yeonduchae11.26±0.01c4.12±0.00b0.64±0.01c23.35±0.03b

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests.



팥의 색도는 Hunter color system인 L*, a* 및 b* 값으로 표기하였으며, 결과는 Table 2에 나타내었다. 명도를 나타내는 L*값은 품종별로 85.47~91.35의 범위에서 평균 88.39±1.81이었다. 황백색을 띠는 흰구슬과 흰나래 품종의 L*값은 각각 90.80 및 91.35로 높았으며, 검은색을 띠는 검구슬 품종의 L*값은 85.47로 타 품종에 비해 유의적으로 낮았다. 적색(아라리, 홍언 및 서나), 암적색(충주팥 및 홍진) 및 녹색(연두채)을 띠는 품종들의 L*값은 검구슬과 흰구슬 품종 사이의 값을 보였다. 녹색(-)에서 적색(+)을 나타내는 a*값은 연두채 품종에서 -0.43으로 가장 낮았다. 아라리, 충주팥, 홍언, 홍진 및 서나 품종의 a*값은 0.84~1.12 사이였으며, 특히 홍언 품종에서 적색의 발현이 가장 높았다. 청색(-)에서 황색(+)을 나타내는 b*값은 연두채, 흰구슬 및 흰나래 품종에서 9.90~13.66의 범위로 타 품종(6.87~8.98)보다 상대적으로 높게 조사되었으며, 특히 흰나래 품종에서 황색의 발현이 가장 높았다.

Table 2 . Skin color in various cultivars of adzuki bean

CultivarL*1)a*b*
Arari87.83±0.02d2)0.84±0.01d8.98±0.02d
Chungjupat87.78±0.08d1.00±0.02b7.66±0.04f
Geomguseul85.47±0.07f−0.04±0.01f6.87±0.09g
Hongeon88.67±0.17c1.12±0.01a8.98±0.06d
Hongjin87.76±0.22d0.93±0.05c8.55±0.15e
Huinguseul90.80±0.03b0.23±0.01e9.90±0.12c
Huinnarae91.35±0.01a0.20±0.03e13.66±0.07a
Seona87.08±0.13e1.02±0.01b8.64±0.09e
Yeonduchae88.78±0.18c−0.43±0.04g10.93±0.11b

1)The measurements were displayed in Hunter color L* (darkness-whiteness), a* (greenness-redness), and b* (blueness-yellowness).

2)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests.



열적 호화특성은 전분의 중요한 식품 기능적 지표로, 전분 입자의 크기 및 형태, 아밀로스와 아밀로펙틴의 비율, 사슬의 길이 및 분자량 등에 따라 차이를 보인다(Lee 등, 2020). 팥 품종별 전분 및 아밀로스 함량과 호화특성 결과는 Table 3에 나타내었다. 전분 함량은 품종별로 46.77~51.51% 범위에서 평균 49.83±1.51%였으며, 아밀로스 함량은 15.67~18.24% 범위에서 평균 17.04±0.87%였다. 연두채 품종은 전분과 아밀로스 함량 모두 타 품종에 비해 유의적으로 낮았다. 호화점도 특성 결과 최고점도, 최저점도, 강하점도, 최종점도 및 치반점도는 각각 54.78~97.11, 55.00~97.64, -0.72~0.00, 126.14~205.22 및 66.42~111.08 RVU 범위로 품종 간 유의한 차이가 있었다. Rapid-Visco-Analyzer를 이용한 호화특성 조사는 적은 시료량으로 짧은 시간 내 분석이 가능하여 가공적성을 평가하기 위해 많이 사용하는 것으로 알려져 있다(Yoon 등, 2012). 강하점도(최고점도-최저점도)는 가공 중 전분의 열과 전단에 대한 저항성과 안전성을 확인하는 지표로, 값이 높을수록 식미가 양호하다고 알려져 있다(Lee 등, 2020). 품종별 팥의 강하점도는 서나(0.00 RVU)와 연두채(-0.03 RVU) 품종이 타 품종에 비해 유의적으로 높았으며, 검구슬 품종이 -0.72 RVU로 상대적으로 낮았다. 전분의 노화 정도를 반영하는 치반점도(최종점도-최고점도)는 값이 클수록 노화가 빠르게 진행되는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2018). 치반점도는 검구슬(66.42 RVU), 연두채(67.39 RVU), 홍언(79.55 RVU) 및 충추팥(82.67 RVU) 품종 순으로 낮은 특성을 보여 노화가 더디게 진행될 것으로 예상할 수 있었다. 팥 품종별 호화특성을 우리나라 주요 재배품종인 아라리와 비교했을 때, 호화특성의 주요 지표인 강하점도 및 치반점도는 연두채, 홍언 및 충주팥 품종이 비교품종에 비해 우수하였다. 종합적으로 연두채, 홍언 및 충주팥 품종은 치반점도는 낮으나 강하점도는 높은 특성을 보였는데(Table 3Fig. 1), 이는 팥의 전분 입자가 치밀하여 온도 상승과 유지 과정 중 잘 팽윤되지 않으며, 팽윤된 전분 입자가 열과 전단에 저항성이 높기 때문으로 사료된다(Sowbhagya 등, 1994). Jang 등(1996)에 의하면 강하점도는 아밀로스 함량과 부의 상관관계가 있다고 보고되었는데, 본 연구에서는 유의적인 상관관계를 보이지 않았다(r=–0.350, P=0.074)(Fig. 2). 이는 홍언과 서나 품종 때문으로 판단되며(Table 3Fig. 1), 두 품종을 제외한 나머지 품종에서 강하점도와 아밀로스 함량 간의 상관관계를 분석하면 높은 부의 상관관계를 보였다(r=-0.615, P=0.003).

Table 3 . Total starch and amylose content and pasting properties in various cultivars of adzuki bean

CultivarStarch (%)Amylose (%)Viscosity (RVU)
Peak viscosityTrough viscosityBreakdownFinal viscositySetback
Arari50.50±0.24a1)17.48±0.28bc62.89±0.96e63.30±0.94e−0.42±0.22bcd156.67±1.67e93.78±0.71c
Chungjupat49.67±0.96ab15.85±0.09e54.78±0.25g55.00±0.17g−0.22±0.19abc137.45±3.29h82.67±3.50d
Geomguseul49.61±0.25ab18.24±0.12a59.72±1.10f60.44±0.93f−0.72±0.19d126.14±1.60i66.42±0.94e
Hongeon48.25±0.87ab17.82±0.05ab65.11±0.99d65.22±1.12d−0.11±0.13ab144.67±1.46g79.55±1.00d
Hongjin51.17±0.96a16.53±0.57d65.25±1.09d65.45±0.94d−0.19±0.17abc160.05±2.36d94.81±3.31c
Huinguseul50.83±1.69a17.48±0.27bc71.11±1.75c71.58±1.72c−0.47±0.09cd171.36±1.67c100.25±0.43b
Huinnarae51.51±4.48a17.11±0.16c97.11±0.84a97.64±0.67a−0.53±0.18cd205.22±0.58a108.11±1.23a
Seona50.19±0.24a17.16±0.21c83.58±1.88b83.58±1.60b0.00±0.33a194.67±1.26b111.08±1.36a
Yeonduchae46.77±0.57b15.67±0.21e82.00±0.47b82.03±0.41b−0.03±0.13a149.39±2.09f67.39±2.31e

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan's multiple range tests.



Fig. 1. Normalized response of physicochemical quality, functional compounds, and physiological activities from various cultivars of adzuki bean. The level of individual parameters corresponds to the color scale. A color gradient from blue (−2.153) to red (2.226) represents a low to high level of the normalized response.

Fig. 2. Pearson's correlation coefficient (r) matrices from physicochemical quality, functional compounds, and physiological activities from various cultivars of adzuki bean. Blue and red colors indicate negative and positive correlations between individual parameters. Asterisks (*, **, and ***) indicate statistically significant correlations at P<0.05, P<0.01, and P<0.001, respectively.

팥 품종별 수분결합력, 용해도 및 팽윤력은 Table 4에 나타내었다. 수분결합력은 전분 입자 표면에 흡착되거나 침투되는 수분의 양을 측정한 것으로(Lee 등, 2020), 분석 결과 연두채(188.22%), 충주팥(153.39%), 홍언(148.14%) 및 홍진(145.94%) 품종 순으로 높았다. Yoon 등(2014)Lee 등(2020)의 연구에 의하면 수분결합력은 아밀로스의 함량이 낮은 품종에서 높다고 보고된 바 있다. 본 연구에서도 유사한 경향으로 두 인자 사이에 부의 상관관계를 보였다(r=-0.685, P=0.000)(Fig. 2). 용해도는 24.72~27.44% 범위로 연두채(27.44%)와 흰나래(27.42%) 품종에서 유의적으로 높았고, 홍진(25.01%)과 흰구슬(24.72%) 품종에서 낮았다. 팽윤력은 7.60~8.48% 범위에서 평균 7.99±0.31%였다. 수분결합력은 전분 입자 내 아밀로펙틴의 분지 부분인 비결정형 부분이 많을수록 높아지며(Lee 등, 2020), 용해도는 가열에 의해 과피의 지질 및 섬유질 성분들이 파괴되면서 아밀로스나 용해성 탄수화물이 용출되어 증가하는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2018). 또한 팽윤력은 수분과 전분 입자의 결합력에 영향을 받아, 팽윤력이 높으면 결합력이 약한 것을 의미한다(Lee와 Kim, 1992). 팥 품종별 수분결합력, 용해도 및 팽윤력을 우리나라 주요 재배품종인 아라리와 비교한 결과, 수분결합력은 흰구슬 품종(116.86%)을 제외한 모든 품종(132.05~188.23%)이 아라리(127.85%) 품종보다 높았다. 용해도는 흰나래(27.42%)와 연두채 품종(27.44 %)이 아라리 품종(26.42%)보다 높았고, 팽윤력은 흰구슬(8.48%)과 흰나래(8.43%) 품종이 아라리 품종(8.12%)보다 유의적으로 높았다. 종합적으로 흰나래 품종이 비교품종에 비해 우수한 수분결합력, 용해도 및 팽윤력을 보였다. 팥 품종에 따라 수분결합력, 용해도 및 팽윤력에 차이를 보이는 것은 품종에 따라 전분의 구조와 구성이 다르고 이화학적 성분이 다르기 때문으로 사료된다.

Table 4 . Water binding capacity, water solubility, and swelling power in various cultivars of adzuki bean (%)

CultivarWater binding capacityWater solubilitySwelling power
Arari127.85±1.63f1)26.42±0.27b8.12±0.06ab
Chungjupat153.39±2.71b25.94±0.04cd7.60±0.08c
Geomguseul132.05±4.84ef26.28±0.21bc7.81±0.01bc
Hongeon148.14±3.86bc26.18±0.13bcd7.67±0.12c
Hongjin145.94±3.70c25.01±0.09e7.94±0.10bc
Huinguseul116.86±1.47g24.72±0.29e8.48±0.46a
Huinnarae139.98±4.16d27.42±0.35a8.43±0.42a
Seona134.99±1.16de25.85±0.06d8.01±0.03bc
Yeonduchae188.22±3.65a27.44±0.01a7.83±0.27bc

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests.



팥 품종별 유용성분 비교

품종에 따른 팥의 유용성분(식이섬유, 폴리페놀 및 피틴산) 함량은 Table 5에 나타내었다. 총 식이섬유 함량은 6.88 ~9.54% 범위로 품종 간 유의적인 차이를 보였으며, 검구슬(9.54%) 품종이 타 품종에 비해 유의적으로 높았다. 불용성 식이섬유는 식물 세포의 탄수화물 방출을 억제하여 혈당 농도를 낮추는 기능이 있어 식품학적 가치가 높은 성분으로 알려져 있다(Lee 등, 2021). 품종별 팥의 불용성 식이섬유 함량은 검구슬 품종이 8.63%로 가장 높았으며, 충주팥 및 아라리 품종이 6.59 및 6.53%로 타 품종에 비해 낮았다. Woo 등(2010)의 선행연구에 의하면 팥의 총 식이섬유 함량은 품종에 따라 1.56(중원팥)~14.81%(칠보팥) 범위로 차이가 있었으며, 충주팥 품종의 총 식이섬유 함량은 6.78%로 보고하여 본 연구 결과와 경향이 유사하였다.

Table 5 . Functional components in various cultivars of adzuki bean

CultivarDietary fiber (%)Total polyphenol content (mg GAE/g)Phytic acid content (g/100 g)
InsolubleSolubleTotal
Arari6.53±0.11e1)0.91±0.02a7.43±0.13f2.61±0.13f1.00±0.03b
Chungjupat6.59±0.06e0.30±0.03cd6.88±0.04g8.69±0.23d1.08±0.02a
Geomguseul8.63±0.24a0.90±0.12a9.54±0.17a12.24±0.23c0.73±0.01e
Hongeon7.72±0.14c0.24±0.04d7.96±0.11e13.71±0.62b0.90±0.03c
Hongjin6.71±0.03e0.33±0.05cd7.04±0.08g8.32±0.34d0.94±0.04c
Huinguseul7.08±0.14d0.29±0.07cd7.37±0.08f15.53±0.41a0.94±0.01c
Huinnarae7.64±0.01c0.60±0.06b8.24±0.07d4.08±0.07e0.81±0.02d
Seona7.57±0.10c0.91±0.07a8.47±0.09c12.17±0.30c1.05±0.05a
Yeonduchae8.39±0.16b0.38±0.06c8.78±0.20b12.33±0.27c0.95±0.03c

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests.



팥 추출물의 총 폴리페놀 함량은 2.61~15.53 mg GAE/g 범위로 품종 간의 차이를 보였으며, 흰구슬(15.53 mg GAE/g), 홍언(13.71 mg GAE/g), 연두채(12.33 mg GAE/g), 검구슬(12.24 mg GAE/g) 및 서나(12.17 mg GAE/g) 품종 순으로 높았다(Table 5). 선행연구에서 충주팥, 홍언 및 아라리 품종의 총 폴리페놀 함량은 재배 방법(파종시기 및 재식간격)에 따라 각각 6.56~7.34, 8.02~10.86 및 6.17~7.67 mg GAE/g으로 보고되어(Woo 등, 2016) 본 연구의 충주팥과 홍언 품종의 결과는 유사하였으나, 아라리 품종의 경우 이에 비해 낮은 함량(2.61 mg GAE/g)을 보였다. 곡류에 함유된 폴리페놀 화합물은 우수한 항산화력을 갖는 것으로 알려져(Woo 등, 2010), 총 폴리페놀의 함량이 높은 흰구슬 및 홍언 품종은 천연 항산화제로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

팥 추출물의 phytic acid 함량을 비교한 결과 충주팥(1.08 g/100 g)과 서나(1.05 g/100 g) 품종이 다른 품종에 비해 높았다. Phytic acid는 체내의 2가 혹은 3가 금속이온(Ca, Mg, Zn, Fe, Cu 및 Mn 등)과 쉽게 결합하여 무기물의 흡수를 저해하는 기피물질로 알려져 있었으나, 항산화, 항암 작용 및 신장 담석증 치료제의 기능이 보고됨에 따라 기능성 성분으로 알려져 있다(Kim 등, 2020). 팥 품종에 따른 phytic acid 함량의 차이는 기능성 팥 품종 육성에 유의미한 요인이 될 수 있으나 팥의 phytic acid 함량에 대한 연구자료는 매우 미흡할 실정이다. 따라서 본 연구 결과는 팥의 유용성분으로 phytic acid를 활용하기 위한 기초자료가 될 것으로 판단된다.

팥 품종별 생리활성 비교

품종에 따른 팥의 생리활성을 분석한 결과는 Table 6에 나타내었다. 팥 추출물의 항산화 활성을 검정하기 위해 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 환원력 검정(FRAP)을 비교한 결과, 각각 5.99~21.08 mg TE/g, 11.72~25.92 mg TE/g 및 30.45~122.78 μM 범위로 품종에 따라 유의적인 차이를 보였으며, 흰구슬, 홍언, 연두채, 서나 및 검구슬 품종이 다른 품종에 비해 상대적으로 높은 활성을 보였다. 식물유래 항산화물질의 자유라디칼 소거 작용은 인체의 질병과 노화를 억제하는 데 중요한 역할을 한다(Kim 등, 2001). 팥 추출물의 주요 항산화물질인 폴리페놀의 함량과 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 환원력 검정 간의 상관관계를 분석한 결과, 상관계수(r)는 각각 0.940, 0.987 및 0.979로 항산화 활성과 총 폴리페놀 함량이 높은 양의 상관관계(P<0.001)를 보였다. 팥 추출물의 항산화 활성은 이에 함유된 총 폴리페놀 함량에 기인한 것으로 판단된다(Fig. 2). Heatmap을 통해 흰구슬, 홍언, 연두채, 서나 및 검구슬 품종이 높은 총 페놀화합물 함량과 항산화 활성으로 특징적인 군집 분류가 됨을 확인했으며(Fig. 1), 이를 통해 다음의 품종들은 항산화 활성을 이용한 기능성 소재로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

Table 6 . Physiological activities in various cultivars of adzuki bean

CultivarRadical scavenging activity (mg TE/g)FRAP (μM)Enzyme inhibition activity (%)
DPPHABTSα-GlucosidaseTyrosinase
Arari9.09±0.31f1)11.72±0.04h41.62±0.58g3.05±0.56e44.79±0.78c
Chungjupat15.31±0.38d18.13±0.27e75.12±0.76e13.28±0.18d52.85±0.80ab
Geomguseul17.27±0.80c21.87±0.00c94.45±1.32d20.70±0.82c57.77±0.54a
Hongeon21.08±0.74a22.00±0.43bc106.95±1.73b12.51±0.92d52.80±0.48ab
Hongjin12.52±0.26e16.68±0.37f65.28±0.76f18.87±0.83c49.51±0.78bc
Huinguseul19.55±0.31b25.92±0.17a122.78±2.08a29.30±0.28a31.95±0.86d
Huinnarae5.99±0.15g12.81±0.13g30.45±1.32h20.81±0.46c35.61±0.41d
Seona19.56±0.24b20.94±0.22d102.28±1.26c25.51±0.74b47.21±0.46bc
Yeonduchae17.77±0.22c22.79±0.46b103.12±1.04c10.77±0.56d49.98±0.18bc

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests.



α-Glucosidase는 이당류나 다당류 등에 존재하는 α-D-glucoside 결합을 선택적으로 취하여 단당류로 가수분해하는 역할을 하는 효소(Lee 등, 2021)로, 이 효소의 저해능은 탄수화물 섭취 후 혈당 상승을 억제할 수 있어 항당뇨 활성 측정법으로 이용된다(Gua 등, 2006). 팥 추출물의 α-glucosidase 억제 활성은 흰구슬(29.30%), 서나(25.51%), 흰나래(20.81%), 검구슬(20.70%) 및 홍진(18.87%) 품종 순으로 높았으며, 아라리 품종은 3.05%로 다른 품종에 비해 유의적으로 낮았다(Table 6). Ha 등(2019)은 콩에 함유된 isoflavone과 soyasaponin 성분이 α-glucosidase 활성을 저해시킨다고 하였으며, Kim 등(2011)은 수수에 함유된 폴리페놀 화합물이 α-glucosidase 억제 활성을 나타낸다고 보고한 바 있다. 본 연구의 결과에서도 총 폴리페놀 함량과 α-glucosidase 저해 활성 간 양의 상관관계(r=0.517, P=0.006)를 보였다(Fig. 2). 추후 팥 추출물의 α-glucosidase 저해 활성에 관여하는 유용성분 분석 등을 통해 억제 활성에 차이를 보인 인자의 명확한 구명을 위한 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.

품종별 팥 추출물의 tyrosinase 저해 활성은 31.95~57.77% 범위로 검구슬, 충주팥 및 홍언 품종에서 각각 57.77, 52.85 및 52.80%로 다른 품종에 비해 유의적으로 높았고, 흰나래 및 흰구슬 품종에서 각각 35.61 및 31.95%로 상대적으로 낮았다(Table 6). Tyrosinase는 피부 흑화, 기미 및 주근깨와 같은 피부질환의 원인이 되는 멜라닌의 생합성 과정에 관여하는 주요 효소 중 하나로써, tyrosinase의 활성을 억제하면 피부의 멜라닌 색소 형성이 감소하여 미백 효능을 나타내는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2020). 선행연구에 의하면, 안토시아닌 계열의 색소나 플라보노이드와 같은 페놀화합물(Byun 등, 2004; Kim 등, 2020)이 tyrosinase 저해 활성에 관여한다고 보고한 바 있다. 본 연구에서도 품종에 따라 차이가 있었지만, 황백색을 띠는 흰구슬과 흰나래 품종에서 상대적으로 낮은 tyrosinase 저해 활성을 보였다. 추후 팥 품종에 따른 추출물의 안토시아닌 및 플라보노이드 함량과 tyrosinase 저해 활성을 비교하는 연구 등이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 국내 육성 팥의 이용 다양화를 위한 기초자료를 확보하고자 팥 품종별 이화학적 특성, 유용성분 및 생리활성을 비교분석 하였다. 팥의 수분, 조회분, 조지방 및 조단백질의 함량은 각각 10.03~11.99, 3.46~4.19, 0.30~0.76 및 21.54~24.09%의 범위로 품종에 따라 유의적인 차이를 보였다. 전분 및 아밀로스 함량은 각각 46.77~51.51 및 15.67~18.24%로 연두채 품종이 타 품종에 비해 낮았다. 호화 점도 특성 분석 결과, 우수한 식미를 나타내는 지표인 강하점도는 서나와 연두채 품종에서 높았고, 노화의 지표인 치반점도는 검구슬과 연두채 품종에서 낮았다. 수분결합력과 용해도는 품종에 따라 각각 116.86~188.22 및 24.72~27.44%의 범위로 연두채 품종에서 가장 높았다. 팥 품종별 불용성과 수용성 식이섬유의 함량은 각각 6.59~8.63 및 0.24~0.91%의 범위로 품종에 따라 차이를 보였으며, 검구슬 품종에서 높았다. 총 폴리페놀 함량은 흰구슬 품종이 15.53 mg GAE/g으로 가장 높았고, phytic acid 함량은 충주팥과 서나 품종이 각각 1.08 및 1.05 g/100 g으로 타 품종에 비해 유의적으로 높았다. 항산화 활성의 지표로 활용할 수 있는 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 FRAP 검정 값은 흰구슬과 홍언 품종이 다른 품종에 비해 높았으며, 흰나래와 아라리 품종이 상대적으로 낮은 활성을 보였다. α-Glucosidase 저해 활성은 흰구슬 품종(29.30%)이, tyrosinase 저해 활성은 검구슬 품종(57.77%)이 타 품종에 비해 유의적으로 높았다. 이상의 결과를 종합했을 때, 국내 육성 팥은 품종에 따라 유용성분 및 생리활성에 차이를 보였으며 이러한 결과는 팥을 식품 및 공중보건산업 소재로 활용하기 위한 기초자료가 될 것으로 판단된다. 또한 추가적인 분석을 통해 팥의 생리활성에 관여하는 유용성분을 확인하고, 품종별 유용성분의 함량 및 구성에 따른 생리활성 작용을 구명하는 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.

본 논문은 농촌진흥청 AGENDA 연구사업(과제번호: PJ01415002)의 지원에 의해 이루어진 것임.

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Article

Article

Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51(5): 428-438

Published online May 31, 2022 https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.5.428

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

국내 육성 팥 품종별 이화학적 특성, 유용성분 및 생리활성 비교

한나래1․우관식2․이진영1․송석보3․이유영1․김미향1․강문석1․김현주1

1국립식량과학원 중부작물부 수확후이용과
2농촌진흥청 연구정책국 연구성과관리과
3국립식량과학원 남부작물부 밭작물개발과

Received: February 24, 2022; Revised: April 12, 2022; Accepted: April 13, 2022

Comparison of Physicochemical Characteristics, Functional Compounds, and Physiological Activities in Adzuki Bean Cultivars

Narae Han1 , Koan Sik Woo2, Jin Young Lee1, Seuk Bo Song3, Yu-Young Lee1, Mihyang Kim1, Moon Seok Kang1, and Hyun-Joo Kim1

1Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, 2Research Policy Bureau, and 3Department of Southern Area Crop Science, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration

Correspondence to:Hyun-Joo Kim, Department of Central Area Crop Science, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, 54, Seoho-ro, Gwonseon-gu, Suwon-si, Gyeonggi 16613, Korea, E-mail: tlrtod@korea.kr

Received: February 24, 2022; Revised: April 12, 2022; Accepted: April 13, 2022

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 was undertaken to investigate the physicochemical characteristics, functional compounds, and physiological activities of adzuki bean cultivars. The crude lipid and protein contents showed a significant difference between AB cultivars, ranging from 0.30∼0.76% and 21.54∼24.09%, respectively. Starch and amylose contents were determined to range between 46.77∼51.51% and 15.67∼18.24%, respectively, and were relatively lower in ‘Yeonduchae’ than in other cultivars. Breakdown, which is an index of superior taste, was highest in ‘Seona’ and ‘Yeonduchae’, whereas setback, which is an index of retrogradation property, was lower in ‘Geomguseul’ and ‘Yeonduchae’ than in other cultivars. The water binding capacity and solubility were determined to be 116.86∼188.22% and 24.72∼27.44%, respectively, and were significantly higher in ‘Yeonduchae’ than in other cultivars. Insoluble and soluble dietary fiber contents showed a significant difference between the cultivars, ranging from 6.59∼8.63% and 0.24∼0.91%, respectively; both contents were relatively higher in ‘Geomguseul’. Total polyphenol content was highest in ‘Huinguseul’ (15.53 mg GAE/g), and phytic acid levels were highest in ‘Chungjupat’ and ‘Seona’ (1.08 and 1.05 g/100 g, respectively). Antioxidant activity was relatively higher in ‘Huinguseul’ and ‘Hongeon’ and lower in ‘Huinnarae’ and ‘Arari’ as compared to other cultivars. α-Glucosinase and tyrosinase inhibition activities were significantly higher in ‘Huinguseul’ (29.30%) and ‘Geomguseul’ (57.77%). The present study provides basic information on the functional properties of adzuki bean cultivars, and will aid the utilization of adzuki bean as a material for food processing and in the cosmetic industry.

Keywords: antioxidant activity, enzyme inhibition activity, phytic acid, polyphenol, Vigna angulars

서 론

현대 식생활의 서구화 및 1~2인 가족의 증가 등의 사회적 변화와 최근 코로나바이러스감염증-19 확산 등으로 배달 음식문화가 증가하면서 육류, 당류 및 유지류 등의 섭취 증가와 함께 대사성 만성 질환이 증가하는 추세이다. 이러한 질환들을 유발하는 주요 인자로 산화적 스트레스가 흔히 알려져 있으며, 이 중 대표적인 성인병 중 하나인 고혈압은 심혈관 질환 등의 합병증을 동반할 수 있는 위험한 질환이다(Yu 등, 2020). 최근에는 산화적 스트레스를 감소시키기 위한 식물 유래 천연 항산화제에 관한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

팥(adzuki bean, Vigna angularis var. nipponensis)은 1년생 콩과식물로 한국, 중국 및 일본 등의 동아시아 지역에서 주로 재배되었으며, 특히 우리나라에서는 전통 식재료로 많이 이용되어왔다(Song 등, 2016). 팥은 콩과 함께 국내 주요 두류 작물 중 하나로, 콩에 비해 수량은 낮으나 기후 및 토양에 적응성이 좋아 작부체계에 유용하게 이용될 수 있는 작물이다(Song 등, 2013). 팥은 주로 밥 밑 또는 팥죽용으로 이용되고 있으며, 가공재료로서 떡, 빵, 과자 등의 속 재료나 앙금, 빙과 제조용으로 이용되고 있다(Kim 등, 2003). 또한 최근에는 기능성 식품으로서 팥과 그 가공품의 소비자 선호도가 증가하고 있으며, 팥의 활용도가 천연 색소, 다이어트 음료, 미백용 화장품 등으로 확대되고 있다(Song 등, 2019).

팥은 항산화 활성, 당뇨병과 고혈압 예방효과 등의 생리활성이 보고되면서 기능성 식품 원료로 부각되고 있다(Yu 등, 2020). 팥은 탄수화물 55~70%, 단백질 20~25%, 지방 0.5~2%로 구성되어 있으며, 칼슘, 철, 인 및 칼륨 등의 무기질 및 비타민 B1, 비타민 B2 및 나이신 등을 함유하고 있다(Hsieh 등, 1992; National Institute of Agricultural Sciences, 2016). 또한 팥에는 페놀화합물을 비롯한 유용성분이 함유되어 있어 항암·항균 활성 및 성인병 예방에 도움이 된다고 알려져 있다(Song 등, 2019). 팥 종피의 주요 색소는 안토시아닌계의 cyanidin으로 알려져 있으며, 이는 항산화 및 항종양 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Song 등, 2013). 국내산 팥의 항산화 활성에 관한 연구는 다수 보고된 바 있으며, 품종에 따른 항산화 성분과 활성이 다르다는 연구 또한 발표된 바 있다(Woo 등, 2010; Jung 등, 2015; Sung 등, 2020). 현재까지 팥의 기능성 관련 선행연구는 대부분 항산화 성분 함량 및 활성 평가가 주로 이뤄져 왔으나, 다양한 식품소재 개발을 위해서는 항산화 활성 이외에 다른 생리활성에 대한 검토가 필요한 상황이다. 또한 가공적성을 평가하기 위한 국내 팥 품종별 이화학적 특성(전분 및 아밀로스 함량, 호화특성, 수분결합력, 용해도 및 팽윤력 등) 구명에 관한 연구는 매우 미흡한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 국내산 팥의 기능성을 부각한 다양한 식품소재 및 가공식품의 활용에 필요한 기초자료를 확보하기 위해 품종에 따른 이화학적 특성과 유용성분 함량 및 활성을 분석하였다. 유용성분으로는 대표적 항산화제로 알려진 폴리페놀 함량뿐만 아니라 체내 혈당 농도를 낮추는 것으로 알려진 불용성 식이섬유(Lee 등, 2021) 및 신장 담석 치료제의 기능이 있는 phytic acid(Kim 등, 2020) 함량을 조사하였다. 또한 팥 추출물의 항산화, 항당뇨 및 미백 활성을 조사하여 식품소재 활용 가능성을 검토하고자 하였다.

재료 및 방법

실험재료

본 연구에 사용한 팥은 검구슬(Geomguseul), 서나(Seona), 아라리(Arari), 연두채(Yeonduchae), 충주팥(Chungjupat), 홍언(Hongeon), 홍진(Hongjin), 흰구슬(Huinguseul) 및 흰나래(Huinnarae)이며, 국립식량과학원 남부작물부(경남 밀양) 시험 포장에서 2018년도에 재배 및 수확한 것을 시험재료로 이용하였다. 수확한 팥은 분쇄기(HMF-3100S, Hanil, Wonju, Korea)로 분쇄하여 이화학적 특성, 식이섬유 및 phytic acid 함량 분석에 이용하였다. 총 폴리페놀 함량 및 생리활성 분석을 위해 분쇄 시료에 1:10 비율로 에탄올(w/v)을 가하여 상온에서 24시간 동안 3회 진탕 추출(Daihan Scientific, Seoul, Korea)한 후, 여과하여 감압농축(N-1000, EYELA, Tokyo, Japan) 하였다. 농축된 추출물은 동결건조한 후 dimethyl sulfoxide(DMSO)에 재용해하였으며, 증류수로 희석하여 실험에 사용하였다. 실험에 사용한 모든 시약은 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)의 제품을 이용하였다.

이화학적 특성 조사

팥 품종별 이화학적 특성을 비교하고자 일반성분, 색도, 전분 및 아밀로스 함량, 호화특성, 수분결합력, 용해도 및 팽윤력을 조사하였다. 일반성분 분석은 AOAC 방법(2000)에 따라 정량하였다. 수분함량은 상압가열건조법으로 105°C에서 건조(DS-80-1, Dasol Scientific Co., Ltd., Hwaseong, Korea)하여 측정하였고, 조회분 함량은 600°C에서 직접회화법으로 회화하여 측정하였다. 조지방 함량은 시료에 에틸에테르 용매를 가하여 Soxhlet 추출기(Soxtec System HT 1043 extraction unit, Foiss Tecator, Hoganas, Sweden)로 분석하였고, 조단백질 함량은 자동 단백질 분석기(Kjeltec 2400 AUT, Foss Tector, Mulgrave, Australia)를 이용하여 Micro-Kjelhahl법으로 측정한 후 질소함량에 단백질 환산계수(5.95)를 곱하여 계산하였다.

색도는 색차계(CM-3500d, Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 측정된 값은 Hunter color system L*(명도), a*(적색도), b*(황색도)로 표기하였으며, 시료의 색도를 측정하기 전에 흑판과 백판(L*=97.38, a*=-0.02, b*=1.66)으로 표준화하였다.

총 전분 함량은 total starch assay kit(K-TSTA, Megazyme, Bary, Ireland)을 이용하여 분석하였다. 분쇄 시료 100 mg에 80% 에탄올 0.2 mL를 가하여 혼합한 후, thermostable α-amylase solution(300 U/mL, pH 7.0) 3 mL를 가하여 끓는 물에서 6분 동안 교반하며 반응시켰다. 상온에서 냉각시킨 반응액에 200 mM sodium acetate buffer(pH 4.5) 4 mL와 amyloglucosidase 0.1 mL(20 U)를 가하여 50°C 항온수조(DS-23SN, Dasol Scientific, Hwaseong, Korea)에서 30분 동안 반응시켰다. 반응을 마친 시료를 100 mL로 정용한 후 이 중 25 mL를 취하여 원심분리(3,500 rpm, 10분)하였다. 상등액 0.1 mL에 GOPOD reagent 3 mL를 가하여 50°C에서 20분 동안 반응시킨 후 UV spectrophotometer(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)로 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 glucose를 사용하여 시료 내 총 전분 함량을 산출하였고 함량은 %로 표기하였다.

아밀로스 함량은 AACC(1985) 방법에 따라 정량하였다. 분쇄 시료 100 mg에 95% 에탄올 1 mL와 1 N NaOH 9 mL를 가하여 100°C 항온수조에서 20분 동안 호화시킨 후 상온 냉각하였다. 호화액 5 mL에 1 N CH3COOH 1 mL와 2% I2-KI 용액 2 mL를 가한 후 증류수를 이용하여 100 mL로 정용하였다. 혼합액을 30분 동안 반응시킨 후 UV spectrophotometer로 620 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 아밀로스를 사용하여 시료 내 아밀로스 함량을 산출하였고 함량은 %로 표기하였다.

호화특성은 Kim 등(2012)의 방법에 따라 신속점도측정기(Rapid Visco Analyzer, RVA-3D, Newport Scientific, Warriewood, Australia)를 이용하여 측정하였다. 분쇄 시료 3 g에 증류수 25 mL를 가하여 시료액을 제조하였고, 호화온도는 50°C에서 99°C까지 상승시킨 후 다시 50°C로 냉각시키면서 최고점도, 최저점도, 강하점도, 치반점도 및 최종점도를 측정하였다.

수분결합력은 Medcalf와 Gilles(1966)의 방법에 따라 측정하였다. 분쇄 시료 1 g에 증류수 40 mL를 가하여 실온에서 60분 동안 교반한 후 원심분리(3,000 rpm, 30분)하여 상등액을 제거하였다. 침전물의 무게를 측정하여 아래와 같은 식으로 수분결합력을 계산하였다.

(%)= g g g×100

용해도 및 팽윤력은 Schoch(1964)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다(Lee 등, 2020). 분쇄 시료 1 g에 증류수 30 mL를 가하여 90°C에서 30분 동안 가열한 후, 원심분리(3,000 rpm, 20분)하여 상등액을 취하고 침전물의 무게를 측정하였다. 상등액은 105°C에서 12시간 건조한 후 무게를 측정하였다. 용해도와 팽윤력은 아래와 같은 식으로 계산하였다.

(%)= g g×100(%)= g×100 g×100×100

유용성분 분석

팥 품종별 유용성분으로 식이섬유, 총 페놀화합물 및 phytic acid 함량을 측정하여 비교 분석하였다. 식이섬유 분석을 위해 분쇄 시료에 MES/Tris buffer(0.05 M, pH 8.2) 40 mL와 α-amylase 50 µL를 가하여 98°C 항온수조에서 30분 동안 혼합한 후, protease 100 μL를 추가로 가하여 60°C 항온수조에서 30분 동안 교반하였다. 이후 0.56 N HCl 5 mL와 amyloglucosidase 200 μL를 가하여 60°C 항온수조에서 30분 동안 혼합한 후, 식이섬유 분석 장치(SE/Fibertec 1023, Foss, Hilerød, Denmark)로 여과하여 crucible에 남겨진 잔사를 불용성 식이섬유로 계산하였다. 여과액에 60°C의 95% 에탄올 320 mL를 가하여 1시간 동안 정치한 후 다시 여과하여 crucible에 남겨진 잔사를 수용성 식이섬유로 계산하였으며, 불용성과 수용성 식이섬유 함량을 더해 총 식이섬유로 산출하였다.

총 폴리페놀 함량은 Dewanto 등(2002)의 방법에 따라 Folin-Ciocalteu reagent를 이용하여 측정하였다. 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가하여 3분 동안 반응시킨 후, 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가하였다. 상온에서 30분 동안 반응시킨 후 UV spectrophotometer를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 gallic acid를 사용하여 총 폴리페놀 함량을 산출하였고, 함량은 추출물 1 g 중의 mg gallic acid equivalent(mg GAE/g)로 표기하였다.

Phytic acid 함량은 phytic acid(phytate)/total phosphorous assay kits(Megazyme International Ltd., Wicklow, Ireland)를 사용하여 측정하였다. 분쇄 시료 1 g에 0.66 M hydrochloric acid 20 mL를 가하여 상온에서 3시간 동안 교반한 후 1 mL를 취해 원심분리(13,000 rpm, 10분)하여 상등액을 분리하였다. 상등액 0.5 mL에 0.75 M NaOH 0.5 mL를 가하여 중화시켰다. Total phosphorous를 추출하기 위해 phytase와 alkaline phosphatase를 이용하여 탈인산화반응을 유도하였다. 중화된 추출물 0.05 mL에 증류수 0.6 mL, buffer 1(pH 5.5) 0.2 mL 및 phytase 0.02 mL를 가하여 40°C 항온수조에서 10분 동안 교반하였다. 이후 반응액에 buffer 2(pH 10.4) 0.2 mL와 alkaline phosphatase 0.02 mL를 가하여 40°C 항온수조에서 10분 동안 교반하였다. Free phosphorous는 같은 과정으로 추출했으며, phytase와 alkaline phosphatase를 증류수로 대체하였다. 탈인산화반응은 50% trichloroacetic acid 0.3 mL를 가하여 중지시켰으며, 원심분리(13,000 rpm, 10분)하여 상등액을 분리하였다. 반응액 1 mL에 color reagent 0.5 mL를 가하여 40°C 항온수조에서 1시간 동안 교반한 후 1 mL를 취하여 UV spectrophotometer로 655 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 phosporus solution을 사용했으며, 아래의 식을 통해 phytic acid 함량을 산출하였다.

Pyticacidg/100g=MeanM× mL× 10,000×g× mL×ΔAtotalphosphorusfreephosphorus×100÷0.282MeanM=Mstd1+Mstd2++Mstdnn,M=phosphorousgΔAphosphorous

생리활성 비교

팥 추출물의 생리활성을 비교하고자 항산화 활성, 항당뇨 활성 및 미백 활성을 측정하였다. DPPH와 ABTS 라디칼 소거능은 Kim 등(2020)의 방법에 따라 측정하였다. DPPH 라디칼 소거능을 측정하기 위해 0.2 mM DPPH 0.2 mL에 팥 추출물 0.01 mL를 가했으며, 30분 동안 상온에서 반응시킨 후 absorbance microplate reader(Elx 808, Bio-Tek Inc., Winooski, VT, USA)를 이용하여 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS 라디칼 소거능을 측정하기 위해 7.4 mM ABTS와 2.6 mM potassium persulphate를 하루 동안 암소에서 방치하여 ABTS 양이온을 형성시켰다. 이후 ABTS 용액 0.2 mL에 팥 추출물 0.01 mL를 가하여 60분 동안 상온에서 반응시킨 후 absorbance microplate reader로 735 nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS와 DPPH 라디칼 소거능은 추출물 1 g 중의 mg Trolox equivalent(mg TE/g)로 표기하였다.

Ferric-reducing antioxidant power(FRAP)는 Benzie와 Strain(1996)의 방법에 따라 FRAP reagent 0.18 mL에 팥 추출물 0.03 mL, 증류수 0.09 mL를 가하여 37°C에서 10분 동안 반응시킨 후 absorbance microplate reader를 이용하여 593 nm에서 흡광도를 측정하였다. FRAP reagent는 300 mM sodium acetate buffer(pH 3.6) 2.5 mL를 37°C에서 가온한 후 40 mM HCl로 용해한 10 mM 2,4,6-Tris(2-pyridyl)-s-triazine 2.5 mL와 20 mM iron(Ⅲ) chloride(FeCl3・6H2O) 2.5 mL를 가하여 제조하였다. 표준물질로 FeSO4를 사용하여 활성을 환산하였다.

α-Glucosidase 저해 활성은 Tibbot과 Skadsen(1996)의 방법에 따라 측정하였다. 팥 추출물 0.01 mL를 0.5 unit/mL α-glucoside 0.09 mL에 혼합하여 37°C에서 20분 동안 전배양한 후, 1.5 mM p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside(p-NPG) 0.1 mL를 가하여 37°C에서 20분 동안 반응시켰다. 효소반응은 1 M Na2CO3 1 mL를 가해 정지시킨 후, 저해율(%)은 absorbance microplate reader로 405 nm에서 흡광도를 측정하여 계산하였다. α-Glucosidase와 p-NPG는 0.1 M sodium phosphate buffer(pH 7.0)로 용해하여 사용하였다.

Tyrosinase 저해 활성은 Flurkey(1991)의 방법에 따라 측정하였다. 팥 추출물 0.2 mL를 100 unit/mL mushroom tyrosinase 0.2 mL, 0.1 mM L-3,4-dihydroxyphenylalanine(L-DOPA) 0.4 mL 및 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 6.8) 0.2 mL 혼합액에 첨가한 후 25°C에서 15분 동안 반응시켰다. 반응 후 absorbance microplate reader를 이용하여 475 nm에서 흡광도를 측정하여 저해율(%)을 계산하였다.

통계분석

통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 품종 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variance)로 분석한 뒤 신뢰구간 P<0.05에서 Duncan’s multiple range test를 이용하여 유의성을 검정하였다. 팥 품종별 이화학적 특성, 유용성분 및 생리활성 검정 결과의 정규화 heatmap은 MetaboAnalyst 5.0(https://www.metaboanalyst.ca) 프로그램을 이용하여 작성하였다. 품종별 각 조사 항목의 평균과 표준편차를 이용하여 정규화한 후, Euclidean distance measurement 및 Ward clustering algorithm 방법으로 군집 분류하여 heatmap을 작성하였다. 정규화 결괏값은 -2.153~2.226의 범위였으며, 각 항목의 수치는 파란색(음수)과 빨간색(양수)의 척도로 나타내었다(Pang 등, 2021). 각 조사 항목 간의 상관관계는 Metabo Analyst 5.0 프로그램을 이용하여 Pearson's correlation coefficient test 방법으로 조사하였고, 상관계수(r) 및 유의확률(P)을 계산하여 모식화하였다. 파란색과 빨간색의 척도는 각각 음과 양의 상관관계를 의미하며, 유의확률 0.05, 0.01 및 0.001 이하로 통계적 유의성을 보이는 항목은 각각 *, *****로 표기하였다(Pang 등, 2021).

결과 및 고찰

팥 품종별 이화학적 특성 비교

팥 품종에 따른 일반성분(수분, 조회분, 조지방 및 조단백질)을 분석한 결과는 Table 1에 나타내었다. 품종별 수분함량은 10.03~11.99% 범위였으며, 아라리 품종이 타 품종에 비해 유의적으로 높고 홍언 품종이 상대적으로 낮았다. 조회분 함량은 품종에 따라 3.46~4.19% 범위로 조사되었으며, 서나 품종에서 통계적으로 유의하게 높고 흰나래 품종에서 낮았다. 조지방 함량은 충주팥 품종이 0.30%로 가장 낮았고 홍언 품종이 0.76%로 가장 높았다. 품종별 조단백질 함량은 21.54~24.09% 범위였으며, 흰나래 품종이 24.09%로 가장 높고 검구슬과 홍진 품종이 각각 21.56 및 21.54%로 낮았다. 선행연구에 의하면 국산 잡곡류의 품종별 조회분, 조지방 및 조단백질의 함량은 현미에서 각각 1.02~1.65, 1.64~3.26 및 5.84~7.80%(Lee 등, 2020), 콩에서 각각 6.26~6.57, 18.35~21.54 및 38.39~41.36%(Sim 등, 2020), 수수에서 각각 1.89~2.24, 3.12~4.54 및 9.26~10.70%(Kim 등, 2020) 범위로 보고된 바 있다. 또한 국산 밀의 품종별 조회분 및 조단백질의 함량은 0.41~0.54 및 7.9~12.7% 범위로 보고되어(Park 등, 2021) 작물의 종류에 따라 일반성분의 함량에 차이를 보였다. 선행연구 결과와 비교했을 때, 팥은 현미, 밀 및 수수에 비해 조회분과 조단백질 함량이 높고 조지방의 함량이 낮은 경향을 보였다. 또한 팥의 조회분, 조지방 및 조단백질의 함량은 콩에 비해 모두 낮은 경향을 보였다. 국가표준식품성분표 제9개정판의 국산 팥 수분, 단백질, 지질 및 회분 함량은 종피색(검정팥, 붉은팥, 회색팥)에 따라 각각 8.9~10.6, 19.3~21.9, 0.1~1.0 및 3.2~3.6%(g/100 g edible portion) 범위로 보고되어 있다(National Institute of Agricultural Sciences, 2016). 본 연구의 팥 품종별 일반성분 함량은 국가표준식품성분표의 결괏값보다 다소 높은 경향을 보였는데, 이는 분석 시료의 상태나 분석 조건 등의 영향을 받았을 것으로 사료된다.

Table 1 . Proximate content in various cultivars of adzuki bean (%).

CultivarMoistureCrude ashCrude lipidCrude protein
Arari11.99±0.04a1)4.02±0.02d0.56±0.03d21.97±0.11d
Chungjupat10.56±0.02e4.08±0.03c0.30±0.02e23.11±0.02b
Geomguseul11.14±0.02cd3.86±0.01e0.70±0.04b21.56±0.05e
Hongeon10.03±0.08f4.07±0.01c0.76±0.02a22.21±0.09cd
Hongjin11.05±0.09d3.88±0.01e0.52±0.04d21.54±0.06e
Huinguseul10.60±0.19e3.65±0.02f0.57±0.03d22.35±0.23c
Huinnarae11.58±0.01b3.46±0.03g0.65±0.03c24.09±0.15a
Seona11.06±0.05d4.19±0.01a0.55±0.04d22.27±0.51cd
Yeonduchae11.26±0.01c4.12±0.00b0.64±0.01c23.35±0.03b

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..



팥의 색도는 Hunter color system인 L*, a* 및 b* 값으로 표기하였으며, 결과는 Table 2에 나타내었다. 명도를 나타내는 L*값은 품종별로 85.47~91.35의 범위에서 평균 88.39±1.81이었다. 황백색을 띠는 흰구슬과 흰나래 품종의 L*값은 각각 90.80 및 91.35로 높았으며, 검은색을 띠는 검구슬 품종의 L*값은 85.47로 타 품종에 비해 유의적으로 낮았다. 적색(아라리, 홍언 및 서나), 암적색(충주팥 및 홍진) 및 녹색(연두채)을 띠는 품종들의 L*값은 검구슬과 흰구슬 품종 사이의 값을 보였다. 녹색(-)에서 적색(+)을 나타내는 a*값은 연두채 품종에서 -0.43으로 가장 낮았다. 아라리, 충주팥, 홍언, 홍진 및 서나 품종의 a*값은 0.84~1.12 사이였으며, 특히 홍언 품종에서 적색의 발현이 가장 높았다. 청색(-)에서 황색(+)을 나타내는 b*값은 연두채, 흰구슬 및 흰나래 품종에서 9.90~13.66의 범위로 타 품종(6.87~8.98)보다 상대적으로 높게 조사되었으며, 특히 흰나래 품종에서 황색의 발현이 가장 높았다.

Table 2 . Skin color in various cultivars of adzuki bean.

CultivarL*1)a*b*
Arari87.83±0.02d2)0.84±0.01d8.98±0.02d
Chungjupat87.78±0.08d1.00±0.02b7.66±0.04f
Geomguseul85.47±0.07f−0.04±0.01f6.87±0.09g
Hongeon88.67±0.17c1.12±0.01a8.98±0.06d
Hongjin87.76±0.22d0.93±0.05c8.55±0.15e
Huinguseul90.80±0.03b0.23±0.01e9.90±0.12c
Huinnarae91.35±0.01a0.20±0.03e13.66±0.07a
Seona87.08±0.13e1.02±0.01b8.64±0.09e
Yeonduchae88.78±0.18c−0.43±0.04g10.93±0.11b

1)The measurements were displayed in Hunter color L* (darkness-whiteness), a* (greenness-redness), and b* (blueness-yellowness)..

2)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..



열적 호화특성은 전분의 중요한 식품 기능적 지표로, 전분 입자의 크기 및 형태, 아밀로스와 아밀로펙틴의 비율, 사슬의 길이 및 분자량 등에 따라 차이를 보인다(Lee 등, 2020). 팥 품종별 전분 및 아밀로스 함량과 호화특성 결과는 Table 3에 나타내었다. 전분 함량은 품종별로 46.77~51.51% 범위에서 평균 49.83±1.51%였으며, 아밀로스 함량은 15.67~18.24% 범위에서 평균 17.04±0.87%였다. 연두채 품종은 전분과 아밀로스 함량 모두 타 품종에 비해 유의적으로 낮았다. 호화점도 특성 결과 최고점도, 최저점도, 강하점도, 최종점도 및 치반점도는 각각 54.78~97.11, 55.00~97.64, -0.72~0.00, 126.14~205.22 및 66.42~111.08 RVU 범위로 품종 간 유의한 차이가 있었다. Rapid-Visco-Analyzer를 이용한 호화특성 조사는 적은 시료량으로 짧은 시간 내 분석이 가능하여 가공적성을 평가하기 위해 많이 사용하는 것으로 알려져 있다(Yoon 등, 2012). 강하점도(최고점도-최저점도)는 가공 중 전분의 열과 전단에 대한 저항성과 안전성을 확인하는 지표로, 값이 높을수록 식미가 양호하다고 알려져 있다(Lee 등, 2020). 품종별 팥의 강하점도는 서나(0.00 RVU)와 연두채(-0.03 RVU) 품종이 타 품종에 비해 유의적으로 높았으며, 검구슬 품종이 -0.72 RVU로 상대적으로 낮았다. 전분의 노화 정도를 반영하는 치반점도(최종점도-최고점도)는 값이 클수록 노화가 빠르게 진행되는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2018). 치반점도는 검구슬(66.42 RVU), 연두채(67.39 RVU), 홍언(79.55 RVU) 및 충추팥(82.67 RVU) 품종 순으로 낮은 특성을 보여 노화가 더디게 진행될 것으로 예상할 수 있었다. 팥 품종별 호화특성을 우리나라 주요 재배품종인 아라리와 비교했을 때, 호화특성의 주요 지표인 강하점도 및 치반점도는 연두채, 홍언 및 충주팥 품종이 비교품종에 비해 우수하였다. 종합적으로 연두채, 홍언 및 충주팥 품종은 치반점도는 낮으나 강하점도는 높은 특성을 보였는데(Table 3Fig. 1), 이는 팥의 전분 입자가 치밀하여 온도 상승과 유지 과정 중 잘 팽윤되지 않으며, 팽윤된 전분 입자가 열과 전단에 저항성이 높기 때문으로 사료된다(Sowbhagya 등, 1994). Jang 등(1996)에 의하면 강하점도는 아밀로스 함량과 부의 상관관계가 있다고 보고되었는데, 본 연구에서는 유의적인 상관관계를 보이지 않았다(r=–0.350, P=0.074)(Fig. 2). 이는 홍언과 서나 품종 때문으로 판단되며(Table 3Fig. 1), 두 품종을 제외한 나머지 품종에서 강하점도와 아밀로스 함량 간의 상관관계를 분석하면 높은 부의 상관관계를 보였다(r=-0.615, P=0.003).

Table 3 . Total starch and amylose content and pasting properties in various cultivars of adzuki bean.

CultivarStarch (%)Amylose (%)Viscosity (RVU)
Peak viscosityTrough viscosityBreakdownFinal viscositySetback
Arari50.50±0.24a1)17.48±0.28bc62.89±0.96e63.30±0.94e−0.42±0.22bcd156.67±1.67e93.78±0.71c
Chungjupat49.67±0.96ab15.85±0.09e54.78±0.25g55.00±0.17g−0.22±0.19abc137.45±3.29h82.67±3.50d
Geomguseul49.61±0.25ab18.24±0.12a59.72±1.10f60.44±0.93f−0.72±0.19d126.14±1.60i66.42±0.94e
Hongeon48.25±0.87ab17.82±0.05ab65.11±0.99d65.22±1.12d−0.11±0.13ab144.67±1.46g79.55±1.00d
Hongjin51.17±0.96a16.53±0.57d65.25±1.09d65.45±0.94d−0.19±0.17abc160.05±2.36d94.81±3.31c
Huinguseul50.83±1.69a17.48±0.27bc71.11±1.75c71.58±1.72c−0.47±0.09cd171.36±1.67c100.25±0.43b
Huinnarae51.51±4.48a17.11±0.16c97.11±0.84a97.64±0.67a−0.53±0.18cd205.22±0.58a108.11±1.23a
Seona50.19±0.24a17.16±0.21c83.58±1.88b83.58±1.60b0.00±0.33a194.67±1.26b111.08±1.36a
Yeonduchae46.77±0.57b15.67±0.21e82.00±0.47b82.03±0.41b−0.03±0.13a149.39±2.09f67.39±2.31e

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan's multiple range tests..



Fig 1. Normalized response of physicochemical quality, functional compounds, and physiological activities from various cultivars of adzuki bean. The level of individual parameters corresponds to the color scale. A color gradient from blue (−2.153) to red (2.226) represents a low to high level of the normalized response.

Fig 2. Pearson's correlation coefficient (r) matrices from physicochemical quality, functional compounds, and physiological activities from various cultivars of adzuki bean. Blue and red colors indicate negative and positive correlations between individual parameters. Asterisks (*, **, and ***) indicate statistically significant correlations at P<0.05, P<0.01, and P<0.001, respectively.

팥 품종별 수분결합력, 용해도 및 팽윤력은 Table 4에 나타내었다. 수분결합력은 전분 입자 표면에 흡착되거나 침투되는 수분의 양을 측정한 것으로(Lee 등, 2020), 분석 결과 연두채(188.22%), 충주팥(153.39%), 홍언(148.14%) 및 홍진(145.94%) 품종 순으로 높았다. Yoon 등(2014)Lee 등(2020)의 연구에 의하면 수분결합력은 아밀로스의 함량이 낮은 품종에서 높다고 보고된 바 있다. 본 연구에서도 유사한 경향으로 두 인자 사이에 부의 상관관계를 보였다(r=-0.685, P=0.000)(Fig. 2). 용해도는 24.72~27.44% 범위로 연두채(27.44%)와 흰나래(27.42%) 품종에서 유의적으로 높았고, 홍진(25.01%)과 흰구슬(24.72%) 품종에서 낮았다. 팽윤력은 7.60~8.48% 범위에서 평균 7.99±0.31%였다. 수분결합력은 전분 입자 내 아밀로펙틴의 분지 부분인 비결정형 부분이 많을수록 높아지며(Lee 등, 2020), 용해도는 가열에 의해 과피의 지질 및 섬유질 성분들이 파괴되면서 아밀로스나 용해성 탄수화물이 용출되어 증가하는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2018). 또한 팽윤력은 수분과 전분 입자의 결합력에 영향을 받아, 팽윤력이 높으면 결합력이 약한 것을 의미한다(Lee와 Kim, 1992). 팥 품종별 수분결합력, 용해도 및 팽윤력을 우리나라 주요 재배품종인 아라리와 비교한 결과, 수분결합력은 흰구슬 품종(116.86%)을 제외한 모든 품종(132.05~188.23%)이 아라리(127.85%) 품종보다 높았다. 용해도는 흰나래(27.42%)와 연두채 품종(27.44 %)이 아라리 품종(26.42%)보다 높았고, 팽윤력은 흰구슬(8.48%)과 흰나래(8.43%) 품종이 아라리 품종(8.12%)보다 유의적으로 높았다. 종합적으로 흰나래 품종이 비교품종에 비해 우수한 수분결합력, 용해도 및 팽윤력을 보였다. 팥 품종에 따라 수분결합력, 용해도 및 팽윤력에 차이를 보이는 것은 품종에 따라 전분의 구조와 구성이 다르고 이화학적 성분이 다르기 때문으로 사료된다.

Table 4 . Water binding capacity, water solubility, and swelling power in various cultivars of adzuki bean (%).

CultivarWater binding capacityWater solubilitySwelling power
Arari127.85±1.63f1)26.42±0.27b8.12±0.06ab
Chungjupat153.39±2.71b25.94±0.04cd7.60±0.08c
Geomguseul132.05±4.84ef26.28±0.21bc7.81±0.01bc
Hongeon148.14±3.86bc26.18±0.13bcd7.67±0.12c
Hongjin145.94±3.70c25.01±0.09e7.94±0.10bc
Huinguseul116.86±1.47g24.72±0.29e8.48±0.46a
Huinnarae139.98±4.16d27.42±0.35a8.43±0.42a
Seona134.99±1.16de25.85±0.06d8.01±0.03bc
Yeonduchae188.22±3.65a27.44±0.01a7.83±0.27bc

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..



팥 품종별 유용성분 비교

품종에 따른 팥의 유용성분(식이섬유, 폴리페놀 및 피틴산) 함량은 Table 5에 나타내었다. 총 식이섬유 함량은 6.88 ~9.54% 범위로 품종 간 유의적인 차이를 보였으며, 검구슬(9.54%) 품종이 타 품종에 비해 유의적으로 높았다. 불용성 식이섬유는 식물 세포의 탄수화물 방출을 억제하여 혈당 농도를 낮추는 기능이 있어 식품학적 가치가 높은 성분으로 알려져 있다(Lee 등, 2021). 품종별 팥의 불용성 식이섬유 함량은 검구슬 품종이 8.63%로 가장 높았으며, 충주팥 및 아라리 품종이 6.59 및 6.53%로 타 품종에 비해 낮았다. Woo 등(2010)의 선행연구에 의하면 팥의 총 식이섬유 함량은 품종에 따라 1.56(중원팥)~14.81%(칠보팥) 범위로 차이가 있었으며, 충주팥 품종의 총 식이섬유 함량은 6.78%로 보고하여 본 연구 결과와 경향이 유사하였다.

Table 5 . Functional components in various cultivars of adzuki bean.

CultivarDietary fiber (%)Total polyphenol content (mg GAE/g)Phytic acid content (g/100 g)
InsolubleSolubleTotal
Arari6.53±0.11e1)0.91±0.02a7.43±0.13f2.61±0.13f1.00±0.03b
Chungjupat6.59±0.06e0.30±0.03cd6.88±0.04g8.69±0.23d1.08±0.02a
Geomguseul8.63±0.24a0.90±0.12a9.54±0.17a12.24±0.23c0.73±0.01e
Hongeon7.72±0.14c0.24±0.04d7.96±0.11e13.71±0.62b0.90±0.03c
Hongjin6.71±0.03e0.33±0.05cd7.04±0.08g8.32±0.34d0.94±0.04c
Huinguseul7.08±0.14d0.29±0.07cd7.37±0.08f15.53±0.41a0.94±0.01c
Huinnarae7.64±0.01c0.60±0.06b8.24±0.07d4.08±0.07e0.81±0.02d
Seona7.57±0.10c0.91±0.07a8.47±0.09c12.17±0.30c1.05±0.05a
Yeonduchae8.39±0.16b0.38±0.06c8.78±0.20b12.33±0.27c0.95±0.03c

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..



팥 추출물의 총 폴리페놀 함량은 2.61~15.53 mg GAE/g 범위로 품종 간의 차이를 보였으며, 흰구슬(15.53 mg GAE/g), 홍언(13.71 mg GAE/g), 연두채(12.33 mg GAE/g), 검구슬(12.24 mg GAE/g) 및 서나(12.17 mg GAE/g) 품종 순으로 높았다(Table 5). 선행연구에서 충주팥, 홍언 및 아라리 품종의 총 폴리페놀 함량은 재배 방법(파종시기 및 재식간격)에 따라 각각 6.56~7.34, 8.02~10.86 및 6.17~7.67 mg GAE/g으로 보고되어(Woo 등, 2016) 본 연구의 충주팥과 홍언 품종의 결과는 유사하였으나, 아라리 품종의 경우 이에 비해 낮은 함량(2.61 mg GAE/g)을 보였다. 곡류에 함유된 폴리페놀 화합물은 우수한 항산화력을 갖는 것으로 알려져(Woo 등, 2010), 총 폴리페놀의 함량이 높은 흰구슬 및 홍언 품종은 천연 항산화제로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

팥 추출물의 phytic acid 함량을 비교한 결과 충주팥(1.08 g/100 g)과 서나(1.05 g/100 g) 품종이 다른 품종에 비해 높았다. Phytic acid는 체내의 2가 혹은 3가 금속이온(Ca, Mg, Zn, Fe, Cu 및 Mn 등)과 쉽게 결합하여 무기물의 흡수를 저해하는 기피물질로 알려져 있었으나, 항산화, 항암 작용 및 신장 담석증 치료제의 기능이 보고됨에 따라 기능성 성분으로 알려져 있다(Kim 등, 2020). 팥 품종에 따른 phytic acid 함량의 차이는 기능성 팥 품종 육성에 유의미한 요인이 될 수 있으나 팥의 phytic acid 함량에 대한 연구자료는 매우 미흡할 실정이다. 따라서 본 연구 결과는 팥의 유용성분으로 phytic acid를 활용하기 위한 기초자료가 될 것으로 판단된다.

팥 품종별 생리활성 비교

품종에 따른 팥의 생리활성을 분석한 결과는 Table 6에 나타내었다. 팥 추출물의 항산화 활성을 검정하기 위해 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 환원력 검정(FRAP)을 비교한 결과, 각각 5.99~21.08 mg TE/g, 11.72~25.92 mg TE/g 및 30.45~122.78 μM 범위로 품종에 따라 유의적인 차이를 보였으며, 흰구슬, 홍언, 연두채, 서나 및 검구슬 품종이 다른 품종에 비해 상대적으로 높은 활성을 보였다. 식물유래 항산화물질의 자유라디칼 소거 작용은 인체의 질병과 노화를 억제하는 데 중요한 역할을 한다(Kim 등, 2001). 팥 추출물의 주요 항산화물질인 폴리페놀의 함량과 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 환원력 검정 간의 상관관계를 분석한 결과, 상관계수(r)는 각각 0.940, 0.987 및 0.979로 항산화 활성과 총 폴리페놀 함량이 높은 양의 상관관계(P<0.001)를 보였다. 팥 추출물의 항산화 활성은 이에 함유된 총 폴리페놀 함량에 기인한 것으로 판단된다(Fig. 2). Heatmap을 통해 흰구슬, 홍언, 연두채, 서나 및 검구슬 품종이 높은 총 페놀화합물 함량과 항산화 활성으로 특징적인 군집 분류가 됨을 확인했으며(Fig. 1), 이를 통해 다음의 품종들은 항산화 활성을 이용한 기능성 소재로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

Table 6 . Physiological activities in various cultivars of adzuki bean.

CultivarRadical scavenging activity (mg TE/g)FRAP (μM)Enzyme inhibition activity (%)
DPPHABTSα-GlucosidaseTyrosinase
Arari9.09±0.31f1)11.72±0.04h41.62±0.58g3.05±0.56e44.79±0.78c
Chungjupat15.31±0.38d18.13±0.27e75.12±0.76e13.28±0.18d52.85±0.80ab
Geomguseul17.27±0.80c21.87±0.00c94.45±1.32d20.70±0.82c57.77±0.54a
Hongeon21.08±0.74a22.00±0.43bc106.95±1.73b12.51±0.92d52.80±0.48ab
Hongjin12.52±0.26e16.68±0.37f65.28±0.76f18.87±0.83c49.51±0.78bc
Huinguseul19.55±0.31b25.92±0.17a122.78±2.08a29.30±0.28a31.95±0.86d
Huinnarae5.99±0.15g12.81±0.13g30.45±1.32h20.81±0.46c35.61±0.41d
Seona19.56±0.24b20.94±0.22d102.28±1.26c25.51±0.74b47.21±0.46bc
Yeonduchae17.77±0.22c22.79±0.46b103.12±1.04c10.77±0.56d49.98±0.18bc

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..



α-Glucosidase는 이당류나 다당류 등에 존재하는 α-D-glucoside 결합을 선택적으로 취하여 단당류로 가수분해하는 역할을 하는 효소(Lee 등, 2021)로, 이 효소의 저해능은 탄수화물 섭취 후 혈당 상승을 억제할 수 있어 항당뇨 활성 측정법으로 이용된다(Gua 등, 2006). 팥 추출물의 α-glucosidase 억제 활성은 흰구슬(29.30%), 서나(25.51%), 흰나래(20.81%), 검구슬(20.70%) 및 홍진(18.87%) 품종 순으로 높았으며, 아라리 품종은 3.05%로 다른 품종에 비해 유의적으로 낮았다(Table 6). Ha 등(2019)은 콩에 함유된 isoflavone과 soyasaponin 성분이 α-glucosidase 활성을 저해시킨다고 하였으며, Kim 등(2011)은 수수에 함유된 폴리페놀 화합물이 α-glucosidase 억제 활성을 나타낸다고 보고한 바 있다. 본 연구의 결과에서도 총 폴리페놀 함량과 α-glucosidase 저해 활성 간 양의 상관관계(r=0.517, P=0.006)를 보였다(Fig. 2). 추후 팥 추출물의 α-glucosidase 저해 활성에 관여하는 유용성분 분석 등을 통해 억제 활성에 차이를 보인 인자의 명확한 구명을 위한 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.

품종별 팥 추출물의 tyrosinase 저해 활성은 31.95~57.77% 범위로 검구슬, 충주팥 및 홍언 품종에서 각각 57.77, 52.85 및 52.80%로 다른 품종에 비해 유의적으로 높았고, 흰나래 및 흰구슬 품종에서 각각 35.61 및 31.95%로 상대적으로 낮았다(Table 6). Tyrosinase는 피부 흑화, 기미 및 주근깨와 같은 피부질환의 원인이 되는 멜라닌의 생합성 과정에 관여하는 주요 효소 중 하나로써, tyrosinase의 활성을 억제하면 피부의 멜라닌 색소 형성이 감소하여 미백 효능을 나타내는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2020). 선행연구에 의하면, 안토시아닌 계열의 색소나 플라보노이드와 같은 페놀화합물(Byun 등, 2004; Kim 등, 2020)이 tyrosinase 저해 활성에 관여한다고 보고한 바 있다. 본 연구에서도 품종에 따라 차이가 있었지만, 황백색을 띠는 흰구슬과 흰나래 품종에서 상대적으로 낮은 tyrosinase 저해 활성을 보였다. 추후 팥 품종에 따른 추출물의 안토시아닌 및 플라보노이드 함량과 tyrosinase 저해 활성을 비교하는 연구 등이 필요할 것으로 판단된다.

요 약

본 연구에서는 국내 육성 팥의 이용 다양화를 위한 기초자료를 확보하고자 팥 품종별 이화학적 특성, 유용성분 및 생리활성을 비교분석 하였다. 팥의 수분, 조회분, 조지방 및 조단백질의 함량은 각각 10.03~11.99, 3.46~4.19, 0.30~0.76 및 21.54~24.09%의 범위로 품종에 따라 유의적인 차이를 보였다. 전분 및 아밀로스 함량은 각각 46.77~51.51 및 15.67~18.24%로 연두채 품종이 타 품종에 비해 낮았다. 호화 점도 특성 분석 결과, 우수한 식미를 나타내는 지표인 강하점도는 서나와 연두채 품종에서 높았고, 노화의 지표인 치반점도는 검구슬과 연두채 품종에서 낮았다. 수분결합력과 용해도는 품종에 따라 각각 116.86~188.22 및 24.72~27.44%의 범위로 연두채 품종에서 가장 높았다. 팥 품종별 불용성과 수용성 식이섬유의 함량은 각각 6.59~8.63 및 0.24~0.91%의 범위로 품종에 따라 차이를 보였으며, 검구슬 품종에서 높았다. 총 폴리페놀 함량은 흰구슬 품종이 15.53 mg GAE/g으로 가장 높았고, phytic acid 함량은 충주팥과 서나 품종이 각각 1.08 및 1.05 g/100 g으로 타 품종에 비해 유의적으로 높았다. 항산화 활성의 지표로 활용할 수 있는 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 FRAP 검정 값은 흰구슬과 홍언 품종이 다른 품종에 비해 높았으며, 흰나래와 아라리 품종이 상대적으로 낮은 활성을 보였다. α-Glucosidase 저해 활성은 흰구슬 품종(29.30%)이, tyrosinase 저해 활성은 검구슬 품종(57.77%)이 타 품종에 비해 유의적으로 높았다. 이상의 결과를 종합했을 때, 국내 육성 팥은 품종에 따라 유용성분 및 생리활성에 차이를 보였으며 이러한 결과는 팥을 식품 및 공중보건산업 소재로 활용하기 위한 기초자료가 될 것으로 판단된다. 또한 추가적인 분석을 통해 팥의 생리활성에 관여하는 유용성분을 확인하고, 품종별 유용성분의 함량 및 구성에 따른 생리활성 작용을 구명하는 후속 연구가 필요할 것으로 사료된다.

감사의 글

본 논문은 농촌진흥청 AGENDA 연구사업(과제번호: PJ01415002)의 지원에 의해 이루어진 것임.

Fig 1.

Fig 1.Normalized response of physicochemical quality, functional compounds, and physiological activities from various cultivars of adzuki bean. The level of individual parameters corresponds to the color scale. A color gradient from blue (−2.153) to red (2.226) represents a low to high level of the normalized response.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2022; 51: 428-438https://doi.org/10.3746/jkfn.2022.51.5.428

Fig 2.

Fig 2.Pearson's correlation coefficient (r) matrices from physicochemical quality, functional compounds, and physiological activities from various cultivars of adzuki bean. Blue and red colors indicate negative and positive correlations between individual parameters. Asterisks (*, **, and ***) indicate statistically significant correlations at P<0.05, P<0.01, and P<0.001, respectively.
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Table 1 . Proximate content in various cultivars of adzuki bean (%).

CultivarMoistureCrude ashCrude lipidCrude protein
Arari11.99±0.04a1)4.02±0.02d0.56±0.03d21.97±0.11d
Chungjupat10.56±0.02e4.08±0.03c0.30±0.02e23.11±0.02b
Geomguseul11.14±0.02cd3.86±0.01e0.70±0.04b21.56±0.05e
Hongeon10.03±0.08f4.07±0.01c0.76±0.02a22.21±0.09cd
Hongjin11.05±0.09d3.88±0.01e0.52±0.04d21.54±0.06e
Huinguseul10.60±0.19e3.65±0.02f0.57±0.03d22.35±0.23c
Huinnarae11.58±0.01b3.46±0.03g0.65±0.03c24.09±0.15a
Seona11.06±0.05d4.19±0.01a0.55±0.04d22.27±0.51cd
Yeonduchae11.26±0.01c4.12±0.00b0.64±0.01c23.35±0.03b

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..


Table 2 . Skin color in various cultivars of adzuki bean.

CultivarL*1)a*b*
Arari87.83±0.02d2)0.84±0.01d8.98±0.02d
Chungjupat87.78±0.08d1.00±0.02b7.66±0.04f
Geomguseul85.47±0.07f−0.04±0.01f6.87±0.09g
Hongeon88.67±0.17c1.12±0.01a8.98±0.06d
Hongjin87.76±0.22d0.93±0.05c8.55±0.15e
Huinguseul90.80±0.03b0.23±0.01e9.90±0.12c
Huinnarae91.35±0.01a0.20±0.03e13.66±0.07a
Seona87.08±0.13e1.02±0.01b8.64±0.09e
Yeonduchae88.78±0.18c−0.43±0.04g10.93±0.11b

1)The measurements were displayed in Hunter color L* (darkness-whiteness), a* (greenness-redness), and b* (blueness-yellowness)..

2)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..


Table 3 . Total starch and amylose content and pasting properties in various cultivars of adzuki bean.

CultivarStarch (%)Amylose (%)Viscosity (RVU)
Peak viscosityTrough viscosityBreakdownFinal viscositySetback
Arari50.50±0.24a1)17.48±0.28bc62.89±0.96e63.30±0.94e−0.42±0.22bcd156.67±1.67e93.78±0.71c
Chungjupat49.67±0.96ab15.85±0.09e54.78±0.25g55.00±0.17g−0.22±0.19abc137.45±3.29h82.67±3.50d
Geomguseul49.61±0.25ab18.24±0.12a59.72±1.10f60.44±0.93f−0.72±0.19d126.14±1.60i66.42±0.94e
Hongeon48.25±0.87ab17.82±0.05ab65.11±0.99d65.22±1.12d−0.11±0.13ab144.67±1.46g79.55±1.00d
Hongjin51.17±0.96a16.53±0.57d65.25±1.09d65.45±0.94d−0.19±0.17abc160.05±2.36d94.81±3.31c
Huinguseul50.83±1.69a17.48±0.27bc71.11±1.75c71.58±1.72c−0.47±0.09cd171.36±1.67c100.25±0.43b
Huinnarae51.51±4.48a17.11±0.16c97.11±0.84a97.64±0.67a−0.53±0.18cd205.22±0.58a108.11±1.23a
Seona50.19±0.24a17.16±0.21c83.58±1.88b83.58±1.60b0.00±0.33a194.67±1.26b111.08±1.36a
Yeonduchae46.77±0.57b15.67±0.21e82.00±0.47b82.03±0.41b−0.03±0.13a149.39±2.09f67.39±2.31e

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan's multiple range tests..


Table 4 . Water binding capacity, water solubility, and swelling power in various cultivars of adzuki bean (%).

CultivarWater binding capacityWater solubilitySwelling power
Arari127.85±1.63f1)26.42±0.27b8.12±0.06ab
Chungjupat153.39±2.71b25.94±0.04cd7.60±0.08c
Geomguseul132.05±4.84ef26.28±0.21bc7.81±0.01bc
Hongeon148.14±3.86bc26.18±0.13bcd7.67±0.12c
Hongjin145.94±3.70c25.01±0.09e7.94±0.10bc
Huinguseul116.86±1.47g24.72±0.29e8.48±0.46a
Huinnarae139.98±4.16d27.42±0.35a8.43±0.42a
Seona134.99±1.16de25.85±0.06d8.01±0.03bc
Yeonduchae188.22±3.65a27.44±0.01a7.83±0.27bc

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..


Table 5 . Functional components in various cultivars of adzuki bean.

CultivarDietary fiber (%)Total polyphenol content (mg GAE/g)Phytic acid content (g/100 g)
InsolubleSolubleTotal
Arari6.53±0.11e1)0.91±0.02a7.43±0.13f2.61±0.13f1.00±0.03b
Chungjupat6.59±0.06e0.30±0.03cd6.88±0.04g8.69±0.23d1.08±0.02a
Geomguseul8.63±0.24a0.90±0.12a9.54±0.17a12.24±0.23c0.73±0.01e
Hongeon7.72±0.14c0.24±0.04d7.96±0.11e13.71±0.62b0.90±0.03c
Hongjin6.71±0.03e0.33±0.05cd7.04±0.08g8.32±0.34d0.94±0.04c
Huinguseul7.08±0.14d0.29±0.07cd7.37±0.08f15.53±0.41a0.94±0.01c
Huinnarae7.64±0.01c0.60±0.06b8.24±0.07d4.08±0.07e0.81±0.02d
Seona7.57±0.10c0.91±0.07a8.47±0.09c12.17±0.30c1.05±0.05a
Yeonduchae8.39±0.16b0.38±0.06c8.78±0.20b12.33±0.27c0.95±0.03c

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..


Table 6 . Physiological activities in various cultivars of adzuki bean.

CultivarRadical scavenging activity (mg TE/g)FRAP (μM)Enzyme inhibition activity (%)
DPPHABTSα-GlucosidaseTyrosinase
Arari9.09±0.31f1)11.72±0.04h41.62±0.58g3.05±0.56e44.79±0.78c
Chungjupat15.31±0.38d18.13±0.27e75.12±0.76e13.28±0.18d52.85±0.80ab
Geomguseul17.27±0.80c21.87±0.00c94.45±1.32d20.70±0.82c57.77±0.54a
Hongeon21.08±0.74a22.00±0.43bc106.95±1.73b12.51±0.92d52.80±0.48ab
Hongjin12.52±0.26e16.68±0.37f65.28±0.76f18.87±0.83c49.51±0.78bc
Huinguseul19.55±0.31b25.92±0.17a122.78±2.08a29.30±0.28a31.95±0.86d
Huinnarae5.99±0.15g12.81±0.13g30.45±1.32h20.81±0.46c35.61±0.41d
Seona19.56±0.24b20.94±0.22d102.28±1.26c25.51±0.74b47.21±0.46bc
Yeonduchae17.77±0.22c22.79±0.46b103.12±1.04c10.77±0.56d49.98±0.18bc

1)The values represent the mean±standard deviation of three replicates. Different small letters in the same column indicate a significantly difference (P<0.05) between cultivars according to Duncan’s multiple range tests..


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