산채는 자연의 산야에서 자생하는 식물을 뜻하며, 우리나라에서는 320여 종의 산채가 전국에 고루 분포되어 있다(Cho, 2000; Jiang 등, 2016). 산채는 비타민과 무기질, 식이섬유가 풍부하고 지방 및 단백질의 함량은 매우 낮은 식물로서(Kim 등, 2015), 예로부터 흉년이나 춘궁기에는 주요한 구황식품으로 여겨졌다(Lee 등, 2012). 산채 중 취나물은 우리나라에 흔히 섭취하는 나물 중 하나로 현대인들이 일상에서 쉽게 접할 수 있는 식재료로 알려져 있다(Jiang 등, 2016). 우리나라에서 자생하는 취나물은 60여 종으로, 그중 24종을 식용으로 섭취한다. 일반적으로 참취, 곤달비, 곰취, 미역취, 수리취, 각시취 등의 향기가 독특한 취나물이 주로 소비되고 있다(Hong 등, 2014; Lee 등, 2016). 참취(Aster scaber Thunb.)는 국화과(Asteraceae)에 속하는 다년생 초본으로, 4~5월경 어린잎을 채취하여 생채, 나물, 쌈 등으로 섭취하며(Hong 등, 2014; Kim 등, 2014), 독특한 향과 향긋하고 쌉쌀한 맛을 특징으로 한다(Kim 등, 2004b; Lee 등, 2016). 참취는 Ca과 Fe 등의 무기질과 β-carotene 같은 생리활성물질이 다량 함유되어 있으며, 부위에 따라 다양한 기능성 성분을 함유하고 있다. 예를 들면 옹근 풀에는 다량의 플라보노이드 화합물과 saponin이 있고, 꽃이삭과 줄기에는 정유 성분이 있으며, 뿌리에는 coumarin, sapogenin, shionon, alkaloid, squalene, friedelin, α-spinasterol을 함유하고 있다(Choi 등, 2001; Kim 등, 2004b; Lee 등, 2016). 참취는 주로 봄과 여름에 생육되어 채취되며, 겨울철에는 채취가 제한적이어서 원료의 공급이 어려운 식재료이다(Choi 등, 2018b). 또한, 품질관리와 가공 기술이 미흡하여 연중 신선한 품질을 유지함에 어려움이 있어 통조림으로 가공되거나 건조 나물로 소비되고 있다(Jung과 Lee, 2007; Oh 등, 2018). 참취를 가공·저장하기 위해 사용되는 주된 전처리로는 blanching 방법이 있다. Blanching은 고온에서 짧은 시간 가열하는 방법으로, 효소를 불활성화하여 색상의 변화와 조직의 연화를 최소화한다는 특징이 있다(Lee 등, 2011).

한편 농가에서는 농산물을 건조 가공하기 위해 주로 천일 건조와 열풍 건조 방법을 사용하고 있다. 천일 건조 방법은 특별한 설비가 필요 없어 경제적이고 사용이 간편한 장점이 있으나, 장기간의 건조 시간이 필요하며 수분함량의 조절이 용이하지 못한 단점이 있다(Hwang과 Rhim, 1994). 또한, 건조 과정 중 미생물 및 해충에 의한 오염 확률이 높을 뿐만 아니라, 산화 반응이나 광화학 반응에 의해 퇴색 및 변색되거나 영양 성분이 파괴되는 등 품질 저하 현상이 현저한 점이 문제점으로 제기되어 왔다(Hwang과 Rhim, 1994; Jiang 등, 2016). 반면, 열풍 건조 방법은 온습도 조절이 쉬워 신속하고 균일하게 건조가 이루어지며, 천일 건조와 비교하여 품질이 우수하고 위생적인 장점이 있다. 그러나 고열로 인한 영양소 및 생리적 물질의 파괴와 갈변 반응에 의한 변색, 조직화 변화 등의 문제점이 있다(Holdsworth, 1971; Shin 등, 1999). 현재 열풍 건조는 건조 조건의 기준이 설정되지 않아 우수한 품질의 건조 제품을 얻기에는 어려움이 많다(Shin 등, 1999). 따라서 열풍 건조 과정에서 품질 특성의 변화를 분석하고, 온도 및 시간 등의 건조 조건을 설정하기 위한 기초자료 및 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 참취의 건조 조건에 따른 품질 변화를 반응표면분석법(RSM)으로 분석하여, 건조 시 참취의 품질 변화를 최소화하는 최적의 건조 조건을 구축하고자 하였다.

실험 재료

본 연구에 사용된 참취는 2022년 6월 충청남도 홍성군에서 수확한 것을 구입하였고, 4°C의 냉장고에서 저장하여 사용하였다. 참취는 Fig. 1과 같이 열풍 건조 전에 blanching 하는 전처리를 실시하였다. Blanching 조건은 선행연구(Jung과 Lee, 2007; Lee 등, 2012)를 참고하여 blanching 액 10배, 염 농도 1%로 설정하였으며, 가열 온도 및 시간은 Beom 등(2015) 및 Park 등(2016)을 참고하여 100°C와 2분으로 설정하였다. 흐르는 냉수에 세척한 참취는 100°C의 끓는 물에서 2분 동안 blanching 한 후 흐르는 냉수에 냉각하였고 채소 탈수기를 이용하여 탈수하였다.

Fig 1. Process for preparation of dried Aster scaber Thunb. according to various drying conditions.

참취는 열풍건조기(W-500ED, Jinwoo Electronics Co., Ltd.)를 이용하여 건조하였으며, 1개의 트레이(54×48×4.5 cm)당 1 kg의 참취를 담아 건조하였다. 이는 중심 합성법에 의해 구축된 온도(50, 60, 70°C)와 시간(60, 150, 240분)의 조건에서 건조를 진행하였고, 건조 후에는 데시케이터에서 1시간 동안 수분평형을 이루어 분석에 사용하였다. 열풍 건조의 조건은 선행연구(Kim 등, 2004a; Lim 등, 2018; Nam 등, 2007)를 참고하여 예비 실험을 진행한 후 설정하였다.

반응표면분석법(RSM)

본 연구에서는 참취의 품질 변화를 최소화하는 열풍 건조 조건을 최적화하기 위해 반응표면분석법 중 중심 합성 계획법(Central Composite Design)을 활용하여 실험을 설계하였다. 분석 프로그램으로는 Minitab 17(Minitab Inc., State College)을 사용하였다. 참취의 품질에 영향을 미칠 수 있는 독립변수로는 건조 온도(X₁)와 건조 시간(X₂)을 설정하였으며, 이는 각각 -1, 0, 1로 코드화하여 Table 1로 나타내었다. 중심 합성법에 의해 설계된 건조 조건은 Table 2와 같으며, 건조된 참취의 사진은 Fig. 2에 나타내었다. 종속변수로는 수분함량, 수분흡수력, 색도, 강도, 총 폴리페놀, 총 플라보노이드, β-carotene, 총 chlorophyll, chlorophyll a, chlorophyll b, 휘발성 향기성분을 설정하여 실험을 진행하였으며, 그중 수분함량, 수분흡수력, a 값, 강도, 총 플라보노이드 함량을 최적화 변수 조건으로 설정하여 최적화하였다.

Table 1 . Independent variables and their coded and actual levels for central composited design.

	Independent variable	Coded levels
		−1	0	1
X1	Drying temperature (°C)	50	60	70
X2	Drying time (min)	60	150	240

Table 2 . Central composite design for the optimization of drying conditions.

No.	X1	X2
1	50	60
2	50	150
3	50	240
4	60	60
5	60	150
6	60	240
7	70	60
8	70	150
9	70	240
10	60	150
11	60	150
12	60	150
13	60	150

X₁: Temperature (°C), X₂: Time (min)..

Fig 2. Photos of Aster scaber Thunb. according to various temperature and time with drying. ¹⁾Fresh Aster scaber. ²⁾Blanched Aster scaber.

수분함량 및 수분흡수력 측정

수분함량은 AOAC 법(2005)을 참고하여 105°C 상압 가열 건조법을 이용해 분석하였다. 수분흡수력은 Kang 등(2018)의 선행 연구를 참고하여 측정하였다. 참취 2 g을 다시백(8.5×7.5 cm)에 넣어 30°C의 water bath(WB-22, Daihan Scientific Co., Ltd.)에서 4시간 동안 침지하였다. 수화된 참취의 표면수를 제거하여 무게를 측정하였고, 원물의 고형분 함량을 도출한 뒤 아래의 식에 대입하여 수분흡수력을 계산하였다.

$$수분흡수력\left(\%\right)=\frac{침지후무게-침지전무게}{침지전무게}\times 100$$

색도 측정

참취는 색도 측정을 위해 30°C의 water bath(WB-22)에서 4시간 동안 수화하여 탈수하였으며, 균일한 측정을 위해 블렌더(BL481KRCO, SharkNinja)로 분쇄하였다. 이를 petri dish(35×10 mm)에 담은 후, colorimeter(UltraScan PRO CMS-35SP, HunterLab)를 이용하여 CIELab 방식으로 L*(명도), a*[적(R)-녹(G)], b*[황(Y)-청(B)]를 측정하였다. 이때 사용한 표준 백색판의 값은 L=99.54, a=-0.15, b=-0.18이었다.

물성 측정

참취는 물성 측정을 위해 30°C의 water bath(WB-22)에서 4시간 동안 수화하여 탈수하였다. 이는 1×5 cm의 크기로 절단하였고, 무작위로 선택하여 rheometer(Compac-100, Sun Scientific Co., Ltd.)를 이용해 강도를 측정하였다. Rheometer 측정 시 사용한 adapter는 No. 8인 칼날(blade)형 probe였고, 로드 셀 최대 응력은 10 kg, 진입 거리는 5 mm, 테이블 이동 속도는 120 mm/min으로 설정하여 분석하였다.

총 폴리페놀 함량

총 폴리페놀 함량은 Dewanto 등(2002)의 Folin-Denis 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 추출물 800 μL에 0.9 N Folin-Ciocalteu’s 용액 50 μL를 첨가하여 3분 동안 반응시켰고, 20% Na2CO3 150 μL를 첨가하여 암실에서 2시간 반응시켰다. 그 후 분광광도계(Cary UV-Vis Multicell, Agilent Technologies)를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 표준물질 gallic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 사용해 표준곡선으로부터 함량을 계산하였다.

총 플라보노이드 함량

총 플라보노이드 함량은 Shen 등(2009)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 추출물 1 mL에 5% NaNO₂ 150 μL를 첨가하여 암실에서 6분 동안 반응시켰으며, 10% AlCl₃･6H₂O 300 μL를 첨가해 암실에서 5분 동안 반응시켰다. 그 뒤 1 N NaOH 1 mL를 첨가하였고, 분광광도계(Cary UV-Vis Multicell)를 이용하여 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이는 표준물질 quercetin(Sigma-Aldrich Co.)을 사용해 표준곡선으로부터 함량을 계산하였다.

β-Carotene 함량

β-Carotene 함량은 건강기능식품의 기준 및 규격(Ministry of Food and Drug Safety, 2016)을 참고하였다. 시료 추출물에 3% pyrogallol ethanol 10 mL와 60% KOH 1 mL를 첨가하여 비누화(70°C, 30분)한 뒤 냉각하였으며, 1% NaCl 20 mL와 hexane･ethyl acetate(9:1) 혼합 용액 15 mL를 첨가하여 10분 동안 진탕하였다. 이를 원심분리(2,000×g, 5분)하여 상층액을 분리하였고, 하층에 hexane ･ethyl acetate(9:1) 혼합 용액 15 mL를 첨가하여 반복 추출하였다. 반복 추출한 상층액은 감압 농축한 뒤 에탄올 10 mL로 용해하여 사용하였다. β-Carotene 함량 분석을 위한 HPLC의 조건은 Table 3에 나타내었다.

Table 3 . HPLC conditions for β-carotene contents analysis.

	Condition
Instument	HITACHI Chromaster HPLC (UV-VIS) system
Column	C18 4.6×150 mm, 5 μm (Waters Atlantis dC18)
Mobile phase	(A) Acetonitrile:Methanol (85:15, v/v), (B) Dichloromethane
Flow rate	1.0 mL/min
Injection volume	20 μL
Gradient	(A) 70%, (B) 30%
Detector	450 nm
Run time	15 min

총 chlorophyll 및 chlorophyll a, b 함량

Chlorophyll 함량은 AOAC 법(2005)을 참고하여, 시료 무게의 10배의 85% acetone으로 추출하였으며, 642.5 nm와 660.0 nm에서 흡광도를 측정한 뒤 다음의 계산식에 넣어 농도를 정량하였다.

$$\begin{array}{l}Totalchlorophyll\left(\mu L/mL\right)=7.12O.D.\left(660.0nm\right)+16.80O.D.\left(642.5nm\right)\\ Chlorophylla\left(\mu L/mL\right)=9.93O.D.\left(660.0nm\right)-0.777O.D.\left(642.5nm\right)\\ Chlorophyllb\left(\mu L/mL\right)=17.60O.D.\left(642.5nm\right)-2.81O.D.\left(660.0nm\right)\end{array}$$

휘발성 향기성분 분석

참취는 향기성분 분석을 위해 Freezer/mill(6875D, SPEX SamplePrep LCC)로 동결분쇄하였다. 동결분쇄된 시료 0.5 g은 NaCl 1 g, 1,2,3 Trichloropropane(500 ppm, internal standard) 4 μL와 함께 SPME vial에 준비하여 vortexing 한 후, Solid-Phase Micro Extraction(SPME) 법으로 휘발성 향기성분을 추출하였다. 휘발성 향기성분 분석을 위한 GC-MS/MS는 TSQ 8000(Thermo Fisher Scientific)이 연결된 Trace 1310(Thermo Fisher Scientific)을 사용하였으며, 주입구 온도는 250°C로 설정하였다. 칼럼은 DB-Was(60 m×0.25 mm, 0.50 micron, Agilent Technologies)를 사용하였고, 오븐 온도는 40°C에서 2분간 유지한 다음 4°C/min의 속도로 승온하여 150°C까지, 4°C/min의 속도로 승온하여 200°C까지, 10°C/min의 속도로 승온하여 230°C까지 분석하였다. Carrier 가스로는 He 가스를 유속 1.5 mL/min으로 사용하였다. 모든 측정은 3 반복하여 측정하였으며, 휘발성 성분은 NIST search 및 Mass library data에 의한 검색으로 동정하였다.

통계처리

본 실험의 결과는 3회 반복 측정하여 평균±표준편차로 표시하였고, SPSS statistics(25.0 ver., IBM)를 이용하여 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)으로 분석하였다. 그 후 유의성이 있는 변수는 사후검증(Duncan’s multiple range test)을 통해 유의적 차이(P<0.05)를 검증하였다. 원물 참취(F)와 blanching 참취(B)의 유의적 차이를 검증하기 위해 SPSS statistics를 이용하여 독립 표본 t-test로 분석하였다.

원물 참취 및 blanching 참취의 이화학적 품질 분석

원물 참취(F) 및 blanching 참취(B)의 이화학적 품질을 분석한 결과는 Table 4에 나타내었으며, F와 B의 유의적 차이를 검증하기 위해 t-test 분석을 진행하였다. 수분함량의 경우 F는 89.40%, B는 85.81%로 나타났으며, 이들의 t-test 분석 결과 유의적 차이가 있는 것으로 나타났다(P< 0.001). 이는 blanching 중 참취 조직 표면의 수분이 용출되어 수분이 감소한 것으로 판단된다.

Table 4 . Physicochemical characteristics of raw and blanched Aster scaber Thunb..

F1)	B2)	t-value	P-value
Moisture contents (%)	89.40±0.193)	85.81±0.18***	23.738	0
Leaf strength (kg/cm2)	11.04±0.73	34.80±0.73***	−39.698	0
Stem strength (kg/cm2)	53.48±2.21	39.04±2.94**	6.804	0.002
L* value	42.83±0.48	40.33±0.30**	7.612	0.002
a* value	−2.66±0.22	−3.79±0.26**	5.795	0.004
b* value	4.14±0.37	3.80±0.29	1.269	0.273

¹⁾Fresh Aster scaber Thunb..

²⁾Blanched Aster scaber Thunb..

³⁾Values are mean±standard deviations of three (n=3) measurements..

**P<0.01, ***P<0.001 in t-test..

잎의 절단 강도는 F는 11.04 kg/cm², B는 34.80 kg/cm²로 측정되었으며, t-test 분석 결과 P<0.001 수준의 유의적 차이가 있는 것으로 나타났다. 이는 Beom 등(2015)의 연구에서 참취를 2~3분 blanching 처리 시 잎의 강도가 증가하는 결과와 유사하였고 가열 처리 시 잎이 질겨지기 때문에 강도가 높아졌을 것으로 생각된다. 줄기의 절단 강도는 F는 53.48 kg/cm², B는 39.04 kg/cm²로 측정되었고, t-test 분석 결과 P<0.01 수준의 유의적 차이가 있는 것으로 나타났다. 이는 Kum과 Han(1998)의 연구에서 당근을 blanching 처리 시 강도가 낮아지는 결과와 유사하였으며, 가열 처리 시 줄기가 물러지기 때문에 강도가 낮아졌을 것으로 판단된다.

색도의 L 값의 경우 F는 42.88, B는 40.33으로 측정되었으며, a 값은 F -2.66, B -3.79, b 값은 F 4.14, B 3.80으로 측정되었다. 색도의 t-test 분석 결과 L 값 및 a 값은 P<0.01 수준으로 유의적인 차이를 보였으나, b 값은 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 선행 연구(Lee 등, 2012)에 의하면 blanching 처리는 세포 내에 존재하는 공기를 제거함으로써 색상을 뚜렷하게 한다고 보고되었으며, blanching 처리 시 L 값 및 a 값이 감소한다는 Lee 등(2012)의 연구와 유사하였다.

건조 조건별 참취의 이화학적 품질분석

건조 참취의 이화학적 품질을 분석한 결과는 Table 5와 같다. 건조 참취의 수분함량은 2.45~76.21% 범위로 나타났으며, 건조 온도 및 시간이 증가할수록 낮아지는 경향을 보여 No. 9(2.45%)가 유의적으로 낮게 나타났다(P<0.05). 전통 식품 표준 규격(T094)에 의하면 건조 엽채류의 수분함량은 13% 이하로 규정되어 있어 No. 3, 5, 6, 8~13 시료가 건조 참취에 적합할 것으로 판단된다.

Table 5 . Physicochemical characteristics of dried Aster scaber Thunb. according to various drying conditions.

	Moisture contents (%)	Water absorption capacity (%)	Leaf strength (kg/cm2)	Stem strength (kg/cm2)
1	76.21±0.87a1)2)	44.61±1.61a	39.47±1.27d	45.84±1.28e
2	23.14±5.27d	13.84±0.95d	41.59±0.74cd	48.02±1.85de
3	9.64±1.50e	11.74±0.19e	65.36±2.94ab	59.26±0.64ab
4	70.05±1.33b	35.46±1.56b	48.38±6.74cd	44.08±5.16e
5	8.67±1.02e	11.61±0.13e	47.06±1.64cd	52.21±6.78bcd
6	3.22±0.37f	10.96±0.04e	65.24±13.30ab	68.65±1.91a
7	41.90±1.09c	18.25±0.34c	59.18±4.91b	52.06±6.55bcd
8	3.14±0.55f	10.95±0.06e	63.77±3.55ab	57.96±0.73b
9	2.45±0.28f	10.87±0.03e	68.74±2.55a	71.72±6.28a
10	7.86±0.74e	11.47±0.08e	46.69±4.09cd	55.17±7.68bc
11	7.75±1.30e	11.43±0.21e	47.96±0.73cd	52.20±4.59bcd
12	6.51±0.92e	11.34±0.12e	50.08±6.02c	51.78±7.46bcd
13	7.70±1.73e	11.61±0.07e	50.08±1.94c	52.20±1.28bcd

¹⁾Values are mean±standard deviations of three (n=3) measurements..

²⁾Means with different superscripts in the same column are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..

건조 참취의 수분흡수력은 10.87~44.61% 범위였고, 건조 온도 및 시간이 증가할수록 감소하여 No. 9(10.87%)가 유의적으로 낮게 나타났다(P<0.05). 이는 건조 온도 및 시간에 따라 표면이 경화되고 수축되어 나타난 결과로 판단된다.

건조 참취의 잎 절단 강도는 39.47~68.74 kg/cm² 범위였으며, 줄기 절단 강도는 44.08~71.72 kg/cm² 범위로 건조 온도 및 시간이 증가할수록 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). Koo 등(2019)의 연구에 의하면 냉풍 건조에 비해 열풍 건조한 참외의 강도가 더 높았으며, Song 등(2022)의 연구에서는 건조 온도 및 시간이 증가함에 따라 강도가 증가하는 경향을 보여 본 연구 결과와 유사하였다. Table 4에 제시한 blanching 참취(B)의 절단 강도는 잎 34.80 kg/cm², 줄기 39.04 kg/cm²로 건조 참취와 비교하여 낮은 값을 보였다. 이는 참취 열풍 건조 시 열처리에 의해 참취의 표면 경화가 진행되어 강도가 높아진 것으로 생각된다.

건조 조건별 참취의 색도 측정

건조 참취의 수화 전 및 수화 후 색도를 측정한 결과는 Table 6과 같다. 건조 참취의 수화 전 L 값은 40.51~45.60 범위로 나타났으며, 건조 온도 및 시간에 따른 경향이 나타나지 않았다(P<0.05). a 값은 -3.36~-1.86 범위로, 건조 온도 및 시간이 증가할수록 높아져 녹색도가 유의적으로 감소하였으며, b 값의 경우 3.04~4.63 범위로, 건조 온도 및 시간에 따른 유의적 차이가 나타나지 않았다(P<0.05).

Table 6 . CIE color of dried Aster scaber Thunb. according to various drying conditions.

		L* value	a* value	b* value
Before rehydration	1	40.51±0.23g1)2)	−3.36±0.23g	3.95±0.43abc
	2	44.22±0.33de	−3.03±0.19f	4.21±0.42abc
	3	44.60±0.03cd	−2.25±0.03b	3.66±0.00bcd
	4	40.73±0.44g	−2.93±0.24ef	3.44±0.51cd
	5	45.07±0.41abc	−2.60±0.16cd	4.24±0.44abc
	6	43.81±0.47ef	−2.01±0.14ab	3.04±0.48d
	7	43.19±0.85f	−2.88±0.35def	3.86±0.95abc
	8	44.13±0.09de	−2.15±0.04ab	3.53±0.06bcd
	9	43.66±0.28ef	−1.86±0.10a	3.04±0.23d
	10	45.13±0.22abc	−2.61±0.08cd	4.28±0.30ab
	11	44.93±0.18bc	−2.55±0.05c	4.11±0.16abc
	12	45.29±0.19ab	−2.66±0.05cde	4.63±0.19a
	13	45.60±0.10a	−2.71±0.06cde	4.57±0.46a
After rehydration	1	39.83±0.83c	−3.14±0.12c	3.70±0.24a
	2	40.18±0.33bc	−2.62±0.20b	3.43±0.26ab
	3	40.16±0.54bc	−2.35±0.12ab	3.09±0.05bc
	4	40.77±0.36ab	−2.92±0.24c	3.79±0.38a
	5	40.35±0.63bc	−2.50±0.18b	3.25±0.44abc
	6	40.53±0.41bc	−2.37±0.15ab	2.85±0.34bc
	7	40.18±0.49bc	−2.52±0.19b	3.25±0.61abc
	8	40.54±0.50bc	−2.32±0.17ab	2.77±0.26c
	9	41.42±0.20a	−2.11±0.16a	2.69±0.36c
	10	40.56±0.32bc	−2.50±0.10b	2.70±0.21c
	11	40.14±0.40bc	−2.57±0.01b	2.69±0.17c
	12	40.67±0.23abc	−2.51±0.07b	2.83±0.23c
	13	40.87±0.22ab	−2.43±0.24b	2.72±0.29c

¹⁾Values are mean±standard deviations of three (n=3) measurements..

²⁾Means with different superscripts in the same column are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..

수화 후 색도의 L 값은 39.83~41.42 범위로 나타났으며, 건조 온도 및 시간이 증가할수록 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). a 값은 -3.14~-2.11 범위로 수화 전과 유사하게 건조 온도 및 시간이 증가함에 따라 증가하여 녹색도가 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 반면, b 값은 2.69~3.79 범위로, 건조 온도 및 시간이 증가함에 따라 유의적으로 감소하여 황색도가 감소하는 경향을 보였다(P<0.05). Jiang 등(2016)의 연구에 의하면 열풍 건조 참취의 a 값은 동결 건조 참취에 비해 높게 나타나 녹색도가 낮았다. 따라서 열처리에 따라 a 값이 유의적으로 증가하는 본 연구 결과와 유사하였다. Table 4에 제시한 blanching 참취(B)의 색도는 L 값 40.33, a 값 -3.79, b 값 3.80으로 건조 참취와 비교하여 a 값이 낮게 측정되었다. 이는 참취 열풍 건조 시 열처리의 의한 갈변 현상으로 녹색도가 낮아진 것으로 생각된다.

건조 조건별 참취의 총 폴리페놀 함량

식물의 2차 대사산물인 페놀성 화합물은 플라보노이드, 안토시아닌, 탄닌 및 카테킨 등을 말하며, 식물성 식품에 널리 분포되어 있다(Kim 등, 2022). 이는 hydroxyl기를 가지는 방향족 화합물로, 산화 방지, 항노화, 항산화, 항염증, 항암 등의 기능이 있는 것으로 알려져 있다(Park 등, 2012). 건조 참취의 총 폴리페놀 함량은 Fig. 3과 같다. 건조 참취의 총 폴리페놀 함량은 160.13~166.91 μg/mL 범위로, 건조 온도 및 시간이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다(P<0.05). 이는 쑥(Kim, 2009), 곤드레(Park 등, 2016), 아로니아(Park과 Kim, 2018) 등의 선행연구에서 열처리의 증가에 따라 총 폴리페놀의 함량이 감소하는 결과와 유사하였으며, 이와 같은 결과는 열에 의해 페놀 성분의 일부가 파괴되었을 것이라 보고된 바 있다(Park 등, 2016).

Fig 3. Antioxidant contents of dried Aster scaber Thunb. according to various drying conditions. A, total polyphenol contents; B, total flavonoid contents. 1: 50°C/60 min, 2: 50°C/150 min, 3: 50°C/240 min, 4: 60°C/60 min, 5: 60°C/150 min, 6: 60°C/240 min, 7: 70°C/60 min, 8: 70°C/150 min, 9: 70°C/240 min, 10: 60°C/150 min, 11: 60°C/150 min, 12: 60°C/150 min, 13: 60°C/150 min. Means with different letters (a-i) are significantly different at P<0.05 by multiple test.

건조 조건별 참취의 총 플라보노이드 함량

플라보노이드는 페놀성 화합물의 일종으로 식물체의 잎, 꽃, 과실, 줄기 및 뿌리 등에 존재하며, 활성산소를 제거하여 항바이러스, 항암, 항염증 등과 같은 생리 활성 효과가 있는 것으로 보고되었다(Kim 등, 2022). 건조 참취의 총 플라보노이드 함량은 Fig. 3과 같다. 건조 참취의 총 플라보노이드 함량은 11.07~11.54 μg/mL 범위로 나타났으며, 건조 온도 및 시간이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다(P<0.05). 이는 총 폴리페놀 함량의 결과와 유사하게 나타나 열에 의한 플라보노이드 성분의 파괴로 판단되며, 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량은 서로 상관관계가 있다고 확인되었다.

건조 조건별 참취의 β-carotene 함량

지용성 비타민 중 하나인 비타민 A는 체내에서 생합성되지 않기 때문에 식이를 통해 섭취해야 하며, 동물성 식품에서는 주로 레티놀의 형태로, 식물성 식품에서는 카로티노이드 형태로 존재한다. β-Carotene은 카로티노이드의 전구체로, 섭취 시 체내에서 비타민 A로 전환되는 물질로 보고되어 있다(Choi 등, 2018a). 건조 참취의 β-carotene 함량은 Fig. 4와 같이 34.20~56.03 mg/100 g 범위로 나타났으며, 50°C의 건조품(No. 1~3)과 70°C의 건조품(No. 7~9)의 경우 건조 시간에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 보였다(P<0.05). 반면, 60°C의 건조품(No. 4~6)은 시간에 따른 경향이 보이지 않는 것으로 나타났다(P<0.05). Choi 등(2001)의 연구에 의하면 데침 조건에 따른 참취의 β-carotene 함량은 29.6~40.0 mg/100 g으로 본 연구와 유사한 결괏값을 나타내었다. 또한, Jeong 등(2015)의 고구마 잎 선행연구에 의하면 건조 온도가 높아질수록 β-carotene 함량이 감소한다고 보고되어, 열처리에 따라 β-carotene 함량이 감소하는 경향인 본 실험 결과와 유사하였다.

Fig 4. β-Carotene contents of dried Aster scaber Thunb. according to various drying conditions. 1: 50°C/60 min, 2: 50°C/150 min, 3: 50°C/240 min, 4: 60°C/60 min, 5: 60°C/150 min, 6: 60°C/240 min, 7: 70°C/60 min, 8: 70°C/150 min, 9: 70°C/240 min, 10: 60°C/150 min, 11: 60°C/150 min, 12: 60°C/150 min, 13: 60°C/150 min. Means with different letters (a-e) are significantly different at P<0.05 by multiple test.

건조 조건별 참취의 chlorophyll 함량

식물체의 chlorophyll은 페놀 화합물 중 녹색 색소 성분으로, 싱그러운 향기, 외관, 색에 직접적인 영향을 주는 중요한 요소이며(Lee 등, 2010), 카로티노이드와 함께 단백질, 지방질, 지단백질과 결합한 상태로 존재한다(Choi 등, 2022). 녹색을 나타내는 물질인 chlorophyll은 a, b, c, d 중 a와 b로 보고되어 있으며(Beom 등, 2007), chlorophyll a는 청록색, chlorophyll b는 황록색을 나타낸다고 보고되었다(Park 등, 2015). 건조 참취의 총 chlorophyll, chlorophyll a, chlorophyll b 함량을 측정한 결과는 Fig. 5와 같다. 건조 참취의 총 chlorophyll 함량은 92.87~129.62 mg/100 g 범위였고, chlorophyll a 함량은 67.38~92.64 mg/100 g, chlorophyll b 함량은 25.50~36.98 mg/100 g 범위로 나타났다. 총 chlorophyll, chlorophyll a, chlorophyll b 함량은 모두 건조 온도 및 시간이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 나타냈다(P<0.05). 또한, chlorophyll a 함량은 chlorophyll b 함량과 비교하여 2배 이상 높게 나타나 건조 참취는 황록색보다 청록색에 가까운 것으로 판단된다. 수창포 분말(Beom 등, 2007)과 건조채소(Hwang과 Rhim, 1994)의 선행연구에 의하면 건조 온도가 증가함에 따라 chlorophyll 함량이 감소하는 결과가 나타났으며 본 실험 결과와 유사하였다.

Fig 5. Chlorophyll contents of dried Aster scaber Thunb. according to various drying conditions. A, total chlorophyll contents; B, chlorophyll a contents; C, chlorophyll b contents. 1: 50°C/60 min, 2: 50°C/150 min, 3: 50°C/240 min, 4: 60°C/60 min, 5: 60°C/150 min, 6: 60°C/240 min, 7: 70°C/60 min, 8: 70°C/150 min, 9: 70°C/240 min, 10: 60°C/150 min, 11: 60°C/150 min, 12: 60°C/150 min, 13: 60°C/150 min. Means with different letters (a-h) are significantly different at P<0.05 by multiple test.

건조 조건별 참취의 휘발성 향기 성분 분석

참취의 휘발성 향기 성분을 SPME 법으로 동정한 후, 주요 화합물을 정리한 결과는 Table 7과 같다. 참취의 주요 휘발성 향기 성분은 함량이 높은 28종을 선별하였으며, 알코올류 8종, 테르펜 화합물류 20종으로 나타났다. 산채류의 특징적인 향기는 테르펜 화합물에 기인한 것으로 보고되어 있으며(Choi, 2012), 본 연구에서 참취의 향기 성분을 동정한 결과 테르펜 화합물이 다량 함유된 것으로 나타났다. 테르펜 화합물은 에센셜 오일 또는 아로마 오일의 주성분으로 신선한 향을 부여하는 역할을 하지만, 통상적으로는 산화되어 다른 향기 성분의 구성 물질로서 역할을 한다. 또한, 기능기인 알코올, 알데하이드, 케톤 및 에스테르 등이 부가된 형은 풍미가 더 우세하다고 알려져 있다(Del Castillo 등, 1975).

Table 7 . The main volatile aroma compounds in dried Aster scaber Thunb..

No	Volatile compounds	Formula	Odor
Alcohols
1	Amyl alcohol	C5H12O	fusel, oily, sweet, balsamic
2	β-Copaen-4-α-ol	C15H24O	－
3	2-Methyl-6-methylene-1,7-octadien-3-one	C10H14O	－
4	tau-Cadinol	C15H26O	balsamic, earthy
5	Himachalol	C15H26O	－
6	α-Cadinol	C15H26O	herbal, woody
7	Neointermedeol	C15H26O	－
8	5-Cyclodecen-1-ol	C15H24O	－
Terpene hydrocarbons
9	β-Myrcene	C10H16	peppery, terpenic, spicy, balsamic, rose, carrot, plastic, herbal, woody, celery citrus, orange, fresh, sweet
10	D-Limonene	C10H16	minty, terpenic
11	β-Phellandrene	C10H16	green, tropical, woody, floral, vegetable
12	β-Ocimene	C10H16	herbal, waxy
13	α-Cubebene	C15H24	woody, spicy, honey
14	Copaene	C15H24	herbal, waxy, fresh
15	β-Elemene	C15H24	sweet, woody, spicy, clove, dry
16	Caryophyllene	C15H24	－
17	Cadina-3,5-diene	C15H24	woody, citrus, herbal, sweet
18	β-Farnesene	C15H24	thyme, herbal, woody, dry
19	δ-Cadinene	C15H24	woody
20	α-Humulene	C15H24	herbal, woody, spicy
21	ɤ-Muurolene	C15H24	woody, spicy
22	Germacrene-D	C15H24	amber
23	α-Selinene	C15H24	－
24	Isodaucene	C15H24	thyme, herbal, woody, dry
25	δ-Cadinene	C15H24	herbal, woody, spicy
26	ɤ-Cadinene	C15H24	spicy, fruity, mango
27	Cadinadiene	C15H24	－
28	α-Amorphene	C15H24

참취의 주요 휘발성 향기 성분을 정량하여 나타낸 결과는 Table 8과 같다. 건조 참취는 모든 건조 조건에서 β-myrcene(11.61~40.49%), germacrene-D(14.82~28.00%), caryophyllene(2.90~10.41%), β-ocimene(2.90~5.71%), α-humulene(2.46~4.03%) 등의 함량이 높게 나타났다. β-Myrcene은 건조 온도 및 시간이 증가함에 따라 함량이 증가하는 경향이 나타났으나, 그 외의 β-phellandrene, copaene, cadina-3,5-diene, α-humulene, ɤ-muurolene, δ-cadinene, ɤ-cadinene, cadinadiene, α-amorphene 등은 건조 온도 및 시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 휘발성 향기 성분 함량이 가장 높게 나타난 myrcene은 모노테르펜류에 속한다. Peppery, terpenic, spicy, balsamic, rose, carrot, plastic, herbal, woody, celery 등의 주요 향기 성분이며, 신선하고 상쾌한 관능적 특성이 있어 향기 산업에서 널리 쓰이는 화합물이다. 10 ppm 이하에서는 단 냄새와 허브향을 내나, 농도가 높아질 경우 자극적이며 강한 풀 냄새를 내게 되므로 저농도에서 사용되는 화합물로 알려져 있다(Choi, 2012). Germacrene은 세스퀴테르펜류에 속하며, 다양한 종의 식물에서 발견된다고 알려져 있다. 이는 살충, 미생물 억제 등의 효과가 있다고 보고되었다(Choi, 2021; Yang 등, 2005). 세스퀴테르펜류에 속하는 caryophyllene은 쑥, 수리취, 참취를 포함한 국화과 식물을 비롯하여 다양한 방향성 식물에 함유되어 있으며, sweet, woody, spicy, clove, dry 등의 향을 내는 화합물로 알려져 있다. 이는 최근 병원성 세균에 대해 높은 항균 효과를 지니고 있는 것으로 보고되었다(Choi, 2015, 2016).

Table 8 . Volatile aroma compounds of dried Aster scaber Thunb. according to various drying conditions.

	Volatile compounds	R/T (min)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Alcohols
1	Amyl alcohol	20.51	0.37	0.04	0.02	0.12	0.03	0.01	0.07	0.02	0.01	0.02	0.02	0.02	0.02
2	β-Copaen-4-α-ol	31.12	0.97	1.06	1.05	1.54	0.96	1.11	1.25	1.07	0.96	1.12	1.06	1.02	0.86
3	2-Methyl-6-methylene-1,7-octadien-3-one	31.35	0.40	0.08	0.15	0.16	0.29	0.12	0.27	0.11	0.15	0.15	0.23	0.28	0.24
4	tau-Cadinol	58.81	0.54	0.18	0.13	0.36	0.13	0.08	0.20	0.12	0.05	0.10	0.11	0.08	0.07
5	Himachalol	60.16	1.87	0.32	0.54	1.03	0.61	0.78	0.93	0.87	0.84	1.04	1.04	0.83	0.83
6	α-Cadinol	60.57	0.78	0.28	0.21	0.58	0.18	0.10	0.31	0.19	0.06	0.15	0.16	0.10	0.10
7	Neointermedeol	61.25	0.17	0.08	0.08	0.13	0.07	0.03	0.07	0.06	0.01	0.04	0.05	0.03	0.03
8	5-Cyclodecen-1-ol	64.45	0.29	0.12	0.23	0.10	0.53	0.48	0.16	0.40	0.29	0.39	0.56	0.59	0.39
Terpene hydrocabons
9	β-Myrcene	17.43	11.61	22.33	40.49	15.07	35.75	33.16	26.67	28.06	36.80	26.58	30.57	33.45	33.73
10	D-Limonene	18.95	2.33	4.73	2.43	1.83	6.47	1.84	2.71	1.40	5.05	3.46	3.24	4.55	4.37
11	β-Phellandrene	19.36	7.39	6.67	4.01	2.13	1.76	1.56	3.46	2.84	2.45	5.11	3.26	1.71	7.47
12	β-Ocimene	20.77	3.50	4.52	3.87	2.90	4.03	5.71	3.91	5.43	4.11	4.49	4.37	3.92	3.93
13	α-Cubebene	28.25	5.27	0.45	0.35	2.16	0.43	0.47	0.83	0.40	0.43	0.43	0.46	0.33	0.42
14	Copaene	29.57	0.51	0.32	0.27	0.54	0.25	0.26	0.40	0.26	0.19	0.25	0.25	0.20	0.20
15	β-Elemene	33.14	1.32	2.44	2.89	2.59	2.73	2.66	2.31	3.23	2.46	2.72	2.52	2.72	2.77
16	Caryophyllene	33.78	10.41	2.90	3.42	4.73	3.22	4.24	2.93	3.13	2.91	4.08	3.90	4.21	3.09
17	Cadina-3,5-diene	35.56	1.20	0.64	0.50	1.11	0.43	0.36	0.66	0.46	0.28	0.39	0.36	0.29	0.27
18	β-Farnesene	36.09	1.83	1.12	0.68	3.99	0.93	0.73	1.47	1.02	0.99	0.83	0.92	0.99	0.69
19	δ-Cadinene	36.56	0.40	0.16	0.12	0.31	0.10	0.08	0.16	0.10	0.05	0.08	0.08	0.06	0.06
20	α-Humulene	37.31	3.74	2.74	2.51	4.03	2.68	2.97	3.34	3.08	2.53	2.95	2.88	2.93	2.46
21	ɤ-Muurolene	38.10	2.70	1.53	1.27	2.64	1.18	1.10	1.68	1.34	0.86	1.13	1.09	0.91	0.82
22	Germacrene-D	39.52	14.82	21.40	18.67	28.00	21.32	24.80	27.26	25.63	22.78	24.70	23.39	24.98	20.52
23	α-Selinene	40.46	0.60	0.29	0.32	0.46	0.23	0.17	0.23	0.25	0.13	0.18	0.17	0.14	0.16
24	Isodaucene	40.94	3.36	2.47	1.83	5.37	2.21	1.92	4.50	1.95	2.19	2.18	2.23	1.90	2.09
25	δ-Cadinene	42.01	3.96	1.71	1.64	3.23	1.34	1.77	2.21	1.47	1.00	1.35	1.36	1.00	1.07
26	ɤ-Cadinene	42.29	2.48	1.21	1.03	2.21	0.95	0.87	1.26	1.05	0.68	0.88	0.86	0.68	0.65
27	Cadinadiene	43.46	0.84	0.43	0.37	0.75	0.30	0.28	0.44	0.34	0.22	0.30	0.30	0.23	0.22
28	α-Amorphene	43.93	0.95	0.49	0.40	0.87	0.37	0.33	0.53	0.40	0.25	0.34	0.33	0.26	0.25

참취의 건조 조건 최적화에 따른 회귀식 및 반응표면모형

참취는 건조 온도(X₁) 및 건조 시간(X₂)을 독립변수로 설정하여 중심 합성 계획법에 의해 열풍 건조하였고, 건조 조건을 최적화하기 위하여 반응표면분석법을 이용하였다. 종속변수(Y)에 대한 2차 다항식 모델 회귀식은 Table 9와 같다. 종속변수의 P-value는 L 값을 제외한 모든 항목에서 0.05 이하로 나타나 최적화 변수에 적합한 것으로 나타났으나, R2 값이 80% 미만인 항목은 설명력이 부족하여 최적화 변수에서 제외되었다. 따라서 참취의 최적화 종속변수는 수분함량, 수분흡수력, 잎 및 줄기 절단 강도, a 값, 총 플라보노이드 함량으로 설정되었으며, 이에 대한 반응 표면 모형은 Fig. 6과 같다. 반응 표면에서 잎 및 줄기 절단 강도, a 값은 건조 온도 및 시간이 증가함에 따라 증가하는 모형이 나타났으며, 수분함량, 수분흡수력, 총 플라보노이드 함량은 건조 온도 및 시간이 증가함에 따라 감소하는 모형을 나타내었다.

Table 9 . Regression coefficient of the quadratic polynomial models of drying _{Aster scaber} Thunb..

Yn	Response surface regression	R2	P-value
Moisture contents	284.2－3.16X1－1.673X2＋0.0084X12＋0.003005X22＋0.00753X1*X2	97.2	0.00
Water absorption capacity	137.1－1.05X1－0.929X2－0.0042X12＋0.001282X22＋0.00707X1*X2	93.88	0.00
Leaf strength	71.8－2.04X1＋0.109X2＋0.0289X12＋0.000867X22－0.00454X1*X2	91.92	0.00
Stem strength	54.5－0.45X1－0.1427X2＋0.0056X12＋0.000485X22＋0.00173X1*X2	93.56	0.00
L* value	33.43＋0.238X1－0.0161X2－0.00203X12＋0.000011X22＋0.000254X1*X2	36.52	0.14
a* value	−2.83－0.0501X1＋0.01331X2＋0.000709X12－0.000013X22－0.000105X1*X2	95.73	0.00
b* value	8.47－0.112X1－0.01559X2＋0.00070X12＋0.000036X22＋0.000016X1*X2	63.25	0.03
Total polyphenols	221.8－1.652X1－0.0474X2＋0.01183X12－0.000044X22＋0.000655X1*X2	62.28	0.03
Total flavonoids	12.92－0.0199X1－0.00762X2－0.000061X12＋0.000003X22＋0.000088X1*X2	87.84	0.00
β-Carotene	165.3－2.71X1－0.424X2－0.0187X12＋0.000949X22＋0.00100X1*X2	75.63	0.01
Total chlorophyll	166.2－1.41X1－0.278X2－0.0130X12＋0.000122X22＋0.00562X1*X2	76.81	0.01
Chlorophyll a	120.8－1.08X1－0.205X2－0.0099X12＋0.000107X22＋0.00400X1*X2	79.12	0.00
Chlorophyll b	45.5－0.33X1－0.0728X2－0.00310X12＋0.000015X22＋0.001619X1*X2	69.57	0.02
α-Humulene	0.34＋0.171X1－0.0287X2－0.00157X12＋0.000053X22＋0.000117X1*X2	67.03	0.02
β-Myrcene	−99.7＋2.53X1＋0.503X2－0.0122X12－0.000284X22－0.00521X1*X2	71.06	0.01
ɤ-Muurolene	10.16－0.164X1－0.0370X2＋0.00093X12＋0.000066X22＋0.000171X1*X2	79.74	0.00

X₁: Temperature (°C), X₂: Time (min)..

Fig 6. Response surface model of dried Aster scaber Thunb. according to various drying conditions.

최적 건조 조건 및 예측값 도출

반응표면분석법을 통해 도출된 최적 조건의 예측값, 95% 신뢰구간 및 95% 예측구간과 검증 실험을 통해 측정된 실험값은 Table 10과 같다. 수분함량은 전통 식품 표준 규격(T094) 규정에 준거하여 타겟점을 13%로 설정하였고, 수분흡수력은 minimum으로 설정하였다. 잎과 줄기의 절단 강도는 minimum으로 설정하였으며, 색도의 a 값은 원물을 blanching 한 것과 유사하도록 타겟점을 -3.79로 설정하였다. 또한, 총 플라보노이드 함량은 max로 설정하여 최적화를 진행하였다. 이에 따른 참취의 건조 최적점은 56.87°C 온도와 156.36분의 시간으로 나타났으며, 이에 해당하는 예측값은 수분함량 10.27%, 수분흡수력 12.54%, 잎 절단 강도 47.44 kg/cm², 줄기 절단 강도 51.86 kg/cm², a 값 -2.54, 총 플라보노이드 함량 11.25 μg/mL로 도출되었다.

Table 10 . Comparison of predicted values of response variables according to optimal drying conditions for Aster scaber Thunb..

Response variables	Predicted values	95% CI	95% PI
Moisture contents (%)	10.27	6.03∼14.45	1.75∼21.23
Water absorption capacity (%)	12.54	9.92∼15.15	5.71∼19.37
Leaf strength (kg/cm2)	47.44	44.74∼50.17	40.30∼54.58
Stem strength (kg/cm2)	51.86	49.85∼53.87	46.60∼57.12
a* value	−2.54	−2.60∼−2.49	−2.68∼−2.41
Total flavonoids (μg/mL)	11.25	11.20∼11.30	11.12∼11.39

본 연구에서는 건조 온도(50, 60, 70°C) 및 시간(60, 150, 240 min)을 독립변수로 설정하여 건조한 후 품질 특성을 분석하여 열풍 건조 시 참취의 품질 변화를 최소화하는 건조 조건을 구축하고자 하였다. 이는 중심 합성법에 따라 총 13가지의 실험점이 설계되었으며, 종속변수로는 수분함량, 수분흡수력, 색도, 강도, 총 폴리페놀, 총 플라보노이드, β-carotene, 총 chlorophyll, chlorophyll a, chlorophyll b, 휘발성 향기 성분을 설정하여 실험을 진행하였다. 이 중 최적화 변수는 모델의 P-value가 0.05 이하이며, R² 값이 80% 이상인 수분함량, 수분흡수력, 잎 및 줄기 절단 강도, a 값, 총 플라보노이드 함량으로 설정하였다. 최적화 결과 56.87°C의 온도와 156.36분의 시간이 최적 건조 조건으로 확인되었다. 이에 해당하는 예측값은 수분함량 10.27%, 수분흡수력 12.54%, 잎 절단 강도 47.44 kg/cm², 줄기 절단 강도 51.86 kg/cm², a 값 -2.54, 총 플라보노이드 함량 11.25 μg/mL로 도출되었다.

본 연구는 농촌진흥청 연구사업(과제번호: PJ01433701) 지원에 의해 이루어진 것으로 이에 감사드립니다.