우엉(Arctium lappa L.)은 국화과의 2년생 식물로 유럽 및 아시아 등의 온난 지역이 원산지이며, 국내에서는 경상도를 중심으로 우리나라 전역에서 재배되고 있다(Kwon과 Youn, 2014). 우엉은 식이섬유소가 풍부하고, 다당류 형태인 이눌린과 리그난 및 다양한 폴리페놀 화합물을 함유하고 있다(Kwon과 Kwak, 2021). 우엉은 caffeic acid, chlorogenic acid, caffeoylquinic acid 유도체를 다량 함유하고 있는데, 이들은 α-tocopherol에 비해 우수한 산화 방지 효과를 나타낸다(Kim 등, 2018; Lee 등, 2022). 한의학계에서는 우엉 뿌리를 우방근(牛蒡根)이라 부르며, 염증과 두통 치료제 및 이뇨제 등으로 활용하여 왔다(Ji, 2021; Lim 등, 2022). 우엉은 항염증 및 항산화 효과를 나타내며, PC12 신경세포를 활용한 in vitro 실험에서 우울증 완화 및 인지기능 개선 효능을 나타냈다(Lim 등, 2020).

우엉의 다양한 기능성이 입증되면서 우엉을 활용한 차, 조림류, 볶음, 분말 등으로 제조하여 이용되고 있다. 우엉에 관한 선행 연구로는 볶은 우엉을 활용한 차(Park 등, 2016), 열풍 건조한 우엉 분말을 첨가하여 제조한 죽(Hong과 Choi, 2014), 식빵(Tae 등, 2015), 카스텔라(Tae 등, 2016) 등이 보고되고 있다.

우엉을 포함한 농산물은 저장성을 연장하기 위해 열풍건조나 동결건조 등을 통해 수분을 제거하고 있다(Kim 등, 2023). 열풍건조는 초기비용이 적게 들고, 건조시간이 짧아 가정 및 소규모 기업 등에서 쉽게 사용할 수 있다는 장점이 있어 가장 많이 이용되고 있다. 그러나 고온에 의한 갈변, 균일한 건조의 어려움, 열에 약한 영양소 및 향미 성분의 파괴, 산화 반응 촉진 등의 단점이 있다(Choi 등, 2022). 동결건조는 식품을 동결시켜 재료에 함유된 수분을 승화시키는 방식으로 고온의 열을 사용하지 않으므로 보존성, 복원성 측면에서 우수한 품질 지표를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또한, 다른 건조법에 비해 영양성분 손실이 적고 식품의 향과 색의 보존에 효과적이지만, 건조시간이 길고 초기 투자 비용이 많이 소요되는 특성이 있다(Son 등, 2020).

식물체로부터 유용한 성분을 분리하기 위해서는 적절한 추출용매를 선택하는 것이 중요하다. 추출용매에 따라 용해되는 개별 폴리페놀, 플라보노이드 물질의 종류와 양이 다르므로, 우엉에 함유된 생리활성 물질 또는 항산화 성분을 효율적으로 추출할 수 있는 용매를 탐색하는 것이 필요하다. 현재까지 보고된 연구들은 우엉을 에탄올, 메탄올, 증류수 등의 단일용매로 추출한 후에 생리활성을 탐색한 연구들이 주를 이루고 있고(Im과 Lee, 2014; Ryu과 Yeo, 2023), 식품에 적용할 수 있는 에탄올과 증류수를 적절한 배율로 희석하여 우엉을 추출하고 각 추출 용매별 효능을 탐색한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 독성이 거의 없어 식품의 유효성분 추출에 적용할 수 있는 물과 에탄올을 기본으로 하여 우엉에 함유된 수용성 및 지용성 물질을 용해시킬 수 있는 용매 조성을 탐색하기 위해 증류수, 60% 및 95% 에탄올을 추출용매로 선정하였다.

우엉을 동결건조 또는 열풍건조의 방법으로 수분을 제거한 후에 선정한 3가지 용매(증류수, 60% 및 95% 에탄올)로 추출하여 품질특성, 생리활성물질 함량 및 항산화 효능을 비교하였다. 이를 통해 우엉이 지닌 기능성 성분의 파괴를 최소화하고 항산화 효능을 극대화할 수 있는 건조 방법 및 추출용매를 선정하여 우엉을 활용한 제품 개발에 활용할 수 있는 기초자료를 마련하고자 하였다.

실험 재료 및 시약

우엉은 경북 안동 지역에서 재배된 것을 농협 쇼핑몰을 통해 구매하였다. Catechin, gallic acid, Folin-Ciocalteu’s phenol reagent, 1,1-dipheny1-2-picrylhydrazyl(DPPH)은 Sigma-Aldrich Chemical Co.에서 구입하였고, 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), diammonium salt(ABTS)는 Flunk에서 구입하였다. 메탄올, 에탄올, acetonitrile, tetrahydrofuran은 J.T Baker Chemical Co. 제품을 사용하였고, 그 외 시약들은 분석용 등급을 사용하였다.

우엉 건조

우엉은 껍질 및 이물을 흐르는 물로 제거한 후 0.5 cm 두께로 절단하여 동결건조와 열풍건조를 하였다. 예비 실험을 통하여 슬라이스한 우엉 표면의 수분이 제거되어 바삭한 칩 상태가 되도록 동결건조 및 열풍건조의 시간을 달리 설정하였다. 동결건조는 절단한 시료 500 g을 은박도시락에 담아 -75°C 초저온냉동고(DF-810, Ilshin Lab Co.)에서 급속 동결한 후 동결건조기(FDU-1200, EYELA Co., Ltd.)를 활용하여 48시간 건조하였다. 열풍건조는 절단한 우엉 500 g을 105°C로 예열한 오븐(NDO-451SD, EYELA Co., Ltd.)에 넣어 24시간 건조하였다. 동결건조와 열풍건조가 끝난 시료는 푸드 그라인더(Hanil)로 마쇄하여 분말화한 후 30 mesh의 체에 2회 내려 균일한 입자 크기로 제조하였다(Fig. 1). 완성된 시료는 플라스틱 튜브에 담아 -20°C에 보관하며 본 실험에 사용하였다.

Fig 1. Powdered burdock made with different drying methods.

일반성분 함량 측정

건조 방법을 달리하여 제조한 우엉의 수분, 조회분, 조단백질 및 조지방 함량은 AOAC(1995)법에 따라 분석 및 측정하였다. 수분은 105°C의 드라이 오븐(NDO-451SD, EYELA Co., Ltd.)을 이용하여 건조 및 정량하였고, 조회분은 600°C의 회화로(Jeil)에 직접 회화시켜 측정하였다. 조단백질 함량은 단백질 분석기기(Kjeltec 2400 AUT, Foss Prairie)를 활용하여 semimicro-Kjeldhl법으로 분석하였고, 조지방 함량은 Soxhlet 추출기(ST 243 Soxtex^TM, Foss Tecator)를 사용하여 diethyl ether로 추출 및 정량하였다.

pH, 총 산도 및 가용성 고형물 측정

건조 방법을 달리한 우엉의 pH, 총 산도 및 가용성 고형물 측정을 위해 분말화한 시료 1 g에 증류수 9 mL를 첨가하여 vortex mixer로 혼합 후 40°C에서 10분간 초음파 추출한 다음 13,500×g, 10분간 원심분리(Mega 17R, Hanil Co.)를 하여 상등액을 얻었다. pH는 상등액을 취하여 pH meter (Mettler Toledo)로 측정하였다.

총 산도는 AOAC(1995)법을 따라 시료 상등액 10 mL에 pH meter 전극을 담근 후 0.1 N NaOH를 이용하여 pH 8.3까지 도달하는 데 필요한 NaOH 양(mL)을 citric acid 함량으로 환산하여 나타내었다.

총 산도(%)＝(V×F×A×D/S)×100

where, V: 0.1 N NaOH의 적정 소비량(mL)

F: 0.1 N NaOH의 Factor 값

A: 0.1 N NaOH 용액 1 mL에 상당하는 유기산의 양

D: 희석 배수량

S: 시료의 채취량(g)

가용성 고형물은 원심분리한 상등액을 취하여 당도계(PR-201α, Atago Co.)로 측정 후 °Brix로 나타내었다.

색도 및 갈색화 지표 측정

건조 방법을 달리하여 제조한 우엉 분말을 petri dish에 20 g씩 담아 색도계(Chrome Meter CR-300, Konica Minolta)를 이용하여 명도(L^*값, lightness), 적색도(a^*값, redness), 황색도(b^*값, yellowness)를 측정하였으며, 색도 보정은 L^*, a^*, b^*값이 각각 97.10, +0.24, +1.75인 백색 표준판을 사용하였다. 갈색화 지표(browning index; BI)는 Sung과 Chen(2017)의 방법에 따라 아래의 식으로 측정하였다.

BI＝100(x－0.31)/0.17

where, x＝(a^* sample＋1.75 L^* sample)/(5.645 L^* sample＋a^* sample－3.012 b^* sample)

시료 추출, 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량 측정

동결건조 및 열풍건조의 방법으로 제조한 우엉을 3가지 용매(증류수, 60% 및 95% 에탄올)로 추출하여 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량을 측정하였다. 우엉 시료 1 g에 증류수, 60% 에탄올 또는 95% 에탄올 9 mL를 첨가하고 vortex mixer로 혼합한 후 40°C에서 10분간 초음파 추출하여 13,500×g에서 10분간 1차 원심분리(Mega 17R, Hanil Co.) 후 상등액을 얻었다. 이후 1차 추출한 상등액 2 mL에 용매 28 mL를 넣어 희석 후 2차 원심분리하여 얻은 상등액으로 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 함량 및 항산화 활성 측정에 사용하였다.

총 폴리페놀 함량은 Singleton과 Rossi의 방법(1965)으로 분석하였다. 시료 0.2 mL에 10% Folin-Ciocalteu 시약 0.5 mL를 혼합하여 3분간 암소에서 반응시켰다. 이후 0.8 mL 10% sodium carbonate 용액을 첨가하여 1시간 동안 실온의 암소에서 반응시킨 후 96-well plate에 옮겨 microplate reader(Infinite M200 Pro, Tecan Group Ltd.)로 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 gallic acid를 표준물질로 하여 산출하였으며, 시료 1 g에 함유된 gallic acid equivalent(GAE)로 표시하였다.

총 플라보노이드 함량은 Zhishen 등의 방법(1999)으로 분석하였다. 시료 0.1 mL에 0.5 mL 증류수, 0.03 mL 5% sodium nitrate를 넣고 vortex mixer로 혼합한 후 6분간 실온에서 반응시켰다. 이후 0.06 mL 10% aluminum chloride 용액을 첨가하여 암소에서 5분간 반응시킨 후 0.2 mL 1 M sodium hydroxide 용액을 혼합한 후에 96-well plate에 옮겨 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량은 catechin을 표준물질로 하여 산출하였으며 시료 1 g에 함유된 catechin equivalent(CE)로 표시하였다.

항산화 활성 측정

건조 방법 및 추출용매에 따른 우엉의 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거능(Cheung 등, 2003), ABTS 라디칼 소거능(Re 등, 1999) 및 환원력(Oyaizu, 1986)으로 측정하였다. DPPH 라디칼 소거능은 시료 0.1 mL에 0.1 mL 0.2 mM DPPH 용액을 혼합하여 37°C의 암소에서 30분간 반응시킨 후, 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 우엉 추출액의 DPPH 라디칼 소거능은 시료 추출물을 대신하여 증류수를 넣은 대조군과 비교하여 백분율로 나타내었다.

ABTS 라디칼 소거능은 7 mM ABTS와 2.45 mM potassium persulfate를 실험 24시간 전 암소에서 반응시켜 ABTS 양이온을 형성시킨 후, 734 nm에서 흡광도 값이 0.17±0.03이 되도록 95% 에탄올로 희석하여 본 실험에 사용하였다. 흡광도 값을 맞춘 ABTS 용액 0.95 mL에 시료 0.05 mL를 섞어 10분간 실온에서 반응시킨 후 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. 우엉 추출물의 ABTS 라디칼 소거능은 시료 추출물을 대신하여 증류수를 넣은 대조군과 비교하여 백분율로 나타내었다.

환원력은 0.25 mL의 우엉 추출물에 0.25 mL 0.2 M phosphate buffer(pH 6.6) 및 1% potassium hexacyanoferrate를 첨가하여 50°C의 항온수조에 20분간 반응시켰다. 반응이 끝난 후 10% trichloracetic acid 용액 1 mL를 넣어 13,500×g에서 10분간 원심분리(Mega 17R, Hanil Co.)하여 상등액을 얻었다. 상등액 및 증류수 0.5 mL에 0.1% ferric chloride를 첨가하여 10분간 실온에서 반응시켰다. 이후 96-well plate에 옮겨 700 nm에서 측정한 흡광도 값을 환원력으로 나타내었다.

통계 처리

모든 실험은 3회 반복하여 평균(mean)±표준편차(standard deviation)로 나타내었고, 통계분석은 R-Studio(Version 4.4.0, RStudio, Inc.)를 이용하여 분산분석을 진행하였다. ANOVA를 이용하여 각 실험군 간의 유의성을 확인 후, P<0.05 수준에서 Duncan의 다중범위검정법을 이용하여 분석하였다.

일반성분 분석

건조 방법을 달리하여 제조한 우엉의 일반성분 함량을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 우엉의 수분함량은 열풍건조한 우엉분말에서 2.90%로 동결건조 우엉의 수분함량인 1.51%에 비해 약 1.92배 높게 나타났다. 조회분은 동결건조한 우엉에서 4.73%, 열풍건조한 우엉에서는 5.58%를 나타냈고, 조지방은 동결건조 및 열풍건조한 우엉에서 각각 0.69% 및 0.72%를 보였으나 통계적으로 유의성 있는 차이는 없는 것으로 나타났다. 조단백질 함량은 동결건조 및 열풍건조한 우엉에서 각각 1.36% 및 1.54%로 열풍건조한 우엉이 동결건조 우엉에 비해 약 1.13배 높게 나타났다.

Table 1 . Proximate analysis of burdock by different drying methods.

Measurement (%).	Drying methods.
	Freeze drying.	Hot-air drying.
Moisture. Crude ash. Crude protein. Crude fat.	1.51±0.14b. 4.73±0.30ns. 1.36±0.01b. 0.69±0.17ns.	2.90±0.07a. 5.58±0.07. 1.54±0.03a. 0.72±0.05.

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the different superscript (a,b) within the same row are significantly different at P<0.05..

ns: not significant..

열풍건조는 가열된 공기를 순환시켜 대류에 의해 수분을 제거하는 반면에 동결건조는 식품 내 수분을 동결한 후 감압 상태에서 얼음을 승화시키는 방식으로 식품의 내부까지 쉽게 건조됨으로써 열풍건조에 비해 효율적으로 더 많은 수분을 제거할 수 있다(Park 등, 1988). Kim 등(2023)은 생강을 각기 다른 방법으로

건조한 후에 수분함량을 측정한 결과, 동결건조한 생강의 수분이 2.17%로 마이크로웨이브 진공 건조(3.38%)나 열풍건조(4.65%)로 제조한 생강보다 수분함량이 가장 적음을 확인하여 본 연구와 유사한 결과를 나타냈다. 또한, Beom 등(2007)의 연구에서도 동결건조한 수창포의 수분이 4.87%였고, 30°C 및 40°C에서 열풍건조한 시료는 각각 12.43% 및 8.67%로 나타나 동결건조가 열풍건조에 비해 수분함량을 유의적으로 감소시킴을 확인하였다. Kim과 Kim(2018)의 연구에서는 건조 방법을 달리한 눈개승마의 수분함량이 동결건조에서 가장 낮았고, 그 뒤를 이어 열풍 및 진공건조 순으로 높아지는 수치를 나타냈다.

pH, 총 산도 및 가용성 고형물 분석

건조 방법을 달리하여 제조한 우엉의 pH, 총 산도 및 가용성 고형물을 측정한 결과는 Table 2에 나타냈다. 동결건조 및 열풍건조 우엉의 pH는 각각 5.95 및 5.52로 동결건조한 우엉의 pH가 더 높은 것을 확인하였다. 총 산도는 동결건조 및 열풍건조한 우엉에서 각각 0.22% 및 0.24%로 열풍건조 우엉의 총 산도가 더 높은 결과를 보였다. Hwang과 Kim(2023)의 연구에서는 동결건조 우엉 분말 첨가량이 늘어날수록 pH는 최대 6.38까지 낮아지고, 산도는 0.05로 높아지는 결과를 보였다. 본 연구에서도 pH 값이 낮을수록 산도값은 높아지는 것으로 보아 기존의 연구 결과와 유사한 것을 확인할 수 있었다. 우엉에는 아세트산, 옥살산, 시트르산, 말산 등의 유기산이 다량 함유되어 있으며, 유기산의 종류 및 함량 차이는 우엉의 pH 및 총 산도에 직접적인 영향을 준다(Hwang과 Kim, 2015). 또한 Aida 등(2007)의 연구에서 고온처리로 sucrose가 fructose와 glucose로 분해되는 과정 중에 일부는 유기산으로 변화한다고 보고하였다. 열풍건조 과정에서 우엉의 유기산 함량이 높아지고, 이로 인해 pH는 감소하고 총 산도는 증가하는 것으로 사료된다.

Table 2 . pH, total acidity, and soluble solid contents of burdock by different drying methods.

Measurement.	Drying methods.
	Freeze drying.	Hot-air drying.
pH. Total acidity (%). Soluble solid content (°Brix).	5.95±0.00a. 0.22±0.00b. 7.95±0.10a.	5.52±0.01b. 0.24±0.00a. 7.33±0.05b.

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the different superscript (a,b) within the same row are significantly different at P<0.05..

가용성 고형물의 경우, 동결건조한 우엉에서는 7.95°Brix로 열풍건조한 우엉의 7.33°Brix보다 높게 나타났다. 우엉에는 다양한 유리당이 포함되어 있는데 그중 fructose와 sucrose가 대표적이다(Han과 Koo, 1993). Kim 등(2009)은 감말랭이의 가용성 고형물은 수분이 적을수록 가용성 고형물도 낮아지는 것으로 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 보였다. 본 연구에서 동결건조한 우엉의 수분함량은 열풍건조한 우엉에 비해 적은 것으로 나타났으며, 이는 가용성 고형분이 열풍건조에 비해 동결건조에서 효율적으로 더 많이 농축된 결과로 사료된다. Lee와 Kim(2015)의 연구에서도 동결건조한 아로니아의 총고형분 함량이 6.57°Brix로 열풍건조한 시료의 5.37°Brix보다 높게 나타나 본 연구와 유사한 경향성을 보였다.

색도 및 갈색화 지표 분석

건조 방법을 달리하여 제조한 우엉 분말의 색도 측정 결과는 Table 3에 나타내었다. 동결건조 우엉의 명도(L^*)는 44.12로 열풍건조 우엉의 33.93보다 높은 값을 보였으며, 적색도(a^*) 및 황색도(b^*)는 열풍건조 우엉이 각각 2.43 및 5.24로 동결건조 우엉의 1.05 및 4.17에 비해 높은 수치를 나타냈다. 열풍건조한 우엉은 동결건조한 우엉에 비해 갈변이 진행되어 적색도와 황색도는 높은 수치를 보였다.

Table 3 . Hunter’s color values and browning index of burdock by different drying methods.

Measurement.	Drying methods.
	Freeze drying.	Hot-air drying.
Lightness (L*). Redness (a*). Yellowness (b*). Browning index.	44.12±2.23a. 1.05±0.04b. 4.17±0.37b. 11.42±0.38b.	33.93±0.70b. 2.43±0.09a. 5.24±0.33a. 21.67±1.18a.

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the different superscript (a,b) within the same row are significantly different at P<0.05..

선행 연구에서도 더덕(Jin 등, 2008)과 마늘(Chang과 Kim, 2011)을 각각 열풍건조 및 동결건조한 후에 색도를 측정한 결과, 열풍건조한 시료의 명도값이 낮고 적색도와 황색도는 높게 나타나 본 연구와 유사한 결과를 나타냈다. 갈색화 지표는 열풍건조 우엉이 21.67로 동결건조 우엉의 11.42보다 약 1.90배 높게 나타났고, 이를 통해 동결건조에 비해 열풍건조한 우엉에서 갈변이 많이 되었음을 확인하였다. Kim 등(2007)에 따르면 갈변화는 온도와 밀접한 관련이 있으며 동결건조한 양파 분말이 열풍건조 분말에 비해 갈색화 지표가 낮다고 보고되고 있다. 또한 우엉에는 다량의 폴리페놀 산화 효소(polyphenol oxidase)가 함유되어 있는데, 우엉 조직이 공기와 접촉하면 페놀성 화합물 중 gallic acid가 산화되는 과정에서 갈변 현상이 나타난다(Im 등, 2005). 또한, 식품을 열풍으로 건조하면 산화반응이 가속화되므로 동결건조보다 열풍건조에서 갈색화 지표가 증가하는 것으로 알려져 있다(Li 등, 2023). 본 연구에서도 열풍건조 우엉의 갈색화 지표가 높게 나타남에 따라 건조 온도가 높을수록 갈변이 더 많이 진행된다는 선행 연구 결과와 유사함을 확인하였다.

총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량 분석

건조 방법 및 추출 용매를 달리하여 제조한 우엉의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 측정한 결과는 Fig. 2와 같다. 열풍건조에 비해 동결건조한 우엉의 총 폴리페놀 함량이 3가지 추출용매에서 모두 높게 나타났다. 특히 동결건조 및 열풍건조한 우엉을 60% 에탄올로 추출한 경우, 총 폴리페놀 함량은 각각 276.82 μg GAE/g 및 265.68 μg GAE/g으로 다른 추출용매에 비해 가장 높은 함량을 보였으며, 동결건조한 우엉의 총 폴리페놀이 열풍건조한 우엉에 비해 1.04배 높게 나타났다. 95% 에탄올 추출물에서는 동결건조 및 열풍건조한 우엉의 총 폴리페놀 함량이 각각 126.33 μg GAE/g 및 51.62 μg GAE/g으로 동결건조 우엉에서 열풍건조한 시료에 비해 약 2.45배 더 많은 총 폴리페놀 화합물을 확인하였다. 증류수 추출물의 총 폴리페놀 함량은 동결건조 및 열풍건조한 우엉에서 각각 249.38 μg GAE/g 및 191.96 μg GAE/g으로 동결건조한 우엉에서 더 높은 함량을 보였다.

Fig 2. Total polyphenol and total flavonoid contents of burdock by different drying methods and extraction solvent. Data were the mean±SD of triplicate experiment. Means with the different letters (a-f) are not significantly different at P<0.05. GAE=gallic acid equivalent. CE=catechin equivalent.

총 플라보노이드 함량은 증류수나 95% 에탄올에 비해 60% 에탄올 추출물에서 가장 높은 수치를 나타냈다. 즉, 60% 및 95% 에탄올 추출물에서 동결건조한 우엉이 각각 272.07 μg CE/g 및 90.18 μg CE/g으로 열풍건조 우엉보다 각각 1.79배 및 6.00배 높은 총 플라보노이드 함량을 보였다. 증류수 추출물의 경우, 총 플라보노이드 함량은 동결건조한 우엉에서 89.03 μg CE/g으로 열풍건조한 우엉의 127.29 μg CE/g보다 약 1.43배 적은 수치를 나타냈다. 이상의 결과를 종합해 보면, 총 폴리페놀 함량은 동결건조 및 열풍건조한 우엉에서 모두 60% 에탄올> 증류수> 95% 에탄올 순으로 높게 나타났다. 총 플라보노이드 함량은 동결건조 및 열풍건조 모두에서 60% 에탄올 추출물에서 가장 높았고, 동결건조한 우엉에서는 증류수와 95% 에탄올 추출물에서의 총 플라보노이드 함량의 차이는 통계적인 유의성이 없는 것으로 나타났다. 열풍건조한 우엉에서는 증류수 추출물이 95% 에탄올 추출물에 비해 높은 총 플라보노이드 함량을 보였다.

식물체에 함유된 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량은 추출용매에 따라 차이가 있는 것으로 보고되고 있다. Kim 등(2015)의 연구에 따르면 라즈베리에 함유된 caffeic acid는 증류수 및 95% 에탄올 추출물에서 각각 17.20 μg/g 및 9.90 μg/g으로 증류수 추출에서 약 1.74배 높은 함량을 보였고, gallic acid도 증류수 추출물(228.42 μg/g)에서 95% 에탄올 추출물(35.68 μg/g)에 비해 더 많은 함량을 나타냈다. 이에 반해 quercetin의 경우는 증류수 추출물(1.45 μg/g)에 비해 95% 에탄올 추출물(17.76 μg/g)에서 높은 함량을 확인하였다. Kim 등(2014)의 연구에서도 추출용매를 달리하여 우엉 뿌리에 함유된 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과, 에탄올 추출물에서 5.01 mg/g으로 증류수 추출물의 2.27 mg/g에 비해 약 2.21배 높은 총 폴리페놀 함량을 나타내는 것과 유사하였다. 페놀성 화합물은 식품의 종류, 가열 방식 및 시간에 의해 그 함량이 증가하거나 감소하는 것으로 보고되고 있다(Hwang 등, 2019; Kang 등, 2008). Park 등(2018)은 우엉에 함유된 caffeic acid, gallic acid, chlorogenic acid 등의 폴리페놀 화합물을 확인하였고, gallic acid는 데치기나 찌는 과정을 거치면서 함량이 유의적으로 감소하는 반면, chlorogenic acid와 caffeic acid는 열처리 과정을 거치면서 함량이 증가하는 것으로 보고한다. An 등(2016)의 연구에서 동결건조한 생강이 열풍건조 생강에 비해 약 2배 더 많은 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 확인하였고, 이는 생강을 60°C 이상으로

가열할 경우 페놀성 화합물이 열에 의해 파괴되기 때문으로 보고하여 본 연구 결과와 유사한 경향성을 보였다. 우엉의 대표적 페놀성 성분인 caffeic acid의 경우 우엉 등의 근채류에 다량 함유되어 있는데, Kim 등(2021)의 연구에서 왕대, 조릿대 및 오죽을 추출용매를 달리하여 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과, 30% 및 70% 에탄올 추출물에서 가장 높은 함량을 보였고, 순수한 에탄올이나 증류수 추출물에서는 그 함량이 감소하였다. 또한 개똥쑥(Kim과 Kim, 2020)은 열수 및 100% 에탄올 추출물보다는 40% 에탄올 추출물에서 더 높은 총 플라보노이드 함량을 나타냈고, 비단풀(Kwon 등, 2016)은 증류수보다는 70% 에탄올 추출물에서 더 높은 총 플라보노이드 함량을 보였다. 이러한 결과들을 종합해 보면, 개별 폴리페놀 및 플라보노이드 물질의 화학구조에 따라 용매에 대한 용해도가 다르므로 추출 시 각 성분의 흡수, 용해도 및 가용성 등을 고려한 추출 조건 설정이 중요할 것으로 사료된다(Kim과 Kim, 2020).

DPPH와 ABTS 라디칼 소거 활성 및 환원력 분석

건조 방법 및 추출용매를 달리하여 제조한 우엉 분말의 DPPH와 ABTS 라디칼 소거 활성 및 환원력을 측정한 결과는 Fig. 3과 같다. 항산화 활성은 추출용매에 따라 다르게 나타났으며, DPPH 라디칼 소거 활성은 95% 에탄올 추출물에서 70.74~72.23%로 가장 높았고, 60% 에탄올 추출물에서는 52.66~61.47%, 증류수 추출물에서는 36.92~40.90%로 DPPH 라디칼 소거 활성이 가장 낮게 나타났다. 건조 방법에 따른 DPPH 라디칼 소거 활성은 증류수, 60% 및 95% 에탄올 추출물 모두에서 동결건조한 우엉이 열풍건조한 우엉보다 높게 나타났다. 건조 방법에 따른 고구마의 DPPH 라디칼 소거 활성을 측정한 선행 연구에서도 열풍건조에 비해 동결건조한 고구마에서 유의적으로 높은 결과를 보였다(Hwang 등, 2023). 또한, Jung 등(2010)의 연구에서도 장뇌삼과 재배삼은 증류수 추출물에 비해 80% 에탄올 추출물이 약 1.45배 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 보여 본 연구와 유사함을 확인하였다.

Fig 3. Antioxidant activities of burdock by different drying methods and extraction solvent. Data were the mean±SD of triplicate experiment. Means with the different letters (a-e) are not significantly different at P<0.05.

ABTS 라디칼 소거능에서도 DPPH 라디칼 소거능과 비슷한 결과를 나타냈다. 95% 에탄올로 추출한 동결건조 및 열풍건조한 우엉에서 ABTS 라디칼 소거 활성은 각각 75.87% 및 75.74%로 60% 에탄올의 63.63~69.96% 또는 증류수 추출물의 46.86~63.74%에 비해 약 1.19~1.62배 높은 ABTS 라디칼 소거 활성을 보였다. 또한, 동결건조한 우엉의 ABTS 라디칼 소거 활성이 열풍건조한 우엉에 비해 높음을 확인하였다. 본 연구 결과와 유사하게 Hwang 등(2023)의 연구에서도 동결건조한 고구마의 ABTS 라디칼 소거 활성이 열풍건조한 고구마에 비해 높게 나타나는 것으로 보고된 바 있다.

환원력은 700 nm에서 흡광도로 측정하였고, 흡광도 값이 높으면 환원력도 높은 것으로 보고되고 있다(Oyaizu, 1986). 건조 방법에 따른 환원력은 동결건조한 우엉에서는 0.87~0.97의 흡광도를 나타냈고, 열풍건조한 우엉에서는 0.85~0.90의 흡광도를 보여 동결건조한 우엉의 환원력이 높음을 확인하였다. 추출용매에 따른 환원력은 95% 에탄올 추출물에서 가장 높았고 증류수 추출물에서 가장 낮았다. 동결건조 및 열풍건조한 우엉의 95% 에탄올 추출물의 환원력은 각각 0.97 및 0.90의 흡광도를 보였고, 증류수 추출물에서는 0.87 및 0.85의 흡광도 값을 나타냈다.

우엉 추출물의 항산화 활성은 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량과는 달리 증류수나 60% 에탄올 추출보다는 에탄올을 단독으로 사용했을 때 높게 나타났다.

일반적으로 식물체의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량과 항산화 활성은 상관관계가 있는 것으로 알려져 있으나, 본 실험에서는 이들 사이에 뚜렷한 상관관계가 나타나지 않았다. 선행 연구에서도 눈개승마(Kim 등, 2011)나 톳(Lee 등, 2020)에 함유된 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량과 항산화 활성의 결과가 다르게 나타남을 확인하여 본 연구 결과와 유사한 경향성을 보였다. 이는 추출용매에 따라 용해되는 개별 폴리페놀 및 플라보노이드 물질의 종류와 양이 다르고, 우엉에는 폴리페놀 및 플라보노이드 화합물 이외에 다른 물질들이 항산화 반응에 관여하기 때문으로 사료된다. 따라서 우엉에 함유된 항산화 물질들에 대한 작용기전, 과산화물의 분해 등에 대한 심도 있는 추가적인 연구가 필요하다. 이상의 모든 결과를 보아, 우엉의 저장, 영양과 품질개선 및 갈변을 최소화하기 위하여 열풍건조보다 동결건조 방식을 택하고, 증류수나 60% 에탄올보다 95% 에탄올 추출이 항산화 활성에 긍정적인 효과를 나타낼 것으로 사료된다.

본 연구는 우엉을 동결 및 열풍건조의 방법으로 제조한 후에 증류수, 60% 및 95% 에탄올로 추출하여 이화학적 품질특성 및 항산화 물질의 함량 차이를 비교하고 적절한 건조방식 및 추출용매를 선정하고자 하였다. 수분 및 조단백질 함량은 동결건조 및 열풍건조 각각 1.51~2.90%, 1.36~1.54%로 열풍건조한 우엉이 높았고, 조지방 및 회분은 각각 0.69~0.72% 및 4.73~5.58%로 건조 방법에 따른 통계적인 차이는 나타나지 않았다. 건조방식에 따른 우엉의 pH는 동결건조한 우엉이 5.95로 열풍건조 우엉의 5.52보다 높았고, 산도는 0.22%로 열풍건조한 우엉의 0.24%보다 낮게 나타났다. 당도는 동결건조 우엉이 7.95°Brix로 열풍건조에 비해 높게 나타났다. 건조방식에 따른 색도는 열풍건조에 비해 동결건조한 우엉의 명도값은 높았고 적색도 및 황색도는 낮게 나타났다. 갈색화 지표는 열풍건조한 우엉이 동결건조 우엉보다 2배 이상 높았다. 건조방식 및 추출용매에 따른 총 폴리페놀은 동결건조 우엉이 최대 276.82 μg GAE/g으로 열풍건조한 우엉의 265.68 μg GAE/g에 비해 약 1.04~2.45배 높은 생리활성을 보이며, 추출용매의 경우 60% 에탄올 추출용매에서 1.44~2.19배 높은 수치를 보였다. 총 플라보노이드도 동결건조한 우엉이 약 3.01~3.05배 높은 생리활성을 보이며 유의적인 차이를 보였다. 또한 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 환원력으로 측정한 항산화 활성의 경우 동결건조 우엉이 전반적으로 열풍건조보다 높은 항산화력을 보이며 추출용매의 경우 95% 에탄올에서 높게 나타났다. 이상의 결과로 보아 동결건조한 우엉을 첨가하며 에탄올 추출물을 활용하는 것이 생리활성 및 항산화 기능 향상에 기여할 수 있음을 확인하였고, 이를 토대로 건조 방법 및 용매 선정에서 기초자료로 이용 가능할 것으로 사료된다.