고구마(Ipomoea batatas L.)는 메꽃과의 다년생 초본으로 재배가 용이하고 다양한 전분작물 중에서 단위 면적당 생산량도 많아 탄수화물을 가장 많이 생산하는 작물로 알려져 있으며, 쌀, 밀, 옥수수와 같은 곡물보다 단위 면적당 생산량이 30~49% 더 많아 가공용 원료로써 이용도가 높은 작물이다(Park 등, 2021).

고구마는 육색과 용도 등에 따라 분류할 수 있으며 용도에 따라서 식용, 가공용 및 관상용으로 구분하기도 한다(Teow 등, 2007; Lee 등, 2013). 고구마를 과육의 색에 의해 분류하면 일반고구마와 자색 및 주황색을 띤 유색고구마로 구분하는데, 유색의 색소 성분은 다양한 페놀성 물질을 함유하여 항산화성과 같은 생리활성을 나타낸다(Song 등, 2005). 최근에는 고구마에 함유된 β-카로틴, 안토시아닌, 폴리페놀, 강글리오사이드 등과 같은 성분의 기능성이 알려지고(Almeida와 Penteado, 1988; Lee 등, 2000; 2007), 기능성을 향상시킨 새로운 유색고구마 품종이 개발되어 대량생산 되면서 고구마가 건강기능식품의 소재로 새롭게 인식되고 있다(Kim 등, 2015). 육질이 신선한 오렌지색을 보이는 주황색고구마는 일반고구마에 비해 천연 β-카로틴 함량이 매우 높으므로 레티놀의 공급원, 항암효과를 갖는 식품으로 인식되며(Peto 등, 1981; Almeida와 Penteado, 1988; Teow 등, 2007), 표피와 육질이 진한 자색을 띠는 자색고구마는 높은 안토시아닌 함량에 의한 항돌연변이, 항산화, 간 기능 보호 등의 기능이 보고되어 있다(Cho 등, 2003; Lee 등, 2007; Park 등, 2011).

양갱은 한천과 설탕, 팥을 이용하여 만드는 고에너지 식품으로 후식이나 기호 식품으로 이용된다. 양갱의 주원료인 한천은 대부분 식이섬유질로 구성되어 있어 수분의 흡수량이 많고 적당량 섭취하면 쉽게 포만감을 느끼며 변비에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Jeon 등, 2005). 또한 양갱은 소비층이 꾸준한 한국의 대표적인 간식거리이고 다양한 재료를 첨가하여 기능성 있는 제품으로 제조가 가능하며, 가정에서도 쉽게 제조하여 섭취할 수 있다(Han과 Kim, 2011). 양갱에 관한 연구로는 쌀눈 분말(Eom 등, 2021), 갈색거저리 분말(Lee 등, 2021), 초석잠 분말(Jegal, 2020), 모링가 잎 분말(Jhee 등, 2020), 우엉분말(Kim과 Yoo, 2019) 등 양갱재료에 다양한 부재료를 첨가하여 제조한 연구가 진행되었지만 색깔이 다른 고구마 품종을 이용하여 제조한 양갱의 품질특성에 관한 연구는 찾아보기 어려운 실정이다.

따라서 본 연구에서는 육색이 다른 고구마 품종을 이용하여 만든 양갱의 품질특성과 항산화 활성을 평가하고 고구마 분말의 가공식품 이용가능성 및 식품소재로서의 활용도를 높이기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

실험재료

본 연구에 사용된 고구마는 2021년에 수확한 육색이 주황색인 주황미, 자색인 신자미와 대조구로 육색이 황색이며 식미가 우수한 대유미 품종을 농촌진흥청 바이오에너지센터(Muan, Korea)에서 제공받아 사용하였다. 제공받은 고구마는 흐르는 물에 세척하여 이물질을 제거한 다음 박피하여 40°C 열풍건조기(WFO-459PD, EYELA, Tokyo, Japan)에서 48시간 동안 건조한 뒤 분쇄기(Twister TW100, POWTEQ, Kiev, Ukraine)로 분쇄하여 사용하였다. 설탕(CJ CheilJedang, Incheon, Korea), 분말 한천(Fine Agar, Jeonnam, Korea) 및 소금(Hanju, Ulsan, Korea)은 시중에서 구입하여 사용하였다.

양갱의 제조

양갱은 최종 제품의 32%에 해당하는 설탕, 8%의 고구마 분말, 2% 한천 그리고 0.4% 소금의 비율이 되도록 첨가하여 제조하였다. 즉, 한천 5 g을 물 300 mL에 넣고 10분간 불린 후 고구마 분말 20 g을 넣어 85~90°C에서 20분간 가열한 후 설탕 80 g과 소금 1 g을 넣고 양갱의 중량이 250 g이 될 때까지 가열 농축하여 제조하였다.

색도 및 당도 측정

양갱의 색도는 색차계(Chromatometer CR-300, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 양갱의 표면을 명도(lightness)를 나타내는 L값, 적색도(redness)를 나타내는 a값 및 황색도(yellowness)를 나타내는 b값을 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다. 이때 표준색은 L값 96.28, a값 +0.14 및 b값 +1.99인 표준색판을 이용하여 표준화 작업을 한 후 측정하였다(Kim과 Choi, 2008). 양갱의 당도는 시료 1 g에 증류수 10 mL를 가하여 균질화한 다음 4,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 얻은 상층액을 굴절당도계(PR-101α, Atago Co., Ltd., Tokyo, Japan)로 측정하여 °Brix로 표시하였다.

조직감 측정

양갱의 조직감은 조직감 측정기(TA-XT2, Stable Micro Systems Ltd., Godalming, UK)를 이용하여 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness), 검성(gumminess) 및 응집성(cohesiveness)을 5회 반복 측정하였다. 측정 시료는 25°C에서 지름 20 mm, 높이 10 mm로 절단하여 사용하였다. 조직감 측정기를 이용한 측정조건은 pre-test speed 2 mm/s, test speed 2 mm/s, post-test speed 2 mm/s, distance 5 mm(50% strain), accessory는 60 mm cylinder probe를 사용하였다.

총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 측정

총 폴리페놀 함량은 Dewanto 등(2002)의 방법을 변형하여 사용하였으며 Folin-Ciocalteu reagent가 추출물의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 정색으로 발색하는 것을 원리로 분석하였다. 양갱 추출물은 제조된 양갱 5 g에 메탄올 50 mL를 가한 뒤 25°C 수욕상에서 3시간 동안 초음파 추출한 후 4,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 얻은 상등액을 사용하였다. 즉, 양갱 메탄올 추출물 100 μL에 2% Na₂CO₃ 용액 2 mL를 가하여 3분간 방치한 다음, 0.5 M Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 첨가한 후 실온에서 30분 반응한 다음 spectrometer(UV-1600, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 사용하여 750 nm에서 반응액의 흡광도 값을 측정하였다. 표준물질로 gallic acid(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 사용하여 검량선을 작성하였다. 총 플라보노이드 함량은 colorimetric method의 방법(Mau 등, 2002)에 의해 측정하였다. 즉, 양갱 메탄올 추출물 125 μL에 5% NaNO₂ 75 µL를 가한 후 6분 동안 방치하고 10% AlCl₃･H₂O 150 µL를 넣고 5분 방치하였다. 1 M NaOH 500 µL를 가한 후 흡광도값 510 nm에서 측정하였다. 표준물질로 catechin(Sigma Chemical Co.)을 이용하여 표준곡선을 작성한 후 각 샘플의 총 플라보노이드 함량(catechin equivalent, CE)을 계산하여 mg CE/25 g fresh weight로 나타내었다.

ABTS 및 DPPH에 의한 전자공여능 측정

양갱의 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)(ABTS) 라디칼 제거 활성은 Choi 등(2006)의 방법에 따라 측정하였다. 양갱 추출물은 제조된 양갱 5 g에 메탄올 50 mL를 가한 뒤 25°C 수욕상에서 3시간 동안 초음파 추출한 후 4,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 얻은 상등액을 사용하였다. 즉, 7.4 mM(ABTS, Sigma-Aldrich Co.)과 2.6 mM potassium persulfate를 하루 동안 암소에서 방치하여 ABTS 양이온을 형성시킨 후 735 nm에서 흡광도 값이 1.4가 되도록 물 흡광계수(ε＝3.6×10⁴ M^-1 cm^-1)를 이용하여 증류수로 희석하였다. 희석된 ABTS 용액 1 mL에 양갱 추출물 50 μL를 가하여 흡광도의 변화를 정확히 60분 후에 측정하였으며, 표준물질로 L-ascorbic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 동량 첨가하였다. 양갱의 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)에 의한 전자공여능(electron donating ability, EDA)은 Hwang 등(2006)의 방법을 변형하여 측정하였다. 양갱 추출물 0.2 mL에 0.2 mM DPPH(Sigma-Aldrich Co.) 용액 0.8 mL를 가하여 실온에서 60분간 방치한 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였으며, EDA는 시료첨가구와 비첨가구의 흡광도 차이를 mg ascorbic acid eq(AAE)/g으로 표현하였다.

관능검사

고구마 분말을 첨가한 양갱의 관능검사는 충북대학교 생물윤리위원회의 IRB(Institutional Review Board, IRB No. CBNU-202112-HR-0224) 승인 후 실시하였다. 충북대학교에 재학 중인 대학(원)생 중 동의서를 받은 14명을 관능검사요원으로 선정하고 사전교육을 실시한 후 검사에 응하도록 하였다. 관능검사용 양갱은 일정한 크기(1×1×1 cm)로 자른 뒤 각 시료의 용기에는 숫자를 표시하였고 제시 순서는 무작위로 진행하였다. 시료와 시료 사이에 입을 헹굴 수 있도록 정수된 물(20±1°C)과 뱉는 컵을 함께 제공하여 시료를 평가하기 전에 시료의 특성에 따른 전 시료와의 혼란과 감각의 둔화를 줄이기 위해 2~3회 정도 충분히 입 헹굼을 하도록 하였다. 양갱의 검사 항목은 color, flavor, taste, texture 및 overall acceptance 총 5가지 항목을 7점 기호척도법으로 최고 7점, 최저 1점으로 평가하도록 하였다.

통계분석

통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균과 표준편차를 구하고 일원배치 분산분석(one way ANOVA test) 후 Duncan’s multiple range test를 실시하여 5% 수준에서 각 요인 간의 유의성을 검정하였다.

색도 및 당도

고구마 분말 첨가에 따른 양갱의 색도 및 당도 결과는 Table 1과 같다. 양갱의 색도를 분석한 결과, 명도는 주황미 분말 첨가 양갱이 30.94로 가장 높고 대유미 분말 첨가 양갱이 23.16 그리고 신자미 분말 첨가양갱이 12.44로 가장 낮았다(P<0.05). 적색도의 경우 신자미 분말을 첨가한 양갱이 2.49로 가장 높게 나타났으며(P<0.05), 주황미 분말을 첨가한 양갱이 -2.70 그리고 대유미 분말을 첨가한 양갱이 -2.99로 두 품종 간에 유의적인 차이는 없었다. 황색도의 경우 주황미 분말을 첨가한 양갱이 10.22로 가장 높았고 대유미 분말을 첨가한 양갱이 5.03 그리고 신자미 분말을 첨가한 양갱이 3.06으로 가장 낮은 값을 나타내었다(P<0.05). 유색고구마인 주황미와 신자미를 첨가한 양갱의 색도가 일반고구마인 대유미를 첨가한 양갱에 비해 적색도에서는 신자미가, 황색도에서는 주황미가 뚜렷한 색을 나타내는 결과를 보였다. 이러한 결과는 고구마 분말 색도의 경우 자색고구마가 명도가 가장 낮게 나타나고 적색도의 경우 자색, 주황색, 일반고구마 순으로 유색고구마가 높게 나타나는 Park 등(2021)의 연구 결과와 자색고구마에 함유된 안토시아닌 색소로 인해 자색고구마의 첨가량이 증가할수록 양갱의 명도가 감소하고 무첨가군에 비해 적색도가 증가했다는 연구(Lee와 Choi, 2009)를 통해, 고구마 고유의 색상이 양갱의 색에 영향을 주었음을 알 수 있다. 양갱의 당도는 대유미, 주황미 및 신자미 분말 첨가 양갱의 당도가 각각 55.33, 56.33 및 54.00°Brix로 품종 간 유의적인 차이는 보이지 않았다. 이는 양갱에서 설탕의 비율이 32%로 많은 부분을 차지하기 때문으로 생각된다.

Table 1 . Color and sugar contents of yanggaeng added with different sweet potato powders.

Varieties	Hunter’s value			°Brix
	L	a	b
Daeyumi	23.16±2.05b1)2)	−2.99±0.21b	5.03±0.14b	55.33±0.58ab
Juwhangmi	30.94±0.42a	−2.70±0.01b	10.22±0.31a	56.33±0.58a
Sinjami	12.44±0.44c	2.49±0.16a	3.06±0.15c	54.00±1.00b

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

조직감

고구마 분말 첨가에 따른 양갱의 조직감을 측정한 결과는 Table 2와 같다. 양갱의 조직감은 경도, 부착성, 탄력성, 씹힘성, 검성 및 응집성의 6가지 특성을 평가하였다. 경도의 경우 대유미 분말 첨가 양갱이 1,985.13 g였으며, 주황미와 신자미가 각각 2,223.81 및 2,186.60 g로 대유미 분말을 첨가한 양갱보다 높았다(P<0.05). 씹힘성의 경우 354.98~399.19, 검성의 경우 525.48~579.39의 범위로 나타나며 두 가지 특성 모두 신자미 분말을 첨가한 양갱에서 가장 높은 결과를 보였으나, 경도의 결과와 마찬가지로 품종 간 큰 차이를 볼 수 없었다. 부착성의 경우 품종에 따라 -40.80~-36.46 범위를 나타내었으며, 탄력성은 0.67~0.69, 응집성은 0.24~0.28의 범위로 품종 간에 유의적인 차이는 보이지 않았다. Shin과 Ahn(1987)의 연구에 따르면 고구마의 호화시간에 따라 분질 및 점질 고구마의 경도 차이가 보이나, 고구마를 완전히 호화시켰을 경우에는 경도의 차이가 보이지 않는다고 하였다. 따라서 본 연구에서도 양갱에 첨가된 고구마 분말의 호화가 완료되었기 때문에 양갱의 조직감에서는 큰 차이를 보이지 않았다고 생각된다.

Table 2 . Texture profile analysis of yanggaeng added with different sweet potato powders.

Varieties	Texture
	Hardness (g)	Adhesiveness (g·s)	Springiness	Chewiness	Gumminess	Cohesiveness
Daeyumi	1,985.13±117.36b1)2)	−36.46±9.73a	0.69±0.05a	371.53±89.17ab	534.02±100.62b	0.28±0.08a
Juwhangmi	2,223.81±78.28a	−38.73±12.28a	0.67±0.03a	354.98±56.06b	525.48±60.22b	0.24±0.03a
Sinjami	2,186.60±123.68a	−40.80±11.90a	0.69±0.04a	399.19±87.56a	579.39±101.43a	0.26±0.06a

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량

고구마 분말 첨가에 따라 양갱의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 측정한 결과는 Table 3과 같다. 양갱의 총 폴리페놀 함량 측정 결과, 대유미 분말 첨가 시 24.21 mg GAE/100 g, 주황미 분말 첨가 시 36.62 mg GAE/100 g, 신자미 분말 첨가 시 124.81 mg GAE/100 g으로 품종 간에 유의적인 차이가 나타났다(P<0.05). 양갱의 총 플라보노이드 함량은 대유미 분말을 첨가할 경우 검출되지 않았고 주황미 분말 첨가 시 3.28 mg CE/100 g, 신자미 분말 첨가 시 47.30 mg CE/100 g으로 신자미가 높았다(P<0.05). 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 신자미> 주황미> 대유미 순으로 높았는데 이러한 결과는 유색고구마가 일반고구마에 비해 많은 페놀성 화합물을 함유하고 있으며(Song 등, 2005), 특히 자색고구마인 신자미의 경우 다량 함유된 안토시아닌 색소로 인하여 총 페놀 함량이 주황색고구마와 일반고구마에 비하여 높기 때문이라 생각된다(Lee 등, 2007; Park 등, 2011; Lee 등, 2012).

Table 3 . Total polyphenol, flavonoid content, and antioxidant activity of yanggaeng added with different sweet potato powders.

Varieties	Total polyphenol (mg GAE/100 g)	Total flavonoid (mg CE/100 g)	ABTS (mg AAE/100 g)	DPPH (mg AAE/100 g)
Daeyumi	24.21±0.20c1)2)	ND3)	ND	ND
Juwhangmi	36.62±0.39b	3.28±0.15b	11.49±0.59b	ND
Sinjami	124.81±2.36a	47.30±0.87a	34.76±1.47a	70.88±3.26a

¹⁾Values are mean±SD (n=3)..

²⁾Different small letters in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

³⁾Not detected..

ABTS 및 DPPH에 의한 EDA

고구마 분말 첨가에 따른 양갱의 EDA를 측정한 결과는 Table 3과 같다. ABTS 결과 대유미 분말을 첨가한 양갱에서는 활성을 보이지 않았고 주황미 분말 첨가 시 11.49 mg AAE/100 g, 신자미 분말 첨가 시 34.76 mg AAE/100 g으로 신자미가 높았다(P<0.05). DPPH 결과 대유미와 주황미를 첨가한 양갱에서는 활성을 보이지 않았으나 신자미 분말 첨가 시 70.88 mg AAE/100 g으로 고구마 세 품종 중 신자미의 항산화 활성이 가장 높게 나타났다. 고구마 분말을 첨가한 양갱의 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거능은 양갱의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 결과와 유사한 경향이었다. 이러한 결과는 자색고구마의 항산화 활성 또는 전자소거능이 흰색, 황색 또는 주황색 등의 육색을 띠는 고구마보다 높다고 보고한 연구와 일치하는 경향이었고(Huang 등, 2006), ABTS 라디칼 소거능이 일반고구마인 대유미를 첨가할 때보다 주황미, 신자미를 첨가한 양갱이 높은 활성을 보인 것은 자색고구마인 신자미에 함유된 안토시아닌과 주황색고구마인 주황미의 카로티노이드계 색소 성분인 β-카로틴 등의 물질이 항산화 활성에 영향을 끼쳤기 때문이라 생각된다.

관능평가

고구마 분말 첨가에 따른 양갱의 관능검사 결과는 Table 4에 나타내었다. 관능검사는 색, 향, 맛, 식감, 전체적인 기호도 5가지 특성을 평가하였다. 색과 향은 신자미 분말을 첨가한 양갱이 높은 점수를 받았고(P<0.05) 맛, 식감, 전체적인 기호도는 주황미가 낮았으며(P<0.05), 대조구로 사용된 대유미와 신자미는 통계적으로 차이는 없었지만 신자미가 높은 점수를 받았다. 색의 경우 자색을 띠는 신자미, 황색을 띠는 대유미, 주황색을 띠는 주황미 순으로 선호도를 보였고(P<0.05), 향의 경우 대유미와 주황미 분말을 첨가한 양갱 간의 선호도에는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 맛, 식감, 전체적인 기호도의 경우 모두 주황미 분말을 첨가한 양갱에 대한 선호도가 가장 낮은 결과를 나타내었다(P<0.05). 관능평가 결과를 통해 양갱 제조 시 대조구와 맛, 식감, 전체적인 기호도에 차이가 없으면서 색과 향의 선호도가 높은 자색고구마인 신자미가 세 품종 중 이용에 가장 적합하다고 판단된다.

Table 4 . Sensory evaluation score of yanggaeng added with different sweet potato powders.

Varieties	Properties
	Color	Flavor	Taste	Texture	Overall acceptance
Daeyumi	6.07±0.62b1)2)	4.00±0.68b	5.71±0.73a	5.79±0.58a	5.64±0.74a
Juwhangmi	4.93±0.73c	3.93±0.73b	3.64±0.63b	3.71±0.47b	3.71±0.73b
Sinjami	6.57±0.51a	6.07±0.73a	6.14±0.77a	5.86±0.86a	5.93±0.83a

¹⁾Values are mean±SD (n=14)..

²⁾Different small letters in the same column indicate a significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05)..

본 연구는 육색이 다른 세 품종의 고구마 분말을 첨가한 양갱의 품질특성 및 항산화 활성을 평가하였다. 양갱의 색도는 주황미 첨가 양갱의 명도 및 황색도가 높았으며, 신자미 첨가 양갱의 적색도가 가장 높고 명도가 가장 낮았다. 당도는 54.00~56.33°Brix의 범위로 나타났다. 조직감은 경도에서 대유미를 첨가한 양갱이 1,985.13 g로 가장 낮았고, 씹힘성 및 검성에서는 신자미를 첨가한 양갱이 399.19 및 579.39로 가장 높았다. 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 신자미를 첨가한 양갱이 각각 124.81 mg GAE/100 g 및 47.30 mg CE/100 g으로 가장 많았고 주황미, 대유미가 그다음 순이었다. ABTS 및 DPPH 라디칼 소거능은 대유미 첨가 시 나타나지 않았으나 신자미 첨가 시 각각 34.76 mg AAE/100 g 및 70.88 mg AAE/100 g으로 높았다. 관능평가 결과 색, 맛, 식감을 비롯한 전체적인 기호가 신자미가 우수했고 주황미는 낮았다. 이러한 결과를 통해 고구마 고유의 육색을 살려 양갱을 제조할 수 있으며, 씹힘성, 검성, 기능성분과 항산화 활성이 높고 색과 향에서 선호도가 우수한 자색고구마인 신자미가 3품종 중 가장 적합한 것으로 나타났다.

본 연구는 농촌진흥청 연구비지원(과제번호: PJ0142332022)에 의해 수행되었으며 이에 감사드립니다.