고구마(Ipomoea batatas (L.) Lam)는 메꽃과의 여러해살이 식물로 지하부인 뿌리를 식용하며 전 세계적으로 널리 재배되고 있다(Shekhar 등, 2015). 과거에는 고구마를 구황식품이나 보조식량으로 활용했으나, 고구마에 함유된 다양한 물질들이 지닌 유용한 생리활성들이 보고되면서 웰빙식품으로 새롭게 인식되고 있다(Mohanraj와 Sivasankar, 2014; Im 등, 2021). 고구마의 과육 색은 보통 흰색, 노란색이 주를 이루었으나 최근에는 품종 개량을 통해 주황색이나 보라색의 유색 고구마도 재배되고 있다(Song 등, 2005; Lee 등, 2012).

자색고구마는 생물 kg당 약 515~1,747 mg의 안토시아닌을 함유하고 있어(Steed와 Truong, 2008) 겉껍질뿐만 아니라 육질까지 짙은 자색을 띠고 있으며, 천연 식용 색소로서의 이용 가능성이 높은 품종으로 각광받고 있다(Velmurugan 등, 2017). 일본에서는 2000년대 초반부터 자색고구마의 비교적 안정한 보라색의 안토시아닌을 활용한 주스, 아이스크림, 제과 및 제빵, 스낵류 등을 개발하여 내수용 및 관광상품으로 판매하며 부가가치를 높이고 있다(Suda 등, 2003). 자색고구마는 일반고구마에 비해 안토시아닌, 폴리페놀 화합물을 다량 포함하고 있으며, 단백질, 인, 철분, 칼륨 등의 무기질, 식이섬유, 비타민 C 등이 함유되어 있어 영양적으로도 우수한 식품이다(Kim 등, 2012; Lee 등, 2012; Song 등, 2005). 현재까지 보고된 자색고구마의 생리활성에 관한 연구로는 항산화 효과(Kim과 Kim, 2010), 자색고구마 추출물로부터 분리한 안토시안 분획물의 항산화 활성 및 간세포 보호 효과(Jang 등, 2014), 자색고구마 추출물의 암 예방 효과(Li 등, 2018), 효소 및 화학적 변형 후 자색고구마 당단백질의 면역 활성 효능(Xia 등, 2015) 등이 있다.

다만, 자색고구마는 일반고구마나 다른 유색고구마보다 유리당 함량이 1/3 정도로 낮아 찌거나 구워 고구마 자체로 먹기에는 소비자들의 선호도가 떨어지므로 가공식품으로 개발할 필요성이 대두되고 있다(Kim과 Ryu, 1995). 이에 자색고구마가 지닌 다양한 생리활성 및 기능성을 활용한 가공식품들이 개발되고 있는데, 그 예로는 자색고구마 분말을 첨가한 식빵(Lee와 Park, 2011), 생면(Lee와 Yoo, 2012), 죽(Lee, 2013), 증편(Choi와 Chung, 2017), 누룽지(Yong과 Kang, 2022) 등이 현재까지 보고되고 있다.

수프는 재료를 곱게 갈아 소화되기 쉬운 형태로 만든 것으로 서양에서는 일상적으로 섭취하는 음식 중 하나이다(Kim 등, 2004). 크림수프는 동량의 밀가루와 버터를 볶아 만든 루(Roux)로 점도를 조절하는 것으로 비교적 쉽게 제조할 수 있고, 첨가하는 재료에 따라 다양한 종류로 응용이 가능하다(Tae 등, 2016). 최근 식생활 전반에 웰빙 개념이 도입되면서 간식이나 식사 대용 및 영양식으로 수프의 소비가 증가하고 있다(Tae 등, 2016). 이에 따라 수프의 제조에서도 기존의 조리법을 기본으로 하여 동결건조시킨 들깨잎(Moon, 2013), 노루궁뎅이 버섯 분말(Yang 등, 2014), 콩가루(Kim 등, 2016), 초석잠 뿌리 분말(Tae 등, 2016), 해죽순 분말(Oh와 Hwang, 2017), 새송이버섯 분말(Back 등, 2017) 등 생리활성이 입증된 부재료를 첨가하여 영양성과 기능성을 지닌 다양한 수프를 제조하려는 연구가 진행되고 있으나, 자색고구마를 첨가하여 개발한 수프에 관한 연구는 아직 이루어지지 않았다.

따라서 본 연구에서는 밀가루 대신 자색고구마를 사용하고, 밀가루 중량 대비 자색고구마 분말을 10~30%까지 첨가하여 수프를 제조한 후에 이화학적 품질특성, 항산화 물질의 함량 및 항산화 활성을 측정함으로써 수프 제조에 자색고구마 분말의 적용 가능성을 탐색하였다.

실험재료 및 시약

본 연구에 사용한 자색고구마는 전라남도 해남지역의 농장에서 재배된 것을 온라인 쇼핑몰을 통해 구입하였다. 박력분 밀가루(CJ Cheiljedang, Incheon, Korea), 버터(Seoul Milk, Ansan, Korea), 흰설탕(CJ Cheiljedang), 소금(Sajo Haepyo, Incheon, Korea)은 시판품을 구매하였다. Catechin hydrate, gallic acid, Folin & Ciocalteu’s phenol, DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl), ABTS(2,2′-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) 시약은 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)에서 구매하였다. 그 외 일반성분 분석 및 항산화 활성을 측정하기 위해 사용한 시약들은 Sigma-Aldrich Co.와 Junsei Chemical Co., Ltd.(Tokyo, Japan)에서 구입하여 사용하였다.

자색고구마 분말과 크림수프 제조

자색고구마는 수돗물로 깨끗이 씻어 물기를 제거하고 0.2 mm 두께로 슬라이스 하여 -80°C에서 냉동시킨 후 동결건조기(FDU-1200, EYELA, Tokyo, Japan)를 이용하여 건조하였다. 동결건조된 자색고구마는 커피 분쇄기(PGR 002 M, Supreme Electric Co., Ltd., Guangzhou, China)에 넣어 고속에서 1분간 3회에 걸쳐 곱게 마쇄한 후 850 μm(표준체 No. 20) 이하의 크기가 되도록 분말화시켜 -20°C에서 보관하면서 실험에 사용하였다.

크림수프의 배합비율은 여러 차례의 예비실험을 거치면서 점도와 관능적 특성 등을 고려하여 Table 1과 같이 자색고구마 분말을 밀가루 중량의 10, 20 및 30%로 첨가하는 것으로 정하고, Oh와 Hwang(2017)의 방법을 참고하여 제조하였다. 버터를 팬에 녹인 후 각각 다른 비율의 밀가루와 자색고구마 분말을 넣고 루를 만들어 준 후, 물을 소량씩 첨가하여 루와 물이 눌어붙거나 분리되지 않도록 나무주걱으로 잘 저으면서 혼합하였다. 혼합된 시료에 설탕과 소금을 첨가하여 저어주면서 10분 동안 끓여 완성하였다. 수프의 당도, pH, 점도 및 색도는 제조 후에 즉시 측정하였고, 나머지 시료는 실온에서 열기를 식혀 락앤락 용기에 넣어 수분이 증발하지 않도록 뚜껑을 닫아 냉장고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다.

Table 1 . Formula of cream soup prepared with different amount of purple sweet potato powder.

Ingredients	Purple sweet potato powder (%)1)
	0	10	20	30
Wheat flour (g)	40	36	32	28
Purple sweet potato powder (g)	0	4	8	12
Butter (g)	40	40	40	40
Water (mL)	500	500	500	500
Sugar (g)	20	20	20	20
Salt (g)	2	2	2	2

¹⁾Purple sweet potato powder (10, 20, and 30%) was added based on the total weight of wheat flour..

일반성분 분석

밀가루, 자색고구마 분말 및 제조한 크림수프의 일반성분은 AOAC 방법(1995)에 따라 분석하였다. 수분은 상압가열건조법에 따라 105°C로 세팅된 드라이오븐(EYELA)에서 정량하였다. 조회분은 직접회화법으로 550°C 회화로(KMF-300, Kukje Engineering Co., Goyang, Korea)에서 측정하였다. 조단백질은 semi-micro Kjeldal법으로 단백질 분석기(Kjeltec 2400 AUT, Foss Tecator, Eden Prairie, MN, USA)로 측정하였고, 조지방은 Soxhlet 추출기(ST 243 Soxtec^TM 230V, Foss Tecator)를 이용하여 정량하였다.

당도, pH 및 점도 측정

자색고구마 분말 함량을 달리하여 제조한 크림수프의 당도와 pH 측정을 위해 시료 5 g에 증류수 30 mL를 넣고 혼합한 후에 실온에서 10분간 초음파 추출을 하였다. 추출액은 16,700 rpm에서 15분 동안 원심분리(Mega 17R, Hanil Co., Incheon, Korea)한 후에 상등액을 취하여 당도계(JP/PR-201, Atago Co., Tokyo, Japan)로 3회 반복하여 측정하였고, 희석배수를 별도로 반영하지 않은 수치를 결괏값으로 나타내었다. pH는 시료 추출물의 상등액을 pH meter(SevenCompact^TM PH/Ion S220, Mettler-Toledo AG, Schwerzenbach, Switzerland)로 측정하였다.

크림수프의 점도는 시료를 60°C 항온기에 넣어 일정한 온도를 유지하도록 하면서 점도계(Brookfield DV3T, AMETEK Brookfield, Middleboro, MA, USA)로 측정하였다. 시료 150 g을 투명한 플라스틱 용기에 취해 spindle No. 9을 5 rpm의 회전속도로 맞추어 10초 간격으로 2분간 작동시켜 측정하였다.

색도 측정

색도 측정을 위해 밀가루, 자색고구마 분말 및 크림수프를 petri dish(50×15 mm)에 윗면을 평평하게 한 후 색차계(Chroma Meter CR-400, Konica Minolta, Inc., Tokyo, Japan)를 사용하여 명도(L, light), 적색도(a, redness), 황색도(b, yellowness)를 측정하였다. 색도 보정을 위해 사용한 백색 표준판의 L, a, b 값은 각각 97.10, +0.24, +1.75였다.

추출물의 제조 및 항산화 물질 함량 분석

밀가루, 자색고구마 분말 및 제조한 크림수프에 함유된 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 분석을 위해 다음과 같은 방법으로 추출물을 제조하였다. 각 시료 중량의 2배에 해당하는 70% 에탄올을 첨가하여 3분간 혼합한 후에 실온에서 30분간 초음파 추출을 하였다. 추출물은 16,700 rpm에서 15분 동안 원심분리(Mega 17R, Hanil Co.)하여 상등액을 취해 적절한 농도로 희석한 후 생리활성물질 분석용 시료로 사용하였다.

총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu 시약을 이용하여 Singleton과 Rossi(1965)의 방법으로 측정하였다. 시료 추출액 0.5 mL와 2 N Folin 시약 0.5 mL를 혼합하여 3분간 실온에서 반응시킨 후, 2% sodium carbonate 1.5 mL를 첨가하여 표면을 호일로 감싼 후에 2시간 동안 암소에서 반응시켰다. 반응물은 microplate reader(Infinite M200 Pro, Tecan Group Ltd., San Jose, CA, USA)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였고, 시료에 함유된 총 폴리페놀 함량은 gallic acid의 표준곡선으로 시료 1 g에 함유된 총 폴리페놀 함량을 gallic acid equivalent(GAE)로 표시하였다.

총 플라보노이드 함량은 Shen 등(2009)의 방법으로 측정하였다. 시료 추출액 100 μL에 증류수 500 μL와 5% sodium nitrite 30 μL를 첨가하여 잘 혼합한 후 실온에서 6분 동안 반응시켰다. 여기에 10% aluminium chloride 60 μL를 넣어 실온에서 6분 동안 반응시킨 후에 1 M sodium hydroxide 200 μL와 증류수 110 μL를 첨가하여 실온의 암소에서 15분 동안 반응시켜 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료에 함유된 총 플라보노이드 함량은 quercetin의 표준곡선으로 시료 1 g에 함유된 총 플라보노이드 함량을 catechin equivalent(CE)로 표시하였다.

총 안토시아닌 함량은 Meyers 등(2003)의 방법으로 측정하였다. 시료 추출액 100 μL에 pH 1 완충용액 1,900 μL와 pH 4.5 완충용액 1,900 μL를 각각 첨가하여 혼합한 후 520 nm와 700 nm에서 각각의 흡광도를 측정한 다음, Meyers 등(2003)의 방법에 따라 계산하고 시료 1 g에 함유된 총 안토시아닌 함량을 cyanidin-3-glucoside(C3G)로 표시하였다.

항산화 활성 측정

밀가루, 자색고구마 분말 및 제조한 크림수프의 DPPH 라디칼 소거 활성은 Cheung 등(2003)의 방법으로 측정하였다. 시료 추출액 100 μL와 0.2 mM DPPH 용액 100 μL를 혼합하여 37°C에서 30분간 반응시킨 후 515 nm에서 microplate reader로 흡광도를 측정하였다. DPPH 라디칼 소거 활성은 시료 추출물 첨가군과 무첨가군 간의 흡광도를 비교하여 백분율로 나타냈다.

ABTS 라디칼 소거 활성은 Re 등(1999)의 방법으로 측정하였다. 실험 24시간 전에 7.0 mM ABTS와 2.45 mM potassium persulfate를 암소에서 반응시켜 ABTS 양이온을 형성시킨 후 735 nm에서 흡광도 값이 0.73±0.03이 되도록 에탄올로 희석하여 사용하였다. 시료 추출액 100 μL와 흡광도를 맞춘 ABTS 용액 100 μL를 혼합하여 37°C에서 30분간 반응시킨 후에 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS 라디칼 소거 활성은 시료 추출물 첨가군과 무첨가군 간의 흡광도를 비교하여 백분율로 표시하였다.

환원력은 Oyaizu(1986)의 방법으로 측정하였다. 시료 추출액 1 mL에 200 mM 인산 완충액(pH 6.6)과 1%의 potassium ferricyanide 1 mL를 순서대로 첨가하여 50°C의 항온수조에서 20분간 반응시켰다. 반응이 종료된 후에 10% trichloroacetic acid 용액 1 mL를 넣어 9,000 rpm에서 15분간 원심분리한 다음 상등액을 취해 상등액 1 mL에 증류수 및 ferric chloride를 각각 1 mL씩 차례로 첨가하고 혼합한 후 720 nm에서 흡광도를 측정하여 얻은 값을 환원력으로 나타냈다.

통계분석

모든 결과는 3회 반복 실험에 대한 평균±표준편차로 나타내었다. 통계분석은 R-Studio(Version 3.5.1, RStudio, Inc., Boston, MA, USA)를 이용하여 분산분석을 실시하였고, Duncan의 다중범위검정법(Duncan’s multiple range test)으로 유의성(P<0.05)을 검정하였다.

일반성분 분석

크림수프 제조에 사용한 밀가루와 자색고구마 분말 및 자색고구마 분말 첨가량을 달리하여 제조한 크림수프의 일반성분 분석 결과는 Table 2와 같다. 밀가루와 자색고구마 분말에 포함된 수분은 각각 11.87% 및 1.66%로 밀가루보다 자색고구마의 수분함량이 낮게 나타났다. 크림수프의 수분함량은 대조군에서는 79.91%로 가장 높았고, 자색고구마 분말 첨가량에 비례하여 감소하는 경향을 나타냈다. 즉, 자색고구마 함량이 10~30%까지 증가함에 따라 수프의 수분은 76.55~71.51%로 감소하였다. 이는 자색고구마는 동결건조하여 분말화하였기 때문에 밀가루에 비해 수분이 현저히 적은데, 크림수프 제조 시 밀가루 대신 수분함량이 적은 자색고구마 분말을 첨가함에 따라 나타난 결과이다. 선행연구에서도 수프 제조 시 동결건조시킨 들깻잎(Moon, 2013), 초석잠 뿌리(Tae 등, 2016), 해죽순(Oh와 Hwang, 2017) 분말을 밀가루 대신 첨가한 경우, 이들 부재료 함량이 증가함에 따라 수프의 수분이 감소하여 본 연구와 유사한 결과를 나타냈다.

Table 2 . Proximate composition of wheat flour, purple sweet potato powder, and cream soup prepared with different amount of purple sweet potato powder (unit: %).

Sample		Moisture	Ash	Crude protein	Crude fat
Wheat flour		11.87±0.02a	0.37±0.01b	8.88±0.10a	0.41±0.05ns
Purple sweet potato powder		1.66±0.31b	3.83±0.01a	4.47±0.02b	0.40±0.07
Cream soup with purple sweet potato powder (%)1)	0	79.91±0.13a	0.38±0.02c	0.14±0.01ns	5.42±1.01ns
	10	76.55±0.12b	0.57±0.00b	0.19±0.00	5.44±0.21
	20	72.26±0.28c	0.64±0.06ab	0.14±0.01	5.63±0.94
	30	71.51±0.08d	0.69±0.01a	0.17±0.01	5.52±0.48

¹⁾Purple sweet potato powder (10, 20, and 30%) was added based on the total weight of wheat flour..

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a-d) within the same column are not significantly different at P<0.05..

ns: .not significantly different..

회분은 밀가루와 자색고구마 분말에서 각각 0.37% 및 3.83%로 자색고구마 분말의 회분 함량이 높은 것으로 나타났다. 크림수프에 함유된 회분은 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 대조군에서 0.38%로 가장 낮은 함량을 보였고, 자색고구마 분말을 10~30%까지 증가하여 첨가함에 따라 회분도 0.57~0.69%로 증가하였다. 이는 밀가루에 비해 회분 함량이 많은 자색고구마 분말을 첨가함에 따라 나타난 결과로 사료된다.

자색고구마 분말의 조단백질 함량은 4.47%였고 밀가루는 8.88%의 조단백질을 포함하고 있어 밀가루가 자색고구마 분말보다 높은 조단백질을 함유하는 것으로 나타났다. 밀가루와 자색고구마 분말의 조지방 함량은 각각 0.41% 및 0.40%로 통계적으로 유의성 있는 차이는 나타나지 않았다. 크림수프의 조단백질과 조지방 함량은 각각 0.14~0.19% 및 5.42~5.63%로 자색고구마 분말 함량에 따른 차이는 없는 것으로 나타났다. 밀가루와 자색고구마 분말의 조지방 함량에는 차이가 없어 밀가루 대신 자색고구마 분말을 첨가하여 제조한 크림수프의 조단백질 및 조지방 함량에는 통계적으로 유의성 있는 영향을 미치지 않은 것으로 사료된다.

당도, pH 및 점도 측정

자색고구마 분말 함량을 달리하여 제조한 크림수프의 당도, pH 및 점도를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 자색고구마 분말을 첨가하지 않고 제조한 크림수프 추출물의 당도는 21.60°Brix로 가장 낮았고, 자색고구마 분말 첨가량에 비례하여 당도가 증가하였다. 즉, 자색고구마 분말 첨가량이 10~30%로 증가함에 따라 수프 추출물의 당도는 22.05~23.50°Brix로 증가하였다. 고구마에는 glucose, fructose, sucrose가 함유되어 있으며, 밀가루 대신 자색고구마 분말을 첨가함에 따라 이들 당류의 함량이 증가하여 수프 추출물의 당도도 높아진 것으로 사료된다. 다만, 자색고구마는 일반고구마나 호박고구마보다 sucrose 함량이 낮아 단맛이 적은 것으로 알려져 있다(Ra 등, 2018).

Table 3 . Sugar contents, pH, and viscosity of cream soup prepared with different amount of purple sweet potato powder.

Measurements	Cream soup with purple sweet potato powder (%)1)
	0	10	20	30
Sugar contents (°Brix)	21.60±0.00a	22.05±0.00b	22.45±0.00c	23.50±0.00d
pH	6.29±0.01a	5.92±0.01b	5.93±0.05b	5.93±0.06b
Viscosity (cP)	62.81±1.03ns	63.08±2.34	62.74±2.85	63.42±3.02

¹⁾Purple sweet potato powder (10, 20, and 30%) was added based on the total weight of wheat flour..

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a-d) within the same row are not significantly different at P<0.05..

ns: not significantly different..

크림수프의 pH는 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 대조군이 6.29로 가장 높았고, 자색고구마 분말을 10~30% 첨가한 크림수프의 pH는 5.92~5.93으로 대조군에 비해 낮게 나타났으나, 자색고구마 분말 첨가군 내에서는 자색고구마 분말 첨가량에 따른 pH의 차이에 통계적인 유의성이 없는 것으로 나타났다. Ra 등(2018)은 HPLC 분석을 통해 고구마에 함유된 oxalic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, formic acid, acetic acid 등의 유기산을 확인하였고, 일반고구마에 비해 자색 또는 호박고구마와 같은 유색고구마에 더 많은 유기산이 함유되어 있다고 보고하였다. 특히, 자색고구마에는 oxalic acid와 citric acid 함량이 높은 것으로 알려져 있다(Ra 등, 2018). 고구마에 함유된 유기산의 함량은 고구마의 품종, 색깔, 조리방법, 재배지의 토양, 비료 등에 따라 차이가 있으며, 크림수프 제조 시 대조군에 비해 자색고구마를 첨가함에 따라 유기산 함량이 높아져 수프의 pH가 감소한 것으로 사료된다. 선행연구에서도 자색고구마 분말을 2~8% 첨가한 죽(Lee, 2013)과 누룽지(Yong과 Kang, 2022)에서 자색고구마 분말 첨가량에 비례하여 pH가 감소하는 것으로 나타나 본 연구와 유사한 결과를 보였다.

크림수프의 점도를 측정한 결과 대조군에서는 62.81 cP였고, 자색고구마 분말을 10~30%까지 첨가한 경우 점도가 62.74~63.42 cP로 대조군과 자색고구마 분말 첨가군 간에 통계적으로 유의성 있는 차이가 나타나지 않았다. 수프의 점도는 밀가루와 버터를 이용하여 만든 루의 점성에 의한 것으로 수프의 중요한 품질특성 중 하나이며, 첨가하는 부재료의 종류, 양, 입자크기 등에 따라 달라진다(Moon, 2013). 선행연구에서 밀가루 함량을 줄이고 석류 외피(Park, 2010), 깻잎(Moon, 2013), 초석잠(Tae 등, 2016) 등을 분말 형태로 첨가하여 수프를 제조한 경우, 밀가루에 비해 점성을 증가시킬 수 있는 전분 성분이 부족하여 수프의 점도가 감소하는 것을 확인하였다. 고구마는 아밀로오스와 아밀로펙틴을 함유하고 있어 물과 결합하여 팽윤하고 호화되며 점성을 지닌다(Baek 등, 2014; Ra 등, 2018). 호박고구마에 비해 일반고구마와 자색고구마는 비교적 낮은 점도를 보이나, 밀가루를 자색고구마 분말로 30%까지 대체하여도 수프의 점도에는 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다.

색도 측정

밀가루, 자색고구마 및 자색고구마 분말을 첨가하여 제조한 크림수프의 색도를 측정한 결과는 Table 4와 같다. 밝기를 나타내는 명도(L) 값은 밀가루가 62.79로 자색고구마 분말의 35.00보다 높게 나타났고, 적색도(a)는 자색고구마 분말이 8.48로 밀가루의 -0.16보다 높았다. 황색도(b)는 밀가루가 4.74로 자색고구마 분말의 -3.52보다 높았다.

Table 4 . Color of wheat flour, purple sweet potato powder, and cream soup prepared with different amount of purple sweet potato powder.

Sample		L	a	b
Wheat flour		62.79±0.69a	−0.16±0.01b	4.74±0.14a
Purple sweet potato powder		35.00±0.28b	8.48±0.41a	−3.52±0.16b
Cream soup with purple sweet potato powder (%)1)	0	43.71±0.75a	−0.97±0.01d	2.32±0.10a
	10	43.03±0.58a	2.71±0.27c	0.36±0.10b
	20	41.98±0.49b	3.54±0.30b	0.02±0.03c
	30	39.80±0.32c	4.38±0.16a	−0.30±0.09d

¹⁾Purple sweet potato powder (10, 20, and 30%) was added based on the total weight of wheat flour..

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a-d) within the same column are not significantly different at P<0.05..

크림수프의 명도는 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 대조군이 43.71로 가장 높았고, 자색고구마 분말 첨가량이 증가함에 따라 43.03에서 39.80까지 점진적으로 낮아졌다. 적색도는 자색고구마 분말 첨가량에 비례하여 증가하였다. 즉, 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 대조군의 적색도는 -0.97을 나타냈고, 자색고구마 분말이 10~30%까지 증가함에 따라 적색도는 2.71~4.38까지 높아졌다. 황색도는 자색고구마 분말 첨가량에 비례하여 감소하였다. 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 대조군의 황색도는 2.32를 나타냈고, 자색고구마 분말이 10~30%까지 증가함에 따라 황색도는 0.36~-0.30까지 감소하였다. 자색고구마 분말은 짙은 자색을 나타내는 안토시아닌 색소의 영향으로 명도를 감소시키고 적색도는 증가시키는 것으로 사료된다. 자색고구마 분말을 첨가하여 제조한 식빵(Lee와 Park, 2011), 생면(Lee와 Yoo, 2012), 쿠키(Liu 등, 2013), 증편(Choi와 Chung, 2017) 등에서도 자색고구마 분말 첨가량에 비례하여 명도와 황색도는 감소하고 적색도는 증가하여 본 연구 결과와 유사한 경향성을 나타냈다.

항산화 물질 함량 분석

밀가루, 자색고구마 분말 및 자색고구마 분말을 첨가하여 제조한 수프의 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량을 측정한 결과는 Table 5와 같다. 밀가루보다 자색고구마 분말의 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량이 높은 것을 확인하였다. 자색고구마 분말 1 g에 함유된 총 폴리페놀은 gallic acid를 기준으로 280.62 μg으로 밀가루의 13.00 μg에 비해 높았고, 자색고구마 분말의 총 플라보노이드는 quercetin을 기준으로 266.92 μg으로 밀가루의 4.92 μg에 비해 높게 나타났다. 밀가루에는 안토시아닌이 포함되어 있지 않은 반면, 자색고구마 분말 1 g당 C3G를 기준으로 159.17 mg의 안토시아닌을 함유하고 있었다.

Table 5 . Total polyphenol, total flavonoid, and total anthocyanin of wheat flour, purple sweet potato powder, and cream soup prepared with different amount of purple sweet potato powder.

Sample		Total polyphenol (μg GAE/g)	Total flavonoid (μg CE/g)	Total anthocyanin (mg C3G/g)
Wheat flour		13.00±1.74b	4.92±1.24b	n,d
Purple sweet potato powder		280.62±2.55a	266.92±6.05a	159.17±4.21a
Cream soup with purple sweet potato powder (%)1)	0	42.20±4.05d	3.31±0.30d	n,d
	10	76.22±1.96c	4.50±0.59c	5.73±0.36c
	20	89.58±2.10b	13.97±0.23b	9.41±0.45b
	30	100.83±10.14a	21.87±0.87a	17.47±0.46a

¹⁾Purple sweet potato powder (10, 20, and 30%) was added based on the total weight of wheat flour..

GAE, gallic acid equivalent; CE, catechin equivalent; C3G, cyanidin-3-glucoside; n.d, not detected..

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Values with the different superscript (a-d) within the same column are significantly different at P<0.05..

자색고구마 분말을 첨가하지 않고 제조한 크림수프의 총 폴리페놀 함량은 1 g당 gallic acid를 기준으로 42.20 μg이었고, 자색고구마 분말 첨가량이 증가할수록 크림수프의 총 폴리페놀 함량도 증가하는 경향을 보여 10% 실험군에서는 76.22 μg을 나타냈고, 20% 및 30% 실험군에서는 각각 89.58 및 100.83 μg으로 증가했으며, 이는 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 대조군과 비교하여 총 폴리페놀 함량이 1.81~2.39배까지 증가한 수치였다. 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 크림수프의 총 플라보노이드 함량은 1 g당 quercetin을 기준으로 3.31 μg으로 가장 낮았고, 자색고구마 분말 첨가량에 비례해 총 플라보노이드 함량도 증가하였다. 즉, 자색고구마 분말을 10, 20 및 30% 첨가한 크림수프에서 총 플라보노이드 함량은 4.50 μg, 13.97 μg, 21.87 μg으로 대조군에 비해 각각 1.36~6.61배까지 증가하였다. 총 안토시아닌의 경우 대조군에서는 검출되지 않았으나, 자색고구마 분말을 10~30%까지 첨가한 크림수프에서는 5.73~17.47 μg의 안토시아닌을 확인하였다.

Im 등(2021)은 HPLC 분석을 통해 국내에서 생산된 5종의 자색고구마에서 chlorogenic acid, p-coumaric acid, caffeic acid, ferulic acid, caffeoylquinic acid 이성질체 등을 포함한 12종의 phenolic acid와 quercetin diglucoside, quercetin hexoside, quercetin 3-O-galactoside 등 6종의 flavonol 화합물을 확인하였다. 또한, 자색고구마에 함유된 대부분의 안토시아닌은 cyanidin, peonidin, pelargonidin의 형태로 결합하여 있었고, cyanidin 3-sophoroside-5-glucoside, peonidin 3-sophoroside-5-glucoside, pelargonidin 3-sophoroside-5-glucoside 등을 포함한 20여 종의 안토시아닌이 함유되어 있다고 보고하였다(Im 등, 2021). 자색고구마에는 안토시아닌 이외에 chlorogenic acid, dicaffeoylquinic acid, caffeic acid, ferulic acid 등의 폴리페놀 화합물이 풍부하다(Jung 등, 2011; Frond 등, 2019). 특히, 자색고구마에 함유된 안토시아닌은 peonidin을 기본구조로 갖고 있으며, ferulic acid나 caffeic acid와 같은 페놀화합물이 물에 의한 친핵성 공격으로부터 플라빌륨 양이온(flavylium cation)을 보호하고 분자 간에 색소를 침착시킴으로써 안정성을 높이는 것으로 알려져 있다(Qian 등, 2017). 따라서 이러한 구조적인 특성은 자색고구마를 천연색소로 활용할 때 안정성을 높일 수 있는 장점이 될 것으로 사료된다.

항산화 활성 측정

밀가루, 자색고구마 분말 및 자색고구마 분말 첨가 크림수프의 항산화 활성을 측정하여 Table 6에 나타냈다. 밀가루와 자색고구마 분말의 DPPH 라디칼 소거 활성은 밀가루가 9.29%, 자색고구마 분말은 이보다 약 7.37배 높은 68.51%를 나타냈다. ABTS 라디칼 소거 활성은 밀가루에서 3.90%였고, 자색고구마 분말은 이보다 약 19.94배 높은 77.77%를 나타냈다. 환원력은 700 nm에서 측정한 흡광도를 기준으로 밀가루와 자색고구마 분말이 각각 0.1237 및 1.0159로, 자색고구마 분말이 밀가루보다 높은 환원력을 나타냈다.

Table 6 . Antioxidant activities of wheat flour, purple sweet potato powder, and cream soup prepared with different amount of purple sweet potato powder.

Sample		DPPH radical scavenging (%)	ABTS radical scavenging (%)	Reducing power
Wheat flour		9.29±1.90b	3.90±0.91b	0.1237±0.00b
Purple sweet potato powder		68.51±0.62a	77.77±0.91a	1.0159±0.01a
Cream soup with purple sweet potato powder (%)1)	0	4.59±1.23d	2.21±1.10d	0.0731±0.00d
	10	43.99±0.62c	22.62±1.40c	0.1406±0.00c
	20	63.98±0.69b	37.48±1.60b	0.1924±0.00b
	30	68.34±1.12a	59.95±0.73a	0.2516±0.00a

¹⁾Purple sweet potato powder (10, 20, and 30%) was added based on the total weight of wheat flour..

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a-d) within the same column are not significantly different at P<0.05..

자색고구마 분말을 첨가한 크림수프의 DPPH 라디칼 소거 활성은 대조군에서 4.59%였고, 자색고구마 분말을 10, 20 및 30% 첨가한 크림수프에서는 각각 43.99%, 63.98% 및 68.34%로 증가했다. 이를 통해 자색고구마 분말을 첨가하여 제조한 크림수프의 DPPH 라디칼 소거 활성은 자색고구마 분말을 첨가하지 않는 시료에 비해 9.58~14.89배 증가함을 확인하였다. ABTS 라디칼 소거 활성의 경우 대조군은 2.21%로 가장 낮았고 자색고구마 분말이 10~30%까지 증가함에 따라 22.62~59.95%로 증가했는데, 이는 대조군보다 10.24~27.13배 증가한 수치였다. 환원력도 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성과 유사한 경향을 보였다. 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 대조군의 환원력은 0.0731로 가장 낮았고, 자색고구마 분말 첨가량이 10~30%로 증가함에 따라 환원력을 나타내는 흡광도 값은 0.1406에서 0.2516으로 높아졌다.

식품에 존재하는 폴리페놀, 플라보노이드 및 안토시아닌 화합물의 총량은 DPPH 라디칼 소거 활성을 예측할 수 있는 주요한 지표이며(Madsen 등, 2000), 페놀화합물과 안토시아닌은 활성산소 또는 자유라디칼을 소거하는 강력한 작용을 한다(Awika 등, 2005; Stagos, 2020). 폴리페놀 화합물은 자유라디칼에 수소원자를 제공함으로써 항산화 활성을 증가시키고(Madsen 등, 2000), 폴리페놀 및 안토시아닌 함량과 항산화 활성은 고도의 양의 상관관계가 있는 것으로 보고되고 있다(Kim 등, 2019). 자색고구마에는 강력한 항산화 작용이 있는 안토시아닌과 폴리페놀이 풍부하며, 건조 중량의 약 1.3% 정도의 안토시아닌을 함유하는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2012). Jang 등(2014)의 연구에서도 자색고구마로부터 분리한 안토시아닌 분획물이 항산화 활성을 나타냈고, 과산화수소에 의해 유도된 산화적 스트레스로부터 간세포를 보호하였다. 또한, 자색고구마 메탄올 추출물은 농도 의존적으로 DPPH와 ABTS 라디칼 생성을 억제하고 환원력을 증가시켰으며 신경세포를 보호하는 기능을 나타냈다(Kwak 등, 2010). 선행연구에서도 자색고구마 분말을 첨가한 식빵(Lee와 Park, 2011), 쿠키(Liu 등, 2013) 등에서 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 대조군에 비해 자색고구마 분말 첨가량이 증가함에 따라 항산화력이 유의적으로 증가하여 본 연구 결과와 일치함을 확인하였다. 이상의 결과로 자색고구마는 항산화 활성이 우수하므로 수프 제조 시 분말의 형태로 첨가할 수 있는 소재로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 밀가루 중량 대비 자색고구마 분말을 10~30%까지 첨가하여 크림수프를 제조한 후에 일반성분, 당도, pH, 점도, 색도, 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량, 항산화 활성을 측정하여 자색고구마 분말 첨가 크림수프의 최적 배합비를 선정하고자 하였다. 자색고구마 분말을 0~30%까지 달리하여 제조한 수프의 수분은 79.91~71.51%로 자색고구마 분말 함량에 비례하여 감소하였고, 회분은 0.38~0.69%로 자색고구마 분말 함량에 비례하여 증가하였다. 조단백질과 조지방 함량 및 당도는 자색고구마 분말 함량에 따른 차이가 나타나지 않았다. 자색고구마 분말을 첨가하지 않은 대조군에 비해 자색고구마를 첨가한 크림수프의 pH는 감소하였으나 첨가군 내에서는 유의적인 차이를 보이지 않았고, 당도는 자색고구마 첨가량에 비례하여 증가하였으며, 점도의 변화는 대조군과 첨가군에서 통계적인 유의성이 없는 것으로 나타났다. 자색고구마 분말 첨가량에 비례하여 크림수프의 명도와 황색도는 감소하였고 적색도는 증가하였다. 자색고구마 분말은 밀가루에 비해 항산화 물질과 항산화 활성이 높게 나타났다. 크림수프에 함유된 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량은 대조군에 비해 자색고구마 분말 첨가량에 비례하여 증가하였다. 또한, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성과 환원력으로 측정한 항산화 활성도 자색고구마 분말 함량이 높아질수록 증가하였다. 이상의 결과로 볼 때, 크림수프 제조에 사용하는 밀가루를 대신하여 자색고구마 분말을 10~30% 첨가하여 수프를 제조하면 생리활성물질의 함량 및 항산화 활성을 높일 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 한국연구재단 기본연구지원사업(과제번호 2021R1F1A1060605)의 지원에 의해 이루어진 것이며, 그 지원에 감사드립니다.