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최근 식품가공 기술의 발달, 도시화 및 산업화에 의한 가공식품의 소비 증가, 국제 간 교역 활성화에 의한 수입 식품의 대량 유통 등에 따라 소비자는 다양한 식품을 접하게 되었다(Kim, 2006). 한편 유통 식품에 기재된 표시 사항에는 열량, 성분함량, 제 조일자, 유효기간, 사용방법 등 여러 종류가 있고, 이 중 영양표시는 영양정보의 전문성 측면에서 특히 중요하며(Sah and Yeo, 2014), 소비자들 역시 영양표시의 중요성을 인지하고, 상품구매 시 영양성분을 중요한 고려 요소 중의 하나로 고려하고 있다 (Gruent and Wills, 2007). 이처럼 건강과 영양에 대한 관심이 점차 고조되고 있는 가운데 소비자들은 다양한 가공식품 중에 함 유되어 있는 영양성분에 대한 정보를 파악하여 건강증진을 도모하고자 하는 양상이다(Park and Min, 1995). 특히, 소비자들은 건강증진을 위하여 식이섬유 섭취를 통한 건강증진에 관심이 높아 원예작물 중 채소류의 소비가 확대되고 있으나 국내 소비빈 도가 높은 채소류에 대한 다양한 영양정보의 제공이 제한적이며, 특히 비타민 B₅(pantothenic acid) 및 B₆(pyridoxine)에 대한 영양정보는 부족한 실정이다.

비타민 B₅는 체내에서 CoA(coenzyme-A)와 ACP(Acyl-carrier protein)의 구성 성분으로 작용한다. CoA는 대사에 가장 중요한 물질 중 하나로 탄수화물, 단백질 및 지질의 중간대사 과정에 필수적인 조효소이다. 즉, 이들 열량 영양소의 합성과 분 해, 그리고 에너지 방출에 CoA가 널리 관여한다(Fox, 1984).

한편 혈액의 적혈구는 우리 몸 구석구석까지 산소를 운반하는 역할과 이산화탄소를 회수하는 일을 맡는다. 적혈구는 헤모글 로빈이 주성분인데 이 헤모글로빈의 합성에 비타민 B₆가 반드시 필요하며, 최근에는 비타민 B₆ 가 뇌의 신경세포 간에 정보전 달의 교량 역할을 담당하는 신경전달물질인 카테콜아민(cathecholamine)이나 감마-아미노부틸산(γ-amino-butylic acid, GABA)의 합성에 관여하고 있다는 것이 밝혀졌다(Choi, 2009). 또한 비타민 B₆ 결핍 시 피부염, 구증, 구내염, 말초신경염, 소 구성 저색소성 빈혈 및 영아기 경련을 유발하기도 한다(Youn, 2005).

이처럼 비타민 B₅ 및 B₆는 우리 몸에 꼭 필요한 영양성분이지만 2000년 이전에 발표된 「한국 1인 1일 영양권장량」이나 「식 품성분표」에서는 비타민 A, B1, B2, B3와 비타민 C만이 표기되고 있었으며, 2000년도에 이르러서야 비타민 D, 비타민 E, 비타민 B₆ 및 엽산이 추가되었다(KNS, 2005). 이듬해인 2001년도부터 농촌진흥청에서 편집한 「식품성분표 제6개정판」에 비타민 B₅, B₆, B12, 엽산, 비타민 D, 비타민 E 및 비타민 K 등 7종 비타민의 식품 중 함량을 수록하기 시작하였으며, 「식품성분표 제7개정 판(2006)」 및 「식품성분표 제8개정판(2011)」에도 상기 7종 비타민의 함량이 수록되어 있으나(RDA, 2001; 2006; 2011), 다양한 가공식품의 신제품 개발 등 아직 포괄적 비타민 함량에 대한 정보는 부족한 실정이다.

따라서, 본 연구는 국민 식생활 향상 및 건강증진을 위하여 비타민 B₅ 및 B₆의 정량적 분석법을 확립하고, 또한 국내 소비빈 도가 높은 채소류 39종을 대상으로 수확 후 원재료 및 간단한 데침 처리 시 비타민 B₅ 및 B₆ 함량의 변화를 정량적으로 평가하 고자 하였다.

재료 및 방법

실험 재료

본 연구에 사용된 채소류는 농촌진흥청 농업과학기술원 농식품자원부 기능성식품과에서 농촌진흥청 농산물 생산 및 소비 통계 자료를 중심으로 국내 다소비 주요 채소류 39종(근채류 11종: 마늘, 풋마늘, 도라지, 열무, 순무뿌리, 순무, 당근, 수미감자, 일반감자, 자색감자, 노랑감자. 엽채류 12종: 양배추, 봄동, 아욱, 포항초(시금치), 섬초(시금치), 시금치, 명이나물, 순무잎, 청경 채, 깻잎, 근대, 고구마잎. 경채류 9종: 샐러리, 두릎, 참나물, 참두릎, 참죽나물, 마늘쫑, 세발나물, 고구마줄기, 삼채. 과채류 7종: 적색토마토, 적색피망, 청색피망, 적색파프리카, 주황파프리카, 노랑파프리카, 숙과용 호박)을 선정한 후, 원재료 및 간단한 데 침 조리로 가공한 시료를 제공받아 -20°C의 냉동고에서 보관하면서 분석시료로 사용하였다.

채소류의 데침 조리방법은 엽채류, 근채류 및 경채류의 경우 채소 원재료 1,500g에 물 1,500mL로 조절하여 100°C 끓는 물에 2분간 데침 조리를 실시하였고, 냉수로 여러 번 헹군 후 탈수기로 20초간 탈수를 하였으며, 과채류의 경우 채소 원재료 1,500g 에 물 1,500mL로 조절하여 100°C 끓는 물에 5초간 데침 조리를 실시하고 채반에 받혀3 0분간 식혀주었다.

비타민 B₅ 및 B₆ 분석에 사용된 시약 중 HPLC용 초순수 증류수 및 acetonitrile은 J. T. Baker (Phillipsburg, NJ, USA)로 부 터 구입하여 사용하였다. 표준시약의 경우 비타민 B₅는 순도 99% 이상의 D-pantothenic acid hemicalcium salt를, 비타민 B₆ 는 순도 98% 이상의 Pyridoxine hydrochloride(Sigma-Aldrich, USA)를, 기타 시약은 특급을 사용하였다. 분석법 검증에 사용 된 표준참고물질(SRM, Standard reference material)은 미국 NIST (National Institute of Standards and Technology)로부터 1849a(infant/adult nutritional formula)를 구입하여 사용하였다.

채소류 함유 비타민 B₅의 추출 및 전처리

채소류 함유 비타민 B₅의 추출방법은 Woollard et al.(2000)의 방법을 이용하였다. 즉, 균질화 된 검체 약 1-10g을 50mL cap test tube에 넣고 초순수 증류수 20mL를 가하여 충분히 흔든 후, 40°C 조건의 초음파 추출기(JAC 4020, Kodogiyeon)로 10분 간 추출하였다. 추출용액에 3% 초산 2mL를 첨가하여 다시 충분히 흔들어 준 후 재차 40°C 조건의 초음파 추출기로 10분간 추 출하였다. 이후 추출액에 초순수 증류수를 첨가하여 40mL로 정용한 후, 이 추출액을 10분간 원심분리(15,000rpm, 1730MR, Gyrozen)하고, 상징액 2mL를 덜어내어 0.45μm 수용매용 syringe filter(Whatman Inc., Maidstone, UK)로 여과한 후 HPLC/ DAD(high performance liquid chromatography/diode array detector) 분석의 시험 용액으로 사용하였다.

채소류 함유 비타민 B₆의 추출 및 전처리

비타민 B₆의 경우 Kim et al.(2014)의 방법을 이용하였다. 즉, 균질화 된 검체 약 1-10g을 50mL cap test tube에 넣고, 50mM CH3CO2Na(pH 4.5) 25mL 첨가 후 40°C 조건의 초음파 추출기로 30분간 추출하였다. 추출용액에 초순수 증류수를 첨가하여 40mL로 정용하고, 추출용액을 1차(Whatman No. 1) 및 2차(0.45μm 수용매용 syringe filter) 여과 후 HPLC/FLD(high performance liquid chromatography/fluorometric detector) 분석의 시험용액으로 사용하였다

HPLC/DAD를 이용한 채소류 함유 비타민 B₅의 함량분석

채소류 함유 비타민 B₅의 HPLC/DAD 분석은 Agilent 1260 infinity HPLC(Wilmington, DE, USA)를 사용하였고, 분석용 칼럼은 YMC-Pack ODS-AM(250×4.6mm I.D.)을 사용하였다. 칼럼온도는 30°C, 이동상 용매는 A용매로 50mM KH2PO4(pH 3.5)를, B용매는 acetonitrile을 사용하여 95% A : 5% B (v/v) 용매를 등용매 용리(isocratic elution)를 실시하였 고, 분당 유속은 1mL, 검출파장은 200nm로 설정하여 분석을 실시하였다(Table 1). 비타민 B₅의 함량 평가 시 표준용액의 농도 별 검량선(0.5-20mg·L^-1)을 작성하였으며, 시료농도(X축)와 피크면적(Y축)을 회귀방정식에 적용하여 성분별 표준검량식의 직선성(linearity)을 확인한 결과 R² = 0.999** 이상으로 고도의 직선성을 확인하였고, 기기분석 시 검출한계(LOD) 및 정량한 계(LOQ)는 0.4 및 1.3mg·L^-1로 조사되었다.

HPLC/FLD를 이용한 채소류 함유 비타민 B₆의 함량분석

채소류 함유 비타민 B₆의 HPLC/FLD 분석은 Agilent 1260 infinity HPLC(Wilmington, DE, USA)를 사용하였고, 분석용 칼럼은 YMC-Pack Pro RS C18(250×4.6mm I.D.) 칼럼을 이용하였다. 칼럼온도는 30°C, 이동상 용매는 A용매로 20mM CH3CO2Na(pH 3.6), B용매는 acetonitrile을 사용하여 97% A : 3% B (v/v) 용매를 등용매용리(isocratic elution)를 실시하였 고, 분당 유속은 1mL, 분석 파장은 여기파장 (excitation) 290nm, 방출파장(emission) 396nm 파장에서 분석을 실시하였다 (Table 1). 비타민 B₆의 함량 평가 시 표준용액의 농도별 검량선(0.01-10mg·L^-1)을 작성하였으며, 시료농도(X축)와 피크면적(Y축)을 회귀방정식에 적용하여 성분별 표준 검량식의 직선성(linearity)을 확인한 결과 R² = 0.999** 이상으로 고도의 직선성 을 확인하였고, 기기분석 시 검출한계(LOD) 및 정량한계(LOQ)는 0.006 및 0.02mg·L^-1로 조사되어 미량 함유된 시료들에서도 고감도 분석이 가능할 것으로 판단된다.

비타민 B₅ 및 B₆의 내ㆍ외부 분석품질 관리

비타민 B₅ 및 B₆의 분석 시 내부 분석 품질관리(in-house control)의 경우 품질관리도표(quality control chart)를 작성하여 주 기적 정도 관리를 실시하였다. 시판 조제 강화 분유에 함유된 비타민 B₅의 정량적 함량을 15회 반복 추출 및 분석 후 비타민 B₅ 의 reference value를 설정하고, 이를 통계적으로 평가하여 허용한계 95% 수준(2*SD)에서 경고한계를, 허용한계 99.7% 수준 (3*SD)에서 조절한계를 설정하여 주기적 정도 관리를 실시하였다. 또한 분석법의 정확성(accuracy) 및 회수율을 검토하기 위 하여 표준참고물질(SRM)인 미국 NIST 1849a(infant/adult nutritional formula)를 이용하여 분석방법의 정확성 및 회수율을 검증하였다.

한편 외부 분석품질 관리의 경우 영국 환경식품농림부에서 주관한 국제 분석능력 평가프로그램인 FAPAS(Food Analysis Performance Assessment Scheme) proficiency test 2181에 참여하여 분석방법 및 분석능력의 신뢰도를 검증하였고, FAPAS 프로그램 중 vitamin B₅는 평가 프로그램이 없어 vitamin B₆에 한정하여 참여하였다.

통계처리

통계 분석은 SAS(Statistical Analysis System, V 9.4) 통계프로그램을 사용하였고, 각 채소류의 원재료 및 데침 처리 후 처리 평균간 비교는 Duncan’s multiple range test (p < 0.05)로 수행하였다.

결과 및 고찰

비타민 B₅ 및 B₆의 내ㆍ외부 분석품질 관리

검증된 분석방법일지라도 분석용 칼럼의 종류, 분석기기의 차이 및 실험자의 전문성 등 다양한 분석변수가 작용할 수 있다.그러므로 다양한 분석변수에 대한 분석 오류를 검토하고자 약 8개월에 걸쳐 비타민 B₅ 및 B₆ 분석의 품질관리도표(quality control chart)를 작성하여 확인하였다.

Vitamin B₅ 및 B₆의 reference value를 설정하기 위해 시판 조제 강화분유를 15회 반복 추출 및 정량 분석하여 vitamin B₅는 5.511mg·100g^-1을, vitamin B₆의 경우 0.885mg·100g^-1을 reference value로 설정하였다. 설정된 reference value를 이용하여 95% 신뢰수준의 허용한계(2*SD)인 경고한계와 99.7% 신뢰수준의 허용한계(3*SD)인 조절한계를 설정하였다.

설정된 reference value를 기준으로 채소류 함유 비타민 B₅ 및 B₆ 분석 전 내부 분석 품질 관리 시료로 사용된 조제 강화분유 를 이용하여 월 2회-3회 주기적 정도 관리를 실시하였고, 그 결과, vitamin B₅ 및 B₆ 두 성분 모두 reference value에 근접하고, 안정적으로 경고한계 범위 내에 진입하는 양상으로 분석시기에 관계없이 신뢰성 있는 정량적 분석이 실시되고 있음을 확인할 수 있었다(Fig. 1).

또한 분석 품질의 정확성 및 회수율 확인을 위해 표준참고물질을 이용하여 정확성 및 회수율을 평가한 결과, 비타민 B₅ 및 B₆ 각각 99.5, 103.7%로 우수한 정확성 및 회수율을 보여(Table 2, Fig. 2, and 3), 추가적 회수율 향상을 위한 보조적 방법이 필요 하지 않음을 확인하였다.

한편 본 연구에 사용된 vitamin B₆ 분석법의 신뢰도를 검증하기 위하여 외부 분석품질관리인 FAPAS proficiency test 2181(breakfast cereal)에 참여하여 0.241mg·100g^-1의 결과를 도출하였고, 이 결과는 Z-score가 -1.0로 평가되어 FAPAS test 의 만족범위(Z ≤ ± 2)를 충족하여 분석 결과의 신뢰성 및 우수한 분석 수행능력을 평가 받았다(Fig. 4).

채소류 중 비타민 B₅ 및 B₆ 함량 평가

한국 다소비 채소류 39종의 원재료 및 데침 조리 후 비타민 B₅의 함량을 정량적으로 평가하였다(Table 3). 비타민 B₅의 경우 근채류 중 마늘(2.167 ± 0.008mg·100g^-1)이 가장 높은 함량을, 그리고 검토된 근채류 중 감자를 제외하고는 모두 데침 조리 시 비타민 B₅가 전량 소실되는 양상을 나타내었고, 감자의 경우 소량 감소하는 양상을 나타내었다. 감자 종류 중 일반감자를 제외한 자색, 노랑, 수미감자의 경우 데침 조리 후 비타민 B₅가 소량이라도 존재하였으나, 일반 감자의 경우에는 비타민 B₅가 모두 소실되었다.

한편, 순무(0.251 ± 0.023mg·100g^-1)와 열무(0.256 ± 0.015mg·100g^-1)는 비타민 B₅의 함량 면에서 유의적인 차이가 인정되지 않았으며, Lee(2004)에 의하면 순무 뿌리가 비타민 B1, B2, E 및 엽산의 함량이 순무보다 1.3-3.6배 높다고 보고하였는데, 본 실험에서도 순무 뿌리(0.451 ± 0.023mg·100g^-1)가 순무(0.25 ± 0.023mg·100g^-1)보다 약 2배 정도 높은 함량이 검출되어 순무 보다 순무 뿌리 섭취 시 더 많은 양의 비타민B 5를 섭취할 수 있는 것으로 확인되었다. 근채류 중 도라지에서는 비타민B 5가 전 혀 검출되지 않았고, 풋마늘, 마늘, 당근, 순무, 열무의 경우 원재료에서는 모두 비타민 B₅가 존재하였으나, 데침 조리 시 모두 소 실되는 것으로 조사되었다.

엽채류 중에서는 경상북도 포항에서 재배되는 재래종 시금치인 포항초(1.743 ± 0.020mg·100g^-1)가 가장 높은 함량을 나타 내었으며, 데침 조리 시 비타민 B₅ 함량이 0.419 ± 0.010mg·100g^-1으로 약 1/4 수준으로 감소되는 양상을 나타내었다. Park et al.(1994)은 포항초가 다른 시금치와 비교하였을 때 높은 비타민 C 함량을 나타내었다고 보고하였으며, 조리 시간에 따라 함량 이 감소하며, 시금치를 고온에서 단시간 가열하는 것이 비타민 C 함량 보존 면에서 가장 좋다고 보고한바 있다. 한편 일반 시금 치가 1.530 ± 0.004mg·100g^-1의 함량을 나타내었으며, 포항초 다음으로 높은 함량을 나타내었다. 한편 비타민이 풍부하다고 알려져 있고, 비금시금치로 불려지는 섬초의 경우 0.515 ± 0.006mg·100g^-1으로 원재료 시금치 중에서는 가장 낮은 함량을 나 타내었으나, 기타 시금치들과 다른 양상으로 데침 조리 후에도 함량손실이 거의 발생되지 않았다. 섬초는 잎이 두꺼운 특성 때 문에 다른 시금치와 달리 데침 조리 시 조직 파괴에 의한 함량손실이 감소되었을 가능성을 추측해 볼 수 있

경채류의 비타민 B₅ 함량은 참두릅이 2.462 ± 0.058mg·100g^-1으로 가장 높은 함량을 나타내었으나, 데침 조리 후의 함량이 1/20 수준으로 감소되었고, 참죽나물, 마늘쫑, 고구마줄기 등은 모두 데침 조리 시 거의 전량이 소실되는 등 전반적으로 데침 조 리 시 함량이 감소하는 양상을 나타내었다.

과채류 중 토마토(0.070 ± 0.001mg·100g^-1)는 데침 조리 시 오히려 비타민 B₅ 함량이 증가하는 양상을 나타내었는데, 이는 토마토를 고온에 저장할수록 비타민 C 함량이 증가한다(Kim et al., 2010)는 연구내용과 유사한 양상으로 추후 체계적 검토가 요구된다. 한편 피망 중 적색피망에서만 비타민 B₅가 검출되었고, 파프리카 중에서는 주황색 파프리카에서만 비타민 B₅가 검 출되었다.

국내 다소비 채소류 39종의 비타민 B₆ 함량분석 결과는 Table 4와 같다. 비타민 B₆의 경우 데침 조리 시 약 30-45%의 함량 손실이 야기된다는 선행 연구의 결과(Woo, 2002)와 같이, 거의 대부분의 채소류에서 데침 조리 시 함량적 손실이 발생하거나 전량 소실되는 양상을 나타내었다. 특히 엽채류나 경채류의 경우, 청경채와 근대를 제외한 모든 채소류에서 데침 조리 시 비타 민 B₆가 전혀 검출되지 않았다.

근채류 중 순무(0.020 ± 0.001mg·100g^-1)의 경우 비타민 B₅와 마찬가지로 순무 뿌리(0.036 ± 0.001mg·100g^-1)에서 비타민 B₆의 함량이 높게 조사되었으며, 감자의 경우 일반감자(0.022 ± 0.000mg·100g^-1)가 가장 높은 함량을 나타내었고, 자색감자 (0.005 ± 0.001mg·100g^-1)가 가장 낮은 함량을 나타내었다

과채류 중 토마토의 경우 데침 조리를 하여도 함량에 거의 변화가 발생되지 않았다. 파프리카의 경우 적색 파프리카를 제외 한 기타 색상의 파프리카는 모두 조리 시 비타민 B₆가 소실되었으며, 파프리카 중에서는 적색 파프리카(0.008 ± 0.000mg·100g^-1) 가 가장 높은 함량을 나타내었다.

본 연구결과에 따르면 대부분의 국내 다소비 채소류에서 데침 처리 시 원재료 대비 비타민 B₅ 및 B₆의 함량이 감소하였으며, 이는 Selman(1993)의 보고와 같이 데치는 과정에서 수용성 비타민이 일부 조리수로 용출되고 열에 의해 파괴되었기 때문인 것 으로 판단된다. Kim et al.(2014) 역시 열에 민감한 수용성 비타민 성분은 식품의 데침 처리 시 가열에 의한 조직 파괴와 연화에 의해 조리수로 수용성 비타민 성분이 용출 되므로 수용성 비타민 함량이 감소한 것으로 판단된다고 보고한 바 있으며, Kim et al.(2012)은 당근, Hwang et al.(2012)은 고추를 재료로 사용하여 비타민 C의 함량을 분석한 결과, 데침 처리 시 원재료 대비 비 타민 C의 함량 감소폭이 크고 조리시간이 길어질수록 크게 감소한다고 보고하였다

또한, 비타민 B₆의 경우 가열과 알카리 조건에서 쉽게 파괴되므로 열처리 과정에서 식품 중 비타민 B₆의 함량이 감소되며 (Namgoong et al., 2006), 비타민 B₅ 역시 열에 불안정하여 가열 시 열분해가 일어나는 것으로 보고된 바 있다(Heldman, 2006).아울러 Jang et al.(1998) 및 Somsub et al.(2008)에 의해 대부분의 채소류는 원재료가 조리한 상태보다 높은 함량의 비타민이 검출된다고 보고한 바 있으며, 이는 본 연구의 결과와 유사한 양상임을 확인할 수 있다

이상 채소류의 수확 후 원재료 및 데침 처리에 의한 비타민 B₅ 및 B₆ 함량 변화에 대한 본 연구의 결과는 향후 채소류의 이용및 가공, 국민 식생활 정보 및 학교 조리 급식 등 영양적 부분과 국민 건강을 위한 중요한 기초자료로 이용될있 수을 것이다.