서 론
재료 및 방법
시험재료
삽식시기별 고구마 수확기 수량 조사
삽식시기별 고구마 경도, 당도 및 색도 측정
Ascorbic acid 함량
DPPH radical 소거활성
총 페놀 함량
총 플라보노이드 함량
통계처리
결과 및 고찰
삽식시기별 수확기 고구마 수량
삽식시기별 고구마 경도, 당도 및 색도
고구마의 삽식시기별 Ascorbic acid 함량
고구마 다양한 부위의 DPPH radical 소거능, 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량
적 요
서 론
고구마(Ipomoea batatas L.)는 다양한 환경 조건에서 높은 적응력을 보이는 작물로, 영양학적 가치가 뛰어나 기능성 식품 소재로 주목받고 있다(Elameen et al., 2008; Kulembeka et al., 2004; Ricardo et al., 2011). 특히 고구마는 풍부한 영양 성분과 우수한 농업적 특성을 바탕으로 영양 불균형 문제를 완화할 수 있는 작물로 평가받고 있으며, 일본과 미국에서는 “장수 식품”으로 인식될 만큼 건강에 긍정적인 영향을 미친다(Jung et al., 2011). 또한 NASA는 우주 임무를 수행하는 우주인들의 식량 후보로 고구마를 선정하기도 했다(Liu et al., 2017). 이러한 높은 영양가로 인해 고구마는 전 세계적으로 중요한 식량 자원으로 각광받고 있다.
고구마는 탄수화물이 주요 성분이며, 높은 열량을 제공할 뿐만 아니라 비타민 C, 카로티노이드, 안토시아닌, 무기질, 식이섬유 등 다양한 기능성 영양 성분이 풍부해 기능성 식품으로 널리 활용되고 있다(Bovell-Benjamin, 2007; Ganhão et al., 2019). 또한 고구마 자체뿐만 아니라 고구마의 잎, 잎자루 및 줄기 등 다양한 부위는 탄수화물, 단백질, 지질, 카로티노이드, 안토시아닌, 결합 페놀산 및 미네랄과 같은 다양한 영양소 및 생리활성 물질을 함유하고 있어, 기능성 식품 소재로서의 잠재력을 지니고 있다(Anastácio and Carvalho, 2013; Milenković et al., 2024). 특히 고구마 잎은 폴리페놀 화합물 등의 다양한 성분 들이 함유되어 있어 항염증 및 항산화 효과와 같은 건징증진 효과를 지니고 있다(Wang et al., 2016). 고구마와 그 부산물의 이러한 다양한 영양학적 특성과 기능성은 식품 산업에서의 활용도를 높이고, 건강 기능성 식품 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
그러나 고구마는 저장 조건이 까다롭고 수확 과정에서 발생하는 손상으로 인해 저장성이 떨어지는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 고구마를 분말 형태로 가공하여 저장하거나, 가공 후 품질을 유지하는 방법이 필요하다(Kim et al., 2010). 또한 고구마의 항산화 활성과 품질은 육질색, 재배장소, 조리 방법에 따라 차이가 있는 것으로 보고되었다(Kim et al., 2017; Lee et al., 2012; Pazos et al., 2022; Wang et al., 2018).
고구마의 영양 성분은 유전적 요인뿐만 아니라 환경적 요인에 의해 크게 영향을 받는다. 토양의 종류, 햇빛 노출, 강수량, 숙성도와 같은 환경적 요인 및 재배 방법 등이 고구마의 품질과 영양 성분에 중요한 역할을 하며(Alam et al., 2016; Adekanmbi et al., 2024; Sasaki et al., 2015; Teow et al., 2007), 기후변화에 따른 기상 조건의 변화는 작물의 생장, 발달, 생산성에 중요한 영향을 미쳐 결국 식량 불안정을 초래할 수 있다(Albuquerque et al., 2019). 특히 전 세계 평균 지표온도가 2100년까지 1.4°C에서 5.8°C까지 상승할 것으로 예측되고 있다(Brassard and Singh, 2007). 또한 지구온난화로 인해 CO2 농도가 증가할 경우, 항산화물질의 생산이 감소할 것이라는 보고도 존재한다(Goufo et al., 2014). 이러한 기후 변화는 농작물의 재배 적지, 생육 주기, 수확 시기뿐만 아니라 영양 성분에도 영향을 미칠 것으로 예상된다.
최근 기후변화로 인해 고구마 농가에서는 과거보다 이른 시기에 삽식하는 경향이 증가하고 있다. 고구마의 삽식시기는 선행연구(Woo et al., 2024)를 통해 생육과 수량에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 품질 특성이 다른 3가지 고구마 품종을 대상으로, 4월부터 5월까지 4차례에 걸쳐 삽식하고 수확하였다. 수확 후 고구마의 경도, 당도 및 색도를 조사하였으며, 수확기의 잎, 잎자루, 줄기, 괴근에 대한 항산화 물질 및 이차대사산물 함량을 분석하였다. 이를 통해 삽식시기가 고구마의 수량과 품질에 미치는 영향을 평가하여 기후변화에 따른 최적의 삽식시기를 설정하고자 수행되었다.
재료 및 방법
시험재료
본 연구에서 사용한 3품종의 고구마(Ipomoea batatas L.)는 꿀고구마(약점질)인 ‘소담미’, 밤고구마(분질)인 ‘진율미’, 호박고구마(약점질)인 ‘호풍미’ 품종으로 국립식량과학원 바이오에너지작물연구소에서 육묘한 후 제공받았다. 삽식시기의 경우, 2023년에는 4월 7일, 4월 18일, 5월 1일 및 5월 11일 삽식하였고, 2024년에는 4월 5일, 4월 18일, 5월 1일 및 5월 14일 삽식하여 일부 삽식일을 제외한 동일한 시기에 국립순천대학교 시험포장에 삽식하였다. 이들 삽식시기를 순서대로 1차, 2차, 3차 및 4차 삽식시기로 구분하였다. 삽식 후 120일 뒤에 지상부와 괴근을 수확하였고, 괴근은 3주 동안 큐어링과 후숙 과정을 거쳐 분석에 사용하였다.
수확 당일에 잎, 잎자루 및 줄기로 나누어 깨끗이 세척하고 45°C로 열풍건조기(LDO-150F, Daihan Labtech, Namyangju, Korea)를 이용하여 2일 동안 건조시켰다. 건조된 시료는 믹서기(SHMF-3500TG)를 이용하여 마쇄한 뒤 1.0 mm 체로 쳐서 사용하였다.
상품가치가 있는 100~150 g의 고구마를 선정하여 세척한 뒤 껍질을 벗기고 5 mm로 일정한 간격에 맞춰 슬라이스하였다. 생고구마는 45°C로 24시간 위와 동일한 열풍건조기로 건조시킨 후 믹서기를 이용하여 마쇄한 뒤 1.0 mm 체로 쳐서 시료로 사용하였다. 찐고구마의 경우 100~150 g의 고구마를 스팀 오븐기(WOP-100, Wiswell, Seoul, Korea)로 190°C에서 70분간 찐뒤 생고구마와 동일한 방법으로 슬라이스 한 후 건조하고 마쇄하여 이차화합물과 항산화제 함량 분석 시료로 만들어 사용하였다.
삽식시기별 고구마 수확기 수량 조사
삽식시기에 따른 고구마 품종별 수량은 선행연구(Woo et al., 2024)에서 언급한 바와 같이 동일하게 수행하였다. 본 연구에서는 고구마 크기를 상품 및 비상품으로 구분하여 각 삽식시기별로 반복당 10주의 괴근 무게를 측정한 후, 10a당 생산된 총수량으로 환산하였다.
삽식시기별 고구마 경도, 당도 및 색도 측정
고구마의 경도는 100~150 g 크기의 생고구마 가운데 부위에서 가로, 세로, 높이가 각각 2 cm가 되도록 절단하여 준비한 뒤, 직경이 3 mm인 프로브를 이용하여 그 중심 부위를 과실 경도 측정기(FR-5120; Lutron Electronic Enterprise, Taipei, Taiwan)로 측정하였다.
생고구마의 당도는 100~150 g의 고구마를 깨끗이 세척한 후 껍질을 벗기고, 착즙하여 굴절당도계(PAL-1, Atago, Japan)를 사용해 착즙액의 당도를 측정하였다. 찐고구마의 당도는 100~150 g의 고구마를 스팀 오븐기로 190°C에서 70분간 찐 후, 찐고구마의 가운데 부위 20 g을 채취하여 80 ml의 증류수를 넣어 분쇄하여 5배 희석한 후 굴절당도계로 측정하고, 측정값에 희석배수를 곱하여 최종 당도를 구하였다.
고구마 껍질의 색도는 깨끗이 세척한 100~150 g의 고구마를 물기가 마른 후, Chroma meter (CR-400, KONICA MINOLTA, Japan)를 이용해 명도(L *), 적색도(a *), 황색도(b *)값을 측정하였다. 고구마 육질의 색도는 삽식시기별로 수확한 괴근의 가운데 부위를 반으로 잘라 중심 부분을 껍질 색도 측정과 동일한 방법으로 측정하였다.
Ascorbic acid 함량
Ascorbic acid 분석은 Law et al. (1983)의 방법에 준하였다. 생고구마 분말과 찐고구마 분말 시료 각각 0.2 g에 5% metaphosphoric 2 ml를 혼합하여 5분간 추출하고, 15분간 13,500 rpm으로 원심분리하여 상층액을 얻었다. 총 AsA (ascorbic acid) 측정은 시료 추출액 100 µL에 5 mM EDTA 250 µL를 포함한 150 mM potassium phosphate buffer (pH 7.4)와 10 mM DTT 50 µL 를 혼합하여 실온에서 10분 이상 반응시켰다. 이후, 혼합물에 0.5% NEM 50 µL를 첨가하여 상온에서 60초 반응시킨 후, 10% TCA 200 µL, 44% phosphoric acid 200 µL, 4% bipyridine 200 µL와 30% FeCl3 11 µL가 포함된 혼합 용액을 추가하여 37°C에서 60분 동안 정치 후, UV 스펙트로포토미터(UV1601; Shimadzu Co., Kyoto, Japan)로 이용하여 525 nm에서 흡광도를 측정하였다. AsA 측정은 DTT 대신 증류수 50 µL를 혼합하여 위의 총 AsA 방법과 동일하게 수행하였다. 검량선은 L-ascorbic acid를 표준물질로 사용하여 작성하였으며, DHA (dehydroascorbic acid)는 Total AsA으로부터 AsA 값을 빼어 산출하였다.
DPPH radical 소거활성
건조한 고구마 지상부(잎, 잎자루 및 줄기)와 괴근의 분말 0.5 g은 80% 메탄올 10 ml에 넣고 110 rpm으로 24시간 동안 쉐이킹 배스(HB-201SF, Hanbaek Scientific, Bucheon, Korea)를 이용하여 추출하였다. 이후 원심분리기(2236R, LaboGene, Daejeon, Korea)로 13,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상층액을 분리하여 실험에 사용하였다.
DPPH radical 소거능 효과는 각 시료 상등액 100 µL, 0.1 M acetate buffer 500 µL, 0.5 mM DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydarzyl) 250 µL, 99.9% ethanol 400 µL을 혼합한 후, 상온에서 암반응 조건으로 30분간 반응시켰다. 이후 UV 스펙트로포토미터를 사용하여 517 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다. 대조구는 시료 추출물 대신 99.9% ethanol 500 µL를 사용하였으며, 표준물질로 L-ascorbic acid를 사용하였다.
총 페놀 함량
총 페놀 함량은 Folin-Denis법(Folin and Denis, 1912)을 이용하여 분석하였다. 페놀 함량 측정은 증류수 670 µL에 FolinDennis 100 µL와 각 시료 100 µL를 넣고 27°C의 shaking bath (HB-201SF, Hanbaek Scientific, Bucheon, Korea)에서 5분간 반응시킨 후, 20% Na2CO3 200 µL를 추가하여 1시간 동안 상온에 두었다. 이후 10배 희석하여 UV 스펙트로포토미터로 640 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 gallic acid를 사용하여 검량선을 작성하고, 희석배수를 곱하여 최종 값을 계산하였다.
총 플라보노이드 함량
총 플라보노이드 함량은 각 시료 상층액 150 µL에 95% ethanol 450 µL, 10% AlCl3 30 µL, 1 M potassium acetate 30 µL, 그리고 840 µL 증류수를 혼합하였다. 혼합한 용액을 상온에서 40분간 반응시킨 후, UV 스펙트로포토미터로 이용하여 415 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 Quercetin을 사용하여 검량선을 작성하고, 플라보노이드 함량을 정량하였다.
통계처리
본 실험은 완전임의배치 3반복으로 하였으며, 실험결과는 통계분석 Duncan’s Multiple Range Test (P = 0.05)을 실시하여 유의성 유무를 확인하였다(SAS, 2000).
결과 및 고찰
삽식시기별 수확기 고구마 수량
2023년과 2024년에 걸쳐 고구마 품종별 삽식시기에 따른 수량을 조사한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다(Fig. 1). 그래프의 날짜는 2023년의 삽식 날짜를 기준으로 표기하였다. 2023년의 경우, 소담미는 1차, 2차 및 3차 삽식에서, 진율미는 2차와 3차 삽식에서, 호풍미는 3차와 4차 삽식에서 다른 삽식시기보다 수량이 많았다. 그러나 2023년에는 세 품종 모두 1차 삽식에서 수량이 감소하였는데, 이는 1차 삽식 후 일정 기간 동안 낮은 온도가 지속되었기 때문으로 판단된다. 2024년의 경우, 소담미는 1차, 2차 및 3차 삽식에서, 호풍미는 1차와 4차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 수량이 높았다. 반면 진율미는 삽식시기별로 수량에 유의한 차이가 없었다. 2024년의 삽식시기별 수량 결과가 2023년과 다른 양상을 보인 것은 2024년의 삽식 후 기온 분포가 달랐기 때문으로 추정된다. 2024년에는 삽식 후 기온이 고구마 생육에 부정적인 영향을 미치지 않았으나 토양수분 등 다른 요인들이 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 구체적인 삽식시기별 수량과 온도, 강수량 등의 상호관계는 선행연구(Woo et al., 2024)에서 제시하였다. 2023년과 2024년의 결과를 종합적으로 분석한 결과, 소담미와 진율미의 경우 1차와 4차 삽식을 제외한 삽식시기가 적합할 것으로 판단되며, 호풍미는 1차와 2차 삽식을 제외한 삽식시기가 적합할 것으로 보인다. 따라서 세 품종 모두 2차 삽식 이후부터 3차 삽식시기 사이가 최적의 삽식시기로 판단된다.
삽식시기별 고구마 경도, 당도 및 색도
2023년과 2024년 두 해 동안 삽식시기별로 소담미, 진율미, 호풍미 품종을 삽식 120일 후에 수확한 생고구마의 경도를 분석하였다(Fig. 2). 소담미의 경우, 2023년에는 삽식시기 간 유의적인 차이가 나타나지 않았으나, 2024년에는 1차와 3차 삽식에서 2차와 4차 삽식에 비해 유의적으로 높은 경도를 보였다. 호풍미의 경우, 2023년에는 2차와 3차 삽식에서 1차와 4차 삽식에 비해 유의적으로 높은 경도를 나타냈으나, 2024년에는 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었다. 진율미는 두 해 모두 삽식시기에 따른 경도의 유의적인 차이가 없었다. 소담미와 호풍미에서 삽식시기별 경도 차이가 관찰되었으나 이러한 차이는 연도 간 일관성을 보이지 않았다. 따라서 종합적으로 봤을 때, 세 품종의 경도는 삽식시기에 크게 영향을 받지 않는 것으로 판단된다. 이는 Lee et al. (2016)의 연구 결과와 일치하는데, 해당 연구에서는 “다호미” 품종을 4월 중순에서 7월 중순까지 다양한 시기에 삽식하여 분석한 결과, 삽식시기에 따른 경도 차이가 나타나지 않았다고 보고하였다.
Fig. 2.
Hardness of sweet potato cultivars (A, Sodammi; B, Jinyulmi; C, Hopungmi) at harvest as influenced by different transplanting dates during 2023 and 2024. Each bar (representing a cultivar), with the same letter superscript(s) have mean values that are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
2023년과 2024년 두 해 동안 소담미, 진율미, 호풍미 품종의 생고구마를 삽식 120일 후에 수확하여 삽식시기별 당도를 분석하였다(Fig. 3). 소담미의 경우, 2023년에는 삽식시기 간 유의적인 차이가 없었으나, 2024년에는 1차와 3차 삽식에서 2차와 4차 삽식에 비해 유의적으로 높은 당도를 보였다. 진율미도 2023년에는 삽식시기 간 유의적인 차이가 없었으나, 2024년에는 3차 삽식이 다른 시기에 비해 유의적으로 높은 당도를 나타냈다. 호풍미는 2023년에 1차 삽식이, 2024년에는 3차 삽식이 다른 시기에 비해 유의적으로 높은 당도를 보였다.
Fig. 3.
Sugar content of raw sweet potato cultivars (A, Sodammi; B, Jinyumi; C, Hopungmi) at harvest as influenced by different transplanting dates during 2023 and 2024. Each bar (representing a cultivar having the same letter superscript(s) indicate means not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
찐고구마의 경우(Fig. 4), 소담미는 2023년에 3차와 4차 삽식에서, 2024년에는 1차 삽식에서 가장 높은 당도를 보였다. 진율미는 2023년에 2차와 4차 삽식에서, 2024년에는 2차와 3차 삽식에서 높은 당도를 나타냈다. 호풍미는 2023년에 3차와 4차 삽식에서, 2024년에는 2차 삽식에서 가장 높은 당도를 보였다.
Fig. 4.
Sugar content of steamed sweet potato cultivars (A, Sodammi; B, Jinyulmi; C, Hopungmi) at harvest as influenced by different transplanting dates during 2023 and 2024. Each bar (representing a cultivar), having the same letter superscript(s) have mean values not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
전반적으로, 생고구마와 찐고구마 모두 삽식시기별 당도의 일관성을 관찰하기 어려웠다. 그러나 찐고구마의 당도는 모든 품종에서 생고구마에 비해 크게 증가하였는데, 이는 열처리가 고구마의 당 전환을 촉진한 결과로 해석된다(Kum et al., 1994). 고구마의 당도는 재배지역, 삽식시기 등 재배환경에 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Han et al., 2012). 따라서 본 연구에서 관찰된 당도의 차이는 삽식시기뿐만 아니라 품종 특성, 다양한 재배 환경요인 등의 복합적인 상호작용 결과로 해석된다.
삽식시기에 따른 품종별 표피(Peel) 및 육질(Flesh)의 색도를 분석한 결과, 다음과 같은 결과가 나타났다(Table 1). 소담미의 경우, 표피 L값(명도)은 2차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 낮았으나, 육질의 L값은 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었다. 진율미의 표피 L값은 1차와 3차 삽식이 2차와 4차 삽식보다 유의적으로 높았으며, 육질 L값은 모든 삽식시기에서 유의적인 차이가 없었다. 반면, 호풍미의 표피 L값은 삽식시기별 유의적인 차이가 없었으나, 육질 L값은 2차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높았다.
Table 1.
Peel and flesh color of sweet potato cultivars harvested 120 days post-transplantation in 2024.
| Variety | Transplanting date | Color* | |||||
| L | a | b | |||||
| Peel | Flesh | Peel | Flesh | Peel | Flesh | ||
| Sodammi | Apr. 5 | 44.9a | 85.9b | 22.4a | -4.0a | 10.3ab | 32.6a |
| Apr. 18. | 40.7b | 87.1ab | 20.4ab | -3.9a | 10.1ab | 33.5a | |
| May. 1. | 45.2a | 86.3ab | 17.1b | -3.9a | 12.6a | 30.5a | |
| May. 14. | 44.1a | 87.5a | 23.1a | -4.2a | 8.0b | 32.5a | |
| Jinyulmi | Apr. 5 | 43.8a | 87.5b | 27.4a | -3.3a | 10.3a | 27.1a |
| Apr. 18. | 40.2b | 89.0a | 22.5a | -3.6a | 10.0a | 28.4a | |
| May. 1. | 44.2a | 88.2ab | 23.5a | -3.4a | 7.7a | 25.9a | |
| May. 14. | 40.7b | 88.0ab | 20.0a | -3.3a | 10.3a | 25.4a | |
| Hopungmi | Apr. 5 | 42.2a | 80.6b | 29.1a | 10.7a | 9.2ab | 34.9b |
| Apr. 18. | 39.0a | 83.5a | 28.7a | 5.2b | 7.1b | 32.0c | |
| May. 1. | 36.8a | 78.0c | 26.6a | 14.3a | 9.5ab | 35.0b | |
| May. 14. | 39.6a | 77.7c | 21.1a | 14.4a | 10.3a | 37.5a | |
표피 a값(적색도)은 세 품종 모두 표피와 육질에 상관없이 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었다. 그러나 육질의 a값에서는 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었으나 호풍미에서 소담미와 진율미에 비해 높았다. 소담미와 진율미의 a값은 각각 –3.9~-4.2와 –3.3~-3.6으로, 기존 연구(Lee et al., 2016)와 마찬가지로 (-)값을 보여 녹색을 띠는 경향이 나타났다. 반면, 호풍미는 2차 삽식에서 (+)값으로 유의적으로 높은 적색도를 나타냈다. 이러한 결과는 각 품종의 특성 차이를 보여주었으나, 삽식시기별로 차이가 없음을 시사한다.
표피 b값(황색도)는 세 품종 모두 삽식시기 간 유의적인 차이가 없었다. 그러나 육질 b값은 소담미와 진율미 경우 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었으나, 호품미의 경우 육질 b값은 4차 삽식에 비해 1차, 2차 및 3차 삽식에서 유의적으로 낮았다. 파종시기를 달리한 콩과 조의 색도 연구에서도 본 연구결과와 유사하게 파종시기별로 일정한 경향을 보이지 않았다(Jung et al., 2018; Lee et al., 2018).
종합적으로 봤을 때, 삽식시기별 고구마 표피와 육질의 명도, 적색도 및 황색도에 유의미한 영향을 미치지 않은 것으로 판단된다. 따라서 고구마 3 품종의 삽식시기별 경도, 당도 및 색도는 일부 품종과 생고구마와 찐고구마의 차이, 고구마 표피와 육질 등에 따라 다소 차이를 보였으나 삽식시기별로 일정한 경향은 보이지 않았다.
고구마의 삽식시기별 Ascorbic acid 함량
2023년과 2024년 두 해 동안 소담미, 진율미, 호풍미 품종의 Ascorbic acid 함량을 삽식 120일 후 수확한 생고구마에서 분석하였다(Fig. 5). 소담미와 진율미 품종은 두 해 모두 2차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높은 Ascorbic acid 함량을 보였다. 호풍미의 경우, 2023년에는 2차와 3차 삽식에서, 2024년에는 3차 삽식에서 다른 삽식시기보다 유의적으로 높은 함량을 나타냈다.
Fig. 5.
Ascorbic acid content of raw sweet potato cultivars (A, Sodammi; B, Jinyulmi; C, Hopungmi) harvested 120 days post-translation during 2023 and 2024. Within each bar (representing a cultivar), mean values with the same letter superscript(s) are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
세 품종 모두 2차 삽식시기에서 51.4~83.8 mg/100 g 범위의 Ascorbic acid 함량을 보여 다른 삽식시기보다 높았으며, 2024년의 함량이 2023년보다 다소 높았다. 이러한 결과는 국내산 고구마 22품종을 대상으로 한 선행 연구의 Ascorbic acid 함량 범위(37.76~89.25 mg/100 g)와 유사하였다(Hwang et al., 2014).
찐고구마의 Ascorbic acid 함량도 생고구마와 유사한 경향을 보였다(Fig. 6). 소담미와 진율미는 연도에 관계없이 2차 삽식에서, 호풍미는 2023년의 2차와 3차, 2024년의 3차 삽식에서 다른 시기보다 유의적으로 높은 함량을 나타냈다. 그러나 찐고구마의 Ascorbic acid 함량은 생고구마보다 감소하였는데, 이는 가열 과정에서의 비타민 C 손실로 인한 것으로 판단된다(Hwang et al., 2011; Lee et al., 2012; Somsub et al., 2008).
023년과 2024년의 결과를 종합해 볼 때, 생고구마와 찐고구마 모두에서 3품종이 2차 삽식시 높은 Ascorbic acid 함량을 보인 것은 이 시기의 적절한 평균 온도와 토양 수분 등 기상 조건 때문으로 추정된다. 따라서 고구마의 Ascorbic acid 함량을 고려한 최적의 삽식시기는 4월 18일(2차 삽식) 경으로 판단된다.
Fig. 6.
Ascorbic acid content of steamed sweet potato cultivars (A, Sodammi; B, Jinyulmi; C, Hopungmi) harvested 120 days post-transplantation during 2023 and 2024. Within each bar (representing a cultivar), mean values with the same letter superscript(s) are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
고구마 다양한 부위의 DPPH radical 소거능, 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량
Radical 소거 작용은 질병 예방과 노화 방지에 중요한 역할을 한다. 특히 식물성 식품에 포함된 다양한 생리활성 물질 중 페놀 화합물은 phenolic hydroxyl 그룹을 통해 단백질, 효소 단백질 및 기타 거대 분자와 결합하며, 2가 금속 이온과의 결합력과 우수한 항산화 효과를 발휘하는 것으로 보고되고 있다(Sin et al., 1994).
본 연구에서는 삽식시기별 생고구마와 찐고구마 3품종의 DPPH radical 소거능, 총 페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량에 미치는 영향을 분석하였다(Figs. 7,8,9). 생고구마의 DPPH radical 소거능 효과는 2023년과 2024년에 품종과 삽식시기에 따라 다양한 결과를 보였다(Fig. 7). 2023년에는 소담미의 경우 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었으나, 진율미는 1차, 2차 및 3차 삽식에서 4차 삽식에 비해 높았고, 호풍미는 1차와 4차 삽식에서 2차와 3차 삽식시기에 비해 높았다. 2024년에는 소담미의 경우, 1차와 2차 삽식에서 3차와 4차 삽식시기에 비해 높았고, 진율미는 삽식시기에 상관없이 유의적인 차이가 없었으나, 호풍미는 1차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 높았다.
Fig. 7.
DPPH radical scavenging activity of raw (A) and steamed sweet potato (B) cultivars harvested 120 days post-transplantation during 2023 and 2024. Within each bar (representing a cultivar), mean values with the same letter superscript(s) are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
찐고구마의 DPPH radical 소거능 효과도 품종과 삽식시기에 따라 다양한 결과를 보였다. 2023년에는 소담미의 경우 1차와 2차 삽식에서, 진율미는 3차와 4차 삽식에서, 호풍미는 3차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높았다. 2024년에는 소담미의 경우 2023년과 유사하게 1차와 2차 삽식에서, 진율미는 1차 삽식에서, 호풍미는 3차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높았다.
연구 결과를 종합적으로 봤을 때, 생고구마의 경우 DPPH radical 소거능 효과는 연차간에 일정한 경향을 보이지 않았다. 반면, 찐고구마의 경우 소담미는 1차와 2차 삽식에서, 호풍미는 3차 삽식에서 높은 경향을 보였고, 진율미는 삽식시기별로 일정한 차이를 보이지 않았다. 모든 연구에 사용된 3품종의 생고구마와 찐고구마는 전반적으로 40% 이하의 DPPH radical 소거능 효과를 보여, 이는 황색 고구마 품종을 대상으로 한 선행 연구의 21.8~57.1% 범위와 유사한 결과를 나타냈다(Song et al., 2005). 결론적으로, 생고구마와 찐고구마의 DPPH radical 소거능 효과는 삽식시기별로 일정한 경향을 보이지 않았지만, 이는 품종, 재배시기와 가공 방법에 따라 항산화 효과가 달라질 수 있음을 시사한다. 한 예로, 재배시기에 따른 조와 기장의 DPPH radical 소거능 연구에서도 일정한 경향을 보이지 않았다(Woo et al., 2012).
생고구마의 총 페놀함량은 2023년과 2024년에 품종과 삽식시기에 따라 다양한 결과를 보였다(Fig. 8). 2023년에는 소담미의 경우 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었으나, 진율미는 1차 삽식에서, 호풍미는 1차와 4차 삽식에서 다른 시기에 비해 높았다. 2024년에는 세 품종 모두 삽식시기별로 유의적인 차이를 보이지 않았다.
Fig. 8.
Total phenol content of raw (A) and steamed (B) sweet potato cultivars harvested 120 days post-transplantation during 2023 and 2024. Within each bar (representing a cultivar), mean values with the same letter superscript(s) are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
찐고구마의 총 페놀함량도 연도와 품종, 삽식시기에 따라 다양한 패턴을 보였다. 2023년에는 소담미가 1차 삽식에서, 진율미는 1차, 2차 및 4차 삽식에서, 호풍미는 3차 삽식에서 다른 시기보다 높은 함량을 보였다. 2024년에는 소담미가 1차 삽식에서, 호풍미는 1차와 3차 삽식에서 높은 함량을 나타냈으며, 진율미는 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었다. 두 연도의 결과를 종합해 볼 때, 생고구마와 찐고구마 모두에서 소담미와 호풍미는 삽식시기별로 일정한 경향을 보이지 않았으나 진율미는 일관되게 삽식시기별 차이가 없었다. 이러한 결과의 불일치는 재배지역의 연도별 기후 조건 차이와 삽식 후 다양한 환경 요인에 기인한 것으로 판단된다. 선행 연구에 따르면, 고구마 재배 시 물 부족과 낮은 온도는 총 페놀과 항산화 활성을 감소시키는 것으로 보고되었다(Pazos et al., 2022). 또한, 같은 품종이라도 재배지역에 따라 총 페놀과 항산화 활성이 다르게 나타날 수 있음이 확인되었다.
2023년과 2024년에 실시된 연구에서 생고구마와 찐고구마의 총 플라보노이드 함량은 품종 및 삽식시기에 따라 다양한 결과를 보였다(Fig. 9). 2023년의 생고구마 총 플라보노이드 함량은 소담미에서 삽식시기에 따른 유의적인 차이가 없었으며, 진율미는 1차 삽식에서, 호풍미는 4차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높은 함량을 나타냈다. 2024년에는 3품종 모두 삽식시기에 따른 유의적인 차이가 없었다.
Fig. 9.
Total flavonoid content of raw (A) and steamed (B) sweet potato cultivars harvested 120 days post-transplantation during 2023 and 2024. Within each bar (representing a cultivar), mean values with the same letter superscript(s) are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
2023년 찐고구마의 총 플라보노이드 함량은 소담미가 4차 삽식에서, 호풍미가 3차와 4차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 높은 플라보노이드 함량을 나타냈다. 반면, 진율미는 삽식시기에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 2024년에는 소담미가 1차 삽식에서, 진율미가 4차 삽식에서, 호풍미가 3차와 4차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 높은 함량을 보였다. 이를 종합적으로 보면, 소담미와 진율미는 연도별로 일정한 경향을 보이지 않았으나 호풍미는 두 해 모두 3차와 4차 삽식에서 플라보노이드 함량이 높았다.
생고구마와 찐고구마의 결과를 종합적으로 분석했을 때, 소담미의 경우, 생고구마에서 두 연도 모두 유의적인 차이가 없었고, 찐고구마는 일정한 경향을 보이지 않았다. 진율미는 두 연도와 두 처리 조건에서 삽식 시기별로 일정한 경향을 보이지 않았다. 호풍미의 경우, 생고구마와 찐고구마 모두에서 2023년과 2024년에 3차와 4차 삽식에서 플라보노이드 함량이 전반적으로 높았다. 따라서, 호풍미는 안정적으로 높은 플라보노이드 함량을 나타내는 삽식시기를 확인할 수 있었던 반면, 소담미와 진율미는 연도와 조건에 따라 변동성이 큰 결과를 보였다.
고구마는 다양한 부위(괴근, 잎, 원줄기, 잎자루)가 이용되며, 이들 부위는 카로티노이드, 안토시아닌, 미네랄뿐만 아니라 강력한 항산화 활성을 지닌 생리활성 화합물의 천연 공급원으로 보고되고 있다(Milenković et al., 2024). 이에 따라 본 연구에서는 고구마의 잎, 원줄기, 잎자루를 대상으로 DPPH radical 소거능, 총 페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 분석하였다(Figs. 10,11,12).
2023년 고구마 잎의 DPPH radical 소거능 효과는 품종에 따라 다양한 결과를 보였다(Fig. 10). 소담미와 진율미의 경우, 1차, 2차 및 3차 삽식에서 4차 삽식시기에 비해 유의적으로 높은 소거능을 나타냈다. 반면, 호풍미는 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었다.
Fig. 10.
DPPH radical scavenging activity of leaves (A), petioles (B), and main stems (C) of sweet potato cultivars harvested 120 days post-transplantation during 2023 and 2024. Within each bar (representing a cultivar), mean values with the same letter superscript(s) are not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
2024년에는 품종별로 다른 양상을 보였다. 소담미의 경우, 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었으나, 진율미는 3차와 4차 삽식에서, 호풍미는 2차, 3차 및 4차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높은 소거능을 보였다. 종합적으로, 2023년과 2024년 고구마 잎의 DPPH radical 소거능 효과는 삽식시기별로 일정한 경향을 보이지 않았다. 이는 재배 장소, 품종 및 연도에 따라 항산화 활성이 다양하게 나타날 수 있음을 시사한다.
2023년 고구마 잎자루의 DPPH radical 소거능 효과는 품종별로 다양한 양상을 보였다. 소담미와 호풍미는 1차, 2차 및 3차 삽식에서, 진율미는 1차, 2차 및 4차 삽식에서 높은 효과를 나타냈다. 반면, 2024년에는 소담미와 호풍미의 경우 삽식시기별로 유의적인 차이가 없었으며, 진율미는 1차와 4차 삽식에서 유의적으로 높은 효과를 보였다. 전반적으로 2023년과 2024년의 고구마 잎자루 DPPH radical 소거능 효과는 삽식시기별로 일정한 경향을 보이지 않았다.
고구마 원줄기의 DPPH radical 소거능 효과는 연도별로 다른 양상을 보였다. 2023년에는 세 품종 모두 1차와 2차 삽식에서 3차와 4차 삽식에 비해 유의적으로 높은 효과를 나타냈다. 그러나 2024년에는 3품종 모두에서 삽식시기별로 유의적인 차이가 관찰되지 않았다. 즉, 2023년에는 세 품종 모두 1차와 2차 삽식에서 일관되게 높은 효과를 보인 반면, 2024년에는 삽식시기에 따른 유의적인 차이가 없었다.
2023년 고구마 잎의 총 페놀 함량은 3품종 모두 1차와 2차 삽식에서 3차와 4차 삽식에 비해 유의적으로 높았다(Fig. 11). 반면, 2024년에는 소담미의 경우 3차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높았으나, 진율미와 호풍미는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 이러한 2023년과 2024년의 결과 차이는 재배 환경조건의 변화에 기인한 것으로 판단된다. 특히 2023년의 1차와 2차 삽식 후 저온 노출이 있었는데, 이는 Padda et al. (2008)의 연구에서 저온 처리시 총 페놀 함량이 증가한다는 결과와 일치한다. 고구마 잎의 총 페놀 함량은 품종 간 차이가 있지만, 모든 품종에서 원줄기와 잎자루 부위보다 높게 나타났다. 이는 고구마 잎의 총 페놀 함량이 줄기, 껍질, 과육보다 높다는 기존 연구 결과와 유사하다(Choi et al., 2008; Li et al., 2012; Makori et al., 2020). 이러한 특성으로 인해 고구마 잎은 영양이 풍부한 녹색 잎채소로 널리 소비되고 있다(Johnson and Pace, 2010). 본 연구에서 관찰된 특정 삽식시기의 총 페놀 함량 증가 경향에 대해, 향후 그 요인을 구체적으로 규명하고 이를 산업적으로 활용할 방안을 모색하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
Fig. 11.
Total phenol content of leaves (A), petioles (B), and main stems (C) of sweet potato cultivars harvested 120 days post-trasnplantation during 2023 and 2024. Each bar (representing a cultivar), with the same letter superscript(s) indicate mean values not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
2023년 고구마 잎자루의 총 페놀 함량은 품종에 따라 다른 양상을 보였다. 소담미와 호풍미의 경우 2차와 3차 삽식에서, 진율미는 2차와 4차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높은 함량을 나타냈다. 2024년에는 소담미의 경우 4차 삽식에서, 진율미는 2차, 3차 및 4차 삽식에서, 호풍미는 3차와 4차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 높은 총 페놀 함량을 보였다. 두 해의 결과를 종합해 볼 때, 잎자루의 총 페놀 함량은 2023년에는 3품종 모두 전반적으로 2차와 3차 삽식에서, 2024년에는 3차와 4차 삽식에서 전반적으로 높게 나타났다.
고구마 원줄기의 총 페놀 함량은 2023년에 3품종 모두 1차와 2차 삽식에서 3차와 4차 삽식에 비해 유의적으로 높았다. 2024년에는 소담미와 진율미는 1차 삽식에서 다른 삽식시기보다 유의적으로 높았으나, 호풍미는 삽식시기별로 유의적인 차이를 보이지 않았다. 따라서 2023년과 2024년의 결과를 종합적으로 고려할 때, 고구마 원줄기의 총 페놀 함량은 1차 삽식에서 높은 경향을 보였다.
2023년 고구마 잎의 총 플라보노이드 함량은 품종과 삽식시기에 따라 다양한 패턴을 보였다(Fig. 12). 소담미와 진율미는 1차와 2차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높았으며, 호풍미는 1차, 2차 및 4차 삽식에서 다른 시기보다 높은 함량을 나타냈다. 2024년에는 소담미와 진율미는 삽식시기별로 유의미한 차이는 없었으나, 호풍미는 1차, 3차 및 4차 삽식에서 높은 함량을 보였다. 2023년과 2024년의 결과를 비교해보면, 2023년에는 세 품종 모두 1차와 2차 삽식에서 일관되게 높은 함량을 보였으나, 2024년에는 품종 간 차이가 있었고, 2023년과 상반된 결과를 보여 일정한 경향을 찾기 어려웠다.
Fig. 12.
Total flavonoid content of leaves (A), petioles (B), and main stems (C) of sweet potato cultivars harvested 120 days post-transplantation during 2023 and 2024. Each bar (representing a cultivar), with the same letter superscript(s) have mean values not significantly different at p < 0.05 according to Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).
고구마 잎자루의 총 플라보노이드 함량은 2023년과 2024년에 품종과 삽식시기에 따라 다양한 결과를 보였다. 2023년에는 소담미는 2차 삽식에서, 진율미는 2차와 4차 삽식에서, 호풍미는 2차와 3차 삽식에서 유의미하게 높은 함량을 나타냈다. 2024년에는 소담미는 4차 삽식에서, 진율미는 2차, 3차 및 4차 삽식에서 높은 함량을 보였으며, 호풍미는 삽식 시기별로 유의미한 차이가 없었다. 두 해의 결과를 종합해 볼 때, 잎자루의 총 플라보노이드 함량은 삽식시기별로 일정한 경향을 보이지 않았다. 이는 품종뿐만 아니라 재배 시기의 기상 조건과 재배 지역의 토양 환경 등 다양한 재배 요인에 의한 발생한 차이로 판단된다(Lee et al., 2018).
고구마 원줄기의 총 플라보노이드 함량은 2023년과 2024년에 다른 양상을 보였다. 2023년에는 세 품종 모두 2차 삽식에서 다른 시기보다 유의미하게 높은 함량을 나타냈다. 반면 2024년에는 소담미만 1차 삽식에서 높은 함량을 보였고, 진율미와 호풍미는 삽식시기별로 유의미한 차이가 없었다. 선행 연구에 따르면, 고구마 잎이 다른 부위(줄기, 잎자루 등)보다 총 페놀, 총 플라보노이드, 항산화 활성이 유의미하게 높다고 보고되었다(Choi et al., 2008; Li et al., 2012; Makori et al., 2020). 이러한 결과를 고려할 때, 고구마 삽식시기 조절을 통한 수량 증대뿐만 아니라 고구마의 다양한 부위 활용을 위한 영양가치 증대에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
2023년과 2024년에 걸쳐 소담미, 진율미, 호풍미 품종의 삽식시기별 품질 특성을 종합적으로 분석한 결과(Table 2), 삽식시기는 대부분의 품질 특성(경도, 당도, 색도)에 일관된 영향을 미치지 않았으나 생 및 찐고구마의 ascorbic acid 함량은 세 품종 모두 2차 삽식(4월 18일경)에서 다른 삽식시기에 비해 유의적으로 높았다.
Table 2.
Summary of antioxidant and secondary metabolite contents of sweet potato collected from data shown in Figures 5 to 12.
| Cultivar | AsA | Storage root | Above-ground parts | Total | ||||||||||||||||||
| DPPH | Total phenol | Total flavonoid | DPPH | Total phenol | Total flavonoid | |||||||||||||||||
| Raw | Steamed | Raw | Steamed | Raw | Steamed | Leaf | Petiole |
Main stem | Leaf | Petiole |
Main stem | Leaf | Petiole |
Main stem | ||||||||
| 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | |||||||||||||
| Sodammi | 2* | ×** | 1,2 | × | × | × | × | × | × | 1,2 | × | 1,2 | 3 | 2,3 | 3,4 | 1 | 1,2 | × | × | 2 | 1 | 2 |
| Jinyulmi | 2 | × | × | × | × | × | × | × | × | 1,2 | × | 1,2 | × | 2,3 | 3,4 | 1 | 1,2 | × | × | 2 | × | 2 |
| Hopungmi | 2 | × | 3 | × | × | 3,4 | 3,4 | × | × | 1,2 | × | 1,2 | × | 2,3 | 3,4 | 1 | 1,2 | × | × | 2 | × | 2 |
생 및 찐고구마의 DPPH radical 소거능, 총 페놀 함량, 총 플라보노이드 함량은 품종과 삽식시기에 따라 다양한 결과를 나타냈다. DPPH radical 소거능은 생고구마에서는 3품종 모두 삽식시기별로 차이가 없었으나, 찐고구마에서는 품종별로 다른 양상을 보였다. 총 페놀 함량은 생 및 찐고구마 모두 삽식시기별로 차이가 없었다. 총 플라보노이드 함량은 소담미와 진율미는 삽식시기별로 차이가 없었으나, 호풍미는 생 및 찐고구마 모두 3차와 4차 삽식에서 다른 삽식시기에 비해 높았다.
지상부 부위별 분석 결과, DPPH radical 소거능은 잎과 잎자루에서는 삽식시기별 차이가 없었으나, 원줄기의 경우 2023년에는 세 품종 모두 1차와 2차 삽식에서 높았고, 2024년에는 차이가 없었다. 총 페놀 함량과 총 플라보노이드 함량은 부위와 연도에 따라 다양한 결과를 보였다.
종합적으로, 세 품종에서 전반적으로 2차 삽식(4월 중순경)에서 DPPH radical 소거능, 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량이 높은 경향을 보였다. 이는 수량뿐만 아니라 품질 측면에서도 고구마의 최적 삽식시기가 2차 삽식(4월 중순경)임을 시사한다. 본 연구 결과는 고구마의 품질 향상과 다양한 부위 활용을 위한 최적 삽식시기 선정에 기초 자료를 제공한다. 향후 환경 조건과 품질 특성 간의 상관 관계에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.
적 요
본 연구는 2023년과 2024년에 걸쳐 소담미, 진율미, 호풍미 세 품종의 고구마 (Ipomoea batatas L.)를 대상으로 삽식시기(1차: 4월 초순, 2차: 4월 중순, 3차: 4월 초순, 4차: 5월 중순)가 수량과 품질 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 삽식시기별 수량은 품종과 연도에 따라 다양한 패턴을 보였으나, 전반적으로 2차 삽식(4월 중순)부터 3차 삽식 사이가 최적의 시기로 나타났다. 품질 특성 중 경도, 당도, 색도는 삽식시기에 따른 일관된 경향을 보이지 않았다. 그러나 ascorbic acid 함량은 세 품종 모두 2차 삽식에서 가장 높았다. DPPH radical 소거능, 총 페놀 함량, 총 플라보노이드 함량은 품종, 삽식시기, 부위에 따라 다양한 결과를 보였으나, 전반적으로 2차 삽식에서 높은 경향을 나타냈다. 고구마 잎은 다른 부위에 비해 높은 항산화 활성을 보였다. 이러한 결과는 수량과 품질을 고려할 때 2차 삽식(4월 중순)이 최적의 삽식시기임을 시사한다. 본 연구는 고구마의 품질 향상과 다양한 부위 활용을 위한 최적 삽식시기 선정에 중요한 기초 자료를 제공하며, 향후 환경 조건과 품질 특성 간의 상관관계에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.
