Original Research Article

The Korean Journal of Crop Science. 31 December 2014. 398-405
https://doi.org/10.7740/kjcs.2014.59.4.398

ABSTRACT


MAIN

쌀(Oryza sativa L.)은 현재 우리나라, 일본, 중국 등 동남아 시아 국가에서 주식으로 이용되고 있는 주요 곡물중의 하나 이며 우리는 대부분의 칼로리를 밥으로부터 얻고 있다 (Stork et al., 2005). 쌀은 에너지 공급원뿐만 아니라 우수한 단백질, 지방, 건강기능성분 등을 함유하여 비만방지, 콜레 스테롤 저하 등 인체에 다양한 생체 조절기능을 가진 식품 으로 알려져 있다(Choe et al., 2002; Kyoun et al., 2006).

최근 건강에 대한 관심 증가로 소비자들은 기존의 맛과 영 양에서 쌀의 기능성에 많은 관심을 가지게 되었고, 이에 따 라 쌀 고유의 건강기능성분에 대한 관심도 같이 증가하게 되었으며 역학조사를 통해 쌀을 주식으로 하는 국민들의 만 성질병에 대한 발병율이 현저히 낮음을 조사한 보고도 쉽게 찾을 수 있다(Goufo & Trindale, 2014). 특히나 쌀의 주요 영양성분이 쌀눈에 많이 함유되어 있음을 확인하여 쌀눈이 큰 품종에 대한 개발과 주요 영양성분에 대한 보고와 현미 를 발아시켰을 경우 항산화 성분의 함량 증가와 그 활성에 대한보고도 많이 있다(Kim et al., 2013; Park et al., 2009; Seo et al., 2011; Zhang et al. 2005).

‘눈큰흑찰’ 쌀은 국립식량과학원에서 2013년 개발한 신 품종으로 약배양을 통해 개발된 거대배의 특성과 찹쌀의 특 성을 같이 가지고 있는 변이체인 ‘YR23517Acp79’을 모본 으로 하여 ‘조생흑찰’과 인공교배하여 개발된 품종으로 일 반쌀에 비해 배(배아)의 크기가 3배 이상 크고 아미노산, 지 방, 무기성분, 안토시아닌 등의 다양한 기능성 성분을 다량 함유한 신품종이다. 특히나 고혈압과 신경안정 효과가 우수 한 수용성 기능성 아미노산인 GABA (γ-aminobutyric acid) 를 다량 함유하고 있음을 확인하였다(Kim et al., 2013; Park et al., 2009; Saikusa et al., 1994; Seo et al., 2011). 현미를 발아시켜 발아현미로 만들 경우 취반성과 조직감이 개선되고 기능성 성분이 증가하는 것으로 알려져 있으며 특 히나 GABA 성분의 증가가 두드러지는 것으로 알려져 있 다(Aurisano et al., 1995; Saikusa et al., 1994). 또한 발아 과정 중에 글루탐산 처리에 의한 GABA 함량의 증가와 다 른 아미노산의 변화에 대한 연구도 보고되어 있다(Oh et al., 2002).

본 연구는 GABA 함량이 일반미에 비해 다량 함유되어 있는 눈큰흑찰을 이용하여 가바가 증진된 건강기능성 소재 를 개발하기 위하여 기존에 종자의 가바 함량을 증대시키는 처리방법인 침종과 발아 조건에서의 가바 함량 및 다른 영 양성분의 변화를 검정하였으며, 또한 가바의 전구체로 알려 진 글루탐산 아미노산을 기질로 사용하여 눈큰흑찰 종자에 있는 효소의 비활성과 가바 최대 생산 조건을 구명하였다.

재료 및 방법

실험재료

본 연구에 사용된 재료는 농촌진흥청 국립식량과학원 포 장에서 2012년 생산된 ‘눈큰흑찰(BGE)’, ‘조생흑찰(BR)’ 그 리고 일반미로 ‘일미(IB)’ 벼를 이용하였으며 원료곡인 정 조를 제현기(Model SY88-TH, Ssangyong Ltd., Incheon, Korea)를 이용하여 왕겨를 분리한 현미를 시험재료로 사용 하였다. 침종 시험은 30°C와 40°C 물을 이용하여 24시간 이후부터 72시간까지 12시간 간격으로 회수하여 특성을 검 정하였고 마지막 처리는 96시간까지 처리를 진행하였다. 발 아에 따른 특성 구명을 위해 페트리디쉬에 무작위로 현미 100립을 치상하고 용기내부의 현미가 잠길 정도의 30°C정 도의 미지근한 물을 첨가하고 30°C의 항온기에서 보온하면 서 최장 9일까지 발아시켰다. 발아 초기의 특성을 검정하기 위해 2 cm까지 발아한 현미를 시기별로 채취하여 건조한 후 분말화하여 시료로 사용하였다. 또한 발아현미 대량생산 에 의한 특성을 보기위해 현미 10 kg을 침종하여 30°C에서 24시간동안 발아시킨 후 40°C 열풍 건조과정을 거쳐 각각 의 품종에 대한 발아현미를 제조하고 이들을 100메쉬 크기 로 분쇄하여 시험재료로 사용하였다.

일반성분 분석

단백질 함량 분석은 Kim et al. (2006)의 방법에 따란 Kjeldahl 자동 분석기(Kjeltech Auto 8560, Foss Tecator AB, Hoeganaes, Sweden)를 이용하여 분석하였고, 지방분석은 Soxhlet 분석 법(FOSS 2050 SOXTEC AVANTI Automatic Soxhlet Extraction system, Foss Tecator AB, Hoeganaes, Sweden) 에 따라 분 석을 수행하였다(Juliano et al., 1985). 지방산 조성은 가스 크로마토그래피(GC)를 이용하여 분석을 수행하였다. 0.5 g 의 분쇄시료에 10 mL의 헥산을 이용하여 50°C에서 2시간 동안 지용성분을 추출하고 농축하여 0.15 mL를 취하여 5 mL의 methylation solution [H2SO4 : methanol (MeOH) : Toluene = 1 mL : 20 mL : 10 mL]을 첨가하여 100°C에서 1시간동안 메틸레이션화하였다. 냉각한 시료에 5 mL의 증 류수를 첨가하여 층을 분리하고 상등액을 취하여 anhydrous Na2SO4를 이용하여 수분을 제거하였다. 1 mL을 취해서 GC (Agilent 7890A gas chromatograph equipped with a FID and HP-FFAT capillary column, Santa Clara, CA)로 분석 하였다. 분석조건은 oven 온도는 150에서 230°C까지 2.5°C 간격으로 상승시켰고, injector 온도는 250°C이었으며 검출 기 온도는 230°C 유지하였고, 질소를 이동상(1 mL/min)으 로 사용하였다.

총 폴리페놀 함량 분석

침종과 발아에 따른 총 폴리페놀 함량 측정은 Folin-Ciocalteau colorimetric method (Choi et al., 2006)을 사용하여 분석하 였다. 분말 시료를 70% 메탄올을 이용하여 37°C에서 12시 간 동안 교반 추출하였고, 추출물 0.1 mL을 0.2 mL의 Folin- Ciocalteau’s phenol 용액과 혼합한 후 3 mL의 5% Na2CO3 용액과 혼합하였다. 혼합용액은 30°C에서 2시간 동안 반응 시킨 후 spectrophotometer (Versa max, Molecular Devices Co., Sunnyvale, CA)를 이용하여 765 nm에서의 흡광도를 측정하였고, 폴리페놀 함량 계산은 chlorogenic acid (mg CGA/100 g extract)의 함량과 비교하여 계산하였다(Kweon et al., 2001).

가바(GABA)와 아미노산 분석

가바(GABA)를 포함한 아미노산은 Lee et al. (2007)의 방법을 변형한 Kim et al. (2013)의 방법에 따라 분석을 수 행하였다. 분쇄된 시료 1.0g에 초순수 4 mL을 첨가하고 초 음파 추출(Wiseclean bath (WUC-N47H), 36.7 kHz)기를 이 용하여 5시간 동안 30°C에서 추출하였고, 4°C에서 20,000 × g로 10분 원심분리한 후 상등액을 회수하여 가바와 아미 노산 함량을 측정하였다. 아미노산 분석은 UPLC (AccQ·tag UPLC detection system, Waters)를 이용하여 분석을 수행 하였다. 0.2 μm로 필터(Woongki Ltd., Seoul, Korea)한 20 μL 시료에 60 μL의 AccQ-fluor borate buffer와 20 μL의 AccQ-fluor reagent를 혼합하여 55°C에서 5분간 반응시키 고 AccQ·Tag Ultra column (2.1×100 mm, Waters)를 이용 하여 30°C에서 AccQ·Tag 시약 A (AccQ·Tag Ultra Eluent A, Waters)와 AccQ·Tag 시약 B (AccQ·Tag Ultra Eluent B, Waters)의 혼합 용매 조건으로 PDA eλ detector (Waters) 를 이용하여 표준품의 검량선과 대조하여 함량을 계산하였 다. 크로마토그램은 Empower software (Waters)를 이용하 여 분석하였다.

글루탐산을 기질로 사용할 경우의 GABA 함량 변화와 GAD (Glutamate decarboxylase)의 비활성(specific activity) 측정

눈큰흑찰 현미와 쌀겨의 GAD (Glutamate decarboxylase) 효소의 비활성 측정은 Liu et al. (2004)의 방법을 변형하여 사용하였다. 1 g의 분쇄 시료에 5 mL의 단백질 추출용액(50 mM Tris-HCl pH5.8, 20 uM pyridoxal-5-phosphate)을 첨 가하여 교반 후 얼음물에서 30분간 반응시켰다. 원심분리 (12,000 x g, 20분)를 통해 상등액을 회수하여 단백질 함량 과 GABA를 포함한 아미노산 함량을 분석하였다. 단백질 정량은 Bradford (1976) 방법에 따라 bovine serum albumin 을 대조로하여 측정하였다. 동일한 추출용액 조성에 글루탐 산(30 mM L-glutamate)이 포함된 용액을 이용하여 1 g/5 mL의 시료로부터, 현미와 쌀겨에 포함된 GAD 효소에 의 한 가바(GABA) 생성을 위해 25°C에서 30분간 교반시키면 서 효소반응을 시켰다. 반응이 종료된 후의 가바(GABA)를 포함한 아미노산의 함량은 상기 UPLC를 이용한 분석법으 로 측정하였고, GAD 효소의 비활성 측정은 조추출물에 포 함된 단백질의 단위 함량에 따른 단위시간당 가바(GABA)의 생성량(1 unit = GABA uM/hr/mg)을 기준으로 나타내었다.Fig.1

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2014-059-04/A0350590402/images/KJCS-59-398_F1.jpg
Fig. 1.
Changes of rice sprout length through the days after planting on petridish. BGE : ‘Nunkeunhukchal’, BR : “Josanghukchal’, IB : ‘Ilmi’.

통계처리

자료 분석은 SAS 9.2 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) PC package를 이용하였다. 실험결과는 3번 반복 값을 구하 여 평균±표준편차로 나타내었으며, 각 변수에 대해 일원배 치분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였고, 사후검정으 로는 Duncan’s multiple range test를 적용하였으며, α=0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.

결과 및 고찰

싹의 성장 속도

무작위로 100립씩 치상한 페트리디쉬를 이용한 발아 시 험에서 3일째(72시간) 눈큰흑찰의 싹 길이는 0.27 cm이었 고 일미와 조생흑찰은 0.24와 0.17 cm이었고 5일째(120시 간)에는 1.09, 1.11, 1.03 cm로서 3품종의 생육양상이 비슷 함을 보였으나 7일 이후는 눈큰흑찰의 성장이 더 빨리 진행 됨을 확인하였다.

싹 길이에 따른 가바(GABA)와 총 아미노산 함량

발아에 따른 싹의 길이를 기준으로 수확한 시료를 이용한 가바와 아미노산 함량분석 결과는 Fig. 2에 나타낸 것과 같 이 stage-1의 경우 길이가 0.5 mm까지로 발아한지 평균 3 일(72시간)이 지났을 때 수확한 시료에 해당하며 이때의 가 바 함량은 눈큰흑찰의 경우 현미의 24.6 mg/100 g 보다 3배 증가한 76.3 mg을 보였고, 싹의 길이가 5~10 mm인 stage-3 에 93.9 mg으로 최고를 보인 후 stage-4에서 44.1 mg/100 g으로 줄어들었다. 반면 일미의 경우는 stage-1에서 40.1 mg/100 g으로 현미에 비해 10배 이상 그 함량이 늘어났으 며 stage-2, -3에서는 가바 함량에서 유의차를 보이지 않아 가바 함량을 기준으로 일반 현미의 발아조건은 72시간 (stage-1) 처리로도 가바 함량에서 우수한 발아현미의 제조 가 가능함을 보여 눈큰흑찰의 경우와는 다른 결과를 보였 다. 총 아미노산 함량에서는 눈큰흑찰과 조생흑찰, 일미 모 두 stage-3 이후 급격하게 증가함을 보였다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2014-059-04/A0350590402/images/KJCS-59-398_F2.jpg
Fig. 2.
Changes of GABA and total amino acid contents according to the growth stages. Left: GABA contents, right; total amino acid contents. Stage-1: sprout length 0~0.5 mm, stage-2: 0.5~5 mm, stage-3; 5~10 mm, stage-4: 10~20 mm.

발아현미 대량제조에 의한 가바와 아미노산 함량변이

최적의 발아현미를 대량으로 제조하기 위해 Jang (1998) 의 방법에 따라 10 kg의 현미를 이용하여 0.5~2.0 mm 정도 싹을 틔운 시료를 저온 건조하여 가바를 포함한 아미노산 조성과 총 아미노산 함량을 분석하였다. 그 결과는 Table 1 에 나타낸 것과 같이 가바 함량은 눈큰흑찰의 경우 126.9 mg/100 g까지 5배 증가하였고, 총 아미노산 함량도 695.5 mg/100 g까지 3배 이상 증가하였다. 반면 일반미인 일미의 경우 발아현미는 가바 함량이 현미에 비해 7배 증가하여 23.2 mg/100 g을 보였고, 총 아미노산도 약 2배 증가하여 226.3 mg/100 g을 나타내었다.

Table 1.

GABA and total amino acid contents by commercial large scale germination condition in Nunkeunhukchal.

BGEIB

Brown riceGerminated riceBrown riceGerminated rice

GABA (mg/100 g)24.6±0.5126.9±7.43.3±0.223.2±1.6
Total amino acid (mg/100 g)191.2±6.9695.5±17.7108.6±5.5226.3±13.7
*All values are mean ±SD (n=3).

침종에 의한 단백질 함량 변이

침종에 의한 특성 분석에서 72시간 침종이 영양과 기능 성에서 우수한 것으로 보고되어(Ohtsubo et al., 2005) 72시 간을 기준으로 시료를 채취하여 단백질 함량을 분석한 결과 Table 2에 나타낸 것과 같이 눈큰흑찰과 조생흑찰은 현미에 비해서는 단백질 함량이 증가하였으나 일미는 24시간 침종 보다는 단백질 함량은 증가하는 경향이었지만 현미보다는 함량이 감소하였다. 일미는 일반미를 사용한 기존의 보고에 서와 같이 발아시킨 쌀의 단백질 함량은 감소하는 경향이었 으나(Kim et al., 2012) 조생흑찰과 눈큰흑찰의 경우는 침종 에 의해 단백질 함량이 증가하는 경향이었다.Table 3

Table 2.

Changes of protein contents according to the soaking hours at 30°C.

TreatmentBrown riceSoaking hours (hrs)

2472

BGE*9.0±0.19.2±0.19.7±0.1
BR*7.8±0.48.3±0.08.8±0.1
IB*7.5±0.26.5±0.07.0±0.1
*BGE : ‘Nunkeunhukchal’, BR : “Josanghukchal’, IB : ‘Ilmi’, All values are mean ±SD (n=3).
Table 3.

Lipid and fatty acids contents after 72 hours of soaking at 30°C in brown rice.

VarietiesTreatmentLipids (%)SF* (%)USF* (%)

BGEBrown rice3.8±0.119.3±0.180.7±0.1
Soaking (72 hrs)3.4±0.121.3±0.178.7±0.1

BRBrown rice3.1±0.521.1±0.179.8±0.1
Soaking (72 hrs)3.1±0.121.3±0.178.8±0.1

IBBrown rice3.1±0.018.2±0.181.8±0.1
Soaking (72 hrs)2.2±0.421.2±0.178.8±0.1
*SF : saturated fatty acid, USF : unsaturated fatty acid, All values are mean ±SD (n=3).

침종에 의한 폴리페놀과 플라보노이드 함량 변이

침종에 의한 폴리페놀 함량을 분석한 결과는 Fig. 3에 나 타낸 것과 같이 눈큰흑찰은 침종시간이 지남에 따라 폴리페 놀 함량이 증가하여 72시간 침종에서 1.4 mg/g으로 가장 높음을 보였고 대조로 사용된 일미도 72시간에서 최고 함 량을 보였다. 반면 플라보노이드 함량은 일반미는 미량 함 유하고 있는 것으로 분석되었고, 눈큰흑찰의 경우는 72시간 까지 침종시간에 따른 유의차 없이 2.32 mg/g 함유하고 있 었으나 그 이후부터는 함량이 감소하였다. 이것은 Ohtsubo et al. (2005).

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2014-059-04/A0350590402/images/KJCS-59-398_F3.jpg
Fig. 3.
Changes of polyphenol contents according to the soaking hours at 30°C.

침종에 의한 지방과 지방산 함량 변이

침종에 의한 지방과 지방산 함량을 분석한 결과 지방 함 량은 눈큰흑찰의 경우 현미의 3.8%에 비해 3.4%로 감소하 였고, 지방산 조성도 불포화지방산 함량이 현미의 80.7%에 서 78.7%로 약간 감소하였다. 일미의 경우도 비슷한 현상 을 보여 지방함량은 3.1%에서 2.2%로 감소하였고, 불포화 지방산 함량도 현미의 81.8%에서 78.8% 감소하였다.

침종에 의한 가바와 총아미노산 함량 변이

침종에 의한 현미의 가바와 아미노산 함량을 분석한 결과 는 Fig. 4에 나타낸 것과 같이 가바 함량은 눈큰흑찰을 포함 한 모든 품종에서 침종 후 24시간이 지나면 가바 함량이 급 격히 증가하다가 60시간까지는 유의차를 보이지 않았고 72 시간 침종에서 함량이 증가하여 눈큰흑찰은 72시간 침종에 서 가바 함량이 51.4 mg/100 g으로 가장 많은 것으로 조사 되었다. 총 아미노산 함량은 가바 함량과는 다르게 36시간 침종까지에서 함량이 급격하게 줄어들다가 72시간 침종에 서 최고로 높은 함량을 보였다. 72시간 침종에서 눈큰흑찰 의 총 아미노산 함량은 221.6 mg/100 g이었다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2014-059-04/A0350590402/images/KJCS-59-398_F4.jpg
Fig. 4.
Changes of GABA and total amino acid contents according to the soaking hours at 30°C. Left: GABA contents, right; total amino acid contents.

침종에 의한 당 함량과 조성 변화

침종에 의한 당 함량 변화는 3품종에서 침종 시간이 길어 짐에 따라 전체적인 당 함량은 증가하는 경향이었다. 특히 나 눈큰흑찰은 96시간에서 64.3 mg/g으로 최고함량을 보이 고 있고, 당 조성에서는 sucrose, raffinose, fructose의 함량 은 비슷하거나 줄어드는데 반해 glucose의 함량은 24시간 침종에서 12.5 mg/g인데 반해 120시간에서 49.6 mg/g으로 큰 폭으로 증가함을 보이고 있다. 침종시간이 지남에 따라 당 함량이 증가하고 특히 글루코즈 함량이 증가하는 것은 조생흑찰이나 일미에서도 관찰되는 결과이다.Fig.5

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kjcs/2014-059-04/A0350590402/images/KJCS-59-398_F5.jpg
Fig. 5.
Changes of total sugar contents and sugar composition in Nunkeunhukchal (BGE) according to the soaking hours at 30°C. Left: total sugar contents, right; sugar composition in BGE.

글루탐산을 기질로 사용하였을 경우의 가바 함량 변화

종자를 포함한 식물체에서 가바 생합성은 glutamate decarboxylase (GAD, EC 4.1.1.15) 효소의 작용에 의해서 글루 탐산(L-glutamic acid)으로부터 생성되며 GAD 효소는 가역 적으로 가바의 생성에 관여하는 것으로 보고되고 있다(Liu et al. 2004). 또한 글루탐산 처리에 의해 가바 함량이 증가 된 제품을 생산하기 위하여 종종 기능성 발아현미 생산을 위해 글루탐산을 같이 처리한 보고도 있다(Oh et al. 2002a, 2002b, ). 따라서 눈큰흑찰에 포함된 GAD효소의 작용에 의 한 가바 최대 생산을 위해 추출용매에 기질로 글루탐산을 포함시켰을 경우 가바의 생성량을 비교하였다. 눈큰흑찰과 일미벼 시료 1 g을 30 mM의 글루탐산이 포함된 5 mL의 용매로 가바를 추출한 결과는 Table 4에 나타낸 것과 같이 눈큰흑찰 현미 분말의 경우 354.6 mg/100 g의 가바가 추출 되어 일반 추출에 비해 14배 가바 생성량이 증가하였고, 쌀 겨에서도 글루탐산이 포함한 용액의 경우 726.4 mg/100 g 으로 약 3배가 증가하였다. 대조로 사용된 일미의 경우도 현미와 쌀겨 각각 189.6 mg/100 g과 265.5 mg/100 g으로 가바 생성량이 증가하였다. 이 결과에서 일반미의 가바함량 은 Oh et al. (2002a)이 보고한 글루탐산 처리에 의한 가바 생성량과 유사한 함량을 보이고 있고, 반면 눈큰흑찰은 이것 보다 1.4배 이상 가바 함량이 증가하였음을 보여주고 있다.

Table 4.

Comparison of GABA contents using L-glutamate as a substrate in extraction buffer in BGE rice and rice bran.

GABA (mg/100 g)BGEIB

Brown riceRice branBrown riceRice bran

Control24.6±0.5265.6±48.23.3±0.291.0±13.1
GA*354.6±32.6726.4±42.8189.6±37.9265.5±22.8
*Glutamic acid (30 mM) used as a substrate in extraction buffer.

GAD 효소의 활성 검정

눈큰흑찰의 가바 생성에 관여하는 GAD (글루탐산탈탄 산) 효소의 비활성(specific activity)을 측정하기 위해 현미 와 쌀겨의 단백질 함량을 측정한 결과는 Table 5에 나타낸 것과 같이 눈큰흑찰의 쌀겨의 단백질 함량이 가장 많아 93.5 mg/g이 함유되어 있었고, 다음이 일미의 쌀겨, 눈큰흑 찰 현미 순이었다. 기질로 글루탐산을 사용하였을 경우의 가바 생성량과 이에 따른 GAD 효소의 비활성은 일미의 경 우는 쌀겨를 반응시켰을 경우 GAD효소 활성이 현미의 1.1 에 비해 0.7 unit으로 줄어 일미 현미의 단백질 함량에 비해 쌀겨의 단백질 함량이 높고 가바 생성량은 많지만 단백질 단위 g 당 가바의 생성량은 줄어들어 일미 쌀겨의 비활성은 높지 않았다. 반면 눈큰흑찰 현미와 쌀겨의 비활성은 모두 1.0 unit임을 보여 단백질 함량이 증가함에 따라 GAD 효소 의 함량도 같이 증가하고 이에 따라 가바의 생성량도 같이 증가함을 확인할 수 있었다.

Table 5.

GAD specific activity in brown rice and rice bran using glutamic acid containing extraction buffer.

VarietiesTypeProtein (mg/g)GABA (uM)GAD activity (Unit*)

BGEBrown rice63.3±4.663.5±6.41.0±0.1
Rice bran93.5±9.796.9±8.41.0±0.1

IBBrown rice16.9±0.618.3±7.41.1±0.1
Rice bran71.6±3.949.9±4.50.7±0.1
*GAD activity (Unit) : GABA uM/hr/mg of protein

눈큰흑찰의 경우 일반 쌀에 비해 종자의 배(배아, 쌀눈)가 3배 이상 큰 쌀로서 아미노산과 가바 함량이 일반 쌀에 비 해 월등히 많음을 보이고 있다. 이것은 Liu et al. (2004)의 보고와 같이 가바의 축적과 GAD 효소의 활성, 그리고 GAD 효소 생성에 관여하는 유전자 발현이 주로 쌀눈에서 이루어지고 있으며, 침종 등의 처리에 의한 가바 함량의 증 가는 GAD 효소의 활성 증가에 따른다는 보고와 부합하는 결과이다. 결론적으로 거대 배를 보유한 눈큰흑찰이 아미노 산과 가바 함량이 일반 쌀에 비해 많고, 글루탐산을 기질로 서 사용한 반응에서 추출용액의 가바 함량을 획기적으로 높 이는 결과에서 알 수 있듯이 글루탐산을 가바로 합성하는 GAD 효소의 함량과 활성도 눈큰흑찰이 일반 쌀에 비해 우 수함을 확인할 수 있었다. 눈큰흑찰은 혼반의 형태로 복용 도 가능하지만 기존의 가바의 효능에 의한 혈압강하(Elliott and Hobbiger, 1959), 이외에 체중조절(Zhang et al., 2002), 알코올 관련 질환(Oh et al., 2003) 등에도 효과가 있음이 보고되고 있어 향후 건강기능식품 등의 소재로도 활용이 기 대된다.

적 요

거대쌀눈의 특성과 검정쌀 그리고 찹쌀의 특성을 보유한 눈큰흑찰의 침종과 발아 그리고 기질로 글루탐산을 처리하 였을 경우의 가바를 포함한 주요 성분의 분석 결과는 다음 과 같다.

  1. 싹 발아 길이를 기준으로 눈큰흑찰의 가바 함량은 싹 길이가 5~10 mm인 stage-3에 93.9 mg/100 g으로 최 고를 보였고, 대량 제조 조건에서는 최고 126.9 mg의 가바를 함유하고 있음을 확인하였다.

  2. 침종에 의한 성분 분석에서는 72시간 침종에서 폴리 페놀, 플라보노이드, 아미노산 그리고 가바 함량이 가 장 많이 축적됨을 확인하였다.

  3. 글루탐산 탈탄산효소의 작용에 의한 가바 함량 증가는 현미와 쌀겨 모두에서 급격한 증가가 관찰되었고, 눈 큰흑찰 현미와 쌀겨의 경우 가바 함량이 각각 354.6 mg/100 g과 726.4 mg으로 현미와 쌀겨에 비해 각각 14배와 3배 함량이 증가하였다.

따라서 본 연구에서 눈큰흑찰의 발아와 침종에 따른 품질 특성을 분석한 결과, 뇌의 대사전달 물질의 조정 작용과 고 혈압 그리고 스트레스 조정 기능이 있는 가바의 함량이 침 종과 발아에 의해 일반 쌀에 비해 급격히 증가함을 확인하 였다. 특히나 글루탐산탈탄산 효소의 작용에 의한 눈큰흑찰 의 현미와 쌀겨의 가바 생성은 현재까지 보고된 그 어떤 쌀 품종에서 분석된 가바 함량보다도 가장 우수함을 확인할 수 있어 향후 기능성 발아현미 가공을 위한 원료로 활용이 가 능하며, 침종 조건은 가바 함량이 증진된 밥의 제조에 활용 이 가능하고, 일본에서 시판되는 가바 건강식품의 용량과 맞먹는 함량을 지닌 눈큰흑찰을 이용한 가바쌀 생산과 가바 의 효능에 의한 혈압강하, 체중조절, 알코올 관련 질환 등에 효능이 있는 건강기능성 식품 원료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

사 사

본 논문은 농촌진흥청 연구사업(세부과제명: 특수미 지용 성 활성성분의 식생활 습관병 예방 및 개선 소재 개발, 세부 과제번호: PJ00875501)의 지원에 의해 이루어진 것임

인용문헌(REFERENCES)

1
N Aurisano, T Horino and Y Mor, Biosci. Biotech. Biochem, Accumulation of γ-aminobutyric acid (GABA) in the rice germ during water soaking, 58; 2291-2292 (1995)
2
MM Bradford, Anal. Biochem, A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein dye binding, 72; 248-254 (1976)
3
JS Choe, HH Ahn and HJ Nam, Korean Soc Food Sci Nutr, Comparison of nutritional composition in Korean rices, 31; 885-892 (2002)
4
YM Choi, SM Lee, J Chun, HB Lee and JS Lee, Food Che, Influence of heat treatment of the antioxidant activities and polyphenolic compound of shiitake (Lentinus edodes) mushroom, 99; 381-397 (2006)
5
K Elliott and F Hobbiger, J. Physiol, Gamma-aminobutyric acid: Circulatory and respiratory effects in different species; re-investigation of the anti-strychnine action in mice, 146; 70-84 (1959)
6
P Goufo and H Trindade, Food Science & Nutrition, Rice antioxidants: phenolic acids, flavonoids, anthocyanins, proanthocyanidins, tocopherols, tocotrienols, gamma-oryzanol, and phytic acid, 2(2); 75-104 (2014)
7
SS Jang, Korea Patent, Method of germinating with brown rice; 1998-0247686 (1998)
8
Rice. Chemistry and TechnologyBiochemical properties of rice; 175-205, St Paul. MN. American Association of Cereal Chemists. (1985)
9
DJ Kim, SK Oh, JH Lee, MR Yoon, IS Choi, DH Lee and YG Kim, Korean J. SCI. Technol, Changes in Quality Properties of Brown Rice after Germination, 44(4); 300-305 (2012)
10
JY Kim, WD Seo, DS Park, KC Jang, KJ Choi, SY Kim, SH Oh, JE Ra, GH Yi, SK Park, UH Hwang, YC Song, BR Park, MJ Park, HW Kang and SI Han, Food Sci. Biotechnol, Comparative Studies on Major Nutritional Components of Black Waxy Rice with Giant Embryos and Its Rice Bran, 22(S); 1-8 (2013)
11
SL Kim, MA Berhow, JT Kim, HY Chio, SJ Lee and IM Chung, J Agric Food Che, Evaluation of soyasaponin, isoflavone, protein, lipid, and sugar accumulation in developing soybean seed, 54; 10003-10010 (2006)
12
MH Kweon, HJ Hwang and HC Sung, J Agric Food Chem, Identification and Antioxidant Activity of Novel Chlorogenic Acid Derivatives from Bamboo (Phyllostachys edulis), 49; 4646-4655 (2001)
13
OY Kyoun, SH Oh, HJ Kim, YK Yoon, HM Kim and MR Kim, Korean J Food Cookery Sci, Analyses of nutrients and antinutrients of rice cultivars, 22; 949-956 (2006)
14
YR Lee, CE Kim, MY Kang and SH Nam, Ann. Nutr. Metab, Cholesterol-lowering and antioxidant status-improving efficacy of germinated giant embryonic rice (Oryza sativa L.) in high cholesterol-fed rats, 51; 519-526 (2007)
15
LL Liu, HQ Zhai and JM Wan, Cereal Chem, Accumulation of γ-Aminobutyric Acid in Giant-Embryo Rice Grain in Relation to Glutamate Decarboxylase Activity and Its Gene Expression During Water Soaking, 82(2); 191-196 (2004)
16
SH Oh, SH Kim, YJ Moon and WG Choi, Korean J Biotechnol Bioeng, Changes in the levels of γ-aminobutyric acid and some amino acids by application of glutamic acid solution for the germination of brown rice, 17(6); 49-53 (2002)
17
SH Oh, SH Kim, YJ Moon and WG Choi, Korean J Biotechnol Bioeng, Changes in the levels of water soluble protein and free amino acids in brown rice germinated in a chitosan/glutamic acid solution, 17(6); 515-519 (002b)
18
SH Oh, JR Soh and YS Cha, J. Med. Food, Germinated brown rice extract shows a nutraceutical effect in the recovery of chronic alcohol-related symptoms, 6; 115-121 (2003)
19
K Ohtsubo, K Suzuki, Y Yasui and T Kasumi, Journal of Food Composition and Analysis, Bio-functional components in the processed pre-germinated brown rice by a twin screw extruder, 18; 303-316 (2005)
20
DS Park, SK Park, BC Lee, SY Song, NS Jun, NL Manigbas, JH Cho, MH Nam, JS Jeon, CD Han, KJ Choi, DH Kim, YM Woo, HJ Koh, HW Kang and GH Yi, . Genes Genom, Molecular characterization and physicochemical analysis of a new giant embryo mutant gene (get) in rice (Oryza sativa L.), 31; 277-283 (2009)
21
T Saikusa, T Horino and Y Mori, Biosci. Biotech. Bioch, Accumulation of γ-amino butyric acid (GABA) in rice germ during water soaking, 58; 2291-2292 (1994)
22
WD Seo, JY Kim, DS Park, SI Han, KC Jang, KJ Choi, SY Kim, SH Oh, JE Ra, GH Yi, SK Park, UH Hwang, YC Song, BR Park and HW Kang, J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem, Comparative analysis of physicochemicals and antioxidative properties in new giant embryo mutant, ‘YR23517Acp79’, in rice (Oryza sativa L.), 54; 700-709 (2011)
23
CR Stork, LP Silva and CA Fagundes, J Food com Anal, Categorizing rice cultivars based on differences in chemical composition, 18; 333-341 (2005)
24
H Zhang, HY Yao and YR Jiang, Food Ferment. Ind, Development of the health food enriched with gamma-aminobutyric acid (GABA), 28; 69-72 (2002)
25
L Zhang, P Hu, S Tang, H Zhao and D Wu, J. Food Biochem, Comparative studies on major nutritional components of rice with a giant embryo and a normal embryo, 29; 653-661 (2005)
페이지 상단으로 이동하기