백미 현미의 품종별 페놀산 유도체 조성 및 함량 정보 제공

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배경

1. 쌀 (Oryza sativa L.)은 전세계적으로 소비되는 주요 곡물 중 하나로서 도정 여부에 따라 크게 백미 및 현미로 분류됨

① 쌀은 비타민, 아미노산, 미네랄, 섬유질 등의 영양성분을 포함하여 기초 영양 대사에 도움을 줄 수 있음

② 반면에, 현미는 낮은 감각적 품질로 인해 거의 소비되지 않았으나, 백미의 영양성분 이외에도 페놀산, 플라보노이드 및 감마오리자놀 등의 기능 성분을 함유하고 있어 전곡의 섭취는 암, 당뇨, 심혈관질환과 같은 성인병의 예방에 도움을 줄 수 있음

③ 쌀은 품종별, 도정별, 조리별 주요 영양, 기능성분의 조성과 함량에 차이가 있음

2. 국민의 건강지향적 식생활 추구로 식품 기능성분에 대한 관심이 증가하고 사용자가 활용 가능한 다양한 기능성분 정보 제공이 요구되고 있음

특히, 페놀산은 대부분 식품에 포함된 2차 대사 산물로서 항산화, 항암, 항염증 등 유익한 효과들이 보고되고 있고 식품을 통한 섭취가 필요한 성분으로 인식되고 있음

3. 하지만 기존의 곡류 연구는 총 페놀화합물 함량 정보 위주이고 다양한 품종의 백미와 현미를 섭취 형태별로 분류하여 개별 페놀산 유도체 조성 및 함량에 대한 연구가 필요한 실정임

본 연구는 고해상도 질량분석 기술 기반의 구조 동정을 거쳐, 국내 쌀 품종 3종에 대한 백미와 현미를 섭취 형태별로 분류하여 개별 페놀산 조성 및 함량을 평가하여 비교하였으며, 국내 품종 소비를 촉진하고 기능성 식품 소재 개발을 위한 기초 자료로 활용하고자 함

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영농정보 개요

국내산 쌀의 3품종의 조리·가공단계별 페놀산 정보

① 품종 : 삼광, 새일미, 신동진

② 도정 여부 : 현미, 백미

③ 조리 단계 : 생쌀, 찐 밥

④ 제공 내용 : hydrociannamic acid 계열 페놀산 유도체 8종의 조성 및 함량

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연구결과

1. 분석 방법

① 페놀산 추출 : 메탄올, 물, 개미산 (80:15:5, v/v/v) 혼합용매

② 정제 : 소수성 역상 C18 카트리지 (HyperSep C18, Thermo Scientific, Bellefonte, PA, USA)

③ 분리, 동정 및 정량 : 고해상도 질량분석기 (UPLC-DAD-QToF/MS)

2. 분석 결과

① 개별 유도체는 아글리콘인 ferulic acid, sinapic acid 그리고 p-coumaric acid와 sucrose의 3′-OH와 6-OH 위치에 ferulic acid 및 sinapic acid가 결합된 화합물임

② 이들 중 6-Oferuloylsucrose와 3′-O-Sinapoyl-6-O-feruloylsucrose는 쌀의 주요 페놀산이며, 이미 보고된 페놀산 유도체 이외에 3′-Osinapoylsucrose(siniriose A6)가 확인되었고 이는 쌀에서 처음 보고된 새로운 화합물임

③ 총 페놀산 함량 (mg/100g, 생체중)은 3품종 (삼광, 새일미, 및 신동진)에 따라 생쌀에서는 현미 및 백미에서 각각 10.90, 6.64, 2.73 및 0, 0.42, 0.91의 함량을 보였음

④ 또한, 밥을 짓는 과정 중 대다수의 페놀산 유도체들의 함량은 감소했으나 p-coumaric acid 및 ferulic acid의 함량은 특이적으로 유지되거나 증가하였음

⑤ 3품종 (삼광, 새일미, 및 신동진)을 찐 밥에서는 현미 및 백미에서 각각 1.48, 2.04, 1.18 및 0, 0.19, 0의 함량을 나타내었음

⑥ 백미는 현미 도정 중 미강이 손실되면서 대부분의 페놀산이 제거되었고, 백미에서 제거된 페놀산 고함유 소재인 미강을 메디푸드 등 정밀영양 식품산업의 소재 등으로 활용할 수 있을 것임

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파급효과

1. (농업) 데이터 기반 농산물 소비 창출로 생산 다각화, 부가가치 제고

① 우수 농식품자원 선발의 표준화 → 우수품종 육종연구, 고기능성 식품소재 개발

② 페놀산 고함유 소재 홍보로 재배농가 컨설팅 및 수익 증대

③ 지역 특산품 홍보 및 산업화 촉진을 통해 국가경제발전에 기여

2. (국민) 다양한 식품정보 확보로 자기주도형 식생활 관리로 건강 증진

① 국민 건강증진과 질병예방으로 사회적 간접손실 비용 감소

② 쌀의 페놀산 관련 통합 정보를 제공함으로써 연구자의 기회비용 절감

3. (식품산업) 메디푸드 등 정밀영양 식품산업 확대로 경쟁력 강화

① 국내 농산물을 활용한 가공식품의 페놀산 조사에 기초자료로 활용

② 식품 가공에 따른 페놀산 변화 탐색 → 가공 전후 성분의 구조적 특징 변화 확인

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관련 참고 영농기술정보 목록

1. 영농활용기술 DB를 검색하여 관련 기술의 연관성 차별성 제시

① 취나물, 인진쑥, 더덕 등 잘 알려진 페놀화합물 고함유 소재를 대상으로 페놀산 유도체 함량 정보를 제공한 영농기술정보는 있으나, 한국인의 주요 소비 곡물인 백미, 현미 등을 대상으로 페놀산 유도체 조성 및 함량 정보를 제공하지 않음

② 백미, 현미 등을 대상으로 품종별, 조리·가공단계별 주요 품질특성 및 영양성분 함량을 제공한 영농기술정보는 있으나, 기능성분과 관련된 정보는 매우 적음

③ 2014년 쌀 유기재배 유형별 품질 및 기능성성분 함량에 관한 영농기술정보가 있으나 총 페놀산과 총 플라보노이드 함량을 포함하는 정보이고 페놀산의 개별 유도체의 조성과 함량에 관한 정보는 제공하지 않음

2. 참고 영농기술 및 영농정보

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페놀산이란 무엇?

① 최근 들어, 국민의 건강 지향적 식생활 추구로 식품의 기능성 성분에 대한 관심이 증가하고, 사용자가 직접 활용 가능한 다양한 기능성 성분에 대한 정보 제공이 요구되고 있다.

② 페놀산은 식물계 전반에 걸쳐 넓게 분포하는 2차 대사물질로서 식물체 자체의 구조나 병리적 방어 등의 생화학적 기능을 가지고 있으며 식품학적으로는 물성이나 품질에 중요한 역할을 한다.

③ 따라서 식물성 식품에는 거의 대부분 존재하고 특히 유도체 형태로 존재하며 당이나 퀸산과의 에스터 결합이 흔하며, 화학적으로는 벤젠고리에 수산기를 갖고 있어 넓은 의미로서 플라보노이드와 함께 페놀화합물에 포함된다.

④ 식물성 식품을 통해서 섭취된 페놀산은 과거 수년 동안 건강기능성과 관련하여 사람들로부터 많은 관심을 받아왔는데 강력한 항산화성을 근거로 항균, 항바이러스, 항염, 항암 및 혈관확장에 이르기까지 그 기능성 검증이 확대되고 있다.

⑤ 그러나 페놀산의 이러한 중요성에도 불구하고 한국인의 주요한 식품들에 대한 세부적인 페놀산 유도체 화합물의 조성과 함량 등에 관한 정보는 현재까지는 미비한 실정이다.

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백미와 현미에 포함된 페놀산 함량 정보

① 백미로 지은 밥 100g에 페놀산은 없거나 0.19mg 수준으로 매우 적게 들어있었고, 현미로 지은 밥에는 1.18mg에서 2.04mg으로 백미보다 많이 들어있음을 확인할 수 있다.

② 주요한 페놀산 유도체로는 6-O-feruloylsucrose, Ferulic acid, 3’-O-sinapoyl-6- Oferuloylsucrose가 함유되어 있음을 확인하였다.

③ 찌지 않은 생쌀 그대로일 경우 현미는 백미보다 10배 이상 페놀산 함량이 높은 것을 확인할 수 있었으나, 밥을 짓기 위하여 찌게 되면 물에 녹는 성질의 배당체 극성 화합물인 페놀산의 많은 양이 유실되었다.

④ 또한, 밥을 짓는 과정 중 대다수의 페놀산 유도체들의 함량은 감소했으나 p-coumaric acid 및 ferulic acid의 함량은 특이적으로 유지되거나 증가하였다.

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현미 섭취를 통한 건강 관리

① 쌀은 탄수화물이라는 에너지원을 가지고 있어 일반적인 아시아계 민족의 주식으로 섭취되고, 비타민, 아미노산, 미네랄, 섬유질 등의 영양성분을 포함하여 기초 영양 대사에 도움이 된다.

② 한국에서 쌀의 품종은 농촌진흥청이 담당하여 보급 중이고, 현재는 삼광, 새일미, 신동진 품종 등이 널리 생산되어 매일 우리 식탁에 오르고, 도정 여부에 따라 크게 백미와 현미로 분류된다.

③ 현미는 백미보다 섬유소, 비타민, 무기질 함량이 높아 건강상 이점이 많은 것으로 잘 알고 있지만, 도정 기술 발달과 맛있고 부드러운 음식을 선호하는 현대인의 입맛 때문에 까끌까끌한 현미보다는 백미가 선호되고 있다.

④ 현미는 페놀산 이외에도 플라보노이드, 감마오리자놀 등의 기능성분을 많이 함유한 것으로 알려져 있고 항산화 작용을 통하여 항염증, 항암 등의 효과가 있다.

⑤ 또한, 현미는 콜레스테롤 감소 효과가 뛰어난 파이토스테롤이 풍부하게 함유되어 있어 동맥경화와 같은 현대인의 만성 심혈관질환의 예방에도 효과적이다.

⑥ 더욱이 식이섬유가 풍부한 현미는 노폐물이 체외로 배출되는 것을 촉진하고 변비를 예방하며 다이어트에도 도움을 준다.

⑦ 까끌까끌한 식감으로 매일 현미밥을 먹기가 어렵다면 처음에는 백미에 현미를 조금씩 섞어 일주일에 몇 차례만이라도 현미밥을 먹고 나중에는 현미의 비율과 현미밥을 먹는 횟수를 차츰 늘려나가는 방식으로 조금씩 더 건강한 노후를 만들어가는 손쉬운 방법을 추천한다.