서 언
재료 및 방법
재료
색도와 페놀성 성분 분석
색도
총 페놀 화합물 함량
조직경도, 셀룰로오스, 전분 및 유리당 함량 분석
조직경도 측정
셀룰로오스 및 전분 함량
유리당 함량
β-Amylase 활성 측정
통계 분석
결과 및 고찰
수확된 무의 외형 특성
총 페놀 화합물 함량과 건조 후 색도
총 페놀 함량과 색도의 상관관계
조직감 특성
셀룰로오스 및 전분 함량
조직경도와 셀룰로오스 및 전분 함량의 상관관계
β-Amylase 활성
유리당 함량
전분 함량, β-amylase 활성 및 유리당 함량 상관관계 분석
서 언
무(Raphanus sativus L.)는 십자화과(Brassicaceae)에 속하는 근채류로 무기물과 체내 소화 작용을 돕는 효소들이 풍부한 알칼리성 채소로 널리 알려져 있다(Hun et al., 2009). 독특한 식감으로 현대인들에게도 다양한 요리 재료로 활용되는 무는 계절에 따라 봄무, 여름무, 가을무로 분류할 수 있고 우리나라에서 재배되는 무는 가을무가 대부분이다. 무 잎은 열무김치나 말린 시래기로 이용되며 무 뿌리는 특유의 식감이 있어 총각김치, 무채, 단무지, 깍두기, 동치미, 무말랭이 등 다양한 요리 재료로 활용된다(Ryu, 1996).
소비자들이 선호하는 품질이 좋은 무에 대한 기준은 일본 시장에서는 무 뿌리가 윗부분은 녹색이고 뿌리방향으로 백색인 무, 중국 시장에서는 무 뿌리 전체적으로 백색인 무 등 각 나라마다 색과 외형에 따라 다르며 그 품종도 매우 다양하다. 그럼에도 불구하고 무의 식감에 대한 소비자들의 공통적인 기준은 무를 씹을 때의 특유 조직경도와 단맛이다. 기존 연구에 따르면, 무의 조직경도는 전분의 함량 및 세포벽의 주성분인 셀룰로오스 함량에 정비례하며 이들 간에 상관관계가 있다고 보고되어 있다(Sila et al., 2005). 무에는 전분질이 비교적 많이 함유되어 있는데 전분 함량이 높을수록 무의 독특한 식감이 강하게 나타나며 특히 무 말랭이를 제조하였을 때 맛이 좋고 단맛이 잘 느껴진다고 보고되었다(Lee et al., 2006). 전분 함량은 무의 단맛에도 큰 영향을 미치며 전분 함량이 증가할수록 소당류가 증가하는 것으로 알려져 있다(Hara et al., 2009a). 이와 같이 무의 식감은 무의 이화학적 특성에 큰 영향을 받는데, 시중에서 소비자들이 무를 구입할 때에는 조직경도나 전분 및 셀룰로오스 함량을 알 수 없고 일정한 기준 지표가 없어 내부 결함 유무도 무의 외관을 단지 육안으로만 보고 추측한다(Takizawa et al., 2014).
외형과 품질이 우수한 품종을 개발하기 위한 무의 유전적 특성에 관한 연구는 기존에 발표된 바 있다(Bae et al., 2015). 무의 육종에 있어서도 크기, 모양, 색 등 외형을 기본으로 하여 조직경도나 맛이 매우 중요한데, 더불어 무의 저장성 향상이 주요한 육종 목표 중 하나라 할 수 있다. 무말랭이와 같은 건조무 생산을 위한 품종이라면 건조 후 갈변화가 거의 나타나지 않은 품종이 선호될 수 있을 것이다. 그러나 무의 색이나 외형만으로는 조직경도는 물론이고 건조 후 색도변화, 저장성 등을 예측하기는 어렵다. 무의 전분함량이 장기 저장성 중 바람들이 현상과 밀접한 상관관계가 있다고 일반적으로 알려져 있으나 국내 무 재료들을 이용한 과학적 연구에 의한 증거는 명확히 제시된 바가 없다. 최근에 우리 연구진이 관련 연구결과를 발표한 바 있으나(Seong et al., 2016), 아직까지 무의 전분, 셀룰로오스와 같은 일반성분 함량과 여러 이화학적 특성과의 상관관계에 대한 연구 결과가 매우 부족한 실정이다. 따라서 무의 주요 일반성분 함량, 조직경도, 건조 후 색도 변화 등 무의 품질 지표에 대한 자료를 확보하고, 각 지표들의 상관관계를 분석하여 앞으로 중국, 일본 등 주요 무 소비국을 대상으로 하는 수출용 무 육종을 위한 기초자료를 제공하기 위해 본 연구를 수행하였다. 본 연구는 중국 시장 수출을 겨냥한 무말랭이용 무 품종 육성을 위한 조합 16점을 이용하여, 먼저 무의 색깔과 건조 후 색 변화에 큰 영향을 미치는 성분 간에 상관관계를 알아보고자 총 페놀 함량과 건조 후 색도와의 상관관계를 분석하였으며, 무의 절삭력과 셀룰로오스와 전분의 상관관계, 유리당 함량과 전분의 상관관계 등을 분석하였다. 더불어 무 조직의 β-amylase 활성 측정을 통하여 무의 단맛에 영향을 미치는 요소들을 구명하고자 하였다.
재료 및 방법
재료
본 연구의 무 재료로서 경기도 안성에 위치한 네오씨드 연구농장에서 보유한 중국 수출용 무말랭이 무품종을 육성하기 위한 신규조합을 이용하였다. 파종은 2015년 8월 24일에 비가림 하우스에 직파하였고 약 62일 후인 2015년 10월 26일 1차 수확하여 원예적 형질을 조사하여 16조합을 선발하였다. 선발된 16조합을 약 1주일 후인 11월 2일 2차 수확하고 조합별로 대표적인 특성을 보이는 2개체씩 이용하여 이화학적 특성을 분석하였다. 생 무는 조직경도 측정에 이용하였고 색도와 총 페놀 화합물 분석을 위해 시료를 5×5mm 채칼을 이용하여 12cm 길이로 균일하게 잘라 열풍건조(45°C, 12시간) 후 분쇄하였다. 전분 및 셀룰로오스 함량과 β-amylase 함량, 그리고 유리당 함량 분석에는 동결건조한 무를 분쇄한 후 이용하였다.
색도와 페놀성 성분 분석
색도
열풍건조 후 분쇄한 무의 색도는 분광색차계(CR-400 Minolta Chroma Meter, Konica Minolta Sensing Inc., Tokyo, Japan)를 표준 백판으로 보정 후 Hunter scale에 의한 명도(L*), 적색도(a*), 황색도(b*) 값을 3회 반복 측정하였다.
총 페놀 화합물 함량
열풍건조 한 무를 분쇄하여 Folin-Ciocalteu’s method로 총 페놀 화합물 함량을 측정하였다(Singleton and Rossi, 1965). 분말 시료 0.1g에 80% methanol 1mL을 첨가하고 0.3g의 bead와 혼합 후 bead beater(Minibeadbeater-96, Biospec Products Inc., Bartlesville, USA)를 이용하여 1분 동안 페놀성 성분을 추출하였다. 원심분리(12000 rpm, 4°C, 20분) 후 상징액 100μL에 증류수 1.5mL와 Folin-Coicalteu 용액 100μL를 혼합한 후 5분간 반응시켰다. 그리고 반응 용액에 20% sodium carbonate 300μL를 첨가하고 1시간 동안 반응시켰다. 반응 용액은 spectrophotometer를 사용하여 765nm에서 흡광도를 측정하였으며 표준물질로서 gallic acid를 이용하여 총 페놀 화합물 함량을 산출하였다.
조직경도, 셀룰로오스, 전분 및 유리당 함량 분석
조직경도 측정
생 무의 조직경도는 무의 근육(根肉)조직 특성을 고려하여 texture analyzer(TX-2, Stable Micro System, Haslemere, UK)로 절삭력(cutting force, kg)을 측정하였다. 무의 한 개체 내에서 중앙 부위의 조직이 조직경도에 있어 평균적인 값을 띄는 것을 이전 연구로부터 확인한 바 있어(data not shown) 조직경도 측정 부위는 무 시료의 가운데 부위를 수평 단면으로 잘라 준비하였다. 절삭력 측정에 이용한 probe는 HDP/BS blade이며 측정 시료 조각은 단면이 가로, 세로 각각 1cm의 균일한 정사각형(조작의 길이는 무 중앙부의 굵기에 따라 다르나 길이 3.5cm 이상이 되는 부위만 선택)이 되도록 준비하여 pre-test speed: 5.0mm·s-1, test speed: 1.0mm·s-1, post-test speed: 1.0mm·s-1 조건으로 시료 당 10회 반복 측정하였다.
셀룰로오스 및 전분 함량
무의 셀룰로오스와 전분 함량은 셀룰로오스, α-amylase, glucoamylase 효소의 기질특이성을 이용하여 각각의 성분을 가수분해한 후 환원당 정량 방법인 DNS method(2,3-dinitrosalicilic acid method)로 측정하였다(Gantumar et al., 2013). 동결건조 된 시료 0.1g을 5% TCA(trichloroacetic acid) 1.5mL과 혼합하여 냉장온도에서 1시간 동안 반응시키고 원심분리하여 상층액을 제거하였다. 50mM sodium acetate buffer(pH 5.0)로 10배 희석한 셀룰로오스(Cellic® CTec2, Novozyme, Bagsvaerd, Denmark) 1mL을 첨가하고 진탕배양기를 이용하여 45°C에서 3일 동안 반응시켰다. 원심분리를 이용하여 상층액과 pellet을 분리하였다. 분리된 상층액을 이용하여 DNS 법으로 셀룰로오스 함량을 측정하였고 남은 pellet은 전분 함량 측정을 위해 3차 증류수를 이용하여 반복 세척하고 원심분리 후 상층액을 제거하였다. 세척한 pellet은 50mM sodium acetate buffer(pH 6.0)로 10배 희석한 α-amylase(Termamyl®, Novozyme) 1mL을 첨가하여 95°C에서 2시간 반응시켰다. 반응 후 원심분리 한 상층액 100μL와 50mM sodium acetate buffer(pH 4.3)로 희석한 glucoamylase(AMG®, Novozyme) 900μL를 혼합하여 다시 55°C에서 2일 동안 반응시켰다. 반응 후 원심분리한 상등액에 존재하는 포도당을 DNS 법으로 측정하여 이로부터 전분 함량을 계산하였다[전분함량 = 포도당 기준 함량/(180/162)]. DNS 법으로 측정한 셀룰로오스와 전분 함량은 포도당을 이용한 표준검량곡선을 통해 산출하였다.
유리당 함량
동결건조된 시료 0.1 g에 5% TCA 1.5mL를 첨가하고 냉장온도에서 1시간 동안 반응시킨 후 원심분리하여 상층액을 준비하였다. 유리당 분석에는 Dionex HPAEC/PAD system(Dionex Corp., Sunnyvale, USA)과 CarboPac PA1 anion-exchange column(250×4mm; Dionex Corp.)을 사용하였다. 이동상으로는 150mM sodium hydroxide solution과 150mM sodium hydroxide solution에 600mM sodium acetate가 혼합된 두 종류의 용매를 유속 1mL·min-1으로 사용하였으며 3분부터 15분까지 25% 증가하는 선형 gradient로 총 15분간 분석을 진행하였다. 표준품은 포도당(glucose), 과당(fructose), 자당(sucrose), 엿당(maltose), 말토트리오스(maltotriose; Sigma Chemicals Co., St. Louis, USA)를 증류수에 혼합하여 표준용액으로 사용하였다. 각 시료와 표준 용액은 0.5N NaOH를 이용하여 희석하였다. 시료 내 유리당은 표준 용액과 머무름 시간을 비교하여 확인하였고 각 유리당 성분 peak의 면적을 비교하여 유리당 함량을 산출하였다.
β-Amylase 활성 측정
무의 수용성 단백질을 추출하여 soluble starch와 반응시킨 후 환원당 정량법으로서 DNS 법을 이용하여 측정하였다. 세포 조직을 파괴하고 효소를 추출하기 위하여 동결건조 된 시료 0.5g에 50mM Tris buffer 10mL을 첨가하고 ultra-sonication(Sonicator ultrasonic processor, Qsonica; Newtown, USA)을 40% 출력으로 1분 동안 처리하였다. 원심분리(4000 rpm, 4°C, 10분)를 두 반복 진행한 후 1mL의 상징액을 분리하여 효소 반응에 이용하였다. 추출한 효소는 10배 희석 후 1% soluble starch를 기질로 heating block을 이용하여 35°C에서 1시간 동안 반응(pH 5.5, 50mM sodium acetate buffer)시켰다. 반응 용액은 DNS solution으로 반응 정지 후 DNS 법으로 환원당 함량을 측정하였다. 엿당을 이용한 표준검정곡선을 통해 각 시료의 β-amylase 활성을 산출하였다(unit: 분석 조건 하에서 분 당 1μmole의 엿당을 생성하는 효소의 양).
통계 분석
본 연구의 통계적 분석은 SPSS(Statistical Package for the Social Science, Ver 21.0, Chicago, USA) 프로그램을 이용하여 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)를 분석하였다.
결과 및 고찰
수확된 무의 외형 특성
무는 붉거나 노란 빛이 없고 밝은 백색을 띄는 것이 품질이 좋은 무로 분류된다. 특히 중국 시장 수출용 품종은 무 뿌리 전반적으로 백색인 형태가 선호된다. 본 연구에 이용된 중국 수출용 무말랭이용 품종 개발을 위한 무 계통들은 외형상 중국 시장의 기호 양상에 맞게 무 뿌리 전반에 청색 부분 없이 백색인 특징을 보이는 것들을 선발하였다(Fig. 1). 무 뿌리의 양 끝부분은 가늘고 중심부가 굵은 국내에서 재배되는 무와 다르게 비교적 얇고 길쭉한 형태이며 무의 뿌리 양 끝부분과 중심부의 굵기가 일정한 특징을 보였다. 전체적으로 무 뿌리의 길이는 42-48cm 내외로, 직경은 5-8cm 가량으로 측정되었다(Fig. 1).
총 페놀 화합물 함량과 건조 후 색도
무는 무말랭이 형태로 이용되거나 비교적 오랜 기간 저장 후 유통되는 경우가 많기 때문에 무에 함유되어 있는 총 페놀성 화합물이 저장 기간 중 급격한 색 변화를 일으킬 수 있으며 쓴 맛을 내 품질을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있다. 무의 색도와 총 페놀성 화합물의 상관관계를 알아보기 위해 총 페놀성 화합물 함량을 측정하였다. 중국 품종 무의 총 페놀성 화합물 함량은 최소 21.7±0.7mg GAE(gallic acid equivalents)/g에서 최대 30.4±0.3mg GAE/g으로 측정되었으며 평균 26.0±3.0mg GAE/g으로 이는 기존에 보고된 바 있는 국내산 무의 총 페놀성 화합물 함량보다 2-6배 높은 수치이다(Table 1)(Im et al., 2010).
16종류 무 계통을 단편화 한 후 열풍 건조하여 색도를 측정하였다. 그 결과 시료 16점 모두 백색도가 매우 높게 나타났다(Table 1). 평균적으로 명도를 나타내는 L* 값은 77.5±3.1, 적색도를 나타내는 a* 값은 2.64±0.67, 황색도를 나타내는 b* 값은 24.6±1.5으로 겉보기 색과 유사하게 측정되었다. 건조 후 색도에 있어 계통들 간의 편차는 그리 크지 않은 것으로 나타났다.
총 페놀 함량과 색도의 상관관계
채소의 겉보기 색은 소비자들이 신선도를 판단하는 가장 기본적인 요소이다. 비교적 저장 기간이 길고 말린 후 무말랭이 형태로 이용하기도 하는 무의 경우 보관 중 색 변화는 무의 품질 저하를 일으킨다. 특히 식물체에서 조직의 색 변화에 가장 큰 영향을 미친다고 알려져 있는 페놀성 화합물은 그 조성과 함량에 따라 저장 중 무의 색을 변화시킨다. 무의 총 페놀성 화합물 함량과 색도와의 상관관계는 Table 2와 같다. 총 페놀성 성분의 함량이 높아질수록 무의 명도는 낮아지는 음의 상관관계를 나타냈으며, a 값(적색도)이나 b 값(황색도)과는 양의 상관관계를 분명하게 나타내었다. 피어슨 상관계수 분석을 통한 통계처리에서도 L 값과 총 페놀성 성분 함량의 상관관계는 -0.740으로 높은 수준의 음의 상관관계를 보였다(Table 2). 반대로, a 값이나 b 값의 페놀성 성분 함량 간의 상관관계는 각각 0.759, 0.777로 뚜렷한 양의 상관관계를 나타냈다.
페놀성 화합물은 초식동물이나 병원균의 공격에 대한 방어 작용, 기계적 지지 작용, 수분 매개의 유도 및 종자의 분산 작용, 인접한 경쟁 식물체의 생장 저해 작용 등 그 기능이 다양하게 알려져 있다. 또한 식물체 페놀성 화합물은 체내에 흡수되어 항산화 및 항암 작용을 하는 등 그 기능성에 대한 많은 보고가 있다(Park et al., 1999). 페놀성 화합물은 색도 및 저장 조건에 따라서 식물체 조직 색 변화에 가장 큰 영향을 미치는 요소이며 일부 페놀성 화합물의 경우 쓴 맛 등으로 인해 본연의 맛이나 요리에 영향을 주기도 한다. 페놀성 성분이 다양한 식물체 내 혹은 생체 내에서 여러 이점으로 작용하기는 하지만 무의 색도에 있어서는 그 함량이 지나친 경우 좋지 않은 영향을 미칠 수 있으며 적정 수준으로 함유되어 있을 때 우수한 품질의 색도를 나타낼 것으로 판단된다. 추후 다양한 품종의 무에서 총 페놀성 성분 함량과 색도와의 상관관계가 보다 면밀하게 연구된다면 우수한 수준의 색도 품질을 갖는 무의 선별 기준 및 품종 개량을 페놀성 성분 함량을 기준으로 제시할 수 있을 것으로 기대한다. 덧붙여, 앞으로 무의 육색 변화에 큰 영향을 미치는 물질이 페놀 화합물 중 구체적으로 무엇인지에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료된다.
조직감 특성
식품이나 식물체의 조직경도는 주로 압착, 침투, 관통, 절단 등으로 측정한다. 본 연구에서는 무의 근육조직의 특성을 고려하여 적절한 크기로 절단한 단면의 절삭력(cutting force)을 측정하였다. 16종류 계통의 조직경도는 최소 2.93±0.43kg에서 최대 3.99±0.56kg으로 측정되었으며 각 계통에 따른 차이가 크게 나타나지는 않았다(Table 1). 무의 조직경도는 무의 위치에 따라 차이가 나타나지만 품종간 차이에 비하면 그 편차가 낮다(unpublished data). 본 연구에서는 무의 정 가운데 부위를 절삭력 측정에 활용하였으며 양쪽 말단에 비하여 대표성이 우수한 것으로 나타났다(data not shown). 무와 같은 뿌리 채소의 조직경도는 시료의 크기가 큰 영향을 미치는데 기존 연구에서 정확히 단면에 대한 경도로서 표기된 값들이 본 연구진의 이전 연구결과(Seong et al., 2016) 외에는 전무하여 본 연구 결과와 직접 비교할 만한 자료가 부족하다. Seong et al.(2016)의 연구결과와 비교하면 이번 연구에 사용된 16종류의 무 계통은 대체로 조직경도가 평균적으로 1.5배 이상 높은 것으로 나타났으며 계통내 차이는 작은 것으로 드러났다. 동일 품종의 무라도 재배환경에 따라 조직특성이 달라질 수 있는데, 재배 지역은 동일하나 이전 연구의 무 계통은 2014년에, 이번 연구결과는 2015년도에 재배되었으므로 집단간 단순비교는 큰 의미가 없을 수 있다는 것을 밝혀 둔다.
셀룰로오스 및 전분 함량
16종류 무 계통의 셀룰로오스 함량은 건물 100g당 최소 14.1±0.8g에서 최대 22.0±0.8g으로 평균 17.9±2.6g을 나타내었다(Table 1). 셀룰로오스가 세포벽의 기초 구조성분인 것을 감안하면 그 편차가 비교적 큰 것으로 사료된다. 기존 연구에서 인도에서 주로 재배되는 비트, 양파, 무, 콩 등 다양한 품종에서 셀룰로오스를 주성분으로 하는 비수용성 섬유질 함량이 보고된 바 있는데 무는 건물 100g 당 22g으로 양배추(31g)나 시금치(44g)에 비하여 비교적 적은 수치를 나타내었다(Khanum et al., 2000). 본 연구결과는 효소적 방법을 이용하여 셀룰로오스만 선택적으로 분해 후 그 함량을 측정한 것으로 기존의 연구결과와 직접 비교는 어려울 것으로 판단된다. Seong et al.(2016)이 발표한 결과와 비교해보면 이번 16 종류의 계통들은 평균적인 건물 100g 당 셀룰로오스 함량이 약 5.0g 높고 그 편차는 작은 것으로 나타났다.
전분 함량은 건물 100g 당 최소 1.40±0.96g에서 최대 4.77±0.48g으로 평균 3.06±1.08g을 나타내었다. 무의 전분 함량은 셀룰로오스 함량 보다 평균값을 기준으로 약 6배 가량 낮은 수치를 보였으며 품종 별 측정값의 차이가 그리 크지 않았던 셀룰로오스 함량과 달리 전분 함량은 품종에 따라 최소값과 최대값이 3배 이상으로 비교적 큰 차이를 보였다.
조직경도와 셀룰로오스 및 전분 함량의 상관관계
16 종류의 무가 가지는 조직경도와 셀룰로오스 및 전분 함량의 상관관계를 분석한 결과는 Fig. 3A와 3B에 나타내었다. 셀룰로오스 함량과 조직경도 간에는 양의 상관관계를 보였고 전분 함량과 조직경도 간에도 양의 상관관계를 나타내었다. 셀룰로오스는 세포벽 구성성분으로서 무의 조직경도에 영향을 미치는 주요 인자로 알려져 있다(Marfil et al., 2012). 기존 연구 결과에 따르면 전분 함량과 조직경도 간에도 고도의 상관관계를 나타내는 것으로 나타났다(Hun et al., 2009). 그러나 이전의 연구 결과와는 달리 중국 품종 무의 조직경도와 전분 함량 간에는 밀접한 상관을 보이지는 않는 것으로 나타났다. 통계분석 결과에서도 조직경도로서 측정한 절삭력과 셀룰로오스는 0.540으로 양의 상관관계를 나타냈으나 절삭력과 전분 함량 간의 상관계수는 0.366으로 유의미한 상관관계를 보이지 않았다(Table 2). 조직경도는 주로 압착, 침투, 관통, 절단 등을 기준으로 측정하는데 물성에 따라서 경도 측정 방법을 다르게 설정해야 하며 그 값 또한 크게 달라진다. 셀룰로오스 및 전분 함량과 조직경도 간의 상관관계를 연구한 기존 결과들은 대체로 경도(hardness), 취성(fracturability), 응집성(cohesiveness) 등을 토대로 무의 조직경도를 측정하였기 때문에 본 연구에서 무의 근육조직 특성을 고려하여 절삭력(cutting force)을 측정한 점에서 차이를 보일 수 있는 것으로 판단된다.
β-Amylase 활성
중국 수출용 무 품종 육종을 위한 재료로서 선정된 16 종류의 무로부터 수용성 단백질을 추출하여 1% 수용성 전분과 반응시킨 후 환원당 함량을 측정한 결과는 Table 1과 같다. 기존 연구결과에 따르면 무의 근육에서 측정되는 전분 가수분해 활성의 대부분은 β-amylase에 의한 것이므로 생성된 환원당 함량을 이용하여 β-amylase 활성을 결정하였다(Hara et al., 2009b; Takahashi et al., 2012). 본 연구에서 이용한 무의 β-amylase 활성은 최대 169±17 total unit/g에서 최소 41.6±1.3 total unit/g으로 나타났으며 평균값은 93.2±38.0 total unit/g으로 각 시료에 따라 최대 4배 가량 큰 차이를 보였다. β-amylase는 전분을 분해하여 단맛을 내는 엿당을 생산하는 대표적인 효소로 고구마(Nakamura et al., 1991)와 알팔파(Gana et al., 1998)와 같은 다양한 채소에서 높은 농도로 발현되어 축적되어 있다고 알려져 있다. 또, 맥주 발효에 있어 맥아 생산 시 형성되는 β-amylase는 가장 중요한 발효 영향 인자로 잘 알려져 있다. 무의 경우 β-amylase 활성은 특히 무의 전분 함량 및 대사 과정과 밀접한 관련이 있다고 보고된 바 있으며(Takahashi et al., 2012) 특정 β-amylase의 활성 정도에 따라 단맛이 우수한 품종을 선별할 수 있다고 밝힌 연구 결과로(Hara et al., 2009b) 보았을 때 β-amylase 활성은 무의 단맛과 관련하여 주요한 영향을 미치는 요인으로 볼 수 있다.
유리당 함량
동결건조 후 HPAEC를 이용하여 분석한 무의 유리당 함량은 Fig. 2에 나타내었다. 이번 분석에서는 포도당, 과당, 자당, 엿당, maltotriose를 표준물질로 사용하였는데, 16종류의 무에서 검출된 유리당은 포도당, 과당, 엿당이었으며 자당과 maltotriose는 검출되지 않았다. 검출된 포도당, 과당, 엿당을 포함하는 무의 총 유리당 함량은 최대 297mg/g에서 최소 135mg/g이며 평균 195±49mg/g으로 나타났다. 각 시료에서 검출된 유리당의 분포는 포도당 함량이 55% 이상으로 가장 높았으며 과당(30-40%), 엿당(4-13%) 순으로 높게 나타났다. 엿당의 함량은 계통 간에 큰 차이를 보이지 않았으며, 한 계통 내에서 엿당의 함량은 포도당이나 과당 함량과는 일정한 상관관계가 나타나지 않았으나 포도당과 과당의 함량은 서로 비례하는 것으로 측정되었다. 본 연구결과에서 자당이 전혀 검출되지 않은 것은 의외로 생각될 수도 있으나,순무의 경우 재배 중 다량의 자당을 공급하더라도 식물체 전체의 자당 농도는 포도당에 비해 매우 낮은 수준으로 유지된다고 보고된 바 있다(Hara et al., 2003). 또, 무 품종에 따라 자당의 비율은 큰 편차를 보이는 것으로 나타났다(Hara et al., 2011). 본 연구에서는 무를 수확 직후 동결건조를 수행하였는데 저장 시간 및 환경에 따라 유리당의 함량은 차이가 있을 수 있으므로, 보다 완벽한 이해를 위해서는 추후 무의 저장 중 전분 함량과 유리당 조성 변화에 대한 면밀한 연구가 필요한 것으로 사료된다.
전분 함량, β-amylase 활성 및 유리당 함량 상관관계 분석
전분 함량과 효소 활성의 상관관계는 Fig. 3C에 나타내었다. 중국 품종 무에서 측정된 전분 함량은 시료 간에 큰 차이를 보였으며 효소 활성 범위도 넓게 나타났다. 전분 함량과 효소 활성 간에 상관관계는 유의하지 않은 것으로 보이며 피어슨 상관계수를 이용한 통계분석에서도 -0.048로 상관관계가 없는 것으로 나타났다(Table 2). 무의 유리당 함량과 효소 활성 간에 상관관계 분석은 HPAEC를 이용한 유리당 분석에서 검출된 포도당, 과당, 엿당을 합한 총 유리당 함량을 기준으로 효소 활성과 비교하였다(Fig. 3D). 기존의 연구 결과에 따르면 여러 품종의 무에서 전분 함량과 β-amylase 활성을 분석한 결과 무의 β-amylase 활성이 전분 함량과 고도의 상관관계가 있다고 보고된 바 있다(Jahan et al., 2014). 즉, 무의 전분 함량이 높을수록 β-amylase 활성이 높아지고 전분으로부터 소당류가 생성되어 단맛이 강해진다고 예상할 수 있는데 본 연구 결과에서는 전분과 효소 활성 간에 상관관계가 뚜렷하게 나타나지 않았고 유리당과 효소 활성의 상관성 또한 낮은 수준으로 양의 상관관계를 나타내었다. 물론 저장 중 β-amylase의 활성에 의해 소당류가 상당 수준 축적될 수는 있으나 본 연구결과에 따르면 수확 직후에는 두 요소 사이에 특별한 상관관계가 없는 것으로 분석되었다. 흥미롭게도, 통계 분석 결과에 따르면 무의 전분 함량과 유리당 함량 간에는 -0.662로 음의 상관관계를 보였다(Table 2). 이는 무의 생육 중 저장되는 전분과 유리당이 서로 전환될 때 이에 관여하는 효소들의 특성에 의해 유리당 함량이 증가하면 상대적으로 고형 전분의 비중이 감소하는 것으로 설명될 수 있다. 유리당은 무의 전분 가수분해 효소에 의한 작용으로 전분으로부터 가수분해되어 생성되는데, 수확 직후의 무 근육에서는 전분 함량과 유리당 함량이 전분 가수분해 활성과 상관관계를 찾기 어려운 것으로 사료된다. 무는 대개 수확 후 일정 저장기간을 거쳐 소비되므로 전분 함량, 효소 활성, 유리당 함량의 상관관계를 온도, 습도 등 조건에 따라 저장 기간별로 추적하는 후속 연구를 수행한다면 단맛이 높고 저장성이 우수한 무 품종에 대한 수확 초기 품질 기준을 제시하고 우수 품종을 개량, 육종할 수 있는 자료를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
