채소류와 해조류의 지용성 색소, 스테롤, 인지질과 지방산 분석 = Analysis of Fat-Soluble Pigments, Sterols, Phospholipids, and Fatty Acids in Vegetables and Seaweeds|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In Korea, the Rural Development Administration (RDA) is building a national food composition database (DB), and research is underway to supplement and add information on functional ingredients (phytosterols, phospholipids (PLs), carotenoids, etc.) contained in K-agricultural and food resources. Vegetables and seaweeds are commonly consumed foods in Korea and contain a variety of physiologically active substances. However, the DB does not provide information on the types and contents of fat-soluble components (phytosterols, PLs, carotenoids) in these vegetables and seaweeds. Therefore, this study analyzed fat-soluble components in vegetables and seaweed and validated analytical methods to confirm the reliability and suitability of each method.
The crude fat content of vegetables and seaweeds ranged from 0.66-9.75 g/100 g dry weight (DW). Chlorophyll and total carotenoids were measured as fat-soluble pigments in vegetables and seaweeds. Among vegetables, chives had the highest total chlorophyll and total carotenoid contents, at 904 μg/g DW and 191 μg/g DW, respectively. Among seaweeds, mojaban had the highest total chlorophyll (490 μg/g DW) and total carotenoid (161 μg/g DW) (p<0.05).
Sterol contents in vegetables and seaweeds were measured using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)/selective ion moniotring (SIM). The specificity of the sterol analysis method was confirmed by the relative retention time (RRT) of each sterol standard. The RRTs of the sterol standards ranged from 1.54-2.11, and the RRTs within samples were also consistent at 1.54-2.11. The linearity of each sterol standard was confirmed by the coefficient of regression (R2), which was 0.99 higher. The recovery rate was measured by adding 0.04 mg/mL of each sterol to the sample, and the result was 101-104%, which was in accordance with the AOAC guideline. The limit of detection (LOD) for sterol analysis was 0.0015-0.0023 mg/mL, and the limit of quantification (LOQ) was 0.0024-0.0049 mg/mL. Cholesterol (5-48 mg/100g DW) and β-sitosterol (4-146 mg/100g DW) were commonly identified in vegetables and seaweeds, while stigmasterol (7-129 mg/100g DW) was identified in vegetables. And lathosterol (4 mg/100g DW) was identified in sea string. Nine vegetables and seaweeds samples containing cholesterol and lathosterol were qualitatively analyzed using ultra-high-performance liquid chromatography (UHPLC)-tandem MS (MS/MS). Cholesterol was confirmed in all samples.
The PLs content of the vegetables and seaweeds were measured using an HPLC-evaporative light scattering detector (ELSD), and the analytical method was validated. Specificity was excellent, with a resolution of 1.66-4.93 for each PLs standards (greater than 1.5), and linearity was excellent, with an R2 value of 0.99 higher. The LOD for PLs analysis was 0.20-0.50 μg/mL, and the LOQ was 0.58-1.20 μg/mL. The PLs identified in the vegetables and seaweeds were phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylcholine (PC), phosphatidylinositol (PI), and lysophosphatidylcholine (LPC). The major PLs in vegetables and seaweeds were PC (8-216 mg/100 g DW), PE (0.49-106 mg/100 g DW), and PI (2-126 mg/100 g DW). LPC (1-8 mg/100 g DW) was present in small amounts or was unknown. The total PL content of vegetables and seaweeds ranged from 1.86-449 mg/100g DW. The ratio of total phospholipid to crude fat was highest in beet(14.19%) and sea string(8.55%), while kale(1.23%) and agar(0.24%) had the lowest.
The fatty acid content of vegetables and seaweeds was measured using a GC-flame ionization detector (FID). The major fatty acids in vegetables were palmitic acid, linoleic acid, and α-linolenic acid. The major fatty acids in seaweeds were palmitic acid, green algae was alpha-linolenic acid, brown algae was arachidonic acid, and red algae was eicosapentaenoic acid (EPA). Unlike other seaweeds, maesaengi contained docosahexaenoic acid (DHA).
This study analyzed the composition of fat-soluble pigments, sterols, PLs and fatty acids in vegetables and seaweeds. Specifically, by validating the analysis methods for sterols and PLs, including cholesterol, we confirmed the reliability and suitability of each analysis method. The results of this study are expected to serve as fundamental data for the National Food Composition DB. Furthermore, by providing a DB of fat-soluble functional components, such as PLs, found in vegetables and seaweeds, which are consumed in large quantities by Koreans due to their dietary habits, we anticipate providing a scientific basis for selecting foods for disease prevention.

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국문 초록 (Abstract)

우리나라에선 농촌진흥청에서 국가식품성분표 데이터베이스(Database, DB)를 구축하고 있으며, K-농식품 자원에 함유된 기능성 성분(파이토스테롤, 인지질, 카로티노이드 등)에 대한 정보를 보완 및 추가하기 위한 연구가 이뤄지고 있다. 채소류와 해조류는 국내 다소비 식품으로서 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있지만, 국가식품성분표 DB에는 채소류와 해조류의 지용성 성분(파이토스테롤, 인지질, 카로티노이드) 종류 및 함량은 제공되지 않는다. 이에 본 연구에서는 채소류와 해조류의 지용성 성분을 분석하고 각 분석법의 신뢰성과 적합성을 확인하기 위해 분석법을 검증하였다.
채소류와 해조류의 조지방 함량은 0.66-9.75 g/100g dry weight (DW)이었다. 채소류와 해조류의 지용성 색소는 클로로필과 총 카로티노이드를 측정하였다. 채소류의 총 클로로필 함량과 총 카로티노이드 함량은 부추가 각 904 μg/g DW와 191 μg/g DW로 가장 높았으며, 해조류에선 모자반이 총 클로로필은 490 μg/g DW, 총 카로티노이드는 161 μg/g DW로 가장 높았다(p<0.05).
채소류와 해조류의 스테롤 함량은 gas chromatography-mass spectrometery (GC-MS)/selective ion moniotring (SIM)을 이용하여 측정하였다. 스테롤 분석법의 특이성은 각 스테롤 표준물질의 relative retention time (RRT)으로 확인하였으며, 스테롤 표준물질의 RRT는 1.54-2.11이었고 시료 내 RRT도 1.54-2.11로 동일하였다. 각 스테롤 표준물질의 직선성은 상관계수 (Coefficient regression, R2) 값으로 확인하였으며, 0.99 이상으로 우수하였다. 시료에 각 스테롤 0.04 mg/mL을 첨가하여 회수율을 측정한 결과, 101-104%으로 AOAC guideline에 준하였다. 스테롤 분석을 위한 검출한계(Limit of detection, LOD)는 0.0015-0.0023 mg/mL, 정량한계(Limit of quantification, LOQ)는 0.0024-0.0049 mg/mL로 나타났다. 채소와 해조류는 공통적으로 콜레스테롤(5-48 mg/100g DW)과 베타-시토스테롤(4-146 mg/100g DW)이 확인되었으며, 채소류는 스티그마스테롤(7-129 mg/100g DW), 라소스테롤은 꼬시래기(4 mg/100g DW)에서 확인되었다. 콜레스테롤과 라소스테롤이 확인된 채소류와 해조류 9종을 ultra high performance liquid chromatography (UHPLC)-tandem MS (MS/MS)를 이용해 정성 분석하였으며, 모든 시료에서 콜레스테롤을 확인하였다.
채소류와 해조류의 인지질 함량은 HPLC-evaporative light scattering detector (ELSD)를 이용하여 측정하였고 분석법을 검증하였다. 특이성은 각 인지질 표준물질의 분리도가 1.66-4.93으로 1.5 이상, 직선성은 R2 값이 0.99 이상으로 우수하였다. 인지질 분석을 위한 LOD는 0.20-0.50 μg/mL, LOQ는 0.58-1.20 μg/mL로 나타났다. 채소류와 해조류의 인지질은 phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylcholine (PC), phosphatidylinositol (PI), lyso-phosphatidylcholine (LPC)가 정성되었다. 채소류와 해조류의 주요 인지질은 PC(8-216 mg/100g DW), PE(0.49-106 mg/100g DW), PI(2-126 mg/100g DW)이었으며, LPC(1-8 mg/100g DW)는 일부 시료에서만 확인되었다. 채소류와 해조류의 총 인지질 함량은 1.86-449 mg/100g DW이고, 조지방 대비 총 인지질 함량 비율은 채소류와 해조류에서 각각 비트(14.19%)와 꼬시래기(8.55%)가 가장 높았으며, 케일(1.23%)과 우뭇가사리(0.24%)가 가장 낮았다.
채소류와 해조류의 지방산 함량은 GC-flame ionization detector (FID)를 이용하여 측정하였다. 채소류의 주요 지방산은 팔미트산, 리놀레산, 알파-리놀렌산이었고 해조류의 주요 지방산은 팔미트산이었으며, 녹조류는 알파-리놀렌산, 갈조류는 아라키돈산, 홍조류는 eicosapentaenoic acid (EPA)가 주요 지방산이었다. 매생이는 다른 해조류와 달리 docosahexaenoic acid (DHA)가 확인되었다.
본 연구에서는 채소류와 해조류의 지용성 색소, 스테롤, 인지질과 지방산 조성을 분석하였으며, 특히 콜레스테롤을 포함한 스테롤과 인지질 분석법을 검증함으로써, 각 분석법의 신뢰성과 적합성을 확인하였다. 본 연구 결과는 국가식품성분표 데이터베이스의 기초자료로써 활용될 것으로 기대한다. 또한, 한국인의 식생활 특성상 다량섭취되는 채소류와 해조류에 함유된 인지질 등의 지용성 기능성 성분에 대한 DB를 제공함으로써 질병 예방을 위한 식품 선택의 과학적 근거를 제공할 것으로 기대한다.

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우리나라에선 농촌진흥청에서 국가식품성분표 데이터베이스(Database, DB)를 구축하고 있으며, K-농식품 자원에 함유된 기능성 성분(파이토스테롤, 인지질, 카로티노이드 등)에 대한 정보를 보...

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