반응표면분석법을 이용한 귀리 로스팅 조건의 최적화=

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study examines the optimal conditions for roasting oats in terms of antioxidant activity and enzyme activity using response surface methodology(RSM). The study was conducted through an experimental approaching on sampling points, and the samplings were structured according to the design method of central composite design in response surface methodology. Analyzing the experimental results for each case, we examined the optimal conditions for roasting oats.
According to the analysis of sampling points, the total polyphenol content of roasted oats ranged from 41.88 to 90.65 mg TAE/g, with sample 10 (temperature 150°C, time 15 minutes) exhibiting the highest content at 90.65 mg TAE/g. The total flavonoid content ranged from 20.47 to 45.97 mg QE/g, with sample 1 (temperature 220°C, time 30 minutes) showing the highest, and sample 5 (temperature 136°C, time 22.5 minutes) the lowest content. DPPH radical scavenging ranged from 20.47 to 45.97%, with sample 2 (temperature 150°C, time 30 minutes) displaying the highest scavenging activity at 99.27%. ABTS radical scavenging ranged from 86.19 to 64.37%, and sample 5 (temperature 136°C, time 22.5 minutes) exhibited the highest activity at 86.19%.
The α-glucosidase inhibitory activity of roasted oats ranged from 21.77 to 11.27%, with sample 9 (temperature 220°C, time 15 minutes) having the highest activity at 21.77%. Tyrosinase inhibitory activity ranged from 82.90 to 32.36%, with sample 1 (temperature 220°C, time 15 minutes) showing the highest activity at 82.90%.
Furthermore, the optimal roasting temperature for maximizing antioxidant and enzyme activities in roasted oats was found to be 196.19°C, and the optimal time was 21.02 minutes. The predicted optimal values at the temperature and time optimums were 55.18 mg TAE/g for total polyphenol content, 35.06 mg QE/g for total flavonoid content, 54.59% for DPPH radical scavenging, 82.10% for ABTS radical scavenging, 16.68% for α-glucosidase inhibitory activity, and 55.79% for tyrosinase inhibitory activity. The optimal desirability was found to be 0.659.
In conclusion, the roasting temperature and time of oats have been confirmed to significantly influence antioxidant and enzyme activities. Upon identifying the conditions maximizing antioxidant and enzyme activities in oat roasting, the optimization parameters were determined to be a temperature of 196.19°C and a time of 21.02 minutes. These results are expected to contribute to diversifying oat-based products considering their characteristics and activating the vegan food market.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 반응표면분석법(Response Surface Methodology; RSM)을 이용하여 항산화 활성과 효소 활성에 대한 귀리의 최적 로스팅 조건을 살펴보는데 의의가 있다. 이를 위해 반응표면분석법의 중심합성 계획법 설계 방법에 따른 실험점을 이용하였으며, 최종적으로는 샘플 특성에 따른 귀리의 로스팅 결과를 비교하여 최적 조건을 살펴보았다.
실험점에 대한 분석 결과에 의하면, 로스팅 귀리의 total polyphenol 함량은 41.88∼90.65 mg TAE/g 범위로 나타났으며, 10번 샘플(온도 150℃, 시간 15분)이 90.65 mg TAE/g으로 가장 높은 것으로 나타났다. total flavonoid 함량은 20.47∼45.97 mg QE/g 범위로 나타났으며, 1번 샘플(온도 220℃, 시간 30분)이 가장 높고, 5번 샘플(온도 136℃, 시간 22.5분)이 가장 낮은 것으로 나타났다. DPPH radical scavenging은 20.47∼45.97%의 범위로 나타났으며, 2번 샘플(온도 150℃, 시간 30분)이 99.27%로 가장 높게 나타났다. ABTS radical scavenging은 86.19∼64.37%의 범위로 나타났으며, 5번 샘플(온도 136℃, 시간 22.5분)이 86.19%로 가장 높게 나타났다.
로스팅 귀리의 α-glucosidase inhibitory activity는 21.77∼11.27%의 범위로 나타났으며, 9번 샘플(온도 220℃, 시간 15분)이 21.77%로 가장 높게 나타났다. tyrosinase inhibitory activity는 82.90∼32.36%의 범위로 나타났으며, 1번 샘플(온도 220℃, 시간 15분)이 82.90%로 가장 높게 나타났다.
또한, 귀리 로스팅의 항산화 활성과 효소 활성이 최대로 나타나는 로스팅 온도는 196.19℃였으며, 시간은 21.02분임을 알 수 있었다. 온도와 시간의 최적점의 total polyphenol 함량은 55.18 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 35.06 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 54.59%, ABTS radical 소거능은 82.10%, α-glucosidase inhibitory activity는 16.68%, tyrosinase inhibitory activity는 55.79로 예측되었고, 최적의 desirability는 0.659인 것으로 나타났다.
이상의 결과를 종합해 보면, 귀리의 로스팅 온도와 시간은 항산화 활성과 효소 활성에 유의미한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 귀리 로스팅 환경에 따른 항산화 및 효소 활성의 최대화 조건을 확인한 결과, 귀리 로스팅의 최적화 조건은 온도의 경우 196.19℃이며, 시간의 경우 21.02분인 것으로 나타났다. 이와 같은 연구 성과는 귀리의 특성을 고려한 제품을 다양화하고, 비건시장을 활성화하는데 기여할 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• Ⅱ. 이론적 배경 4
• 1. 반응표면분석법 (RSM) 4
• 2. 귀리 5
• 3. 로스팅 7
• Ⅲ. 연구방법 9
• 1. RSM을 이용한 귀리의 로스팅 조건 설정 9
• 1) 실험재료 9
• 2) 실험 디자인 11
• 2. RSM을 이용한 로스팅 귀리의 생리활성 평가 13
• 1) 시료 제조 13
• 2) 항산화 활성 14
• 3) 효소 활성 16
• 3. 통계처리 18
• Ⅳ. 연구결과 19
• 1. RSM을 이용한 로스팅 귀리의 생리활성 평가 19
• 1) 항산화 활성 19
• 2) 효소 활성 30
• 2. RSM을 이용한 귀리 로스팅의 항산화 활성과 효소 활성의 최적화 38
• Ⅴ. 논의 및 제언 40
• 참고문헌 42
• Abstract 50