Evaluation of the nutritional and functional properties during processing of edible drink in the highlands of Ecuador

태양이 강렬하고 밤은 추운 안데스의 높고 희박한 공기 속에서, 옥수수는 단순한 작물 그 이상입니다. 그것은 생명선입니다. 수천 년 동안 에콰도르의 이 고산 지대 사람들은 다른 식물들을 질식시킬 수 있는 환경에서도 살아남을 수 있도록 이 곡물을 적응시키며 재배해 왔습니다. 옥수수는 전 세계적으로 우리 몸에 연료를 공급하는 전분을 제공하는 에너지원으로 알려져 있지만, 그 알갱이 안에는 숨겨진 잠재력이 담겨 있습니다. 곡물의 색상에 따라 식물은 신체를 손상으로부터 보호하는 데 도움을 주는 항산산화제로 작용할 수 있는 다양한 천연 화합물을 함유하고 있습니다. 최근 수십 년 동안 과학자들은 우리가 음식을 어떻게 가공하느냐—싹을 틔우든, 익히든, 혹은 발효시키든—에 따라 이러한 영양적 특성이 크게 변할 수 있다는 것을 배웠습니다. 이는 전통적인 발효 음료의 경우 특히 두드러지는데, 미생물의 작용이 단순한 당을 복잡한 풍미와 잠재적으로 유익한 물질로 변화시키기 때문입니다. 이러한 변화를 이해하는 것은 단순히 전통을 보존하는 것만이 아닙니다. 이는 영양을 개선하고 이 독특한 품종들을 재배하는 농부들에게 가치를 창출할 수 있는 새로운 방법을 찾는 일입니다.

에콰도르와 한국의 연구진은 고산 지대를 위해 개발된 다섯 가지 특정 옥수수 품종을 조사함으로써 이 잠재력을 탐구하기 위해 나섰습니다. 에콰도르 국립농업연구소(INIAP)가 개발한 이 품종들은 흰색과 노란색부터 진한 검보라색에 이르기까지 색상과 질감이 다양합니다. 과학자들은 이 곡물들이 세 가지 뚜렷한 단계, 즉 첫째로 생알갱이 상태, 둘째로 싹을 틔운 후, 마지막으로 '치차(chicha)'라고 알려진 전통 발효 음료로 변했을 때 영양 성분이 어떻게 변하는지 알아보고자 했습니다. 목표는 가공 단계가 유익한 화합물에 도움이 되는지 아니면 해가 되는지, 그리고 어떤 옥수수 품종이 건강에 좋은 기능성 음료를 만드는 데 가장 적합한 후보인지 결정하는 것이었습니다.

여정은 실험실의 생알갱이로부터 시작되었습니다. 연구진은 각 품종의 물리적 특성을 측정하였는데, 흰색의 가루 형태 알갱이가 가장 크고 무거웠으며, 노란색의 단맛이 나는 알갱이가 가장 작다는 점에 주목했습니다. 또한 민감한 기기를 사용하여 밝기와 색조를 분석하여 곡물의 색상을 분석했습니다. 예상대로 검보라색 품종이 가장 어두웠고, 노란색과 흰색 곡물은 훨씬 밝았습니다. 이러한 색상 차이는 중요한데, 이는 밝은 색상의 곡물에서 발견되는 노란색 카로티노이드와 어두운 곡물에서 발견되는 보라색 안토시아닌 같은 다양한 천재적 색소의 존재를 암시하기 때문입니다. 이러한 색소는 종종 건강에 이로운 점과 연결되며, 체내의 해로운 분자들을 중화시키는 항산산화제 역할을 합니다.

다음으로, 연구팀은 곡물을 발아시켰습니다. 이 과정은 씨앗을 물에 담가 따뜻한 환경에 두어 싹이 트기 시작할 때까지 두는 것을 포함합니다. 이 단계에서 씨앗은 깨어나 새로운 식물을 키우기 위해 저장된 에너지를 분해하기 시작합니다. 연구진은 이 발아 과정이 곡물의 화학적 지형을 변화시킨다는 것을 발견했습니다. 거의 모든 품종에서 전분이 단순한 형태로 분해됨에 따라 당의 양이 증가했습니다. 더 중요한 것은, 발아가 폴리페놀(항산산화 특성으로 알려진 광범위한 식물 화합물 그룹)의 상승을 유발했다는 점입니다. 산화를 방치하는 곡물의 능력은 전반적으로 향상되었습니다. 그러나 결과는 균일하지 않았습니다. 검보라색 품종은 발아 과정 중 안토시아닌 함량이 약간 감소했는데, 이는 이 섬세한 화합물들이 씨앗 내부에서 일어나는 변화에 민감하기 때문인 것으로 보입니다. 한편, 노란색 품종 중 하나는 카로티노이드가 눈에 띄게 증가했는데, 이는 발아 과정이 곡물의 유전적 구성에 따라 특정 영양소를 증폭시킬 수 있음을 시사합니다.

실험의 마지막 단계는 곡물을 음료로 만드는 것이었습니다. 연구진은 싹을 틔운 옥수수 가루를 물과 섞어 상온에서 이틀 동안 발효시켰습니다. 이것은 안데스 지역에서 수 세기 동안 식단의 일부였던 음료인 치차를 만드는 전통적인 방식입니다. 혼합물이 발효되면서 환경은 급격히 변했습니다. 액체의 산도가 높아지고 pH가 낮아지면서 유익한 박테리아와 효모가 번식할 수 있는 환경이 조성되었습니다. 연구진은 매일 이러한 변화를 추적하며 미생물이 당을 소비함에 따라 당 수치가 변동하는 것을 관찰했습니다. 최종 음료를 분석했을 때, 발효 과정이 일반적으로 싹을 틔운 곡물에 비해 전체적인 항산화 활성을 감소시킨다는 것을 발견했습니다. 이는 미생물이나 발효의 화학적 조건이 일부 유익한 화합물을 분해할 수 있음을 시사합니다. 하지만 주목할 만한 예외가 있었습니다. 검보라색 품종인 INIAP 199는 발효 후에도 매우 높은 수준의 폴리페놀을 유지하며 다른 네 가지 품종보다 뛰어난 모습을 보였습니다.

연구는 화학적 분석에 그치지 않고, 사람들에게 음료에 대한 의견을 물었습니다. 현지인과 연구자를 포함한 40명의 패널이 다섯 가지 옥수수 품종으로 만든 치차를 시음했습니다. 그들은 색상, 향, 맛, 그리고 질감을 평가했습니다. 결과는 놀라웠습니다. 검보라색 옥수수로 만든 음료가 색상과 전반적인 품질에서 가장 높은 점수를 받았습니다. 패널들은 분명히 보라색 품종의 깊고 풍부한 색조를 선호했습니다. 반면, 흰색 옥수수로 만든 음료는 향과 맛을 포함하여 전반적으로 가장 낮은 점수를 받았습니다. 어두운 품종에 대한 이러한 선호도는 화학적 결과와 일치하는데, 보라색 곡물은 가장 매력적인 외관을 가졌을 뿐만 아니라 발효 과정을 견뎌낸 건강 증진 화합물을 가장 많이 함유하고 있었기 때문입니다.

연구진은 기능성 식품을 개발할 때 옥수수 품종의 선택이 매우 중요하다고 결론지었습니다. 발아는 일반적으로 당과 항산화제를 증가시켜 곡물의 영양 가치를 높이지만, 이어지는 발효 단계는 이러한 이점을 변화시킬 수 있습니다. 이 연구는 모든 옥수수가 이와 관련하여 동일하게 취급되지 않는다는 것을 시사합니다. 검보라색 품종인 INIAP 199는 높은 항산화 함량과 강력한 소비자 매력을 동시에 갖춘 탁월한 품종으로 부상했습니다. 이러한 발견은 농부와 식품 생산자들에게 구체적인 전략을 제시합니다. 즉, 적절한 품종을 선택하고 그것이 가공에 어떻게 반응하는지 이해함으로써, 맛있으면서도 영양학적으로 우수한 전통 제품을 만들 수 있다는 것입니다. 이 연구는 에콰도르 고산 지대의 옥수수의 유전적 다양성이 각 곡물의 고유한 특성을 보존할 수 있도록 가공 방법을 맞춤화한다면, 인류의 건강을 개선하고 지역 경제를 지원할 수 있는 미개척된 잠재력을 보유하고 있음을 강조합니다.