감자(19) - 덩이줄기의 성분 함량 및 영양적 가치

1. 덩이줄기의 성분

국민소득이 향상됨에 따라 식생활 양식도 과거에는 양적인 측면이 중시되었으나 최근에는 품질위주로 변화되어가고 있다. 이에 따라 감자 생산도 과거에는 수량적인 측면을 중요하게 여겼으나 최근에는 식생활의 이용형태에 따른 품질을 중요하게 여긴다.

 

덩이줄기의 화학적 성분은 감자의 이용적인 측면과 밀접한 관계가 있다. 예를 들면 전분 원료용 감자는 품질 좋은 전분을 많이 함유하고 있고, 상대적으로 수분 함량은 적어야 유리하다. 삶은 감자나 반찬용과 같은 부식(副食) 등 일반식용으로 이용될 감자는 색깔, 육질, 풍미, 영양가 등에 관계되는 성분들이 균형 있게 함유되어 있는 것이 바람직하다. 그러나 덩이줄기의 화학적 성분은 매우 다양하며, 이러한 성분들 중에는 이용성 면에서 볼 때 관계가 명확하지 않은 성분도 많다.

 

따라서 이 장에서는 감자의 이용성 면에서 가장 관계가 깊은 화학적 성분인 건물, 전분, 당, 단백질 또는 아미노산, 비타민, 솔라닌, 회분, 색소 등의 성분에 대해서 품종 또는 재배조건에 따른 영향을 개괄적으로 설명하고자 한다. 덧붙여 전분원료, 부식 및 가공식품용 등 용도에 따른 품질에 대하여 알아본다.

 

건물(Dry Matter)

 

건물함량(Dry Matter Content)은 감자에서 매우 중요한 성분으로, 주로 유전적으로 결정되기 때문에 품종에 따라 차이를 보인다. 건물함량의 60~80%는 전분으로 구성되어 있어 덩이줄기의 건물함량과 전분함량은 매우 높은 상관관계를 가지고 있다.

 

건물함량은 감자를 칩으로 가공할 때 제품의 생산성과 매우 높은 상관이 있으며, 삶았을 때에도 중요한 맛의 구성요소이기 때문에 매우 중요한 품질요인으로 손꼽힌다.

 

건물함량에 미치는 요인들은 여러 가지가 있는데 주요한 요인들로는 품종, 숙기, 질소 시비량에 따른 생장 양상, 기상, 토양, 칼륨 비료량 등이며, 이 중 가장 중요한 요인은 품종의 선택이다. 일반적으로 숙기가 빠른 조생종이 만생종보다 건물함량이 낮다. 동일한 품종이라도 재배되는 토양 조건에 따라서도 건물함량이 다르며, 포장에서의 재배기간이 길어질수록 건물함량도 높아진다. 또한 같은 품종에서

도 덩이줄기의 크기가 작을수록 건물함량이 낮다. 그러나 일정 크기 이상의 덩이줄기에서부터는 오히려 건물함량이 낮아진다.

 

감자의 생육에 미치는 질소 시비의 영향은 매우 크다. 왜냐하면 질소는 지상부 생육기간을 늘려주어 덩이줄기의 성숙을 방해하기 때문에 건물함량이 낮아지게 한다. 만약 적정 질소 비료량보다 더 많은 질소질 비료를 주게 되면 광합성에 필요한 적정량 이상으로 지상부가 발달하여 덩이줄기의 건물함량은 떨어지게 된다. 또한 토양 내에 칼륨의 함량이 낮을수록, 강수량이 적을수록 건물함량은 높아진다. 건물함량은 비중과 고도로 밀접하게 연관되어 있고, 비중은 건물함량에 비해 손쉽게 측정할 수 있어 비중을 측정하여 건물함량으로 환산하는 방법을 이용하고 있다. 비중에 의한 건물함량의 추정공식은 나라마다 다소 차이가 있으며, 대표적으로 사용되는 공식은 다음과 같다.

 

일본 : 건물함량(%) = 196.41×비중-191.48

미국 : 건물함량(%) = 221.2×비중-217.2

네덜란드 : 건물함량(%) = 24.182+(211.04×비중)-(211.04×1.0988)

 

전분

 

덩이줄기에서 수분을 빼면 덩이줄기는 대부분 전분으로 구성되어 있다. 전분은 세포 내에서 전분입자의 형태, 아밀로스(21∼25%)와 아밀로펙틴(75∼79%)의 두 중합체로 존재한다. 감자 건물함량의 55∼75%는 전분으로 구성되어 있으며, 전분함량은 재배지역, 재배조건, 수확시기, 저장조건 및 저장기간 등에 따라 차이가 있고 품종에 따른 차이가 크다. 일반적으로 신선한 덩이줄기의 건물률은 18∼28%인데 대개 건물률에서 약 6%를 뺀 수치가 전분함량에 해당한다. 따라서 덩이줄기의 건물률이 낮으면 건물중의 전분함량도 낮아지는 경향을 알 수 있다. 덩이줄기의 비중과 건물중 및 전분함량 간에는 고도로 정(+)의 상관관계가 있는데 전분함량을 구하는 공식은 다음과 같다.

 

일 본 : 전분함량(%) = 214.5(비중 - 1.050) + 7.5

네덜란드 : 전분함량(%) = 17.55+0.891(건물함량-0.956)

 

감자전분은 단립상태로서 입자의 지름이 2∼100㎛이며 평균 약 30㎛이고 입자 지름의 크기는 품종에 따라 차이가 있으며 품종 간 차이는 재배지역에 따라서 크게 달라지지 않는다. 감자의 전분은 다른 전분에 비하여 호화온도가 낮고 쉽게 호화되며 점도가 높은 특징이 있다. 이러한 전분의 점도는 품종 간 차이와 재배지역에 따라서 다르다.

전분 중 무기성분의 조성도 품종 및 재배지역에 따라 차이가 있다. 전분에서 인산 함량은 대개 0.063∼0.124% 함유되어 있는데 인산 함량이 증가할수록 감자의 점도도 증가하는 것으로 알려져 있다.

 

당

 

감자의 당은 주로 비환원당인 서당(Sucrose), 환원당인 포도당(Glucose)과 과당(Fructose)으로 구성되어 있다. 감자에서 당함량은 가공에 있어서 품질에 미치는 영향이 크므로 대단히 중요하다. 예를 들면 당함량이 높은 감자를 칩(Chip)이나 감자튀김(French Fry) 등으로 가공했을 때 갈변화반응(Maillard Reaction)에 의해서 제품 색깔이 어두운 갈색으로 변하여 상품성이 떨어진다.

 

완전히 성숙된 덩이줄기를 수확한 직후의 당함량은 낮으며 일반 덩이줄기의 건물중에는 서당이 0.5∼1.0%이며 그 중 환원당(포도당과 과당)은 0.05∼2.0% 정도에 지나지 않는다. 수확 직후 당함량은 품종에 따라 차이가 큰데 우리나라 재배품종을 보면 추백, 대지는 수미보다 높은 편이며, 칩가공용 품종인 대서, 고운, 새봉이 하령은 낮다. 또한 당함량은 재배조건에 따라서 달라지는데, 예를 들면 질소를 많이 주면 환원당 함량이 높아지고, 칼륨 특히 염화가리를 많이 주면 환원당함량이 낮아진다. 그리고 자라고 있는 미숙 덩이줄기는 당함량이 높고 성숙할수록 당량이 줄어든다. 그러나 당함량에 가장 큰 영향을 미치는 것은 수확 후 저장조건이며, 특히 저장온도와 저장기간이 큰 영향을 미친다.

 

즉 4℃의 저온에 저장하면 환원당 함량이 증가하고 18∼20℃의 고온에 저장하면 감소하므로 4℃에 저장한 감자를 가공하려면 얼마동안 고온에 저장하여 환원당 함량을 가공에 적합한 농도 이하로 낮춘 후 가공해야 한다. 이러한 과정을 가온조정(Reconditioning)이라고 하는데, 이 과정 동안 덩이줄기에 집적된 환원당 함량 중 약 80%가 다시 전분으로 전환되고 나머지 20%는 호흡으로 손실된다. 일반적으로 생감자를 칩으로 가공할 경우 허용되는 가장 이상적인 환원당 함량은 0.2% 이하로 보고되어 있다. 감자튀김의 경우에는 칩보다 약간 높은 0.5%이다.

 

단백질

 

일반적으로 감자는 생체 중 100g당 1.6∼2.1g의 단백질을 함유하고 있다. 감자가 가지고 있는 단백질의 양을 다른 식품들과 비교해보면 많지는 않다. 그렇기 때문에 주요한 단백질의 급원으로 이용되지는 않지만 감자 소비량이 많은 나라들에서는 매우 중요한 양분의 급원으로 인식되고 있다. 영국의 경우 전체 단백질 흡수량을 다른 식품들과 비교했을 때 감자에서 3.4%, 계란에서 4.6%, 생선에서 4.8%, 치즈에서 5.8%로서 감자가 차지하는 비율이 상당히 높다.

 

단백질 함량은 품종이나 재배조건, 요리방법이나 저장 조건 등에 따라서 달라진다. 토양 중에 인산(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 등이 부족하면 단백질 함량은 높아지지만 감자수량이 감소되며 질소의 중시는 단백질 함량을 증가시킨다. 감자 덩이줄기 중의 단백질은 약 20여종의 아미노산으로 구성되어 있으며, 이들 중 특히 라이신의 함량이 매우 높아 중요한 급원이 되고 있다. 반면에 메티오닌과 시스틴 같은 아미노산의 함량은 매우 낮다. 아미노산 조성은 품종이나 비료 종류, 시비량 등에 따른 큰 변화는 없다.

비타민

 

감자에는 다양한 종류의 비타민이 들어 있는데 특히 비타민 C가 가장 많이 들어 있다. 갓 수확한 생감자 100g에는 15∼25㎎의 비타민 C가 들어 있다. 비타민 C의 함량은 감자가 자라고 굵어지는 동안 늘어나지만 완전히 성숙한 덩이줄기보다는 조금 덜 성숙한 덩이줄기에 더 많이 들어 있으며, 건물함량이나 감자의 크기에 따른 차이는 없다. 비타민 C는 감자 전체에 고르게 분포되어 있지만, 일부 연구결

과에서는 덩이줄기의 중심부보다 외측 부분에 많다고 보고되고 있다.

비타민 C 함량은 품종이나 재배지역에 따라 차이가 있으나 질소시비량과 흙의 종류, 재배시기 등과의 관련성은 분명하지 않다. 또한 감자를 10℃ 이하의 저온에서 저장할 경우 비타민 C의 함량이 감소하여 3∼4주 후에는 품종 간 차이는 있으나 약 10∼33%의 감소를 보인다. 감자를 조리하는 방법에 따른 비타민 C의 손실 정도를 보면 감자 껍질을 벗기지 않고 감자를 찐 경우 10∼15%, 껍질을 벗기고 찐경우 10∼30%, 압력솥에 찐 경우 15∼25%, 삶거나 구운 경우 20%, 전자레인지에서 조리한 경우 25%, 오븐에 구운 경우 20∼45%, 칩가공의 경우 35∼50%, 감자가루나 프레이크의 경우 약 70%의 손실이 발생한다. 비록 가공과정에서 비타민 C의 손실량이 많더라도 제품생산의 최종과정에 비타민 C의 첨가에 의해 함량을 증진시킬 수 있다. 감자에는 비타민 C 이외에도 적은 양이지만 비타민 B 그룹도 들어 있다.

 

솔라닌

 

감자의 주요한 글리코알칼로이드(Glycoalkaloid) 성분으로 α-Solanine과 α-Chaconine이 존재하는데, 이 두 성분은 Solanidine에서 유래되었다. 이 성분들은 감자를 굽거나 튀길 때 약간 감소하지만 조리에 의해서 잘 파괴되지 않는다. 솔라닌은 아린 맛을 내는 성분으로 당을 함유한 알카로이드의 일종으로 솔라닌 분자 내에 당을 포함하지 않은 부분을 솔라닌이라고 부른다. 솔라닌은 일반 덩이줄기의 건물 중에는 0.01~0.1%함유되어 있으며 식물체에는 줄기, 잎, 꽃 및 열매에 많이 들어 있다. 덩이줄기에는 부분에 따라서 솔라닌 농도 차이가 나는데 덩이줄기의 내부보다는 외부에 많으며 특히 눈에 많이 분포되어 있다. 덩이줄기에 빛을 쪼이면 솔라닌 함량이 증가하는데, 표피 부분에서 많이 증가하고 내부의 수부 부분에는 변화가 없다. 솔라닌 함량의 분포와 빛에 의한 녹화 관계는 품종 간 차이가 있고, 광 노출시간, 광도 및 광 파장과 관계가 있으며, 감자 표면에 미네랄오일이나 레시틴을 처리하여 광에 의한 Glycoalkaloid 성분의 증가를 감소시킨 보고도 있다. Glycoalkaloid는 저장기간 동안 증가하며 저온에 저장한 감자가 고온에 저장한 감자보다 솔라닌의 집적량이 많아 더 쓴맛을 낸다. 생감자 100g 중 솔라닌 함량 이 55㎎ 이상 함유 될 경우 먹었을 때 매우 위험할 수 있다. 일반적으로 솔라닌은 생감자 100g당 10㎎ 전후로 함유되어 있는 경우가 많으며 20㎎을 초과할 경우 식용에 부적당한 것으로 알려져 있다.

 

무기질(회분)

 

덩이줄기 건물 중에는 4~6%의 무기질 성분이 들어 있으며 무기질의 함유량은 생산지역, 품종, 재배방법 등에 따라 차이가 있다. 감자의 무기질 중 무기성분 조성을보면 <표 5-2>와 같다.

색소

 

감자의 표피색과 육색에 관여하는 색소로는 황색 계열은 카로티노이드, 자주색과 적색 계열은 안토시아닌이 있다. 이들 색소는 모두 후대로 유전되는 특성을 가지고 있다. 생감자 100g당 카로티노이드의 함량은 품종에 따라 차이가 있지만 약 14∼343㎎ 정도 함유되어 있다. 덩이줄기 내 카로티노이드 색소의 분포는 일정하지 않은데 표피조직에서 더 많이 관찰된다.

 

감자의 표피 또는 육색에서 부분적으로 또는 완전히 적색이나 청색, 자주색 등으로 착색된 것을 볼 수 있는데, 이것은 덩이줄기 내부의 주피 또는 외피세포의 즙에 녹아 있는 안토시아닌 때문이다. 덩이줄기가 오랫동안 빛에 쪼이면 표피에 클로로필이 형성되어 녹색으로 변한다. 녹화된 덩이줄기는 상품가치가 떨어지므로 식용감자 생산을 목적으로 재배할 때에는 생육 중 북주기 작업과 수확 후의 저장조건에 주의하여 덩이줄기를 빛에 노출시키지 않도록 해야 한다.

2. 감자의 영양적 가치

비타민의 왕

 

감자는 비타민 C가 풍부해 아름다운 피부를 유지시켜 주고 노화를 방지해주며 항염증, 항산화 효과가 탁월하다. 또한 비타민 C는 철분과 결합하여 장에서의 흡수를 돕기 때문에 감자는 빈혈을 방지하는 데 효과가 매우커서 산모들에게 좋은 식품이다. 100g짜리 감자 1개에 함유된 비타민 C 함량은 평균 36㎎으로 사과의 6배에 이른다. 이런 이유로 프랑스 사람들은 감자를 ‘땅속의 사과’라고 부른다.

 

채소류에 들어 있는 비타민은 뜨거운 물에 살짝 데치기만 해도 많은 양이 파괴되지만, 감자는 찌거나 삶아도 비타민 C의 손실이 크지 않다. 이는 감자에 열을 가하더라도 감자의 전분입자들이 막을 형성해 비타민 C의 파괴를 막아주기 때문이다. 이러한 이유로 하루에 감자 2개만 삶거나 쪄먹어도 성인 일일 비타민 C 권장량을 섭취할 수 있다. 농촌진흥청에서는 열을 가해 조리를 하더라도 비타민 C 손실이 적은 새로운 감자 품종을 개발하고 있다. 현재까지 약 10개의 계통을 선발하여 정밀평가를 진행하고 있는데, 전자레인지에서 조리했을 때에는 88.9%, 물에 삶았을 때에는 58.1%의 비타민 C가 소실되지 않고 남아 있는 것으로 나타났다.

 

비타민 C 외에도 감자에 포함되어 있는 비타민 B1은 사과의 10배, 쌀의 2∼3배, 비타민 B2, B3는 사과나 쌀의 3배를 함유하고 있다. 특히 비타민 B1은 탄수화물의 소화, 흡수에 관여하는 비타민으로 탄수화물을 많이 섭취하는 한국인에게는 필수적인 식품이다.

 

고혈압 예방

 

감자는 칼륨 함량이 높다. 김치류, 장류 등 소금이 많이 포함된 한국인의 식품 특성상 소금의 과잉섭취는 성인병의 중요한 요인이 되고 있다. 생감자 100g에는 약 450㎎의 칼륨이 함유되어 있는데, 이는 바나나 350㎎, 배추 210㎎, 토마토의 230㎎보다 훨씬 많다. 칼륨은 우리 혈액 속에 과잉으로 집적된 나트륨(소금) 성분을 몸 밖으로 배출시켜 주는 펌프역할을 하여 고혈압 등 성인병을 예방해준다.

다이어트 식품

 

감자는 유용한 복합 탄수화물의 원천인데, 에너지를 서서히 방출하고, 버터를 바르지 않으면 살찌게 하는 열량은 밀의 5%에 불과하다. 감자 100g당 열량은 76㎉로 같은 양의 쌀밥 148㎉의 절반에 불과하여 낮은 열량으로도 포만감이 있어 비만도 예방하고 날씬한 몸매도 유지할 수 있는 우수한 다이어트 식품이다. 감자는 옥수수보다 단백질 함량이 많고, 칼슘도 거의 두 배에 가깝다.

 

감자는 완전식품이라는 달걀과 우유에 준하는 영양분을 가지고 있는데, 감자를 먹고 살이 쪘다면 그것은 감자 때문이 아니라 감자구이에 넣은 버터, 감자튀김의 지방 그리고 함께 먹은 탄산음료 때문이다.

 

변비예방

 

생감자 100g 중에는 약 2g의 식이섬유가 포함되어 있다. 감자의 전분 중에는 조리나 가공과정에서 좀 더 안정된 구조를 이루어 가수분해가 되지 않는 전분형태가 존재하는데 이러한 형태의 전분도 식이섬유의 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 특히, 감자의 식이섬유는 장내에서 쉽게 소화되지 않아 포만감을 주어 식사량을 줄여주어 다이어트에 좋다. 또한 장속의 좋은 세균의 활동을 증가시키고 장의 연동운동을 촉진시켜 음식의 노폐물을 쉽게 통과시키는 역할을 함으로써 변비를 예방해준다.

 

파이토케미컬(천연생리활성)

 

예로부터 감자는 가벼운 화상, 전염성 농가진, 습진, 풀 독, 타박상을 치료하는 데 민간요법으로 쓰여 왔다. 특히 감자생즙 요법은 위염이나 위·십이지장궤양 같은 위장병 치료에 탁월한 효과가 있다는 알려져 있다. 특히, 최근에 개발된 홍색과 자주색 감자에 포함된 안토시아닌 성분은 항암활성과 항산화, 항염증 효과가 탁월하다. 풍부한 파이토케미컬을 그대로 섭취하기에는 감자생즙을 마시는 게 가장 좋다.