Effect of Storage Period on the Bioactive Compounds of Onion(Allium cepa L.) using Subcritical Water Extraction

Abstract

Onion (Allium cepa L.)—a crop of the lily family—is a representative seasoning vegetable with a unique flavor, which is widely used in Korea. Onions have high water content and poor storability; therefore, they are likely to lose their edible value after the growth of roots during storage. Quercetin, a representative physiologically active substance in onions, is mainly distributed in the peel; although these peels have drawn attention as a high value-added material, they are mostly treated as bulk waste. Subcritical-water extraction (SWE) is an eco-friendly extraction technology that can enhance the value of onion skins. In this study, SWE was employed to evaluate weekly changes in physiologically active substances according to long-term storage of onion skins, and the shelf life of onion skin components was analyzed. First, onion skins of early and mid–late cultivars were stored for 15 weeks and then randomly selected weekly to examine quercetin, sugar content, total polyphenols, and flavonoids. The change in the content of early cultivars was divided into three stages: 1–4, 5–10, and 11–15 weeks. Q, Q-4, and total Q all increased until the first stage, i.e., 1–4 weeks. In the second stage, i.e., 5–10 weeks, Q-4 decreased and Q and total Q increased because of the decrease in glycosylase activity caused by low temperature. In the third stage, i.e., 11–15 weeks, the quercetin content decreased owing to senescence and bud growth, which started in the previous stage. The highest contents of total polyphenols and flavonoids were observed at 12 weeks. In mid–late cultivars, an irregular increase and decrease was observed in Q, total polyphenols, and flavonoids without any particular tendency. The maximum Q, Q-4, and total Q contents were found at 14 weeks, and maximum contents of total polyphenols and flavonoids were observed at 12 weeks. A comparison of the bioactive component content of the two cultivars revealed that the content in the early cultivars was considerably high and showed a significant difference with the mid–late cultivars. And the content of biologically active ingredients increases even after the commencement of decay (10–12 weeks), which shows the possibility of effective utilization of early cultivar onions that have lost market value. Although there was no significant increase in the content of bioactive components of mid-late onion, the content was maintained throughout the storage period. Considering that the cultivation of mid-late cultivars is higher than that of early cultivars, the amount of quercetin that can be obtained from the skin of mid-late cultivars is also expected to be significant. Both early and mid-late cultivars are valuable for commercial use of the skin. Thus, this study provides information and reveals the potential regarding the commercial utilization of onion skins, which are discarded in large quantities. ;백합과 작물인 양파(Allium cepa L.)는 독특한 향미를 가진 우리나라에서 많이 사용되는 대표 조미채소 중 하나이다. 양파는 수분 함량이 높고 저장성이 약해 저장 중에 뿌리가 자라나면서 식용 가치를 상실할 확률이 높은 편이다. 양파의 대표적인 생리활성물질인 케르세틴은 주로 껍질에 분포하며, 이러한 껍질은 고부가가치 소재로 각광받고 있지만 대부분 대량폐기물로 처리되고 있다. SWE는 이러한 양파껍질에 부가가치를 더할 수 있는 친환경 추출 기술이다. 이러한 SWE를 이용하여 양파껍질의 장기보관에 따른 생리활성물질의 변화를 매주 확인하고 양파껍질 성분의 유통기한을 분석하였다. 우선 조생종과 중만생종의 양파껍질을 15주간 저장한 후 매주 무작위로 선정하여 quercetin, 당도, 총 폴리페놀 및 플라보노이드를 살펴보았다. 그 결과 조생종의 함량 변화는 총 3단계로 나뉜다. 첫 번째 단계인 1-4주까지는 Q, Q-4, total Q 모두 증가하였다. 두 번째 단계인 5-10주는 저온으로 인한 당화효소 활성의 저하로 Q-4는 감소하고 Q과 total Q는 증가하였다. 세번째 단계인 11-15주는 전단계에서 시작된 노화 및 맹아 생장에 의해 모든 Q들의 함량이 감소한다, 이때 총 폴리페놀과 플라보노이드는 12주에서 최고함량을 나타낸다. 중만생종은 Q와 총 폴리페놀, 플라보노이드 모두 특별한 경향성 없이 불규칙적인 증감을 반복한다. Q, Q-4, total Q은 14주에서 최대 함량을 나타내고, 총 폴리페놀과 플라보노이드는 12주에서 최대함량을 나타냈다. 두 품종의 생리활성 성분 함량을 비교한 결과 조생종의 함량이 유의하게 높았다. 또한 부패가 시작된 후에도(10~12주) 생리활성물질의 함량이 증가했는데, 이는 시장가치를 상실한 조생종 양파의 효과적인 활용 가능성을 보여준다. 중만생종 양파의 생리활성성분 함량은 유의한 증가는 없었지만 그 함량이 저장기간 내내 유지가 되었다. 조생종에 비해 중만생종의 재배량이 많은 것을 고려한다면, 중만생종의 껍질에서 얻을 수 있는 퀘세틴의 양 또한 상당할 것으로 예상된다. 이는 조생종과 중만생종 모두 껍질의 상업적인 활용에 가치가 있음을 시사한다. 이 연구는 양파껍질에 대한 정보를 제공하고 엄청난 양으로 폐기되는 양파 껍질의 상업적 사용 가능성을 나타냅니다.