본 연구는 항균효과가 우수한 약용작물 추출물을 선발하고, 선발된 추출물을 이용한 항균용지를 개발하여 유통과정 중에 나타나는 부패균을 억제하고 딸기의 품질 유지를 향상시키기 위해 수행하였다. 1. 주요 부패균에 대한 항균활성 검정을 통한 약용작물(부산물) 추출물 선발 부패균 증식 억제력이 우수한 약용작물 추출물을 선발하기 위해 in vitro 에서 딸기의 주요 부패균인 Botrytis cinerea, ...
본 연구는 항균효과가 우수한 약용작물 추출물을 선발하고, 선발된 추출물을 이용한 항균용지를 개발하여 유통과정 중에 나타나는 부패균을 억제하고 딸기의 품질 유지를 향상시키기 위해 수행하였다. 1. 주요 부패균에 대한 항균활성 검정을 통한 약용작물(부산물) 추출물 선발 부패균 증식 억제력이 우수한 약용작물 추출물을 선발하기 위해 in vitro 에서 딸기의 주요 부패균인 Botrytis cinerea, Alternaria tenuissima, Rhizopus stolonifer 에 대하여 Inhibition zone을 측정하여 항균활성을 비교하였다. 그 결과, 33가지 약용작물 추출물 중에서 3종의 균에 공통적으로 항균효과가 나타내는 것은 복분자(잎) 추출물로 B.cinerea 균에서는 접종 후 3일 후 5 mm, A.tenuissima 접종 후 7일 후 4 mm, R.stolonifer 접종 후 2일 후 5 mm의 inhibition zone이 발생하는 것을 확인하였다. 그 외에도 한 가지 이상의 균에 항균 효과를 나타내는 작물은 비자(가지), 제비쑥, 붉나무, 모링가, 더위지기, 옻나무, 겨자무 등으로 항균력이 있는 약용작물은 총 7종이었다. 3종의 균에 공통적으로 효과가 있는 추출물이 복분자(잎) 추출물과 한 가지 이상 균에 대해 항균효과를 나타내는 추출물을 혼합처리하여 단용처리와 비교하였다. 그 결과 비자(가지)와 복분자(잎)의 2조합 혼용처리에서 B.cinerea 균에는 7 mm, A.tenuissima 균에는 5 mm, R.stolonifer 균에는 6 mm로 3종의 균에 공통적으로 항균효과가 있는 것으로 나타났다. 3조합 혼용처리에서는 비자(가지), 복분자(잎)과 모링가를 혼합한 추출물에서 B.cinerea 7 mm, A.tenuissima 5 mm, R.stolonifer 5 mm로 우수한 항균활성 효과를 나타내었다. 그러나 혼용처리의 Inhibition zone 차이가 단용처리와 비교하였을 때 1-2 mm 이하로 큰 차이가 없었다. 따라서, 추출시간과 효율을 고려하였을 때 혼용처리보다 단용처리가 적합하였고, 3가지 균에 공통적으로 항균 효과가 있는 것으로 나타난 복분자(잎) 추출물을 최종적으로 선발하였다. 2. 약용작물(부산물) 추출물의 항균물질 조사 전체 33가지 약용작물 부산물에 대하여 5월에 수확하여 각 부위별로 항균물질을 검정하기 위하여 총 페놀, 총 플라보노이드 함량 및 DPPH, ABTS radical 소거활성을 측정하였다. 약용작물 추출물의 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량은 항균활성이 우수한 붉나무, 복분자(잎)에서 높은 경향을 보였다. 총 페놀 함량은 돼지감자가 197.6 mg/g으로 가장 많았고, 총 플라보노이드 함량은 개똥쑥이 18.8 mg/g으로 가장 높게 나타났다. DPPH 자유라디칼 소거능은 제비쑥이 95.5%로 가장 높았으며, 구릿대 93.2%, 붉나무 91.6%, 비자(가지) 90.0% 순으로 나타났다. ABTS 자유라디칼 소거능은 겨자무가 98.1%로 가장 높았으며, 돼지감자 97.7%, 붉나무 94.3% 순으로 나타났다. 대부분의 작물에서 ABTS 자유라디칼 소거능이 높을수록 DPPH 자유라디칼 소거능도 높은 활성을 나타내는 경향을 보였다. 최종적으로 선발된 복분자(잎)의 DPPH 자유라디칼 소거능은 77.3%, ABTS 자유라디칼 소거능은 63.6% 이었으며, 총 페놀 함량은 11.7 mg/g, 총 플라보노이드 함량은 7.4 mg/g로 나타났다. 3. 선발된 추출물을 환원제로 이용한 은나노 합성 기술 개발 선발한 복분자(잎) 추출물(MeOH)과 은(silver)을 합성한 뒤 Spectrophotometer를 측정하여 확인한 결과 은 입자의 흡수 파장대인 400 nm 부근에서 최대 peak를 확인하였다. 복분자(잎) 추출물과 은의 합성이 제대로 이루어졌는지 확인하기 위하여 TEM 분석을 실시한 결과 100 nm 이하의 구형의 은나노 입자에 복분자 추출물이 결합되어 있는 것을 확인하였으며, 일부 삼각형, 사각형, 막대모양 등도 관찰되었다. 복분자(잎) 추출물을 환원제로 이용하여 은나노 합성 기술을 개발한 뒤 개발한 항균용지를 SEM으로 확인한 결과 항균용지에서도 나노미터 수준의 은나노 입자를 확인하였다. 항균 용지 내 Ag의 함량이 전체 무기성분 대비 1.46% 정도 차지하였다. EDS 분석을 통하여 Ag의 분포 양상을 확인해본 결과 Ag가 균등하게 분포되어 있었고, 복분자 추출물도 항균용지 내에 Ag와 함께 결합하여 함유되어 있음을 확인할 수 있었다. 개발된 항균용지를 잿빛곰팡이병( B.cinerea ),열매썩음병( A.tenuissima ), 무름병( R.stolonifer )에 대하여 항균실험을 한 결과 3종의 균에 공통적으로 항균효과가 있는 것을 확인하였으며, 수확 후 딸기의 무게 및 경도 변화도 일반 용지보다 적게 나타나 과실의 품질 유지와 저장기간을 향상시킬 수 있었다. 4. LC-MS/MS을 이용한 유효성분 분석 복분자(잎) 유효성분으로 알려진 quercetin-3-O-glucoside, ellagic acid, gallic acid, kaempferol, quercetin 5종을 분리 및 동정하였으며, 5종의 유효성분에 대하여 추출방법, 부위, 추출시기별로 나누어 유효성분 함량을 조사하였다. 추출방법으로 환류추출과 초음파추출을 비교한 결과 환류추출이 초음파추출보다 유효성분 함량이 많았으며, quercetin-3-O-glucoside에서 유효성분 함량이 가장 높게 나타났고 그 다음 quercetin, ellagic acid, kaempferol, gallic acid 순이었다. 복분자 잎과 가지로 구분하여 부위별 유효성분 함량을 조사한 결과 잎에서 유효성분 5종의 총 함량은 11.0 mg/g 이었고, 가지는 9.3mg/g 이었으며, 잎과 가지 모두 quercetin-3-O-glucoside의 성분 함량이 가장 높게 나타났다. 또한, kaempefrol의 경우 잎에서는 0.16 mg/g으로 소량 존재하였으나 가지에서는 발견되지 않았다. 전체적인 유효성분 함량을 비교하였을 때 잎에서 유효성분 함량이 많이 함유되어 있었지만 가지도 잎과 비교하였을 때 9.3mg/g 으로 유효성분 함량이 높게 나타났다. 따라서, 복분자 특성상 수확 시 잎만 채취하는데 어려움이 있기 때문에 잎과 가지를 모두 이용하여도 무방하다는 것을 알 수 있었다. 시기별 유효성분 함량은 5월과 7월로 나누어 수확하여 복분자 잎과 가지를 대상으로 5종의 유효성분 함량을 비교한 결과 5월이 7월보다 유효성분 함량이 높았다. 유효성분 5종 중 quercetin-3-O-glucoside에서 유효성분 함량이 가장 높게 나타났고, 그 외에 ellagic acid, gallic acid, kaempferol, quercetin 4종은 큰 차이가 없는 경향을 보였다. 따라서, 복분자 부산물(잎, 가지)는 5월에 채취하여 환류추출(MeOH)을 통해 유효성분들을 추출하고 은나노 입자와 합성함으로써 딸기의 주요 부패균 3종에 대해 억제 효과를 나타내는 항균용지를 개발할 수 있었다.
본 연구는 항균효과가 우수한 약용작물 추출물을 선발하고, 선발된 추출물을 이용한 항균용지를 개발하여 유통과정 중에 나타나는 부패균을 억제하고 딸기의 품질 유지를 향상시키기 위해 수행하였다. 1. 주요 부패균에 대한 항균활성 검정을 통한 약용작물(부산물) 추출물 선발 부패균 증식 억제력이 우수한 약용작물 추출물을 선발하기 위해 in vitro 에서 딸기의 주요 부패균인 Botrytis cinerea, Alternaria tenuissima, Rhizopus stolonifer 에 대하여 Inhibition zone을 측정하여 항균활성을 비교하였다. 그 결과, 33가지 약용작물 추출물 중에서 3종의 균에 공통적으로 항균효과가 나타내는 것은 복분자(잎) 추출물로 B.cinerea 균에서는 접종 후 3일 후 5 mm, A.tenuissima 접종 후 7일 후 4 mm, R.stolonifer 접종 후 2일 후 5 mm의 inhibition zone이 발생하는 것을 확인하였다. 그 외에도 한 가지 이상의 균에 항균 효과를 나타내는 작물은 비자(가지), 제비쑥, 붉나무, 모링가, 더위지기, 옻나무, 겨자무 등으로 항균력이 있는 약용작물은 총 7종이었다. 3종의 균에 공통적으로 효과가 있는 추출물이 복분자(잎) 추출물과 한 가지 이상 균에 대해 항균효과를 나타내는 추출물을 혼합처리하여 단용처리와 비교하였다. 그 결과 비자(가지)와 복분자(잎)의 2조합 혼용처리에서 B.cinerea 균에는 7 mm, A.tenuissima 균에는 5 mm, R.stolonifer 균에는 6 mm로 3종의 균에 공통적으로 항균효과가 있는 것으로 나타났다. 3조합 혼용처리에서는 비자(가지), 복분자(잎)과 모링가를 혼합한 추출물에서 B.cinerea 7 mm, A.tenuissima 5 mm, R.stolonifer 5 mm로 우수한 항균활성 효과를 나타내었다. 그러나 혼용처리의 Inhibition zone 차이가 단용처리와 비교하였을 때 1-2 mm 이하로 큰 차이가 없었다. 따라서, 추출시간과 효율을 고려하였을 때 혼용처리보다 단용처리가 적합하였고, 3가지 균에 공통적으로 항균 효과가 있는 것으로 나타난 복분자(잎) 추출물을 최종적으로 선발하였다. 2. 약용작물(부산물) 추출물의 항균물질 조사 전체 33가지 약용작물 부산물에 대하여 5월에 수확하여 각 부위별로 항균물질을 검정하기 위하여 총 페놀, 총 플라보노이드 함량 및 DPPH, ABTS radical 소거활성을 측정하였다. 약용작물 추출물의 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량은 항균활성이 우수한 붉나무, 복분자(잎)에서 높은 경향을 보였다. 총 페놀 함량은 돼지감자가 197.6 mg/g으로 가장 많았고, 총 플라보노이드 함량은 개똥쑥이 18.8 mg/g으로 가장 높게 나타났다. DPPH 자유라디칼 소거능은 제비쑥이 95.5%로 가장 높았으며, 구릿대 93.2%, 붉나무 91.6%, 비자(가지) 90.0% 순으로 나타났다. ABTS 자유라디칼 소거능은 겨자무가 98.1%로 가장 높았으며, 돼지감자 97.7%, 붉나무 94.3% 순으로 나타났다. 대부분의 작물에서 ABTS 자유라디칼 소거능이 높을수록 DPPH 자유라디칼 소거능도 높은 활성을 나타내는 경향을 보였다. 최종적으로 선발된 복분자(잎)의 DPPH 자유라디칼 소거능은 77.3%, ABTS 자유라디칼 소거능은 63.6% 이었으며, 총 페놀 함량은 11.7 mg/g, 총 플라보노이드 함량은 7.4 mg/g로 나타났다. 3. 선발된 추출물을 환원제로 이용한 은나노 합성 기술 개발 선발한 복분자(잎) 추출물(MeOH)과 은(silver)을 합성한 뒤 Spectrophotometer를 측정하여 확인한 결과 은 입자의 흡수 파장대인 400 nm 부근에서 최대 peak를 확인하였다. 복분자(잎) 추출물과 은의 합성이 제대로 이루어졌는지 확인하기 위하여 TEM 분석을 실시한 결과 100 nm 이하의 구형의 은나노 입자에 복분자 추출물이 결합되어 있는 것을 확인하였으며, 일부 삼각형, 사각형, 막대모양 등도 관찰되었다. 복분자(잎) 추출물을 환원제로 이용하여 은나노 합성 기술을 개발한 뒤 개발한 항균용지를 SEM으로 확인한 결과 항균용지에서도 나노미터 수준의 은나노 입자를 확인하였다. 항균 용지 내 Ag의 함량이 전체 무기성분 대비 1.46% 정도 차지하였다. EDS 분석을 통하여 Ag의 분포 양상을 확인해본 결과 Ag가 균등하게 분포되어 있었고, 복분자 추출물도 항균용지 내에 Ag와 함께 결합하여 함유되어 있음을 확인할 수 있었다. 개발된 항균용지를 잿빛곰팡이병( B.cinerea ),열매썩음병( A.tenuissima ), 무름병( R.stolonifer )에 대하여 항균실험을 한 결과 3종의 균에 공통적으로 항균효과가 있는 것을 확인하였으며, 수확 후 딸기의 무게 및 경도 변화도 일반 용지보다 적게 나타나 과실의 품질 유지와 저장기간을 향상시킬 수 있었다. 4. LC-MS/MS을 이용한 유효성분 분석 복분자(잎) 유효성분으로 알려진 quercetin-3-O-glucoside, ellagic acid, gallic acid, kaempferol, quercetin 5종을 분리 및 동정하였으며, 5종의 유효성분에 대하여 추출방법, 부위, 추출시기별로 나누어 유효성분 함량을 조사하였다. 추출방법으로 환류추출과 초음파추출을 비교한 결과 환류추출이 초음파추출보다 유효성분 함량이 많았으며, quercetin-3-O-glucoside에서 유효성분 함량이 가장 높게 나타났고 그 다음 quercetin, ellagic acid, kaempferol, gallic acid 순이었다. 복분자 잎과 가지로 구분하여 부위별 유효성분 함량을 조사한 결과 잎에서 유효성분 5종의 총 함량은 11.0 mg/g 이었고, 가지는 9.3mg/g 이었으며, 잎과 가지 모두 quercetin-3-O-glucoside의 성분 함량이 가장 높게 나타났다. 또한, kaempefrol의 경우 잎에서는 0.16 mg/g으로 소량 존재하였으나 가지에서는 발견되지 않았다. 전체적인 유효성분 함량을 비교하였을 때 잎에서 유효성분 함량이 많이 함유되어 있었지만 가지도 잎과 비교하였을 때 9.3mg/g 으로 유효성분 함량이 높게 나타났다. 따라서, 복분자 특성상 수확 시 잎만 채취하는데 어려움이 있기 때문에 잎과 가지를 모두 이용하여도 무방하다는 것을 알 수 있었다. 시기별 유효성분 함량은 5월과 7월로 나누어 수확하여 복분자 잎과 가지를 대상으로 5종의 유효성분 함량을 비교한 결과 5월이 7월보다 유효성분 함량이 높았다. 유효성분 5종 중 quercetin-3-O-glucoside에서 유효성분 함량이 가장 높게 나타났고, 그 외에 ellagic acid, gallic acid, kaempferol, quercetin 4종은 큰 차이가 없는 경향을 보였다. 따라서, 복분자 부산물(잎, 가지)는 5월에 채취하여 환류추출(MeOH)을 통해 유효성분들을 추출하고 은나노 입자와 합성함으로써 딸기의 주요 부패균 3종에 대해 억제 효과를 나타내는 항균용지를 개발할 수 있었다.
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