마카는 많은 영양성분 및 다양한 생리활성 물질을 함유한 식물이다. 마카 뿌리 다당류는 항산화, 피로 개선, 성 기능 증진, 항염증 및 간 손상 개선 등의 효과가 보고되고 있으므로, 식품 소재로서의 활용 가능성을 확인해보고자 마카 뿌리로부터 다당류를 분획하여 이들의 물리적 및 기능적 특성을 측정하였다. 이를 위하여 동결건조 시킨 마카 뿌리 분말을 ...
마카는 많은 영양성분 및 다양한 생리활성 물질을 함유한 식물이다. 마카 뿌리 다당류는 항산화, 피로 개선, 성 기능 증진, 항염증 및 간 손상 개선 등의 효과가 보고되고 있으므로, 식품 소재로서의 활용 가능성을 확인해보고자 마카 뿌리로부터 다당류를 분획하여 이들의 물리적 및 기능적 특성을 측정하였다. 이를 위하여 동결건조 시킨 마카 뿌리 분말을 DES 기반의 초음파추출, 열수추출, 효소추출 및 초음파추출하였고 이로부터 얻어진 분획물들의 특성들을 비교하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
1. 동결건조된 마카의 일반성분을 분석한 결과 탄수화물이 72.84%로 대부분을 차지하고 있었으며, 조단백질이 14.81%, 수분 함량이 6.43%, 조회분 함량이 5.19%이었고 조지방은 0.74%로 가장 낮은 함량을 보였다.
2. DES를 이용한 마카 다당류 초음파추출의 최적 조건을 설정하기 위해 DES 종류에 따른 수율을 구하여 최적 DES를 선정한 후 DES에 첨가되는 물의 함량, 초음파 출력 및 시간을 orthogonal matrix L9(3)4를 이용하여 최적화하였다. 그 결과, CHU를 용매로 추출한 다당류의 수율이 20.03%로 유의적으로 가장 높았으며, CHEG가 8.73%, CHG가 3.72%였다. 따라서 CHU를 용매로 다른 조건들을 최적화한 결과 DES에 첨가되는 물의 함량은 30%, 초음파 출력 300W, 시간 20분로 나타나 이상의 조건들을 DES 기반의 초음파추출의 조건으로 선정하였다.
3. 효소를 이용한 마카 다당류 추출의 최적 조건을 선정하기 위하여 효소 3 종을 이용하여 다당류를 추출한 후 수율을 측정하였다. 그 결과, Shearzyme plus가 5.2%로 유의적으로 가장 높았고, Viscozyme L이 3.22%, Celluclast 1.5L가 2.52% 순으로 나타났다. Shearzyme plus를 이용하여 마카 다당류 최적 가수분해를 위한 시간을 선정하기 위해 0, 12, 24, 48시간으로 추출하여 수율을 측정하였다. 그 결과, 48시간에서 5.36%로 가장 높았으나 24, 12시간과 유의적인 차이가 없었다. 따라서 효소를 이용한 마카 다당류 추출을 위해 효소는 Shearzyme plus, 시간은 12시간으로 선정하였다.
4. 마카 다당류 추출을 위하여 열수추출, 효소추출, 초음파추출 및 DES를 이용한 초음파추출을 진행하여 얻은 다당류 분획의 수율을 측정한 결과 DUPF의 수율이 26.28%로 유의적으로 가장 높았으며, 다음 UPF 12.1%, HPF 11.67%, SPF 5.16% 순으로 나타났다.
5. 마카 다당류 분획물의 단백질 및 우론산 함량을 측정한 결과, 단백질 함량은 UPF와 DUPF가 각각 7.71%, 7.63%로 동일한 수준으로 높게 나타났으며, HPF와 SPF는 각각 2.23%, 1.71%로 초음파추출군에 비해 낮은 단백질 함량을 나타내었다. 우론산 함량은 DUPF가 7.05%로 유의적으로 가장 높았으며, 다음 SPF 6.78%, UPF 5.77%, HPF 4.44% 순으로 나타났다.
6. 마카 다당류 분획물의 구성당 함량을 측정한 결과는 다음과 같다. 모든 군에서 glucose의 함량이 가장 높게 나타나 중성 다당류인 것으로 확인되었으며, 그 외 galactose, arabinose, rhamnose 등을 소량 함유하고 있었다.
7. 마카 다당류 분획물의 물리적 특성을 알아보고자 수분 용해도, 수분 및 유지 보유력, 유화성, 기포성을 측정한 결과는 다음과 같다. 수분 용해도는 75.57 87.37%의 범위로 나타났으며 SPF, HPF, DUPF, UPF 순서로 높은 수분용해도를 나타내어 초음파추출군에서 비교적 낮은 수분용해도를 보였다. 수분 보유력은 수분 용해도와 동일한 경향으로 SPF, HPF, DUPF, UPF 순으로 나타났으며 13.71 17.23%의 범위를 나타내어 높은 수분 보유력을 보였다. 유지 보유력은 수분 용해도 및 수분 보유력 결과와는 다르게 초음파추출군(DUPF, UPF)에서 높은 결과를 나타내었으며, 특히 DUPF가 5.21%로 유의적으로 가장 높았다. 유화 형성력 및 유화 안정성은 DUPF가 각각 50.58%, 48.14%로 가장 높았고, HPF가5.97%, 5.31%로 가장 낮게 나타나 유지 보유력과 동일한 경향을 나타내었다. 기포 형성력은 UPF에서 큰 기포가 형성되어 유의적으로 가장 높은 결과를 나타내었으며, HPF에서 가장 낮은 결과를 보였다. 기포 안정성은 UPF에서 형성된 큰 기포가 쉽게 파괴되어 시간에 따라 감소의 폭이 크게 나타나 120 분에서 3.73%로 유의적으로 가장 낮은 결과를 나타내었으며, 작은 기포가 고르게 형성되었던 DUPF에서 50%로 가장 높은 기포 안정성을 나타내었다.
8. 마카 다당류 분획물의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 DUPF, UPF에서 각각 1168.92 µgTAE/g, 923.76 µgTAE/g로 높은 폴리페놀 함량을 나타내었으며, SPF, HPF는 초음파추출군에 비해 약 2배정도 낮은 폴리페놀 함량을 보였다.
9. 마카 다당류 분획물의 항산화 활성을 알아보고자 전자공여능, 환원력, Fe2+ 킬레이팅 활성을 측정하였다. 전자공여능은 모든 농도에서 DUPF가 유의적으로 가장 높은 결과를 나타내었으며, HPF는 15-20 mg/mL 농도에서 UPF는 5-10 mg/mL 농도에서 가장 낮은 전자공여능을 나타내었다. 환원력은 UPF가 가장 높았으며, 다음 DUPF, SPF, HPF 순으로 나타났다. Fe2+ 킬레이팅 활성은 10 mg/mL에서 DUPF가 가장 높았고, 8-6 mg/mL에서는 HPF가 가장 높았으며, 4mg/mL에서는 UPF가 가장 높은 결과를 나타내었다. SPF는 모든 농도에서 가장 낮은 결과를 보였다. 이상 모든 항산화 활성 측정 결과에서는 농도가 증가할수록 활성이 증가하는 결과를 나타내었다.
10. 마카 다당류 분획물의 항당뇨 활성을 알아보고자 α-amylase 저해 활성 및 α glucosidase 저해 활성을 측정하였다. α-Amylase 저해 활성은 1,000 µg/mL에서 acarbose가 79.31%, DUPF 77.81%, SPF 74.68%, HPF 62.46%로 나타났으며, DUPF는 125, 250, 500 µg/mL에서 acarbose와 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. α-Glucosidase 저해 활성은 1,000 µg/mL에서 DUPF가 89.29%, UPF가 85.69%, acarbose 82.06%, SPF 80.19%, HPF 60.55%로 나타났으며, DUPF는 모든 농도에서 유의적으로 가장 높은 활성을 나타내었다. 200-600 µg/mL에서 DUPF,
UPF 및 SPF는 acarbose보다 유의적으로 높은 활성을 보였으며, HPF는 모든 농도에서 유의적으로 가장 낮은 활성을 나타내었다. 항당뇨 활성은 농도가 증가함에 따라 저해 활성도 증가하는 결과를 나타내었다. Acarbose의 α-amylase 저해 활성 및 α-glucosidase 저해 활성에 대한 IC50은 각각 89.98 µg/mL, 178.15 µg/mL이며, DUPF는 각각 99.21 µg/mL, 110.44 µg/mL로 비슷하거나 더 낮은 수준이었다.
11. 마카 다당류 분획물의 glucose 및 bile acid 흡수 지연 효과를 측정한 결과는 다음과 같다. Glucose 흡수 지연 효과는 모든 군에서 1시간에서 1시간 30분 사이에 가장 높은 GRI가 나타나 control과 비교하여 높은 glucose 흡수 저해능을 보였으며, SPF는 전 투석시간에서 마카 다당류 분획물 중 가장 높은 GRI(39.11%)를 나타내었고, 이는 acarbose의 GRI(41.04%)와 유의적인 차이가 없었다. 그 다음으로 DUPF가 높은 GRI(38.89%)를 나타내었으며, 전 시간에서 UPF를 제외한 CMC 및 SPF, DUPF, HPF가 control보다 유의적으로 낮은 glucose 함량을 보여, 마카 다당류 분획의 glucose 흡수 지연 효과가 높은 것으로 나타났다. Bile acid 흡수 지연 효과는 1시간에 CMC의 BRI가 37.77%로 가장 높았고, 다음 DUPF 35.96%, UPF 34.06%, SPF 30.16%, HPF 21.68% 순으로 나타났다. 초기 30분에서 1시간 30분 사이에 HPF를 제외하고는 CMC와 BRI에 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며, 모든 시간에서 control보다 낮은 bile acid 함량을 나타내어 bile acid 흡수 지연 효과가 큰 것으로 나타났다.
12. 마카 다당류 분획물의 세포독성 및 nitric oxide(NO) 저해 활성을 측정한 결과는 다음과 같다. 모든 농도 구간에서 80%가 넘는 세포 생존율을 보였으며, SPF와 UPF를 제외하고는 세포 생존율이 전 농도 구간에서 90%를 넘어 독성이 없는 것을 확인하였다. NO의 생성량을 측정한 결과 마카 다당류 분획물의 농도가 증가함에 따라 NO의 생성량이 감소하는 것으로 나타났다. 200-400 µg/mL에서는 UPF가 가장 낮은 결과를 나타내었으며, 600-1,000 µg/mL에서는 DUPF가 가장 낮은 결과를 보여 초음파추출군의 항염증 활성이 높은 것으로 나타났다. SPF는 그 다음으로 NO 생성량이 낮았으며, HPF가 그 다음으로 나타나 NO 저해 활성이 가장 낮은 것으로 나타났다.
이상으로 여러 추출방법을 이용하여 마카로부터 추출된 다당류 분획물의 물리적 및 기능적 특성을 확인하였다. 마카 다당류 분획은 수분 용해도, 수분 보유력 등 물리적 특성이 우수하였으며, 항당뇨, glucose 및 bile acid 흡수 지연 효과에 대한 높은 활성을 나타내었다. 특히 DUPF는 높은 항당뇨 활성과 glucose 및 bile acid 흡수 지연 효과를 보였다. 이러한 결과를 통해 다양한 추출법으로 얻은 마카 다당류 분획물은 식품 가공산업에서의 활용 및 기능성 식품의 소재로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
마카는 많은 영양성분 및 다양한 생리활성 물질을 함유한 식물이다. 마카 뿌리 다당류는 항산화, 피로 개선, 성 기능 증진, 항염증 및 간 손상 개선 등의 효과가 보고되고 있으므로, 식품 소재로서의 활용 가능성을 확인해보고자 마카 뿌리로부터 다당류를 분획하여 이들의 물리적 및 기능적 특성을 측정하였다. 이를 위하여 동결건조 시킨 마카 뿌리 분말을 DES 기반의 초음파추출, 열수추출, 효소추출 및 초음파추출하였고 이로부터 얻어진 분획물들의 특성들을 비교하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
1. 동결건조된 마카의 일반성분을 분석한 결과 탄수화물이 72.84%로 대부분을 차지하고 있었으며, 조단백질이 14.81%, 수분 함량이 6.43%, 조회분 함량이 5.19%이었고 조지방은 0.74%로 가장 낮은 함량을 보였다.
2. DES를 이용한 마카 다당류 초음파추출의 최적 조건을 설정하기 위해 DES 종류에 따른 수율을 구하여 최적 DES를 선정한 후 DES에 첨가되는 물의 함량, 초음파 출력 및 시간을 orthogonal matrix L9(3)4를 이용하여 최적화하였다. 그 결과, CHU를 용매로 추출한 다당류의 수율이 20.03%로 유의적으로 가장 높았으며, CHEG가 8.73%, CHG가 3.72%였다. 따라서 CHU를 용매로 다른 조건들을 최적화한 결과 DES에 첨가되는 물의 함량은 30%, 초음파 출력 300W, 시간 20분로 나타나 이상의 조건들을 DES 기반의 초음파추출의 조건으로 선정하였다.
3. 효소를 이용한 마카 다당류 추출의 최적 조건을 선정하기 위하여 효소 3 종을 이용하여 다당류를 추출한 후 수율을 측정하였다. 그 결과, Shearzyme plus가 5.2%로 유의적으로 가장 높았고, Viscozyme L이 3.22%, Celluclast 1.5L가 2.52% 순으로 나타났다. Shearzyme plus를 이용하여 마카 다당류 최적 가수분해를 위한 시간을 선정하기 위해 0, 12, 24, 48시간으로 추출하여 수율을 측정하였다. 그 결과, 48시간에서 5.36%로 가장 높았으나 24, 12시간과 유의적인 차이가 없었다. 따라서 효소를 이용한 마카 다당류 추출을 위해 효소는 Shearzyme plus, 시간은 12시간으로 선정하였다.
4. 마카 다당류 추출을 위하여 열수추출, 효소추출, 초음파추출 및 DES를 이용한 초음파추출을 진행하여 얻은 다당류 분획의 수율을 측정한 결과 DUPF의 수율이 26.28%로 유의적으로 가장 높았으며, 다음 UPF 12.1%, HPF 11.67%, SPF 5.16% 순으로 나타났다.
5. 마카 다당류 분획물의 단백질 및 우론산 함량을 측정한 결과, 단백질 함량은 UPF와 DUPF가 각각 7.71%, 7.63%로 동일한 수준으로 높게 나타났으며, HPF와 SPF는 각각 2.23%, 1.71%로 초음파추출군에 비해 낮은 단백질 함량을 나타내었다. 우론산 함량은 DUPF가 7.05%로 유의적으로 가장 높았으며, 다음 SPF 6.78%, UPF 5.77%, HPF 4.44% 순으로 나타났다.
6. 마카 다당류 분획물의 구성당 함량을 측정한 결과는 다음과 같다. 모든 군에서 glucose의 함량이 가장 높게 나타나 중성 다당류인 것으로 확인되었으며, 그 외 galactose, arabinose, rhamnose 등을 소량 함유하고 있었다.
7. 마카 다당류 분획물의 물리적 특성을 알아보고자 수분 용해도, 수분 및 유지 보유력, 유화성, 기포성을 측정한 결과는 다음과 같다. 수분 용해도는 75.57 87.37%의 범위로 나타났으며 SPF, HPF, DUPF, UPF 순서로 높은 수분용해도를 나타내어 초음파추출군에서 비교적 낮은 수분용해도를 보였다. 수분 보유력은 수분 용해도와 동일한 경향으로 SPF, HPF, DUPF, UPF 순으로 나타났으며 13.71 17.23%의 범위를 나타내어 높은 수분 보유력을 보였다. 유지 보유력은 수분 용해도 및 수분 보유력 결과와는 다르게 초음파추출군(DUPF, UPF)에서 높은 결과를 나타내었으며, 특히 DUPF가 5.21%로 유의적으로 가장 높았다. 유화 형성력 및 유화 안정성은 DUPF가 각각 50.58%, 48.14%로 가장 높았고, HPF가5.97%, 5.31%로 가장 낮게 나타나 유지 보유력과 동일한 경향을 나타내었다. 기포 형성력은 UPF에서 큰 기포가 형성되어 유의적으로 가장 높은 결과를 나타내었으며, HPF에서 가장 낮은 결과를 보였다. 기포 안정성은 UPF에서 형성된 큰 기포가 쉽게 파괴되어 시간에 따라 감소의 폭이 크게 나타나 120 분에서 3.73%로 유의적으로 가장 낮은 결과를 나타내었으며, 작은 기포가 고르게 형성되었던 DUPF에서 50%로 가장 높은 기포 안정성을 나타내었다.
8. 마카 다당류 분획물의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 DUPF, UPF에서 각각 1168.92 µgTAE/g, 923.76 µgTAE/g로 높은 폴리페놀 함량을 나타내었으며, SPF, HPF는 초음파추출군에 비해 약 2배정도 낮은 폴리페놀 함량을 보였다.
9. 마카 다당류 분획물의 항산화 활성을 알아보고자 전자공여능, 환원력, Fe2+ 킬레이팅 활성을 측정하였다. 전자공여능은 모든 농도에서 DUPF가 유의적으로 가장 높은 결과를 나타내었으며, HPF는 15-20 mg/mL 농도에서 UPF는 5-10 mg/mL 농도에서 가장 낮은 전자공여능을 나타내었다. 환원력은 UPF가 가장 높았으며, 다음 DUPF, SPF, HPF 순으로 나타났다. Fe2+ 킬레이팅 활성은 10 mg/mL에서 DUPF가 가장 높았고, 8-6 mg/mL에서는 HPF가 가장 높았으며, 4mg/mL에서는 UPF가 가장 높은 결과를 나타내었다. SPF는 모든 농도에서 가장 낮은 결과를 보였다. 이상 모든 항산화 활성 측정 결과에서는 농도가 증가할수록 활성이 증가하는 결과를 나타내었다.
10. 마카 다당류 분획물의 항당뇨 활성을 알아보고자 α-amylase 저해 활성 및 α glucosidase 저해 활성을 측정하였다. α-Amylase 저해 활성은 1,000 µg/mL에서 acarbose가 79.31%, DUPF 77.81%, SPF 74.68%, HPF 62.46%로 나타났으며, DUPF는 125, 250, 500 µg/mL에서 acarbose와 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. α-Glucosidase 저해 활성은 1,000 µg/mL에서 DUPF가 89.29%, UPF가 85.69%, acarbose 82.06%, SPF 80.19%, HPF 60.55%로 나타났으며, DUPF는 모든 농도에서 유의적으로 가장 높은 활성을 나타내었다. 200-600 µg/mL에서 DUPF,
UPF 및 SPF는 acarbose보다 유의적으로 높은 활성을 보였으며, HPF는 모든 농도에서 유의적으로 가장 낮은 활성을 나타내었다. 항당뇨 활성은 농도가 증가함에 따라 저해 활성도 증가하는 결과를 나타내었다. Acarbose의 α-amylase 저해 활성 및 α-glucosidase 저해 활성에 대한 IC50은 각각 89.98 µg/mL, 178.15 µg/mL이며, DUPF는 각각 99.21 µg/mL, 110.44 µg/mL로 비슷하거나 더 낮은 수준이었다.
11. 마카 다당류 분획물의 glucose 및 bile acid 흡수 지연 효과를 측정한 결과는 다음과 같다. Glucose 흡수 지연 효과는 모든 군에서 1시간에서 1시간 30분 사이에 가장 높은 GRI가 나타나 control과 비교하여 높은 glucose 흡수 저해능을 보였으며, SPF는 전 투석시간에서 마카 다당류 분획물 중 가장 높은 GRI(39.11%)를 나타내었고, 이는 acarbose의 GRI(41.04%)와 유의적인 차이가 없었다. 그 다음으로 DUPF가 높은 GRI(38.89%)를 나타내었으며, 전 시간에서 UPF를 제외한 CMC 및 SPF, DUPF, HPF가 control보다 유의적으로 낮은 glucose 함량을 보여, 마카 다당류 분획의 glucose 흡수 지연 효과가 높은 것으로 나타났다. Bile acid 흡수 지연 효과는 1시간에 CMC의 BRI가 37.77%로 가장 높았고, 다음 DUPF 35.96%, UPF 34.06%, SPF 30.16%, HPF 21.68% 순으로 나타났다. 초기 30분에서 1시간 30분 사이에 HPF를 제외하고는 CMC와 BRI에 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며, 모든 시간에서 control보다 낮은 bile acid 함량을 나타내어 bile acid 흡수 지연 효과가 큰 것으로 나타났다.
12. 마카 다당류 분획물의 세포독성 및 nitric oxide(NO) 저해 활성을 측정한 결과는 다음과 같다. 모든 농도 구간에서 80%가 넘는 세포 생존율을 보였으며, SPF와 UPF를 제외하고는 세포 생존율이 전 농도 구간에서 90%를 넘어 독성이 없는 것을 확인하였다. NO의 생성량을 측정한 결과 마카 다당류 분획물의 농도가 증가함에 따라 NO의 생성량이 감소하는 것으로 나타났다. 200-400 µg/mL에서는 UPF가 가장 낮은 결과를 나타내었으며, 600-1,000 µg/mL에서는 DUPF가 가장 낮은 결과를 보여 초음파추출군의 항염증 활성이 높은 것으로 나타났다. SPF는 그 다음으로 NO 생성량이 낮았으며, HPF가 그 다음으로 나타나 NO 저해 활성이 가장 낮은 것으로 나타났다.
이상으로 여러 추출방법을 이용하여 마카로부터 추출된 다당류 분획물의 물리적 및 기능적 특성을 확인하였다. 마카 다당류 분획은 수분 용해도, 수분 보유력 등 물리적 특성이 우수하였으며, 항당뇨, glucose 및 bile acid 흡수 지연 효과에 대한 높은 활성을 나타내었다. 특히 DUPF는 높은 항당뇨 활성과 glucose 및 bile acid 흡수 지연 효과를 보였다. 이러한 결과를 통해 다양한 추출법으로 얻은 마카 다당류 분획물은 식품 가공산업에서의 활용 및 기능성 식품의 소재로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
This study was conducted to produce polysaccharides from maca using deep eutectic solvent-based ultrasound assisted extraction. Physical properties including solubility, holding capacity, emulsibility, foamability and functional properties including antioxidant activity, antidiabetic activity, gluco...
This study was conducted to produce polysaccharides from maca using deep eutectic solvent-based ultrasound assisted extraction. Physical properties including solubility, holding capacity, emulsibility, foamability and functional properties including antioxidant activity, antidiabetic activity, glucose and bile acid permeation inhibition effect, NO inhibitory activity of maca polysaccharide fractions were measured. These results were compared with the polysaccharide fractions obtained by hot water extraction(HPF), enzyme extraction(SPF) and ultrasound- assisted extraction(UPF).
1. The contents of carbohydrates, crude protein, moisture, crude ash, and crude fat of maca were 14.81%, 6.43%, 5.19% and 0.74%, respectively.
2. The optimum extraction conditions of maca polysaccharides using DES-based ultrasound-assisted extraction are as follows. The DES type was CHU, the water content added to DES was 30%, the power of ultrasound was 300 W, and the extraction time was 20 min.
3. The yield of maca polysaccharide fractions was the highest (26.28%) in ultrasound-assisted extraction using DES(DUPF)
4. The protein content of the HPF, SPF, UPF and DUPF were 2.23%, 1.71%, 7.71% and 7.63%, respectively. The uronic acid content was the highest with DUPF (7.05%), followed by SPF (6.78%), UPF (5.77%), and HPF (4.44%).
5. All of the maca polysaccharide fractions had the highest glucose content among the constituent sugars, and they contained small amounts of galactose, arabinose and rhamnose.
6. The water solubility of maca polysaccharide fractions was in the range of 75.5787.37% and showed high water solubility in the order of SPF, HPF, DUPF, UPF. Water holding capacity was found in the order of SPF, HPF, DUPF, UPF in the same manner as water solubility. Oil holding capacity was high in the ultrasound assisted extraction group, especially DUPF was the highest with 5.21%. Emulsion activity and stability also showed the highest DUPF(50.58% and 48.14%) and the lowest HPF(5.97% and 5.31%, respectively). Foaming activity was the highest in the UPF and the lowest in the HPF. Foam stability was the highest DUPF with a value of 50%.
7. The total polyphenol content of the maca polysaccharide fractions was high in DUPF (1168.92 µgTAE/g) and UPF (923.76 µgTAE/g). SPF and HPF was 518.39± 5.59 µgTAE/g, 444.19±14.06 µgTAE/g, respectively.
8. The electron donating ability of maca polysaccharide fractions was the highest in DUPF at all concentrations. Reducing power was the highest in UPF, followed by DUPF, SPF and HPF. Fe2+chelating activity was the highest in DUPF at 10 mg/mL and SPF was the lowest at all concentrations.
9. α-Amylase inhibitory activity was high in order of acarbose, DUPF, SPF, UPF and HPF at all concentrations. In particular, DUPF was not significantly different with acarbose as positive control at 125-500 µg/mL. α-Glucosidase inhibitory activity was the highest in DUPF at all concentrations, which was higher than that of acarbose.
10. Glucose and bile acid permeation inhibition effects of maca polysaccharide fractions are as follows. At 30 min of dialysis, the GRI of the CMC as positive control was the highest with 37.53±7.00%, followed by SPF, DUPF, UPF and HPF. GRI of SPF and DUPF showed similar to that CMC at 1 h 30 min and 4 h. At 1 h of dialysis, CMC showed the highest BRI with 37.77±2.45%, followed by DUPF, UPF, SPF and HPF. In particular, BRI of DUPF was not significantly different with CMC at 1 h.
11. The NO inhibitory activity of maca polysaccharide fractions are as follows. UPF showed the lowest NO production at 200-400 µg/mL, and DUPF was lowest at 6001,000 µg/mL.
According to these results, the maca polysaccharides showed excellent physical properties such as water solubility and water holding capacity and showed high antidiabetic activity and permeation inhibition effects of glucose and bile acid. In particular, DUPF showed high antidiabetic activity and permeation inhibition effects of glucose and bile acid. Therefore, this study suggests that the maca polysaccharides obtained by various extraction methods can be used as a material for functional foods.
This study was conducted to produce polysaccharides from maca using deep eutectic solvent-based ultrasound assisted extraction. Physical properties including solubility, holding capacity, emulsibility, foamability and functional properties including antioxidant activity, antidiabetic activity, glucose and bile acid permeation inhibition effect, NO inhibitory activity of maca polysaccharide fractions were measured. These results were compared with the polysaccharide fractions obtained by hot water extraction(HPF), enzyme extraction(SPF) and ultrasound- assisted extraction(UPF).
1. The contents of carbohydrates, crude protein, moisture, crude ash, and crude fat of maca were 14.81%, 6.43%, 5.19% and 0.74%, respectively.
2. The optimum extraction conditions of maca polysaccharides using DES-based ultrasound-assisted extraction are as follows. The DES type was CHU, the water content added to DES was 30%, the power of ultrasound was 300 W, and the extraction time was 20 min.
3. The yield of maca polysaccharide fractions was the highest (26.28%) in ultrasound-assisted extraction using DES(DUPF)
4. The protein content of the HPF, SPF, UPF and DUPF were 2.23%, 1.71%, 7.71% and 7.63%, respectively. The uronic acid content was the highest with DUPF (7.05%), followed by SPF (6.78%), UPF (5.77%), and HPF (4.44%).
5. All of the maca polysaccharide fractions had the highest glucose content among the constituent sugars, and they contained small amounts of galactose, arabinose and rhamnose.
6. The water solubility of maca polysaccharide fractions was in the range of 75.5787.37% and showed high water solubility in the order of SPF, HPF, DUPF, UPF. Water holding capacity was found in the order of SPF, HPF, DUPF, UPF in the same manner as water solubility. Oil holding capacity was high in the ultrasound assisted extraction group, especially DUPF was the highest with 5.21%. Emulsion activity and stability also showed the highest DUPF(50.58% and 48.14%) and the lowest HPF(5.97% and 5.31%, respectively). Foaming activity was the highest in the UPF and the lowest in the HPF. Foam stability was the highest DUPF with a value of 50%.
7. The total polyphenol content of the maca polysaccharide fractions was high in DUPF (1168.92 µgTAE/g) and UPF (923.76 µgTAE/g). SPF and HPF was 518.39± 5.59 µgTAE/g, 444.19±14.06 µgTAE/g, respectively.
8. The electron donating ability of maca polysaccharide fractions was the highest in DUPF at all concentrations. Reducing power was the highest in UPF, followed by DUPF, SPF and HPF. Fe2+chelating activity was the highest in DUPF at 10 mg/mL and SPF was the lowest at all concentrations.
9. α-Amylase inhibitory activity was high in order of acarbose, DUPF, SPF, UPF and HPF at all concentrations. In particular, DUPF was not significantly different with acarbose as positive control at 125-500 µg/mL. α-Glucosidase inhibitory activity was the highest in DUPF at all concentrations, which was higher than that of acarbose.
10. Glucose and bile acid permeation inhibition effects of maca polysaccharide fractions are as follows. At 30 min of dialysis, the GRI of the CMC as positive control was the highest with 37.53±7.00%, followed by SPF, DUPF, UPF and HPF. GRI of SPF and DUPF showed similar to that CMC at 1 h 30 min and 4 h. At 1 h of dialysis, CMC showed the highest BRI with 37.77±2.45%, followed by DUPF, UPF, SPF and HPF. In particular, BRI of DUPF was not significantly different with CMC at 1 h.
11. The NO inhibitory activity of maca polysaccharide fractions are as follows. UPF showed the lowest NO production at 200-400 µg/mL, and DUPF was lowest at 6001,000 µg/mL.
According to these results, the maca polysaccharides showed excellent physical properties such as water solubility and water holding capacity and showed high antidiabetic activity and permeation inhibition effects of glucose and bile acid. In particular, DUPF showed high antidiabetic activity and permeation inhibition effects of glucose and bile acid. Therefore, this study suggests that the maca polysaccharides obtained by various extraction methods can be used as a material for functional foods.
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