보리를 식용으로 하기 위해 도정, 할맥 또는 압맥 등으로 가공처리시 연마정도에 따라 도정부산물로 발생되는 bran $I{\sim}III$ 뿐 만 아니라, 배아, 파쇄립으로부터 폴리페놀 추출물을 얻은 다음 몇 가지 식품학적 특성을 조사하였다. n-Hexane으로 탈지시킨 bran 및 배아 시료를 75% 에탄올로 추출 여과 후 Sepabead-SP850 수지를 사용하여 얻어진 폴리페놀 획분의 총 폴리페놀 함량은 bran I이 43.68%로 가장 높게 측정되었다. 획분별 폴리페놀 화합물의 유형을 HPLC로 살펴본 결과 항산화 및 항변이원성효과가 매우 높은 것으로 알려진 proanthocyanins와 prodelphinidin 다량체로 추정하였다. 획분별 추출물의 항산화 효과를 DPPH radical 소거활성으로 조사한 결과 bran I의 $EC_{50}$이 1.59 mg/mL로 가장 높았으며 다음은 배아 > bran II > bran III 의 순이었다. 시료농도 0.01% 수준의 농도에서 ACE 저해작용은 배아가 40.04%로 가장 높았고, 아질산염 소거작용은 모든 획분에서 70% 이상의 소거능을 나타내었으며 SOD 유사활성은 bran I과 II에서 $64{\sim}78%$ 내외의 활성을 보여 보리 폴리페놀 추출물의 기능성 식품소재로서의 가능성을 확인하였다.
보리를 식용으로 하기 위해 도정, 할맥 또는 압맥 등으로 가공처리시 연마정도에 따라 도정부산물로 발생되는 bran $I{\sim}III$ 뿐 만 아니라, 배아, 파쇄립으로부터 폴리페놀 추출물을 얻은 다음 몇 가지 식품학적 특성을 조사하였다. n-Hexane으로 탈지시킨 bran 및 배아 시료를 75% 에탄올로 추출 여과 후 Sepabead-SP850 수지를 사용하여 얻어진 폴리페놀 획분의 총 폴리페놀 함량은 bran I이 43.68%로 가장 높게 측정되었다. 획분별 폴리페놀 화합물의 유형을 HPLC로 살펴본 결과 항산화 및 항변이원성효과가 매우 높은 것으로 알려진 proanthocyanins와 prodelphinidin 다량체로 추정하였다. 획분별 추출물의 항산화 효과를 DPPH radical 소거활성으로 조사한 결과 bran I의 $EC_{50}$이 1.59 mg/mL로 가장 높았으며 다음은 배아 > bran II > bran III 의 순이었다. 시료농도 0.01% 수준의 농도에서 ACE 저해작용은 배아가 40.04%로 가장 높았고, 아질산염 소거작용은 모든 획분에서 70% 이상의 소거능을 나타내었으며 SOD 유사활성은 bran I과 II에서 $64{\sim}78%$ 내외의 활성을 보여 보리 폴리페놀 추출물의 기능성 식품소재로서의 가능성을 확인하였다.
Barley brans, divided into fractions I $(pearlers\;1{\sim}4)$, II $(pearlers\;5{\sim}20)$, and III $(pearlers \;21{\sim}24)$, germ, and broken kernels were collected as pearling by-products produced by an industrial process consisting of 24 consecutive barley pearler...
Barley brans, divided into fractions I $(pearlers\;1{\sim}4)$, II $(pearlers\;5{\sim}20)$, and III $(pearlers \;21{\sim}24)$, germ, and broken kernels were collected as pearling by-products produced by an industrial process consisting of 24 consecutive barley pearlers. The pearling by-products were extracted with 75% ethanol, and polyphenol extracts were separated using Sepabeads SP-850 resin. Total polyphenol content was the highest (43.68%) in the polyphenol extract separated from fraction I. Polyphenol compounds analyzed by HPLC were tentatively identified as proanthocyanins and prodelphinidin polymers, which were known to have antioxidative and antimutagenic activities. Antioxidative abilities were estimated to be in the following order: fraction I>germ>fraction II>fraction III. At 0.01% polyphenol extract, angiotensin I-converting enzyme inhibitory activity was the highest in the germ fraction (40.04%). Nitrite-scavenging activity was over 70% in all fractions. Superoxide dismutase-like activity was in the range of $64{\sim}78%$ in fractions I and II.
Barley brans, divided into fractions I $(pearlers\;1{\sim}4)$, II $(pearlers\;5{\sim}20)$, and III $(pearlers \;21{\sim}24)$, germ, and broken kernels were collected as pearling by-products produced by an industrial process consisting of 24 consecutive barley pearlers. The pearling by-products were extracted with 75% ethanol, and polyphenol extracts were separated using Sepabeads SP-850 resin. Total polyphenol content was the highest (43.68%) in the polyphenol extract separated from fraction I. Polyphenol compounds analyzed by HPLC were tentatively identified as proanthocyanins and prodelphinidin polymers, which were known to have antioxidative and antimutagenic activities. Antioxidative abilities were estimated to be in the following order: fraction I>germ>fraction II>fraction III. At 0.01% polyphenol extract, angiotensin I-converting enzyme inhibitory activity was the highest in the germ fraction (40.04%). Nitrite-scavenging activity was over 70% in all fractions. Superoxide dismutase-like activity was in the range of $64{\sim}78%$ in fractions I and II.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 보리 도정부산물의 효율적 활용을 위한 방안으로서 보리 도정부산물로부터 폴리페놀 화합물을 분취하고 이들의 이화학적 특성을 구명하여 보리 폴리페놀 추출물의 기능성식품 소재로서의 활용 가능성을 제시하고자 하였다.
04%로 가장 높았고, 아질산염 소거작용은 모든 획분에서 70% 이상의 소거 능을 나타내었으며 SOD 유사활성은 bran Ⅰ과 Ⅱ에서 64-78% 내외의 활성을 보여 보리 .폴리페놀 추출물의 기능성 식품소재로서의 가능성을 확인하였다.
제안 방법
BPE의 전자공여능(Electron Donating Ability, EDA)은 Williams 등(17)의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 각 시료 1mL에 1X10-4 M DPPH(α,α-diphenyl-β-picryl hydrazyl) 용액(메탄올에 용해) 2mL를 넣고 10초간 진탕 후 30분 동안 방치한 다음 525nm에서 흡광도를 측정하였다.
EDA(%)는 [1 - (시료 첨가구의 흡광도/무첨가구의 흡광도)]×100으로 나타내었다. EDA(%)로 나타낸 결과와 각시료의 농도에 따른 DPPH의 잔존률로부터 초기 DPPH의 농도가 50% 감소될 때 까지의 농도 EG50을 구하여 비교하였다.
얻어진 시료 5mL에 Folin시약(1/3 희석액) 5 mL를 가하고 3분 후 10% sodium carbonate 5 mL를 넣어 30℃에서 1시간 발색시킨 다음 700 nm에서의 흡광도를 측정하였다. 대조구로서는 검액 대신 물을 사용하였고 미리 (+)-catechin을 사용하여 구한 검량곡선으로부터 시료 중의 폴리페놀 함량을 측정하였다.
따라서 보리 도정부산물로부터 얻은 획분별 BPE의 산화 안정성을 전자공여작용, ACE 저해작용, 아질산염 소거작용 및 SOD 유사활성 등을 통하여 검토하였다. Figure 3은 산화 안정성을 DPPH와의 반응양상으로 측정한 결과이다.
보리 도정부산물의 총 폴리페놀 함량 측정은 Folin-Denis 방법(14)을 변형하여 실시하였다. n-Hexane으로 탈지한 시료 15 g에 70% 메탄올 150 mL를 넣고 균질화시킨 다음 90℃에서 30분간 환류냉각한 후 여과하고 남은 잔사에 150 mL의 메탄올을 넣고 다시 균질화, 환류냉각 및 여과의 과정을 3회 반복하여 얻은 여과액 300 mL를 감압농축시켜 150 mL로 한 다음 ll,000rpm에서 15분간(5℃) 원심분리시켜 얻은 상징액을 총 폴리페놀 함량 측정용 시료로 사용하였다.
보리를 식용으로 하기 위해 도정, 할맥 또는 압맥 등으로 가공처리시 연마정도에 따라 도정부산물로 발생되는 bran Ⅰ~Ⅲ 뿐 만 아니라, 배아, 파쇄립으로부터 폴리페놀 추출물을 얻은 다음 몇 가지 식품학적 특성을 조사하였다. n-Hexane 으로 탈지시킨 bran 및 배아 시료를 75% 에탄올로 추출 여과 후 Sepabead-SP850 수지를 사용하여 얻어진 폴리페놀 획분의 총 폴리페놀 함량은 bran Ⅰ이 43.
획분별 폴리페놀 화합물의 유형을 HPLCS. 살펴본 결과 항산화 및 항변이원성효과가 매우 높은 것으로 알려진 proanthocyanins와 prodelphinidin 다량체로 주정하였다. 획분별 추출물의 항산화 효과를 DPPH radical 소거 활성으로 조사한 결과 bran Ⅰ의 EC50 이 1.
2로 조절하였다. 이 용액 0.9 mL에 기질로서 3 mM의 pyrogallol 0.1 mL를 혼합한 후 25℃를 유지시키면서 420 nm에서 2분간 흡광도 변화를 측정하여 pyrogallol의 산화속도를 계산하였다. SOD 유사활성(%)은 [1-(시료첨가구의 흡광도 증가율/ 무첨가구의 흡광도 증가율)]×100으로 나타내었다.
얻어진 추출액을 30℃ 이하에서 감압농축시켜 에탄올을 완전히 제거한 다음 불용성 물질은 원심분리(5℃, 10,000rpm, 5분)하고 상징액은 Sepabeads SP-850 수지를 탈이온수로 평형화시킨 칼럼(210×30mm)에 유량 10 mL/min의 속도로 흡착시켰다. 흡착된 칼럼은 당류, 아미노산을 Molisch 반응 및 닌하이드린 반응이 음성이 될 때까지 탈이온수로 유량 10mL/min의 속도로 세정하였다. 이어서 흡착물(폴리페놀획분)을 2 L의 75% 에탄올로 용출시켜 30℃ 이하에서 감압 농축 후 동결건조하여 담갈색 분말인 BPE를 얻었다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 보리 도정부산물은 2000년 전남 보성에서 수확한 쌀보리를 사용하여 정원산업(전남 보성)에서 제조하였다. 즉 연마기의 대수를 기준으로 깍여지는 순서에 따라 연마기 1~4로부터 얻은 획분을 bran L, 연마기 5~20으로부터 얻은 것을 bran Ⅱ, 연마기 21~24로부터 얻은 것을 bran Ⅲ으로 구분하여 실험에 사용하였다.
이론/모형
BPE를 일정량의 탈이온수에 용해시킨 다음 원심분리(10,000rpm, 15분)하고 0.2㎛ membrane filter를 통과시킨 액을 HPLC(JASCO, Japan)에 주입하여 Vallés 등(16)의 방법에 따라 폴리페놀 화합물의 분리양상을 조사하였다.
BPE의 아질산염 소거작용은 Kato 등(18)의 방법에 준하여 측정하였다. 즉, 1 mM NaNO2 용액 2 mL에 BPE 용액 1mL 를 가하고 1 N HCI 로 pH를 1.
SOD 유사활성 측정은 Kim 등(19)의 방법에 따라 BPE 시료 2 g에 tris-cacodylic acid buffer(TCB, pH 8.2) 30 mL를 가하여 2분간 혼합한 다음 4℃에서 12,000×g로 30분간 원심분리한 후 상징액을 0.1 N NaOH와 HCI 로 pH 8.2로 조절하였다. 이 용액 0.
보리 도정부산물로부터 폴리페놀 추출물은 Tamagawa 등(15)의 방법에 따라 다음과 같이 실시하였다. 즉 n-Hexane으로 탈지한 시료 1kg에 75%(v/v) 에탄올 10L를 가하여 Polytron Homogenizer로 분쇄(8,000rpm, 10분), 추출 후 흡인여과 하였다.
성능/효과
얻은 다음 몇 가지 식품학적 특성을 조사하였다. n-Hexane 으로 탈지시킨 bran 및 배아 시료를 75% 에탄올로 추출 여과 후 Sepabead-SP850 수지를 사용하여 얻어진 폴리페놀 획분의 총 폴리페놀 함량은 bran Ⅰ이 43.68%로 가장 높게 측정되었다. 획분별 폴리페놀 화합물의 유형을 HPLCS.
있다. 따라서 보리 배아획분의 강한 항산화 효과는 33분대 주요 피크의 함량이 높은 것과 관련이 있을 것으로 추정되었다.
2) 순으로 분리됨을 보고한 바 있다. 따라서 본 시험에서와 같은 분석조건에서는 proanthocyanin Cl(trimer)와 tetramer는 epicatechin 바로 앞에서, proanthocyanin Bl과 B3는 cathechin 앞에서, B2는 catechin과 epicathechin 중간에서 검출되므로 bran Ⅰ은 proanthocyanin C trimer 혹은 tetramer 및 B3가 존재할 것으로 추정되었다. McMurrough 등(7)은 보리로부터 procyanin B3, prodelphinidin B3, trimers를 분리한 바 있다.
이와 같이 맥강 및 배아획분으로부터 얻은 BPE의 ACE 저해작용은 맥강 획분에 비해 배아 획분에서 더 높게 나타나 총 폴리페놀함량 측정결과와 양의 상관관계를 나타내지 않았는데 이에 대한 이유는 현재로서는 설명이 어려워 향후 이에 대한 보다 면밀한 조사가 이루어져야 할 것으로 생각된다. 반면 BPE의 아질산염 소거작용을 측정한 결과에서는 bran Ⅲ의 72.59%에서 bran Ⅰ의 74.64% 사이로서 획분간에 큰 차이가 없었으며, SOD 유사 활성의 경우에는 Fig. 3의 산화안정성 측정 결과와는 달리 bran Ⅱ의 것이 78.16%로 SOD 유사활성이 가장 높고 배아획분의 것이 45.91%로 낮은 값을 보였다.
59mg/ml 가장 높았으며 다음은 배아 >bran Ⅱ>bran Ⅲ의 순이었다. 시료농도 0.01% 수준의 농도에서 ACE 저해작용은 배아가 40.04%로 가장 높았고, 아질산염 소거작용은 모든 획분에서 70% 이상의 소거 능을 나타내었으며 SOD 유사활성은 bran Ⅰ과 Ⅱ에서 64-78% 내외의 활성을 보여 보리 .폴리페놀 추출물의 기능성 식품소재로서의 가능성을 확인하였다.
이상의 결과와 같이 획분별 BPE의 ACE저해작용은 배아획분이 40.04%로 가장 높았고, 아질산염 소거작용은 모든 획분에서 70% 이상의 소거능을 나타내었으며 SOD 유사 활성은 bran Ⅰ과 Ⅱ에서 64~78% 내외로 높은 활성을 보이는 점등을 고려하여 볼 때 보리 도정부산물로부터 얻은 폴리페놀 추출물은 향후 라디칼 소거활성이나 항변이원성을 강조할 수 있는 건강식품 소재로서의 활용가능성을 말해주는 것이라 사료된다.
McMurrough 등(7)은 보리로부터 procyanin B3, prodelphinidin B3, trimers를 분리한 바 있다. 이와 같은 결과로 미루어 볼 때 bran Ⅱ와 배아 BPE에서 나타나는 33분대 주요 피크는 RT 순으로 볼 때 포도(22)나 사과(16)의 proanthocyanin에서는 존재하지 않는 종류인 것으로 보아 보리에 존재한다고 보고된 prodelphinidin 다량체 일 것으로 추정되었다.
일반적으로 식물체의 총 폴리페놀 함량과 전자공여작용 사이에는 밀접한 양의 상관관계가 있다는 것이 알려져 있는데 본 실험에서도 보리의 경우 폴리페놀 성분은 보리 배유부위보다 외층부위 또는 배아 획분에 더 많이 함유되어 있는 것으로 나타났다(Table 1).
Table 1과 같다. 즉 보리의 최외층 부위인 껍질의 혼입량이 가장 많은 bran Ⅰ의 경우 5.82%로서 가장 높은 값을 나타낸 반면 도정율이 높아져 외층부의 혼입비율이 점차 줄어들게 된 bran Ⅱ와 Ⅲ에 있어서는 총 폴리페놀의 함량이 점차 감소하는 것으로 나타났다. 한편 보리 외층부의 혼입이 없는 파쇄립의 경우 총 폴리페놀 함량은 1.
Figure 3은 산화 안정성을 DPPH와의 반응양상으로 측정한 결과이다. 즉 시료 첨가구와 시료 무첨가구의 흡광도를 이용하여 백분율로 나타낸 EDA(%)를 구하고 DPPH의 환원반응이 더 이상 일어나지 않는 steady state 상태에 이르는 시간을 약 30분으로 설정하여 전자공여능을 측정하고 초기 DPPH 농도가 50% 감소될 때까지 필요한 항산화물질의 농도 EG50을 비교해 본 결과 bran Ⅰ이 1.59mg/mL로 가장 효과적이었으며, 다음이 배아 획분의 4.37mg/mL었고 bran Ⅱ에서는 7.19mg/mL로효과가 낮았다. Tamagawa 등(3)은 맥강 폴리페놀 추출물의 수퍼옥사이드에 대한 소거활성을 측정한 결과 그 소거능이 아스코르브산 보다 적었으나 토코페롤, BHA, BHT보다 큰 소거능을 나타내었는데 이는 맥강 중의 proanthocyanin 소량체에 의한 강한 항산화능이라고 보고하였다.
한편 획분별 BPE의 ACE 저해작용을 측정한 결과(Table 2), 배아 획분이 40.04%로 가장 높았고 다음이 bran Ⅰ의 25.25%이었으며 보리 외부 겨층의 혼입이 적은 bran Ⅲ은 16.35%로 낮은 값을 나타내었다. 이와 같이 맥강 및 배아획분으로부터 얻은 BPE의 ACE 저해작용은 맥강 획분에 비해 배아 획분에서 더 높게 나타나 총 폴리페놀함량 측정결과와 양의 상관관계를 나타내지 않았는데 이에 대한 이유는 현재로서는 설명이 어려워 향후 이에 대한 보다 면밀한 조사가 이루어져야 할 것으로 생각된다.
살펴본 결과 항산화 및 항변이원성효과가 매우 높은 것으로 알려진 proanthocyanins와 prodelphinidin 다량체로 주정하였다. 획분별 추출물의 항산화 효과를 DPPH radical 소거 활성으로 조사한 결과 bran Ⅰ의 EC50 이 1.59mg/ml 가장 높았으며 다음은 배아 >bran Ⅱ>bran Ⅲ의 순이었다. 시료농도 0.
후속연구
35%로 낮은 값을 나타내었다. 이와 같이 맥강 및 배아획분으로부터 얻은 BPE의 ACE 저해작용은 맥강 획분에 비해 배아 획분에서 더 높게 나타나 총 폴리페놀함량 측정결과와 양의 상관관계를 나타내지 않았는데 이에 대한 이유는 현재로서는 설명이 어려워 향후 이에 대한 보다 면밀한 조사가 이루어져야 할 것으로 생각된다. 반면 BPE의 아질산염 소거작용을 측정한 결과에서는 bran Ⅲ의 72.
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