국산 대나무(맹종죽, 왕대, 솜대, 조릿대, 오죽) 70% 에탄올 추출물을 이용하여 천연 보존제로서의 특성 및 가능성을 검토하였다. 추출물의 항균활성은 주요 식중독균 10종으로 시험하였는데, 모든 대나무 줄기 추출물은 각 균주에 대해 항균력을 보였으나, 잎 추출물은 줄기 추출물에 비해 약한 항균성을 보이거나 균주에 따라서는 전혀 항균성을 나타내지 않았다. 특히, Staphylococcus aureus와 Streptococcus mutans에 대하여 모든 추출물이 비교적 높은 항균활성을 보였다. 왕대줄기 추출물의 MIC(minimal inhibitory concentration)는 이들 균주에 대해 각각 $10\;{\mu}L/disc,\;20\;{\mu}L/disc$ 이상의 농도에서 억제되었다. 왕대 줄기 추출물의 생육저해효과는 Staphylococcus aureus와 Streptococcus mutans의 성장에 대하여 조사하였다. 이들 균의 성장은 0.5% 농도일 때 억제되었고 1%일 때 완전히 억제되었다. $60,\;80,\;100^{\circ}C$에서 60분, $121^{\circ}C$에서 15분간 열처리한 후 이들 균주에 대해 생육 저해환을 측정한 결과 상기의 모든 열처리에 의해서도 무열처리군과 비교하여 볼 때 항균력의 차이가 없어 열에 매우 안정하였다. 이와 같은 결과로 미루어 보아 왕대줄기 70% 에탄올 추출물은 향후 천연보존제의 원료로 사용할 수 있을 것으로 보인다.
국산 대나무(맹종죽, 왕대, 솜대, 조릿대, 오죽) 70% 에탄올 추출물을 이용하여 천연 보존제로서의 특성 및 가능성을 검토하였다. 추출물의 항균활성은 주요 식중독균 10종으로 시험하였는데, 모든 대나무 줄기 추출물은 각 균주에 대해 항균력을 보였으나, 잎 추출물은 줄기 추출물에 비해 약한 항균성을 보이거나 균주에 따라서는 전혀 항균성을 나타내지 않았다. 특히, Staphylococcus aureus와 Streptococcus mutans에 대하여 모든 추출물이 비교적 높은 항균활성을 보였다. 왕대줄기 추출물의 MIC(minimal inhibitory concentration)는 이들 균주에 대해 각각 $10\;{\mu}L/disc,\;20\;{\mu}L/disc$ 이상의 농도에서 억제되었다. 왕대 줄기 추출물의 생육저해효과는 Staphylococcus aureus와 Streptococcus mutans의 성장에 대하여 조사하였다. 이들 균의 성장은 0.5% 농도일 때 억제되었고 1%일 때 완전히 억제되었다. $60,\;80,\;100^{\circ}C$에서 60분, $121^{\circ}C$에서 15분간 열처리한 후 이들 균주에 대해 생육 저해환을 측정한 결과 상기의 모든 열처리에 의해서도 무열처리군과 비교하여 볼 때 항균력의 차이가 없어 열에 매우 안정하였다. 이와 같은 결과로 미루어 보아 왕대줄기 70% 에탄올 추출물은 향후 천연보존제의 원료로 사용할 수 있을 것으로 보인다.
Antimicrobial activities in 70% ethanol extracts of Korean bamboo trees were investigated. Among the antimicrobial activities against ten major strains causing food poisening, Wangdae (Phyllostachys bambusoides S. et Z.) showed the strongest activity among five major bamboo trees cultivated in Korea...
Antimicrobial activities in 70% ethanol extracts of Korean bamboo trees were investigated. Among the antimicrobial activities against ten major strains causing food poisening, Wangdae (Phyllostachys bambusoides S. et Z.) showed the strongest activity among five major bamboo trees cultivated in Korea. Although all extracts showed relatively strong antimicrobial activities against Staphylococcus aureus and Streptoccus mutans, the extracts of bamboo culms showed stronger activities than that of bamboo leaves. MICs (minimal inhibitory concentration) of the extracts of Wangdae culm against Staphylococcus aureus and Streptococcus mutans were over $10\;and\;20\;{\mu}L/disc$, respectively. The extract of Wangdae culm inhibited the growth of Staphylococcus aureus and Streptococcus mutans at over 0.5% concentration, and almost inhibited the growth of these strains at 1% level. The inhibitory effect of the extract of Wangdae culm was not destroyed by heating at 60, 80, and $100^{\circ}C$ for 60 min and at $121^{\circ}C$ for 15 min, suggesting that the component in the bamboo tree was very heat-stable. These results indicate that 70% ethanol extract of Wangdae culm could be useful as a natural antimicrobial agent.
Antimicrobial activities in 70% ethanol extracts of Korean bamboo trees were investigated. Among the antimicrobial activities against ten major strains causing food poisening, Wangdae (Phyllostachys bambusoides S. et Z.) showed the strongest activity among five major bamboo trees cultivated in Korea. Although all extracts showed relatively strong antimicrobial activities against Staphylococcus aureus and Streptoccus mutans, the extracts of bamboo culms showed stronger activities than that of bamboo leaves. MICs (minimal inhibitory concentration) of the extracts of Wangdae culm against Staphylococcus aureus and Streptococcus mutans were over $10\;and\;20\;{\mu}L/disc$, respectively. The extract of Wangdae culm inhibited the growth of Staphylococcus aureus and Streptococcus mutans at over 0.5% concentration, and almost inhibited the growth of these strains at 1% level. The inhibitory effect of the extract of Wangdae culm was not destroyed by heating at 60, 80, and $100^{\circ}C$ for 60 min and at $121^{\circ}C$ for 15 min, suggesting that the component in the bamboo tree was very heat-stable. These results indicate that 70% ethanol extract of Wangdae culm could be useful as a natural antimicrobial agent.
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문제 정의
대나무의 항균성에 관한 연구로는 이11), 김 등12), 김 등13), 정14) 등이 보고한 바 있으나 주로 김치의 젖산균에 대한 대나무의 항균효과에 치우쳐 있고, 김 등15)은 세 종류의 국내산 대나무의 항균효과를 보고했지만 대나무 열수추출물의 당 Brix에 대한 농도로 표시하여 대나무 종류별 정확한 항균 효과를 비교한 것으로 보기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 국내산 대나무의 정확한 항균활성을 비교하기 위하여 맹종죽, 솜대, 왕대, 조릿대, 오죽 줄기와 잎을 70% 에탄올로 추출하여 동결 건조한 후 주요 식중독균에 대한 항균력을 조사하고 이를 바탕으로 대나무를 이용한 천연식품 보존제로서의 개발 가능성을 검토하고자 한다.
제안 방법
건조 후 작은 조각으로 만든 대나무 줄기와 잎을 70% 에탄올로 3회 반복(12h, 6h, 3h) 추출한 후 여지(Whatman No. 4)로 감압 여과하고 여과한 추출물을 진공회전농축기(Rotavapor R-200, BUCHI)로 60℃에서 70% 에탄올을 제거한 후 추출된 잔사를 진공동결건조기로 건조한 후 밀봉하여 -70℃ 냉동고에 보관하면서 실험에 사용하였다.
1로 희석된 균액을 멸균면봉으로 평판배지(878X15mm)에 도말하고 1%, 5% 농도로 희석한 시료를 8mm paper disc에 50㎕씩 흡수·건조시킨 후 이 paper disc를 평판배지 표면 위에 올려놓은 다음 paper disc 배지표면에 잘 부착되게 하기 위해서 평판배지를 뒤집지 않고 4℃ 냉장실에 1시간 동안 넣어 두었다. 그리고 적정 온도에서 24시간 배양하여 disc 주위에 형성된 clear zone의 크기(mm)로 항균활성을 측정하였다.
동결 건조한 70% 에탄올 추출물을 70% 에탄올로 1%(10mg/mL), 5%(50mg/mL) 농도로 녹여 0.45㎛ membrane filter로 여과하여 제균한 후 항균력시험에 사용하였고 열안정성 시험과 최소저해농도 시험에서는 왕대 줄기 70% 에탄올 추출물을 증류수에 5% 농도로 녹여 제균한 후 사용하였다.
즉, 공시 균주들을 액체배지 20mL에 한 백금이 접종한 후 37℃에서 24시간 배양하여 활성화시켜 사용하였다. 동결건조한 왕대줄기 70% 에탄올 추출물은 증류수로 녹인 후 제균하고 50mL 액체배지에 0.05%(w/v), 0.10%(w/v), 0.50%(w/v), 1.00%(w/v) 농도별로 첨가하여 혼합하였다. 사용균주는 각 균의 농도를 O.
1(600nm)이 되도록 맞추었다. 멸균된 식염수(0.85% NaCl)에 O.D. = 0.1로 희석된 균액을 멸균면봉으로 평판배지(878X15mm)에 도말하고 1%, 5% 농도로 희석한 시료를 8mm paper disc에 50㎕씩 흡수·건조시킨 후 이 paper disc를 평판배지 표면 위에 올려놓은 다음 paper disc 배지표면에 잘 부착되게 하기 위해서 평판배지를 뒤집지 않고 4℃ 냉장실에 1시간 동안 넣어 두었다. 그리고 적정 온도에서 24시간 배양하여 disc 주위에 형성된 clear zone의 크기(mm)로 항균활성을 측정하였다.
5기압 하에서 15분간 멸균하여 사용하였다. 모든 시험은 3반복으로 수행하였다.
단, Pichia membranaefaciens는 균 증식속도가 느리므로 72±1시간 배양한 후 사용하였다. 배양한 액을 UV spectrophotometer로 O.D.(Optical density)가 0.1(600nm)이 되도록 맞추었다. 멸균된 식염수(0.
00%(w/v) 농도별로 첨가하여 혼합하였다. 사용균주는 각 균의 농도를 O.D.값이 0.1이 되도록 접종하여 37℃ shaking incubator에서 24시간 배양하면서 0, 4, 8, 12, 16, 24시간 별로 균액을 ImL 취한 후 spectrophotometer를 이용하여 600nm에서 O.D.값을 측정하였다.
항균활성이 뛰어난 왕대줄기 70% 에탄올 추출물의 MIC(minimal inhibitory concentration)는 3기에서 24시간 배양한 후 균의 성장을 억제하는데 필요한 왕대 에탄올 추출물의 최소농도로 정의하였고 disc 확산법으로 측정하였다. 시료를 5% 농도로 만든 후 각각 10, 20, 30, 50, 100㎕로 8mm paper disc에 흡수시킨 후 건조하여 항균활성 시험방법과 동일하게 측정하였다.
henonis), 조릿대(Sasa borealis), 오죽(Phyllostachys nigra Munro)을 분양받아 사용하였고 죽령은 3년생을 기본으로 하였다. 채취한 대나무 줄기와 잎을 깨끗한 물로 수세한 후 10일간 자연건조하여 추출용 시료로 사용하였다.
본 실험에 사용된 균주는 식중독을 유발할 수 있는 대표적인 호기성 균주로 그람양성균 5종, 그람음성균 4종, 효모 1종을 사용하였고 균주의 종류와 배지 및 배양조건은 Table 1에 나타내었다. 항균력 시험에 사용된 균주는 각각의 액체배지에서 전배양하여 O.D.(Optical density)값이 0.1(600nm, UV-Spectrophotometer, HITACHI U-2000)의 농도로 일정하게 하였다. 배지는 균주의 특성에 맞게 제조하여 121℃, 1.
항균력시험을 통해 항균활성이 뛰어난 왕대줄기 70% 에탄올 주줄물을 Staphylococcus aureus와 Streptococcus mutans에 대한 농도별 생육억제도를 broth 희석법으로 측정하였다. 즉, 공시 균주들을 액체배지 20mL에 한 백금이 접종한 후 37℃에서 24시간 배양하여 활성화시켜 사용하였다.
항균활성이 비교적 뛰어난 왕대줄기 추출물의 열안정성을 조사하기 위하여 동결건조한 70% 에탄올 추출물을 5%(5 mg/mL) 농도로 증류수에 녹여 제균한 후 cap tube에 넣어 60℃, 80℃, 100℃에서 각각 1시간 동안 수욕상에서 열처리한 시료와 121℃에서 15분간 autoclave한 시료를 냉각시킨 후 8mm paper disc에 5㎕씩 흡수·건조시 킨 후 왕대 줄기 추줄물에 높은 항균활성을 나타낸 Staphylococcus aureus와 Streptococcus mutans를 공시 시험균으로 사용하여 disc확산법으로 clear zone의 크기(mm)를 측정하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 균주는 식중독을 유발할 수 있는 대표적인 호기성 균주로 그람양성균 5종, 그람음성균 4종, 효모 1종을 사용하였고 균주의 종류와 배지 및 배양조건은 Table 1에 나타내었다. 항균력 시험에 사용된 균주는 각각의 액체배지에서 전배양하여 O.
본 실험에 사용한 대나무는 2001년 10월에 남부임업시험장 가좌시험림(경남 진주시)에서 왕대 (Phyllosfachys bambusoides S. et Z.), 맹종죽(Phyllostachys pubescens), 솜대(Phyllostachys nigra var. henonis), 조릿대(Sasa borealis), 오죽(Phyllostachys nigra Munro)을 분양받아 사용하였고 죽령은 3년생을 기본으로 하였다. 채취한 대나무 줄기와 잎을 깨끗한 물로 수세한 후 10일간 자연건조하여 추출용 시료로 사용하였다.
이론/모형
국내산 대나무 5종(맹종죽, 솜대, 왕대, 조릿대, 오죽)의 줄기와 잎 추출물의 항균활성 측정은 paper disc(8mm. Toyo Seisakusho Co.)를 이용한 disc 확산법16)으로 즉정하였다. 즉, 공시 균주들을 액체배지 20mL에 한 백금이 접종한 후 적정 온도에서 24시간 배양하여 활성화시켰다.
성능/효과
3에 나타내었다. Fig. 2와 같이 Staphylococcus aureus의 경우 0.05%와 0.10%는 4시간까지 대조구와 비슷했으나 그 후 대조구에 비하여 별다른 생육저해효과를 나타내지 않았으며, 0.50%에서는 4시간까지는 균의 생육이 조금 증가하다가 그 후 균의 생육이 대조군과 비교했을 때 상당히 억제되었으며 1.00%에 서는 대조군과 비교했을 때 상당히 큰 생육저해효과를 보였고 4시간 이후에는 균의 생육이 감소되는 경향을 보였다.
Fig. 3과 같이 Streptococcus mutans는 0.50%와 1.00%에서는 대조구와 비교했을 때 상당히 큰 생육저해효과를 나타내었으며, 0.05%와 0.10%에서 대조구에 비해 8시간까지는 생육 저해효과가 뛰어났지만 8시간 이후에는 별다른 생육저해를 볼 수 없었고 오히려 대조군보다 생육이 더 활성화되었다.
국내산 대나무 5종 중 비교적 높은 항균력을 보인 왕대줄기 추출물의 열안정성을 조사하기 위하여 60℃, 80℃, 100℃ 에서 60분, 121℃에서 15분간 열처리한 후 Staphylococcus와 Streptococcus mutans에 대한 clear zone을 측정한 결과 모든 열처리 시료의 균주에 대한 clear zone의 크기가 대조구인 비열처리 시료와 비교하여 볼 때 clear zone의 크기 변화가 거의 없는 것으로 보아 왕대줄기 추출물의 항균 활성은 열에 매우 안정함을 알 수 있었다(Table 5, Fig. 1).
대나무에 가장 감한 균들은 Staphylococcus aureus, Streptococcus mutans, Bacillus cereus, Salmonella typhimurium, Bacillus subtilis이고 Escherichia coli, Escherichia coli 0157:H7, Pichia membrnaefaciens에 대해서는 clear zone이 나타나지 않았다. 대나무 중 맹종죽, 솜대, 왕대줄기 추출물은 대부분의 균주에 대해 비교적 높은 항균력을 나타내었으나 조릿대, 오죽 줄기 추출물은 약한 항균력을 보였다. 또한, 그람음성균이나 효모보다는 그람양성균에서 높은 항균활성을 보였다.
추출물이 1% 농도일 때는 사용 균주에 대한 항균력이 전혀 없었으며 5% 농도에서는 모든 추출물들이 Klebsiella pneumonia에 대해서만 항균력을 보였으나 다른 균종에 대해서는 항균력이 없거나 약하였다. 따라서, 대나무는 잎 추출물보다 줄기 추출물에서 더 높은 항균활성을 나타내었으며, 특히 왕대 줄기 추출물은 Staphylococcus aureus 균에 대하여 19.5mm의 높은 clear zone을 나타내었고 모든 균에 대하여 가장 높은 항균성을 보였다. 이11)는 왕대 줄기를 전통적인 방법으로 고온 감압 추출하여 얻은 essential oil로 항균력 시험을 한 결과 항균력이 인정되었으며, 김 등12)은 동치미 젖산균에 대한 대나무(이대)잎 70% 에탄올 추출물의 항균활성을 측정한 결과, 동치미에서 분리한 젖산균들 중에서 BK-05와 BK-08 균주는 5% 농도의 추출물에서도 증식되었으나 BK-02, BK-07, BK-15 및 BK-22 균주는 본 농도에서 완전히 저해되었으며, 특히, BK-22균주는 4%의 농도에서도 증식되지 못하여 강한 항균활성을 나타내었다고 하였다.
대나무 중 맹종죽, 솜대, 왕대줄기 추출물은 대부분의 균주에 대해 비교적 높은 항균력을 나타내었으나 조릿대, 오죽 줄기 추출물은 약한 항균력을 보였다. 또한, 그람음성균이나 효모보다는 그람양성균에서 높은 항균활성을 보였다. Table 3은 국내산 대나무 잎 추출물에 대한 항균 활성을 나타낸 것이다.
Table 3은 국내산 대나무 잎 추출물에 대한 항균 활성을 나타낸 것이다. 추출물이 1% 농도일 때는 사용 균주에 대한 항균력이 전혀 없었으며 5% 농도에서는 모든 추출물들이 Klebsiella pneumonia에 대해서만 항균력을 보였으나 다른 균종에 대해서는 항균력이 없거나 약하였다. 따라서, 대나무는 잎 추출물보다 줄기 추출물에서 더 높은 항균활성을 나타내었으며, 특히 왕대 줄기 추출물은 Staphylococcus aureus 균에 대하여 19.
후속연구
대나무는 예로부터 고혈압, 발한, 중풍 등의 치료를 위한 민간약으로 활용이 되어왔을뿐만 아니라 대나무의 방부효과도 민간에 널리 알려져서 김치를 담근 후 대나무 잎으로 덮거나, 동치미에 조릿대 잎을 띄워서 보관기간을 연장하는데 사용하였다. 또한, 대나무 성분이 민간 약제 및 건강음료로도 사용되고 있는 점을 고려할 때, 천연식품 보존제로 사용이 가능할 것으로 보인다. 대나무의 항균성에 관한 연구로는 이11), 김 등12), 김 등13), 정14) 등이 보고한 바 있으나 주로 김치의 젖산균에 대한 대나무의 항균효과에 치우쳐 있고, 김 등15)은 세 종류의 국내산 대나무의 항균효과를 보고했지만 대나무 열수추출물의 당 Brix에 대한 농도로 표시하여 대나무 종류별 정확한 항균 효과를 비교한 것으로 보기 어렵다.
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