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문제 정의
- 그리고 폴리페놀 함량과 아질산염 소거작용과의 관련성을 살펴보면 폴리페놀 함량이 높아지고 추출시간이 증가할수록 아질산염 소거능이 높게 나타나는 경향이었다. 따라서 마이크로웨이브 추출을 이용하여 팽이버섯의 생리활성을 측정하고 그것들의 적정 추출조건을 설정하여, 이 추출조건에서 얻은 팽이버섯 추출물을 이용하여 다양한 기능성 식품에 활용할 기초재료를 얻고자 하였다.
- 특히 버섯이 지닌 생리적 효과는 영지, 양송이, 표고 등(7-9)의 버섯에서만 알려져 있을 뿐 팽이버섯의 항암효과, 항균작용, 혈당강하작용, 항산화작용 그리고 다당류의 면역증강작용 등 다양한 생리효능이 기대되고 있으나 식품소재화에 대한 연구는 아직 이루어진바 없다. 본 연구에서는 시료를 신속하고 효율적으로 추출할 수 있는 잇점을 지니고 있을 뿐만 아니라 추출 용매와 에너지를 절약할 수 있으며 추출 대상으로는 수분을 함유한 모든 천연물 시료가 가능한(10-14) 마이크로웨이브 추출 (microwave-assisted extraction, MAE)을 이용하여 팽이버섯의 생리활성을 측정하고 그것들의 적정 추출조건을 설정하고자 하였다. 즉, 마이크로웨이브 power 및 추출시간에 따른 용매별 팽이버섯의 추출물에 대한 총 폴리페놀 함량, 전자공여작용, tyrosinase 저해작용, 아질산염 소거작용을 즉정하여 가장 효율적인 마이크로웨이브 추출 조건을 설정하고자 하였다.
- 본 연구에서는 시료를 신속하고 효율적으로 추출할 수 있는 잇점을 지니고 있을 뿐만 아니라 추출 용매와 에너지를 절약할 수 있으며 추출 대상으로는 수분을 함유한 모든 천연물 시료가 가능한(10-14) 마이크로웨이브 추출 (microwave-assisted extraction, MAE)을 이용하여 팽이버섯의 생리활성을 측정하고 그것들의 적정 추출조건을 설정하고자 하였다. 즉, 마이크로웨이브 power 및 추출시간에 따른 용매별 팽이버섯의 추출물에 대한 총 폴리페놀 함량, 전자공여작용, tyrosinase 저해작용, 아질산염 소거작용을 즉정하여 가장 효율적인 마이크로웨이브 추출 조건을 설정하고자 하였다.
제안 방법
- 다진 팽이버섯을 추출용매와 l:2.5(w/v)가 되도록 하여 마이크로웨이브 추출한 후 Whatman No. 2 여과지를 사용하여 여과하였다. 이 과정을 3회 연속 반복하였으며 회전 감압 증발기(Rotavapor R-123, Buchi, Swizerland)로 감압 농축한 후 추출액과 동량인 증류수를 가하여 생리활성을 측정하는데 사용하였다.
- 마이크로웨이브 추출은 마이크로웨이브 추출장치(MAP, Soxwave-100, Prolabo, France)를 사용하였으며 에너지 용량(watts)과 추출시간(min) 달리하여 실시하였다. 추출은 상압에서 실시하였으며 밀폐형 추출관을 사용하였다.
- 2 여과지를 사용하여 여과하였다. 이 과정을 3회 연속 반복하였으며 회전 감압 증발기(Rotavapor R-123, Buchi, Swizerland)로 감압 농축한 후 추출액과 동량인 증류수를 가하여 생리활성을 측정하는데 사용하였다.
- 즉, 희석액 5mL에 Folin reagent 5 mL을 가하고 3분간 정치한 다음 5mL의 10% Na2CO3용액을 가하였다. 이 혼합액을 1시간 동안 정치한 후 분광광도계를 사용하여 760nm에서 흡광도를 측정하고 (+)catechin을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 총 폴리페놀 함량을 구하였다.
- 0 으로 달리하여 반응용액의 부피를 10 mL로 하였다. 이를 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 다음 반응액을 1 mL씩 취하고 여기에 2% 초산 5 mL, Griess 시약(acetic acid에 1% sulfanylic acid와 1% naphthylamine을 1 : 1 비율로 혼합) 0.4 mL를 가하여 잘 혼합시켜 15분간 실온에서 방치시킨 후 분광 광도계를 사용하여 520nm에서 흡광도를 측정하여 잔존하는 아질산염량을 구하였다. 그리고 대조구는 Griess 시약 대신 증류수 0.
- 위의 결과는 당귀의 에너지 효율면에서 100W 이하가 좋다고 한 이 등(19)의 보고와도 유사하였다. 이에 따라 마이크로웨이브 power를 90 W로 고정하여 추출시간에 따른 팽이버섯의 용매별 추출물의 총 폴리페놀 함량을 측정하였다. Table 2에서 보는 바와 같이 물 추출물의 경우 총 폴리페놀 함량은 추출시간 2분에서 5분 사이에 급격히 증가하여 10분 추출시 평형에 이르렀다.
- 마이크로웨이브 power의 강도에 따른 에너지 소비를 감안할 때 90W에서 가장 적절하다고 생각된다. 이에 따라 마이크로웨이브 power를 90W으로 고정하여 추출 시간을 1~15분으로 증가시키면서 전자공여작용을 측정하였다. 팽이버섯 추출물의 전자공여능은 추출시간을 5분으로 연장시켰을 때 급격히 증가하여 10분에서는 평형에 이르렀다.
- 방법으로 측정하였다. 즉, 1 mM 아질산나트륨 용액 1 mL에 각각의 추출물을 2 mL을 가하고 여기에 0.1 N 염산(pH 1.2) 및 0.2 N 구연산 완충용액 (pH 3.0, 4.2 및 pH 6.0)을 7mL 가하여 반응용액의 pH를 각각 1.2, 3.0, 4.2 및 6.0 으로 달리하여 반응용액의 부피를 10 mL로 하였다. 이를 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 다음 반응액을 1 mL씩 취하고 여기에 2% 초산 5 mL, Griess 시약(acetic acid에 1% sulfanylic acid와 1% naphthylamine을 1 : 1 비율로 혼합) 0.
- 추출물의 전자공여작용(electron donating abilities, EDA)은 강 등(16)의 방법을 변형하여 각각의 추출물에 대한 DPPH(α, α- diphenyl-picrylhydrazyl)의 전자공여효과로 각 시료의 환원력을 측정하였다. 즉, 추출물 0.
- 추출시간(min) 달리하여 실시하였다. 추출은 상압에서 실시하였으며 밀폐형 추출관을 사용하였다.
- 0)에 용해하여 사용하였다. 효소활성의 측정은 10 mM catechol 용액 2.8 mL에 tyrosinase 조효소액 0.2 mL, 추출액 0.1 mL를 가하고 분광 광도계를 사용하여 420 nm에서 흡광도 변화를 측정하였다. Tyrosinase에 대한 효소 활성 저해 효과는 단위시간당 변화된 초기흡광도의 변화값을 측정하여 다음의 식에 의해 계산하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 팽이버섯(Flammulina velutipes)은 가락시장에서 구입하여 깨끗이 수세한 후 표면의 물기를 제거하여 약 40 mesh로 다져서 사용하였다. 추출 용매로는 용매 제거에 큰 문제가 없고 산업화에 용이한 물, 50% 에탄올, 99% 에탄올을 사용하였다.
- 약 40 mesh로 다져서 사용하였다. 추출 용매로는 용매 제거에 큰 문제가 없고 산업화에 용이한 물, 50% 에탄올, 99% 에탄올을 사용하였다.
데이터처리
- A11 values are expressed as mean 土 SD of triplicate determinations. Means with the same lettered superscripts in a column are not significantly different at p<0.05 level by Duncan's multiple range test.
- All values are expressed as mean ± SD of triplicate determinations. Means with the same lettered superscripts in a same row are not significantly different at p<0.05 level by Duncan's multiple range test.
이론/모형
- Tyrosinase 저해 효과 측정은 Wong 등(17)의 방법에 따라 측정하였으며 tyrosinase 조효소액은 mushroom tyrosinase (Sigma, T7755, 110 units/mL)를 50 mM sodium phosphate buffer(pH 7.0)에 용해하여 사용하였다. 효소활성의 측정은 10 mM catechol 용액 2.
- 아질산염 소거작용(nitrite scavenging effect)은 Gray와 Dugan(18)의 방법으로 측정하였다. 즉, 1 mM 아질산나트륨 용액 1 mL에 각각의 추출물을 2 mL을 가하고 여기에 0.
- 총 폴리페놀 함량(total polyphenol content)은 분석 방법으로 널리 사용되고 있는 Folin-Denis방법(15)으로 측정하였으며, 각각의 추출조건에 따라 제조된 추출물의 ½ 희석액을 사용하였다. 즉, 희석액 5mL에 Folin reagent 5 mL을 가하고 3분간 정치한 다음 5mL의 10% Na2CO3용액을 가하였다.
성능/효과
- 17 mg%로 90W에서 가장 높게 나타났다. 50% 에탄올 추출물, 99% 에탄올 추출물은 모두 마이크로웨이브 power를 증가시킴에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며 90W에서 평형에 이르렀으므로 용매별 팽이버섯추출을 위한 마이크로웨이브 power는 90 W가 가장 적절하였다. 위의 결과는 당귀의 에너지 효율면에서 100W 이하가 좋다고 한 이 등(19)의 보고와도 유사하였다.
- Table 2에서 보는 바와 같이 물 추출물의 경우 총 폴리페놀 함량은 추출시간 2분에서 5분 사이에 급격히 증가하여 10분 추출시 평형에 이르렀다. 50% 에탄올 추출물과 99% 에탄올 추출물 경우는 5분 이상에서 추출시간이 증가함에 따라 비례적으로 증가하는 경향이었다. 시간에 따른 추출용매의 총폴리 페놀 함량을 비교해봤을 때 1분과 2분 추출 시 물 추출물이 가장 낮게 나타난 것에 반해 5분과 10분 추출 시 물 추출물이 가장 높게 나타났으며 그 다음으로 50% 에탄올 추출물, 99% 에탄올 추출물이 크게 나타났다.
- 2에 나타내었다. 그 결과 60~120W로 증가시킴에 따라 효소저해 활성은 증가하는 경향을 나타냈다. 특히 99% 에탄올 추출물의 tyrosinase 저해능은 다른 추출물들에 비해 높았으며 power 증가에 따라 급격히 증가하는 경향을 나타냈다.
- 이와 같이 에탄올 추출물에서 tyrosinase 저해능이 높았다는 결과는 양파의 에탄올 추출물이 물 주출물보다 tyrosinase 저해능이 높았다(23)는 경향과도 일치하여 에탄올 추출물에서 높은 효소 활성 저해능이 있음을 나타내었다. 그리고 폴리페놀 함량과 tyrosinase 저해능과의 관련성을 살펴보면 폴리페놀 함량이 높을수록 tyrosinase 저해능은 감소하는 경향이었다.
- 2에서 가장 높았다는 결과는 결명자, 녹즙, 솔잎과 쑥 추출물에서 검토된 아질산염 소거능의 경향과도 일치하여 위장내의 낮은 pH 조건에서 니트로사민 형성을 효과적으로 억제할 수 있음을 나타내었다(24-26). 그리고 폴리페놀 함량과 아질산염 소거작용과의 관련성을 살펴보면 폴리페놀 함량이 높아지고 추출시간이 증가할수록 아질산염 소거능이 높게 나타나는 경향이었다. 따라서 마이크로웨이브 추출을 이용하여 팽이버섯의 생리활성을 측정하고 그것들의 적정 추출조건을 설정하여, 이 추출조건에서 얻은 팽이버섯 추출물을 이용하여 다양한 기능성 식품에 활용할 기초재료를 얻고자 하였다.
- 김 등(21)은 마늘의 물추출물이 에탄올 추출물보다 높은 전자공여능을 나타낸다고 보고한 바 있는데 이는 팽이버섯의 추출물별 전자공여능과도 유사한 경향을 나타내었다. 그리고 폴리페놀 함량과 전자공여작용과의 관련성을 살펴보면 폴리페놀 함량이 높을수록 전자공여능이 높았고 추출시간이 증가할수록 그 효능이 크게 나타나는 경향이었다.
- 1은 마이크로웨이브 power를 증가시킴에 따른 팽이버섯의 용매별 추출물의 전자공여작용을 측정한 결과로서 60~120 W에 걸쳐 DPPH에 대한 전자공여능은 25~30%의 범위로 나타났다. 또한 마이크로웨이브 power에 상관없이 전자공여작용은 물 추출물, 99% 에탄올 추출물, 50% 에탄올 추출물 순으로 크게 나타났다. 물 추출물, 99% 에탄올 추출물의 전자공여능은 마이크로웨이브 power 90W에서 평형에 이르러 각각 30.
- 0 이상의 조건에서는 20% 이하의 값을 나타냈다. 또한 용매별로 살펴보면 모든 pH 조건에서 물 추출물이 50% 에탄올 추출물, 99% 에탄올 추출물보다 높게 나타났으며, 50% 에탄올 추출물과 99% 에탄올 추출물의 아질산염 소거능은 큰 차이를 나타내지 않았다. 팽이버섯 추출물의 아질산염 소거능이 pH 1.
- 이와 같은 결과는 표고버섯이나 느타리버섯에 비해 비교적 높은 tyrosinase 효소 활성 저해능을 나타내고 있다(22). 또한 추출시간 증가에 따른 팽이버섯의 용매별 추출물의 tyrosinase 저해능을 측정한 결과 2분에서 5분 사이에 tyrosinase 저해능은 급격히 증가하였으며 5분 이상의 추출시간에서는 거의 변화하지 않아 평형에 이르렀음을 알 수 있었다. 추출시간에 상관없이 tyrosinase 저해능은 99% 에탄올 추출물, 50% 에탄올 추출물, 물 추출물 순서로 크게 나타났다.
- 팽이버섯 추출물의 전자공여능은 추출시간을 5분으로 연장시켰을 때 급격히 증가하여 10분에서는 평형에 이르렀다. 또한 추출시간에 상관없이 물 추출물, 50% 에탄올 추출물, 99% 에탄올 추출물 순으로 전자공여능이 크게 나타났으며, 15분 추출 시 각각 32.1%, 31.5%, 31.5%로 다른 추출 시간에 비해 가장 높은 값을 나타내었다. 김 등(21)은 마늘의 물추출물이 에탄올 추출물보다 높은 전자공여능을 나타낸다고 보고한 바 있는데 이는 팽이버섯의 추출물별 전자공여능과도 유사한 경향을 나타내었다.
- 결과이다. 마이크로웨이브 power 60 W에서는 50% 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 함량이 가장 높게 나타났으며 90 W 이상에서는 물 추출물이 가장 높게 나타났다. 물 추출물의 경우 총 폴리페놀 함량은 60 W, 90 W, 120 W에서 긱각 3.
- 0에서 10% 안팎의 낮은 분해능을 나타냈다. 마이크로웨이브 power의 조건에 상관없이 물 추출물의 아질산염 소거능은 모든 pH 범위에서 50% 에탄올 추출물과 99% 에탄올 추출물보다 높게 나타났다. 추출시간 증가에 따른 용매별 팽이버섯의 추출물에 대한 아질산염 소거능은 Table 3에 나타내었다.
- 특히 99% 에탄올 추출물의 tyrosinase 저해능은 다른 추출물들에 비해 높았으며 power 증가에 따라 급격히 증가하는 경향을 나타냈다. 물 추출물, 50% 에탄올 추출물, 99% 에탄올 추출물은 120 W에서 각각 35.2%, 42.8%, 56.4%로 가장 높은 저해능을 나타냈다. 이와 같은 결과는 표고버섯이나 느타리버섯에 비해 비교적 높은 tyrosinase 효소 활성 저해능을 나타내고 있다(22).
- 또한 마이크로웨이브 power에 상관없이 전자공여작용은 물 추출물, 99% 에탄올 추출물, 50% 에탄올 추출물 순으로 크게 나타났다. 물 추출물, 99% 에탄올 추출물의 전자공여능은 마이크로웨이브 power 90W에서 평형에 이르러 각각 30.6%, 29.2%로 나타났으며 50% 에탄올 추출물은 120W에서 감소하였다. 마이크로웨이브 power의 강도에 따른 에너지 소비를 감안할 때 90W에서 가장 적절하다고 생각된다.
- 마이크로웨이브 power 60 W에서는 50% 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 함량이 가장 높게 나타났으며 90 W 이상에서는 물 추출물이 가장 높게 나타났다. 물 추출물의 경우 총 폴리페놀 함량은 60 W, 90 W, 120 W에서 긱각 3.41 mg%, 3.50 mg%, 3.17 mg%로 90W에서 가장 높게 나타났다. 50% 에탄올 추출물, 99% 에탄올 추출물은 모두 마이크로웨이브 power를 증가시킴에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며 90W에서 평형에 이르렀으므로 용매별 팽이버섯추출을 위한 마이크로웨이브 power는 90 W가 가장 적절하였다.
- 50% 에탄올 추출물과 99% 에탄올 추출물 경우는 5분 이상에서 추출시간이 증가함에 따라 비례적으로 증가하는 경향이었다. 시간에 따른 추출용매의 총폴리 페놀 함량을 비교해봤을 때 1분과 2분 추출 시 물 추출물이 가장 낮게 나타난 것에 반해 5분과 10분 추출 시 물 추출물이 가장 높게 나타났으며 그 다음으로 50% 에탄올 추출물, 99% 에탄올 추출물이 크게 나타났다. 120 W에서 섬쑥부쟁이는 물 추출물의 경우 3.
- 3에 나타내었다. 전체 pH 범위에 걸쳐 용매별 팽이버섯 추출물의 아질산염 소거능은 power를 증가시킴에 따라 증가하는 경향을 나타냈다. 특히, pH 1.
- 또한 추출시간 증가에 따른 팽이버섯의 용매별 추출물의 tyrosinase 저해능을 측정한 결과 2분에서 5분 사이에 tyrosinase 저해능은 급격히 증가하였으며 5분 이상의 추출시간에서는 거의 변화하지 않아 평형에 이르렀음을 알 수 있었다. 추출시간에 상관없이 tyrosinase 저해능은 99% 에탄올 추출물, 50% 에탄올 추출물, 물 추출물 순서로 크게 나타났다. 이와 같이 에탄올 추출물에서 tyrosinase 저해능이 높았다는 결과는 양파의 에탄올 추출물이 물 주출물보다 tyrosinase 저해능이 높았다(23)는 경향과도 일치하여 에탄올 추출물에서 높은 효소 활성 저해능이 있음을 나타내었다.
- 그 결과 60~120W로 증가시킴에 따라 효소저해 활성은 증가하는 경향을 나타냈다. 특히 99% 에탄올 추출물의 tyrosinase 저해능은 다른 추출물들에 비해 높았으며 power 증가에 따라 급격히 증가하는 경향을 나타냈다. 물 추출물, 50% 에탄올 추출물, 99% 에탄올 추출물은 120 W에서 각각 35.
- 전체 pH 범위에 걸쳐 용매별 팽이버섯 추출물의 아질산염 소거능은 power를 증가시킴에 따라 증가하는 경향을 나타냈다. 특히, pH 1.2 에서 아질산염 소거능은 26% 이상으로 다른 pH 조건에 비하여 매우 높은 값을 나타냈으나 pH를 증가시킴에 따라 감소하였다. pH 3.
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