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문제 정의
- 따라서 국내에 재배되고 있는 뽕나무의 어린 줄기를 이용하여 자원의 효율적인 이용 및 새로운 기능성을 함유한 음료와 식품 개발 등 앞으로 식품소재로서의 활용도를 높이기 위하여 그 화학성분을 분석하였으며, 또한 다른 기능성 탐색의 일환으로 뽕나무 줄기의 각종 추출물을 이용하여 항산화 및 항균효과에 대하여 조사하였다.
- 뽕나무 어린 줄기를 이용하여 새로운 기능성 추출 음료 개발을 위한 목적으로 뽕나무 줄기의 화학성분, 항산화 및 항균활성을 조사하였다.
제안 방법
- 뽕나무 어린 줄기의 구성아미노산 분석은 시료 100 mg을 취하여 6 N-HCl 용액을 가하고 진공밀봉하여 heating block(110±l℃)에서 24시간 동안 가수분해시킨 후 glass filter로 여과한 여액을 rotary vacuum evaporator를 이용하여 HCl 을 제거하고 증류수로 2회 세척한 다음 감압농축하여 sodium citrate buffer(pH 2.2) 2 mt로 용해한 후 0.2 ㎛ membrane filter로 여과한 여액을 아미노산 자동분석기를 이용하여 분석하였다. Columne ultrapac 11 cation exchange resin(ll “m ± 2 ㎛)를 사용하였고, flow rate와 buffer exchange는 ninhydrin 25 ㎖/hr와 pH 3.
- 뽕나무 어린 줄기의 무기성분 분석은 시료에 함유된 K, Na, Mg, Mn, Fe, Ca, Cu 및 ZnS] 무기성분에 대하여 분석하였다. 즉, 각 시료 1 g에 분해용액(HCIQ : H2SO4 : H2O2 = 9 : 2 : 5) 25 ㎖을 가하여 열판(hot plate)에 무색으로 변할 때까지 분해한 후 100 ㎖로 정용하여 여과(Whatman No.
- 뽕나무 어린 줄기의 무기성분 분석은 시료에 함유된 K, Na, Mg, Mn, Fe, Ca, Cu 및 ZnS] 무기성분에 대하여 분석하였다. 즉, 각 시료 1 g에 분해용액(HCIQ : H2SO4 : H2O2 = 9 : 2 : 5) 25 ㎖을 가하여 열판(hot plate)에 무색으로 변할 때까지 분해한 후 100 ㎖로 정용하여 여과(Whatman No. 2) 한 후 Inductively coupled plasma(Aton scan 25, Thermo jamell ash Co., France)로 분석하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 뽕나무(Morus alba L.) 줄기는 경남 산청군 시천면에서 2001년 7월 중순에 채취한 것으로 1년생 어린 줄기만을 선별하여 냉동, 보관하면서 실험에 사용하였다.
- 용매별 추출은 각 시료 100 g을 메탄올, 에탄올, 에틸 아세테이트, 클로로포름 및 핵산 300 ㎖로 3시간 환류냉각 추출을 3회 반복하여 냉각한 다음 매회 여과한 여액을 혼합하고 rotaiy vaccum evaporator로 농축하여 냉장보관하면서 시료로 사용하였으며, 용매 분획별 시료는 Cho 등의 방법(15)으로 용매분획을 행한 후 시료를 조제하여 실험에 사용하였다.
이론/모형
- 뽕나무 어린 줄기 추출물에 대한 항균활성 측정은 Farag 등의 방법(17)에 준하여 실시하였다.
- 뽕나무 어린 줄기의 유리당 분석은 시료를 마쇄한 후 Choi 등의 방법(13)으로 유리당 획분을 얻은 다음 HPLC (Water 486, U.S.A)로 분석하였다.
- 뽕나무 어린 줄기의 지방산 분석은 시료 10 g을 원통여지 (Whatman Cat No. 2800260)에 넣고, diethyl ether를 가하여 Soxhlet추출법으로 약 10시간 정도 연속 추출하여 조지방을 얻고 이를 Metcalf 등의 방법(14)에 준하여 지방산 methyl ester를 조제한 후 GLC(589O Series n, Hewlett Packard, U.S.A)로 분석하였다.
- 수분은 105 ℃ 건조 후 항량을 측정하여 산출하였으며, 조 단백질은 AutoKjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출장치로 추출 하여 측정하였고, 환원당은 DNS법으로 총당은 산가수분해 후 환원당을 측정하였으며, 조섬유는 1.25% H2SO4 및 NaOH 분해법, 조회분은 550℃ 직접회화법으로 측정하였다(12).
- 시료에 대한 항산화 효과는 Blois 방법(16)에 따라 l, l-diphenyl-2-picryl hydrazyl(DPPH)의 환원성을 이용하여 516 nm에서 UV/Vis-spectrophotometer로 측정하였으며, 기본의 항산화제인 0.1% BHA와 BHT를 비교하였다.
성능/효과
- Table 3은 뽕나무 어린 줄기에 함유되어 있는 유리당 함 량을 HPLC로 분석한 결과로서 유리당은 총 4종이 분리, 동 정되었으며, 그 중 glucose 가 1.08%로 높게 나타났고, galactose 0.22%, sucrose 0.20% 및 fructose 0.16% 순으로 함 유되어 있었다. Cho 등(20)은 작두콩의 부위별 유리당 함량 을 분석한 결과 작두콩 줄기에 함유되어 있는 유리당은 fructose, glucose 및 sucrose로 나타났으며, 그 함량은 각각 2.
- Table 5는 뽕나무 어린 줄기에 함유되어 있는 아미노산을 분석한 결과로서 총 17종의 아미노산이 분리, 동정되었으며, 그 중 pnoline이 313.7 mg%로 가장 높은 함량을 차지하였다. 총 아미노산 중 필수아미노산이 985.
- 5 mm의 저해환이 관찰되었으며, 그 중 Bacillus cereus균의 저해활성이 두드러지게 나타났다. 또한 용매 분획별 추출물에서는 chloroform 분획층과 ethyl acetate분획층에서 9.0 — 19.0 mm의 저해활성을 나타내었으며, 특히 ethyl acetate 분획물에서 Gram 양성균의 경우 Bacillus 균에 대하여 19.0 mm, Gram 음성균의 경우 E. coli균에 대하여 13.5 mm로 가장 높은 항균활성을 나타내었다. Cho와 Shim(15)은 작두콩 줄기 추출물의 용매분획물을 이용하여 항균활성을 측정한 결과 ethyl acetate 분획물에서 가장 높은 활성을 나타내었다고 보 고하여 본 논문의 실험결과와 유사한 경향을 나타내었다.
- 지방산은 8종이 분리되었으며, 주 된 지방산으로는 linoleic acid, palmitic acid 및 linolenic acid로 나타났다. 분리된 18종의 총 아미노산 중 proline이 313.7 mg%로 가장 높은 함량을 차지하였으며, 총 아미노산함량은 2, 450.5 mg%로 나타났다. 항산화 효과는 용매별 추출물에서는 methanol 추출물이 77.
- 08%로 각각 높게 나타났다. 뽕나 무 어린 줄기의 메탄올 추출물은 Bacillus subtilise Bacillus cereiw에 대하여 강한 항균활성을 나타내었다. 메탄올 추출 물의 chloroform 분획층과 ethyl acetate분획층에서 병원성 미 생물에 대하여 9.
- 뽕나무 어린 줄기의 일반성분을 분석한 결과는 Table 1과 같이 조섬유가 51.12%로 가장 많이 함유되어 있었으며, 그 외 회분 13.46%, 총당 10.38%, 조지방 9.10% 및 조단백5.01% 순으로 나타났다. Hiroshi 등(18)은 Koganesengan과 Beniazuma 2종의 감자줄기의 일반성분을 분석한 결과 Koganesengan종 줄기는 수분 83.
- 6 mg% 순으로 나타났다. 유리당은 총 4종이 분리, 동정 되었으며, 그 중 glucose가 1.08%로 높게 나타났고, galactose 0.22%, sucrose 0.20% 및 fructose 0.16%로 함유되어 있었다. 지방산은 8종이 분리되었으며, 주 된 지방산으로는 linoleic acid, palmitic acid 및 linolenic acid로 나타났다.
- 뽕나무 어린 줄기에 함유되어 있는 무기성분을 분석한 결과는 Table 2와 같다. 즉, 뽕나무 줄기의 주요 무기성분으로는 P, Ca 및 K으로 그 함량은 각각 295.9 mg%, 289.6 mg% 및 209.6 mg%로 나타났으며, 그 외 Na(58.3 mg%), Mg(45.0 mg%), Fe(4.6 mg%) 순으로 나타났다. Ahn과 Yang(19)은 방 아 줄기의 무기성분을 분석한 결과 Ca, Mn Mg 및 K©| 줄 기에 많이 함유되어 있는 것으로 보고하였다.
- 뽕나무 어린 줄기에 함유되어 있는 지방산을 GC로 분석한 결과는 Table 4와 같다. 즉, 뽕나무 줄기의 지방산은 총 8종이 검출되었으며, 주요 지방산으로는 linoleic acid, palmitic acid 및 linolenic acid로 나타났다. 포화지방산은 전체 지방산 조성 중 38.
- 뽕나무 어린 줄기의 활성산소를 소거할 수 있는 화합물 또는 과산화물 생성억제 물질로 이용하고자 DPPH 시약을 이용하여 추출 용매 및 용매 분획별로 전자공여능을 분석한 결과는 Fig 1 및 2와 같다. 즉, 용매별 추출물에서는 methanol 추출물이 77.24%, 용매분획별 추출물에서는 ethyl acetate 분획층에서 80.08%로 가장 높은 전자공여능을 나타 내었으며, butanol, chloroform, water 및 hexane 분획물 순으 로 확인되었다. 특히, 합성 항산화제인 BHA와 BHT, 천연 항산화제인 tocopherol에서 각각 81.
- 식품 보존제로서의 활용도를 높이기 위한 일환으로 각종 용매 추출물 및 분획물을 이용하여 뽕나무 어린 줄기의 항 균활성을 조사한 결과는 Table 6 및 7과 같다. 즉, 용매별 추출물에서는 methanol과 ethanol 추출물에서 8.5 — 13.5 mm의 저해환이 관찰되었으며, 그 중 Bacillus cereus균의 저해활성이 두드러지게 나타났다. 또한 용매 분획별 추출물에서는 chloroform 분획층과 ethyl acetate분획층에서 9.
- 7 mg%로 가장 높은 함량을 차지하였다. 총 아미노산 중 필수아미노산이 985.3 mg%를 차지하였고, 그 외 glutamic acid 234.6 mg%, arginine 213.0 mg%, aspartic acid 198.4 mg% 및 leucine 171.5 mg% 순으로 나타났다. Cho 등(20) 작두콩줄기의 아미노산을 분석한 결과 lysine(328 mg%), aspartic acid(175 mg%), glutamic acid(137 mg%) 및 proline(120 mg%)순으로 함유되어 있다고 보고하였다.
- 08%로 가장 높은 전자공여능을 나타 내었으며, butanol, chloroform, water 및 hexane 분획물 순으 로 확인되었다. 특히, 합성 항산화제인 BHA와 BHT, 천연 항산화제인 tocopherol에서 각각 81.6%, 81.9% 및 76.5%의 전자공여능과 비교하여 뽕나무 줄기의 에칠 아세테이트 분 획물이 효과적으로 나타나 뽕나무 줄기를 이용한 각종 가공 식품을 개발할 경우 활성산소에 의해 야기되는 각종 질환 치료제 및 노화억제제로서 기대된다. Kim 등(8)은 TBA법을 이용하여 항산화 활성을 측정한 결과 반응 4일째 까지의 활 성능력은 꾸지뽕나무 줄기껍질>뽕나무 잎>뽕나무 줄기 껍 질>꾸지뽕나무 잎 순이었으며, 반응 7일째에는 뽕나무 줄 기 껍질이 다른 실험군들보다 좋은 활성을 나타내었다고 보 고하였다.
- 즉, 뽕나무 줄기의 지방산은 총 8종이 검출되었으며, 주요 지방산으로는 linoleic acid, palmitic acid 및 linolenic acid로 나타났다. 포화지방산은 전체 지방산 조성 중 38.75%로 나타났으며, 그 중 palmitic acid가 27.84%, 불포화지방산은 전체 지방산 조성 중 61.25%로 linoleic acid가 46.10%로 가장 높게 나타났다. Ahn과 Yang(19)은 방아 줄기의 지방산 조성을 분석한 결과 palmitic acid의 함량이 23.
- 5 mg%로 나타났다. 항산화 효과는 용매별 추출물에서는 methanol 추출물이 77.24%, 용매분획별 추출물에서는 ethyl acetate 분획층에서 80.08%로 각각 높게 나타났다. 뽕나 무 어린 줄기의 메탄올 추출물은 Bacillus subtilise Bacillus cereiw에 대하여 강한 항균활성을 나타내었다.
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