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문제 정의
- 도토리 가루를 이용하여 기능성 식품개발을 목적으로 도토 리 가루의 화학성분, 항산화 활성을 조사하였다. 일반성분은 탄수화물이 87.
- 따라서 본 연구는 강원도 춘천근교에서 채취한 도토리를 이용하여 새로운 기능성을 함유한 음료 및 식품 개발 등 식품소 재로서의 활용도를 높이기 위해 그의 화학성분을 분석하고, 생리활성 기능의 탐색으로 도토리 가루의 각종 추출물을 이용하여 항산화 효과에 대하여 연구하였다.
제안 방법
- 항산화 효과는 대조군에 대한 50% 흡광도의 감소를 나타내는 검체의 농도 (IC50)로 표시하였다. 각 시료를 3회 반복 실시하여 평균하였다. 이 효능검정을 통하여 항산화 효과를 확인하였다.
- 0mL를 넣어 실온에서 10분간 방치하였다. 그 반응액에 증류수 5.0 mL를 가하여 과잉의 acetic anhy- dride를 분해 후, dichloromethane 1.0 mL를 넣어 잘 혼합 후, 분리된 하층을 microcentrifuge tube에 취해 gas liquid chroma-tography(GLC)를 이용하여 분석하였다. 분석 조건은 다음과 같다.
- 도토리 가루 약 100 g 정도를 추출용기에 넣고, 시료중량 20 배 (2L)의 에탄올, 메탄올, 클로로포름, 물, 75% 에탄올 등 각각의 용매로 2회 반복 추출하였다. 추출하여 얻어진 용액을 여과한 다음, vacuum rotary evaporator로 감압 농축하여 엑기스를얻은 다음 추출수율(%)을 계산하였다.
- 도토리 가루의 추출물에 대하여 항산화성 물질로 알려진 화합물들(protein, aromatic amine 및 phenol 등)의 용줄정도를 Hewlett Packerd(Palo Alto, CA, USA)사의 HP 8452A diodearray spectrophotometer를 사용하여 285nm에서 흡광도로 측정 하였다 (12). 이때 시료는 0.
- 0 mL를 가해 주줄하여 isooctane증을 취하여 Na2SO4로 탈수 후, GLC 분석시료로 하였다. 분석시검출기는 FID, 칼럼은 ZB-Wax capillary column(30mX0.25mm idX0.25 |im)를 사용하였으며, GLC의 분석조건은 주입(injector)온도가 250℃, 탐지 (detector) 온도가 260℃(FID), carrier gas flow rate는 0.8mL/min, hydrogen flow rate는 40 mL/min, air flow rate는 450 mL/min, 그리고 spilit ratio는 5 : 1 로 하였다.
- 각 시료를 3회 반복 실시하여 평균하였다. 이 효능검정을 통하여 항산화 효과를 확인하였다.
- 시료를 Bligh-Dyer 방법인 chloroform : methanol(2 : 1, v/v) 용액으로 지방질을 추출 정제한 후, 검화하여 Metcalfe 등의 방법에 따라 14% boron trifluoride로 methylation한 후, gas liquid chromatography(GLC; Hewlett-Packard GC Model 5890 seriesⅡ, USA)로 분석하였다(9, 10). 즉, 총지방질 20 mg을 정확히 취 하여 0.5NNaOH methan이용액 1.5 mL를 가하여 100℃에서 5 분간 검화시킨 후, 14% BF3-MeOH 용액 2.0 mL를 가해 100℃ 에서 30분간 가온하여 지방산 methylester로 한 후, isooctane1.0 mL와 포화 NaCl용액 5.0 mL를 가해 주줄하여 isooctane증을 취하여 Na2SO4로 탈수 후, GLC 분석시료로 하였다. 분석시검출기는 FID, 칼럼은 ZB-Wax capillary column(30mX0.
- 추출물의 검체를 적당한 농도로 에탄올 혹은 메탄올에 희석한 용액 4mL와 0.2 mM DPPH(1, 1 -dipenyl-2-picrylhydrazyl)1mL씩을 vortex로 균일하게 혼합한 다음, 실온에서 30분간 방 치한 후, 514nm에서 흡광도를 측정하였다(14). 항산화 효과는 대조군에 대한 50% 흡광도의 감소를 나타내는 검체의 농도 (IC50)로 표시하였다.
- 도토리 가루 약 100 g 정도를 추출용기에 넣고, 시료중량 20 배 (2L)의 에탄올, 메탄올, 클로로포름, 물, 75% 에탄올 등 각각의 용매로 2회 반복 추출하였다. 추출하여 얻어진 용액을 여과한 다음, vacuum rotary evaporator로 감압 농축하여 엑기스를얻은 다음 추출수율(%)을 계산하였다.
- 4%로 수율이 가장 높았으며, 클로로포름, 메 탄올, 에탄올, 물의 순으로 나타났다. 항산화성 물질로 알려진화합물들 (protein, aromatic amine 및 phenol 등)의 용출 정도를 알아보기 위하여 285, 450, 그리고 490nm에서 흡광도를 측정하여 그 결과를 Fig. 2에 나타내었다. 285 nm에서의 흡광도는 도토리 가루의 물 추출물이 0.
대상 데이터
- 강원도 춘천시 근교에서 채집한 도토리를 풍건하고 탈피 미분하여 시료로 사용하였다.
이론/모형
- 무기질 시료의 전처리는 황산·질산 분해법으로 분해한 후, 일정용액으로 하여 Atomic Absorption Spectrophotometer(AAS; Analytikjena AG NOVA330, Germany)로 분석하였다. Calciume인의 간섭을 피하기 위하여 AAS의 방법에 따라 KCl을 첨가하여 nitros oxide-acetylene gas를 사용하였다. 인 (P)은 Beckman Coulter사 UV/VIS Spectrophotometer DU800(USA)을 이용하여 몰리브덴 청 비색법으로 분석하였다.
- 구성당은 Blakeney 등(11)의 방법으로 정량하였다. 즉, 시료 10mg을 정확히 취하여 72%(w/w) H2SO4 125 μL를 넣어 잘 혼합한 다음, 실온에서 45분간 방치하였다.
- 무기질 시료의 전처리는 황산·질산 분해법으로 분해한 후, 일정용액으로 하여 Atomic Absorption Spectrophotometer(AAS; Analytikjena AG NOVA330, Germany)로 분석하였다. Calciume인의 간섭을 피하기 위하여 AAS의 방법에 따라 KCl을 첨가하여 nitros oxide-acetylene gas를 사용하였다.
- 수분은 105℃ 상압건조법, 조지방 함량은 Gerhard사(Germany) 의 Soxtherm을 이용하여 Soxhlet 추출법으로, 조단백질은 단백질자동 분석 장치(2300 Kjeltec Analyzer Unit, Foss Tecator사,Sweden)를 이용하여, 질소계수 6.25를 곱하여 조단백질 함량(%)으로 표시하였다. 조회분은 550℃에서 백색에서 회백색의 회분 이 얻어질 때까지 회화하여 정량하였다.
- 시료를 Bligh-Dyer 방법인 chloroform : methanol(2 : 1, v/v) 용액으로 지방질을 추출 정제한 후, 검화하여 Metcalfe 등의 방법에 따라 14% boron trifluoride로 methylation한 후, gas liquid chromatography(GLC; Hewlett-Packard GC Model 5890 seriesⅡ, USA)로 분석하였다(9, 10). 즉, 총지방질 20 mg을 정확히 취 하여 0.
- Calciume인의 간섭을 피하기 위하여 AAS의 방법에 따라 KCl을 첨가하여 nitros oxide-acetylene gas를 사용하였다. 인 (P)은 Beckman Coulter사 UV/VIS Spectrophotometer DU800(USA)을 이용하여 몰리브덴 청 비색법으로 분석하였다.
성능/효과
- 2에 나타내었다. 285 nm에서의 흡광도는 도토리 가루의 물 추출물이 0.9729로 가장 높게 측정되었고 75% 에탄올, 메탄올, 에탄올 및 클로로포름 순으로 자외선 흡광도가 높게 측정되었다. 카로티노이드(carotenoids)는 450 nm에 서의 흡광도를 측정한 결과로 Fig.
- Table 2는 도토리 가루에 함유 되어 있는 구성당의 함량을 GLC로 분석한 결과로서 구성당은 총 7종이 분리 동정되었으며, 그 중 glucose가 대부분으로 나타나고 rhamnose, galactose, arabinose, mannose, fucose, xylose 순으로 함유되어 있었다. 지금까지 도토리 가루에서의 구성당 함량은 발표된 바가 없으나,Choi 등(17)은 밤의 유리당 함량은 glucose, sucrose, fructose가 2mg% 함유되어 있다고 보고하였다.
- Table 3에서 보여주는 바와 같이, 도토리 가루는 75% 에탄 올 추출물에서 14.4%로 수율이 가장 높았으며, 클로로포름, 메 탄올, 에탄올, 물의 순으로 나타났다. 항산화성 물질로 알려진화합물들 (protein, aromatic amine 및 phenol 등)의 용출 정도를 알아보기 위하여 285, 450, 그리고 490nm에서 흡광도를 측정하여 그 결과를 Fig.
- 41mg/100g) 순으로 나타났다. 구성당은 총 7종이분리 동정되 었으며, 그 중 glucose가 대부분으로 나타났고 rhamnose, galactose, arabinose, mannose, fUcose, xylose 순으로 함유되어 있었다. 주요 지방산 조성은 oleic acid(C18:1)가31.
- 8%로 밤은 불포화지방산의 구성 비율이 대단히 높은 것으로 보고되었다. 그러므로, 도토리 불포화지방산은 71.52% 로 밤보다도 불포화지방산 함량이 높은 것으로 나타났다.
- 도토리 가루의 활성산소를 소거할 수 있는 화합물 또는 과 산화물 생성억제 물질로 이용하고자 DPPH로 전자 공여능을 분석한 결과는 Table 4와 같다. 도토리 가루 추출물의 항산화 효과는 물 추출물(IC50: 19 ㎍/mL)이 가장 높았고, 75% 에탄올 추출물(IC50: 21.4 ㎍/mL) 및 메탄올 추출물(IC50: 45.2 ㎍/mL)의순으로 측정되었으며 주로 극성 용매에서 항산화 활성이 높게 나타났다. Yook 등(19)이 밤과 도토리의 50% 메탄올 추출물로 흰쥐 생체내 실험을 한 결과 밤과 도토리의 함유수준이 높을수록 체내 지질 수준을 효과적으로 감소시켰고 간의 지질 과 산화로 효과적으로 억제하였으며, SOD의 활성을 증가시키는 등의 항산화 효과를 나타내었다고 보고하였다.
- 도토리 가루의 일반성분을 분석한 결과는 Table 1과 같이 탄 수화물이 87.29%로 가장 많이 함유되어 있었고, 그 외 수분이10.57%, 조지방 1.18%, 조단백 0.84%, 회분이 0.12% 순으로 나타났다. Kim 등(15)은 서울 근교 수락산에서 채집한 도토리 가 루의 일반성분을 분석한 결과 수분이 10.
- Yook 등(19)이 밤과 도토리의 50% 메탄올 추출물로 흰쥐 생체내 실험을 한 결과 밤과 도토리의 함유수준이 높을수록 체내 지질 수준을 효과적으로 감소시켰고 간의 지질 과 산화로 효과적으로 억제하였으며, SOD의 활성을 증가시키는 등의 항산화 효과를 나타내었다고 보고하였다. 본 연구에서는 물 추출물, 75% 에탄올 추출물, 메탄올 추출물 순으로 항산화 작용이 강력하게 나타남을 확인하였다. 특히, 물 추출물의 항 산화 효과는 전통기호식품 또는 건강식품소재로서 더욱 가치 가 있을 것으로 간주되어진다.
- 구성당은 총 7종이분리 동정되 었으며, 그 중 glucose가 대부분으로 나타났고 rhamnose, galactose, arabinose, mannose, fUcose, xylose 순으로 함유되어 있었다. 주요 지방산 조성은 oleic acid(C18:1)가31.87%로 가장 높았고, linoleic acid(C18:2)는 18.72%, linolenic acid(C18:3)는 16.67% 그리고 palmitic acid(C16:0)가 11.32% 순으로 나타났다. 항산화 효과는 물 추출물에서 IC50가 19.
- 도토리 가루에 함유되어 있는 무기성분을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 즉, 도토리 가루의 주요 무기성분은 K 함량이 40.68mg/100g로 가장 많이 나타났으며, 그 외 P(8.95mg/100g), Ca(8.64mg/100g), Mg(4.67mg/100g), Na(3.94mg/100g), Fe(1.41mg/100g) 순으로 나타났다. Kim 등(4)은 도토리 가루의 무기 성분을 분석한 결과 K이 제일 많이 함유되어 있고, Mg, Ca, Na, P, Fe 순으로 나타났다고 보고하였다.
- 1과 같다. 즉, 도토리 가루의 총 지방산 함량은 1.18% 였으며, 총 지방산 중 주요 지방산 조성은 oleic acid(C18:1)가31.87%, linoleic acid(C18:2) 18.72%, linolenic acid(C18:3)16.67%, palmitic acid(C16:0)가 11.32% 순으로 나타났다. 반면 에 C17:0, C18:0, C20:0, C17:1, C16:1, C20:2, C14:0, C12:0등은 매우 적은 양만이 탐지되었다.
- 2로 나타냈다. 즉, 물 추출 물이 0.0539로 가장 높게 측정되었고, 다음으로 75% 에탄올 추 출물이 높게 측정되었다. 그 외의 추출물은 흡광도가 높지 않은 것으로 미루어 보아서 도토리 추출물 중 카로티노이드계 화 합물은 거의 함유되어 있지 않은 것으로 추정된다.
- 반면 에 C17:0, C18:0, C20:0, C17:1, C16:1, C20:2, C14:0, C12:0등은 매우 적은 양만이 탐지되었다. 포화 지방산은 28.48%로 나타났으며, 그 중 palmitic acid가 11.32%로, 전체 지방산중 불 포화지방산이 71.52%로 나타났으며, 그 중 oleic acid가 31.87%로 가장 높게 나타났다. Ha 등(18)은 밤의 지방산 조성을 분석한 결과 주요지방산은 linoleic acid(18:2 42.
- 32% 순으로 나타났다. 항산화 효과는 물 추출물에서 IC50가 19.0 ㎍/mL로 가장 높게 측정되었고 75% 에탄올 추출물(IC50: 21.4 ㎍/mL) 및 메탄올 추출물(IC50: 45.2 ㎍/mL)순으로 항산화 효과가 측정되었다.
후속연구
- 본 연구에서는 물 추출물, 75% 에탄올 추출물, 메탄올 추출물 순으로 항산화 작용이 강력하게 나타남을 확인하였다. 특히, 물 추출물의 항 산화 효과는 전통기호식품 또는 건강식품소재로서 더욱 가치 가 있을 것으로 간주되어진다.
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