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문제 정의
- 작은 꽃봉오리가 다발로 이루어진 꽃을 식용하는 브로콜리 는꽃만을식용으로 하기 때문에 잎과 줄기는모두버려지고 있다(13). 일반적으로 끓는 물에 데치는 형태로 조리하여 식 용하는 브로콜리는 위 에서 설명한 바와 같이 뛰어난 항산화 작용을 내포하고 있으나 항산화활성과 관련되는 보고서 (8, 15, 16)에서처럼 가열에 의해 그 활성이 감소할 가능성이 충분히 있지만, 녹차에서 처럼 항산화활성 물질과 항균물질 등을 발굴하고자 버려지는 잎과 줄기를 대상으로 기능특성을 다룬 연구는 미비한 편으로 본 연구에서는 식용으로 하는 부위와 잎을 포함하여 버려지는 부위를 선별하여 다섯 부위 로 나누어, 세 가지 용매를 사용하여 각각의 부위 에서 추출 한 추출물의 라디 칼소거 활성/항산화 활성 의 측정 을 비 롯하여 추출물의 온도 안정성 및 pH 안정성과 함께 비타민 C의 함량이 높은 브로콜리추출물도 녹차와 같이 항균성을 갖는 지의 여 부를 고온추출 시료를 이용하여 알아보고자 하였다.
제안 방법
- DPPH (1, 1 - diphenyl - 2 picryl hydrazyl) 를 이용한 항산화 활성 검정법으로 각 부위별 추출 시료용액 50 UL를..
- 각 시료용액 및 대조군인 비타민 C 용액을 규격 12mmx 70mm 시험관에 3mL씩 담아 산과 알칼리 보정액을 이용하여 pH를 2, 4, 6, 8, 10으로 조정한 후, 상온에서 30분간 반응 시켜 라디칼소거. 활성을 측정, 비교하였다(17-20).
- 각 시료용액과 대조군인 비 타민 C 용액을 7 mL용량 시험 관에 각각 2 mL씩 넣고, 규정된 40, 60, 80, 100℃ 온도 조건 에서 30분간 가열 후 상온에서 냉각한 뒤, 라디칼소거 활성을 측정하여 비교하였다(17-20).
- 시료 추출물의 항균성 검정을 위하여 균주는 세균 4종을 사용하였으며 Table 1과 같다. 균의 생육배지는 액체영양배 지(Difco, USA)를 사용하였으며, 세균의 한천영양배지의 배 양 온도는 37℃로 하였다. 항균성 대조 실험군으로 항산화 효과와 항균성이 연구 보고된 녹차 추출물과 쑥 추출물을 대상으로 그 활성 의 크기를 비 교하였다.
- 시료 주줄을 위해서 에탄올(Et), 아세톤(Ac), 증류수①W) 를 추출용매로 사용하였다. 다섯 가지 부위별 시료는 각각 100 mL의 추출용매 에 10%농도가 되도록 첨가하여 , 24시간 동안 교반 추출 후 Whatman No. 2 여과지로 여과하였다. 여 과한 용액은 회 전증발 농축기를 사용하여 40℃에서 총 추 출 용량의 1/2로 농축시켜 실험 용액으로 사용하였다.
- 각각의 시료는 DPPH 라디칼에 대한 라디칼 소거 활성(FRSA)을 나타내었다. 다섯 가지의 시료 중, 줄기 추출물, 꽃 추출물 및 잎 추출물에서 dot-blot 분석을 통해 라디 칼소거 활성을 확인하였다. 브로콜리의 에탄올 추출물 에서는 pH 2~6의 산성영역 및 60~80℃의 온도 범위에서 강력 한 라디 칼소거 활성을 보였다.
- 브로콜리 의 각 부위에 존재하는 라디 칼소거 활성의 특성을 알아보기 위하여 각기 다른 용매로 추출한 에 탄올, 아세 톤, 증류수 추출물의 라디 칼소거 활성을 525 nm에서 흡광광 도계로 측정하여 그 결과를 Fig. 2에 나타내었다.
- 브로콜리의 잎, 꽃, 꽃-줄기, 줄기 그리고 껍질을 에탄올, 아세 톤 및 증류수로 추출하여 그 추출물의 라디 칼소거 활성을 조사하였다. 각각의 시료는 DPPH 라디칼에 대한 라디칼 소거 활성(FRSA)을 나타내었다.
- 고압처리하였다. 이때 얻은 시 료추출액 은 4종의 시험 균주가 배 양된 샤례 에 8 mm 직경 의 Whatman 여 과지 를 놓고 그 위에 각 시료 100 虬를 떨어 뜨려 상온에서 1시간 동안 확산시킨 후, 37℃에서 24시간 배양하여 clear zone의 직경 (mm)을 측정하여 항균성 유무 를 판단하였다(20-22).
- 균의 생육배지는 액체영양배 지(Difco, USA)를 사용하였으며, 세균의 한천영양배지의 배 양 온도는 37℃로 하였다. 항균성 대조 실험군으로 항산화 효과와 항균성이 연구 보고된 녹차 추출물과 쑥 추출물을 대상으로 그 활성 의 크기를 비 교하였다. 10% 농도로 제조한 시료는 121℃에서 15분간 고온 .
- 각 시료용액 및 대조군인 비타민 C 용액을 규격 12mmx 70mm 시험관에 3mL씩 담아 산과 알칼리 보정액을 이용하여 pH를 2, 4, 6, 8, 10으로 조정한 후, 상온에서 30분간 반응 시켜 라디칼소거. 활성을 측정, 비교하였다(17-20).
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 브로콜리 (broccoli)는 롯데마트에서 구 입하였고, 흐르는 물에 3회 세척 후 부위 별(leaf: L, 잎, flower: F, 꽃, flower-stem: FS, 꽃-줄기, stem: S, 줄기, peel: P, 껍질)로 구분하여 실험에 사용하였다.
- 시료 주줄을 위해서 에탄올(Et), 아세톤(Ac), 증류수①W) 를 추출용매로 사용하였다. 다섯 가지 부위별 시료는 각각 100 mL의 추출용매 에 10%농도가 되도록 첨가하여 , 24시간 동안 교반 추출 후 Whatman No.
데이터처리
- 7 mL에 첨가한 후, 30분간 실온에 방치 하여 525 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료를 첨가하지 않은 대 조군의 흡광도를 1/2로 감소시 키 는 비 율로 그 활성을 나타내었으며, activity]%) = [(ODcontrol — ODsample)/OD control] x 100으로 계산하였고, 그 결과는 항산화 활성을 갖는 비타민 C와 비교하였다(17-20).
- 실험결과에 대한 통계처리는 spss program을 이용하여 t 분포표에 의해 95% 수준에서 대조군에 대한 유의성 여부 를 판단하였다(p<0.05).
성능/효과
- 증류수 추출물에서는 잎을 제외한 모든 군에서 낮은 활성을 보였으 며 아세톤 추출물의 경우, 꽃(60%)을 제외하고는 전반적으 로 라디 칼소거 활성이 매우 낮았다. 가장 좋은 활성을 보였 던 추출물은 에탄올 추출에서 꽃(70%이상)과 줄기 추출물 (85%이상), 증류수 추출에서 잎 추출물(80%이상), 아세톤 추출에서 꽃 추출물(60%이상)로 다른 군과 비교하였을 때 에 80℃이상의 온도에서도 안정성을 보였다.
- 또한 121℃에서 15분간 고온. 고압으로 추출한 브로콜리 추출물에서 녹차와 쑥 추 출물과는 다른 종류의 양성균주에서 항균성 을 보여 브로콜 리는 이미 알려진 쑥과 녹차 추출물과는 다른 성질의 기능특성을 지닌 것으로 생각되었다. 지금까지의 연구결과를 종합 해보면 브로콜리의 버려지는 잎이나 줄기에서도 식용으로 사용하고 있는 꽃 부분이 가지는 강력한 라디 칼소거 활성을 확인할 수 있었고, 균종은 다르지만 브로콜리에서도 녹차나 쑥에서 있었던 항균활성을 볼 수 있어 꽃 부분만이 아닌 브 로콜리 전체를 식용으로 해도 좋겠다고 판단되었다.
- 꽃(60%이상)과 줄기(80%이상)의 에탄올 추출물의 경우 pH 2~pH 6의 산성 pH 범위 에서 강한 활성을 보였으며, pH 의 상승과 함께 활성 의 저 하가 일어나는데 pH 8에서는 활성 의 50%가 감소하였고 pH 10에서는 활성이 -14%로 나타나 오 히려 산화를 족진하는 경향을 보였다. 아세톤 주줄에서는 꽃 주줄물을 제외한 모든 주줄물 시료에서 60% 이하의 활성을 보였고, 에탄올 추출물과 마찬가지로 pH가 상승할수록 활성 은 현저히 감소하였는데 pH 10에서는 30%정도로 활성이 크게 떨어졌다.
- 브로콜리의 에탄올 추출물 에서는 pH 2~6의 산성영역 및 60~80℃의 온도 범위에서 강력 한 라디 칼소거 활성을 보였다. 녹차 추출물과 쑥 추출물 에서는 Staphylococcus aureus에 대한 항균성을 보였고, 다 섯 가지의 추출물중에서 단지 꽃 추출물 및 꽃-줄기 추출물 이 고온 하에서 Bacillus amyloliquefaciens에 대해 강력한 항균성을 나타내었다.
- 특이한 것으로 모든 실험군에서 낮은 활성을 보였던 증류 수 추출물 중 잎 추출물(80%이상)의 경우, 모든 온도조건에서 가장 커다란 활성을 보였으며 , 100℃의 온도에서도 라디 칼소거 활성의 감소가 거의 눈에 띄지 않았다. 대조군으로 사용한 비타민 C는 모든 온도조건에서 활성에 영향을 받지 않고 97%이상의 라디 칼소거 활성을 유지하여 부위 별로 온 도의 영향을 받는 브로콜리 추출물에 대해 유의 성을 보였다. pH 변화에 따른 DPPH 라디칼소거 활성라디칼소거 활성을 갖는 추출물의 pH 안정성을 검토한 결과를 Fig.
- 아세톤 주줄에서는 꽃 주줄물을 제외한 모든 주줄물 시료에서 60% 이하의 활성을 보였고, 에탄올 추출물과 마찬가지로 pH가 상승할수록 활성 은 현저히 감소하였는데 pH 10에서는 30%정도로 활성이 크게 떨어졌다. 또한, 증류수 추출에서 잎 추출물은 산성 pH 의 범위에서 강력한 라디칼소거 활성(80%이상)을 보였으나 모든 실험군과 마찬가지로 pH의 상승으로 활성이 현저하게 떨어져 pH 8에서는 10%, pH 10에서는 -8%의 . 라디 칼소거 활성을 보여 오히려 산화를 촉진하는 것으로 판단되었다.
- 서로 다른 3가지 용매로 추출한 결과, 라디칼소거 활성이 가장 좋았던 것은 에탄올 추출물이 었고 다음으로 아세톤 추 출물이 었으며 , 가장 약한 활성을 보인 것은 증류수 추출물이 었다. 추출 부위로 보았을 때 에탄올 추출물에서는 줄기 (86 %)>꽃(78%)>잎(76%)의 순서로 활성이 컸으며, 나머지 부 분에서는 활성이 그다지 크지 않았다.
- 실험 결과에 따르면 브로콜리의 각 부위 별 추출물의 라디 칼소거 활성 은 추출 용매 와 추출부위에 따라, 다소의 차이는 있었지만 브로콜리 추출물은 온도 변화에 대해 라디칼소거 활성이 비교적 안정하였고, 산성 pH 영역 에서 가장 안정적 이 었으나 알칼리 쪽으로 pH가 증가할수록 브로콜리 가 가지는 라디칼소거 활성은 현저히 감소하였다. 이러한 라디칼소 거 활성은 브로콜리 내에 함유되어 있는 비타민 C가 관여하는 것으로 예상되어지나, 일반적으로 비타민 C는 열에 약하여 쉽게 파괴되므로 브로콜리가 보이는 강력한 라디칼소거 활성은 브로콜리가 가지는 비타민 C 이외의 다른 함유 물질 의 영향 때문인 것으로 생각된다.
- 꽃(60%이상)과 줄기(80%이상)의 에탄올 추출물의 경우 pH 2~pH 6의 산성 pH 범위 에서 강한 활성을 보였으며, pH 의 상승과 함께 활성 의 저 하가 일어나는데 pH 8에서는 활성 의 50%가 감소하였고 pH 10에서는 활성이 -14%로 나타나 오 히려 산화를 족진하는 경향을 보였다. 아세톤 주줄에서는 꽃 주줄물을 제외한 모든 주줄물 시료에서 60% 이하의 활성을 보였고, 에탄올 추출물과 마찬가지로 pH가 상승할수록 활성 은 현저히 감소하였는데 pH 10에서는 30%정도로 활성이 크게 떨어졌다. 또한, 증류수 추출에서 잎 추출물은 산성 pH 의 범위에서 강력한 라디칼소거 활성(80%이상)을 보였으나 모든 실험군과 마찬가지로 pH의 상승으로 활성이 현저하게 떨어져 pH 8에서는 10%, pH 10에서는 -8%의 .
- 3에 나타내었다. 에탄올 추출물에서 줄기, 꽃, 잎의 부위별로 큰 차이를 보이지 않은 라디 칼소거 활성은 브로콜리 잎에서 추출온도 100℃의 경우(46%)를 제외하고는 온도 변화에 큰 영향을 받지 않고 70%이상의 활성을 유지 하였고, 특히 줄기 에서는 90%에 달하는 라디칼소거 활성을 보였다. 증류수 추출물에서는 잎을 제외한 모든 군에서 낮은 활성을 보였으 며 아세톤 추출물의 경우, 꽃(60%)을 제외하고는 전반적으 로 라디 칼소거 활성이 매우 낮았다.
- 추출 용매와 부위에 따라서 라디 칼소거 활성 의 유무를 알 수 있는 동일한 농도(10% 추출농도에서 활성의 크기는 DPPH 바탕색에 나타나는 회 색/흰색의 유관상의 선명도로 서 판단하였다. 전체 시료에서 잎의 경우 추출용매에 관계없이 활성을 보였고, 그 밖의 시료는 에탄올 추출물에서 모두 활성을 보였다. 특히 이들 중 잎, 꽃, 줄기에서 활성이 강하게 나타났고, 아세톤 추출물의 경우는 꽃, 꽃-줄기, 줄기에서 두드러진 활성을 보였으며, 증류수 추출의 경우는 잎에서 강하게 줄기와 껍질에서는 약한 활성을 나타내었다.
- 에탄올 추출물에서 줄기, 꽃, 잎의 부위별로 큰 차이를 보이지 않은 라디 칼소거 활성은 브로콜리 잎에서 추출온도 100℃의 경우(46%)를 제외하고는 온도 변화에 큰 영향을 받지 않고 70%이상의 활성을 유지 하였고, 특히 줄기 에서는 90%에 달하는 라디칼소거 활성을 보였다. 증류수 추출물에서는 잎을 제외한 모든 군에서 낮은 활성을 보였으 며 아세톤 추출물의 경우, 꽃(60%)을 제외하고는 전반적으 로 라디 칼소거 활성이 매우 낮았다. 가장 좋은 활성을 보였 던 추출물은 에탄올 추출에서 꽃(70%이상)과 줄기 추출물 (85%이상), 증류수 추출에서 잎 추출물(80%이상), 아세톤 추출에서 꽃 추출물(60%이상)로 다른 군과 비교하였을 때 에 80℃이상의 온도에서도 안정성을 보였다.
- 고압으로 추출한 브로콜리 추출물에서 녹차와 쑥 추 출물과는 다른 종류의 양성균주에서 항균성 을 보여 브로콜 리는 이미 알려진 쑥과 녹차 추출물과는 다른 성질의 기능특성을 지닌 것으로 생각되었다. 지금까지의 연구결과를 종합 해보면 브로콜리의 버려지는 잎이나 줄기에서도 식용으로 사용하고 있는 꽃 부분이 가지는 강력한 라디 칼소거 활성을 확인할 수 있었고, 균종은 다르지만 브로콜리에서도 녹차나 쑥에서 있었던 항균활성을 볼 수 있어 꽃 부분만이 아닌 브 로콜리 전체를 식용으로 해도 좋겠다고 판단되었다.
- 서로 다른 3가지 용매로 추출한 결과, 라디칼소거 활성이 가장 좋았던 것은 에탄올 추출물이 었고 다음으로 아세톤 추 출물이 었으며 , 가장 약한 활성을 보인 것은 증류수 추출물이 었다. 추출 부위로 보았을 때 에탄올 추출물에서는 줄기 (86 %)>꽃(78%)>잎(76%)의 순서로 활성이 컸으며, 나머지 부 분에서는 활성이 그다지 크지 않았다. 아세톤 추출물에서는 잎(60%)>꽃(56%), 증류수 추출물에서는 잎(56%)>줄기(20 %)에서 활성을 보였으나 나머지 부분에서의 활성은 대단히 미약했고, 심지어 증류수 주줄물 중의 꽃-줄기에서는 어떤 활성도 보이지 않았다.
- 특이한 것으로 모든 실험군에서 낮은 활성을 보였던 증류 수 추출물 중 잎 추출물(80%이상)의 경우, 모든 온도조건에서 가장 커다란 활성을 보였으며 , 100℃의 온도에서도 라디 칼소거 활성의 감소가 거의 눈에 띄지 않았다. 대조군으로 사용한 비타민 C는 모든 온도조건에서 활성에 영향을 받지 않고 97%이상의 라디 칼소거 활성을 유지하여 부위 별로 온 도의 영향을 받는 브로콜리 추출물에 대해 유의 성을 보였다.
- 전체 시료에서 잎의 경우 추출용매에 관계없이 활성을 보였고, 그 밖의 시료는 에탄올 추출물에서 모두 활성을 보였다. 특히 이들 중 잎, 꽃, 줄기에서 활성이 강하게 나타났고, 아세톤 추출물의 경우는 꽃, 꽃-줄기, 줄기에서 두드러진 활성을 보였으며, 증류수 추출의 경우는 잎에서 강하게 줄기와 껍질에서는 약한 활성을 나타내었다. DPPH 라디칼소거 활성
- 한편 대조군으로 사용한 비 타민 C는 시료추출에 사용한 3종류의 용매로 처리한 결과, 브로콜리가 부위별로 활성의 차이를 보이는 것과는 대조적으로 라디 칼소거 활성의 97% 이상을 유지함으로써 브로콜리 추출물에 대하여 유의적인 차이를 보였다.
- 라디 칼소거 활성을 보여 오히려 산화를 촉진하는 것으로 판단되었다. 한편, 대조군으로 사용한 비타민 C에서도 라디칼소거 활 성이 산성 pH에서는 안정하였으나 pH가 상승함에 따라 활 성 이 현저 하게 감소하면서 pH 8과 pH 10에서 각각 -10%의 활성을 보여 브로콜리 시료 추출물 간에 보이는 pH변화의 영향과 마찬가지로 산성과 알칼리성의 시험구에서 유의적인 차이를 보였다.
- 항균성 검정을 위해 사용한 7가지 시료는 그람 양성과 음성의 두 가지 균종에 대하여 실험하였을 때, 음성균에서는 전혀 항균성을 보이지 않았으나, 양성 균 중 Bacillus amyloliquefaciens°11 꽃과 꽃-줄기 추출물이 가장 두드러 진 항균성을 보였고 잎 추출 물에서도 항균활성이 크지는 않지만 항균활성을 관찰할 수 있었다. 한편, 이미 항균성이 있는 것으로 알려진 대조군인 쑥 추출물과 녹차 추출물은 브로콜리와는 다른 양성균인 Staphylococcus aureus에서만 약간의 항균활성 (Fig. 6)을 보여 브로콜리가 쑥과 녹차와는 다른 항균활성을 지니고 있는 것으로 생각되었다.
- 5에 나타내었다. 항균성 검정을 위해 사용한 7가지 시료는 그람 양성과 음성의 두 가지 균종에 대하여 실험하였을 때, 음성균에서는 전혀 항균성을 보이지 않았으나, 양성 균 중 Bacillus amyloliquefaciens°11 꽃과 꽃-줄기 추출물이 가장 두드러 진 항균성을 보였고 잎 추출 물에서도 항균활성이 크지는 않지만 항균활성을 관찰할 수 있었다. 한편, 이미 항균성이 있는 것으로 알려진 대조군인 쑥 추출물과 녹차 추출물은 브로콜리와는 다른 양성균인 Staphylococcus aureus에서만 약간의 항균활성 (Fig.
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