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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 당귀와 승검초의 식이섬유소와 항산화 영양성분 등의 기능성 성분을 분석하고, 수용성 획분과 메탄올 가용성 획분의 아질산염 소거능의 분석을 통해 새로운 기능성 식품으로서의 가능성을 연구하여 산업적 활용을 위한 기초자료로 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 식용식물자원 중의 하나인 당귀와 승검초의 식품소재로서 가능성을 검토하고자 연구하였다. 이를 위해 식이섬유소와 항산화 영양성분 등의 기능성 성분을 분석하고, 수용성 획분과 메탄올 가용성 획분의 아질산염 소거능을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
가설 설정
- 2) In each cloumn, different alphabets in superscript show statistically significant difference (p<0.005).
제안 방법
- SDF(soluble dietary fiber)는 IDF 측정과정에서 얻어진 여액 및 세척액을 60℃의 95% 에탄올로 실온에서 1시간 침전시킨 후 crucible에 celite를 넣고 78% 에탄올을 가하여 고루 잘 가라앉게 한 후, 침전물과 용액을 여과하고 비이커의 잔유물에 78% 에탄올, 95% 에탄올 그리고 아세톤의 순으로 각각 15 ml 씩 2회 세척하였다. IDF와 동일한 방법으로 세척한 crucible을 건조하여 항량을 구하고 각각 조회분과 조단백질을 측정한 후 감하여 SDF를 구하였다. 총식이섬유인 TDF (total dietary fiber)는 IDF와 SDF를 합하여 구하였다.
- 4 ml를 가하여 잘 혼합시켜 15분 간 실온에서 방치시킨 후 분광광도계를 사용하여 520 nm에서 흡광도를 측정하여 잔존하는 아질산염량을 구하였다. 그리고 대조구는 Griess 시약 대신 증류수를 가하여 상기와 동일하게 실시하였고, 아질산염 소거능은 시료첨가 전후의 아질산염 백분율(%)로 표시하였다.
- 당귀와 승검초의 농도와 pH를 달리하여 수용성 획 분과 methanol 가용성 획분의 아질산염 소거능을 알아 보았다. 수용성 획분과 methanol가용성 획분 모두 pH 1.
- 다시 도가니를 500 ℃ 회화로에서 1시간 회 화시킨 후 방냉하였다. 도가니에 HC1 10 ml을 넣고 50ml volumetric flask에 정용한 용액을 원자흡광분석기 (ICP)로 분석하였다. 분석조건은 Table 1과 같이 하였다.
- 정량은 시험용액 5 ml에 Folin-Denis 시약 5 ml와 5% 탄산나트륨 포화용액 10 ml를 넣은 후 전량을 100 ml로 하여 30분 간 방치한 후 760 nm에서 흡광도로 측정하였다. 분석은 각 시료 당 3번 실시하고, 측정된 흡광도는 tannic acid를 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 % tannic acid 당량으로 환산하였다.
- 수용성 획분은 건조 시료 1.25 g, 2.5 g, 5 g에 각각 증류수 250 ml를 가하여 0.5%, 1%, 2%를 만들어 5시간 교반 후 원심분리(3, 500 rpm, 10 min)하여 상등액을 취한 후 따라내어 아질산염 소거능을 분석하기 위한 시료로 사용하였다. 메탄올 가용성 획분은 메탄올 250 ml를 가하여 수용성 획분과 같은 방법으로 처리하였다.
- 85% 황산 5 ml 를 가하고 바탕용 시험관에 1 ml의 DNP를 가하여 혼합시켜 실온에서 30분간 방치 후, 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료의 총비타민 C의 양은 L-ascorbic acid 표준품으로 표준곡선을 작성하여 산출하였다.
- 0으로 조정하여 반응용액을 10 ml로 정용하였다. 이를 37 ℃에서 1시간 동안 반응시킨 다음 반응액을 각각 1 ml씩 취하고 여기에 2% acetic acid 5 ml, Griess시약(30% acetic acid로 각각 조제한 1% sulfanylic acid와 1% naphthylamine을 1:1 비율로 혼합한 것, 사용직전에 조제) 0.4 ml를 가하여 잘 혼합시켜 15분 간 실온에서 방치시킨 후 분광광도계를 사용하여 520 nm에서 흡광도를 측정하여 잔존하는 아질산염량을 구하였다. 그리고 대조구는 Griess 시약 대신 증류수를 가하여 상기와 동일하게 실시하였고, 아질산염 소거능은 시료첨가 전후의 아질산염 백분율(%)로 표시하였다.
- 본 연구에서는 식용식물자원 중의 하나인 당귀와 승검초의 식품소재로서 가능성을 검토하고자 연구하였다. 이를 위해 식이섬유소와 항산화 영양성분 등의 기능성 성분을 분석하고, 수용성 획분과 메탄올 가용성 획분의 아질산염 소거능을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 5 g의 celite를 넣어 78%의 ethanol을 wash bottle에 담아 뿌려주어 crucible안의 celite를 적시고 다시 고루 잘 가라앉게 한 후, 분해액을 여과하고 잔유물은 70℃ 증류수 10 ml로 2회 세척하여 여액 및 세척액은 수용성 식이섬유 정량용으로 하였다. 잔사는 곧바로 78% 에탄올, 95% 에탄올 그리고 아세톤의 순으로 각각 15 ml씩 2회 세척 후 105 ℃의 건 조기에서 건조하여 항량을 구하고 각각 조회분과 조단 백질을 측정한 후 감하여 IDF를 구하였다.
- 시료 추출물의 아질산염 소거능은 Kato(1987)의 방법으로 측정하였다. 즉, 1 mM 아질산나트륨 용액 1 ml에 시료추출물 0.5 ml를 가하고 여기에 0.1 N HCl(pH 1.2) 및 0.2 M 구연산완충용액(pH 4.2 및 6.0)을 사용하여 반응용액의 pH를 각각 1.2, 4.2 및 6.0으로 조정하여 반응용액을 10 ml로 정용하였다. 이를 37 ℃에서 1시간 동안 반응시킨 다음 반응액을 각각 1 ml씩 취하고 여기에 2% acetic acid 5 ml, Griess시약(30% acetic acid로 각각 조제한 1% sulfanylic acid와 1% naphthylamine을 1:1 비율로 혼합한 것, 사용직전에 조제) 0.
- IDF와 동일한 방법으로 세척한 crucible을 건조하여 항량을 구하고 각각 조회분과 조단백질을 측정한 후 감하여 SDF를 구하였다. 총식이섬유인 TDF (total dietary fiber)는 IDF와 SDF를 합하여 구하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 당귀는 충북 청주시 남주동에 위치한 대동 한약건재사에서 분말형태로 구입하였고, 승검초는 (사)궁중음식연구원에서 분말형태로 구입하여 폴리에틸렌 주머니에 밀봉하여 냉동저장하면서 실험하였다.
데이터처리
- 2) program을 이용하여 분석하였으며, 그 결과는 평균(mean)±표준편차(standard deviation, SD)로 표시하였다. 각 실험군의 평균의 차이는 Duncan's multiple range test를 이용하여 p<0.05 유의수준에서 검중하였다.
- 모든 실험결과는 Statistic Analysis System(SAS, Ver 6.2) program을 이용하여 분석하였으며, 그 결과는 평균(mean)±표준편차(standard deviation, SD)로 표시하였다. 각 실험군의 평균의 차이는 Duncan's multiple range test를 이용하여 p<0.
이론/모형
- 무기질 (P, Fe, Mg, Cu, Ca, Na, K) 정량은 A.O.A.C(1995)법으로 정량하였다. 즉, 시료 1 g을 채취하여도 가니에 넣은 후 500℃에서 2시간 회화시킨 후 방냉하였다.
- 비타민 C는 hydrazine 비색법(주현규와 조규성 1995)에 따라 다음과 같은 방법으로 행하였다. 시료를 정확히 달아 막자사발에 넣고 5% metaphosphoric acid 용액 과 정제해 사소량을 가하여 잘 마쇄한 뒤 3, 000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상층액을 여과하고 100 ml 메스플라스크에 5% 메타인산 용액으로 정용한 것을 침출액으로 사용하였다.
- 시료 추출물의 아질산염 소거능은 Kato(1987)의 방법으로 측정하였다. 즉, 1 mM 아질산나트륨 용액 1 ml에 시료추출물 0.
- 식이섬유소 정량은 A.O.A.C.(1995)법과 이성현 등 (2004)의 방법에 의해 구하였다. IDF(insoluble dietary Uber)는 500 ml 폴리카본(PC) 비커에 시료 1 g씩을 넣고 pH 8.
- 일반성분 함량은 A.O.A.C.(1995) 방법을 이용하여 분석하였다. 즉, 수분은 105℃ 상압가열 건조법에 의하여 측정하였고, 조지방 함량은 diethyl ether를 용매로 하여 Soxhlet 추출법으로 측정하였다.
- 즉, 수분은 105℃ 상압가열 건조법에 의하여 측정하였고, 조지방 함량은 diethyl ether를 용매로 하여 Soxhlet 추출법으로 측정하였다. 조단백질 함량은 micro-Kjeldahl 방법을, 조회분은 건식 회화법으로 측정하였다. 조섬유는 Henneberg-stohmann개량법(1995)으로 측정하였다.
- 조단백질 함량은 micro-Kjeldahl 방법을, 조회분은 건식 회화법으로 측정하였다. 조섬유는 Henneberg-stohmann개량법(1995)으로 측정하였다.
- (1995) 방법을 이용하여 분석하였다. 즉, 수분은 105℃ 상압가열 건조법에 의하여 측정하였고, 조지방 함량은 diethyl ether를 용매로 하여 Soxhlet 추출법으로 측정하였다. 조단백질 함량은 micro-Kjeldahl 방법을, 조회분은 건식 회화법으로 측정하였다.
- 총페놀 함량은 Folin-Denis법에 의하여 측정하였다 (A.O.A.C, 1995). 즉 시료 10~30 g을 정확히 취해 70% 에탄올 100 ml를 넣고 70 ℃ 항온조에서 30분 간 추출, 냉각, 여과하여 시험용액으로 하였다.
성능/효과
- 2에서 거의 90% 이상으로 당귀와 마찬가지로 높은 소거율을 보였다. pH 4.2에서는 농도별로 각각 22.5±0.50%, 17.4±1.42%, 13.6±2.03%로 당귀보다는 낮은 소거율을 보였고, pH 6.0에서는 각각 17.2±2.90%, 15.6±3.05%, 9.4±3.64%로 당귀보다 높은 소거율을 보였다. Kato 등(1987)이 여러가지 pH 조건에서 nondialyzable melanoidins을 첨가하여 nitrosamine 형성억제 효과를 측정한 결과 pH 1.
- 2에서 90%에 가까운 높은 소거율을 보였다. pH 4.2에서는 농도별로 각각 66.4±1.65%, 54.119.03%, 41.6±1.27%로 당귀보다 낮은 소거율을 보였고, pH 6.0에서는 각각 23.3±4.78%, 11.8±4.60%, 9.0±4.51%로 당귀보다 낮은 소거율을 보였다. 전반적으로 수용성 획분보다 메탄올 가용성 획 분의 소거능이 높았고 pH는 1.
- 0 순으로 소거능이 우수했다. pH에 따른 아질산염 소거능은 수용성 획분과 마찬가지로 pH 1.2에서 가장 효과가 뛰어났으 며 pH 6.0보다는 pH 4.2가 더 효과적이었다. 메탄올 가용성 획분의 아질산염 소거능은 모든 pH 조건에서 더 높은 소거율을 보였다.
- 당귀의 일반성분을 분석한 결과 수분, 조지방, 조단 백질은 당귀가 더 많은 함량을 보였고, 조회분과 조섬유는 당귀보다 승검초가 2배이상 더 많은 함량을 가지고 있었다. 당귀는 인, 철, 마그네슘이 높은 함량을 보 였고, 구리, 칼슘, 나트륨, 칼륨은 승검초가 높게 나타났다. 당귀와 승검초에서 높은 함량을 보인 칼슘, 마그 네슘, 철 등은 인체에 가장 중요한 무기질일 뿐만 아니라 결핍되기 쉬운 조건을 지니고 있고, 칼륨은 알칼리성 식품원료로서의 이용가능성을 가지고 있다.
- 당귀와 승검초의 농도를 달리한 수용성 획분과 메탄올 가용성 획분의 아질산염 소거능을 보면 농도가 증가함에 따라 아질산염 소거능도 비례적으로 증가하는 경향을 보였다.
- 당귀와 승검초의 수용성 획분을 0.5 g%, 1 g%, 2 g%로 농도를 달리하여 pH 1.2, 4.2, 6.0에서 각각 반응 시킨 후 아질산염 소거능을 나타내었다. 아질산염 소거능은 당귀와 승검초 모두 pH가 낮을수록 높게 나타나 pH 1.
- 당귀와 승검초의 식이섬유 함량은 Table 4와 같다. 당귀의 IDF(Insoluble Dietaiy Fiber)는 21.0±0.54%로 나타났고, SDF(Soluble Dietaiy Fiber)는 3.3±0.27%로 나타났으나 TDF(Total Dietaiy Fiber) 함량은 24.2±0.81%를 함유하고 있었다. 반면, 승검초의 IDF 함량은 26.
- 당귀의 IDF와 SDF를 합한 TDF는 24.22%, 승검초는 28.18%로 평소 섭취하는 상용식품의 TDF함량과 비슷한 수치를 나타냈다. 산화성과 아질산염 소거능이 관련 있는 것으로 알려진 비타민C 함량은 승검초의 경우 29.
- 0 조건에서 메탄올 가용성 획분의 아질산염 소거능 실험결과는 Table 6과 같다. 당귀의 메탄올 가용성 획분은 pH 1.2에서 90% 이상의 높은 소거율을 나타냈고, pH 4.2에서는 농도별 로 각각 pH 4.2에서는 농도별로 각각 80.4±5.46%, 66.6±5.98%, 47.1 ±1.17%로 나타났고, pH 6.0에서는 24.3±6.96%, 20.2±6.12%, 12.4±4.97%로 나타났다.
- 당귀의 수용성 획분은 pH 1.2에서 모든 농도가 90% 이상으로 높은 소거율을 보였고, pH 4.2에서는 농도별로 각각 27.01 ±3.57%, 23.5611.38%, 19.81±2.96%로 나타났고, pH 6.0에서는 13.7±3.02%, 11.2±3.69%, 5.0±3.34%로 나타났다. 승검초의 수용성 획분은 pH 1.
- 당귀의 일반성분을 분석한 결과 수분, 조지방, 조단 백질은 당귀가 더 많은 함량을 보였고, 조회분과 조섬유는 당귀보다 승검초가 2배이상 더 많은 함량을 가지고 있었다. 당귀는 인, 철, 마그네슘이 높은 함량을 보 였고, 구리, 칼슘, 나트륨, 칼륨은 승검초가 높게 나타났다.
- 2에서는 농도에 따른 유의적인 차이가 없었다. 따라서 0.5%의 적은 농도로 2% 정도의 아질산염 소거능이 있는 것으로 보아, 당귀와 승검초의 아질산염 소거능은 탁월하다고 할 수 있다.
- 여생규 등(1994)은 동일용매에 있어서는 추출횟수에 따른 아질산염 소거효과의 차이가 없으며, 수용성 획분보다 메탄올 가용성 획분에서 보다 높은 효과를 나타낸다고 보고한 바 있다. 또한 pH에 따른 아질산염 소거작용은 위내의 pH와 유사한 pH 1.2에서 가장 높았고, pH가 증가할수록 아질산염소거작용은 감소하는 경향이었는데, 특히 이런 현상은 총 페놀의 함량이 높은 획분에서 더 큰 효과를 나타내므로 아질산염 소거에 영향을 주는 물질이 주로 페놀 화합물이라고 하였다.
- 0 순으로 소거율은 낮아졌다. 또한 당귀 의 수용성 획분 pH 1.2 와, 당귀의 methanol 가용성 획 분 pH 1.2, pH 6.0와, 승검초 수용성 획분 pH 6.0, 승검초 methanol 가용성 획분 pH 1.2에서는 농도에 따른 유의적인 차이가 없었다. 따라서 0.
- 또한, 당귀와 승검초 모두 수용성 획분보다 메탄올 가용성 획분에서 아질산염 소거능이 더욱 크게 나타났다.
- 0 에서는 유의적인 차이가 없었다. 또한, 승검초 메탄올 가용성 획분의 경우 pH 4.2와 pH 6.0에서는 유의적인 차이가 있었지만, pH 1.2에서는 유의적인 차이가 없는 것으로 나타나 적은 양으로도 아질산염 소거능이 탁월하다는 것을 볼 수 있었다.
- 2가 더 효과적이었다. 메탄올 가용성 획분의 아질산염 소거능은 모든 pH 조건에서 더 높은 소거율을 보였다.
- 채소추출물(마늘, 산초, 생강, 양파, 파, 당근)과 해조추출물(김, 미역, 청각, 파래)의 아질산염분 해능을 실험한 결과 전반적으로 분해능이 있는 것으로 나타났고, pH가 낮을수록 분해능이 우수하다고 하였다 (김동수 등 1987). 미나리과 산채인 참나물, 신선초, 방풍의 경우 가용성 획분에서 pH가 낮을수록 아질산염 소거능이 우수하고, 총페놀 화합물과 아질산염 소거능은 높은 상관관계를 나타내었다. 또한, 복령 균사체 및 복령을 배양한 쌀의 경우 복령쌀보다는 복령 균사체의 아질산염 소거작용이 우수하다고 하였다(김대곤 등 2002).
- 81%를 함유하고 있었다. 반면, 승검초의 IDF 함량은 26.8±0.89%로 당귀보다 높은 함량을 나타내었고, 수용성 SDF는 1.4±0.14%로 당귀보다 낮은 함량을 나타내어 TDF는 당귀보다 높은 28.2±1.03%를 보였다.
- 18%로 평소 섭취하는 상용식품의 TDF함량과 비슷한 수치를 나타냈다. 산화성과 아질산염 소거능이 관련 있는 것으로 알려진 비타민C 함량은 승검초의 경우 29.69±0.33 mg/100g로 나타났고, 당귀에서는 비타민 C가 검출되지 않았다. 당귀의 총페놀 함량은 0.
- 당귀와 승검초의 농도와 pH를 달리하여 수용성 획 분과 methanol 가용성 획분의 아질산염 소거능을 알아 보았다. 수용성 획분과 methanol가용성 획분 모두 pH 1.2에서 대부분 90% 이상의 높은 소거율을 보였고, pH 4.2, pH 6.0 순으로 소거율은 낮아졌다. 또한 당귀 의 수용성 획분 pH 1.
- 0에서는 유의적인 차이가 없었다. 승검초 수용성 획분의 경우도 pH 1.2와 pH 4.2에서는 유의적인 차이가 있었지만, pH 6.0 에서는 유의적인 차이가 없었다. 또한, 승검초 메탄올 가용성 획분의 경우 pH 4.
- 64%로 본 연구의 결과와 조지방, 조회분은 비슷하였으나 조단백질은 높게 나타나고 이에 반해 조섬유는 훨씬 낮게 나타났다. 승검초는 조지방 3.42%, 조단백질 15.38%, 조회분 10.26%, 조섬유8.97%로 본 연구의 결과는 조지방, 조회분은 비슷하였으나, 조단백질은본 연구 분석치가 훨씬 낮았고, 조섬유는 높은 값을 보여 본 연구와 차이가 있었다.
- 1 mg%로 본 연구의 결과보다 낮게 나타났고, 나트륨 76 mg% 와 칼륨 458 mg%은 높게 나타났다. 승검초는 칼슘 209 mg%, 나트륨 7 mg%로 본 연구의 결과보다 낮았고, 인 117 mg%, 철 7.0 mg%, 칼륨 677 mg%은 높게 나타나 본 실험과 차이를 보였다.
- 승검초의 메탄올 가용성 획분은 pH 1.2에서 90%에 가까운 높은 소거율을 보였다. pH 4.
- 항산화성과 아질산염 소거능이 관련이 있는 것으로 알려진 비타민 c 함량은 Table 5와 같다. 승검초의 비 타민 C 함량은 29.7±0.33 mg/100g으로 나타났고, 당귀에서는 비타민 C가 검출되지 않았다.
- 9%로 나타나 아질산염 소거능이 가장 높게 나타났다. 아질산염 소거능은 농도의 증가에 따라 비례적으로 증가하는 경향을 알 수 있었다.
- 0에서 각각 반응 시킨 후 아질산염 소거능을 나타내었다. 아질산염 소거능은 당귀와 승검초 모두 pH가 낮을수록 높게 나타나 pH 1.2에서의 아질산염 소거능이 가장 높았고 pH 4.2와 pH 6.0의 순으로 나타났다.
- 이러한 산성화과정 때문에 니트로화 반응은 주로 생체 내 산성 위(acidic stomach)에서 발생한다고 한다. 연구 결과에 의하면, 아질산염 소거능이 농도와 큰 관련 없이 인체의 위내 pH 조건과 비슷한 pH 1.2에서 90%이상 가장 우수한 것으로 측정되어 당귀와 승검초 추출물은 생체 내에서도 효과적인 아질산염 소거작용을 통해 nitrosamine 생성을 억제할 것으로 생각된다.
- 51%로 당귀보다 낮은 소거율을 보였다. 전반적으로 수용성 획분보다 메탄올 가용성 획 분의 소거능이 높았고 pH는 1.2, 4.0, 6.0 순으로 소거능이 우수했다. pH에 따른 아질산염 소거능은 수용성 획분과 마찬가지로 pH 1.
- 03%로 나타났다. 조지방은 각각 6.56±0.08%와 2.63±0.11%로 당귀가 더 높은 함량을 보였고, 조단백질은 7.77±0.91%와 2.83±0.18%로 조지방과 마찬가지로 당귀가 더 높은 함량을 보였다. 이에 반해, 회분과 조섬유는 승검초가 더 많은 함량을 보였는데 회분의 경우 당귀는 5.
- 2에서는 유의적인 차이가 없었다. 즉 농도가 증가하면서 아질 산염 소거능도 비례적으로 증가하지만 적은 농도로도 아질산염 소거능이 크다는 것을 알 수 있었다. 당귀의 메탄올 가용성 획분을 보면 pH 4.
후속연구
- 따라서 천연재료의 많은 성분을 함유하고 있는, 대중화가 가능한 전통식품으로 이용할 수 있다. 또한, 식용 식물자원에는 식이섬유와 페놀화합물과 같은 다양한 기능성 성분을 함유하고 있어 이들을 이용한 건강증진, 질병관리 및 예방을 위한 건강기능성 식품개발이 기대된다.
- 본 실험에서 총 페놀 함량에 비해 아질산염 소거능이 높은 것은 ascorbic acid와 그 외 nitrosamine 생성억제인자에 의한 것으로 생각되고, 총 페놀의 실험방법 및 산지특성 등 여러 차이로 인하여 많지 않은 양이 추출되었지만, 아질산염 소거능과의 연관성이 있으리라 추측된다.
- 또한 당귀의 산지특성이나 자라난 환경에 따라 차이가 있으리라 추측된다. 총 페놀 실험에 있어서 실험방법과 표준물질을 일정하게 정립하는 것이 필요하리라 사료된다.
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