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문제 정의
- 최근 발아현미의 생리활성과 관련된 다양한 연구가 진행되고 있으나, 대부분 GABA에 집중되어 수행되어왔으며, 발아 현미에 포함되어 있는 다른 기능성 물질인 vitamin E, squalene, phytosterol에 관한 연구, 특히 발아 과정 중 변화와 관련된 연구 보고는 매우 미흡한 실정이다. 본 연구는 발아현미의 주요 생산 공정인 발아 전후에 나타나는 vitamin E, squalene, phytosterol 등 기능성 물질의 함량 변화를 구명코자 수행되었다.
가설 설정
- Fig. 4. Pre- and post-germination changes in squalene contents of ordinary (A), glutinous (B), green(C), red (D), and black (E)-colored rice. Fig.
제안 방법
- 발아현미에 함유된 기능성 물질의 발아 전후 함량 변화를 평가하기 위하여 일반미, 녹미, 적미, 흑미, 찹쌀현미 등 5종의 현미를 대상으로 발아 전 상태 및 발아현미 제조 후 상태에서의 tocopherol 및 tocotrienol류, squalene 및 phytosterol류 등 기능성물질 함량 변화를 평가한 본 실험의 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 본 실험을 위하여 일반현미, 찹쌀현미, 녹미, 적미, 흑미등 5종류의 현미를 재배농가로부터 직접 구입하고 이들을 30℃에서 24시간 발아시킨 후, 건조하는 과정을 거쳐 각각 발아일반현미, 발아찹쌀현미, 발아녹미, 발아적미 및 발아 흑미를 제조하고 이들을 분쇄하여 분석에 이용하였다.
- 분석 대상이었던 β-tocopherol과 β-tocotrienol은 현미중 함량이 보고된 바 있으나, 본 실험의 GC 분석 조건에서 검출이 매우 미미하여 정량분석은 수행치 않았다.
- 반응 종료 직후 ice bath에 옮겨 신속히 냉각한 후, 반응이 정지된 시료에 증류수 10 mL, hexane 10 mL을 가하여 혼합하고, 이를 1,000 rpm에서 5분간 원심분리하였다. 원심분리 후 hexane층을 별도의 시험관에 취하였으며 다시 hexane 10 mL를 넣어 추출하는 과정을 2회 추가 실시하여 hexane 층을 모았다. 이 hexane층에 증류수 10 mL를 가하여 세척하는 과정을 3회 반복한 후, hexane층을 Na2SO4를 통과시켜 탈수한 후, 진공농축기로 농축하였다.
- 주입부 및 FID 검출기의 온도는 310℃이었으며 이동상으로는 He 가스를 1 mL min-1의 유속으로 사용하였고, split ratio는 1/50, 시료주입량은 1 μL로 하였다. 정량 분석은 표준품과 시료의 크로마토그램상의 peak 면적을 기초로 Chemstation(Agilent, USA) software를 이용하여 수행하였다.
- 즉, GC(Agilent 6890, USA)에 CP-SIL 8 CB(25.0 m × 250 μm, 0.40 μm) 칼럼을 사용하였으며, oven 온도 조건은 초기 2분간 220℃를 유지한 후 290℃까지 분당 5℃씩 승온시킨 후 14분간 유지하고 이어 310℃까지 분당 10℃씩 승온하였다.
대상 데이터
- Tocopherol 및 tocopherol의 표준품으로는 CalBiochem사의 α-, β-, γ-, δ-tocotrienol kit 및 α-, β-, γ-, δ-tocopherol kit을 구입하여 사용하였으며 ascorbic acid 및 hexane은 HPLC급(J. T. Baker, USA)을, 기타 시약은 Sigma에서 구입하여 사용하였다.
- 대상 성분인 12종 생리활성물질들의 머무름 시간(retention time)은 squalene, δ-T, β-T, γ-T, δ-T3, α-T, β-T3, γ-T3, campesterol, α-T, stigmasterol, 그리고 β-sitosterol 순으로 나타났다.
데이터처리
- 농축물을 1 mL의 isooctane으로 용해한 것을 GC 분석에 이용하였다. 각 현미 및 발아 현미 시료는 최소 3회 반복 독립적인 추출을 실시하였으며 발아 전후 함량비교를 위하여 SPSS 통계프로그램을 이용하여 5% 유의수준에서 t-test를 실시하였다.
이론/모형
- 본 실험의 분석 대상인 α-, β-, γ-, δ-tocopherol(T) 및 α-, β-, γ-, δ-tocotrienol(T3) 등 8종의 vitamin E isomer들과 squalene 및 campesterol, stigmasterol, sitosterol 등 12종의 기능성 성분들의 동시분석은 Cho et al.(2007)의 방법에 준하여 실시하였다. 즉, GC(Agilent 6890, USA)에 CP-SIL 8 CB(25.
성능/효과
- 1. 비타민 E 함량은 발아전보다 발아후의 현미에서 약 10% 수준의 함량 감소가 관찰되었으나 통계적 유의성은 인정되지 않았다.
- 2. Squalene 함량의 경우 발아찹쌀현미는 발아 과정 중 31% 증가하는 경향이었으나 다른 종류의 현미는 발아 전후 큰 변화가 없었다.
- 3. Phytosterol류 중 stigmasterol은 모든 종류의 발아현미에서 발아 전 대비 5-27%의 뚜렷한 증가가 관찰되었으며, campesterol, sitosterol 및 총 phytosterol 함량은 발아 전후 간 대차 없거나 다소 감소하는 경향이었다.
- 4. 이상의 결과를 종합할 때, 비록 현미 종류별 차이는 있었으나 대부분의 경우 발아 현미는 발아전과 비교할 때 stigmasterol은 뚜렷한 증가를 나타내며 본 실험 분석 대상이었던 tocopherol, tocotrienol, squalene, campesterol, sitosterol 등 기능성 물질은 발아 전후 대차 없는 것으로 판단되었다.
- Campesterol은 모든 종류의 현미에서 발아 전 대비 91-107% 수준의 함량을 나타내어 발아 과정 중 가장 변화가 작은 phytosterol류임을 알 수 있었다.
- Isomer별로 tocotrienol의 발아 전후 함량 변화를 살펴볼 때 α-tocotrienol의 경우 발아 전후간에 3-30%의 감소하는 경향을 보였는데, 감소경향은 찹쌀현미가 가장 크게 나타나 발아 전 2.97 mg kg-1에서 발아 후 2.07 mg kg-1으로 30%의 감소를 보였으며 그밖에 현미(18%) > 흑미(12%) > 적미(10%) > 녹미(3%) 순으로 나타났다.
- Phytosterol류 중에 가장 높은 함량을 나타낸 sitosterol은 찹쌀현미의 경우 발아 전 64.66 mg kg-1에서 발아 후 68.98 mg kg-1로 발아 과정 중 7%가 증가하는 경향을 나타내었으나 일반현미의 경우는 발아 전후 각각 59.51 mg kg-1, 58.77 mg kg-1로 1% 이내의 유사한 수준을 나타내었다. 한편 녹 미는 발아 전 66.
- 한편 stigmasterol은 모든 종류의 현미에서 발아로 인하여 5-27%의 증가를 나타내었는데, 이러한 stigmasterol 함량의 증가는 녹미를 제외한 모든 종류의 현미에서 발아 전 대비 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다. Stigmasterol 증가 정도는 발아적미에서 가장 크게 나타났는데, 발아 전 24.50 mg kg-1에서 발아 후 31.10 mg kg-1으로 27%가 증가하였으며 발아일반현미(28.98 mg kg-1)는 23%, 발아찹쌀현미(23.38 mg kg-1)는 21%, 발아흑미(31.08 mg kg-1)는 19%의 발아전 대비 증가를 보여 일반적으로 약 20% 이상의 뚜렷한 stigmasterol 함량 증가가 관찰되었으며, 가장 작은 증가를 보여 유일하게 통계적 유의성이 인정되지 않은 발아녹미의 경우도 발아 전보다 5% 증가한 29.98 mg kg-1을 나타내었다. 한편 현미, 혹은 발아 현미에 함유된 stigmasterol, campesterol, sitosterol 등 phytosterol류의 구성 비율을 살펴본 결과 현미의 종류 및 발아과정과 무관하게 campesterol은 11-15%, stigmasterol은 20-29%, sitosterol은 57-68%를 나타내 sitosterol의 구성 비율이 가장 높게 나타났으며 발아 전후의 phytosterol 조성비율의 변화는 전체의 5% 이내로 크지 않은 것으로 나타났다.
- Tocotrienol중 구성 비율이 가장 높은 γ-tocotrienol의 경우 α-tocotrienol보다는 작은 발아전후 변화를 보여 찹쌀현미에서 발아 전 6.37 mg kg-1에서 발아 후 4.84 mg kg-1으로 26%의 감소경향을 나타내었고, 그 밖의 현미들은 흑미(10%), 녹미(5%), 현미(2%), 적미(1%) 등 10% 미만의 변화를 보였다.
- 그러나 통계적 유의성은 인정되지 않았으며, 전체 tocotrienol의 조성비율로 볼 때 α-tocotrienol은 3%정도를 차지하고 있어 단일 isomer별로 나타난 발아 후 증가는 전체 tocotrienol 함량의 증가로 나타날 수는 없었다.
- 발아 전후 현미 함유 vitamin E인 tocopherol 함량 값을 isomer별로 비교한 결과, 시험에 사용된 5종류의 현미에서 발아전후 뚜렷한 함량 변화가 없는 유사성이 나타났다. 일반현미의 경우 각 α-, β-, γ-tocopherol isomer별로 조금씩 차이가 있었지만 총 tocopherol 함량은 발아 전과 발아 후 모두 4.
- 발아 전후의 총 tocotrienol 함량 변화를 5 종류의 현미를 대상으로 평가한 결과 tocopherol에서와 유사하게 벼의 종류에 상관없이 통계적 유의성은 없었으나 약 10%씩 감소하는 경향을 나타내었다.
- 25 mg kg-1 감소한 경향이었다. 유사한 발아로 인한 총 tocopherol 감소 경향이 적미와 흑미에서 나타났는데, 적미의 경우는 발아 전 4.03 mg kg-1에서 발아 후 3.63 mg kg-1으로, 흑미의 경우는 발아 전 5.5 mg kg-1에서 발아 후 4.6 mg kg-1으로 나타나 비록 통계적 유의성은 없었으나 감소하는 경향이었다. 반면 녹미의 경우 발아 전후의 α-, β-, γ- 및 총 tocopherol 함량은 각각 발아전 3.
- 한편 stigmasterol은 모든 종류의 현미에서 발아로 인하여 5-27%의 증가를 나타내었는데, 이러한 stigmasterol 함량의 증가는 녹미를 제외한 모든 종류의 현미에서 발아 전 대비 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다. Stigmasterol 증가 정도는 발아적미에서 가장 크게 나타났는데, 발아 전 24.
- 한편 발아의 과정과 무관하게 5종류의 현미 종류별 squalene 함량을 비교한 결과, 발아 후를 기준으로 발아적미(34.22 mg kg-1) > 발아찹쌀현미(29.65 mg kg-1) >발아녹미(23.07 mg kg-1) > 발아흑미(20.44 mg kg-1) > 발아일반현미(18.00 mg kg-1) 순으로 나타나 일반적으로 기능성 쌀로 알려진 벼들에서 다소 높은 함량의 squalene이 포함된 것으로 나타났다.
- 한편 발아현미 종류별 총 tocotrienol 함량은 발아흑미(12.48 mg kg-1) > 발아일반현미(10.67 mg kg-1) > 발아적미(9.22 mg kg-1) > 발아찹쌀현미(8.31 mg kg-1) > 발아녹미(6.76 mg kg-1) 순으로 나타났으며, tocopherol류와 tocotrienol류를 합한 총 vitamin E 함량은 tocotrienol함량 순서와 유사하게 발아흑미(16.44 mg kg-1) > 발아일반현미(15.25 mg kg-1) >발아적미(12.74 mg kg-1) > 발아녹미(11.08 mg kg-1) > 발아찹쌀현미(10.31 mg kg-1)의 순으로 높게 나타났다.
- 4). 한편 일반현미의 경우 발아 전후에 각각 16.27 mg kg-1 및 18.00 mg kg-1으로 발아일반 현미에서 1.73 mg kg-1(11%) 증가하는 경향을 보였으며, 발아 적미에서도 유사한 발아과정 중 squalene 증가 경향(9%) 관찰되었다. 반면 발아흑미는 발아 전후에 동일한 수준의, 그리고 녹미의 경우는 발아로 인하여 발아 전 26.
- 98 mg kg-1을 나타내었다. 한편 현미, 혹은 발아 현미에 함유된 stigmasterol, campesterol, sitosterol 등 phytosterol류의 구성 비율을 살펴본 결과 현미의 종류 및 발아과정과 무관하게 campesterol은 11-15%, stigmasterol은 20-29%, sitosterol은 57-68%를 나타내 sitosterol의 구성 비율이 가장 높게 나타났으며 발아 전후의 phytosterol 조성비율의 변화는 전체의 5% 이내로 크지 않은 것으로 나타났다.
- 현미 종류별로 발아 전후의 squalene 함량변화를 살펴본 결과 발아찹쌀현미의 경우 발아 전 22.62 mg kg-1에서 발아후 29.65 mg kg-1으로 발아전보다 31%(7.03 mg kg-1) 뚜렷한 증가를 나타내었다(Fig. 4). 한편 일반현미의 경우 발아 전후에 각각 16.
- 현미의 종류별 발아 후 총 tocopherol 함량은 발아일반현미(4.91 mg kg-1) > 발아흑미(4.64 mg kg-1) > 발아녹미(4.48 mg kg-1) > 발아적미(3.64 mg kg-1) > 발아찹쌀현미(3.21 mg kg-1) 순으로 높게 나타났다.
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