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문제 정의
- 된다(28). 따라서 본 연구는 곡류에 그 함량이 높으며 전이 금속이온을 효과적으로 제거하는 것으로 알려진 phytic acid를 분석함으로써 금속이온 제거능과의 높은 상관성을 기대하였다. 그러나 낮은 상관계수로 인하여 특수미에는 phytic acid 이외의 물질들이 금속이온을 제거하는 역할을 하는 것으로 생각되며 이 물질들에 대한 보다 정밀한 분석이 수행되어야 하겠다.
- 그 외의 여러 연구 결과에 의하면 추출에 사용된 용매의 극성이 증가할수록 유용 성분의 추출률이 높아지며 물 추출물보다는 aqueous methanol과 ethanol을 사용하였을 경우 추출물의 활성이 증가하는 것으로 보고되었다(25,26). 따라서 본 연구에서는 methanol을 추출용매로 택하여 다양한 활성 성분을 추출하고 식물에 존재하는 산화 혹은 가수분해 효소를 불활성화시킴으로써 특수미에 존재하는 생리활성물질의 손실을 최소화하고자 하였다.
- 본 연구에서는 쌀 섭취의 중요성에 착안하여 건강 기능성 쌀로 개발된 특수미의 항산화 활성과 항산화 성분을 분석하고 항산화력과 항산화 성분 간의 상관성을 비교․분석하고자 하였다. 특수미 시료 중 흑미의 polyphenol, vitamin E, phytic acid, anthocyanin 함량은 각각 444.
- 본 연구에서는 적색미, 거대배아미, 흑미, 녹미, 고아미, 현미, 백미의 항산화 활성과 항산화 성분을 분석하고 항산화력과 항산화 성분 간의 상관성을 비교․분석하고자 하였다.
가설 설정
- 5)nd means not detected.
제안 방법
- 희석된 ABTS․+용액 1 mL에 추출액 20 μL를 가하여 흡광도의 변화를 정확히 30분 후에 측정하였다. 0.1 mM ascorbic acid를 이용하여 표준곡선을 작성한 후 시료의 항산화력(AEAC, ascorbic acid equivalent antioxidant capacity)을 계산하였다.
- 각 추출물 1 mL에 2 mM ferrous chloride와 5 mM ferrozine을 각각 100 μL씩 가하여 흡광도 값의 조정을 위해 methanol을 일정량 혼합하였다. 10분간 상온에서 방치한 후 562 nm에서 반응액의 흡광도를 측정하여 시료 첨가구와 비첨가구의 흡광도 차를 백분율로 표시하여 금속이온 제거능으로 나타내었다.
- Linoleic acid의 자동산화시스템을 이용하여 특수미 methanol 추출물의 지질과산화물의 생성 억제효과를 측정하였다. Fig.
- Methanol 추출물 250 μL에 0.2 M sodium phosphate buffer(pH 6.6) 250 μL, 1% potassium ferricyanide(K3Fe(CN)6) 250 μL를 각각 혼합하여 50℃에서 20분 동안 반응시킨 후 1% trichloroacetic acid(CCl3COOH, w/v)를 가하였다.
- 금속이온 제거능은 Yena 등(22)의 방법을 변형하여 측정하였다. 각 추출물 1 mL에 2 mM ferrous chloride와 5 mM ferrozine을 각각 100 μL씩 가하여 흡광도 값의 조정을 위해 methanol을 일정량 혼합하였다.
- 쌀 methanol 추출물에 의한 linoleic acid 에멀젼 기질에서의 과산화물 생성 억제효과를 측정하였다. 먼저 linoleic acid에멀젼 기질을 제조하는 방법으로는 linoleic acid 2.
- 총 polyphenol의 함량은 각 추출액 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가하고 3분 방치한 후 50% Folin-Ciocalteureagent 100 μL를 가하였다.
- 추출물의 비타민 E 분석은 methanol 추출물 일정량을 질소가스를 이용하여 증발시킨 후 다시 동량의 이동상으로 재용해하여 순상 HPLC에 주입하였다(16). HPLC 장치로는 solvent delivery pump M930(Young Lin Instrument Inc,Korea)과 형광검출기(LC305, Thermo Separation Products Inc, CA, USA)를 이용하였으며, 분석 컬럼은 Merck사로부터 LiChrosphere® Diol 100 column(250×4 mm, i.
- 95 mL를가하여 40℃ 항온기에 저장하면서 일정시간 동안 생성된 지질과산화 정도를 thiocyanate법에 의해서 측정하였다(21). 측정방법으로는 75% ethanol 4.7 mL에 각 시료 0.1 mL과 30% ammonium thiocyanate 0.1 mL을 넣고, 정확히 3분 후 0.02 M ferrous chloride 함유한 3.5% HCl 용액 0.1 mL를 첨가하여 500 nm에서 흡광도를 측정하였으며 계산식은 다음과 같다.
- 특수미의 vitamin E 함량은 순상 HPLC를 통해 8가지 유도체를 분리하였으며 그 중 생리활성이 가장 큰 α-tocopherol을 기준으로 그 함량을 α-tocopherol equivalent(αTE)로 나타내었다(Table 1).
- 희석된 ABTS․+용액 1 mL에 추출액 20 μL를 가하여 흡광도의 변화를 정확히 30분 후에 측정하였다.
대상 데이터
- HPLC 장치로는 solvent delivery pump M930(Young Lin Instrument Inc,Korea)과 형광검출기(LC305, Thermo Separation Products Inc, CA, USA)를 이용하였으며, 분석 컬럼은 Merck사로부터 LiChrosphere® Diol 100 column(250×4 mm, i.d. 5 μm, Hibar Fertigsaube RT, Darmstadt, Germany)을 구입하여사용하였다.
- 본 실험에 사용된 일반미, 즉 백미(milled rice), 현미(brown rice)와 현미 상태인 특수미, 즉 적색미(적진주벼, Jeogjinjubyeo), 거대배아미(큰눈벼, Keunnunbyeo), 흑미(흑진주벼, Heugjinjubyeo), 녹미(green rice), 고아미(고아미2호, Goami2)는 수원 농촌진흥청에서 제공받아 사용하였다. 항산화 성분 분석과 활성측정에 사용된 ABTS(2,2-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)), xanthine oxidase, linoleic acid, ferrozine, gallic acid 및 phyticacid는 Sigma(St.
- 일반미와 특수미 메탄올 추출물의 총 안토시아닌 함량은 Türker와 Erdoğdu(18)의 방법을 사용하였다. 시료에 0.1%HCl이 포함된 methanol 10 mL을 가하여 2시간 동안 혼합하여 4500 rpm에서 20분 동안 원심분리한 후 상징액을 취해 anthocyanin 분석 시료로 사용하였다. 위 추출물 1 mL에 0.
- 5 mL의 2,2'-bipyridine solution과 정확히 1분 동안 반응시킨 후 흡광도 519 nm에서 측정하였다. 표준물질로는 phytic acid를 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 일반미, 즉 백미(milled rice), 현미(brown rice)와 현미 상태인 특수미, 즉 적색미(적진주벼, Jeogjinjubyeo), 거대배아미(큰눈벼, Keunnunbyeo), 흑미(흑진주벼, Heugjinjubyeo), 녹미(green rice), 고아미(고아미2호, Goami2)는 수원 농촌진흥청에서 제공받아 사용하였다. 항산화 성분 분석과 활성측정에 사용된 ABTS(2,2-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)), xanthine oxidase, linoleic acid, ferrozine, gallic acid 및 phyticacid는 Sigma(St. Louis, MO, USA)에서 vitamin E는 Merck사(Darmstadt, Germany)에서 구입하여 사용하였다. 그 밖에 사용된 추출용매 및 시약은 analytical 및 HPLC 등급을 사용하였다.
이론/모형
- Xanthine oxidase의 억제능은 Duke 등(23)의 방법에 따라 측정하였다. Phosphate buffer(0.
- 2 여과지를 이용하여 분리하였고 상징액은 감압농축기(EYELA, Tokyo,Japan)를 사용하여 40°C이하에서 감압 농축하여 용매를 완전히 제거하였다. 건조함량법을 이용하여 수율을 측정한 후 추출물은 methanol로 재 용해하였다. 각 추출물은 질소 충진후 -20°C에서 보관하면서 실험에 사용하였다.
- 쌀 methanol 추출물에 의한 linoleic acid 에멀젼 기질에서의 과산화물 생성 억제효과를 측정하였다. 먼저 linoleic acid에멀젼 기질을 제조하는 방법으로는 linoleic acid 2.51 g을 99.5% ethanol 100 mL에 용해시킨 후 2.05 mL씩 취하여 conical tube에 넣고 각각의 쌀 추출물 2 mL을 첨가한 후, 0.05 M phosphate buffer(pH 7.0) 4 mL, 증류수 1.95 mL를가하여 40℃ 항온기에 저장하면서 일정시간 동안 생성된 지질과산화 정도를 thiocyanate법에 의해서 측정하였다(21). 측정방법으로는 75% ethanol 4.
- 일반미와 특수미 메탄올 추출물의 총 안토시아닌 함량은 Türker와 Erdoğdu(18)의 방법을 사용하였다.
- 총 항산화력의 측정은 Re 등(19)의 방법에 의해서 측정하였다. ABTS 7.
- 환원력은 Mau 등(20)의 방법에 의해 측정하였다. Methanol 추출물 250 μL에 0.
성능/효과
- Linoleic acid의 자동산화시스템을 이용하여 특수미 methanol 추출물의 지질과산화물의 생성 억제효과를 측정하였다. Fig. 3에 나타난 바와 같이 흑미가 84.18%로 가장 높은 지질과산화 억제 효과를 나타내었고 그 다음으로 녹미(80.94), 현미(79.80), 거대배아미(70.41), 적색미(70.41), 백미(9.61%) 순이었다. 위의 연구 결과를 토대로 linoleic acid가 생체막 구성 지방산의 하나인 점을 감안할 때 특수미의 methanol 추출물은 생체 내에서 산화적 스트레스에 의해 유발되는 여러 만성질환을 예방에 좋은 소재가 될 수 있음을 시사한다.
- 일반미와 특수미의 methanol 추출물의 수율은 Table 1에 나타내었다. 각 시료의 수율은 고아미 5.55%를 비롯하여 거대배아미 4.80, 녹미 4.37, 흑미 3.70, 적색미 3.40, 현미 3.39를 나타냈으며, 백미가 1.40%로 가장 낮은 값을 보였다. Zieliński등(24)은 methanol을 추출용매로 사용하였을 경우 그 추출물의 높은 항산화 활성과 항산화 성분 함량을 보고하였다.
- 기존의 연구 보고에 의하면 xanthine oxidase의 대표적인 저해물질은 polyphenol 화합물의 일종인 flavonoid이며 차의 경우 flavan-3-ol화합물(32)로 확인된 바 있다. 따라서 본 연구에서도 항산화 성분과의 상관분석 결과 polyphenol 함량과 상당한 상관성(R2=0.8032)을 나타낸 것으로 생각된다. 본 연구의 결과 특수미는 상당한 xanthine oxidase 저해효과를 가지고 있어 통풍과 xanthine oxidase의 이상 대사에 의해 유발되는 질병의 예방에 효과적일 것으로 기대된다.
- 9921) 존재하는 것으로 보아 쌀 methanol 추출물의 polyphenol 화합물이 효과적으로 유리라디칼을 제거할 수 있을 것으로 생각된다. 또한 phytic acid 함량과도 상당히 높은 상관성(R2=0.8566)을 나타내는 것으로 보아 methanol 추출물이 체내지질산화에 촉매 작용을 하는 금속이온들도 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 생각한다.
- 90 mg/100 g으로 vitamin E를 제외하고 다른 특수미에 비해 가장 높은 항산화 성분 함량을 나타내었다. 또한 흑미 methanol 추출물의 총 항산화력(697.27 AEAC), 환원력(2.32 A700), 지질과산화 억제력(84.18%), 금속이온 제거능(38.47%), xatnhine oxidase 억제활성(66.52%)은 금속이온 제거능을 제외하고 다른 시료에 비해 높은 활성을 나타내었다. 특수미의 항산화 성분과 항산화 활성간의 상관분석 결과polyphenol 함량이 높을수록 총 항산화력(R2=9921), 환원력(R2=9856) xanthine oxidase 억제 활성(R2=8032)이 증가하는 것으로 나타났다.
- 61%) 순이었다. 위의 연구 결과를 토대로 linoleic acid가 생체막 구성 지방산의 하나인 점을 감안할 때 특수미의 methanol 추출물은 생체 내에서 산화적 스트레스에 의해 유발되는 여러 만성질환을 예방에 좋은 소재가 될 수 있음을 시사한다.
- 따라서 쌀의 methanol 추출물의 polyphenol 함량을 분석함으로써 항산화 활성과의 상관성을 분석하는 것은 중요하다. 일반 백미와 현미의 총 polyphenol 함량은 각각 15.15와 57.96 mg/100g으로 상대적으로 도정 비율이 낮은 현미가 높은 함량을 나타내었다. 특수미의 경우 흑미가 444.
- 1에 나타내었다. 총 항산화력은 흑미(697.27 AEAC),적색미(309.98 AEAC), 거대배아미(59.37 AEAC), 고아미(55.61 AEAC), 현미(49.60 AEAC), 녹미(48.49 AEAC), 백미(15.50 AEAC) 순이었다. AEAC 값이 가장 높은 흑미의 경우 697.
- 4에 나타내었다. 총항산화력 및 환원력, 지질과산화억제력과는 상이하게 흑미(38.47%)가 아닌 적색미(78.13%)가 가장 높은 금속이온 제거력을 나타내었다. 금속이온 제거능과 본 연구에서 측정된 polyphenol과 vitamin E 등의 항산화 성분 사이에는 상관성이 존재하지 않는 것으로 나타났는데 이것은 금속이온을 제거하는 물질과 유리라디칼을 제거하는 물질간의 작용기작의 차이점에서 비롯된 것으로 생각ABCDEFG Inhibition of lipid peroxidation (%) 020406080100Fig.
- 따라서 체내 xanthine oxidase의 저해는 통풍의 완화와 만성질환의 예방을 기대할 수 있다. 특수미 methanol 추출물의 xanthine oxidase 억제 효과를 측정한 결과(Fig. 5) 흑미(66.52)와 적색미(65.48)가 높은 활성을 나타내었으며 그 다음으로 녹미(47.73), 거대배아미(45.28), 고아미(42.76), 현미(36.59), 백미(36.28%) 순으로 나타났다. 기존의 연구 보고에 의하면 xanthine oxidase의 대표적인 저해물질은 polyphenol 화합물의 일종인 flavonoid이며 차의 경우 flavan-3-ol화합물(32)로 확인된 바 있다.
- 본 연구에서는 쌀 섭취의 중요성에 착안하여 건강 기능성 쌀로 개발된 특수미의 항산화 활성과 항산화 성분을 분석하고 항산화력과 항산화 성분 간의 상관성을 비교․분석하고자 하였다. 특수미 시료 중 흑미의 polyphenol, vitamin E, phytic acid, anthocyanin 함량은 각각 444.38, 0.79, 130.92,146.90 mg/100 g으로 vitamin E를 제외하고 다른 특수미에 비해 가장 높은 항산화 성분 함량을 나타내었다. 또한 흑미 methanol 추출물의 총 항산화력(697.
- 96 mg/100g으로 상대적으로 도정 비율이 낮은 현미가 높은 함량을 나타내었다. 특수미의 경우 흑미가 444.38 mg/100 g으로 가장 높은 함량을 나타내었으며 적색미, 거대 배아미, 고아미, 녹미가 각각 239.67, 68.18, 65.02, 56.58 mg/100 g의 함량을 나타내었다. 흑미와 적색미의 경우 다른 곡류에 비해 다량의 polyphenol 함량을 나타내었는데 이는 위 두 유색미에 존재하는 anthocyanin에서 기인되는 것으로 생각한다.
- 52%)은 금속이온 제거능을 제외하고 다른 시료에 비해 높은 활성을 나타내었다. 특수미의 항산화 성분과 항산화 활성간의 상관분석 결과polyphenol 함량이 높을수록 총 항산화력(R2=9921), 환원력(R2=9856) xanthine oxidase 억제 활성(R2=8032)이 증가하는 것으로 나타났다. 흑미와 더불어 적색미도 상당한 항산화 성분을 함유하고 있었으며 그에 따른 우수한 항산화 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
- 특수미의 환원력을 측정한 결과 총 항산화력과 마찬가지로 흑미와 적색미가 나머지 특수미에 비해 현저히 높은 환원력을 나타내었다(Fig. 2). 상관관계 분석결과 polyphenol 함량이 증가할수록 환원력도 증가하였는데 이는 흑미와 적색 미 methanol 추출에는 수소를 공여함으로써 유리라디칼을 안정화시키고 산화반응을 종결시킬 수 있는 reductone이 함유되어 있는 것으로 생각된다(30).
- 27 mg과 동일한 항산화력을 지니는 것으로 해석할 수 있다. 항산화 성분과의 상관분석결과(Table 2) 총항산화력과 polyphenol 함량과는 양의 상관성이(R2=0.9921) 존재하는 것으로 보아 쌀 methanol 추출물의 polyphenol 화합물이 효과적으로 유리라디칼을 제거할 수 있을 것으로 생각된다. 또한 phytic acid 함량과도 상당히 높은 상관성(R2=0.
- 특수미의 항산화 성분과 항산화 활성간의 상관분석 결과polyphenol 함량이 높을수록 총 항산화력(R2=9921), 환원력(R2=9856) xanthine oxidase 억제 활성(R2=8032)이 증가하는 것으로 나타났다. 흑미와 더불어 적색미도 상당한 항산화 성분을 함유하고 있었으며 그에 따른 우수한 항산화 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 쌀의 항산화 성분과 항산화 활성연구에 있어 기초 자료로서 활용될 것으로 예상되며, 건강증진 식품으로서 쌀을 인식시켜 나아가 쌀의 소비 촉진에 영향을 끼칠 것으로 기대한다.
후속연구
- 따라서 본 연구는 곡류에 그 함량이 높으며 전이 금속이온을 효과적으로 제거하는 것으로 알려진 phytic acid를 분석함으로써 금속이온 제거능과의 높은 상관성을 기대하였다. 그러나 낮은 상관계수로 인하여 특수미에는 phytic acid 이외의 물질들이 금속이온을 제거하는 역할을 하는 것으로 생각되며 이 물질들에 대한 보다 정밀한 분석이 수행되어야 하겠다.
- 적색미의 경우 methanol 추출물이 anthocyanin 특유의 적색을 띠었으나 그 함량이 검출되지 않은 것은 본 연구에 적용된 비색법이 검출한계가 높기 때문인것으로 생각된다. 따라서 시료의 정확한 anthocyanin 함량을 얻기 위해서는 HPLC 등과 같은 정확성과 정밀성이 높은 방법이 적용되어야 하겠다.
- 흑미와 더불어 적색미도 상당한 항산화 성분을 함유하고 있었으며 그에 따른 우수한 항산화 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 쌀의 항산화 성분과 항산화 활성연구에 있어 기초 자료로서 활용될 것으로 예상되며, 건강증진 식품으로서 쌀을 인식시켜 나아가 쌀의 소비 촉진에 영향을 끼칠 것으로 기대한다.
- 8032)을 나타낸 것으로 생각된다. 본 연구의 결과 특수미는 상당한 xanthine oxidase 저해효과를 가지고 있어 통풍과 xanthine oxidase의 이상 대사에 의해 유발되는 질병의 예방에 효과적일 것으로 기대된다.
- 일반적으로 쌀에는 종실류 및 유지류에 비해 vitamin E 함량이 낮은 것으로 보고되지만 우리나라의 경우 쌀의 섭취빈도가 높아 훌륭한 급원식품이 될 수 있다. 특히 곡류에는 vitamin E 유도체 중 혈중 콜레스테롤의 함량을 낮추는 효과가 가장 큰 tocotrienol의 존재 비율이 다른 식품에 비해 높아 본 연구에 이용된 현미와 특수미는 동맥경화 및 심혈관질환 등의 만성질환 예방에 도움이 될 것으로 생각된다(9).
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