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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 열처리온도가 몇 가지 과채류의 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량 변화에 미치는 영향을 살펴보고 열처리 전과 후의 항산화 활성의 변화를 비교하여 열처리효과를 평가하고자 하였다.
제안 방법
- 총 항산화력은 ABTS cation decolorization assay 방법 (9)에 의하여 측정하였다. 2,2'-Azino-bis-(3-ethylbenozothiazoline-6-sufnic acid) (ABTS, Sigma Aldrich) 7.4 mM과 2.6 mM의 potassium persulphate을 하루 동안 암소에서 방치하여 ABTS 양이온을 형 성시킨 후 이 용액을 735 nm에서 흡광도 값이 1.4가 되도록 물 의 흡광계수(£=3.6x104 M-1cm-1)를 이용하여 증류수로 희석하였 다 희석된 ABTS 용액 1 mL에 추출액 50 μL를 가하여 흡광도 의 변화를 정확히 60분 후에 측정하였으며, 표준물질로서 Lascorbic acid(Sigma Aldrich)를 동량 첨가하였다. 총항산화력은 ascorbic acid에 해당하는 항산화력(AEAC)으로 나타내었다.
- 각각의 열처리조건에서 처리된 과채류의 총 플라보노이드 함량은 Dewanto 둥(12)의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 추출물 250μL에 증류수 1 mL와 5% NaNO2 75 μL를 가한 다음, 5분 후 10% AlCE 6HQ 150 pL를 가하여 6분 방치하고 1 N NaOH 500 μL를 가하였다.
- 열처리 시료 중에 함유된 유용성분을 추출하기 위하여 열처리 시료 5 g에 70% methanol 100 mL를 가하고 70oC에서 2시간 동안 2회 환류추출한 다음 감압여과하여 불용성물질을 제거하였다. 추출물은 회전진공농축기(EYELA N-1000, Tokyo, Japan)로 40oC 에서 농축하여 용매를 완전히 제거한 다음 초기시료와의 중량 비 로 추출수율을 계산하였고 일정량의 증류수로 정용하여 분석용 시료로 사용하였다.
- 열처리가 과채류의 유용성분 변화와 항산화 활성에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 멜론, 사과, 토마토, 참외 및 수박을 시료 로 110, 120, 130, 140 및 150oC에서 2시간 열처리한 후 총 폴리 페놀 및 플라보노이드 함량 그리고 전자공여능(EDA) 및 총항산 화력 (AEAC)을 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 6가지 과채류 모두 온도가 증가함에 따라 증가하였으며, 참외의 경우 무처리에서 0.
- 열처리장치는 10 kg/cm2 이상의 압력에서도 견딜 수 있도록 고 안, 제작된 장치(Jisico, Seoul, Korea)를 사용하였으며, 시료는 내 부용기에 담겨진 후 일정량의 물이 첨가된 외부용기에 넣어 뚜 껑을 밀봉한 다음 외부용기를 온도조절장치에 넣고 정해진 온도 와 시간에 따라 가열됨으로써 직접적인 열전달에 의한 시료의 탄 화를 방지하도록 설계하였다. 열처리온도와 시간은 선행연구(5-8) 를 통하여 성분 및 항산화 활성 변화가 많이 발생하는 110, 120, 130, 140 및 150oC로 설정하였고, 열처리시간은 2시간으로 설정 하였다. 열처리하지 않은 시료를 대조구로 하였으며, 모든 실험 은 3회 반복하였다
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열처리
열처리장치는 10 kg/cm2 이상의 압력에서도 견딜 수 있도록 고 안, 제작된 장치(Jisico, Seoul, Korea)를 사용하였으며, 시료는 내 부용기에 담겨진 후 일정량의 물이 첨가된 외부용기에 넣어 뚜 껑을 밀봉한 다음 외부용기를 온도조절장치에 넣고 정해진 온도 와 시간에 따라 가열됨으로써 직접적인 열전달에 의한 시료의 탄 화를 방지하도록 설계하였다. 열처리온도와 시간은 선행연구(5-8) 를 통하여 성분 및 항산화 활성 변화가 많이 발생하는 110, 120, 130, 140 및 150oC로 설정하였고, 열처리시간은 2시간으로 설정 하였다.
- 열처리온도와 시간은 선행연구(5-8) 를 통하여 성분 및 항산화 활성 변화가 많이 발생하는 110, 120, 130, 140 및 150oC로 설정하였고, 열처리시간은 2시간으로 설정 하였다. 열처리하지 않은 시료를 대조구로 하였으며, 모든 실험 은 3회 반복하였다
- Louis, MO, USA)를 5, 10, 25 및 50배로 희석하여 사용하였으며, 검량선 작성 후 총 폴리페놀 함량은 시료 100 g 중의 mg tannic acid로 나타내었다. 열처리하지 않은 원료시료를 대조 구로 사용하였다.
- 열처리 시료 중에 함유된 유용성분을 추출하기 위하여 열처리 시료 5 g에 70% methanol 100 mL를 가하고 70oC에서 2시간 동안 2회 환류추출한 다음 감압여과하여 불용성물질을 제거하였다. 추출물은 회전진공농축기(EYELA N-1000, Tokyo, Japan)로 40oC 에서 농축하여 용매를 완전히 제거한 다음 초기시료와의 중량 비 로 추출수율을 계산하였고 일정량의 증류수로 정용하여 분석용 시료로 사용하였다.
대상 데이터
- v}^.(Lycopersicon esculentum), 참오!(CUcwmis melon var. makuwa) 및 수박(Citrullus vulgaris、)은 2006년 국내에서 생산된 것으로 충북 청주시 농협물류센터에서 구입하였으며, 바나나(Musa sapientum)는 필리핀산으로 대형 할 인 마트에서 구입하여 사용하였다. 모든 과채류는 가식부위만을 세절하여 20 mL 용기에 5g씩 넣은 후 밀봉하여 열처리하였다.
- 실온에서 30분 방치 후 반응액의 흡광도 값을 750 nm에서 측정하였다. 표준물질로 tannic acid(Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA)를 5, 10, 25 및 50배로 희석하여 사용하였으며, 검량선 작성 후 총 폴리페놀 함량은 시료 100 g 중의 mg tannic acid로 나타내었다. 열처리하지 않은 원료시료를 대조 구로 사용하였다.
데이터처리
- Changes of total polyphenol contents of fruits and vegetables with heating temperatures. Any means in the same column followed by the same letter are not significantly (p<0.05) different by Duncan's multiple range test.
- 실험결과에 대한 통계분석은 SAS program(SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석을 실시한 후 Duncan의 다중검정 을 실시하여, 상관관계를 분석하였다.
이론/모형
- 열처리 시료 추출물 중의 총 폴리페놀 함량은 Dewanto 둥(12) 의 방법에 따라 Folin-Ciocalteu reagent가 추출물의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 측정하였다. 즉, 각 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가한 후 3분 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent 100μL를 가하였다.
- 열처리된 추출물의 DPPH(1, 1-diphenyl-2-picryl hydrazyl, Sigma Aldrich) 에 의한 전자공여능(electron donating ability, EDA)은 Choi 둥(13)의 방법에 따라 측정하였다. 즉, 0.
- 총 항산화력은 ABTS cation decolorization assay 방법 (9)에 의하여 측정하였다. 2,2'-Azino-bis-(3-ethylbenozothiazoline-6-sufnic acid) (ABTS, Sigma Aldrich) 7.
성능/효과
- 각각의 열처리온도에서 시료의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과는 Fig. 2에서 보는 바와 같이 열처리온도가 증가함에 따라 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 낮은 열처리온도보다 140 및 150oC
- 각각의 온도에서 열처리한 과채류의 총 플라보노이드 함량은 Fig. 3에서 보는 바와 같이 열처리온도가 증가할수록 증가하였다 (p<0.05). 특히 140oC 및 150oC에서 열처리한 경우 6가지 과채류\가 모두 무처리보다 많은 증가를 나타내었다.
- 80 μg/g으로 무처리 멜론보다 약 37배 이상 증가하였다. 또한 DPPH assay에서 항산화 활성은 열처리온도가 증가함에 따라 증가하였으며, 수박의 경우 110oC 처리에서는 4.52%(500 μg/mL)이었던 것이 150oC 처리에서 84.37%(500 μg/mL)로 증가하였다. 총 항산화 력도 모든 열처리 시료에서 무처리 시료보다 높게 나타났으며, 무처리 멜론에서 0.
- 여기서 150oC 열처리 시 총폴리 페놀 함량이 감소한 것은 탄화에 의한 것으로 생각되며, 이 부분에 대해서는 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다. 상관관계 분석 결과(Fig. 1) 총 폴리페놀 함량이 증가할수록 항산화 활성 (EDA % 및 AEAC)이 증가하는 양의 상관관계 (p<0.001)를 나타내었다.
- 열처리 과채류 추출물의 항산화력(AEAC, ascorbic acid equivalent antioxidant activity)를 측정한 결과는 Fig. 5에서 보는 바와 같이 무처리보다 열처리온도가 증가할수록 AEAC값이 증가하였다(p<0.05). 열처리 토마토 추출물의 경우 150oC 열처리 시 4.
- 05). 열처리 토마토 추출물의 경우 150oC 열처리 시 4.59 mg AA eq/100g으로 무처리의 0.61 mg AA eq/100g보다 많은 증가를 보였으며, 멜론과 수박의 경우도 무처리에서 각각 0.51 및 0.64 mg AA eq/100g이었으나 140oC 열처리에서 각각 13.13 및 8.81 mg AA eq/100g으로 총 항산화력이 증가하였다. 6종류의 과채류 중 총 항산화력이 가장 높은 것은 참외로 150oC 열처리 시 16.
- Woo 등(6)의 연구에서는 열처리 감초의 경우 120oC, 2시간 처리한 시료에서 2, 112 mg AA eq/100g 으로 무처리의 1, 920 mg AA eq/100g보다. 증가하였으며, 140oC, 2시간 처리에서도 2, 036 mg AA eq/100g으로 무처리보다 총 항산화력이 증가하였다고 보고하였는데 이러한 결과와 비교해 볼 때 열처리로 인한 과채류의 구성성분들이 분해 또는 중합되어 항산화 물질들이 생성되면서, 총 폴리페놀 및 플라보노이드, 전자공여 능 등이 증가하고 총 항산화력 역시 증가하는 것으로 생각된다.
- 열처리가 과채류의 유용성분 변화와 항산화 활성에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 멜론, 사과, 토마토, 참외 및 수박을 시료 로 110, 120, 130, 140 및 150oC에서 2시간 열처리한 후 총 폴리 페놀 및 플라보노이드 함량 그리고 전자공여능(EDA) 및 총항산 화력 (AEAC)을 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 6가지 과채류 모두 온도가 증가함에 따라 증가하였으며, 참외의 경우 무처리에서 0.40 mg/g이었던 것이 150oC에서는 2.80 mg/g으로 증가하였다. 총 플라보노이드 함량도 열처리온도의 증가에 따라 증가하였으 며 무처리 멜론에서 4.
- 73 μg/g으로 증가되었다는 결과로 볼 때 총 폴리페놀의 증가에서와 마찬가지로 열처리에 의해 플라보노이드 물질이 증가한 것으로 생각되며, 이에 대한 많은 연구가 필요하리라 생각된다. 총 플라보노이드 함량과 항산화 활성과의 상관관계 분석 결과(Fig. 1), 총 플라보노이드 함량이 증가할수록 항산화 활성(EDA 및 AEAC)이 증가하는 양의 상관관계0<0.001)를 나타내었다.
- 80 mg/g으로 증가하였다. 총 플라보노이드 함량도 열처리온도의 증가에 따라 증가하였으 며 무처리 멜론에서 4.54 μg/g이었던 것이 150oC에서는 148.80 μg/g으로 무처리 멜론보다 약 37배 이상 증가하였다. 또한 DPPH assay에서 항산화 활성은 열처리온도가 증가함에 따라 증가하였으며, 수박의 경우 110oC 처리에서는 4.
- 37%(500 μg/mL)로 증가하였다. 총 항산화 력도 모든 열처리 시료에서 무처리 시료보다 높게 나타났으며, 무처리 멜론에서 0.51 mg AA eq/100g이었던 것이 150oC에서는 12.95mg AA eq/100g으로 증가하였다.
- 80 mg/ g으로 다른 시료보다 크게 증가하였다. 토마토, 사과 및 바나나의 경우 무처리 시 총 폴리페놀 함량은 각각 0.33, 0.82 및 0.123 mg/g이었으며, 열처리온도가 증가할수록 증가하여 140oC에서는각각 2.02, 2.28 및 1.55 mg/g를 나타내었으나 150oC 처리에서는 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. Hwang 등(7)의 연구에 의하면 열처리 배의 총 폴리페놀 함량은 무처리 시 0.
- 09%로 오히려 감소하는 것으로 나타나 150oC의 고온으로 처리할 경우 유효성분들이 많이 파괴되는 것으로 생각된다. 항산화 활성을 측정한 결과, 각각의 처리에서 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 높은 처리가 항산화 활성도 높은 경향을 보였으며(Fig. 1), 이는 페놀화합물은 항산화 활성을 나타내는 대표적인 화합물로 열처리에 따른 페놀 화합물의 증가로 항산화효과가 증가되었을 것으로 생각된다. 이러한 연구결과는 열처리 인삼(5)에서도 보고되었는데 무처리 인삼의 IC50값은 17.
후속연구
- 36 μg/g으로 크게 증가하였다. Yang 등(5)의 연구에 의하면 열처리조건에 따른 인삼의 총 플라보노이드 함량에서 무처리는 0.39 mg/g이었지만 열처리 조건에 따라 0.42 mg/g에서 최고 4.75 mg/g까지 증가하였다는 연구 결과와 Kwon 등(8)의 생마늘의 총 플라보노이드 함량은 32.06 pg/ g이었으나 150oC, 1시간 열처리한 마늘에서 532.73 μg/g으로 증가되었다는 결과로 볼 때 총 폴리페놀의 증가에서와 마찬가지로 열처리에 의해 플라보노이드 물질이 증가한 것으로 생각되며, 이에 대한 많은 연구가 필요하리라 생각된다. 총 플라보노이드 함량과 항산화 활성과의 상관관계 분석 결과(Fig.
- 34 mg/g으로 증가하였다고 보고되었으며, peanut hulls를 고온에서 볶음처리하였을 때 열처리 시간이 증가할수록 총 폴리페놀 함량이 증가하는 연구(14) 결과로 미루어 볼 때 열처리에 따른 총 폴리페놀 함량의 증가는 단백질과 결합된 고분자의 페놀성화합물이 열처리에 의해 저분자의 페놀성화합물로 전환되었거나, 열처리에 의해 이들 페놀 화합물의 결합이 파괴 또는 고온고압상태에서 새로운 페놀 화합물이 생성되었기 때문이라 생각된다. 여기서 150oC 열처리 시 총폴리 페놀 함량이 감소한 것은 탄화에 의한 것으로 생각되며, 이 부분에 대해서는 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다. 상관관계 분석 결과(Fig.
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