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문제 정의
- 국내 시판되는 블루베리와 라즈베리의 영양성분 및 항산화 활성에 대하여 조사하였다. 블루베리와 라즈베리 각각의 일반성분은 수분 10.
- 따라서 본 연구에서는 국내에서 광범위하게 이용되는 베리류 중 시판되고 있는 블루베리와 라즈베리의 일반성분, 무기질 및 아미노산과 같은 영양성분 분석과 80% 메탄올 추출물로 DPPH와 ABTS radical 소거활성, 환원력, 자동산화억제력 및 β-carotene bleaching 분석법을 통한 항산화 효과를 비교하여 베리류를 이용한 각종 기능성식품 소재 및 가공품 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
제안 방법
- β-carotene-linoleate system을 이용한 항산화 효과의 측정은 Elzaawely 등의 방법(29)을 변형하여 측정하였다.
- 무기성분 분석은 각 시료 0.2 g에 분해용액(HClO4 : H2SO4 : H2O2＝9:2:5) 25 mL를 가하여 열판(hot plate)에서 무색으로 변할 때까지 분해한 후 100 mL로 정용하여 여과 (Whatman No. 2)한 후 Inductively coupled plasma(Aton scan 25, Thermo Jarnell Ash Co., France)로 분석하였다. 분석조건 중 RF power는 1,300 W이며, analysis pump flow rate는 1.
- 분석에 이용한 column은 ultrapac 11 cation exchange resin(11 μm±2μm)을 사용하였고, flow rate와 buffer는 각각 ninhydrin 25 mL/hr와 pH 3.20～10.0으로 하였으며, column 온도와 reaction 온도는 각각 46℃와 88℃로 하였고, 분석시간은 44분 동안 분석하였다(24).
- 시료 200 mg을 취하여 6 N HCl 용액을 가하고 진공밀봉 하여 heating block(110±1℃)에서 24시간 동안 가수분해 시킨 후 glass filter로 여과한 여액을 회전진공농축기(EYLYA, N-N series, Japan)를 이용하여 HCl을 제거하고 증류수로 3회 세척한 다음 감압농축 하여 sodium citrate buffer(pH 2.2) 2 mL로 용해한 후 0.22 μm membrane filter로 여과한 여액을 아미노산 자동분석기(Biochrom 20, Pharmacia Biotech, Sweden)를 이용하여 분석하였다.
- 시료 용액 50 μL와 ABTS 용액 1 mL를 혼합하여 30초간 진탕한 후 2.5분간 반응시키고, 734 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 아래의 식에 의해 라디칼 소거활성을 계산하였다(26).
- 5 mL, 10%, w/v)를 첨가하여 650×g에서 10분간 원심분리 하였다. 원심분리한 상징액(5 mL)에 탈이온수(5 mL)와 1% ferric chloride 1 mL를 첨가시킨 후 UV-spectrophotometer(Shimadzu UV-1601, Japan)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다(27).
- 이 혼합 용액을 23℃에서 2시간 동안 정치한 후 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도는 gallic acid 를 이용하여 작성된 검량선으로 총 페놀화합물 함량을 계산 하였다(22).
대상 데이터
- 7 mM ABTS 5 mL와 140 mM K2S2O8 88 μL를 섞어 어두운 곳에 14～16시간 방치시킨 후, 이를 무수 에탄올과 약 1:88 비율로 섞어 734 nm에서 대조구의 흡광도 값이 0.7±0.02가 되도록 조절한 ABTS 용액을 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 블루베리와 라즈베리는 진주시 내에 위치한 마트에서 구매하였으며, 추출물의 제조는 80% 메탄올 100 mL에 시료 10 g을 넣어(v/w) 2시간 환류냉각 추출한후 여과지(Whatman No. 2, England)로 여과, 농축하여 동결건조한 다음 항산화 활성 실험에 사용하였다.
데이터처리
- 통계처리는 Window 용 SAS 8.0 version을 이용하여 분산분석(analysis of variance)을 실시하였으며, Duncan의 다중범위검정법(Duncan’s multiple range test)으로 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 수분함량은 105℃ 건조 후 항량을 측정하여 산출하였고, 조단백질은 Auto-kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출장치로 추출하여 측정하였으며, 조섬유는 1.25% H2SO4 및 NaOH 분해법으로, 조회분은 550℃ 직접회화법으로 측정하였고, 그 외 나머지 성분들은 가용성 무질소물(당)로 나타내었다(21).
성능/효과
- 그러나 positive control로 사용된 α-tocopherol 및 ascorbic acid와는 비교하여 낮은 활성을 보였다. ABTS․+ radical 소거활성을 측정한 결과 역시 DPPH radial 소거활성과 유사하게 농도 의존적인 결과를 나타내었으며(Fig. 2), 농도 10 mg/mL에서 블루베리와 라즈베리 80% 메탄올 추출물에서 각각 99.12%와 65.58%의 ABTS․+ radical 소거활성을 보여 총페놀화합물의 함량이 높게 나타난 블루베리에서 라즈베리보다 높은 ABTS․+ radical 소거활성을 보였다. 따라서 이와 같은 결과로 많은 연구자들이 총페놀 화합물의 함량과 항산화 등과 같은 생리적 기능성과 매우 깊은 연관성을 지니고 있다는 결과와 동일한 결과를 보였다.
- 국내시판 중인 블루베리와 라즈베리의 일반성분을 분석한 결과는 Table 1에서 보는 바와 같이 블루베리에서는 가용성 무질소물 81.36%, 수분 10.47%, 조단백 2.66%, 조지방 2.04%, 회분 1.99% 및 조섬유 1.48% 순이었으며, 라즈베리의 경우 가용성 무질소물 70.19%, 수분 22.67%, 조단백 2.64%, 회분 1.98%, 조지방 1.67% 및 조섬유 0.85% 순이었다. Oh 등(30)은 국내산 나무딸기류 6종 즉, black raspberry, Korean raspberry, mountain raspberry, blackberry, raspberry 및 boysenberry의 수분함량을 측정한 결과 82.
- 58%의 ABTS․+ radical 소거활성을 보여 총페놀화합물의 함량이 높게 나타난 블루베리에서 라즈베리보다 높은 ABTS․+ radical 소거활성을 보였다. 따라서 이와 같은 결과로 많은 연구자들이 총페놀 화합물의 함량과 항산화 등과 같은 생리적 기능성과 매우 깊은 연관성을 지니고 있다는 결과와 동일한 결과를 보였다.
- 블루베리와 라즈베리 80% 메탄올 추출물을 이용하여 DPPH radical 소거활성을 측정한 결과는 Fig. 1과 같이 추출물의 농도가 증가함에 따라 DPPH radical 소거활성이 증가하는 경향을 보였으며, 농도 10 mg/mL에서 블루베리와 라즈베리에서 각각 92.60%와 91.32%의 소거활성을 보였다. 그러나 positive control로 사용된 α-tocopherol 및 ascorbic acid와는 비교하여 낮은 활성을 보였다.
- 55%였다고 보고하여 본 실험에 사용된 블루베리와 라즈베리의 수분함량과 많은 차이를 보이는데 이는 시판 블루베리와 라즈베리의 저장기간 연장을 위하여 건조한 블루베리와 라즈베리를 구입하여 실험을 하였기 때문인 것으로 생각된다. 블루베리와 라즈베리 80% 메탄올 추출물을 이용하여 총 페놀화합물 함량을 분석한 결과 각각 9.028 mg/g 및 5.340 mg/g으로 블루베리가 라즈베리보다 높은 총 페놀화합물 함량을 보였다(Table 1). Park 등(32)은 복분자 딸기 열매의 품종별 총 페놀 함량을 측정한 결과 품종별에 따른 총 페놀 함량은 20.
- 82 mg/100 g이었으며, 주요 아미노산으로는 glutamic acid, aspartic acid 및 leucine이었다. 블루베리와 라즈베리 80% 메탄올 추출물의 DPPH 및 ABTS radical 소거활성을 측정한 결과 농도 5 mg/mL에서 각각 88.67%와 62.77%, 76.34%와 30.53%의 소거활성을 보였다. 블루베리와 라즈베리 80% 메탄올 추출물의 환원력을 이용한 항산화 활성은 농도의존적인 경향을 보였으며, β-carotene-linoleate와 FTC method를 이용한 항산화활성은 블루베리가 라즈베리보다 2배 높은 활성을 보였다.
- 블루베리와 라즈베리 80% 메탄올 추출물의 농도가 증가함에 따라 β-carotene의 변색방지효과도 점차 적으로 증가하는 경향을 보였으며, 특히 10 mg/mL의 농도에서는 각각 53.80%와 36.41%의 변색방지효과를 보여 라즈베리보다는 블루베리에서 높은 효과를 보였다.
- 53%의 소거활성을 보였다. 블루베리와 라즈베리 80% 메탄올 추출물의 환원력을 이용한 항산화 활성은 농도의존적인 경향을 보였으며, β-carotene-linoleate와 FTC method를 이용한 항산화활성은 블루베리가 라즈베리보다 2배 높은 활성을 보였다.
- 국내 시판되는 블루베리와 라즈베리의 영양성분 및 항산화 활성에 대하여 조사하였다. 블루베리와 라즈베리 각각의 일반성분은 수분 10.47%와 22.67%, 조단백질 2.66%와 2.64%, 조지방 2.04%와 1.67%, 가용성물질소물 81.36%와 70.19%, 조섬유 1.48%와 0.85% 및 회분 1.99%와 1.98%였다. 총페놀화합물 함량은 라즈베리(5.
- 3과 같다. 블루베리와 라즈베리 추출물의 농도가 증가함에 따라 환원력도 증가하는 경향을 보였으나, 2.5 mg/mL의 농도까지는 블루베리와 라즈베리간의 환원력 차이는 뚜렷하게 나타나지 않았으나 5 mg/ mL이상의 농도에서는 다소 차이를 보여 농도 20 mg/mL에서는 블루베리와 라즈베리에서 각각 1.98과 1.59의 환원력을보였다. Park 등(32)은 복분자 딸기 열매의 품종별 환원력을 측정한 결과 DPPH radical 소거활성과 동일하게 총페놀 및 비타민 C 함량이 높게 나타난 정금 3호의 환원력이 0.
- 식품이나 생체막에 존재하는 지질의 산화를 방지하기 위하여 블루베리와 라즈베리 80% 메탄올 추출물이 linolenic acid의 과산화 방지효과를 측정한 결과는 Fig. 4와 같이 추출물을 첨가하지 않은 대조구의 경우 저장 120시간까지 급격 하게 지질의 산화가 진행된 반면 블루베리와 라즈베리 80%메탄올 추출물을 첨가한 시료에서는 대조구에 비하여 과산화지질의 생성을 억제하는 결과를 보였다. 특히 블루베리 메탄올 추출물을 20 mg/mL의 농도로 첨가한 시료에서는 저장 96시간까지 과산화지질의 생성을 매우 강하게 억제하는 것으로 나타났으나, 라즈베리 80% 메탄올 추출물에서는 지질과산화를 크게 억제하지 못하는 것으로 나타났다.
- 블루베리와 라즈베리의 아미노산 함량을 아미노산 자동 분석기로 분석한 결과는 Table 3과 같다. 총아미노산 함량은 블루베리와 라즈베리에서 각각 2,011.44 mg/100 g과 2,098.82 mg/100 g으로 라즈베리가 높았고, 필수아미노산 함량도 각각 729.33 mg/100 g과 781.85 mg/100 g으로 라즈베리에서 높게 나타났다. 또한 블루베리에 가장 많이 함유되어 있는 아미노산으로는 glutamic acid(318.
- 4와 같이 추출물을 첨가하지 않은 대조구의 경우 저장 120시간까지 급격 하게 지질의 산화가 진행된 반면 블루베리와 라즈베리 80%메탄올 추출물을 첨가한 시료에서는 대조구에 비하여 과산화지질의 생성을 억제하는 결과를 보였다. 특히 블루베리 메탄올 추출물을 20 mg/mL의 농도로 첨가한 시료에서는 저장 96시간까지 과산화지질의 생성을 매우 강하게 억제하는 것으로 나타났으나, 라즈베리 80% 메탄올 추출물에서는 지질과산화를 크게 억제하지 못하는 것으로 나타났다. Kader 등(19)은 하이부시 품종의 블루베리에 함유되어 있는 페놀화합물들을 분리, 동정한 결과 15종류의 안토시아닌 화합물들을 밝혀냈으며, 또한 quercetin 및 kaempferol을 비롯한 여러 종류의 플라보노이드 화합물들이 함유되어 있는 것으로 밝혀내어 블루베리 및 라즈베리에는 이와 같은 페놀화합물들이 다량 존재하고 있기 때문에 위와 같은 각종 항산화 활성을 보이는 것으로 생각된다.
후속연구
- Mokbel과 Hashinaga(36)는 당유자나무의 용매별 추출물을 이용하여 β-carotene 변색방법을 이용하여 항산화효과를 측정한 결과 당유자나무 껍질의 에틸아세테이트 추출물에서 가장 높은 효과를 보였으며, 이 효과를 보인 활성물질을 분리 정제한 결과 β-sitosterol과 limonin인 것으로 확인하였다. 따라서 본 연구에 사용된 블루베리와 라즈베리도 이와 같은 특정 항산화 물질 및 생리활성 물질을 규명하기 위한 연구를 더 깊이 해야 할 것으로 생각된다.
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