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문제 정의
- 본 연구는 한방생약재로 사용되고 있는 자화지정의 식품학적 가치와 식품소재로서의 개발 가능성을 검토하기 위하여 국내에서 채집된 자화지정의 기원식물인 제비꽃과 한방 재료로 유통, 판매되고 있는 중국산 자화지정을 비교, 분석하였다. 분석 결과 자화지정 꽃의 환원당과 유리당이 각각 10,485.
- 이에 본 연구는 기능성 식품 재료로서 자화지정의 유용 가능성을 탐색하기 위한 연구의 일환으로 이의 원료 식물로 알려져 있는 제비꽃(국내산)과, 한약재로 유통되고 있는 중국산 자화지정의 아미노산 및 무기질을 포함한 유용성분을 비교 분석하였다.
제안 방법
- 1 mL Folinciocalteu's phenol reagent를 첨가하여 실온에서 30분간 반응시킨 후, spectrophotometer(Shumadzu UV-1201, Japan)를 사용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 수용성 단백질의 함량 산출은 bovine serum albumin(Sigma, USA)으로 0, 0.25, 0.5, 1.0, 2.5, 5.0, 10 mg/mL가 되도록 취하여 위와 동일한 방법으로 검량선을 작성하여 자화지정의 수용성 단백질의 함량을 나타내었다.
- 시료의 분석을 위해 RI Detector(Waters 2410), carbohydrate column(4.6×250 mm)을 사용하였으며, mobile phase는 acetonitrile 75 : H2O 25, column temperature는 35℃, flow rate 1.0 mL/min의 조건으로 분석하였다.
- 45 μm filter로 여과하였다. 이를 시료용액으로 하여 inductively coupled plasma(ICP) optical emission spectrometers(IRIS Interpid II XSP, Thermo, USA)를 이용하여 자화지정의 부위별 무기질 함량을 분석하였으며, 분석조건은 Table 1에 나타내었다.
- 총 폴리페놀 화합물은 tannic acid(Sigma, USA)를 이용하여 최종농도가 0, 25, 50, 100, 250, 500 μg/mL가 되도록 취하여 위와 동일한 방법으로 725 nm에서 흡광도를 측정한 검량선으로부터 폴리페놀 화합물 함량을 구하였다.
- 5 filter paper로 흡입 여과하여 플라보노이드 측정을 위한 시료액으로 사용하였다. 총 플라보노이드 정량은 Nieva Moreno 등의 방법(25)을 변형하여 각 농도별 추출액 0.1 mL에 10% aluminum nitrate 0.1 mL와 1 M potassium acetate 0.1 mL 그리고 80% ethanol 4.7 mL를 가하여 25℃에서 40분간 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 정량은 quercetin(Sigma, USA)을 이용하여 최종농도가 0, 10, 25, 50, 100, 250, 500μg/mL가 되도록 취하여 위와 동일한 방법으로 측정한 검량선으로부터 산출하여 자화지정 추출물의 플라보노이드 함량을 구하였다.
- 총 플라보노이드 정량은 quercetin(Sigma, USA)을 이용하여 최종농도가 0, 10, 25, 50, 100, 250, 500μg/mL가 되도록 취하여 위와 동일한 방법으로 측정한 검량선으로부터 산출하여 자화지정 추출물의 플라보노이드 함량을 구하였다.
- 45 μm filter로 여과하여 분석시료로 사용하였다. 추출된 시료는 분석용 column(Lithium high resolution peek)이 부착된 아미노산 자동분석기(Pharmacia Chrom 20, Sweden)를 사용하여 분석하였다.
- 환원당 함량은 무수 glucose로 0, 1, 5, 10, 25, 50, 100 μg/mL가 되도록 취하여 위와 동일한 방법으로 검량선을 작성하여 시료의 환원당 함량을 구하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 자화지정은 2007년 5월경에 경북 경산 일대에서 제비꽃(Viola mandshurica)을 채집, 동정하여 꽃, 잎, 뿌리 세 부분으로 분리하여 흐르는 물에 세척한 후 40℃의 열풍건조기에서 24시간 건조하여 국내산 자화지정의 시료로 사용하였다. 중국산은 대구 약령시장에서 잎부분만을 건조하여 한약재료로 판매되고 있으므로 이를 구입하여 이물질을 제거한 후 본 실험의 시료로 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 자화지정은 2007년 5월경에 경북 경산 일대에서 제비꽃(Viola mandshurica)을 채집, 동정하여 꽃, 잎, 뿌리 세 부분으로 분리하여 흐르는 물에 세척한 후 40℃의 열풍건조기에서 24시간 건조하여 국내산 자화지정의 시료로 사용하였다. 중국산은 대구 약령시장에서 잎부분만을 건조하여 한약재료로 판매되고 있으므로 이를 구입하여 이물질을 제거한 후 본 실험의 시료로 사용하였다.
데이터처리
- 조지방은 Soxhlet 추출방법, 조회분은 550℃ 조건의 직접회화법으로 분석하였다. 탄수화물은 100에서 수분, 조단백질, 조지방, 조회분 함량을 뺀 값으로 나타내었으며, 모든 결과는 3회 반복 실험한 측정치의 평균값을 백분율로 나타내었다.
이론/모형
- 무기질 함량은 습식 분해법(26)에 따랐으며, 건조된 시료 1 g에 65%의 HNO3 6 mL와 30% H2O2 1 mL를 가한 다음 microwave digestion system(Ethos-1600, USA)을 사용하여 시료를 전처리, 분해하여 0.45 μm filter로 여과하였다.
- 자화지정의 일반성분은 AOAC의 표준분석법(20)에 준하여 분석하였다. 수분은 105℃ 상압 가열 건조법으로 측정하였으며, 조단백질은 Kjeldahl 법으로 측정한 후 질소-단백질 환산계수를 이용하여 산출하였다. 조지방은 Soxhlet 추출방법, 조회분은 550℃ 조건의 직접회화법으로 분석하였다.
- 수용성 단백질 함량은 Lowry 등(23)의 방법에 따라 부위별 자화지정 시료 10 g에 증류수를 가하여 마쇄, 여과하여 100 mL로 정용한 시료액 0.2 mL에 혼합시약을 1 mL 첨가하여 30℃에서 10분간 반응시켰다. 여기에 0.
- 유리당은 Shim 등(22)이 행한 방법에 따라 자화지정 추출 시료액의 유지성분을 hexane으로 제거하고 0.45 μm membrane filter와 sep-pak cartridge C18로 색소 및 단백질 성분을 제거한 후 high performance liquid chromatography(HPLC, Waters 600E controller, USA)를 이용하여 분석하였다.
- 자화지정의 각 부위별 폴리페놀 화합물의 함량은 FolinDenis법(24)으로 측정하였다. 자화지정 시료 10 g에 증류수를 가하여 마쇄, 여과하여 100 mL로 정용한 시료액 0.
- 자화지정의 부위별 환원당 측정은 Somogyi-Nelson 방법(21)에 따라 측정하였다. 부위별 자화지정 시료 10 g에 증류수를 가하여 마쇄하고 원심분리(3,000 rpm 10 min)하여 상층액만 Whatman No.
- 자화지정의 일반성분은 AOAC의 표준분석법(20)에 준하여 분석하였다. 수분은 105℃ 상압 가열 건조법으로 측정하였으며, 조단백질은 Kjeldahl 법으로 측정한 후 질소-단백질 환산계수를 이용하여 산출하였다.
- 수분은 105℃ 상압 가열 건조법으로 측정하였으며, 조단백질은 Kjeldahl 법으로 측정한 후 질소-단백질 환산계수를 이용하여 산출하였다. 조지방은 Soxhlet 추출방법, 조회분은 550℃ 조건의 직접회화법으로 분석하였다. 탄수화물은 100에서 수분, 조단백질, 조지방, 조회분 함량을 뺀 값으로 나타내었으며, 모든 결과는 3회 반복 실험한 측정치의 평균값을 백분율로 나타내었다.
성능/효과
- 자화지정의 부위별 수용성 단백질과 폴리페놀 화합물 함량을 측정한 결과는 Table 4에 나타내었다. 꽃은 1,259.26 mg%로 가장 많은 수용성 단백질을 함유하며, 다음으로 잎 662.74 mg%, 중국산 잎 549.04 mg% 였으며, 뿌리는 347.00 mg%를 함유하여 꽃의 수용성 단백질이 1.9배～3.5배 이상 많이 함유된 것으로 분석되었다.
- 91 mg%을 함유하여 뿌리에 함유된 유리아미노산의 56%를 차지하였다. 꽃의 유리아미노산은 필수 아미노산 1,447.26 mg%이었으며, 비필수 아미노산은 2,360.61 mg%로 총 3,807.87 mg%을 함유하는 것으로 확인되었고, 비필수 아미노산 중 glutamic acid가 911.14 mg%로 비교적 많은 함량을 나타내었다. 자화지정의 모든 부위에서 유리아미노산의 함량 및 조성의 차이는 있었으나 피로회복과 숙취해소에 효과가 있으며 감칠맛 성분인 유리아미노산이 작용하는 것으로 알려진 aspartic acid와 glutamic acid, 쓴맛에 관여하는 arginine, valine 및 leucine 그리고 단맛에 관여하는 alanine의 함량이 비교적 높았다.
- 자화지정의 모든 부위에서 유리아미노산의 함량 및 조성의 차이는 있었으나 피로회복과 숙취해소에 효과가 있으며 감칠맛 성분인 유리아미노산이 작용하는 것으로 알려진 aspartic acid와 glutamic acid, 쓴맛에 관여하는 arginine, valine 및 leucine 그리고 단맛에 관여하는 alanine의 함량이 비교적 높았다. 또한 모든 부위에서 cysteine은 미량 함유하였으며, proline은 꽃에서만 40.96 mg%가 함유된 것으로 분석되었다(35,36).
- 24 mg%)의 순으로 glucose, sucrose, maltose 등이 분리, 동정 되었다. 모든 부위에서 glucose의 함량이 가장 높았으며, 잎에서는 전체 유리당의 99% 이상, 꽃에서는 약 95% 이상이 glucose인 것으로 분석되었다. 뿌리에서는 glucose 80%, sucrose 20%로 꽃과 잎보다 sucrose 함량이 약 10배～17배 이상 많이 함유하였다.
- 23 mg%) 중 약 80%를 차지하였다. 무기질 함량은 중국산 잎이 5,917.57 mg%로 가장 높았으며, 모든 부위에서 K, Ca와 Mg의 함량이 매우 높았으며, 특히 잎과 꽃의 95% 이상을 차지하였다. 이상의 결과 국내에서 채집된 자화지정의 잎이 중국산 잎보다는 환원당과 폴리페놀, 플라보노이드 그리고 무기질의 함량은 낮았으나 수용성 단백질과 아미노산을 다량 함유하였으며, 국내에서 채집된 자화지정의 뿌리와 꽃에서도 유용한 유용성 분들을 다량 함유하므로 음료나 건강보조식품 등 다양한 기능성 제품 개발에 이용될 수 있는 한방약용자원인 것으로 사료된다.
- 본 실험결과는 일부 약용식물의 무기질 성분을 분석한 Hwang 등(27)의 둥글레 잎(865.2 mg%), 약쑥(4,773.1 mg%), 감초 뿌리(1,547.6 mg%), 당귀 뿌리(3,109.2 mg%) 등의 결과와 비교하면 자화지정 잎은 둥글레 잎과 약쑥보다 무기질 함량이 높았으며, 자화지정 뿌리는 감초 뿌리보다는 높았으나 당귀뿌리보다는 낮았다. 또한 Lee 등(39)의 삼백초의 잎은 1,756.
- 본 실험결과를 민들레 잎과 뿌리의 유리아미노산 함량이 1,476.98 mg%와 2,710.66 mg%이며 아미노산 유도체는 각각 441.53 mg%과 305.84 mg%을 함유하였다는 Kang 등(37)의 보고와 비교하면 자화지정의 부위별 아미노산 함량이 높았다. 또한 Kim 등(38)은 명일엽 전초의 유리아미노산을 분석한 결과, 간경변증 환자에서 가속화된 단백질의 분해 속도를 감소시켜 nitrogen balance를 향상시킬 수 있다는 leucine(29.
- 본 연구는 한방생약재로 사용되고 있는 자화지정의 식품학적 가치와 식품소재로서의 개발 가능성을 검토하기 위하여 국내에서 채집된 자화지정의 기원식물인 제비꽃과 한방 재료로 유통, 판매되고 있는 중국산 자화지정을 비교, 분석하였다. 분석 결과 자화지정 꽃의 환원당과 유리당이 각각 10,485.11 mg%와 118.85 mg%로 가장 많았으며, 수용성 단백질과 폴리페놀의 함량도 각각 1,259.26 mg%와 2366.67 mg%로 함량이 높은 것으로 확인되었다. 플라보노이드 함량은 중국산 잎에서 2,370.
- 자화지정의 부위별 무기질 함량을 측정한 결과는 Table 7에 나타내었다. 분석 결과 중국산 잎의 무기질 함량이 5,917.57 mg%로 가장 많은 무기질을 함유하였으며, 이중 K의 함량이 4,293.33 mg%로 전체의 70% 이상을 차지하였다. 잎은 5,006.
- 74 mg%를 함유하였다. 뿌리에서는 필수 아미노산 802.48 mg%, 비필수 아미노산 3,889.76 mg%으로 총 유리아미노산은 4692.24 mg% 이었으며, 이중 arginine을 2,652.91 mg%을 함유하여 뿌리에 함유된 유리아미노산의 56%를 차지하였다. 꽃의 유리아미노산은 필수 아미노산 1,447.
- 아미노산 유도체는 잎에서 9,058.80 mg%로 가장 많이 함유하였으며 α-aminoadipic acid는 모든 부위에서 50% 이상을 함유하였으며 특히 잎에서는 아미노산 유도체(7,124.23 mg%) 중 약 80%를 차지하였다.
- 아미노산 유도체의 조성 및 함량은 잎(9,058.80 mg%)> 꽃(4,956.63 mg%) > 뿌리(3,706.85 mg%) > 중국산 잎(2,276.80 mg%)의 순으로 잎은 중국산보다 약 4배 높은 아미노산 유도체를 함유하였다(Table 6).
- 유리당의 함량은 꽃(118.85 mg%) > 잎(78.06 mg%) > 뿌리(58.98 mg%) > 중국산 잎(12.24 mg%)의 순으로 glucose, sucrose, maltose 등이 분리, 동정 되었다.
- 유리아미노산은 잎(5,345.21 mg%) >뿌리(4,692.24 mg%) > 꽃(3,807.87 mg%) > 중국산 잎 (3,613.81 mg%)의 순으로 특히 뿌리에는 arginine의 함량이 전체의 55 %이상 차지하였으며 모든 부위에서 valine, aspartic acid, glutamic acid, alanine, arginine 등의 함량이 비교적 높은 것으로 나타났다.
- 57 mg%로 가장 높았으며, 모든 부위에서 K, Ca와 Mg의 함량이 매우 높았으며, 특히 잎과 꽃의 95% 이상을 차지하였다. 이상의 결과 국내에서 채집된 자화지정의 잎이 중국산 잎보다는 환원당과 폴리페놀, 플라보노이드 그리고 무기질의 함량은 낮았으나 수용성 단백질과 아미노산을 다량 함유하였으며, 국내에서 채집된 자화지정의 뿌리와 꽃에서도 유용한 유용성 분들을 다량 함유하므로 음료나 건강보조식품 등 다양한 기능성 제품 개발에 이용될 수 있는 한방약용자원인 것으로 사료된다.
- 자화지정의 모든 부위에서 α-aminoadipic acid와 γ-aminoisobutyric acid의 함량이 높았으며, 특히 꽃에서 α-aminoadipic acid는 아미노산 유도체 중 약 85% 이상인 4,225.65 mg%를 함유하였으며, 잎에서도 7,124.23 mg%로 전체의 약 80%를 차지하였다.
- 14 mg%로 비교적 많은 함량을 나타내었다. 자화지정의 모든 부위에서 유리아미노산의 함량 및 조성의 차이는 있었으나 피로회복과 숙취해소에 효과가 있으며 감칠맛 성분인 유리아미노산이 작용하는 것으로 알려진 aspartic acid와 glutamic acid, 쓴맛에 관여하는 arginine, valine 및 leucine 그리고 단맛에 관여하는 alanine의 함량이 비교적 높았다. 또한 모든 부위에서 cysteine은 미량 함유하였으며, proline은 꽃에서만 40.
- 20 mg%로 전체 무기질의 약 40%를 차지하였다. 자화지정의 모든 부위에서 체내의 저항력과 골격 건강 유지에 효과적인 K, Ca, Mg 등의 함량이 전체 무기질의 88% 이상이었으며 특히 잎과 꽃의 K와 Ca, Mg가 전체 무기질 함량 중 95% 이상을 차지하였다. 그 다음으로 Fe와 Al 등도 비교적 많이 함유된 것으로 분석되었다.
- 자화지정의 부위별 유리아미노산을 분석한 결과 잎의 총 아미노산 함량이 5,345.21 mg%로 가장 많았으며, 필수 아미노산은 1,904.80 mg%, 비필수 아미노산 3,440.41 mg%으로 이중 arginine과 glutamic acid의 함량이 비교적 높았다(Table 5). 중국산 잎의 유리아미노산 총 함량은 3,613.
- 자화지정의 부위별 폴리페놀 화합물 함량을 분석한 결과 꽃에서는 2,366.67 mg%로 뿌리의 277.78 mg%보다 약 8.5배 많은 폴리페놀을 함유하였으며, 중국산 잎에서는 1,284.44 mg%, 잎은 1,117.78 mg%를 함유하였다(Table 4). 플라보노이드 함량은 중국산 잎(2,370.
- 07%를 나타내었다. 조단백질은 뿌리에서 7.00%로 가장 많이 함유하였으며, 꽃 6.83%, 중국산 잎 5.60% 그리고 잎은 3.50%로 분석되었다. 조지방은 꽃에서 4.
- 50%로 분석되었다. 조지방은 꽃에서 4.21%로 가장 많았고, 뿌리 3.33%, 중국산 잎 2.50% 그리고 잎은 1.86%였으며, 조회분은 중국산 잎에서 7.82%, 뿌리 7.07%, 잎 6.79%, 꽃 3.95%로 중국산 잎의 무기질 함량은 꽃보다 2배 이상 높았다.
- 국내에서 채집된 자화지정의 꽃과 뿌리, 잎 그리고 중국산 자화지정 잎의 일반성분에 대한 분석결과는 Table 2에 나타내었다. 탄수화물 함량을 측정한 결과 잎에는 74.48%, 뿌리 70.39%, 중국산 잎 69.17% 그리고 꽃에서는 69.07%를 나타내었다. 조단백질은 뿌리에서 7.
- 플라보노이드 함량은 중국산 잎(2,370.75 mg%) > 잎(1,844.43 mg%) > 꽃(1,576.89 mg%) > 뿌리(76.89 mg%)의 순으로 국내에서 채집된 자화지정보다는 중국산 잎에 더 많은 플라보노이드가 함유된 것으로 확인 되었다.
- 65 mg%를 함유 하였다. 환원당은 국내에서 채집된 잎보다는 중국에서 채집된 잎이 약 1.8배 이상 많았으나 유리당 함량은 국내에서 채집된 자화지정 잎이 중국산 잎보다 약 6배 이상 높았다.
- 환원당은 꽃(10,485.11 mg%) >중국산 잎(3,422.57 mg%) > 뿌리(2,894.42 mg%) > 잎(1,816.86 mg%)의 순으로 꽃이 잎과 뿌리보다 약 3배～5.7배 이상 많이 함유된 것으로 확인되었다.
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