본 연구는 인공합성보존료를 대체할 수 있는 천연보존료의 개발을 위한 방안으로 대표적인 세균성 식중독 미생물로서 그람 음성균인 Escherichia coli O157:H7과 Salmonella Typhimurium, 그리고 그람 양성균인 Staphylococcus aureus와 Listeria monocytogenes에 대한 항균 특성을 조사하였다. 구아바 가지와 잎의 메탄올과 에탄올 추출물 S. aureus의 생육을 저해하였으며, 아울러 가지와 잎의 아세톤 추출물은 200 ppm 농도의 첨가에서 식중독 원인균 S. aureus균을 전혀 자라지 못하는 결과를 확인하였다. 이러한 결과는 구아바 잎과 가지의 추출물에 그람 양성균에 대한 높은 항균활성이 있음을 의미하며, 구아바 가지를 항균력을 가지는 소재로 이용될 수 있음을 시사한다.
본 연구는 인공합성보존료를 대체할 수 있는 천연보존료의 개발을 위한 방안으로 대표적인 세균성 식중독 미생물로서 그람 음성균인 Escherichia coli O157:H7과 Salmonella Typhimurium, 그리고 그람 양성균인 Staphylococcus aureus와 Listeria monocytogenes에 대한 항균 특성을 조사하였다. 구아바 가지와 잎의 메탄올과 에탄올 추출물 S. aureus의 생육을 저해하였으며, 아울러 가지와 잎의 아세톤 추출물은 200 ppm 농도의 첨가에서 식중독 원인균 S. aureus균을 전혀 자라지 못하는 결과를 확인하였다. 이러한 결과는 구아바 잎과 가지의 추출물에 그람 양성균에 대한 높은 항균활성이 있음을 의미하며, 구아바 가지를 항균력을 가지는 소재로 이용될 수 있음을 시사한다.
Guava (Psidium guajava L.) contains high amount of vitamins and minerals, and its leaves have been reported to be very effective on reducing blood pressure. In this study, antimicrobial characteristics of extracts from four different parts of guava (fruit, branch, leaf, and seed) with four different...
Guava (Psidium guajava L.) contains high amount of vitamins and minerals, and its leaves have been reported to be very effective on reducing blood pressure. In this study, antimicrobial characteristics of extracts from four different parts of guava (fruit, branch, leaf, and seed) with four different solvents (methanol, ethanol, acetone, and water) were evaluated. Four targeted food-borne microorganisms were selected; two Gram negatives (Escherichia coli O157:H7 and Salmonella Typhimurium) and two Gram positives (Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes). By the paper disc method, guava extracts showed stronger clear hollow zone against Gram positive bacteria than Gram negatives in nutrient broth agar plate. Especially, extracts of branches and leaves showed significant antibacterial activity. Guava extracts also showed significant inhibition activity on the growth of Gram positive food-borne bacteria in nutrient broth. For example, S. aureus did not grow at all at 200 ppm of acetone extracts of guava branch and leaf. In the case of L. monocytogenes, the same concentration of acetone extracts of guava branch and leaf inhibited the growth 33.5% and 55.4%, respectively, at 32 hrs of incubation time. The results indicated that extracts of guava branch and leaf showed significant antibacterial activities against food-borne Gram positive microorganisms, and that guava branches, the byproducts of guava, might be a valuable resource for antibacterial materials.
Guava (Psidium guajava L.) contains high amount of vitamins and minerals, and its leaves have been reported to be very effective on reducing blood pressure. In this study, antimicrobial characteristics of extracts from four different parts of guava (fruit, branch, leaf, and seed) with four different solvents (methanol, ethanol, acetone, and water) were evaluated. Four targeted food-borne microorganisms were selected; two Gram negatives (Escherichia coli O157:H7 and Salmonella Typhimurium) and two Gram positives (Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes). By the paper disc method, guava extracts showed stronger clear hollow zone against Gram positive bacteria than Gram negatives in nutrient broth agar plate. Especially, extracts of branches and leaves showed significant antibacterial activity. Guava extracts also showed significant inhibition activity on the growth of Gram positive food-borne bacteria in nutrient broth. For example, S. aureus did not grow at all at 200 ppm of acetone extracts of guava branch and leaf. In the case of L. monocytogenes, the same concentration of acetone extracts of guava branch and leaf inhibited the growth 33.5% and 55.4%, respectively, at 32 hrs of incubation time. The results indicated that extracts of guava branch and leaf showed significant antibacterial activities against food-borne Gram positive microorganisms, and that guava branches, the byproducts of guava, might be a valuable resource for antibacterial materials.
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문제 정의
본 연구는 인공합성보존료를 대체할 수 있는 천연보존료의 개발을 위한 방안으로 대표적인 세균성 식중독 미생물로서 그람 음성균인 Escherichia coli O157:H7과 Salmonella Typhimurium, 그리고 그람 양성균인 Staphylococcus aureus와 Listeria monocytogenese 대한 항균 특성을 조사하였다. 구아바 가지와 잎의 메탄올과 에탄올 추출물 S.
본 연구에서는 세균성 미생물로서 그람 음성균인 Escherichia coli O157:H7과 Salmonella Typhimurium, 그리고 그람 양성균인 Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes에 대한 구아바의 항균특성을 조사하였다. 구아바 부위별로 잎, 가지, 과육, 씨로 나누었고 각 부위별로 아세톤, 에탄올, 메탄올, 물로 극성에 따른 4가지 종류의 추출물을 제조하여 항균 특성을 조사하였다.
제안 방법
4종의 균주에 대한 항균력 검색 방법으로 확산법의 일종인 Paper Disc 법을 변형하여 사용하였다(22). 50 mg/mL(아세톤, 에탄올, 메탄올 추출물)와 10 mg/mL(물 추출물) 농도로 제조된 구아바 부위 별 추출물을 지름 8 mm의 paper disc 에 40 uL를 분주하였으며, 대조구는 DMSO를 동일한 방법으로 준비하였다.
Paper Disc 법을 변형하여 사용하였다(22). 50 mg/mL(아세톤, 에탄올, 메탄올 추출물)와 10 mg/mL(물 추출물) 농도로 제조된 구아바 부위 별 추출물을 지름 8 mm의 paper disc 에 40 uL를 분주하였으며, 대조구는 DMSO를 동일한 방법으로 준비하였다. 고압 멸균시킨 Nutrient Agar를 45oC로식힌 후 미리 배양한 각 균을 1% 접종하여 균질화시킨 배지를 plate에 부은 다음 agar가 굳으면 paper disc를 배지 위에 올린 후 37oC incubator에서 24시간 배양 후 항균효과를 측정하였다.
Paper disc 방법으로 확인한 항균 특성을 바탕으로 항균 활성을 나타낸 구아바의 부위별 추출물의 4 종류 식품 위해 미생물의 생육에 대한 저해 특성을 조사하였다, E. coli O157:H7의 생육에 대해 200 ppm의 구아바 과육의 아세톤 추출물을 첨가하였을 때, 약 6시간까지는 생육 저해 특성을 나타내지 않았으나 6시간 이후부터는 생육을 저해하였다. S.
각 용매별 추출물의 Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes 에 대한 생육 억제 추이를 알아보기 위해 40시간 동안 두 번 계대배양한 각각의 균주 0.3 mL을 각각의 배양 배지 30 mL에 첨가하여 37oC에서 배 양하면서 시간대 별로 660 nm에서 흡광도를 측정하였다(23). 흡광도 측정은 UV-visi-ble Spectrophotometer(UV-1601, Shimadzu Co.
50 mg/mL(아세톤, 에탄올, 메탄올 추출물)와 10 mg/mL(물 추출물) 농도로 제조된 구아바 부위 별 추출물을 지름 8 mm의 paper disc 에 40 uL를 분주하였으며, 대조구는 DMSO를 동일한 방법으로 준비하였다. 고압 멸균시킨 Nutrient Agar를 45oC로식힌 후 미리 배양한 각 균을 1% 접종하여 균질화시킨 배지를 plate에 부은 다음 agar가 굳으면 paper disc를 배지 위에 올린 후 37oC incubator에서 24시간 배양 후 항균효과를 측정하였다. 각 균에 대한 추출물의 항균효과는 paper disc를 포함한 생육 저해환 크기의 지름 (mm) 으로 나타내었다.
구아바 부위별로 잎, 가지, 과육, 씨로 나누었고 각 부위별로 아세톤, 에탄올, 메탄올, 물로 극성에 따른 4가지 종류의 추출물을 제조하여 항균 특성을 조사하였다.
구아바를 부위별(과육, 가지, 잎)로 세분하여 동결 건조하였다. 씨는 동결 건조한 과육으로부터 분리하였다.
미생물은 Escherichia coli O157:H7 ATTC 43895, Salmonella Typhimurium ATCC 14028, Staphylococcus aureus KCTC 2199, Listeria monocytogenes로서 경상남도 보건 환경연구원에서 분양받아 사용하였다. 배양배지는 Nutrient Broth(0.3% beef extract, 0.5% peptone)(BD Diagnostics, Franklin Lakes, NJ, USA) 와 Nutrient Agar (0.3% beef extract, 0.5% peptone, 1.5% agar)(BD Diagnostics)를 사용하였으며, 추출에 사용된 모든 용매 및 시약은 일급 이상의 등급을 사용하였다. 항균력 조사를 위한 Paper Disk(Anvantec Co.
3 mL을 각각의 배양 배지 30 mL에 첨가하여 37oC에서 배 양하면서 시간대 별로 660 nm에서 흡광도를 측정하였다(23). 흡광도 측정은 UV-visi-ble Spectrophotometer(UV-1601, Shimadzu Co., Kyoto, Japan) 를 사용하였다.
대상 데이터
구입한 구아바를 깨끗이 씻어 물기를 제거한 후 -70oC 에서 보관하여 시료로 사용하였다. 미생물은 Escherichia coli O157:H7 ATTC 43895, Salmonella Typhimurium ATCC 14028, Staphylococcus aureus KCTC 2199, Listeria monocytogenes로서 경상남도 보건 환경연구원에서 분양받아 사용하였다. 배양배지는 Nutrient Broth(0.
본 실험에 사용한 구아바는 경상남도 의령군 의령읍 구아바 코리아 농업(주)에서 구입하였다. 구입한 구아바를 깨끗이 씻어 물기를 제거한 후 -70oC 에서 보관하여 시료로 사용하였다.
실험에 사용된 균주는 Nutrient Broth에 접종하여 37oC에서 18~20시간씩 두 번 계대배양한 각각의 균주를 사용하였다.
5% agar)(BD Diagnostics)를 사용하였으며, 추출에 사용된 모든 용매 및 시약은 일급 이상의 등급을 사용하였다. 항균력 조사를 위한 Paper Disk(Anvantec Co., Osaka, Japan)는 직경 이 8 mm인 것을 사용하였다.
이론/모형
2 종류의 그람 음성균(Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium)과 2 종류의 그람 양성균(Staphylococcus aureus, Listeria meeocetogeees) ^ 대한 구아바의 항균 활성을 Paper disc 방법으로 조사하였다. Table 1에 나타난 바와 같이 4가지 구아바 부위 (과육, 가지, 잎, 씨) 의각 용매별 추출물을 활성을 disc 주위의 생육 저해환의 크기로 표시하였다.
성능/효과
구아바 잎의 메탄올과 에탄올 추출물의 경우 생육 6시간, 아세톤 추출물은 5시간 이후부터 대조구에 비해 생육이 억제되는 경향을 보였다. 32시간 후 대조구에 비해 각각 38.3%, 38.5%, 55.4%의 생육 저해 효과를 나타내었다(Fig. 5).
coli O157:H7의 생육에 대해 200 ppm의 구아바 과육의 아세톤 추출물을 첨가하였을 때, 약 6시간까지는 생육 저해 특성을 나타내지 않았으나 6시간 이후부터는 생육을 저해하였다. S. Typhimurium의 생육에 대하여, 구아바 과육의 메탄올과 아세톤 추출물은 8시간까지의 초기 생육에서는 상대적으로 생육 저해활성을 나타내었으나, 16시간이 지난 시점에서는 에탄올 추출물만이 다소 저해활성을 보였으며 24시간 이후부터는 모든 추출물이 저해활성을 보이지 않았다. S.
구아바 가지와 잎의 메탄올과 에탄올 추출물 S. aureus의 생육을 저해하였으며, 아울러 가지와 잎의 아세톤 추출물은 200 ppm 농도의 첨가에서 식 중독 원인균 S. aureus 균을 전혀 자라지 못하는 결과를 확인하였다. 이러한 결과는 구아바 잎과 가지의 추출물에 그람 양성균에 대한 높은 항균 활성이 있음을 의미하며, 구아바 가지를 항균력을 가지는 소재로 이용될 수 있음을 시사한다.
monocytogenes의 생육도 저해하였다. 구아바 가지의 메탄올과 아세톤 추출물은 8시간, 에탄올 추출물의 경우 4시간 이후부터 대조구에 비해 생육이 감소하였고, 32시간 후 대조구에 비해 각각 37.2%, 35.5%, 34.2% 의 저해효과를 나타내었다(Fig. 4). 구아바 잎의 메탄올과 에탄올 추출물의 경우 생육 6시간, 아세톤 추출물은 5시간 이후부터 대조구에 비해 생육이 억제되는 경향을 보였다.
5 mm의 저해환으로 가장 큰 저해능을 나타내었다. 구아바 가지의 메탄올과 에탄올 추출물도 큰 저해 환을 보였지만 뚜렷하지 않고 희미하게 환이 형성되었다, L. monocytogenes ^ 대한 저해활성도 가지와 잎 추출물이 큰 활성을 보였는데, 저해환의 크기는 S. aureus의 경우보다 다소 크게 측정되었지만 모든 경우에서 희미하게 관찰되었다. Mahfuzul 등(25)도 구아바 추출물은 그람 양성균에 높은 항균력을 보인다고 보고하였으며, 특히 구아바의 에탄올 추출물이 S.
2). 구아바 잎 추출물도 매우 큰 저해 활성을 보였는데, 메탄올과 에탄올 추출물은 4시간 이후부터 대조구오 비교하여 생육이 저해되는 경향을 보였으며, 32시간 배양 후 대조구에 비해 각각 67.4%, 62.7%의 저해 효과를 나타내었다. 또한 아세톤 추출물은 S.
4). 구아바 잎의 메탄올과 에탄올 추출물의 경우 생육 6시간, 아세톤 추출물은 5시간 이후부터 대조구에 비해 생육이 억제되는 경향을 보였다. 32시간 후 대조구에 비해 각각 38.
구아바의 가지와 잎의 추출물들(물 추출물 제외)은 그람양성균(S. aureus, L. monocytogenes) ^ 대해 높은 항균 활성을 나타내었다, Table 1에 정리된 바와 같이 S. aureus에 대한 저해활성의 경우 과육의 아세톤 추출물을 비롯하여 가지와 잎 추출물이 큰 저해활성을 보였으며, 잎의 아세톤 추출물이 평균 15.5 mm의 저해환으로 가장 큰 저해능을 나타내었다. 구아바 가지의 메탄올과 에탄올 추출물도 큰 저해 환을 보였지만 뚜렷하지 않고 희미하게 환이 형성되었다, L.
aureuse 생육이 관찰 되 었다. 또한 구아바 가지의 추출물도 S. aureus의 생육을 매우 크게 저해하였는데, 메탄올과 에탄올 추출물은 4시간 이후부터 대조구와 비교하여 생육이 저해되는 경향을 보였으며, 32시간 배양 후 대조구에 비해 각각 22%, 25.9%의 저해 효과를 보였다. 특히 아세톤 추출물은 200 ppm 농도에서 S.
7%의 저해 효과를 나타내었다. 또한 아세톤 추출물은 S. aureus를 전혀 자라지 못하게 할 정도로 강력한 저해활성을 보였다(Fig. 3). 한편, 생육 초기의 유도기에 저해활성을 보이는 경우(Fig.
이상의 결과로부터 구아바 추출물은 그람 음성균보다는 그람 양성균의 생육에 대한 저해 효과가 크며, 특히 구아바 가지와 잎의 아세톤 추출물은 200 ppm 농도에서 S. aureus 균을 거의 자라지 못함을 확인하였다. 현재, 구아바의 가지 부위는 성장 시기 또는 잎의 수확 후에 대부분 폐기되고 있는데, 구아바 가지를 건조하여 메탄올, 에탄올, 아세톤, 증류수로 추출할 때 각각 21.
또한, 구아바의 잎과 과육으로부터의 항균력에 관한 논문들이 많이 보고되었지만 구아바의 각 부위의 항균력을 비교한 예는 찾을 수 없었다. 특히 구아바 가지에 대한 연구는 현재까지 미미하여 본 연구의 결과로 항균력을 가지는 소재로 이용될 수 있음을 확인하였다.
9%의 저해 효과를 보였다. 특히 아세톤 추출물은 200 ppm 농도에서 S. aureus의 생육을 대부분 저해하였으며, 약 93.5% 정도의 저해효과를 보였다(Fig. 2). 구아바 잎 추출물도 매우 큰 저해 활성을 보였는데, 메탄올과 에탄올 추출물은 4시간 이후부터 대조구오 비교하여 생육이 저해되는 경향을 보였으며, 32시간 배양 후 대조구에 비해 각각 67.
후속연구
aureus 균을 전혀 자라지 못하는 결과를 확인하였다. 이러한 결과는 구아바 잎과 가지의 추출물에 그람 양성균에 대한 높은 항균 활성이 있음을 의미하며, 구아바 가지를 항균력을 가지는 소재로 이용될 수 있음을 시사한다.
45%의 수율로 추출물을 얻을 수 있었다. 이러한 사실은 S. aureus 유래의 세균성 식중독 미생물의 생육 억제에 구아바 가지를 효율적으로 활용하는데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
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