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문제 정의
- 그러나 곰취와 함께 향이 가득한 잎 채소로 이용되고 있는 어수리 잎에 대한 약리작용에 관한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 어수리의 기능성 소재로서의 가공방법을 찾기 위한 기초자료로 어수리의 추출조건을 달리하여 항산화 효과를 분석하였으며, 이와 더불어 항산화능이 높게 나타난 어수리 추출물의 일반성분 및 무기질 함량을 분석하였다.
- 본 연구는 생식으로만 이용하고 있는 어수리 잎을 이용한 기능성 제품을 개발하는데 기초자료를 제공하기 위하여 물과 에탄올을 사용하여(80℃ 50% 에탄올/ 20℃ 50% 에탄올/ 80℃ water/ 20℃ water) 어수리를 추출하여 항산화 활성을 살펴보았다. 항산화성 물질 중 총 폴리페놀 함량은 80℃에서 50% 에탄올 추출물이 64.
- 항산화능이 높게 나타난 어수리 에탄올 추출물의 기능성 식품 소재로서의 이용가능성을 살펴보기 위한 기초자료로 추출물의 일반성분 함량을 분석하였다. 그 결과는 Table 2에 나타난 바와 같다.
제안 방법
- 어수리의 무기질 분석은 한국식품영양과학회(17) 방법에 의해 측정하였다. Na, K, Ca, Fe, Zn, Mg의 함량은 Atomic Absorption Spectrophotometer (AA-6501S, Shimadzu, Kyoto, Japan)로 측정하였고 기기 조건은 Table 1과 같다. 인(P) 함량 측정은 시험용액 1 mL를 취하고 따로 표준 인용액 2 mL를 취한 후 양쪽에 ammonium molybdate 용액 2 mL을 가하고 혼합하여 10분간 방치한 다음 hydroquinone 용액 2 mL를 가하여 혼합한 후 아황산나트륨용액 2 mL를 가하고 증류수를 가하여 25 mL로 정용하였다.
- 1과 같다. 어수리 분말 시료에 20배 분량의 50% 에탄올과 2차 증류수를 각각 넣은후 80℃ 수욕상에서 환류 냉각하면서 3시간 2회 반복추출과 20℃ Shaking Incubator(SI-900R, Jeio Tech., Kimpo, Korea)에서 24시간 2회 반복추출 후 여과하였다. 이상 4종류의 여액을 60℃에서 감압 농축한 후 동결 건조하여 시료로 사용하였다.
- 어수리의 기능성을 이용한 제품개발시 어수리의 특성을 살펴보고자 항산화능이 높게 나타난 어수리 추출물의 일반 성분을 분석하였다.
- 어수리의 수분, 조단백질, 조지방, 조회분 등의 일반성분을 분석하였다. 수분은 적외선 수분측정기(MB45 Moisture Analyzer, Ohaus Corporation, Zurich, Switzerland), 조단백질은 자동질소증류장치(Kjeltec 2200 analyzer, Foss Co.
대상 데이터
- 성분 분석 및 항산화 실험에 사용한 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl(DPPH), ABTS(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline6-sulphonic acid), Folin-Ciocalteu, Gallic acid 등의 시약은 Sigma Chemical Co.(Sigma-Aldrich, Inc., St. Louis, USA)의 제품을 사용하였고 그 외의 시약은 1급을 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 어수리(Heracleum moellendorffii H.)는 2008년 4월에 경상북도 영양군에서 무농약으로 재배한 것을 경북 영양 작목반으로부터 구입하여 세척한 후 동결건조(Freezer Dryer, Operon Eng Co., Seoul, Korea)하여 분쇄기로 분말화하여 80 mesh 표준 망체에 내린 다음 -40℃ deep freezer에 보관하면서 사용하였다.
데이터처리
- 각 실험 군 간의 유의성 검증을 위하여 ANOVA로 분석하였으며 사후 검증으로 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.
- 실험결과의 통계 처리는 SAS program을 이용하여 평균 (mean)과 표준편차로(S.D) 표시하였다. 각 실험 군 간의 유의성 검증을 위하여 ANOVA로 분석하였으며 사후 검증으로 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.
이론/모형
- ABTS+ radical 소거활성은 Perumal와 Klaus(16)의 방법에 준하여 측정하였다. 증류수에 용해한 ABTS 7.
- DPPH radical에 대한 소거능력을 보기 위해 Blois(14) 방법에 의해 비교, 분석하였다. 용해한 시료 4 mL를 DPPH solution (1.
- 이 반응액에 1 N Na2CO3 용액을 300 μL 가하고 실온, 암소에서 2시간 방치한 후 725 nm에서 분광광도계 (V-570, JASCO, Tokyo, Japan)로 흡광도를 측정하였다. Total flavonoid 함량 측정은 Jia 등(19)의 방법에 준하여 사용하였다. 즉, 시료 10 g에 에탄올을 적당량 넣고 90℃에서 30분간 추출한 후 여과한 여액을 100 mL로 정용하여 시료액으로 사용하였다.
- 수분은 적외선 수분측정기(MB45 Moisture Analyzer, Ohaus Corporation, Zurich, Switzerland), 조단백질은 자동질소증류장치(Kjeltec 2200 analyzer, Foss Co., Slangerupgade, Hillerod, Denmark)를 이용한 micro-kjeldahl 질소 정량법, 조지방은 자동 조지방 추출기(Soxhlet Avanti 2050, Foss Co., Slangerupgade, Hillerod, Denmark)를 이용한 Soxhlet's 추출법, 그리고 조회분은 600℃ 직접 회화법으로 각각 정량하였다.
- 어수리의 무기질 분석은 한국식품영양과학회(17) 방법에 의해 측정하였다. Na, K, Ca, Fe, Zn, Mg의 함량은 Atomic Absorption Spectrophotometer (AA-6501S, Shimadzu, Kyoto, Japan)로 측정하였고 기기 조건은 Table 1과 같다.
- 총 페놀함량은 Folin-Ciocalteu법을 응용한 Swain와 Hillis(18)의 방법에 준하여 측정하였다. 어수리 분말시료 10 g에 에탄올 250 mL를 가하고 4℃ 냉장온도에서 12시간 방치한 후 원심분리(14,000 rpm, 25 min)하여 여과한 상층 액을 phenol측정용 시료액으로 사용하였다.
- 환원력은 Lin과 Chang(15)의 방법에 준하여 측정하였다.
성능/효과
- ABTS+ radical 소거능 측정 결과 1000 ppm의 농도에서 80℃의 50% 에탄올 추출물은 ABTS+ radical을 85.62% 소거 하여 가장 높은 소거능을 보였는데, 이는 42.18%의 소거능을 보인 20℃에서의 에탄올 추출물보다 2배 더 높은 활성을 나타냄을 확인할 수 있었다(Fig. 2D).
- 어수리의 항산화 관련 물질을 측정한 결과를 Table 4에 나타내었다. Garlic acid를 standard로 하여 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 64.73 mg GAE/g로 나타났다. 페놀성 화합물은 식물계에 널리 분포되어 있는 2차 대사산물의 하나로서 다양한 구조와 분자량을 가진다.
- Flavonoid는 페놀계 화합물의 총칭으로, 채소류와 유관부 식물의 꽃, 과실, 줄기, 뿌리 등 거의 모든 부위에 분포하고 있는 것으로 알려져 있다(32). Rutin을 standard로 하여 flavonoid 함량을 측정한 결과 49.54 mg RE/g로 나타났다. Hong과 Ahn(33)이 보고한 함량은 시금치 0.
- 56 mg/100 g으로 나타났다. 기능성 소재 개발의 일환으로 어수리 에탄올 추출물의 항산화관련 성분을 분석한 결과 총 페놀함량과 플라보노이드 함량은 각각 64.73 mg GAE/g과 49.54 mg RE/g로 나타났다. 이상의 결과로 볼 때 어수리를 이용한 기능성식품 제조 시 80℃에서 50% 에탄올을 이용하여 추출하는 것이 항산화 효과를 높일 수 있는 방법이라고 생각된다.
- 2D). 나머지 80℃에서의물 추출물과 20℃에서의 물 추출물 또한 각각 68.94%와 36.06%의 소거능을 나타내어 동일 용매에서 높은 온도로 처리하였을 때 2배 더 높은 항산화 활성을 보였다. Choi 등(29)은 국내 시판되는 다류의 항산화 활성을 총 페놀 함량과의 관계를 살펴본 결과 총 페놀함량과 ABTS+ radical의소거 활성간의 높은 상관관계가 있다고 보고하였으며 본 실험에서도 같은 결과를 확인할 수 있었다.
- 2A). 동일 온도에서는 물 보다는 에탄올이, 그리고 용매가 다를 경우 온도가 더 높은 조건의 추출물의 총 페놀함량이 더 높게 나타남을 알 수 있었다. Kim 등(5)도 홍삼을 에탄올과 물로 추출하여 총 폴리페놀 함량을 비교하였는데 물보다는 에탄올 추출물의 총 페놀함량이 더 높게 나타났다고 보고하였다.
- 70 mg/g 이라고 보고하였다. 따라서 어수리가 다른 엽채류에 비하여 flavonoid의 함량이 2배 이상 더 높음을 알 수 있었다. 이상과 같이 어수리 에탄올 추출물의 높은 총 페놀함량과 플라보노이드 함량으로 인해 어수리가 항산화능을 나타내는 것이라 생각된다.
- Kweon 등(25)은 상황버섯을 다양한 방법으로 추출하여 DPPH radical 소거능을 측정한 결과 에탄올 추출물이 물 추출보다 소거능이 더 높게 나타났다고 보고하였다. 본 연구에서는 또한 80℃에서의 물 추출물과 20℃에서의 50% 에탄올 추출물은 각각 53.95%, 30.23%를 나타내어 총 폴리페놀 함량과 일정 수준의 상관관계를 보여주었다.
- 그 결과는 Table 2에 나타난 바와 같다. 어수리 에탄올 추출물의 수분 함량은 6.38%, 조단백질 함량은 4.35%, 조지방 함량은 0.67%, 그리고 조회분 함량은 1.96%였다.
- 환원력은 반응계에 첨가되는 시료의 특성, 시료의 추출용매, 그리고 추출 온도에 의해 영향을 받음을 알 수 있었다. 어수리의 총 페놀함량과 DPPH radical 소거능과 마찬가지로 환원력 또한 물 보다는 에탄올 추출물이 그리고 실온보다는 고온에서 추출하였을 때 효과도 더 높음을 알 수 있었다.
- 54 mg RE/g로 나타났다. 이상의 결과로 볼 때 어수리를 이용한 기능성식품 제조 시 80℃에서 50% 에탄올을 이용하여 추출하는 것이 항산화 효과를 높일 수 있는 방법이라고 생각된다.
- Choi 등(29)은 국내 시판되는 다류의 항산화 활성을 총 페놀 함량과의 관계를 살펴본 결과 총 페놀함량과 ABTS+ radical의소거 활성간의 높은 상관관계가 있다고 보고하였으며 본 실험에서도 같은 결과를 확인할 수 있었다. 이상의 결과로 볼 때 추출용매와 온도에 따라 어수리 추출물의 항산화능은 뚜렷하게 유의적인 차이를 보였는데 열수추출보다는 50% 에탄올 추출물이, 저온보다는 고온에서 추출하였을 때 항산화성 물질 및 항산화능이 더 높다는 것을 알 수 있었다. 이러한 경향은 온도를 달리하여 추출한 차가 버섯의 총 폴리페놀함량과 항산화의 결과에서도 볼 수 있는데 Lee 등은(30) 온도가 높아질수록 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 더 높았으며 항산화 효과 또한 이와 비례적으로 높아졌다고 보고하였다.
- 이러한 원인물질의 생성을 억제하기 위하여 연쇄반응 차단 항산화제로 산패의 기본 물질인 lipid radical과 반응하여 안정한 물질로 전환시키거나 개시 속도를 연장시킨다. 추출물들의 DPPH radical 소거능을 50 ppm의 농도에서 측정한 결과, 80℃에서 50% 에탄올로 추출한 추출물이 69.14%로 유의적으로 가장 높은 소거 활성을 보였으며 20℃에서의 물 추출물이 17.97%로 가장 낮게 나타났다(Fig. 2B). Kweon 등(25)은 상황버섯을 다양한 방법으로 추출하여 DPPH radical 소거능을 측정한 결과 에탄올 추출물이 물 추출보다 소거능이 더 높게 나타났다고 보고하였다.
- 페놀함량과 항산화 활성간의 상호작용에 대한 많은 연구 결과들에서 알 수 있듯이 식물체가 지니고 있는 페놀 화합물의 함량을 조사함으로써 식물의 천연추출물의 항산화 활성을 탐색하는 일차적인 자료가 될 수 있을 것으로 사료된다(20,21). 추출물의 총 폴리페놀함량은 80℃에서의 50%에탄올 추출물이 64.73 mg GAE/g으로 가장 높게 나타났고, 80℃에서의 물 추출물, 20℃에서의 50% 에탄올 추출물, 20℃에서의 물 추출물의 순서로 각각 39.78 mg GAE/g, 31.06 mg GAE/g, 23.17 mg GAE/g으로 나타나 80℃에서 50%에탄올 추출물이 20℃ 물 추출물보다 64%나 더 많은 함량으로 용출되었음을 알 수 있었다(Fig. 2A). 동일 온도에서는 물 보다는 에탄올이, 그리고 용매가 다를 경우 온도가 더 높은 조건의 추출물의 총 페놀함량이 더 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 62%의 활성을 보여 본 연구에서 사용한 추출방법 중 가장 높은 항산화활성을 보였다. 항산화 활성이 높게 나타난 50% 에탄올 추출물의 일반성분 측정결과 수분함량은 6.38%, 조단백질 함량은 4.35%, 조지방 함량은 0.67%, 그리고 조회분 함량은 1.96%였다. 또한 무기질 분석결과 Na 53.
- 본 연구는 생식으로만 이용하고 있는 어수리 잎을 이용한 기능성 제품을 개발하는데 기초자료를 제공하기 위하여 물과 에탄올을 사용하여(80℃ 50% 에탄올/ 20℃ 50% 에탄올/ 80℃ water/ 20℃ water) 어수리를 추출하여 항산화 활성을 살펴보았다. 항산화성 물질 중 총 폴리페놀 함량은 80℃에서 50% 에탄올 추출물이 64.73 mg GAE/g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 항산화활성을 측정한 결과 80℃에서 50% 에탄올로 추출하였을 때 DPPH radical 소거능은 50 ppm에서 69.
- 73 mg GAE/g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 항산화활성을 측정한 결과 80℃에서 50% 에탄올로 추출하였을 때 DPPH radical 소거능은 50 ppm에서 69.14%, reducing power는 1000 ppm에서 흡광도 0.93을 나타내었고, ABTS+ radical 소거능은 1000 ppm에서 85.62%의 활성을 보여 본 연구에서 사용한 추출방법 중 가장 높은 항산화활성을 보였다. 항산화 활성이 높게 나타난 50% 에탄올 추출물의 일반성분 측정결과 수분함량은 6.
- 환원력은 1000 ppm의 농도에서 측정한 결과 0.93으로 80℃에서의 에탄올 추출물이 가장 높은 것으로 나타났고, 80℃에서의 물 추출물, 20℃에서의 에탄올 추출물, 20℃에서의 물 추출물 순으로 각각 0.86, 0.83, 0.49의 흡광도 수치를 나타내어 앞선 DPPH radical 소거능 측정 실험과 같은 경향의 결과를 나타내었다(Fig. 2C). Osawa(26)는 phenolic compound는 가용성 식물류에 널리 분포하는 것으로 항산화능을 포함한 다양한 생물학적 효능을 나타낸다고 하였으며 이는 주로 산화․환원력에 의한 것이라고 보고하였다.
후속연구
- 또한 자생하며 겪는 여러 가지 자연 상의 악조건을 극복하고 생명현상을 유지해 나가야 하는 그 생육특성으로 인해, 식물체내의 물질대사를 담당하는 유익한 영양소나 생리활성 물질들이 더 많이 함유되어 있으리라 추측되고 있어, 그 기능성과 생리활성 물질들을 규명해내고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다(10). 이에 따라 산채류의 건강기능식품의 신소재 개발을 위한 과학적이고 체계적인 생리활성 검증 및 식품학적 접근 등의 다각적인 연구가 이어져야 할 것이다. 하지만 산채류는 비타민이나 무기질 등 열에 의해 변성되기 쉬운 성분들로 이루어져 있어, 대부분의 산채류가 기능성 가공 소재로 이용되기 보다는 샐러드 등 신선채소로 생식되기 때문에 추출이나 가공을 통한 공정연구 역시 전무한 실정이다.
- 페놀함량과 항산화 활성간의 상호작용에 대한 많은 연구 결과들에서 알 수 있듯이 식물체가 지니고 있는 페놀 화합물의 함량을 조사함으로써 식물의 천연추출물의 항산화 활성을 탐색하는 일차적인 자료가 될 수 있을 것으로 사료된다(20,21). 추출물의 총 폴리페놀함량은 80℃에서의 50%에탄올 추출물이 64.
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