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문제 정의
- 농산물의 수입개방에 따른 농민의 경제적인 수요 창출과 소비 촉진을 위하여 지역 농산물 활용 방안의 기초 자료를 제공하고자 김포에서 자생하는 엉겅퀴, 고려엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미엉겅퀴의 부위별 일반성분을 분석하였고, 추출물에 대한 엉겅퀴의 우수성분으로 알려진 silymarin 존재 유무와 그 외의 플라보노이드계 성분의 정량 및 항산화 효과에 대하여 연구하였다. 각 4종류별로 일반성분을 비교하면 다음과 같다.
- 따라서 본 연구에서는 예전부터 식용과 민간요법으로 사용되어온 산채류인 김포에 자생하는 4종의 엉겅퀴, 고려엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미 엉겅퀴의 부위별 일반성분을 분석하고, 추출물에 대한 플라보노이드계 성분의 정량 및 항산화 효과에 대하여 연구하여 기능성 식품 개발의 기초자료로 제공하고자 하였다.
제안 방법
- 총페놀의 함량은 Folin-Ciocalteu법을 사용해 측정하였다(Folin O와 Ciocalteu V 1927, Singleton YL과 Rossi JA 1965). 건조 시료를 DMSO(sigma aldrich, USA)에 1 mg/mL 농도로 맞추어 TPC 측정에 이용하였다. 시료 0.
- 표준시약은 gallate(sigma aldrich, USA)를 사용했으며, gallate의 농도를 달리하여 조제한 후 표준 곡선을 작성하였다. 모든 처리는 3회 반복하여 측정하였다.
- Photochem을 이용한 항산화능은 ACL방법을 사용하여 분획물의 photosensitizer로부터 생성된 free radical의 소거능을 측정하였다. 반응은 photochem(analytik jena, analytik jena Korea)을 사용하였으며 MeOH 2.3 mL와 buffer solution 0.2 mL, photosensitizer 25 uL와 sample 10 uL를 혼합하여 3분간 측정하였다. Photochem은 Luminol을 이용한 화학발광에 대한 소거능력을 측정하는 것으로 비교 물질인 tocopherol(sigma aldrich, USA)을 이용하여 검량선을 먼저 구한 뒤 그것을 기준으로 시료의 항산화능을 tocopherol equivalent로 표현하였다(Govindarajan R 등 2005, Vijayakumar M 등 2005).
- 시료는 잎, 줄기, 뿌리, 꽃으로 나누어 분쇄기(Jam-606. Hanil, Korea)를 이용하여 분말로 만들었다. 잎과 씨는 그대로 꽃은 손으로 잘게 뜯어 분쇄기에 넣어 갈고, 줄기와 뿌리는 잘게 자른 후에 분쇄기를 이용하여 분말(50 mesh)로 만들었다.
- 8 mL를 가하여 vortex mixer로 잘 혼합하고 37℃에서 20분 동안 항온 시킨 후 univesal microplate reader EL-800(BIO-TEK, Instrument, INC, USA)를 이용하여 515 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료를 첨가하지 않은 대조군과 비교하여 유리 라디칼 소거활성을 백분율로 나타냈으며, 기존의 항산화제인 L-ascorbic acid(sigma aldrich, USA)와 비교하였다. 각 시료의 항산화 작용은 DPPH에 대한 전자공여능(Electron donating ability, EDA(%))과 IC50치로 나타내었고 다음과 같이 계산하였다(Blois MS 1958, Lim JP 등 2002).
- 엉겅퀴는 고양리, 고려엉겅퀴는 월곶면과 갈산리, 큰엉겅퀴는 용강리, 지느러미엉겅퀴는 월곶면과 고막리에서 각각 채취하였다. 채취한 엉겅퀴는 꽃, 잎, 줄기, 뿌리로 나누어 흐르는 물로 깨끗이 씻어 실내에서 3일간 음건(陰乾)하였다.
- 총 플라보노이드 함량은 건조 시료를 DMSO(sigma aldrich, USA)에 1 mg/mL 농도로 맞추어 TFC 측정에 이용하였다. 시료 1 mL에 증류수 4 mL을 첨가해 희석시키고 5% NaNO2을 0.
- 추출물은 시료 분말(50 mesh)을 각각 50～60 g을 플라스크에 넣고 메탄올(SK chemical, Korea) 1 L를 가하여 실온에서 24시간 정치한 후 1시간 동안 sonication(power sonic 420, 화신테크, Korea)하여 추출하였다. 추출액은 여과지를(Filter paper: 110 mm, Whatman, England) 이용하여 여과시킨 후 감압저온농축기(Vacuum rotary evaporator, Buchi, switzerland)로 농축하여 총 3회 반복 추출하였고 질소농축기(MG-2200, Eyela, Japan)로 농축하여 최종 추출물을 얻어 시료로 사용하였다.
- 추출물은 시료 분말(50 mesh)을 각각 50～60 g을 플라스크에 넣고 메탄올(SK chemical, Korea) 1 L를 가하여 실온에서 24시간 정치한 후 1시간 동안 sonication(power sonic 420, 화신테크, Korea)하여 추출하였다. 추출액은 여과지를(Filter paper: 110 mm, Whatman, England) 이용하여 여과시킨 후 감압저온농축기(Vacuum rotary evaporator, Buchi, switzerland)로 농축하여 총 3회 반복 추출하였고 질소농축기(MG-2200, Eyela, Japan)로 농축하여 최종 추출물을 얻어 시료로 사용하였다. 각 추출물의 수율(%)을 계산하였다.
- 조지방은 soxhlet법으로 extraction system B-811(Buchi, switzland)을 사용하였다. 탄수화물은 100에서 수분, 조회분, 조단백질, 조지방 함량을 뺀 값으로 하였다.
- 암실에서 1시간 동안 반응시킨 뒤 univesal microplate reader EL-800(BIO-TEK, Instrument, INC, USA)를 이용하여 765 nm에서 흡광도를 측정했다. 표준시약은 gallate(sigma aldrich, USA)를 사용했으며, gallate의 농도를 달리하여 조제한 후 표준 곡선을 작성하였다. 모든 처리는 3회 반복하여 측정하였다.
- 플라보노이드류의 정량분석을 위하여 분석대상물질로 acacetin, apigenin, cynarin, narirutin, silymarin(chromadex, USA)을 선정하여 LC-MS(LCQ Advantage Max system, Thermo Fisher, USA)를 이용한 기기분석을 행하였다(Fuzzati N 등 1999). LC는 HPLC와 같은 방법으로 Column은 Agilent Pre-18, scalar(4.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 시료는 김포에서 자생하는 엉겅퀴, 고려엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미엉겅퀴 4종을 2008년 6월 7일～9월 17일까지 채취하여 사용하였다. 엉겅퀴는 고양리, 고려엉겅퀴는 월곶면과 갈산리, 큰엉겅퀴는 용강리, 지느러미엉겅퀴는 월곶면과 고막리에서 각각 채취하였다.
- 본 실험에 사용한 시료는 김포에서 자생하는 엉겅퀴, 고려엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미엉겅퀴 4종을 2008년 6월 7일～9월 17일까지 채취하여 사용하였다. 엉겅퀴는 고양리, 고려엉겅퀴는 월곶면과 갈산리, 큰엉겅퀴는 용강리, 지느러미엉겅퀴는 월곶면과 고막리에서 각각 채취하였다. 채취한 엉겅퀴는 꽃, 잎, 줄기, 뿌리로 나누어 흐르는 물로 깨끗이 씻어 실내에서 3일간 음건(陰乾)하였다.
데이터처리
- 모든 data는 SPSS 12.0 program을 이용하여 분산분석법(ANOVA)을 이용하여 유의성을 검증하고, p<0.05 수준에서 Duncan의 다중범위검증(Duncan's multiple range test)에 의한 사후분석을 수행하였다.
이론/모형
- Photochem을 이용한 항산화능은 ACL방법을 사용하여 분획물의 photosensitizer로부터 생성된 free radical의 소거능을 측정하였다. 반응은 photochem(analytik jena, analytik jena Korea)을 사용하였으며 MeOH 2.
- 엉겅퀴의 각 부위별 일반성분은 AOAC의 방법(AOAC 1990)에 따라 분석하였다. 수분은 105℃ 상압가열 건조법, 조회분은 직접회화법, 조단백질은 Kjeldhal법으로 단백질 자동 분석 dist장치(CH/B-339 illation unit, Buchi, Switzland)를 사용하였다. 조지방은 soxhlet법으로 extraction system B-811(Buchi, switzland)을 사용하였다.
- 엉겅퀴의 각 부위별 일반성분은 AOAC의 방법(AOAC 1990)에 따라 분석하였다. 수분은 105℃ 상압가열 건조법, 조회분은 직접회화법, 조단백질은 Kjeldhal법으로 단백질 자동 분석 dist장치(CH/B-339 illation unit, Buchi, Switzland)를 사용하였다.
- 수분은 105℃ 상압가열 건조법, 조회분은 직접회화법, 조단백질은 Kjeldhal법으로 단백질 자동 분석 dist장치(CH/B-339 illation unit, Buchi, Switzland)를 사용하였다. 조지방은 soxhlet법으로 extraction system B-811(Buchi, switzland)을 사용하였다. 탄수화물은 100에서 수분, 조회분, 조단백질, 조지방 함량을 뺀 값으로 하였다.
- 총페놀의 함량은 Folin-Ciocalteu법을 사용해 측정하였다(Folin O와 Ciocalteu V 1927, Singleton YL과 Rossi JA 1965). 건조 시료를 DMSO(sigma aldrich, USA)에 1 mg/mL 농도로 맞추어 TPC 측정에 이용하였다.
성능/효과
- 탄수화물은 엉겅퀴와 지느러미엉겅퀴의 줄기, 고려엉겅퀴의 꽃, 큰엉겅퀴의 뿌리에 많았다. 4종류 엉겅퀴의 수율은 잎이 제일 높았으며, 총페놀과 총플라보노이드 함량은 엉겅퀴의 잎, 줄기, 뿌리에서 많았고, 고려엉겅퀴의 꽃에서 많았다. 또한 엉겅퀴에 많다고 알려진 실리마린이나 실리마린 유사물질은 검출되지 않았다.
- 4종류 중 총 페놀과 총 플라보노이드 함량은 엉겅퀴의 잎, 줄기, 뿌리에서 많았고, 고려엉겅퀴의 꽃에서 많았다.
- Acacetin은 고려엉겅퀴의 잎과 꽃, 큰엉겅퀴의 잎과 줄기에서 검출되었다. Apigenin 함량은 엉겅퀴, 고려엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미엉겅퀴의 꽃에서만 검출되었고, 그중 엉겅퀴 꽃에서 7.16 mg/g으로 제일 높게 확인되었다. Cynarin은 고려엉겅퀴 씨에서 5.
- 조지방 함량은 각 종류별로 보면 엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미엉겅퀴에서는 씨, 고려엉겅퀴는 잎에서 많았다. 각 부위별로 보면 잎은 엉겅퀴, 줄기는 엉겅퀴와 큰엉겅퀴, 뿌리는 엉겅퀴, 꽃은 엉겅퀴, 씨는 큰엉겅퀴와 지느러미 엉겅퀴가 많았다.
- 1과 같다. 각 부위의 메탄올 추출물의 DPPH radical 소거 활성은 기존의 합성항산화제인 BHT의 DPPH radical 소거활성 91.02%보다 낮았고, ascorbic acid의 DPPH radical 소거활성 96.10%보다 낮아 항산화성을 보이지 않았으나 고려엉겅퀴 꽃에서는 61.05%로 다른 종의 각 부위보다 높은 활성을 보였다. 또한 고려엉겅퀴를 실험한 결과 뿌리보다 잎에서 항산화 활성물질이 더 많다는데 이는 Lee SH 등(2006)의 결과와 유사하며, 합성항산화제인 BHT보다 낮은 값을 보인 것은 항산화 활성물질이 지용성 물질 보다 수용성 물질이 많기 때문으로 보인다.
- 조회분 함량을 각 종류별로 비교하면 엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미엉겅퀴는 뿌리에서 많았고, 고려엉겅퀴는 잎에서 회분 함량이 많았다. 부위별로 보면 잎은 지느러미 엉겅퀴, 줄기는 큰엉겅퀴, 뿌리는 엉겅퀴와 지느러미 엉겅퀴, 꽃은 고려엉겅퀴, 씨는 엉겅퀴가 조회분 함량이 많았다. 조단백질 함량을 종류별로 비교하였을 때 엉겅퀴와 큰엉겅퀴는 씨, 고려엉겅퀴와 지느러미엉겅퀴는 잎에서 많았고, 각 부위별로 보면 잎은 고려엉겅퀴, 줄기는 큰엉겅퀴, 뿌리는 고려엉겅퀴, 꽃은 엉겅퀴, 씨는 엉겅퀴와 큰엉겅퀴에서 많았다.
- 수분함량을 종류별로 비교하면 엉겅퀴는 꽃과 씨, 고려엉겅퀴와 큰엉겅퀴는 줄기, 지느러미엉겅퀴는 꽃에서 수분함량이 많았다. 부위별로 비교하면 잎은 고려엉겅퀴와 큰엉겅퀴가 수분함량이 많고, 줄기와 뿌리는 고려엉겅퀴, 꽃과 씨는 엉겅퀴가 다른 종에 비해 수분 함량이 많았다. 이는 고려엉겅퀴가 다른 종류에 비해 잎이 넓고, 줄기가 굵기 때문이며, 엉겅퀴의 꽃은 다른 종류보다 크기 때문에 씨와 꽃에서 수분 함량이 많은 것으로 볼 수 있다.
- 4종의 엉겅퀴를 부위별로 수분, 회분, 단백질, 지방, 탄수화물의 함량을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 수분함량을 종류별로 비교하면 엉겅퀴는 꽃과 씨, 고려엉겅퀴와 큰엉겅퀴는 줄기, 지느러미엉겅퀴는 꽃에서 수분함량이 많았다. 부위별로 비교하면 잎은 고려엉겅퀴와 큰엉겅퀴가 수분함량이 많고, 줄기와 뿌리는 고려엉겅퀴, 꽃과 씨는 엉겅퀴가 다른 종에 비해 수분 함량이 많았다.
- 8 mg/g)보다 적었다. 아티쵸크(Thi BHT와 Park MK 2008)에서의 총 페놀 함량은 잎에서 568.0 mg/100 g DW로 제일 많았고 꽃, 뿌리, 줄기 순으로 함량이 낮았으나 본 연구에 사용된 엉겅퀴류보다 함량이 낮았다.
- 부위별로 보면 잎은 지느러미 엉겅퀴, 줄기는 큰엉겅퀴, 뿌리는 엉겅퀴와 지느러미 엉겅퀴, 꽃은 고려엉겅퀴, 씨는 엉겅퀴가 조회분 함량이 많았다. 조단백질 함량을 종류별로 비교하였을 때 엉겅퀴와 큰엉겅퀴는 씨, 고려엉겅퀴와 지느러미엉겅퀴는 잎에서 많았고, 각 부위별로 보면 잎은 고려엉겅퀴, 줄기는 큰엉겅퀴, 뿌리는 고려엉겅퀴, 꽃은 엉겅퀴, 씨는 엉겅퀴와 큰엉겅퀴에서 많았다. 고려엉겅퀴의 경우 회분과 단백질 함량이 잎에 많은데 이는 Lee SH 등(2006)의 연구와 비슷하였다.
- 조회분 함량을 각 종류별로 비교하면 엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미엉겅퀴는 뿌리에서 많았고, 고려엉겅퀴는 잎에서 회분 함량이 많았다. 부위별로 보면 잎은 지느러미 엉겅퀴, 줄기는 큰엉겅퀴, 뿌리는 엉겅퀴와 지느러미 엉겅퀴, 꽃은 고려엉겅퀴, 씨는 엉겅퀴가 조회분 함량이 많았다.
- 총 페놀(TPC) 함량은 Table 2와 같이 동일한 종류 내에서 보면 엉겅퀴는 잎 > 뿌리, 줄기 > 꽃, 고려엉겅퀴는 꽃 > 잎 > 씨 > 줄기, 뿌리, 큰엉겅퀴는 씨 > 잎 > 줄기, 꽃 > 뿌리, 지느러미엉겅퀴는 씨, 꽃> 줄기, 뿌리, 잎 순이었다.
- 총 플라보노이드(TFC) 함량은 Table 2와 같이 동일한 종류 내에서 비교하면 엉겅퀴는 잎 > 뿌리, 줄기 > 꽃, 고려엉겅퀴는 꽃> 잎, 씨> 줄기, 뿌리, 큰엉겅퀴는 씨> 꽃> 잎 > 줄기 > 뿌리, 지느러미엉겅퀴는 잎 > 씨 > 꽃 > 줄기 > 뿌리 순이었다.
- 탄수화물은 각 종류별로 보면 엉겅퀴와 지느러미엉겅퀴는 줄기, 고려엉겅퀴는 꽃, 큰엉겅퀴는 뿌리가 많았고, 각 부위별로 보면 잎은 엉겅퀴, 줄기는 엉겅퀴와 지느러미엉겅퀴, 뿌리는 큰엉겅퀴와 지느러미엉겅퀴, 꽃은 고려 엉겅퀴, 씨는 각 종류별로 유의적인 차이가 없었다. 엉겅퀴 잎의 회분, 조단백질, 조지방, 탄수화물 함량은 엉겅퀴 새순의 성분 분석 결과(Kim YD와 Yang WM 1986)에서 보다 더 많아 새순 보다는 좀 자란 잎의 성분이 더 많은 것을 알 수 있다.
후속연구
- 이상의 결과로 보면 곤드레로 알려진 고려엉겅퀴는 잎을 말려 곤드레밥으로 많이 사용하고 있으나 앞으로는 꽃과 씨를 이용한 기능성 소재의 개발과 꽃과 씨를 채취할 수 있는 방법에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다. 또한 현재 잘 소비되지 않지만 자생하고 있는 엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미엉겅퀴를 일반화하기 위한 재배 기술의 발달이 시급하다고 보며, 채취시기에 따른 각 부위에 대한 분석 연구가 더 필요하다고 본다.
- 3 nmol이 넘는 시료는 고려엉겅퀴 잎과 꽃, 지느러미엉겅퀴 꽃이었다. 이상의 결과로 보면 곤드레로 알려진 고려엉겅퀴는 잎을 말려 곤드레밥으로 많이 사용하고 있으나 앞으로는 꽃과 씨를 이용한 기능성 소재의 개발과 꽃과 씨를 채취할 수 있는 방법에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다. 또한 현재 잘 소비되지 않지만 자생하고 있는 엉겅퀴, 큰엉겅퀴, 지느러미엉겅퀴를 일반화하기 위한 재배 기술의 발달이 시급하다고 보며, 채취시기에 따른 각 부위에 대한 분석 연구가 더 필요하다고 본다.
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