본 연구는 추출처리 방법별 스테비아 추출물의 항산화능을 비교하기 위하여 수행되었다. 스테비아 추출물은 열수(HWE), 발효(FHWE) 및 감압(VE)추출의 처리과정을 통하여 추출되었다. DPPH 라디칼 소거능과 환원력(FRAP) 및 지방산화 억제능을 통하여 알아본 항산화능의 평가는 감압처리되어 추출된 스테비아 추출물(VE)의 경우 그 활성이 가장 높게 관찰되었으며, 3가지 추출물 모두, 동일 농도에서 stevia의 주요한 활성성분인 stevioside와 rebaudioside보다 항산화활성이 월등히 높게 관찰되었다. 이러한 항산화능의 증가에 관한 이유를 알아보기 위하여 총 phenolic compounds의 함량을 측정한 결과 감압(VE) 추출물에서 유의적으로 높게 관찰되었다. 따라서 감압(VE) 처리 방법은 항산화 활성이 증진된 스테비아 추출물을 얻기 위한 효과적인 처리공정이라 사료된다.
본 연구는 추출처리 방법별 스테비아 추출물의 항산화능을 비교하기 위하여 수행되었다. 스테비아 추출물은 열수(HWE), 발효(FHWE) 및 감압(VE)추출의 처리과정을 통하여 추출되었다. DPPH 라디칼 소거능과 환원력(FRAP) 및 지방산화 억제능을 통하여 알아본 항산화능의 평가는 감압처리되어 추출된 스테비아 추출물(VE)의 경우 그 활성이 가장 높게 관찰되었으며, 3가지 추출물 모두, 동일 농도에서 stevia의 주요한 활성성분인 stevioside와 rebaudioside보다 항산화활성이 월등히 높게 관찰되었다. 이러한 항산화능의 증가에 관한 이유를 알아보기 위하여 총 phenolic compounds의 함량을 측정한 결과 감압(VE) 추출물에서 유의적으로 높게 관찰되었다. 따라서 감압(VE) 처리 방법은 항산화 활성이 증진된 스테비아 추출물을 얻기 위한 효과적인 처리공정이라 사료된다.
This study was carried out to evaluate the antioxidant activity of stevia extracts from Stevia rebaudiana Bertoni leaves. Stevia extracts were prepared by three different methods including hot water extraction (HWE) at $120^{\circ}C$ for 4 hr, vacuum extraction (VE) at $65^{\circ}C$<...
This study was carried out to evaluate the antioxidant activity of stevia extracts from Stevia rebaudiana Bertoni leaves. Stevia extracts were prepared by three different methods including hot water extraction (HWE) at $120^{\circ}C$ for 4 hr, vacuum extraction (VE) at $65^{\circ}C$ for 4 hr under 0.08 MPa, and fermentation of hot water extract (FHWE) using Lactobacillus buchneri. The antioxidant activities measured by radical scavenging activity, ferric-reducing antioxidant potential ability, and thiobarbituric acid reactive substance showed the highest values in vacuum extract. Also, the antioxidant activities of all extracts were higher than those of stevioside and rebaudioside at the same concentrations, known as the major active components in stevia. To define the antioxidative compound in stevia extracts, the total phenol content was measured, and it was shown that the highest contents of total phenolic compounds were in vacuum extract. These results suggest that the antioxidant activity of stevia extract was due to the phenolic compound components. In addition, vacuum extraction was the proper method to prepare stevia extract with higher antioxidant activity.
This study was carried out to evaluate the antioxidant activity of stevia extracts from Stevia rebaudiana Bertoni leaves. Stevia extracts were prepared by three different methods including hot water extraction (HWE) at $120^{\circ}C$ for 4 hr, vacuum extraction (VE) at $65^{\circ}C$ for 4 hr under 0.08 MPa, and fermentation of hot water extract (FHWE) using Lactobacillus buchneri. The antioxidant activities measured by radical scavenging activity, ferric-reducing antioxidant potential ability, and thiobarbituric acid reactive substance showed the highest values in vacuum extract. Also, the antioxidant activities of all extracts were higher than those of stevioside and rebaudioside at the same concentrations, known as the major active components in stevia. To define the antioxidative compound in stevia extracts, the total phenol content was measured, and it was shown that the highest contents of total phenolic compounds were in vacuum extract. These results suggest that the antioxidant activity of stevia extract was due to the phenolic compound components. In addition, vacuum extraction was the proper method to prepare stevia extract with higher antioxidant activity.
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문제 정의
일반적으로 자연계의 성분은 추출공정에 따라 기능성이 변하기 때문에, 스테비아를 이용한 기능성 소재의 개발을 위하여 최적의 추출공정에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 열수추출, 열수추출 후 발효 및 감압추출의 서로 다른 과정을 통해 얻어진 스테비아 추출물의 항산화 활성과 폴리페놀 함량을 비교하여 최적의 스테비아 추출 조건을 수립하고자 하였다.
본 연구는 추출처리 방법별 스테비아 추출물의 항산화능 을 비교하기 위하여 수행되었다.
제안 방법
, Seoul, Korea)를 이용하여 600× g에서 20분 동안 원심분리한 후 그 상등액을 분광광도계(UV-1600 PC, Shimadzu)를 이용하여 532 nm에서 측정하였다. 대조구는 스테비아 추출물 대신 증류수를 사용하였다. 측정된 흡광도를 기준으로 표준곡선에 따라 TBARS 값을 mg malondialdehydes/kg sample로 계산하였다.
08 MPa의 압력 하에서 추출한 후 60℃에서 농도가 10 brix가 될 때까지 농축한 추출 농축액을 동결건조하여 감압 추출물(VE)로 사용하였다. 대조군으로 스테비아의 주성분으로 알려진 stevioside(Kanto Chemical Co. Inc., Tokyo, Japan) 및 rebaudioside(Wako Pure Chemical Industries Ltd., Osaka, Japan)를 스테비아 추출물과 동일 농도(0.1 mg/mL)로 사용하여 항산화능을 비교하였다.
따라서 이러한 추출물별 항산화 활성의 차이는 phenol류의 화합물들의 함량차이에 의해서 기인된 것으로 사료된다. 따라서 처리 방법별 항산화 활성 증가에 관한 이유에 관하여 알아보기 위한 실험의 일환으로 세 가지 처리 방법별 스테비아 잎 추출물의 총 phenol성 화합물의 함량에 관하여 측정하였다(Fig. 4).
세 가지 서로 다른 방법으로 얻어진 스테비아 잎 추출물의 지질 산패도(TBARS, thiobarbituric acid reactive substance)의 측정은 Gao 등의 방법(17)을 이용하여 측정하였다. 분쇄돈육 5 g을 15 mL 증류수와 스테비아 추출물(0.1 mg/mL) 또는 물에 용해된 stevioside 및 rebaudioside(0.1 mg/mL) 1 mL과 함께 균질기(DIAX 900, Heidolph Co. Ltd., Kelheim, Germany)를 사용하여 균질화 하였다. 균질화된 시료를 37℃항온수조에서 저장하고 180분 후에 상등액 1 mL을 취하여 20 mM 2-thiobarbituric acid(TBA)/15% trichloroacetic acid(TCA, Sigma Chemical Co.
세 가지 서로 다른 방법으로 얻어진 스테비아 추출물(0.1 mg/mL) 및 대조군으로서 물에 용해된 stevioside와 rebaudioside(0.1 mg/mL) 0.1 mL을 메탄올에 용해시킨 0.2 mM의 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 용액 0.1 mL에 혼합하여 37oC에서 30분간 반응시킨 후 분광광도계(UV1600 PC, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 이용하여 517 nm의 영역에서 흡광도를 측정하였다.
스테비아 추출물은 열수 (HWE), 발효(FHWE) 및 감압(VE)추출의 처리과정을 통하여 추출되었다.
여기에 0.3%의 효모균 (Saccharomyces cerevisiae)이 포함된 균주 배양액(Lactobacillus buchneri) 1 L를 접종하여 5일 동안 발효시킨 후 180일 동안 밀봉상태에서 25oC의 온도를 유지하여 숙성시키면서 혐기발효를 통하여 얻어진 스테비아 추출액을 동결건 조하여 발효 추출물(FHWE)로 사용하였다(14).
제 조된 0.9 mL FRAP reagent에 스테비아 추출물(0.1 mg/mL) 또는 대조군으로서 stevioside 및 rebaudioside(0.1 mg/mL) 0.03 mL과 증류수 0.09 mL를 넣은 후 37oC에서 10분간 반응 시키고 593 nm에서 분광광도계(UV-1600 PC, Shimadzu)를 이용하여 흡광도를 측정하였다.
추출방법별 스테비아 추출물 0.1 mL(1 mg/mL)에 Folin-Ciocalteu's reagent(Sigma Chemical Co.) 0.2 mL을 첨가하고 25oC에서 1분간 유지시킨 후, 5% sodium carbonate 3 mL을 가하여 25oC에서 2시간 방치하고, 분광광도계(UV-1600 PC)를 이용하여 765 nm에서 흡광도 를 측정하였다.
2 mL을 첨가하고 25℃에서 1분간 유지시킨 후, 5% sodium carbonate 3 mL을 가하여 25℃에서 2시간 방치하고, 분광광도계(UV-1600 PC)를 이용하여 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준 정량 곡선은 gallic acid(Sigma Chem- ical Co.)를 이용하여 검량곡선을 작성한 후 총 페놀 함량 계산에 활용하였다.
대상 데이터
실험에서 사용된 스테비아는 한국스테비아(주)에서 공급받아 사용하였으며, 처리 조건에 따른 스테비아 잎 추출물은 다음과 같은 방법으로 제조하였다. 전라북도 정읍에서 재배, 수확된 스테비아 잎의 수분을 12% 이내로 건조하고 건조중량 1 kg에 물 30 L를 가하여 120℃로 4시간 동안 추출한 후 여과하여 스테비아 고형물을 제거하고 진공감압조건으로 65°C에서 10 brix가 될 때까지 6시간 동안 농축한 추출농축액을 동결건조하여 열수추출물(HWE)로 사용하였다.
전라북도 정읍에서 재배, 수확된 스테비아 잎의 수분을 12% 이내로 건조하고 건조중량 1 kg에 물 30 L를 가하여 120oC로 4시간 동안 추출한 후 여과하여 스테비아 고형물을 제거하고 진공감압조건으 로 65°C에서 10 brix가 될 때까지 6시간 동안 농축한 추출농 축액을 동결건조하여 열수추출물(HWE)로 사용하였다.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복 실시하였으며, 얻어진 결과들은 SPSS software에서 프로그램에 의한 ANOVA test를 이용하여 분산분석을 한 후 Duncan의 다중위검정을 실시하였다.
이론/모형
세 가지 서로 다른 방법으로 얻어진 스테비아 잎 추출물의 FRAP(ferric-reducing antioxidant potential ability)은 Benzie와 Strain의 방법(16)에 따라 측정하였다. FRAP reagent는 25 mL acetate buffer(300 mM, pH 3.
세 가지 서로 다른 방법으로 얻어진 스테비아 잎 추출물의 지질 산패도(TBARS, thiobarbituric acid reactive substance)의 측정은 Gao 등의 방법(17)을 이용하여 측정하였다. 분쇄돈육 5 g을 15 mL 증류수와 스테비아 추출물(0.
세 가지 서로 다른 방법으로 얻어진 스테비아 잎 추출물의 총 phenolic compounds의 함량은 Folin-Ciocalteu 방법(18) 을 사용하여 분석하였다.
스테비아 잎 추출물의 전자공여능은 Blois의 방법(15)을 이용하여 측정하였다. 세 가지 서로 다른 방법으로 얻어진 스테비아 추출물(0.
추출방법에 따라 조제된 스테비아 잎 추출물의 지질 산패억제를 MDA의 양을 측정하여 산패를 분석하는 TBARS 방법으로 평가하였다(Fig. 3). 스테비아 추출물을 처리한 모든 실험구에서 TBARS 값은 감소하는 경향을 나타내었다.
성능/효과
DPPH 라디칼 소거능과 환원력(FRAP) 및 지방산화 억제능을 통하여 알아본 항산화능의 평가는 감압 처리되어 추출된 스테비아 추출물(VE)의 경우 그 활성이 가장 높게 관찰되었으며, 3가지 추출물 모두, 동일 농도에서 stevia의 주요한 활성성분인 stevioside와 rebaudioside보다 항산화활성이 월등히 높게 관찰되었다.
따라서 감압 추출된 스테비아 추출물의 항산화 활성이 증가하는 이유에 관하여는 65oC의 온도 조건 과 압력조건에 따라 스테비아 잎으로부터 phenol류 화합물 성분의 추출수율이 증가한 것이라고 사료된다.
또한, Holasova 등(23)은 phenolic compound의 함량이 높을수록 항산화력이 증가한다고 보고하였다. 따라서 본 실험에서도 스테비아 추출물의 환원력이 증가한 것은 스테비아 추출물에 함유되어 있는 phenol류의 화합물에 의한 것이라고 사료된다.
3배 이상 증가되는 것으로 관찰되었다. 또한 열수 추출물과 발효 추출물을 비교할 경우 항산화 활성이나 총 phenolic compounds의 함량에는 차이가 없는 것으로 확인되어졌다. 이러한 결과로 보아 열수 및 발효의 조건을 통하여 처리한 스테비아 추출물보다, 감압하여 추출한 스테비아 추출물의 경우 총 phenolic compounds의 함량이 증가하는 것으로 나타났다.
이러한 결과로 보아 열수 및 발효의 조건을 통하여 처리한 스테비아 추출물보다, 감압하여 추출한 스테비아 추출물의 경우 총 phenolic compounds의 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 이러한 결과를 통하여 3가지 서로 다른 처리 방법별 스테비아 추출물의 항산화 활성은 phenol류 화합물의 함량에 기인하여, 항산화 활성에 차이가 발생하는 것으로 사료된다. Kim 등(27)의 연구에서는 머루종자를 70℃에서 추출하였을 때 free radical 소거능과 페놀성 화합물의 함량이 가장 높은 것으로 나타났다.
Kang 등(26)은 페놀성 화합물에서 라디칼 소거능과 환원력과의 상관관계에서 환원력이 큰 것일수록 라디칼 소거능이 높다고 보고하였다. 본 실험에서도 스테비아 잎 추출물의 경우 라디칼 소거능이 환원력과 비례하여 증가되는 유사한 경향을 나타내었다. 따라서 이러한 추출물별 항산화 활성의 차이는 phenol류의 화합물들의 함량차이에 의해서 기인된 것으로 사료된다.
3). 스테비아 추출물을 처리한 모든 실험구에서 TBARS 값은 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 스테비아 추출물이 효과적으로 지질의 산패를 억제한다는 것을 의미하며, 열수추출물(HWE) 및 발효처리를 통하여 얻어진 추출물(FHWE)보다 감압처리된 스테비아 추출물 (VE)에서 지질산화 억제 효과가 1.
실험 결과 열수추출물(HWE, 421.5±12.65 mM) 및 열수 추출액의 발효처리된 스테비아 추출물(FHWE, 430.4±7.26 mM) 사이에서는 환원력의 변화는 없었으나, 감압추출된 스 테비아 추출물(VE, 682.1±3.42 mM)은 열수 및 발효 추출물 과 비교하여 볼 때 1.5배 이상 그 활성이 증가하는 것으로 관찰되었다.
열수추출물(HWE), 열수추출액의 발효 후 조제한 발효추출물(FHWE) 및 감압추출물(VE)의 항산화 활성은 각각 73.4±3.1%, 73.9±2.3%, 80.9±2.1%로 감압 처 리구에서 열수 추출물보다 약 7%가량 높은 DPPH 라디칼 소거능을 갖는 것으로 관찰되었으며, 추출물의 발효에 따른 항산화능의 차이는 보이지 않았다.
스테비아 추출물을 처리한 모든 실험구에서 TBARS 값은 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 스테비아 추출물이 효과적으로 지질의 산패를 억제한다는 것을 의미하며, 열수추출물(HWE) 및 발효처리를 통하여 얻어진 추출물(FHWE)보다 감압처리된 스테비아 추출물 (VE)에서 지질산화 억제 효과가 1.4배 증가되는 것으로 관찰되었다. 그러나 stevioside와 rebaudioside는 추출물과 동일한 농도(0.
또한 열수 추출물과 발효 추출물을 비교할 경우 항산화 활성이나 총 phenolic compounds의 함량에는 차이가 없는 것으로 확인되어졌다. 이러한 결과로 보아 열수 및 발효의 조건을 통하여 처리한 스테비아 추출물보다, 감압하여 추출한 스테비아 추출물의 경우 총 phenolic compounds의 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 이러한 결과를 통하여 3가지 서로 다른 처리 방법별 스테비아 추출물의 항산화 활성은 phenol류 화합물의 함량에 기인하여, 항산화 활성에 차이가 발생하는 것으로 사료된다.
이러한 항산화능의 증가에 관한 이유를 알아보기 위하여 총 phenolic compounds의 함량을 측정한 결과 감압(VE) 추출물에서 유의적으로 높게 관찰되었다.
1 mg/mL)에서 지방산화 억제 활성이 추출물과 비교하여 매우 낮은 수준으로 관찰되었다. 이상의 결과에서 스테비아 추출물에서 지질산화 억제 효과가 높게 관찰되는 이유에 관해서는 추출물이 함유하는 phenolic류의 혼합물의 영향이라고 사료된다. Shin과 Kim(25)은 phenol류의 화합물을 높게 함유하는 추출물에서 지방산화억제 반응이 높게 관찰된다고 보고하고 있어 본 실험의 결과를 뒷받침 한다.
이상의 항산화 활성 실험으로부터 스테비아의 주요 성분으로 알려진 stevioside와 rebaudioside에서는 항산화 효과가 매우 낮게 관찰되었다. Kang 등(26)은 페놀성 화합물에서 라디칼 소거능과 환원력과의 상관관계에서 환원력이 큰 것일수록 라디칼 소거능이 높다고 보고하였다.
따라서 본 실험에서 stevioside나 rebaudioside보다 스테비아 추출물에서 높은 라디칼 소거능이 관찰된 것은 강력한 항산화능을 갖는 phenol류의 화합물이 스테비아 추출물에 다량으로 포함되어 있기 때문이라고 사료된다. 일부 약용식물 추출물에 관하여 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과 (20), 0.1 mg/mL의 농도에서 창이자의 경우 19.1%이며, 결명자, 오매 초과 등은 0~6.7%의 라디칼 소거능을 나타내는 것에 비하여 스테비아 추출물의 항산화 활성은 70% 이상으로 높은 항산화 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. Tadhani 등(13)의 연구에서 스테비아 추출물의 항산화 활성은 천연 항산화제(Troloxe)보다 높은 것으로 보고되었고 또한 항산화 활성은 잎보다 줄기 부위의 추출물에서 높다고 설명하고 있다.
총 phenol성 화합물의 함량 측정은 처리 방법에 따라 열수 추출물(HWE), 발효 추출물(FHWE), 감압 추출물(VE)을 대 상으로 측정하였고, 결과는 각각 165.0±5.72, 168.1±4.23, 212.1±1.02 ppm으로 감압 추출물에서 열수 및 발효 처리된 추출물보다 phenolic compounds의 함량이 1.3배 이상 증가 되는 것으로 관찰되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
활성산소종은 무엇에 원인이 되는가?
노화의 원인이 되는 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)은 산소에서 유래된 것으로 안정한 분자 상태인 triplet oxygen(3O2)이 체내 효소계, 환원대사, 화학약품, 공해물질, 광화학반응 등의 각종 물리, 화학 및 환경적 요인 등에 의하여 생성된다(1-4). 이러한 활성산소는 세포 생체막의 구성물 질인 불포화지방산을 공격하여 과산화반응을 일으켜 체내 과산화지질을 축적함으로써 생체기능을 저하시키고 동시에 노화 및 성인 질병 질환을 유발한다(5-7).
감압(VE) 처리 방법이 항산화 활성이 증진된 스테비아 추출물을 얻기 위한 효과적인 처리공정이라 사료되는 근거는?
스테비아 추출물은 열수 (HWE), 발효(FHWE) 및 감압(VE)추출의 처리과정을 통하여 추출되었다. DPPH 라디칼 소거능과 환원력(FRAP) 및 지방산화 억제능을 통하여 알아본 항산화능의 평가는 감압 처리되어 추출된 스테비아 추출물(VE)의 경우 그 활성이 가장 높게 관찰되었으며, 3가지 추출물 모두, 동일 농도에서 stevia의 주요한 활성성분인 stevioside와 rebaudioside보다 항산화활성이 월등히 높게 관찰되었다. 이러한 항산화능의 증가에 관한 이유를 알아보기 위하여 총 phenolic compounds의 함량을 측정한 결과 감압(VE) 추출물에서 유의적으로 높게 관찰되었다. 따라서 감압(VE) 처리 방법은 항산화 활성이 증진된 스테비아 추출물을 얻기 위한 효과적인 처리공정이라 사료된다.
활성산소종은 어떻게 생성되는가?
노화의 원인이 되는 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)은 산소에서 유래된 것으로 안정한 분자 상태인 triplet oxygen(3O2)이 체내 효소계, 환원대사, 화학약품, 공해물질, 광화학반응 등의 각종 물리, 화학 및 환경적 요인 등에 의하여 생성된다(1-4). 이러한 활성산소는 세포 생체막의 구성물 질인 불포화지방산을 공격하여 과산화반응을 일으켜 체내 과산화지질을 축적함으로써 생체기능을 저하시키고 동시에 노화 및 성인 질병 질환을 유발한다(5-7).
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