국내산 수수(Sorghum bicolor) 품종에 따른 전자공여능, 환원력, 항균활성 및 ${\\alpha}$-glucosidase 저해활성의 비교 Comparative Study of Electron Donating Ability, Reducing Power, Antimicrobial Activity and Inhibition of ${\\alpha}$-glucosidase by Sorghum bicolor Extracts원문보기
수수의 기능성식품으로써 이용 가능성을 조사하기 위해 수수의 70% ethanol 추출물의 전자공여능, 환원력, 총 페놀함량, 총 플라보노이드함량, 항미생물, ${\alpha}$-glucosidase 억제활성을 측정하였다. 전자공여능 측정 결과 10 ${\mu}g$/mL 농도에서 메수수, 붉은장목 수수가 94%로 BHT(13%), BHA(74%)보다 월등히 높은 활성을 보였다. 환원력을 측정한 결과 농도가 높아짐에 따라 활성이 증가하는 경향을 보였으며, 수수 22개 품종 중에서 메수수가 0.71의 OD값으로 가장 높은 항산화 활성을 나타내었다. 추출물의 총 페놀 함량은 빗자루수수가 22.9 mg GAE/g로 높은 함량을 나타내었으며, 흰수수가 16.4 mg GAE/g로 가장 낮은 함량을 보였다. 총 플라보노이드 함량은 장목수수가 3.5 mg QE/g로 높은 함량을 보였다. 항미생물 실험 결과 E. coli에서 모든 수수가 활성을 나타내었으며, 특히 시경수수(MIC=8 ${\mu}g$/mL)와 찰(금산)수수(MIC=8 ${\mu}g$/mL)가 뛰어난 활성을 나타내었다. ${\alpha}$-Glucosidase 억제활성 측정 결과 붉은장목수수, 목탁수수, 긴장목수수가 98%로 높은 억제율을 보여주었다.
수수의 기능성식품으로써 이용 가능성을 조사하기 위해 수수의 70% ethanol 추출물의 전자공여능, 환원력, 총 페놀함량, 총 플라보노이드함량, 항미생물, ${\alpha}$-glucosidase 억제활성을 측정하였다. 전자공여능 측정 결과 10 ${\mu}g$/mL 농도에서 메수수, 붉은장목 수수가 94%로 BHT(13%), BHA(74%)보다 월등히 높은 활성을 보였다. 환원력을 측정한 결과 농도가 높아짐에 따라 활성이 증가하는 경향을 보였으며, 수수 22개 품종 중에서 메수수가 0.71의 OD값으로 가장 높은 항산화 활성을 나타내었다. 추출물의 총 페놀 함량은 빗자루수수가 22.9 mg GAE/g로 높은 함량을 나타내었으며, 흰수수가 16.4 mg GAE/g로 가장 낮은 함량을 보였다. 총 플라보노이드 함량은 장목수수가 3.5 mg QE/g로 높은 함량을 보였다. 항미생물 실험 결과 E. coli에서 모든 수수가 활성을 나타내었으며, 특히 시경수수(MIC=8 ${\mu}g$/mL)와 찰(금산)수수(MIC=8 ${\mu}g$/mL)가 뛰어난 활성을 나타내었다. ${\alpha}$-Glucosidase 억제활성 측정 결과 붉은장목수수, 목탁수수, 긴장목수수가 98%로 높은 억제율을 보여주었다.
Electron donating ability (EDA), reducing power, total phenolic contents, total flavonoid contents, antimicrobial activity, and ${\alpha}$-glucosidase inhibitory effects of twenty-two sorghum varieties were examined using ethanol extracts (70%, v/v). The electron donationg abilities (EDA)...
Electron donating ability (EDA), reducing power, total phenolic contents, total flavonoid contents, antimicrobial activity, and ${\alpha}$-glucosidase inhibitory effects of twenty-two sorghum varieties were examined using ethanol extracts (70%, v/v). The electron donationg abilities (EDA) of Mesusu and Bulgeunjangmoksusu (94% at 10 ${\mu}g$/mL) indicated higher antioxidant activity compared to those of other varieties and standard antioxidants such as BHT (13%) and BHA (74%). The reducing power of Mesusu ($OD_{700}$=0.71) suggested higher antioxidant activity, which was dependent on sample concentration. Bitjarususu showed the highest content of total phenolics (22.9 mg GAE/g); however, extracts from Heuinsusu exhibited the lowest content of total phenolics (16.4 mg GAE/g). Jangmoksusu showed the highest total flavonolic contents (3.5 mg QE/g), and Sigyeongsusu and Chal (GS) susu displayed the most antibacterial activity (MIC=8 ${\mu}g$/mL) against Escherichia coli. Extracts of Bulgeunjangmoksusu, Moktaksusu, and Ginjangmoksusu showed the highest ${\alpha}$-glucosidase inhibitory effect (98%) at the concentration of 5 ${\mu}g$/mL.
Electron donating ability (EDA), reducing power, total phenolic contents, total flavonoid contents, antimicrobial activity, and ${\alpha}$-glucosidase inhibitory effects of twenty-two sorghum varieties were examined using ethanol extracts (70%, v/v). The electron donationg abilities (EDA) of Mesusu and Bulgeunjangmoksusu (94% at 10 ${\mu}g$/mL) indicated higher antioxidant activity compared to those of other varieties and standard antioxidants such as BHT (13%) and BHA (74%). The reducing power of Mesusu ($OD_{700}$=0.71) suggested higher antioxidant activity, which was dependent on sample concentration. Bitjarususu showed the highest content of total phenolics (22.9 mg GAE/g); however, extracts from Heuinsusu exhibited the lowest content of total phenolics (16.4 mg GAE/g). Jangmoksusu showed the highest total flavonolic contents (3.5 mg QE/g), and Sigyeongsusu and Chal (GS) susu displayed the most antibacterial activity (MIC=8 ${\mu}g$/mL) against Escherichia coli. Extracts of Bulgeunjangmoksusu, Moktaksusu, and Ginjangmoksusu showed the highest ${\alpha}$-glucosidase inhibitory effect (98%) at the concentration of 5 ${\mu}g$/mL.
15 mM 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 1 mL를 혼합하여 실온에서 30분간 안정화시킨 다음 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. Sample 첨가구와 무 첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 표시하여 전자공여능을 측정하였으며 아래와 같이 계산하였다.
수수 추출물은 Blois의 방법(16)을 변형하여 측정하였다. 추출물 0.
수수의 기능성식품으로써 이용 가능성을 조사하기 위해 수수의 70% ethanol 추출물의 전자공여능, 환원력, 총 페놀함량, 총 플라보노이드함량, 항미생물, α-glucosidase 억제활성을 측정하였다.
총 플라보노이드 함량은 Moreno 등(15)의 방법을 변형하여 측정하였다. 추출물 0.
총 플라보노이드 함량은 Moreno 등(15)의 방법을 변형하여 측정하였다. 추출물 0.5 mL에 10% aluminum nitrate 0.1 mL, 1 M potassium acetate 0.1 mL 그리고 80% ethanol 4.3 mL를 차례로 가하여 혼합하고 실온에서 40분간 안정화시킨 다음 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin을 표준물질로 이용하여 검량선을 작성한 다음 quercetin equivalents(QE)로 나타내었다.
대상 데이터
강원도 원주시 신림농협으로부터 2009년 2월경에 토종수수 22개 품종을 제공받아 본 실험에 사용하였다.
그람양성균 Bacillus subtilis(KCTC 1021), Staphylocoocus aureus(KCTC 1916), 그람음성균 Klebsiella pneumonia(KCTC 2208), Escherichia coli(KCTC 1924), Salmonella Typhimurium(KCTC 1925) 그리고 효모 Candida albicans(KCTC 7965), Pichia jadinii (KCTC 7293)은 Korean Collection for Type Cultures(KCTC)에서 분양 받아 이용하였다. 피검균을 액체배지(micrococcus, nutrient, YM media)에서 배양하였으며, 항미생물 활성은 Kobayashi 등의 two-fold dilution법(18)을 사용하여 측정하였다.
전자공여능은 항산화 측정에 대표적으로 쓰이는 방법이다. 이 실험에서 쓰이는 DPPH는 항산화 활성을 측정하기 위한 기질로 사용하였으며, phenol, flavonoid와 같은 페놀성 물질에 대한 항산화작용의 지표라고 알려져 있다. 이와 같은 작용은 활성 라디칼에 전자를 공여하여 식품 중의 지방 산화 억제와 인체 내 노화를 억제시킨다고 보고하였다(24).
데이터처리
Mean separation within columns by Duncan’s multiple range test at 5% level.
모든 실험은 3회 반복실험 한 후 평균값과 표준편차로 표시하고, 각 실험 결과로부터 SPSS 11.5를 이용하여 유의성을 검정하였다.
이론/모형
수수 추출물의 총 페놀 함량은 Taga 등에 의해 보고되어진 Folin-ciocalteau방법(14)을 사용하였다. 추출물 0.
그람양성균 Bacillus subtilis(KCTC 1021), Staphylocoocus aureus(KCTC 1916), 그람음성균 Klebsiella pneumonia(KCTC 2208), Escherichia coli(KCTC 1924), Salmonella Typhimurium(KCTC 1925) 그리고 효모 Candida albicans(KCTC 7965), Pichia jadinii (KCTC 7293)은 Korean Collection for Type Cultures(KCTC)에서 분양 받아 이용하였다. 피검균을 액체배지(micrococcus, nutrient, YM media)에서 배양하였으며, 항미생물 활성은 Kobayashi 등의 two-fold dilution법(18)을 사용하여 측정하였다. 미생물의 증식을 육안으로 관찰하여 세균의 생육을 억제하는 가장 낮은 농도를 나타내는 최저억제농도(MIC: minimum inhibitory concentration)로 나타내었다.
성능/효과
α-Glucosidase 억제활성 측정 결과 붉은장목수수, 목탁수수, 긴장목수수가 98%로 높은 억제율을 보여주었다.
22개 품종을 검정한 결과 90 µL에서 메수수(OD700=0.71)가 가장 높은 활성을 나타냈으며, 다음으로 목탁수수, 찰(진도)수수, 장목수수, 찰수수, 붉은장목수수가 각각 0.59, 0.59, 0.58, 0.58, 0.56의 OD값으로 높은 활성을 나타내었다.
5 mg QE/g의 함량을 보여주었다. 22품종 중에서도 까치수수가 0.7 mg QE/g로 가장 낮은 함량을 나타낸 반면에 장목수수, 붉은장목수수, 흰장목수수가 3.5, 2.9, 2.5 mg QE/g로 높은 함량을 보여주었다. 이 결과는 Kwak 등(7)의 보고에서도 수수(1.
그람양성균인 B. subtilis에서 흰장목수수가 125 µg/mL의 MIC로 다른 수수보다 높은 활성을 나타내었다.
그람음성균인 E. coli에서는 모든 수수가 높은 억제 활성을 나타내었으며, 특히 그 중에서도 시경수수와 찰(금산)수수가 각각 8 µg/mL로 뛰어난 활성을 보여주었으며, 항생제인 tetracycline(MIC=8 µg/mL)과 비교하였을 때 유사한 활성을 보였다.
그러나 tannins을 함유한 수수의 DPPH, ABTS, ORAC 항산화 활성을 측정 결과 각각 17.7-41.5, 61.6-125.0, 72.4-236.0µmol-TE/g로 활성의 차이를 나타내었다.
그리고 효모 P. jadinii와 C. albicans에서는 붉은색수수, 붉은장수수, 빗자루수수, 찰(진도)수수를 제외한 대부분의 수수 추출물이 250-500 µg/mL의 최저억제농도를 나타내었으며, 특히 메수수, 까치수수, 긴장목수수, 붉은장목수수, 붉은찰수수, 찰(금산)수수, 장목수수, 일반찰수수의 경우는 항생제인 ketoconazole과 유사한 활성을 나타내었다.
1에 나타내었다. 모든 수수가 활성을 보였으며, 그 중에서도 긴장목수수, 목탁수수, 붉은장목수수가 각각 98%로 가장 높은 억제효과를 보였으며, 장목수수, 수송생이수수도 각각 97%로 높은 저해활성이 보였다. 반면에 흰장목수수, 일반찰수수, 흰수수는 각각 49, 53, 58%로 상대적으로 다른 수수보다 낮은 활성을 보였으며, positive control로 사용한 acarbose는 같은 농도에서 99%로 수수와 유사하거나 높은 저해활성을 나타내었다.
피검균을 액체배지(micrococcus, nutrient, YM media)에서 배양하였으며, 항미생물 활성은 Kobayashi 등의 two-fold dilution법(18)을 사용하여 측정하였다. 미생물의 증식을 육안으로 관찰하여 세균의 생육을 억제하는 가장 낮은 농도를 나타내는 최저억제농도(MIC: minimum inhibitory concentration)로 나타내었다. Sample 무첨가구는 negative control로 tetracycline과 ketoconazole은 positive control로 사용하였다.
모든 수수가 활성을 보였으며, 그 중에서도 긴장목수수, 목탁수수, 붉은장목수수가 각각 98%로 가장 높은 억제효과를 보였으며, 장목수수, 수송생이수수도 각각 97%로 높은 저해활성이 보였다. 반면에 흰장목수수, 일반찰수수, 흰수수는 각각 49, 53, 58%로 상대적으로 다른 수수보다 낮은 활성을 보였으며, positive control로 사용한 acarbose는 같은 농도에서 99%로 수수와 유사하거나 높은 저해활성을 나타내었다. 또한 이 결과는 페놀함량이 높을수록 항산화 활성이 좋았던 수수와 조금 다른 경향을 보였다.
수수 추출물의 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 Table 1에 나타내었다. 수수 22개 품종을 비교한 결과 총 페놀 함량은 빗자루수수, 메수수, 장목수수 순으로 각각 22.9, 22.7, 22.7 mg GAE/g로 높은 함량을 나타내었으며, 흰수수가 16.4 mg GAE/g로 가장 낮은 함량을 나타내었다. Kong 등(21)의 보고에 따르면 백미, 추청현미쌀, 금종현미쌀은 각각 11.
이와 같은 결과는 페놀계 합성 항산화제로 널리 사용되고 있는 butylated hydroxyl toluene(BHT)와 비교해 보았을 때 22개 품종의 수수가 훨씬 높은 활성을 나타내었으며, 메수수와 붉은장목수수는 가장 높은 활성을 나타낸 α-tocopherol과 유사한 활성을 보이는 것을 알 수 있었다. 수수 22품종의 전자공여능 평균값은 66%로, 재배지역에 따른 검정콩의 평균 값(일품검정콩(56%), 청자콩(44%))보다 높은 활성을 보였다(25). 이 결과는 Song 등(26)이 보고한 유색보리 40 계통의 평균 값 70%와 유사한 활성을 보였으며, 그중 상위 23%를 비교하였을 때 수수(92%)가 보리(78%)보다 높은 활성을 나타내었다.
2%)보다 높게 나타났다(20). 수수 중에서도 장목수수, 찰(금산)수수, 목탁수수가 각각 4.8, 4.7, 4.5%로 다른 수수에 비해 높은 수율을 보였으며, 흰장목수수, 수송생이수수, 긴장목수수, 까치수수가 각각 2.7, 3.4, 3.5, 3.5%로 낮은 수율을 보였다.
51)보다 높은 활성을 나타내었다. 수수 추출물의 항산화 활성 및 총 페놀 함량을 측정한 결과, 메수수, 붉은장목수수, 목탁수수, 찰(진도)수수, 빗자루수수, 장목수수가 높은 항산화 활성을 나타냈으며, 높은 페놀 함량을 보였다. 이 결과는 총 페놀 함량과 항산화 활성의 상관관계가 있는 것을 알 수 있었으며, Pasko 등(27)과 Dlamini 등(28)도 총 페놀 함량이 많을수록 높은 항산화 활성이 나타난다고 보고하였다.
Kim 등(32)에서는 페놀성 물질인 phenolic acid 및 coumarin류, flavonoid류가 단백질, 효소 단백질, 기타 거대한 분자들과 결합하여 항산화 및 항균효과 등의 생리활성 기능을 가진다고 보고하였다. 이러한 보고를 토대로 수수 추출물은 총 페놀, 총 플라보노이드 함량이 높아 항균활성이 좋게 나타난 것으로 예상되며, 이러한 페놀성 물질과 항균활성과의 상관관계를 살펴본 결과 함량이 높을수록 항균활성에 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. 수수 추출물을 대상으로 추가적인 항미생물 활성 물질 분리 실험이 진행되어야 할 것으로 사료된다.
이와 같은 결과는 페놀계 합성 항산화제로 널리 사용되고 있는 butylated hydroxyl toluene(BHT)와 비교해 보았을 때 22개 품종의 수수가 훨씬 높은 활성을 나타내었으며, 메수수와 붉은장목수수는 가장 높은 활성을 나타낸 α-tocopherol과 유사한 활성을 보이는 것을 알 수 있었다.
전자공여능 측정 결과 10 µg/mL 농도에서 메수수, 붉은장목 수수가 94%로 BHT(13%), BHA(74%)보다 월등히 높은 활성을 보였다.
4 mg GAE/g로 가장 낮은 함량을 보였다. 총 플라보노이드 함량은 장목수수가 3.5 mg QE/g로 높은 함량을 보였다. 항미생물 실험 결과 E.
71의 OD값으로 가장 높은 항산화 활성을 나타내었다. 추출물의 총 페놀 함량은 빗자루수수가 22.9 mg GAE/g로 높은 함량을 나타내었으며, 흰수수가 16.4 mg GAE/g로 가장 낮은 함량을 보였다. 총 플라보노이드 함량은 장목수수가 3.
항미생물 실험 결과 E. coli에서 모든 수수가 활성을 나타내었으며, 특히 시경수수(MIC=8 µg/mL)와 찰(금산)수수(MIC=8µg/mL)가 뛰어난 활성을 나타내었다.
전자공여능 측정 결과 10 µg/mL 농도에서 메수수, 붉은장목 수수가 94%로 BHT(13%), BHA(74%)보다 월등히 높은 활성을 보였다. 환원력을 측정한 결과 농도가 높아짐에 따라 활성이 증가하는 경향을 보였으며, 수수 22개 품종 중에서 메수수가 0.71의 OD값으로 가장 높은 항산화 활성을 나타내었다. 추출물의 총 페놀 함량은 빗자루수수가 22.
후속연구
이러한 보고를 토대로 수수 추출물은 총 페놀, 총 플라보노이드 함량이 높아 항균활성이 좋게 나타난 것으로 예상되며, 이러한 페놀성 물질과 항균활성과의 상관관계를 살펴본 결과 함량이 높을수록 항균활성에 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있었다. 수수 추출물을 대상으로 추가적인 항미생물 활성 물질 분리 실험이 진행되어야 할 것으로 사료된다.
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