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문제 정의
- Thrombin은 혈전 생성의 중추적인 역할을 하는 serine계 proteinase로 fibrinogen을 fibrin으로 분해하는 효소이다 (24,25). 따라서 thrombin 저해제는 항혈전제로 사용 가능하므로, 생즙의 인간 thrombin에 대한 저해 활성을 평가하였다. 산마늘 생즙 100% (반응 최종농도 1.
- 본 연구에서는 고급 산나물로 수요가 증가되고 있는 울릉도 산마늘의 생리활성을 확인하고, 이를 이용한 가공식품 개발을 위해 산마늘 생즙 및 열처리 생즙의 이화학적인 특성과 다양한 생리활성을 조사하였다. 산마늘은 우수한 영양성분을 가지며, 산마늘 생즙은 4℃ 저장시 10일 이상 색차변화 없이 안정하게 유지되었다.
- 또한 산마늘의 낮은 저장성과 제한된 시기에 공급되는 문제점을 극복하기 위해 산마늘의 가공식품 개발이 필요함에도 불구하고, 가공식품 제조를 위한 산마늘의 건조방법 및 추출물 제조방법에 대한 연구는 거의 이루어져 있지 않다. 이에 본 연구에서는 산마늘의 다양한 생리활성을 확인하고, 이를 이용한 가공식품 개발을 위해 산마늘 생즙 및 열처리 생즙의 이화학적인 특성과 생리활성을 비교 조사하였다.
제안 방법
- 37℃에서 0.5U 트롬빈 (Sigma Co., USA) 50 μL와 20 mM CaCl₂50 μL, 다양한 농도의 생즙 10 μL를 coagulometer의 튜브에 혼합하여 2분간 반응시킨 후, 혈장 100 μL를 첨가하여 혈장이 응고될 때까지의 시간을 측정하였다.
- , USA)를 사용하였다(22). DPPH free radical 소거능은 시료첨가구와 비첨가구의 백분율로 표시하였으며, IC50는 50% 소거능을 나타내는 농도로 계산하였다. 항산화 활성 평가 결과는 3회 측정값의 평균과 편차로 나타내었다.
- 먼저 DPPH 소거능의 경우 다양한 농도로 희석한 시료 20 μL에 99.5% 에탄올에 용해시킨 2×10-4M DPPH용액 380 μL를 넣고 혼합하여 37℃에서 30분 동안 반응시킨 후, 516 nm에서 microplate reader (Asys Hitech, Expert96, Asys Co., Austria)를 사용하여 흡광도를 측정하였다.
- Louis, USA) 용액을 가하여 100℃에서 5분간 가열하여 발색한 후 상온에서 방냉하였다. 발색액은 96 well microplate reader (Sunrise-BAS/C, Tecan Co., USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 각각의 실험은 3반복한 후 평균값을 구하여 다음의 식으로 저해율을 계산하였다. 저해율 (%) = [1-(시료 첨가구 효소활성/대조구 첨가구 효소활성)] × 100.
- 산마늘 생즙의 항산화 활성은 이미 보고한 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) radical 소거능 및 환원력 측정에 의해 평가하였다. 먼저 DPPH 소거능의 경우 다양한 농도로 희석한 시료 20 μL에 99.
- 사용균주로는 그람 음성균으로 Salmonella typhimurium KCTC 1926, Escherichia coli KCTC 1682, Proteus vulgaris KCTC 2433, Pseudomonas aeruginosa KACC 10186, 그람 양성균으로는 Listeria monocytogenes KACC 10550, Staphylococcus aureus KCTC 1916, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Bacillus subtilis KCTC 1924를, 진균으로는 Candida albicans KCTC 1940와 Saccharomyces cerevisiae IF0 0233를 사용하였다. 세균의 경우 nutrient broth, 진균의 경우 sabouraud dextrose broth (Difco Co. USA)를 이용하여 각각 37℃ 및 30℃에서 preincubation한 후, 25%, 12.5%, 10.0%, 6.25%, 5.0%, 3.13% 및 1.56% 산마늘 생즙시료가 첨가된 배지 9 mL에 O.D.(600 nm) 0.1이 되도록 조정된 각각의 균액 1 mL을 첨가하고 48시간 배양하였다(23). 이후 육안판정 및 현미경 검경을 통해 생육이 나타나지 않는 생즙농도를 MIC로 나타내었고, 각각의 처리구를 Nutrient agar 및 Sabouraud dextrose agar (Difco Co.
- 3이 될 때까지 적정하여 그 소비된 양을 acetic acid의 함량(%)으로 환산하여 나타내었다(10). 수분함량은 적외선 수분측정기(HG53 Halogen Moisture Analyzer, Mettler-Toledo International Inc., Zurich, Switzerland)로 측정하였다. 총 flavonoid 함량 및 총 polyphenol 함량은 기존에 보고한 방법과 동일하게 측정하였으며, 표준시약으로는 각각 rutin과 tannic acid를사용하였다(22).
- 1이 되도록 조정된 각각의 균액 1 mL을 첨가하고 48시간 배양하였다(23). 이후 육안판정 및 현미경 검경을 통해 생육이 나타나지 않는 생즙농도를 MIC로 나타내었고, 각각의 처리구를 Nutrient agar 및 Sabouraud dextrose agar (Difco Co. USA)에 도말하여 균체 생육이 나타나지 않는 농도를 MBC 또는 MFC로 나타내었다.
- , Zurich, Switzerland)로 측정하였다. 총 flavonoid 함량 및 총 polyphenol 함량은 기존에 보고한 방법과 동일하게 측정하였으며, 표준시약으로는 각각 rutin과 tannic acid를사용하였다(22). 산마늘 및 생즙의 색차 분석은 색차계(Super color SP-80 Colormeter, Tokyo Denshoku Co.
- 얻어진 생즙시료를 그대로 사용한 이유는, 생즙 농축물또는 분말을 얻기 위한 가열 농축과정 중 휘발성 활성물질의 손실 및 이열성 물질의 파괴를 막기 위해서이며, 실제 실험에 사용한 생즙 고형분 함량은 별도로 Centra-Vac(VS-802, Vision Scientific, Korea)을 이용하여 50℃에서 감압건조하여 결정하였다. 한편 가열처리 산마늘 생즙은 식품가공 공정상의 열처리 과정을 고려하여 조제된 생즙시료를 건열 건조기(Hanback, Dry oven, Korea)에서 70℃에서 1시간 열처리하여 조제한 후, 상기와 동일하게 활성 평가에 사용하였다.
- 42초의 응고시간을 나타내었으며, 트롬빈 저해 활성은 3회 실험값의 평균과 편차로 나타내었다. 항혈전 활성 평가를 위한 thrombin time 측정 시, 혈장은 최근 1개월 동안 약물투여를 받지 않은 지원자의 전혈로부터 조제하였으며, 채혈 후 즉시 4℃에서 5,000 g로 5분 동안 원심분리하여 혈장을 분리하여 사용하였다.
- 항혈전 활성은 인간 트롬빈의 저해활성을 Amelung coagulometer KC-1A (Japan)를 이용하여 thrombin time을 측정하여 평가하였다(24,25). 37℃에서 0.
- , Korea)하여 침전물을 제거하고 그 상등액을 회수하여 생즙으로 사용하였다. 회수 생즙은 생즙100%로 정의하였으며, 멸균수를 사용하여 2배씩 연속 희석하여 50%, 25%, 12.5%, 6.25%, 3.13% 및 1.56% 생즙이 포함된 시료를 조제하였으며, 이를 이용하여 각각의 항산화, 항균, 항혈전 및 항당뇨 활성을 평가하였다. 얻어진 생즙시료를 그대로 사용한 이유는, 생즙 농축물또는 분말을 얻기 위한 가열 농축과정 중 휘발성 활성물질의 손실 및 이열성 물질의 파괴를 막기 위해서이며, 실제 실험에 사용한 생즙 고형분 함량은 별도로 Centra-Vac(VS-802, Vision Scientific, Korea)을 이용하여 50℃에서 감압건조하여 결정하였다.
대상 데이터
- 경북 울릉군 성인봉 근처에서 자생하는 산마늘의 지상부를 2007년 4월 및 2010년 4월 채취하여 실험에 사용하였다. 채취 시료는 동결건조 분말 및 추출물 상태로 안동대학교 식품영양학과에 보관되어 있다.
- , Austria)를 사용하여 흡광도를 측정하였다. 대조구로는 vitamin C (Sigma Co., USA)를 사용하였다(22). DPPH free radical 소거능은 시료첨가구와 비첨가구의 백분율로 표시하였으며, IC50는 50% 소거능을 나타내는 농도로 계산하였다.
- 산마늘 생즙의 항균 활성은 microbroth dilution법을 이용하여 최소생육억제농도(minimal inhibitory concentration: MIC) 및 최소치사농도(minimal bacteriocidal/ fungicidal concentration: MBC, MFC)를 평가하였다(23). 사용균주로는 그람 음성균으로 Salmonella typhimurium KCTC 1926, Escherichia coli KCTC 1682, Proteus vulgaris KCTC 2433, Pseudomonas aeruginosa KACC 10186, 그람 양성균으로는 Listeria monocytogenes KACC 10550, Staphylococcus aureus KCTC 1916, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Bacillus subtilis KCTC 1924를, 진균으로는 Candida albicans KCTC 1940와 Saccharomyces cerevisiae IF0 0233를 사용하였다. 세균의 경우 nutrient broth, 진균의 경우 sabouraud dextrose broth (Difco Co.
- 채취 시료는 동결건조 분말 및 추출물 상태로 안동대학교 식품영양학과에 보관되어 있다. 실험에 사용한 모든 시약은 시약급 이상으로 Sigma Co. (USA)의 제품을 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- 산마늘 생즙의 pH 측정은 320 pH meter (Mettler Toledo InLabR 413, UK)로 측정하였으며, brix 측정은 refractometer (Atago N-1E, Japan)을 이용하였고, 환원당은 DNS법으로 (25), 총당은 phenol-sulfuric acid법을 이용하여 정량하였다(24). 조단백, 조지방, 조섬유 및 회분 함량은 AOAC법에 따라 분석하였다(27).
- 산마늘 생즙의 항균 활성은 microbroth dilution법을 이용하여 최소생육억제농도(minimal inhibitory concentration: MIC) 및 최소치사농도(minimal bacteriocidal/ fungicidal concentration: MBC, MFC)를 평가하였다(23). 사용균주로는 그람 음성균으로 Salmonella typhimurium KCTC 1926, Escherichia coli KCTC 1682, Proteus vulgaris KCTC 2433, Pseudomonas aeruginosa KACC 10186, 그람 양성균으로는 Listeria monocytogenes KACC 10550, Staphylococcus aureus KCTC 1916, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Bacillus subtilis KCTC 1924를, 진균으로는 Candida albicans KCTC 1940와 Saccharomyces cerevisiae IF0 0233를 사용하였다.
- 산마늘 생즙의 pH 측정은 320 pH meter (Mettler Toledo InLabR 413, UK)로 측정하였으며, brix 측정은 refractometer (Atago N-1E, Japan)을 이용하였고, 환원당은 DNS법으로 (25), 총당은 phenol-sulfuric acid법을 이용하여 정량하였다(24). 조단백, 조지방, 조섬유 및 회분 함량은 AOAC법에 따라 분석하였다(27). 생즙의 산도는 신선하게 제조된 생즙 10 ml에 0.
성능/효과
- 111%) 증가되 었다. Brix, 환원당, total flavonoid 함량은 각각 미미한 변화가 나타났으나, 총당은 315 mg/g으로 25% 감소하였으며, total polyphenol도 10.59 mg/g로 55% 감소하였다. 이러한 결과는 산마늘 생즙의 가열처리시 자체효소에 의해 당의분해 및 대사가 촉진되며 allicin과 같은 휘발성 성분의 손실, 이열성 성분의 분해, 및 색차 변화에 따른 현상으로 추측된다(10,16).
- 산마늘은 우수한 영양성분을 가지며, 산마늘 생즙은 4℃ 저장시 10일 이상 색차변화 없이 안정하게 유지되었다. 그러나 산마늘 생즙의 가열 처리시에는 brix, 환원당, total flavonoid의 변화는 미미한 반면, 총당은 25%, total polyphenol은 55% 감소하였 으며, pH 감소와 함께 산도가 2배 증가되었다. 산마늘 생즙은 우수한 DPPH 소거능과 환원력을 나타내며 강력한 항균력을 나타내었으나, 가열처리된 산마늘 생즙은 미약한 환원력과 항균력을 나타내었다.
- 무처리 및 가열처리된 산마늘 생즙은 항혈전 활성과 α-amylase 및 α-glucosidase 저해활성은 매우 미미하였다. 본 연구결과는 산마늘이 우수한 항산화력 및 항균력을 가지며, 관련 활성성분은 휘발성, 또는 열에 약한 성분으로 추측되었다. 따라서 산마늘을 이용한 가공식품 개발은 비열 처리공정의 제품으로 제안한다.
- 069%이었다. 산마늘 생즙은 166.08 mg/g의 환원당과 417.17 mg/g의 총당을 함유 하고 있었으며, total flavonoid 및 total polyphenol도 각각 9.99 및 23.21 mg/g 함유하였다. 산마늘의 식품가공 및 고온 처리 공정을 고려한 열처리 생즙의 경우 pH가 6.
- 그러나 산마늘 생즙의 가열 처리시에는 brix, 환원당, total flavonoid의 변화는 미미한 반면, 총당은 25%, total polyphenol은 55% 감소하였 으며, pH 감소와 함께 산도가 2배 증가되었다. 산마늘 생즙은 우수한 DPPH 소거능과 환원력을 나타내며 강력한 항균력을 나타내었으나, 가열처리된 산마늘 생즙은 미약한 환원력과 항균력을 나타내었다. 무처리 및 가열처리된 산마늘 생즙은 항혈전 활성과 α-amylase 및 α-glucosidase 저해활성은 매우 미미하였다.
- 산마늘 생즙의 α-amylase 및 α-glucosidase 저해 활성을 평가한 결과, 생즙 및 열처리 생즙의 경우 2∼6%의 무시할만한 저해활성을 나타내어(results not shown), 항당뇨 및항비만제 개발로는 적당하지 않음을 알 수 있었다.
- 산마늘 생즙의 이화학적 특성을 검토한 결과는 Table 2에 나타내었다. 산마늘 생즙의 수용성 고형분은약 4%이었으며, pH는 6.47, 산도는 0.069%이었다. 산마늘 생즙은 166.
- 본 연구에서는 고급 산나물로 수요가 증가되고 있는 울릉도 산마늘의 생리활성을 확인하고, 이를 이용한 가공식품 개발을 위해 산마늘 생즙 및 열처리 생즙의 이화학적인 특성과 다양한 생리활성을 조사하였다. 산마늘은 우수한 영양성분을 가지며, 산마늘 생즙은 4℃ 저장시 10일 이상 색차변화 없이 안정하게 유지되었다. 그러나 산마늘 생즙의 가열 처리시에는 brix, 환원당, total flavonoid의 변화는 미미한 반면, 총당은 25%, total polyphenol은 55% 감소하였 으며, pH 감소와 함께 산도가 2배 증가되었다.
- 산마늘의 수분함량은 86.3±2.7%였으며, 조단백, 조지방, 총 탄수화물 및 회분의 함량은 각각 2.31±0.12%, 0.30±0.15%, 11.12±3.58% 및 1.11±0.88이었다.
- 생즙의 항균활성을 평가한 결과, 실험 세균 및 진균에 대해 생즙 5%∼10% 첨가시 생육이 완전히 억제되었다 (Table 3).
- 실제vitamin C의 IC50가 13.3 μg/mL임을 고려할 때(Fig. 1a), 산마늘 생즙의 DPPH 소거능을 강력하다고는 볼 수 없으나, 생즙의 총당 함량이 41.7%이 달하므로 활성성분이 정제된 경우에는 우수한 DPPH 소거능을 나타내리라 예상된다.
- 이상의 결과는, 산마늘 생즙이 우수한 항산화 및 항균력을 가지며, 이러한 활성성분은 휘발성 또는 열에 약한 성분임을 암시하고 있다. 따라서 산마늘을 이용한 가공식품 개발에는 비열 처리 공정이 필요함을 확인하였으며, 이를 이용한 기능성 음료 및 주류 등의 발효제품 개발을 제안한다.
- 생즙의 항균활성을 평가한 결과, 실험 세균 및 진균에 대해 생즙 5%∼10% 첨가시 생육이 완전히 억제되었다 (Table 3). 특히 P. vulgaris, B. subtilis, S. epidermidis 및 C. albicans, S. cerevisiae에 대해서는 MIC가 5%로 나타났다 (고형분 함량 2 mg/mL). MBC/MFC의 경우도 MIC와 비슷하게 생즙 5∼10%농도에서 나타났으나, P.
후속연구
- 이상의 결과는, 산마늘 생즙이 우수한 항산화 및 항균력을 가지며, 이러한 활성성분은 휘발성 또는 열에 약한 성분임을 암시하고 있다. 따라서 산마늘을 이용한 가공식품 개발에는 비열 처리 공정이 필요함을 확인하였으며, 이를 이용한 기능성 음료 및 주류 등의 발효제품 개발을 제안한다.
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