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문제 정의
- 최근 들어 손바닥 선인장에 대한 건강기능식품 소재로서의 국내 외 사용빈도가 점차 높아지고 있는 실정이나, 선인장의 식품소재화를 위한 연구는 아직 초기 단계에 있다. 따라서, 본 연구에서는 손바닥 선인장의 건강기능식품 소재화시 기초 자료를 제공하고자 손바닥선인장의 함유성분 및 체내에서 생리활성 효능을 발휘할 수 있는 함량을 분석하여 향후 손바닥 선인장의 유효성을 평가하는데 기초 자료로 삼고자 하였다.
- 본 연구는 손바닥선인장열매의 기능성 식품 및 화장품 소재로서의 이용가능성을 조사하기 위해 손바닥선인장열매의 영양성분 및 항산화활성 관련 성분을 분석하였다. 손바닥선인장열매의 일반성분은 건량 기준으로 탄수화물 66.
제안 방법
- Caffeic acid(Sigma Co., St. Louis, MO, USA)를 0～100 μg/mL 의 농도로 제조하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 표준 검량선으로 시료 추출물의 총 페놀 함량을 산출하였다.
- Quercetin (Sigma Co., USA)를 표준물질로 하여 0～100 μg/mL의 농도 범위에서 얻어진 표준 검량선으로 추출물의 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
- 2(Whatman Ltd, Maidstone, Kent, UK) 여과지를 이용하여 여과한 후, 회전진공농축기(EYELA N-1000, Tokyo, Japan)를 사용하여 40℃에서 감압 농축하였다. 농축된 추출물은 동결건조기(Modulyod-115, Thermo Electron Co., Waltham, MA, USA) 를 이용하여 건조된 분말을 제조하였다. 건조된 추출물은 무게를 측정하여 추출 수율을 측정한 후, –20℃ 냉동고에 보관하면서 실험에 사용하였다.
- 최근의 연구(Park et al 2005, Lee KS 2004)에 의하면 주요 활성성분들은 플라보노이드계 화합물 또는 일부 페놀성 물질들로 알려져 있다. 본 연구에서는 식품에 사용할 수 있는 용매인 에탄올을 이용하여 80% 에탄올 추출물을 제조하여 추출물의 항산화 활성을 분석하였다. 손바닥 선인장 열매 80% 에탄올 추출물은 분쇄한 손바닥선인장 열매에 80% 에탄올을 가한 뒤 상온에서 24시간 교반하면서(150 rpm, HY-HS11, Han- yang Science, Seoul) 유용 성분들을 추출하였고, Whatman No.
- 분석 조건은 Sugar-Pak Ⅰ column(Waters, USA, 300 mm×6.5 mm)과 용출용매 Ca-EDTA(500 mg/L)를 조합하였다.
- 분석은 Waters 717 U6K injector, 510 pump, 680 gradient controller, 486 absorbance detector, millennium software로 이루어진 HPLC system에서 행하였고, column은 Pico-Tag column(3.9×150 mm, 4 μM, Waters, MA, USA)을 사용하였으며, 분석 중에는 47℃로 유지하였다.
- saboten) 열매는 충남 아산 소재 농장에서 2010년에 수확한 것을 구입하여 사용하였다. 선인장의 열매는 물로 잘 씻어 흙이나 먼지 등의 이물질을 제거하고, 2～3 cm 크기로 절편하여 동결건조 한 후, 분쇄기(IKA M20, IKA, Germany)로 20～30 mesh로 조분쇄하여 일반성분 분석에 사용하였다.
- 본 연구에서는 식품에 사용할 수 있는 용매인 에탄올을 이용하여 80% 에탄올 추출물을 제조하여 추출물의 항산화 활성을 분석하였다. 손바닥 선인장 열매 80% 에탄올 추출물은 분쇄한 손바닥선인장 열매에 80% 에탄올을 가한 뒤 상온에서 24시간 교반하면서(150 rpm, HY-HS11, Han- yang Science, Seoul) 유용 성분들을 추출하였고, Whatman No. 2(Whatman Ltd, Maidstone, Kent, UK) 여과지를 이용하여 여과한 후, 회전진공농축기(EYELA N-1000, Tokyo, Japan)를 사용하여 40℃에서 감압 농축하였다. 농축된 추출물은 동결건조기(Modulyod-115, Thermo Electron Co.
- 아미노산 분석은 Automatic amino acid analyzer(Biochrom30, Pharmacia Biotech Co., Piscataway, NJ, USA)에 따라 분석하였으며, 시료 분말 5 g을 취하여 시험관에 넣고 0.03% β-mercartoethanol을 함유한 6 N 염산용액 10 mL를 가하고, 탈기하여 밀봉한 후 100℃에서 24시간 가수분해하여 농축한 후건조하여 염산을 날려 보낸 다음 pH 2.2로 맞추어 시료로 사용하였다(Waters Associates 1983).
- 여기에 시료 희석액 250μL를 첨가하여 건조된 시료를 용해한 후 HPLC로 분석을 행하였다.
- 9×150 mm, 4 μM, Waters, MA, USA)을 사용하였으며, 분석 중에는 47℃로 유지하였다. 이 때 이동상 A는 Water을 사용하였고, 이동상 B는 60% 아세토니트릴을 사용하여 용매구배 (gradient elution) 시켜 분석하였다.
- 가열 후 염산을 1:1로 가하여 용해시킨 후 50 mL 용량 플라스크로 옮겨서 증류수로 정용하였다. 이 용액의 무기질 조성을 유도 결합 플라즈마 방출 분광계(Atom Scan 25, Thermo Jarrell Ash Co., Franklin, MA, USA)로 분석하였으며, 분석 조건은 approximate RF power가 1,150 W이며, analysis pump rate는 100 rpm으로 하였고, nebulizer pressure와 observation height는 각각 30 psi 및 15 mm로 하였다.
- 전자공여능(%) 은 [(1–As/Ac)×100)]으로 나타내었고, As와 Ac에 실험군과대조군(ascorbic acid)의 흡광도 값을 각각 대입하여 계산하였다.
- 표준품 용액과 시료의 유리당 peak를 직접 비교하여 확인하였다. 정량은각 표준품의 검량곡선을 따로 작성한 후 peak의 면적에서 산출하였다.
- 총 페놀 함량은 추출물 1 mL에 Folin-Ciocalteau 시약 및 10% Na2CO3 용액을 각 1 mL씩 차례로 가한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 spectrophotometer(UV 1600 PC, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 추출물의 전자 공여작용(electron donating abilities, EDA)은 각각의 추출물에 대한 DPPH(α,α-diphenyl-picrylhydrazyl)의 전자공여효과로 각 시료의 환원력을 측정하였다.
- 5 mL/min로 흘려보냈으며, 검출은 refractive index(RI) detector를 이용하였다. 표준품 용액과 시료의 유리당 peak를 직접 비교하여 확인하였다. 정량은각 표준품의 검량곡선을 따로 작성한 후 peak의 면적에서 산출하였다.
대상 데이터
- 본, 실험에 사용된 손바닥선인장(Opuntia ficus-indica var. saboten) 열매는 충남 아산 소재 농장에서 2010년에 수확한 것을 구입하여 사용하였다. 선인장의 열매는 물로 잘 씻어 흙이나 먼지 등의 이물질을 제거하고, 2～3 cm 크기로 절편하여 동결건조 한 후, 분쇄기(IKA M20, IKA, Germany)로 20～30 mesh로 조분쇄하여 일반성분 분석에 사용하였다.
데이터처리
- 각 군당 3개의 시료를 사용하여 실험은 3회 반복 시행하여 실험군당 평균±표준편차로 표시하였고, 평균치의 유의성 검정은 SPSS(Version 10.0, SPSS, Chicago, IL, USA) program에 의한 방법으로 하였다.
이론/모형
- 무기질(Ca, Mg, K, Na, Fe, Zn, Cu, Mn) 함량은 AOAC법 (1984x)에 의하여 분석하였다. 즉, 시료 분말 1 g을 회화용기에 넣고 예비탄화를 시킨 후 550℃에서 2시간 동안 회화하였다.
- 손바닥선인장 열매의 일반성분은 AACC 법(2000)에 의하여 분석하였다. 즉, 수분은 상압가열건조법 AACC 44-19(2000), 단백질은 semi micro-Kjeldahl 법 AACC 46-13(2000), 지방 함량은 Soxhlet 법 AACC 30-10(2000), 회분 함량은 550℃에서 6시간 회화하여 항량을 구하여 건식회화법 AACC 08-01(2000)으로 측정하였다.
- 식이섬유소의 함량 측정은 Prosky et al(1985) 방법에 준하여 dietary fiber assay kit(Sigma Chemical Co., USA)를 사용하여 측정하였다.
- 손바닥선인장 열매의 일반성분은 AACC 법(2000)에 의하여 분석하였다. 즉, 수분은 상압가열건조법 AACC 44-19(2000), 단백질은 semi micro-Kjeldahl 법 AACC 46-13(2000), 지방 함량은 Soxhlet 법 AACC 30-10(2000), 회분 함량은 550℃에서 6시간 회화하여 항량을 구하여 건식회화법 AACC 08-01(2000)으로 측정하였다. 총 당질 함량은 위의 측정치를 합한 값을 100에서 뺀 값으로 하였다.
성능/효과
- Table 4에는 시료에서 분석된 glucose, fructose 및 sucrose 의 함량을 정리하였다. Sucrose의 함량이 가장 높았고(149.98 mg/g), fructose, glucose 순으로 나타났으며, maltose와 lactose 는 검출되지 않았다.
- 54%이었다. 또한 시료 100 g의 총 열량은 378.21 kcal로 분석되었으며, 손바닥선인장 열매의 주된 성분은 대부분의 식물체의 구성성분인 탄수화물인 반면 손바닥선인장 열매의 일반성분 중에서 조단백질의 함량이 가장 낮았다. Han et al(2007) 및 Yoon et al(2009)의 연구 결과와 비교하면 조회분 및 조지방을 제외한 영양성분은 본 연구 결과와 유사하게 나타났다.
- 54%로 나타났다. 또한, 필수아미노산과 비필수아미노산 함량은 각각 1,635.14 mg, 3,012.68 mg이었고, 무기질 중 칼륨의 함유량이 가장 높았으며, 그 다음이 칼슘, 마그네슘, 나트륨으로 나타나 알칼리성 재료임을 알 수 있었다. 유리당 함량의 경우 sucrose가 가장 높은 함량(149.
- 57%의 활성을 보였다. 또한, 환원력의 경우에는 손바닥선인장열매 추출물이 6.25 mg/ mL의 농도에서 3.18로 높은 환원력을 보였다. 이상의 결과로부터 손바닥선인장열매 80% 에탄올 추출물은 항산화능이있음을 확인할 수 있었다.
- 24 mg)순이었다. 미량영양소인 망간의 함유량은 9.00 mg이 있는 것으로 분석되었으며, 철, 구리, 아연은 검출되지 않았다(Table 3). 과육의 칼슘은 다른 과일들과 비교해 보면 약 50배 이상의 칼슘 함량을 나타내는 것으로 나타났다(현 등 2007).
- 손바닥선인장열매 80% 에탄올추출물의 총 페놀 함량은 2.21 μg/ mg, 플라보노이드 함량은 1.80 μg/mg으로 분석되었으며, DPPH 소거 활성을 농도별로 측정하여 비교한 결과 3.2 mg/mL 농도에서 44.57%의 활성을 보였다.
- 본 연구는 손바닥선인장열매의 기능성 식품 및 화장품 소재로서의 이용가능성을 조사하기 위해 손바닥선인장열매의 영양성분 및 항산화활성 관련 성분을 분석하였다. 손바닥선인장열매의 일반성분은 건량 기준으로 탄수화물 66.79%, 조단백질 5.51%, 조지방 9.89% 및 조회분 9.29%이었고, 손바닥 선인장열매 100 g의 함유 열량은 378.21 kcal로 분석되었으며, 총 식이섬유소 함량은 건량 기준으로 36.54%로 나타났다. 또한, 필수아미노산과 비필수아미노산 함량은 각각 1,635.
- 본 연구에서 분석된 손바닥선인장 열매의 일반성분과 식이섬유소 함량을 Table 1에 정리하였다. 시료 100 g 중에는 수분 8.52%, 탄수화물 66.79%, 조단백질 5.51%, 조지방 9.89%, 조회분 9.29%가 함유되어 있으며, 총 식이섬유소 함량은 36.54%이었다. 또한 시료 100 g의 총 열량은 378.
- 손바닥 선인장 열매 추출물의 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 Table 5와 같다. 시료추출물에서 총 페놀함량이 총 플라보노이드 함량보다 높게 정량되었다. 즉, 총 페놀 함량은 2.
- 18로 높은 환원력을 보였다. 이상의 결과로부터 손바닥선인장열매 80% 에탄올 추출물은 항산화능이있음을 확인할 수 있었다. 따라서 손바닥선인장열매를 식품 첨가물 또는 다른 약용으로의 활용가능성을 제시하고 있다.
- 즉, 총 페놀 함량은 2.21μg/mg, 플라보노이드 함량은 1.80μg/mg으로 분석되었다.
- 2에 나타내었다. 환원력은 손바닥선인장열매 추출물의 농도에 비례하여 증가하였으며, 6.25 mg/mL의 농도에서 3.18로 높은 환원력을 보였다.
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