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문제 정의
- 그러나 맥문동의 다양한 영양성분과 이들의 생리기능성 분석 및 이들을 이용한 건강소재나 기능성 식품의 개발에 관한 연구는 매우 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 약용식물이면서 민간요법의 재료로 사용되고 있는 맥문동을 이용한 건강소재를 개발하고자 맥문동 품종인 청심과 맥문동 1호의 영양성분과 생리기능성을 조사하여 비교하였다.
제안 방법
- 타이로신레이즈(Tyrosinase) 저해 활성은 Lee 등 (2002)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 0.1 M sodium phosphate buffer (pH7.0) 750 ㎕에 10 mM L-tyrosine 100 ㎕과 각 시료용액 50 ㎕을 첨가한 후, mushroom tyrosinase 100 Unit/㎖ 100 ㎕을 첨가하여 35℃에서 5분간 반응시킨 후 475 ㎚에서 흡광도를 측정하여 시료액 무첨가 대조구의 값과 비교하여 활성을 계산하였다.
- 110 µL의 0.1 M 인산완충용액 (pH7.3), 30 µL의 acetylcholinesterase (0.8 U/㎖), 30 µL의 기질 (acetylthilcholine chloride), 20 µL의 5,5' Dthio bis (2-nitrobenzoic acid)와 시료 10 µL (동결건조시료 1 ㎎을 1 ㎖의 0.1 M 인산 완충용액에 녹인 용액)를 섞은 후 60분 동안 반응 시킨 후 415 ㎚에서 흡광도를 측정하여 아래 식으로 저해활성을 계산하였다.
- 유리당은 식품공전의 전화당 및 자당 정량법을 변용하여 측정하였다. Fructose 및 glucose 각 1 g, sucrose 0.1 g, maltose 0.1 g를 증류수에 녹여 100 ㎖ 로 정용하여 유리당 표준용액으로 사용하였고, 시료용액 및 유리당 표준용액은 Nylon Syringe filter (pore size 0.45 ㎛)로 여과하여 정량분석을 실시하였다.
- 전자공여능은 DPPH의 환원력을 이용하는 Blois (1958)의 방법으로 측정하였다. 동결건조시킨 시료 1 ㎎을 200 ㎕의 증류수에 녹인 다음 DPPH용액 (DPPH 12.5 ㎎% 에탄올 용액) 800 ㎕을 가한 후 10분간 반응시킨 다음 525 ㎚에서 흡광도를 측정하여 아래 식으로 활성을 계산하여 시료 무첨가 대조 구와 비교하였다.
- 맥문동의 유리아미노산 함량은 한국식품연구원 식품분석팀에서 다음과 같이 분석하였다. 먼저, 2종류의 맥문동 시료 각각을 70℃의 온도에서 열수추출하고, 0.2 N Na-citrate buffer (pH 2.20, Pickering Laboratories Inc., Mountain View, USA) 용액으로 일정 비율로 희석하여 0.2 ㎛ membrane filter (Whatman Co.)로 여과한 후 HPLC (Agilent 1200, Agilent Technologies)로 아미노산을 분석하였다. 사용한 column은 Sodium Ion-exchange column (3.
- 사용한 column은 Sodium Ion-exchange column (3.0 × 250 ㎚, Pickering Laboratories Inc.), 아미노산 분석기기는 Pinnacle PCX post-column derivatizer (Pickering Laboratories Inc.)를이용 하였으며 0.2 N Na-citrate buffer 용액 (pH 3.28 및 7.40)을 이동상으로 하였고, 유속은 0.3 ㎖/min, 반응액은 ninhydrin 용액으로 유속은 0.3 ㎖/min, column 온도는 48℃, 반응온도는 130℃로 하여 17종의 표준 아미노산 (0.25 µ㏖/ ㎖ Amino Acid Protein Hydrolysate Standard, Pickering Laboratories Inc.)을 기준으로 분석 정량 하였다.
- 유리당은 식품공전의 전화당 및 자당 정량법을 변용하여 측정하였다. Fructose 및 glucose 각 1 g, sucrose 0.
- 2 ㎖에 시료용액 1 ㎖을 첨가하여 10 ㎖로 정용하고 37℃에서 1시간 반응시켰다. 이 반응액 1 ㎖을 취하여 2% 초산용액 5 ㎖, Griess 시약 (30% acetic acid로 조제한 1% sulfanilic acid와 1% naphthylamine을 1 : 1 비율로 혼합한 것, 사용직전에 조제) 0.4 ㎖ 을 가하여 혼합한 후 520 ㎚ 에서 흡광도를 측정하여 시료 무첨가 대조구의 값과 비교하여 활성을 계산하였다.
- 8 ㎖를 취하였다. 이 상층액을 speed vac concentrator (EYELA Co., Japan)을 이용하여 완전히 건조시킨 뒤 동일조건 sodium borate buffer 1 ㎖를 가하여 용해시켜 228 ㎚에서 흡광도를 측정하여 ACE 저해 활성을 계산하였다. 또한 이 ACE 저해활성의 50%를 나타내는데 필요한 시료 추출물 (고형분)함량을 IC50 값으로 표시하였다.
- 2로 조정하였다. 이 시료액 950 ㎕에 50 ㎕의 24 mM pyrogallol을 첨가하여 420 ㎚에서 초기 2분간의 흡광도 증가율을 측정하여 아래와 같이 SOD 유사활성을 계산하여 시료액 무첨가구와 비교하였다.
- 4 M TCA 용액3 ㎖를 첨가하여 반응을 정지시키고 여과하였다. 이 여과액 중의 tyrosine량을 1 N folin 시약으로 발색시켜서 정량하였으며 이때 효소 1 unit는 농축 시료액 1 ㎕ 가 1분 동안 tyrosine 1 ㎍을 생산하는 활성으로 하였다.
- 제조된 맥문동 추출물을 증류수를 첨가하여 50 ㎖로 정용한 후 아래와 같이 생리기능성을 조사하였다 (Park et al., 2007b). 항고혈압성 ACE 저해활성은 Cushman과 Cheung (1971)의 방법을 일부 변형하여 다음과 같이 측정하였다.
- 타이로신레이즈(Tyrosinase) 저해 활성은 Lee 등 (2002)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 0.
- 혈전용해 활성은 Fayek과 El-Sayed (1980)의 방법을 일부 변형시켜 먼저 0.6% fibrin 용액 3 ㎖에 시료 농축액 500 ㎕를 첨가하여 40℃에서 10분간 반응시킨 후 0.4 M TCA 용액3 ㎖를 첨가하여 반응을 정지시키고 여과하였다. 이 여과액 중의 tyrosine량을 1 N folin 시약으로 발색시켜서 정량하였으며 이때 효소 1 unit는 농축 시료액 1 ㎕ 가 1분 동안 tyrosine 1 ㎍을 생산하는 활성으로 하였다.
대상 데이터
- 맥문동 (청심, 맥문동 1호)을 동결건조 한 후 파쇄하여 분말형태로 만든 후 g당 증류수 60 ㎖ 에 혼합한 후 30℃에서 24 시간동안 추출한 후 감압 농축한 다음, 추출물을 동결 건조하여 냉장보관 하면서 시료로 사용하였다 (Kwak et al., 2005).
- 맥문동은 청심과 맥문동 1호 품종으로 2009년 재배, 수확한 것을 분양받아 사용하였다.
- 생리 기능성 측정용 시약으로 Hip-His-Leu과 안지오텐신 전환효소 (angiotensin I-converting enzyme; ACE-rabbit lung acetone powder), fibrin, pyrogallol, 1,1-diphenyl-2-picryhydrazyl(DPPH) 등은 Sigma (St, louis, Mo, USA)사 것을 사용하였으며 그 밖의 시약은 특급을 사용하였다.
이론/모형
- SOD 유사활성은 Marklund과 Marklund (1974)의 방법에 따라 동결건조 시료 5.26 ㎎을 5 ㎖의 55 mM Tris-cacodylic acid buffer (TCB, pH 8.2)에 녹인 후 pH를 다시 8.2로 조정하였다. 이 시료액 950 ㎕에 50 ㎕의 24 mM pyrogallol을 첨가하여 420 ㎚에서 초기 2분간의 흡광도 증가율을 측정하여 아래와 같이 SOD 유사활성을 계산하여 시료액 무첨가구와 비교하였다.
- 맥문동의 주요 영양성분으로 일반성분은 식품공전법을 이용하여 한국 인삼공사 중앙연구원에서 아래와 같은 방법으로 분석하였고, 유리당과 유기산 함량등도 식품공전법을 이용하여 3반복으로 측정한 후 평균값으로 표시하였다.
- 먼저, 일반성분으로 수분 함량은 105℃ 상압 건조법, 조회 분은 회화로를 이용하여 550℃에서 회화시킨 후 중량법으로, 조단백질은 Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출법으로 정량 하였다. 가용성 무질소물 (탄수화물)은 100℃에서 수분, 조단백질, 조지방 및 조회분의 함량을 제외한 값으로 하였다 (Ju et al.
- 아세틸콜린에스터레이즈 (Acetylcholinesterase) 저해활성은 Ellman과 Courtney (1961)의 방법으로 다음과 같이 측정하였다. 110 µL의 0.
- 아질산염소거활성은 Kato 등 (1987)의 방법에 따라 1 mM NaNo2 2 ㎖에 시료용액 1 ㎖을 첨가하여 10 ㎖로 정용하고 37℃에서 1시간 반응시켰다. 이 반응액 1 ㎖을 취하여 2% 초산용액 5 ㎖, Griess 시약 (30% acetic acid로 조제한 1% sulfanilic acid와 1% naphthylamine을 1 : 1 비율로 혼합한 것, 사용직전에 조제) 0.
- 잔틴옥시데이즈(xanthine oxidase) 저해 활성은 Seo과 Kim (2010)의 방법에 따라 각 시료용액 0.1 ㎖와 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.5) 0.6 ㎖ 에 xanthine 2 mM을 녹인 기질액 0.2 ㎖를 첨가하였다. 여기에 xanthine oxidase (0.
- 전자공여능은 DPPH의 환원력을 이용하는 Blois (1958)의 방법으로 측정하였다. 동결건조시킨 시료 1 ㎎을 200 ㎕의 증류수에 녹인 다음 DPPH용액 (DPPH 12.
성능/효과
- 청심 품종은 수분 9,060 ㎎/100 g, 회분 3,650 ㎎/100 g, 조단백 9,250 ㎎/100 g, 조지방 60 ㎎/100 g, 탄수화물 77,980 ㎎/ 100 g를 함유하고 있었고, 맥문동 1호 품종은 수분 7,370 ㎎/ 100 g, 회분 3,600 ㎎/100 g, 조단백 9,860 ㎎/100 g, 조지방 90 ㎎/100 g, 탄수화물 79,080 ㎎/100 g를 함유하고 있었다. 대체적으로 탄수화물을 많이 함유하고 있었고 수분과 회분은 청심 품종이 많은 함량을 보였으나, 조단백과 조지방 및 탄수화물은 맥문동 1호 품종에서 많은 함량을 보였다. 하지만 두 품종간의 함량차이는 크지 않았다.
- 또한, 맥문동의 품종별 유리당 함량을 측정한 결과 청심 품종에서는 glucose 500 ㎎/100 g, fructose 1,200 ㎎/100 g, sucrose 4,080 ㎎/100 g, maltose 1,180 ㎎/100 g를 함유하고 있었으나 lactose는 함유되어 있지 않았고, 맥문동 1호 품종에 서는 glucose 560 ㎎/100 g, fructose 960 ㎎/100 g, sucrose 4,910 ㎎/100 g, maltose 1,550 ㎎/100 g를 함유하고 있었고 lactose는 청심과 같이 함유하고 있지 않았다 (Table 1). 유리당의 경우 sucrose만 다른 성분에 비해 비교적 많이 함유되어 있었으며 두 품종간의 큰 차이는 없었다.
- 01 ㎎/100 g으로 가장 많이 함유하고 있었다 (Table 3). 또한, 청심 품종에서는 arginine 550.58 ㎎/100 g, aspartic acid 466.24 ㎎/100 g, alanine 380.78 ㎎/100 g, serine 370.28 ㎎/100 g 등의 순서로 고르게 함유하고 있었으며, 맥문동 1호 품종 또한 arginine 585.56 ㎎/100 g, aspartic acid 509.60 ㎎/100 g, alanine 449.33㎎/100 g, serine 437.71 ㎎/100 g 등의 순서로 비교적 고르게 함유되어 있었으나 전체적으로 맥문동 1호 품종이 청심 품종보다 유리아미노산을 더 많이 함유하고 있었다.
- 02%로 비교적 높았고, ACE 저해 활성과 XOD 저해 활성은 청심과 달리 모두 10% 이하의 낮은 활성을 보였다. 또한, 혈전용해 활성, 항산화 활성, SOD유사 활성, 항치매 활성, 아질산염 소거능은 청심과 맥문동 1호 품종 모두에서 활성이 미약하거나 없었다.
- 55%로 나타났다 (Table 4). 맥문동 1호 역시 tyrosinase 저해 활성이 82.02%로 비교적 높았고, ACE 저해 활성과 XOD 저해 활성은 청심과 달리 모두 10% 이하의 낮은 활성을 보였다. 또한, 혈전용해 활성, 항산화 활성, SOD유사 활성, 항치매 활성, 아질산염 소거능은 청심과 맥문동 1호 품종 모두에서 활성이 미약하거나 없었다.
- 맥문동 품종별 생리기능성을 측정한 결과 청심은 tyrosinase 저해 활성이 86.43%로 높은 활성을 보였고, 항고혈압성 ACE 저해 활성과 항통풍성 XOD 저해 활성은 각각 20.28%, 13.55%로 나타났다 (Table 4). 맥문동 1호 역시 tyrosinase 저해 활성이 82.
- 맥문동의 품종별 유기산 함량을 측정한 결과 Table 2와 같이 청심 품종은 oxalic acid가 980 ㎎/100 g로 가장 많이 함유되어 있었고, acetic acid 430 ㎎/100 g, citric acid 400 ㎎/ 100 g 등의 순서로 함유하고 있었으며 그 중 lactic acid는 함유되어 있지 않았다. 맥문동 1호 품종 또한 oxalic acid가 860 ㎎/100 g로 가장 많이 함유되어 있었고, acetic acid 390㎎/100 g, citric acid 390 ㎎/100 g 등의 순서로 함유하고 있었으며, 역시 lactic acid는 함유되어 있지 않았다.
- 맥문동의 품종별 유리아미노산 함량 분석한 결과 두 품종 모두 glutamic acid를 각각 3736.60, 4196.01 ㎎/100 g으로 가장 많이 함유하고 있었다 (Table 3). 또한, 청심 품종에서는 arginine 550.
- 위의 연구결과들을 종합하여 볼 때 청심과 맥문동 1호 모두 조단백질과 탄수화물을 많이 함유하고 있고 sucrose와 맥아당, oxalic acid와 구연산 함량 등이 비교적 높고 글루탐산이 많으며 비교적 고른 아미노산 조성을 보이는 점 등이 건강식품의 재료로 우수하다고 사료된다.
후속연구
- 위와 같이, 맥문동의 항염증, 혈당강하, 항체생산 억제, 항당뇨 효과는 이미 보고되었지만 아직까지 충남 청양 등에서 재배되고 있는 맥문동의 주요 품종에 대한 항고혈압 활성과 미백효과 및 항통풍성 활성 등에 관한 생리활성 검증은 본 연구에서 처음 수행된 것이다. 따라서 앞으로 이들을 이용한 건강 소재 개발 등에 자료로 활용이 기대되며, 특히 미백에 관련된 tyrosinase 저해활성이 두 품종 모두 80% 이상의 높은 효능을 나타내어 기능성 화장품의 소재로 매우 귀중하게 활용될 것으로 사료된다.
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