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문제 정의
- 본 연구에서는 기존의 재배종보다 생리활성이 우수한 야생배를 선발하여 한국산 야생배를 이용한 새로운 기능성 식품소재를 개발하기 위한 기초자료를 제시하고자 하였다. 동일한 방법으로 돌배, 취앙네, 백운배, 문배, 무심이배 등 5종류의 한국산 야생배와 시중에서 가장 많이 판매되고 있는 것으로 알려진 신고배(Park et al.
제안 방법
- 200배로 희석한 각 추출물 0.2 mL, diethylene glycol (H26456, Sigma, USA) 2 mL, 1 N NaOH 0.2 mL을 첨가한 다음 혼합하여 37℃의 항온수조(VS-190CS, Vision Sci., Korea)에서 1시간 반응시킨 후 420 nm에서 흡광도를 측정하였다(NFRI, 1990). Naringin(N1376, Sigma, USA)을 표준물질로 작성한 검량선을 이용하여 각 건조시료 g당 총 플라보노이드 함량(mg · g-1)을 naringin 기준으로 환산하였다.
- 각 추출물의 추출수율을 측정하기 위하여 식품공전의 검조감량법을 참조하여 추출물을 증발접시에 담아 60℃의 건조오븐에서 48시간 동안 건조시켰다. 48시간 동안 건조오븐에서 추출물의 용매를 증발시킨 다음 데시케이터에서 30분 이상 식힌 후 추출물의 총 가용성 고형분의 무게를 측정하여 1 mL의 추출물에 함유되어 있는 총 가용성 고형분의 무게로 추출 수율을 표시하였다.
- Naringin(N1376, Sigma, USA)을 표준물질로 작성한 검량선을 이용하여 각 건조시료 g당 총 플라보노이드 함량(mg · g-1)을 naringin 기준으로 환산하였다.
- Tannic acid(T0200, Sigma, China)를 표준물질로 작성한 검량선을 이용하여 각 시료의 건조시료 g당 총 폴리페놀 함량(mg · g-1)을 tannic acid 기준으로 환산하였다.
- , Korea)로 분쇄하였다. 각 분쇄시료는 80% 에탄올을 용매로 하여 냉착기가 부착된 환류냉각추출기의 항온수조를 60℃로 조절한 다음 6시간 동안 환류냉각추출 하였다. 추출액은 여과지(Advantec No.
- 각 시료의 chelating 효과를 비교하기 위하여 0.05 mg · mL-1 농도의 EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid; E5134, Sigma, USA)를 양성 대조군으로 사용하였다.
- 농도별 추출물 50 μL에 ABTS 용액 950 μL를 첨가하여 암소에서 10분간 반응시킨 후 732 nm에서 흡광도를 측정하였다(Re et al., 1999).
- 본 연구에서는 기존의 재배종보다 생리활성이 우수한 야생배를 선발하여 한국산 야생배를 이용한 새로운 기능성 식품소재를 개발하기 위한 기초자료를 제시하고자 하였다. 동일한 방법으로 돌배, 취앙네, 백운배, 문배, 무심이배 등 5종류의 한국산 야생배와 시중에서 가장 많이 판매되고 있는 것으로 알려진 신고배(Park et al., 2009)의 열매에서 추출한 다음 각 추출물의 페놀성물질 함량 및 항산화활성을 비교하였다.
- 모든 실험은 3반복을 1회로 하여 3회 반복 실시하였다. 통계처리는 SAS 프로그램(ver.
- 시료의 DPPH radical 소거활성(RC50)은 각 시료의 추출물은 4단계로 희석하여 각 희석농도별 DPPH radical 소거활성을 구한 다음 이를 선형회귀법을 이용하여 80% 에탄올을 첨가한 대조군의 흡광도를 50% 감소시키는데 필요한 각 시료의 가용성 고형분의 농도(mg · mL-1)로 나타냈다.
- 1 mL 첨가하여 혼합하였다. 혼합물은 실온에서 30분 동안 반응시켰으며, UV/Visible Spectrophotometer(Ultrospec 4000, Pharmacia Biotech.)로 750 nm에서 흡광도를 측정하였다(Velioglu et al., 1998). Tannic acid(T0200, Sigma, China)를 표준물질로 작성한 검량선을 이용하여 각 시료의 건조시료 g당 총 폴리페놀 함량(mg · g-1)을 tannic acid 기준으로 환산하였다.
대상 데이터
- 대조구로 사용한 배는 2009년 11월에 충북 청주시 마트에서 구입한 ‘신고’(P. pyrifolia var. culta) 품종인 성환배를 사용하였다.
- 연구에 사용한 배나무속(Pyrus)의 돌배나무(P. pyrifolia), 취앙네(P. ussuriensis var. acidula), 백운배나무(P. ussuriensis var. hakunensis)의 열매는 지리산 삼화실에서 2008년 10월 13일, 문배나무(P. ussuriensis var. seoulensis)의 열매는 강원도 인제군에서 2008년 9월 1일, 무심이배(P. ussuriensis var. sinensis)의 열매는 강원도 인제군 북면 월학리에서 2008년 10월 26일에 수확하였다. 대조구로 사용한 배는 2009년 11월에 충북 청주시 마트에서 구입한 ‘신고’(P.
데이터처리
- 통계처리는 SAS 프로그램(ver. 9.1; SAS Institute Inc.)을 이용하여 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test로 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 각 추출물의 추출수율을 측정하기 위하여 식품공전의 검조감량법을 참조하여 추출물을 증발접시에 담아 60℃의 건조오븐에서 48시간 동안 건조시켰다. 48시간 동안 건조오븐에서 추출물의 용매를 증발시킨 다음 데시케이터에서 30분 이상 식힌 후 추출물의 총 가용성 고형분의 무게를 측정하여 1 mL의 추출물에 함유되어 있는 총 가용성 고형분의 무게로 추출 수율을 표시하였다.
성능/효과
- 5종의 한국산 토종배의 총 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량을 분석한 결과, 총 폴리페놀은 신고배에서 가장 많았으며(7.68 mg · g-1, D.W.), 총 플라보노이드는 취앙네의 과실(5.66 mg · g-1, D.W.)에서 가장 많았다(Table 2).
- 각 시료에 따라 페놀성 물질의 함량이 크게 차이가 났는데, 총 폴리페놀의 함량이 가장 많은 것으로 나타난 신고배는 총 폴리페놀의 함량이 가장 낮게 나타난 문배나무(1.64 mg · g-1, D.W.)보다 4.7배 많은 총 폴리페놀이 함유되어 있었다.
- 각 시료의 DPPH 및 ABTS radicla 소거활성을 분석한 결과, DPPH radical 소거활성은 문배나무(RC50=1.45 mg · mL-1), ABTS radical 소거활성은 취앙네 과실의 추출물(RC50= 0.69 mg · mL-1)에서 가장 우수하였으며, 신고배는 DPPH와 ABTS radical 소거능 모두 가장 낮게 나타났다(Table 2).
- 7배 많았으며, 특히 우리나라에서 많이 식용하는 신고배는 총 폴리페놀의 함량이 플라보노이드보다 월등히 높게 나타났다. 그러나 P. ussuriensis의 변종인 취앙네, 백운 배나무, 문배나무, 무심이배의 과실은 총 플라보노이드가 폴리페놀보다 각 1.3, 1.4, 1.8, 1.8배 높게 나타나 배의 원종에 따라 총 폴리페놀과 플라보노이드의 함량비가 다른 것으로 나타났다.
- (2004)은 식물 추출물의 폴리페놀의 함량이 플라보노이드의 함량보다 현저히 많을 경우 항산화 활성이 우수한 경향을 보이며, 총 플라보노이드의 함량이 총 폴리페놀의 함량보다 많을 경우에는 항산화활성이 낮은 경향을 보인다고 하였다. 그러나 본 연구에는 폴리페놀의 함량이 플라보노이드보다 현저히 많은 신고배에서 radical 활성이 가장 낮게 나타났으며, 플라보노이드 함량이 폴리페놀의 함량보다 많은 문배나무와 취앙네에서 항산화활성이 우수하게 나타났다. 이는 총 폴리페놀과 플라보노이드 모두 항산화활성에 많은 영향을 주는 생리활성물질이기 때문으로 생각되며(Bors and Saran, 1987; Fitzpatrick et al.
- 페놀성 화합물은 연쇄반응 중 alkyl radical 또는 alkylperoxy radical에 수소를 공여하여 radical을 제거하므로 인체의 산화를 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져 있으므로(Labuza, 1971), 일반적으로 식물에 함유된 총 폴리페놀과 플라보노이드 등 페놀성 물질의 함량이 많을수록 항산화 활성이 증가되는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구에서는 페놀성물질의 함량이 가장 낮은 문배나무의 추출물이 DPPH radical 소거활성이 가장 우수하였으며, ABTS radical 소거활성 또한 우수하여 항산화 활성이 우수한 것으로 나타났다. 대부분의 페놀성 물질이 radical을 효과적으로 제거하는 것으로 알려져 있으나 radical의 기질에 따라 선택적으로 작용하는 페놀성 물질이 존재할 수 있으므로 페놀성 물질의 함량이 낮은 문배나무에서 radical 소거활성이 우수한 이유는 문배나무 추출물에는 radical 소거활성을 강력하게 억제하는 폴리페놀성 물질이 소량 들어있는 때문으로 생각된다.
- 돌배나무, 취앙네, 백운배나무, 문배나무 및 무심이배 등 5종의 한국산 토종배의 열매와 대조구로 사용한 ‘신고’ 품종 성환배의 수분함량 및 추출수율을 비교한 결과, 수분 함량은 72.96(취앙네)~84.65%(신고배)이었으며, 추출수율은 8.72(돌배나무)~12.94(무심이배) mg · mL-1로 나타났다(Table 1).
- 또한 P. ussuriensis의 변종들 사이에도 종류에 따라 radical 소거활성이 크게 달랐는데, DPPH radical 소거능이 가장 높은 문배나무의 과실은 취앙네(RC50= 4.21 mg · mL-1)보다 2.6배, ABTS radical 소거능이 가장 높은 취앙네의 과실은 무심이배(RC50= 3.48 mg · mL-1)보다 5.0배 높은 radical 소거능을 보였다.
- 또한 총 플라보노이드의 함량이 가장 많은 것으로 나타난 취앙네의 과실은 총 플라보노이드의 함량이 가장 낮은 신고배(1.12 mg · g-1, D.W.)보다 5.1배 많은 총 플라보노이드가 함유되어 있었다.
- (2004)이 20종의 약용식물을 대상으로 총 폴리페놀과 플라보노이드의 함량을 비교한 결과, 대부분의 약용식물이 총 폴리페놀이 총 플라보노이드보다 많았으나, 감초, 삼칠근 및 인삼은 총 폴리페놀보다 플라보노이드의 함량이 많았다고 한다. 본 연구에서도 6종류 배의 과실에 함유되어 있는 총 폴리페놀과 플라보노이드의 함량비를 비교한 결과, P. pyrifolia의 변종과 원종인 신고배와 돌배나무의 과실은 총 폴리페놀이 플라보노이드보다 각 6.9와 1.7배 많았으며, 특히 우리나라에서 많이 식용하는 신고배는 총 폴리페놀의 함량이 플라보노이드보다 월등히 높게 나타났다. 그러나 P.
- 연구의 결과, 식물의 종류에 따라 radical 소거능이 크게 달라졌는데, 특히 원종인 돌배나무의 과실은 변종인 신고배 과실의 추출물보다 DPPH와 ABTS radical 소거능이 각 3.9와 3.8배 높게 나타나 야생과수의 항산화능이 크게 우수한 것으로 나타났다.
- 연구의 결과, 신고배는 총 폴리페놀 물질의 함량이 많고 2차 radical 생성을 효과적으로 방지할 수 있으나, radical 소거활성과 총 플라보노이드의 함량은 신고배보다 한국산 야생배에서 훨씬 우수하였다. 특히 취앙네의 과실은 페놀성 물질의 함량이 많고 ABTS radical 소거활성이 우수하며, 돌배나무의 과실은 총 폴리페놀과 플라보노이드와 같은 페놀성 물질의 함량이 많고 DPPH와 ABTS radical 소거활성이 우수하며, 문배나무의 과실은 페놀성 물질의 함량은 적지만 전반적으로 radical 소거활성이 우수하여 항산화 기능성 천연소재로 활용가치가 높을 것으로 생각되었다.
- 유연종 사이의 Fe2+ chelating 효과를 비교한 결과, P. pyrifolia 변종이며, 재배종인 신고배의 과실은 돌배나무의 과실보다 2.7배, P. ussuriensis의 변종인 무심이배는 취앙네보다 2.6배 높은 활성을 나타냈다.
- 추출물의 Fe2+ chelating 효과를 분석한 결과, radical 소거활성이 가장 좋지 않았던 신고배에서 활성이 가장 우수하였으며(95.93a), ABTS radical 소거활성이 가장 높았던 취앙네(26.24%))에서 Fe2+ chelating 활성이 가장 낮았다(Table 3).
- 특히 같은 종(P. pyrifolia)인 신고배와 돌배나무도 총 폴리페놀과 플라보노이드의 함량이 통계적으로 유의하게 달랐으며, P. ussuriensis도 변종에 따라 폴리페놀과 플라보노이드와 같은 페놀성 물질의 함량이 크게 다른 것으로 나타나 형태가 유사한 야생배도 분류군에 따라 생리활성이 크게 달라질 수 있을 것으로 생각되었다. Park et al.
- 연구의 결과, 신고배는 총 폴리페놀 물질의 함량이 많고 2차 radical 생성을 효과적으로 방지할 수 있으나, radical 소거활성과 총 플라보노이드의 함량은 신고배보다 한국산 야생배에서 훨씬 우수하였다. 특히 취앙네의 과실은 페놀성 물질의 함량이 많고 ABTS radical 소거활성이 우수하며, 돌배나무의 과실은 총 폴리페놀과 플라보노이드와 같은 페놀성 물질의 함량이 많고 DPPH와 ABTS radical 소거활성이 우수하며, 문배나무의 과실은 페놀성 물질의 함량은 적지만 전반적으로 radical 소거활성이 우수하여 항산화 기능성 천연소재로 활용가치가 높을 것으로 생각되었다.
- 한국산 야생배와 신고배의 총 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량을 다른 식물과 비교한 결과, 연구에 사용한 5종의 한국산 야생배 및 신고배의 과실이 참외(Kim et al., 2009)와 수박(Kim et al., 2008)보다 총 폴리페놀의 함량이 많았으며, 신고배보다 총 폴리페놀의 함량이 다소 낮은 돌배나무와 취앙네의 과실도 약용식물인 삼칠, 둥굴레, 인삼 및 층층둥굴레보다 총 폴리페놀의 함량이 많았다(Kim et al., 2004).
후속연구
- (2008)에 의하면 복분자딸기 또한 품종에 따라 기능성 성분 및 항산화 활성이 크게 달라진다고 하였다. 따라서 야생과수를 건강 기능성 소재로 활용하고자 할 때에는 반드시 각 품종과 변종의 생리활성을 분석하여 가장 생리활성이 우수한 소재를 선발하여 증식체계를 개발한 다음 산업화할 필요가 있는 것으로 생각되었다.
- 또한 식물에는 항산화에 영향을 주는 다양한 물질이 함유되어 있는데 문배나무에는 페놀성 물질 이외의 다른 물질이 다량 함유되어 항산화 활성에 영향을 줄 수도 있다. 따라서 차후 문배나무의 항산화물질에 관한 추가연구가 필요한 것으로 생각된다.
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