식품의 상품성과 보존을 위하여 사용하는 합성 첨가물이 소비자들의 소비 습관의 변화와 첨가물의 안전성에 대한 사회적 쟁점화로 천연의 소재를 활용한 다양한 연구와 조사가 진행되고 있다. 본 연구에서도 천연물 중 한의학의 소재로 사용되는 생약제제 79종을 사용하여 식품 중 상품성이 훼손된 음료에서 분리한 세균에 대한 항균성을 조사하였다. 13종의 Bacillus sp.와 3종의 Paenibacillus sp.에 대한 메탄올 추출물의 항균성을 조사한 결과 43종의 생약제제가 분리한 세균에 대한 항균성을 나타내었다. 이 중 8종의 한약재를 선별하고 이들을 대상으로 물, 에탄올, 메탄올과 에틸아세테이트를 추출 용매로 하여 항균성을 조사한 결과 오매, 오배자와 황련이 분리된 세균에 대한 항균성이 우수한 것으로 조사되었으며 특히 물과 에탄올을 사용한 경우에 우수한 항균성을 나타내어 이 결과를 바탕으로 이들 소재를 활용한 천연보존료의 개발 가능성을 확인할 수 있었다. 특히 다른 생약제제와 비교할 때 오매에 대한 연구가 상대적으로 미진한 것으로 판단되어 향후 지속적인 연구를 통한 제품의 개발도 가능할 것으로 판단하였다.
식품의 상품성과 보존을 위하여 사용하는 합성 첨가물이 소비자들의 소비 습관의 변화와 첨가물의 안전성에 대한 사회적 쟁점화로 천연의 소재를 활용한 다양한 연구와 조사가 진행되고 있다. 본 연구에서도 천연물 중 한의학의 소재로 사용되는 생약제제 79종을 사용하여 식품 중 상품성이 훼손된 음료에서 분리한 세균에 대한 항균성을 조사하였다. 13종의 Bacillus sp.와 3종의 Paenibacillus sp.에 대한 메탄올 추출물의 항균성을 조사한 결과 43종의 생약제제가 분리한 세균에 대한 항균성을 나타내었다. 이 중 8종의 한약재를 선별하고 이들을 대상으로 물, 에탄올, 메탄올과 에틸아세테이트를 추출 용매로 하여 항균성을 조사한 결과 오매, 오배자와 황련이 분리된 세균에 대한 항균성이 우수한 것으로 조사되었으며 특히 물과 에탄올을 사용한 경우에 우수한 항균성을 나타내어 이 결과를 바탕으로 이들 소재를 활용한 천연보존료의 개발 가능성을 확인할 수 있었다. 특히 다른 생약제제와 비교할 때 오매에 대한 연구가 상대적으로 미진한 것으로 판단되어 향후 지속적인 연구를 통한 제품의 개발도 가능할 것으로 판단하였다.
The use of synthetic additives for preservation and enhancement of the market quality of food products has been emerging as a societal issue in terms of safety as well as changes in consumption patterns. Various research related to natural additives is being conducted to address these issues. This s...
The use of synthetic additives for preservation and enhancement of the market quality of food products has been emerging as a societal issue in terms of safety as well as changes in consumption patterns. Various research related to natural additives is being conducted to address these issues. This study examined the antibacterial effects of 79 types of medicinal herbs used as oriental remedies on bacteria isolated from beverages of damaged marketable quality. The antibacterial effects of methanol extracts on 13 Bacillus sp. and three Paenibacillus sp. were evaluated. We found that 43 of the herbal medicines analyzed had antibacterial effects on the isolated bacteria. Of those, eight were selected, and their antibacterial effects were further examined using water, ethanol, methanol, and ethyl acetate as solvents. The results revealed that Prunus mume, Rhus javanica, and Coptis japonica had excellent antibacterial effects against the isolated bacteria. In particular, they exerted greater antibacterial effects when water and ethanol were used as solvents. This result indicates the possibility of developing natural additives using these substances. Since P. mume in particular, has not been sufficiently studied compared to other herbal medicines, it presents an opportunity for additional investigation and the possibility for development as a new product in the future.
The use of synthetic additives for preservation and enhancement of the market quality of food products has been emerging as a societal issue in terms of safety as well as changes in consumption patterns. Various research related to natural additives is being conducted to address these issues. This study examined the antibacterial effects of 79 types of medicinal herbs used as oriental remedies on bacteria isolated from beverages of damaged marketable quality. The antibacterial effects of methanol extracts on 13 Bacillus sp. and three Paenibacillus sp. were evaluated. We found that 43 of the herbal medicines analyzed had antibacterial effects on the isolated bacteria. Of those, eight were selected, and their antibacterial effects were further examined using water, ethanol, methanol, and ethyl acetate as solvents. The results revealed that Prunus mume, Rhus javanica, and Coptis japonica had excellent antibacterial effects against the isolated bacteria. In particular, they exerted greater antibacterial effects when water and ethanol were used as solvents. This result indicates the possibility of developing natural additives using these substances. Since P. mume in particular, has not been sufficiently studied compared to other herbal medicines, it presents an opportunity for additional investigation and the possibility for development as a new product in the future.
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문제 정의
식품의 상품성과 보존을 위하여 사용하는 합성 첨가물이 소비자들의 소비 습관의 변화와 첨가물의 안전성에 대한 사회적 쟁점화로 천연의 소재를 활용한 다양한 연구와 조사가 진행되고 있다. 본 연구에서도 천연물 중 한의학의 소재로 사용되는 생약제제 79종을 사용하여 식품 중 상품성이 훼손된 음료에서 분리한 세균에 대한 항균성을 조사하였다.
이에 본 연구자들은 천연 보존제로 사용이 가능한 후보 소재를 발굴하기 위하여 오염된 식품으로부터 분리한 세균을 대상으로 항균성을 조사하였으며 그 결과를 공유하고자 한다.
제안 방법
16S rRNA의 PCR 산물은 SolGentTM PCR Purification Kit(SolGent, Korea)로 정제하였고 정제된 PCR 산물은 ABIPRISM 3700 DNA Analyzer를 이용하여 염기서열을 분석한 후, BLASTN 프로그램을 이용하여 GenBank의 ribosomal RNA sequence와 비교하여 동정하였으며 대전광역시에 위치한 (주)솔젠트에 의뢰하여 분석하였다(19).
16S rRNA의 증폭을 위하여 E. coli 16S rRNA 부분의 conserved sequence를 기초로 하여 합성된 universal primer인 27F (5’-AGAGTTTGATCATGGGTCAG-3’)와 1492R (5’-GGATACCTTGTTACGACTT-3’)를 primer로 사용하였다.
메탄올 추출물에 의한 항균성을 바탕으로 공시균주에 대하여 넓은 항균 스펙트럼과 상대적으로 우수한 항균성을 가지는 한약재 8종을 선별하고 물, 에탄올, 메탄올과 에틸아세테이트를 추출용매로 하여 각각의 추출물을 제조한 후 항균성을 조사하였다(Table 4.).
분리 세균에 대한 항균성을 조사하기 위하여 한약재 79종을 선발하였으며 일차 조사는 메탄올을 추출 용매로 사용하고, 이차 조사는 물, 에탄올, 메탄올 및 에틸아세테이트를 사용하여 추출물을 제조하여 사용하였다.
로 판명되었고 상동성도 높게 조사되었으나 앞서 언급한 것처럼 명확한 동정을 진행하지 않아 속명에 번호를 붙여 사용하였다. 분리세균들은 고체배지와 액체배지의 배양을 통하여 37℃에서 양호하게 생육하는 것을 확인하였으며 배양 조건을 37℃로 통일하여 적용하였다(결과 미제시).
선발한 79종의 한약재 중 항균성을 나타내는 한약재를 선별하기 위하여 먼저 메탄올 추출물을 이용하였으며 그 결과를 바탕으로 한약재를 선별한 후 용매별 항균성을 조사하였다.
제품의 제조 전, 후에 80℃에서 용기 살균 과정을 거치는 것을 감안하여 시료를 Purifier®Biological Safety Cabinet(Labconco®, USA)에서 멸균된 용기에 넣어 끓는 물에서 30분간 중탕하고 실온에서 식힌 후 Nutrient medium (0.3% beef extract, 0.5% peptone, pH 6.8, Becton, Dickinson and Company, USA)에 단계 희석 도말하고 30, 37℃에서 48시간 배양하여 분리하였다.
추출물의 농도는 회수율을 적용하였으며 한약재의 추출에 사용한 용매로 각각의 추출물을 녹여 사용하였다. 즉 오매 메탄올 추출물의 경우 22.
추출물의 제조에 있어 에탄올, 메탄올 및 에틸아세테이트를 사용한 경우 한약재에 10배량의 추출용매를 가하고 상온에서 150 rpm, 24시간 동안 진탕하고 여과(Filter paper No. 2, Whatman, Japan)한 후 대형회전농축기(Rotary evaporator, Switzerland)로 감압 농축하고 각각의 추출 용매로 다시 현탁한 후 0.2 μm filter (Minisart RC 25, Sartorius, Germany)로 제균하여 사용하였다.
추출물의 회수율은 회수된 추출물의 중량을 추출 시 사용한 한약재의 중량으로 나눈 후 백분율로 계산하였으며 소수점 첫째 자리까지 기록하였다.
항균성을 조사하기 위하여 분리한 세균을 24시간 배양한 후 원심분리(13,000 rpm, 2 min)하고 멸균수로 현탁 시키는 과정을 3번 반복하여 준비하였으며 1.5 ± 0.5 × 108 cells/ml로 균수를 조정하여 사용하였다.
대상 데이터
SolGentTM Genomic DNA Prep Kit (SolGent, Korea)을 이용하여 분리 균주의 chromosomal DNA를 분리하여 sequencing에 사용하였다. Initial denaturation 94℃, 3분, denaturation 94℃, 1분, annealing 55℃, 1분, extension 72℃, 3분의 조건으로 32 cycle을 실시한 후, final extension을 72°C에서 5분간 유지하여 증폭을 종결하였다.
오염된 시료는 경상북도 영천시 소재 음료전문기업에서 제품의 제조 후 보관, 유통 과정에서 용기의 형태 변화나 침전물의 발생 등이 야기되어 회수한 인삼 추출물 관련 제품을 사용하였다.
오염된 식품으로부터 분리한 세균에 대한 항균성을 나타내는 한약재를 조사하기 위하여 본초학을 바탕으로 문헌조사를 하였으며 이를 바탕으로 한약재를 선발하여 수성구 상동 소재의 대원약업사에서 생약제제로 포장되어 판매하는 제품을 구입하여 사용하였다(Table 1).
데이터처리
분리 세균의 생육이 억제되면서 형성되는 생육저지환(Clear zone)의 크기로 항균성의 유ㆍ무와 정도를 확인하였으며 3번 반복실험을 한 후 평균값과 표준편차를 구하였으며 편차의 정도가 미비하여 평균값만을 표기하였다.
이론/모형
두 번의 조사는 추출물을 6 mm paper disc (Advantec, Japan)를 사용한 한천평판확산법(Agar diffusion method)을 이용하였으며 한약재의 추출에 사용한 용매로 각각의 추출물을 녹여사용하였다.
성능/효과
Bacillus sp. CBB14의 경우 황련 추출물이 26 mm로 가장 우수하였으며 오가피, 애엽, 학슬, 향부자, 회향, 택란, 상엽, 황백, 석위, 오배자와 괴화 추출물에서도 20 mm 이상의 생육 저지환을 형성하여 조사한 결과 중 가장 많은 한약재에 의하여 생육의 저해를 받는 것으로 나타났다.
메탄올 추출물의 경우 8종의 한약재가 대부분의 공시균주에 대하여 항균성을 가지는 것으로 조사되었으며 앞선 조사의 회수율과 생육저지환의 크기에서 약간의 차이는 발생하였으나 이는 추출물을 준비하는 과정에서 발생할 수 있는 것이라 판단되었다.
선발한 79종의 한약재 중 진피, 황련, 등심초, 목단피, 청대, 오매, 오배자, 매괴화, 단삼과 괴화의 메탄올 추출물은 모든 공시균주에 대하여 항균성을 나타내는 것으로 조사되었으며 고량강, 학슬, 상백피, 황백, 황금과 질려자의 경우에도 15종에 대하여 항균성을 나타내는 것으로 조사되었다. 그러나 대복피, 백개자, 결명자, 골쇄보, 연자육과 생지황의 경우 공시균주에 대한 항균성을 전혀 나타내지 않는 것으로 조사되었다.
선발한 한약재 중 43종이 50% 이상의 공시균주에 대한 항균성을 나타내는 것으로 조사되어 한약재의 선발을 위한 문헌적 조사 결과가 어느 정도 양호하였음을 확인할 수 있었다.
와 3종의 Paenibacillus sp.에 대한 메탄올 추출물의 항균성을 조사한 결과 43종의 생약제제가 분리한 세균에 대한 항균성을 나타내었다. 이 중 8종의 한약재를 선별하고 이들을 대상으로 물, 에탄올, 메탄올과 에틸아세테이트를 추출 용매로 하여 항균성을 조사한 결과 오매, 오배자와 황련이 분리된 세균에 대한 항균성이 우수한 것으로 조사되었으며 특히 물과 에탄올을 사용한 경우에 우수한 항균성을 나타내어 이 결과를 바탕으로 이들 소재를 활용한 천연보존료의 개발 가능성을 확인할 수 있었다.
에탄올 추출물의 경우 괴화, 단삼, 오매와 오배자의 경우에 모든 공시균주에 대한 항균성을 나타내었으며 오매가 가장 양호한 항균성을 나타내는 것으로 판단되었다.
3%로 가장 낮은 회수율을 나타내었다. 에탄올을 사용한 경우에는 오매가 24.8%로 가장 높은 회수율을 나타내었으며 청대가 0.7%로 가장 낮았고, 메탄올을 사용한 경우 오매가 28.9%로 가장 높은 회수율을 나타내었으며 청대가 1.0%로 가장 낮았으며 에틸아세테이트의 경우 오배자가 13.0%로 가장 높은 회수율을 나타내었으며 황련이 0.2%로 가장 낮은 회수율을 나타내었다.
열수 추출물의 경우 오매, 오배자와 황련의 경우에만 공시균주에 대하여 전반적인 항균성을 나타내었으며 오매가 가장 양호한 항균성을 나타내는 것으로 조사되었다. 나머지 5종의 한약재의 경우 항균성이 미비하거나 항균성을 나타내지 못하였으며 특히 등심초와 지실의 경우 모든 공시균주에 대하여 항균성을 나타내지 않았다.
에 대한 메탄올 추출물의 항균성을 조사한 결과 43종의 생약제제가 분리한 세균에 대한 항균성을 나타내었다. 이 중 8종의 한약재를 선별하고 이들을 대상으로 물, 에탄올, 메탄올과 에틸아세테이트를 추출 용매로 하여 항균성을 조사한 결과 오매, 오배자와 황련이 분리된 세균에 대한 항균성이 우수한 것으로 조사되었으며 특히 물과 에탄올을 사용한 경우에 우수한 항균성을 나타내어 이 결과를 바탕으로 이들 소재를 활용한 천연보존료의 개발 가능성을 확인할 수 있었다. 특히 다른 생약제제와 비교할 때 오매에 대한 연구가 상대적으로 미진한 것으로 판단되어 향후 지속적인 연구를 통한 제품의 개발도 가능할 것으로 판단하였다.
추출 용매로 메탄올을 사용한 경우의 회수율은 백부근이 59.6%로 가장 높게 나타났으며 백두옹 외 6종이 20% 이상 30% 미만을, 금은화 외 30종이 10% 이상 20% 미만을, 박하 외 37종이 1% 이상 10% 미만을 나타내었으며 청대와 결명자의 경우 0.1%의 매우 낮은 회수율을 나타내는 것으로 조사되었으며 선발한 한약재의 50% 정도가 10% 미만의 낮은 회수율을 나타내었다. 나 등(14)이 결명자를 물로 추출하였을 때 20% 이상의 회수율을 나타낸 결과와 비교할 때 본 연구자들이 확인한 회수율 0.
후속연구
이 중 8종의 한약재를 선별하고 이들을 대상으로 물, 에탄올, 메탄올과 에틸아세테이트를 추출 용매로 하여 항균성을 조사한 결과 오매, 오배자와 황련이 분리된 세균에 대한 항균성이 우수한 것으로 조사되었으며 특히 물과 에탄올을 사용한 경우에 우수한 항균성을 나타내어 이 결과를 바탕으로 이들 소재를 활용한 천연보존료의 개발 가능성을 확인할 수 있었다. 특히 다른 생약제제와 비교할 때 오매에 대한 연구가 상대적으로 미진한 것으로 판단되어 향후 지속적인 연구를 통한 제품의 개발도 가능할 것으로 판단하였다.
특히 오매의 경우 다른 한약재와 비교할 때 미생물에 대한 항균성 연구가 미진한 것으로 판단되었으며 천연 식품보존제 개발을 위한 소재로서 기존에 알려진 오배자와 황련보다 다양한 적용이 가능할 것으로 판단하였다.
향후 본 연구자들은 다양한 식품 오염 미생물을 대상으로 연구를 진행하여 한약재를 기반으로 한 천연 식품보존제의 개발 가능성을 조사하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
다양한 가공식품 제조에 있어 다양한 첨가제를 사용하는 이유는?
최근 식품 산업의 추세는 식생활의 간편화와 세대 구성원의 소수화로 각종 가공식품이나 인스턴트식품의 섭취가 늘어나고 있으며 각종 식품제조업체에서는 다양한 가공식품의 제조에 있어 식품의 가치를 상승시키고 소비자의 구매 욕구를 충족시키기 위하여 다양한 첨가제를 사용하고 있다(5, 18).
최근 우리나라에서 미생물에 대한 항균 효능 연구 대상이 된 한약재와 식물 등의 천연물에는 무엇이 있는가?
우리나라의 경우 전통 의학인 한의학과 민간 요법에서 주로 많이 사용되는 한약재와 식물 등의 천연물을 대상으로 미생물에 대한 항균 효능 연구가 많이 진행되고 있으며 최근의 연구를 살펴보면 단삼(1), 매실(3, 11), 인진쑥 및 녹차 추출물(4), 홍국(5), 양파껍질(6), 울금, 강황 및 보라울금(7), 자몽종자추출물(8, 21), 천연 폴리페놀계 물질을 이용한 연구(9), 목초액(12), 작약 추출물(16), 용아초 추출물(17), 산사자(20), 다수의 한약재(2, 21, 24)와 천연물(22), 프로폴리스(23) 등을 이용한 연구가 보고되어 있으며 xylan과 chitosan을 이용한 보존제의 개발(13)과 오존수를 이용한 식품 보존 방법의 개발(15)등 많은 연구가 진행되고 있다.
제품의 보존을 위한 소재로 천연물을 이용한 연구가 진행된 배경은 무엇인가?
이 중 식품 보존제는 가공식품의 저장기간의 연장을 목적으로 대부분의 가공식품에 사용할 수 밖에 없으나 사용되고 있는 합성 식품보존제의 경우 인체의 안전성에 대한 문제가 사회적으로 쟁점화 되고 있으며 이에 대한 소비자들의 소비습관에도 많은 영향을 주고 있다(18).
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