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문제 정의
- 본 연구는 점차적으로 생산량이 증가하고 있는 진도 울금을 활용한 가공식품 및 건강기능성 식품 개발의 기초자료를 제공하고 자 품종별 울금의 항균 활성 및 항산화성 비교에 대하여 탐색하였다.
- 본 연구에서는 울금의 품종별 생리활성을 확인하기 위하여 우리나라에서 재배되고 있는 울금, 강황 및 보라울금의근경을 실험 재료로 하여 total polyphenol 함량, 항균활성, 항균물질의 열 안정성 및 pH안정성과 항산화활성을 측정하였다. 울금 품종별 total polyphenol 함량은 울금과 강황에서보라울금에 비하여 높은 함량을 나타내었다.
제안 방법
- 3가지 울금품종 중 국내에서 가장 많이 쓰이고 있는 울금 C. Szga의 추출용매에 따른 항균 활성을 확인하기 위하여 각각의 hexane, ether, ethyl acetate, ethanol, water 주줄물의 항균활성을 검색하였다. 결과는 Table 4와 Fig.
- 각 시료 10 g 에 극성이 다른 5종(hexane, ether, ethyl acetate, ethanol, water) 의 추출용매를 각각 100 ml씩 첨가하여 homogenizer로 마쇄한 다음, 상온에서 24시간 동안교반 침출시켜 추출한 후 여과 (Whatman No 2) 하였다. 이주 줄여 액을 rotary vacuum evaporator (Buchi RE 121, Switzerland)로 60 ℃ 수욕상에서 감압 농축 후 추출용매 5 mL로 정용하여 냉장실(4℃)에 보관하면서 필요한 농도로 희석하여 항균 활성 검색 및 항산화 활성 측정 실험에 사용하였다.
- 1 N HCL과 NaOH으로 pH 3~9까지 조절한 후 상온에서 1 Im. 방치한 다음, 다시각각의 균주 최적 pH로 중화시켜서 열 안정성과 동일한방법으로 생육 저해환을 측정하여 비교하였다.
- 울금의 ethanol 추출물에 함유되어 있는 항균 활성 물질의 pH 안정성을 조사하기 위하여 ethanol 추출물을 pH 3~9까지 조절한 후 상온에서 1시간 방치한 다음 다시 각각 균주의최적 pH로 중화시켜 B. cereus와 S. typhosa의 두 균주에대한 생육 저해환을 측정한 결과는 Table 6에서 보는 바와같다. 두균주 모두 생육 저해환의 크기가 대조구와 거의비슷한 것으로 보아 울금의 ethanol 추출물에 함유되어 있는 항균 활성 물질은 강산이나 강알칼리 조건에서도 항균활성을 지속적으로 유지할 수 있는 물질임을 추측할 수 있었다.
- 울금의 항균 활성 검색에서 열 안정성은 울금 추출물을 60~100℃에서 20 min 간격으로 60 min까지 열처리 하였으며, 대조구와 같이 한 천배지 확산법으로 B. cerews와 S. typhosa의 생육 저해환을 측정하여 비교하였다. pH 안정성을 측정하기 위하여 울금 추출물을 0.
- 이주 줄여 액을 rotary vacuum evaporator (Buchi RE 121, Switzerland)로 60 ℃ 수욕상에서 감압 농축 후 추출용매 5 mL로 정용하여 냉장실(4℃)에 보관하면서 필요한 농도로 희석하여 항균 활성 검색 및 항산화 활성 측정 실험에 사용하였다. 추출용매에 따른 울금의 추출 수율은 Table 1과 같이 물, hexane, ether, ethanol, ethylacetae 순으로 많게 나타났다.
- 85% NaCl 멸균 식염수로 확산 시켜 냉장실에서 1시간 동안 방치하였다. 이후 각각의 균 생육적 온(세균 37℃, 젖산균, 효모 30℃)에서 10~18시간 동안 배 양한 다음 paper disc 주변의 clear zone 직경 (mm) 을측정하여 항균 활성을 비교하였다.
- 품종별 울금의 추출용 매별 항산화성은 DPPH free radical 소거능을 조사하였으며, 그 결과는 Fig. 2에서 보는 바와 같다. 품종별 울금의 전자공여 능은 울금의 경우 ethanol 추출물에서 74.
- 즉 항균 활성 검색에 사용한 종균 균주는 slant에 배양된 각각의 균주 1백금이를 취해 10 mL의 균생육배지에 접종하고 각각 균주의 생육적 온에서 3회계대 배양하여 사용하였다. 항균 활성 검색의 시험용 평판 배지는 각각의 생육 배지로 멸균된 기층용 배지를 petri dish에 15 mL씩 분주하여 응고시키고, 중층용 배지를 각각 5 mL 시험관에 분주하여 멸균한 후, 45 ℃ 수욕상에서 보관하면서 시험균액(전 배양한 균 현탁액의 농도가 흡광도로 03이 되게 멸균 식염수를 가한 현탁액) Qi ml를 무균적으로 첨가하여 잘 혼합한 후 기층용 배지 위에 분주한 뒤 고르 게 응고시키고 2중의 균 접종 평판 배지를 만들어 사용하였다. 또한 부재료의 항균 활성 검색은 한천배지 확산법(Disc plate method)으로 측정하였다(11).
대상 데이터
- 세균은 nutrient broth와 agar, 젖산균은 Lactobacillus MRS broth 와 agar, 효모는 YM broth와 agar를 각각 균생육배지로 사용하였다. 배지는 Difco (USA) 사 제품을 구입하여 사용하였으며, 추출 용매및 시 약(Sigma-Aldrich Co, USA)은 일급 또는 특급 시 약을구입하여 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 시료는 2009년 12월 전남 진도군에서채취한 울금, 강황 및 보라울금을 구입하여 에서 냉동보관하며 시료로 사용하였다.
- 2종을 선정하여 사용하였다. 세균은 nutrient broth와 agar, 젖산균은 Lactobacillus MRS broth 와 agar, 효모는 YM broth와 agar를 각각 균생육배지로 사용하였다. 배지는 Difco (USA) 사 제품을 구입하여 사용하였으며, 추출 용매및 시 약(Sigma-Aldrich Co, USA)은 일급 또는 특급 시 약을구입하여 사용하였다.
- 실험에 사용한 균주는 공시 균주인 Bacillus cereus KCCM 40935, Staphylococcus aureus KCCM 11325, Listeria monocytogene ATCC 3313의 그람 양성균 3종, Salmonella typhosa KCCM 40253, Pseudomonas aeruginosa KCCM 11328, Escherichia coli ATCC 15489의 그람 음성균 3종, Lactobacillus plantarum ATCC 8014, Lactobacillus mesenteroides IFO 12060의 젖산균 2종 및 Saccharomyces cerevisiae IFO 1950, Hansenula anomala KCCM [1473의효모 2종을 선정하여 사용하였다. 세균은 nutrient broth와 agar, 젖산균은 Lactobacillus MRS broth 와 agar, 효모는 YM broth와 agar를 각각 균생육배지로 사용하였다.
데이터처리
- 2)Means with the same letters within a row are not significantly different at P<0.05, according to Duncan's multiple range test.
- 2)Means with the same letters within a row are not significantly different at P<0.05, according to Duron's multiple range test.
- 2)Means with the same letters withm a row are not significantly different at P<0.05, according to Duncan's multiple range test.
- 3) Means with the same letters within a row are not significantly different at P<0.05, according to Duncan's multiple range test.
- 본 실험은 독립적으로 3회 이상 반복 실시하여 실험 결과를 SPSS 통계분석 프로그램을 이용하여 각 실험군 간 평균치와 표준편차를 계산하였으며 유의성 검정은 Duncan의 다중비교로 처리하였다.
- 이 반응액을 흡수분광광도계를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 즉정하였다. 전자공여능은 electron donating ability (EDA%) 로 측정하였으며 3회 반복 실험하여 얻은 결과를 평균한 값으로 나타내었다.
이론/모형
- 항균 활성 검색의 시험용 평판 배지는 각각의 생육 배지로 멸균된 기층용 배지를 petri dish에 15 mL씩 분주하여 응고시키고, 중층용 배지를 각각 5 mL 시험관에 분주하여 멸균한 후, 45 ℃ 수욕상에서 보관하면서 시험균액(전 배양한 균 현탁액의 농도가 흡광도로 03이 되게 멸균 식염수를 가한 현탁액) Qi ml를 무균적으로 첨가하여 잘 혼합한 후 기층용 배지 위에 분주한 뒤 고르 게 응고시키고 2중의 균 접종 평판 배지를 만들어 사용하였다. 또한 부재료의 항균 활성 검색은 한천배지 확산법(Disc plate method)으로 측정하였다(11). 즉, 각각의 추출물을 0.
- 울금의 total polyphenol 함량분석은 Folin-Denis의 방법 (13)에 따라 실험하였다. 즉시료 5 g을 취하여 70% Ethanol 50 mL로 환류추출하고, 희석한 후 Folin 시 약 2 mL을 첨가하여 3분 후에 10% Na2SO3 5 mL를 가하고 혼합하여 발색시켰다.
- 울금의 전자공여 능 측정은 Blois의 방법(12)에 준하여각 추출물의 DPPH (l.l-diphenyl-2-picrylhydrazyl)에 대한 수소 공여 효과로 측정하였다. 즉 일정 농도의 시료 2 mL에 0.
성능/효과
- 33%의 비교적 높은 항산화성을보이는 특이성을 가진 것을 알 수 있다. 대조구로 사용한 Vtamin C 와 BHA (butylated hydroxy anisole) 는 각각 95%와 96.1%의 높은 전자공여능을 나타내었다. 기존 울금의 항산화 연구를 살펴보면 울금 에탄올 추출물의 항산화 활성은천연항산화제인 tocopherol과 유사하다고 하였다.
- 05%로 나타나 울금에서 강한 항산화성을 보였다. 대조구로 사용한 vitamin C와 BHA는 각각 95%와 96.1%의 높은 전자공여능을 나타내었다. 울금 품종별 항산화성은 울금이 강황과 보라울금에 비하여 월등히 높음을 확인하였다.
- typhosa의 두 균주에대한 생육 저해환을 측정한 결과는 Table 6에서 보는 바와같다. 두균주 모두 생육 저해환의 크기가 대조구와 거의비슷한 것으로 보아 울금의 ethanol 추출물에 함유되어 있는 항균 활성 물질은 강산이나 강알칼리 조건에서도 항균활성을 지속적으로 유지할 수 있는 물질임을 추측할 수 있었다.
- 울금의 항균 활성은 식중독 등의 병원성 미생물인황색포도상구균, 살모넬라균에 대해서 강한 항균활성이 나타나므로 부패 및 식중독균의 생육 억제에 효과가 있을것으로 생각된다. 또한 Zisferia균에 대해서도 항균활성을나타냄을 알 수 있었다. 한편 울금 추출물에 따른 MRSA에대한 항균활성 실험에서 ethylacetate 추출물의 활성이 가장우수하다는 기존 연구결과가 보고된 바 있다 (28).
- aureus 및 Vibrio parahaemolyticus에 대하여 항균활성 을보였고 E coli 에 대해서는 활성을 나타내지 않았다고 보고된 베-있다. 본 실험 결과 E. coli 에 대한 모든 추출물들의 저해 효과가 확인되지 않아 울금, 강황 및 보라울 금 추출물들은 gram 양성균과 P. p.fluoresence에 대하여 선택적 항균 활성을 나타냄을 확인하였다. 생강과 에 속한 대표적인 식물인 생강의 정유를 활용한 항균실험결과에서도 E.
- 기존 울금의 항산화 연구를 살펴보면 울금 에탄올 추출물의 항산화 활성은천연항산화제인 tocopherol과 유사하다고 하였다. 본 실험결과 울금 에탄올 추출물은 다른 시험구에 비하여 74.2%의높은 항산화 활성을 나타내어 천연보존료로서의 활용가능성이 클 것으로 보인다.
- 한편 울금 추출물에 따른 MRSA에대한 항균활성 실험에서 ethylacetate 추출물의 활성이 가장우수하다는 기존 연구결과가 보고된 바 있다 (28). 본 실험에사용된 균주 중 MRSA와 생리적 특징이 유사한 S. aureus에대 한 항균활성 측정 결과 ethanol 추출물의 활성이 가장 뛰어난 것으로 나타나 기존 연구와 다소 차이를 나타내었다.
- typhosa 두균주에 대하여 생육 저해환을 즉정한 결과는 Table 5에서 보는 바와 같다. 열처리온도가 변화해도 대조구와 비교해 큰 차이를 보이지 않았으며 이러한 결과를바탕으로 볼 때 울금의 ethanol 추출물에 함유되 어 있는항균활성 물질이 열에 안정한 물질임을 추측할 수 있었다.
- 6 mm로 가장 강한 항균 활성을 보였으며 ehylacetate 추출물, ether 추출물, hexane 추출물 순으로 항균활성이 높게 나타났다. 울금 ethanol 추출물은 S. azzress에서 가장 민감하게 작용하였으며 각 균주에 대한 추출물의 항균 활성을 살펴보면 대부분의 병원성 미생물에 대해서 항균 활성이 나타났으나, 대장균인 E. coli와 젖산균 2종 및 효모 2종에서는 항균활성이 나타나지않았다. 울금의 항균 활성은 식중독 등의 병원성 미생물인황색포도상구균, 살모넬라균에 대해서 강한 항균활성이 나타나므로 부패 및 식중독균의 생육 억제에 효과가 있을것으로 생각된다.
- 품종별로는 울금 ethanol 추출물의 항균 활성이 다른 품종에 비하여 높게 나타났으나 E coil와 젖산균 2종, 효모 2종에서는 항균활성 이나타나지 않았다. 울금 ethanol 추출물은 열 및 pH변화에안정함을 확인하였다. 추출물별 울금의 전자공여능은 ethanol 추출물에서 74.
- 울금 품종별 total polyphenol 함량은 울금과 강황에서보라울금에 비하여 높은 함량을 나타내었다. 울금의 추출용매에 따른 항균 활성은 ethanol 추출물이 15.
- 1%의 높은 전자공여능을 나타내었다. 울금 품종별 항산화성은 울금이 강황과 보라울금에 비하여 월등히 높음을 확인하였다.
- 울금 품종별 total polyphenol 함량은 울금과 강황에서보라울금에 비하여 높은 함량을 나타내었다. 울금의 추출용매에 따른 항균 활성은 ethanol 추출물이 15.4 ~ 16.3 nnn로가장 강한 항균 활성을 나타내었으며 ethylacetate, ether, hexane 순으로 높은 활성을 나타내었다. 품종별로는 울금 ethanol 추출물의 항균 활성이 다른 품종에 비하여 높게 나타났으나 E coil와 젖산균 2종, 효모 2종에서는 항균활성 이나타나지 않았다.
- 2%로 높은 항산화성을 보였고 ethyl acetate, ether, water, hexane 주줄물 순으로 나타났다. 이에 따라 품종별 울금의 전자공여능을 ethanol 주줄물에서 비교했을때 울금 74.2%, 강황 43.98%, 보라울금 43.05%로 나타나울금에서 강한 항산화성을 보였고 강황, 보라울금 순서로차츰 낮아짐을 알 수 있다. 보라울금의 경우 ethanol 추출물보다 water 추출물에서 50.
- 울금 ethanol 추출물은 열 및 pH변화에안정함을 확인하였다. 추출물별 울금의 전자공여능은 ethanol 추출물에서 74.2%로 높은 항산화성을 보였고 ethyl acetate, ether, water, hexane 추출물 순으로 나타났다. 품종별 울금의 전자공여 능을 ethanol 추출물에서 비교했을 때울금 74.
- 1에서 보는 바와 같다. 추출물별 항균 활성을 비교해 보면 ethanol 주 줄물이 15.4 — 16.6 mm로 가장 강한 항균 활성을 보였으며 ehylacetate 추출물, ether 추출물, hexane 추출물 순으로 항균활성이 높게 나타났다. 울금 ethanol 추출물은 S.
- 이주 줄여 액을 rotary vacuum evaporator (Buchi RE 121, Switzerland)로 60 ℃ 수욕상에서 감압 농축 후 추출용매 5 mL로 정용하여 냉장실(4℃)에 보관하면서 필요한 농도로 희석하여 항균 활성 검색 및 항산화 활성 측정 실험에 사용하였다. 추출용매에 따른 울금의 추출 수율은 Table 1과 같이 물, hexane, ether, ethanol, ethylacetae 순으로 많게 나타났다.
- 품종별 울금에 대한 ethanol 추출물의 항균 활성을 살펴보면 Table 3과 같이 울금이 11.8-12.9 mm의 저해환이 나타나 강황 및 보라울금과 비교할 때 가장 강한 항균활성을보였고, 강황과 보라울 금도 모든 균주에 대해 항균활성이나타났다. 그러나 대장균인 E coli와 젖산균 2종, 효모 2종에서는 항균 활성이 나타나지 않았다.
- 품종별 울금의 total polyphenol 함량은 Table 2와 같이 울금 43.07 mg%, 강황 43.85 mg%, 보라울 금 37.63 mg%로 울금과 강황은 비슷한 함량을 보였고 보라울 금은 약간 낮은 함량을 보였다.
- 2에서 보는 바와 같다. 품종별 울금의 전자공여 능은 울금의 경우 ethanol 추출물에서 74.2%로 높은 항산화성을 보였고 ethyl acetate, ether, water, hexane 주줄물 순으로 나타났다. 이에 따라 품종별 울금의 전자공여능을 ethanol 주줄물에서 비교했을때 울금 74.
- 2%로 높은 항산화성을 보였고 ethyl acetate, ether, water, hexane 추출물 순으로 나타났다. 품종별 울금의 전자공여 능을 ethanol 추출물에서 비교했을 때울금 74.2%, 강황 43.98%, 보라울금 43.05%로 나타나 울금에서 강한 항산화성을 보였다. 대조구로 사용한 vitamin C와 BHA는 각각 95%와 96.
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