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문제 정의
- 흑색보리의 안토시아닌 색소의 함량은 자색이나 청색보리보다 높은 것으로 보고되고 있으며 유색보리의 경우 일반 보리보다 항산화 성분이 높은 것으로 조사되면서 유색보리를 통한 기능성식품의 개발 가능성이 제기되고 있다(14). 따라서 본 연구에서는 유색보리의 항산화 성분과 항산화 활성을 측정하여 보고하고자 한다.
- 본 연구는 할맥(Spb), 정맥상태의 흑맥(Pbb), 현맥상태의 유색보리(황맥: Hyb, 자맥: Hpb, 흑맥: Hbb) methanol 추출물의 항산화 성분과 항산화 활성을 비교하고자 하였다. 추출 수율은 할맥, 정맥상태의 흑맥, 현맥상태의 유색보리(황맥, 자맥, 흑맥)에서 각각 2.
가설 설정
- 2)Values in a column followed by the different superscript letters are significantly different (p<0.01).
제안 방법
- Methanol 추출물 200 μL에 증류수 250 μL, 1% potassium ferricyanide 250 μL를 혼합하여 50℃에서 20분간 반응시킨 후 1% trichloroacetic acid를 가하였다.
- 2 mM, 1 mL에 methanol 추출물 50 μL를 가하고 10분 반응시킨 후 흡광도의 변화를 520 nm에서 측정하였다. Trolox를 이용하여 표준곡선을 작성한 후 시료의 항산화력(TEAC)을 계산하였다.
- 금속이온 제거력은 Dinis 등(20)의 방법을 변형하여 사용하였다. Methanol 추출물 1 mL, 1 mM ferrous chloride 100μL, 5 mM ferrozine 100 μL, methanol 3 mL을 혼합하여 10분간 상온에서 반응시킨 후 562 nm에서 반응액의 흡광도를 측정하였다.
- 유색보리 methanol 추출물의 환원력은 Mau 등(19)의 방법을 변형하여 측정하였다. Methanol 추출물 200 μL에 증류수 250 μL, 1% potassium ferricyanide 250 μL를 혼합하여 50℃에서 20분간 반응시킨 후 1% trichloroacetic acid를 가하였다.
- 추출액 250 μL에 증류수 1.25 mL, 5%(w/v) NaNO2 75μL를 가한 후 6분 방치하고 10% AlCl3․6H2O 150 μL를 가하였다.
대상 데이터
- 5분 반응 후 1 M NaOH 500 μL를 가하고 510 nm에서 흡광도를 측정하였으며 표준물질로는 catechin을 사용하였다(16).
- 본 실험에서 사용된 보리는 할맥(split polished barley; Spb), 정맥상태의 흑맥(pearled black barley; Pbb), 현맥상태의 황맥(hulled yellow barley; Hyb), 자맥(hulled purple barley; Hpb), 흑맥(hulled black barley; Hbb)으로 할맥은 국내청주지역 대형할인마트에서 구입하였으며, 할맥 이외의 모든 유색보리는 (주)청맥(전북 고창)에서 2010년에 제공받아 시료로 사용하였다. 본 연구에 사용된 gallic acid, (±)-catechin, sodium nitrite, aluminum chloride hexahydrate, Folin-Ciocalteu reagent, ferric chloride, ferrozine, ABTS(2,2-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)), potassium ferricyanide, DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl), ferrous chloride 등은 Sigma-Aldrich Co.
- 희석된 ABTS radical 용액 1 mL에 methanol 추출물 30 μL를 가하여 60분간 반응시킨 후 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 Trolox를 이용하였으며 시료의 항산화력(Trolox equivalent antioxidant capacity, TEAC)은 아래의 식으로 계산하였다.
데이터처리
- 시료 항산화 활성의 유의성 분석을 위해 ANOVA 검정을 실시하였으며 Duncan의 다중범위검정법(Duncan's multiple range test)으로 유의성을 검정하였다.
- 유색보리의 항산화 활성 및 성분의 통계처리는 SAS version 9.1(SAS institute Inc., Cary, NC, USA)을 통하여 분석하였다. 시료 항산화 활성의 유의성 분석을 위해 ANOVA 검정을 실시하였으며 Duncan의 다중범위검정법(Duncan's multiple range test)으로 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- ABTS radical 제거능은 Re 등(17)의 방법에 의하여 측정하였다. ABTS 7.
- DPPH radical 제거능은 Kim 등(18)의 방법을 응용하여 측정하였다. DPPH 용액 0.
- 총 polyphenolic 함량은 Folin-Ciocalteu 방법을 이용하여 측정하였다. 각 추출액 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가하고 3분 방치한 후 50% Folin-Ciocalteu's reagent 100μL를 가하였다.
성능/효과
- 58%를 나타내었다. Polyphenol과 flavonoid 함량은 시료 100 g당 Spb가 57.93과 24.02 mg, Pbb가 64.01과 27.92 mg, Hyb가 122.88과36.38 mg, Hpb가 134.94와 36.51 mg, Hbb가 163.43 and 39.70 mg으로 분석되었다. 항산화 활성도 이와 비슷하게 현맥상태의 유색보리가 할맥과 정맥상태의 흑맥보다 높았다.
- 환원력은 항산화 능력과 관련이 있는 중요한 인자로서 항산화제와 같이 환원력을 가진 물질은 Fe3+-ferricyanide 복합체를 Fe2+ 형태로 환원시켜 푸른색을 띄게 한다(26). 본 실험에서 유색보리 methanol 추출물은 10 mg/mL의 농도를 사용하였으며 그 결과는 총 항산화력과 마찬가지로 할맥에 비해 정맥상태의 흑맥의 환원력이 더 높게 나타났으며 정맥 상태의 보리보다 현맥상태의 보리가 더 높은 환원력을 나타내었다(Fig. 3). 현맥상태의 유색보리의 환원력은 황맥<자맥<흑맥 순으로 증가하였으나 시료간의 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- Flavonoid는 노란색 또는 적자색을 띄는 색소 화합물로서 식물 중에는 대부분 당과 결합된 배당체(glycoside) 형태로 존재하며 polyphenol에 속하는 것으로 알려져 있다. 본 실험에서는 catechin을 표준물질로 사용하였으며 실험결과 flavonoid의 함량은 할맥, 정맥상태의 흑맥에서 24.02와 27.92 mg/100 g으로 나타났으며, 현맥상태의 황맥, 자맥 및 흑맥은 36.38, 36.51, 39.70 mg/100 g으로 각각 분석되었다. 전반적으로 현맥상태의 유색보리가 더 높은 polyphenol 및 flavonoid 함량을 보였다.
- 이전 연구에 의하면 polyphenolic 화합물중 flavonoid 계열의 화합물이 DPPH radical을 효과적으로 제거하는 것으로 보고되었다(25). 본 실험에서도 flavonoid 함량이 높을수록 DPPH radical 소거능도 높아지는 것을 확인하였다. 환원력은 항산화 능력과 관련이 있는 중요한 인자로서 항산화제와 같이 환원력을 가진 물질은 Fe3+-ferricyanide 복합체를 Fe2+ 형태로 환원시켜 푸른색을 띄게 한다(26).
- Choi 등(5)과 Siebenhandl 등(23)의 연구에 따르면 보리의 polyphenol 함량은 약 50 mg/100 g으로 보고된바 있으며, 흑맥의 경우 약 169 mg/100 g을 함유한다고 보고된바 있다. 본 연구결과 polyphenol 함량은 할맥과 비교했을 때 정맥, 현맥 상태의 유색보리에서 더 높은 것으로 나타났으며, 정맥상태의 흑맥보다 현맥상태의 흑맥에서 높게 나타났다. Flavonoid는 노란색 또는 적자색을 띄는 색소 화합물로서 식물 중에는 대부분 당과 결합된 배당체(glycoside) 형태로 존재하며 polyphenol에 속하는 것으로 알려져 있다.
- 본 연구를 통해 할맥보다 유색보리의 항산화 성분과 활성이 높게 측정되었으며 도정된 상태의 정맥보다 도정되지 않은 현맥상태의 보리가 높은 항산화 성분과 활성을 나타내는 것으로 분석되었다. 이는 유색보리의 항산화 성분이 겨(bran)층에 많이 분포하는 것으로 생각된다.
- 유색보리 methanol 추출물의 금속이온 제거능은 할맥<정맥상태의 흑맥<현맥상태의 자맥<현맥상태의 흑맥<현맥상태의 황맥 순으로 나타났다(Fig. 4).
- 특히 페놀성 화합물들은 생체 내에서 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 알려지면서 천연소재로부터 항산화 물질을 추출하려는 연구가 다각도에서 이루어지고 있다. 유색보리 추출물의 수율은 Table 1에 나타낸 것과 같이 할맥과 정맥상태의 흑맥은 2.85, 3.62%로 나타났으며, 현맥상태의 황맥, 자맥, 흑맥의 경우 4.62, 4.41, 6.58%로 각각 나타났다. Oki 등(21)의 연구에 의하면, methanol을 추출용매로 사용할 경우 높은 항산화 활성물질과 성분이 함유되어 있다고 보고된바 있다.
- Polyphenol 함량은 샘플 100 g에 함유하고 있는 항산화 성분을 mg 수준으로 나타내었으며, 표준물질로 gallic acid를 사용하였다. 유색보리의 polyphenol 함량은 할맥과 정맥상태의 흑맥은 57.93과 64.01 mg/100 g으로 나타났으며, 현맥상태의 황맥, 자맥 및 흑맥은 각각 122.88, 134.94, 163.43 mg/100 g으로 분석되었다. Choi 등(5)과 Siebenhandl 등(23)의 연구에 따르면 보리의 polyphenol 함량은 약 50 mg/100 g으로 보고된바 있으며, 흑맥의 경우 약 169 mg/100 g을 함유한다고 보고된바 있다.
- 본 연구는 할맥(Spb), 정맥상태의 흑맥(Pbb), 현맥상태의 유색보리(황맥: Hyb, 자맥: Hpb, 흑맥: Hbb) methanol 추출물의 항산화 성분과 항산화 활성을 비교하고자 하였다. 추출 수율은 할맥, 정맥상태의 흑맥, 현맥상태의 유색보리(황맥, 자맥, 흑맥)에서 각각 2.85, 3.62, 4.62, 4.41과 6.58%를 나타내었다. Polyphenol과 flavonoid 함량은 시료 100 g당 Spb가 57.
- 2에 나타내었다. 할맥 198.69, 정맥 상태의 흑맥 219.54, 황맥 515.71, 자맥 564.25 및 현맥상태의 흑맥 679.55 mg TEAC/100 g으로 각각 측정되었으며, 가장 높게 나타난 현맥상태인 흑맥의 항산화력의 경우 시료 100 g이 Trolox 679.55 mg과 동일한 항산화력을 가지고 있다고 해석할 수 있다. 이전 연구에 의하면 polyphenolic 화합물중 flavonoid 계열의 화합물이 DPPH radical을 효과적으로 제거하는 것으로 보고되었다(25).
- 4). 할맥과 정맥상태의 흑맥의 경우 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났으나 현맥 상태의 자맥과 흑맥에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. Graf와 Eaton의 연구(27)에 의하면 DPPH와 ABTS 등의 실험은 유리라디칼을 제거하는 실험이며, 금속 이온 제거능은 금속을 제거하는 실험으로서 두 실험은 물질 간의 작용기작의 차이가 있다고 보고되어진바 있다.
- 70 mg으로 분석되었다. 항산화 활성도 이와 비슷하게 현맥상태의 유색보리가 할맥과 정맥상태의 흑맥보다 높았다. 이는 유색보리의 항산화 성분이 겨(bran) 층에 많이 분포하는 것으로 생각된다.
- 항산화력은 현맥상태의 흑맥>자맥>황맥>정맥상태의 흑맥>할맥 순으로 측정되었으며, 현맥상태의 흑맥이 가장 높은 항산화력을 보였다.
- 현맥상태의 유색보리의 환원력은 황맥<자맥<흑맥 순으로 증가하였으나 시료간의 유의적인 차이를 보이지 않았다.
후속연구
- 이는 유색보리의 항산화 성분이 겨(bran)층에 많이 분포하는 것으로 생각된다. 본 연구 결과는 유색보리의 기능성 연구 및 이를 이용한 기능성 제품의 개발에 있어 기초자료로 이용될 것으로 기대된다.
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