백년초 추출물 처리가 신선절단 사과의 갈변억제와 Staphylococcus aureus 증식에 미치는 영향 Dual Effectiveness of Opuntia ficus indica Extracts for Enzymatic Browning Inhibition and Microbial Inactivation on Fresh-cut Apples원문보기
천연 갈변 및 미생물 억제제 소재를 발굴하기 위해 신선절단 사과에 백년초추출물을 처리하여 색도변화, peroxidase 활성, 황색포도상구균 생육을 조사하였다. 신선절단 사과의 L값은 백련초 추출물 처리구가 대조구에 비해 유의적으로 감소폭이 적어 갈변억제가 나타난 것을 확인할 수 있었으며, a값은 저장기간이 경과함에 따라 증가하였으며 백련초 추출물 처리구는 2일째부터 갈변억제효과를 보였다. Peroxidase 활성도 백년초 추출물 처리구에서 저장기간이 경과함에 따라 갈변억제효과를 확인하였다. 신선절단 사과에서 백년초 추출물 25 mg/mL 이상 처리구에서 유의적으로 황색포도상구균 생육억제 효과가 나타났으며, 온도별로는 $21^{\circ}C$ 저장시 억제효과가 더 큰 것으로 판단되었다. 특히 100 mg/mL 처리구에서 4일째부터 황색포도상구균이 검출한계 이하로 관찰되어 생육억제에 매우 효과적임을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 연구결과, 백년초 추출물 처리는 신선절단 사과의 저장 중에 갈변억제 및 황색포도상구균의 생육억제에 효과적인 천연물이며, 향후 신선절단식품의 품질유지에 효과적인 식품첨가제로서 개발 가능하리라 판단된다.
천연 갈변 및 미생물 억제제 소재를 발굴하기 위해 신선절단 사과에 백년초추출물을 처리하여 색도변화, peroxidase 활성, 황색포도상구균 생육을 조사하였다. 신선절단 사과의 L값은 백련초 추출물 처리구가 대조구에 비해 유의적으로 감소폭이 적어 갈변억제가 나타난 것을 확인할 수 있었으며, a값은 저장기간이 경과함에 따라 증가하였으며 백련초 추출물 처리구는 2일째부터 갈변억제효과를 보였다. Peroxidase 활성도 백년초 추출물 처리구에서 저장기간이 경과함에 따라 갈변억제효과를 확인하였다. 신선절단 사과에서 백년초 추출물 25 mg/mL 이상 처리구에서 유의적으로 황색포도상구균 생육억제 효과가 나타났으며, 온도별로는 $21^{\circ}C$ 저장시 억제효과가 더 큰 것으로 판단되었다. 특히 100 mg/mL 처리구에서 4일째부터 황색포도상구균이 검출한계 이하로 관찰되어 생육억제에 매우 효과적임을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 연구결과, 백년초 추출물 처리는 신선절단 사과의 저장 중에 갈변억제 및 황색포도상구균의 생육억제에 효과적인 천연물이며, 향후 신선절단식품의 품질유지에 효과적인 식품첨가제로서 개발 가능하리라 판단된다.
The dual effectiveness of Opuntia ficus indica extracts for browning inhibition and microbial inactivation on fresh-cut apples was investigated. Prepared apple slices were treated with 25, 50, 100, 200 mg/mL Opuntia ficus indica extracts, packaged in polyethylene bags, and stored for 10 days at 4, <...
The dual effectiveness of Opuntia ficus indica extracts for browning inhibition and microbial inactivation on fresh-cut apples was investigated. Prepared apple slices were treated with 25, 50, 100, 200 mg/mL Opuntia ficus indica extracts, packaged in polyethylene bags, and stored for 10 days at 4, $21^{\circ}C$. Results indicate that Opuntia ficus indica extracts significantly (P < 0.05) inhibited the browning reaction of fresh-cut apples. This treatment also reduced peroxidase activities. The populations of Staphylococcus aureus significantly decreased with increasing extract concentration (p < 0.05). In particular, S. aureus was reduced to non-detectable levels after 2 days in 100 mg/mL treatment at $4^{\circ}C$ and $21^{\circ}C$. Opuntia ficus indica extracts therefore have antibacterial and antibrowning effects. The results suggest that Opuntia ficus indica extracts could be useful as a natural food preservative.
The dual effectiveness of Opuntia ficus indica extracts for browning inhibition and microbial inactivation on fresh-cut apples was investigated. Prepared apple slices were treated with 25, 50, 100, 200 mg/mL Opuntia ficus indica extracts, packaged in polyethylene bags, and stored for 10 days at 4, $21^{\circ}C$. Results indicate that Opuntia ficus indica extracts significantly (P < 0.05) inhibited the browning reaction of fresh-cut apples. This treatment also reduced peroxidase activities. The populations of Staphylococcus aureus significantly decreased with increasing extract concentration (p < 0.05). In particular, S. aureus was reduced to non-detectable levels after 2 days in 100 mg/mL treatment at $4^{\circ}C$ and $21^{\circ}C$. Opuntia ficus indica extracts therefore have antibacterial and antibrowning effects. The results suggest that Opuntia ficus indica extracts could be useful as a natural food preservative.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 신선절단 사과에 백년초 추출물을 처리한 후 저장기간동안 갈변억제와 황색포도상구균 생육에 미치는 영향을 조사함으로써 천연 갈변억제제 및 항균제로서의 응용 가능성을 제시하고자 하였다.
가설 설정
2)Within the same column, means with different letters for the same species are significantly different (p < 0.05).
3)ND means < 1 log CFU/g (below detection limit).
제안 방법
그리고 원심분리(10,000 × g, 15 min)를 실시하고 상징액을 분리한 후 이를 시료로 사용하였다. Peroxidase activity 측정은 UV1601 PC UV-visible spectrometer (Shimadzu Corp., Kyoto, Japan)을 이용하여 420 nm 파장에서 측정하였으며 이때 수소공여체로서 H2O2를 사용하였고, 기질로서 guaiacol을 사용하였다. 기질혼합액은 1% guaiacol 10 mL, 0.
신선절단 사과의 L값은 백련초 추출물 처리구가 대조구에 비해 유의적으로 감소폭이 적어 갈변억제가 나타난 것을 확인할 수 있었으며, a값은 저장기간이 경과함에 따라 증가하였으며 백련초 추출물 처리구는 2일째부터 갈변억제효과를 보였다. Peroxidase 활성도 백년초 추출물 처리구에서 저장기간이 경과함에 따라 갈변억제효과를 확인하였다. 신선절단 사과에서 백년초 추출물 25 mg/mL 이상 처리구에서 유의적으로 황색포도상구균 생육억제 효과가 나타났으며, 온도별로는 21℃ 저장시 억제효과가 더 큰 것으로 판단되었다.
이 때 초기 균수는 5-6 log CFU/g이 되게 하였다. 균이 잘 부착될 수 있도록 clean bench에서 10분 동안 건조한 후 미리 제조해 놓은 백년초 추출물 25, 50, 100, 200 mg/mL 희석액에 10분간 침지시켜 처리하였으며, 대조구로서는 증류수를 처리하였다. 침지 후 10분 동안 건조한 후 멸균 bag에 넣고 저장온도를 4℃와 21℃로 나누어 8일 동안 저장하면서 2일 간격으로 균수를 측정하였다.
백년초 추출물 처리 후 10일간의 저장기간 동안 2일 간격으로 peroxidase activity를 측정하였다. 시료전처리는 신선절단 사과 10 g에 0.
신선절단 사과에 백년초 추출물 100 mg/mL를 처리한 시료를 4, 21℃에서 10일 동안 저장하면서 2일 간격으로 각 처리구별, 온도별에 따른 색도차이를 Chromameter (DP301, Minolta, Osaka, Japan)로 Hunter's value인 L, a, b 값을 측정하였다.
신선절단 사과에 황색포도상구균(ATCC 43894) 접종액(sample: inoculum solution ratio = 1:5, w/v)을 10분 동안 침지시켰다. 이 때 초기 균수는 5-6 log CFU/g이 되게 하였다.
천연 갈변 및 미생물 억제제 소재를 발굴하기 위해 신선 절단 사과에 백년초추출물을 처리하여 색도변화, peroxidase 활성, 황색포도상구균 생육을 조사하였다. 신선절단 사과의 L값은 백련초 추출물 처리구가 대조구에 비해 유의적으로 감소폭이 적어 갈변억제가 나타난 것을 확인할 수 있었으며, a값은 저장기간이 경과함에 따라 증가하였으며 백련초 추출물 처리구는 2일째부터 갈변억제효과를 보였다.
균이 잘 부착될 수 있도록 clean bench에서 10분 동안 건조한 후 미리 제조해 놓은 백년초 추출물 25, 50, 100, 200 mg/mL 희석액에 10분간 침지시켜 처리하였으며, 대조구로서는 증류수를 처리하였다. 침지 후 10분 동안 건조한 후 멸균 bag에 넣고 저장온도를 4℃와 21℃로 나누어 8일 동안 저장하면서 2일 간격으로 균수를 측정하였다. 황색포도상구균 균수는 절단사과 10 g에 0.
대상 데이터
백년초(Opuntia ficus-indica) 추출물은 북제주군에서 재배한 백년초 줄기와 열매를 물로 가열, 추출하여 제조한 제품을 MSC company (Yangsan, Korea)에서 구입하였고, 멸균필터(filter size: 0.45 µm, Nalgene, Rochester, NY, USA)를 사용하여 제균한 후 4℃에 보관하면서 실험에 사용하였다.
실험용 사과는 후지(Fuji) 품종을 서울시 가락농수산물 도매시장에서 구입한 후 4℃에 보관하면서 24시간 이내에 사용하였다. 시료는 외관 상태가 양호하고 무게가 개당 200~250 g인 것으로 선별하여 100 mg/kg sodium hypochlorite(pH 6.5)로 2분간 세척하고 실온 건조시킨 후 일정한 크기(두께 0.3~0.5 mm, 무게 10 g)로 절단 후 실험에 사용하였다.
실험용 사과는 후지(Fuji) 품종을 서울시 가락농수산물 도매시장에서 구입한 후 4℃에 보관하면서 24시간 이내에 사용하였다. 시료는 외관 상태가 양호하고 무게가 개당 200~250 g인 것으로 선별하여 100 mg/kg sodium hypochlorite(pH 6.
성능/효과
21℃에 저장한 절단사과는 대조구와 25 mg/mL 처리구에서 일정한 비율로 증가하는 경향을 보였으며, 50 mg/mL 처리구는 10일 동안 계속 일정한 값을 유지하였다. 100, 200 mg/mL 처리구는 초기에 대조군에 비해 peroxidase activity가 60-80%의 활성을 보였으나 저장기간이 경과할수록 그 차이가 커져 10일째에는 20-50%의 peroxidase activity를 보여주었다(Fig. 2). 결과적으로 백년초 추출물의 농도가 커질수록 peroxidase activity 억제 효과가 크게 나타남을 확인할 수 있었으며, 갈변억제에 효과가 있음을 입증할 수 있었다.
1). 21℃에 저장한 절단사과는 대조구와 25 mg/mL 처리구에서 일정한 비율로 증가하는 경향을 보였으며, 50 mg/mL 처리구는 10일 동안 계속 일정한 값을 유지하였다. 100, 200 mg/mL 처리구는 초기에 대조군에 비해 peroxidase activity가 60-80%의 활성을 보였으나 저장기간이 경과할수록 그 차이가 커져 10일째에는 20-50%의 peroxidase activity를 보여주었다(Fig.
그리고 25 mg/mL 처리구는 저장기간동안 계속 일정한 활성을 유지하다가, 8일째부터 감소하는 경향을 보였다. 50, 100 mg/mL 처리구도 6일째 이후부터 효소활성이 감소하였으며, 200 mg/mL 처리구는 4일째까지 급격히 감소하였으며 이후 일정한 값을 유지하다 10일째 크게 감소하는 경향을 보였다(Fig. 1). 21℃에 저장한 절단사과는 대조구와 25 mg/mL 처리구에서 일정한 비율로 증가하는 경향을 보였으며, 50 mg/mL 처리구는 10일 동안 계속 일정한 값을 유지하였다.
백년초 추출물 농도는 예비실험을 거쳐 유의적으로 표면색과 미생물억제 효과를 보여주는 100 mg/mL로 정했다. L값은 저장 중 경시적으로 감소하는 경향을 보였으며 4℃에서 저장했을 때 보다 21℃에서 저장했을 때 감소폭이 컸으며, 특히 21℃, 4일째 이후부터 백련초 추출물 처리구가 대조구에 비해 유의적으로 갈변억제가 나타난 것을 확인할 수 있었다. Weller 등17)은 L값의 변화는 PPO 활성의 증가와 연관이 있으며, PPO는 조직의 노화와 저장시 스트레스를 받으면 활성이 증가된다고 하였다.
b값도 저장기간에 따라 다소 증가하였으며 4℃ 저장시보다 21℃저장시에 빠르게 증가가 나타났으나, 대조구와 백련초 추출물 처리구의 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 결과적으로 백년초 추출물 처리는 절단사과의 갈변억제에 효과가 있는 것으로 나타났으며, 이를 이용한 천연갈변 억제제로서의 개발이 유용할 것으로 판단된다.
2). 결과적으로 백년초 추출물의 농도가 커질수록 peroxidase activity 억제 효과가 크게 나타남을 확인할 수 있었으며, 갈변억제에 효과가 있음을 입증할 수 있었다.
이는 저장기간이 경과함에 따라 사과 표면의 건조가 진행되어 미생물 생육 특성에 영향을 미친 것으로 판단된다18). 그리고 25 mg/mL 처리구는 2일째까지 크게 감소한 후 이후 저장기간동안 일정하게 유지되는 경향을 보였다. 또한 100 mg/mL 처리구에서는 2일째 이후에 균이 관찰되지 않음을 확인하였다.
신선절단 사과를 4℃에 저장한 대조구는 4일째까지 일정하게 유지되다 6일째부터 효소활성이 급격히 증가하였다. 그리고 25 mg/mL 처리구는 저장기간동안 계속 일정한 활성을 유지하다가, 8일째부터 감소하는 경향을 보였다. 50, 100 mg/mL 처리구도 6일째 이후부터 효소활성이 감소하였으며, 200 mg/mL 처리구는 4일째까지 급격히 감소하였으며 이후 일정한 값을 유지하다 10일째 크게 감소하는 경향을 보였다(Fig.
그리고 25 mg/mL 처리구는 2일째까지 크게 감소한 후 이후 저장기간동안 일정하게 유지되는 경향을 보였다. 또한 100 mg/mL 처리구에서는 2일째 이후에 균이 관찰되지 않음을 확인하였다. 전체적으로 백년초 추출물의 억제효과는 4℃ 저장 시 보다 21℃ 저장 시에 생육 억제 효과가 더 큰 것으로 판단되었다.
백년초 추출물을 처리한 직후 처리 농도가 높아질수록 미생물수는 유의적으로(p < 0.05) 감소함을 보였다.
a값은 저장기간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 대조구에서 비교적 빠른 증가를 나타내었다. 백련초 추출물 처리구는 2일 째부터 상대적인 갈변억제효과를 보였으며, 저장기간 동안 계속 유의적인 효과를 보인 것으로 나타났다. b값도 저장기간에 따라 다소 증가하였으며 4℃ 저장시보다 21℃저장시에 빠르게 증가가 나타났으나, 대조구와 백련초 추출물 처리구의 유의적인 차이는 나타나지 않았다.
신선절단 사과를 4℃에 저장하였을 때(Table 2) 대조구는 저장기간 동안 거의 균수 변화가 없었고, 25 mg/mL 이상 처리했을 때 유의적으로 균수가 감소한 것을 확인할 수 있었다. 특히 50 mg/mL을 처리했을 때 2일째부터 균의 생육이 3 log CFU/g 이상 저해되었으며, 100 mg/mL 처리했을 때 4일째부터 균이 관찰되지 않았다.
Peroxidase 활성도 백년초 추출물 처리구에서 저장기간이 경과함에 따라 갈변억제효과를 확인하였다. 신선절단 사과에서 백년초 추출물 25 mg/mL 이상 처리구에서 유의적으로 황색포도상구균 생육억제 효과가 나타났으며, 온도별로는 21℃ 저장시 억제효과가 더 큰 것으로 판단되었다. 특히 100 mg/mL 처리구에서 4일째부터 황색포도상구균이 검출한계 이하로 관찰되어 생육억제에 매우 효과적임을 확인 할 수 있었다.
천연 갈변 및 미생물 억제제 소재를 발굴하기 위해 신선 절단 사과에 백년초추출물을 처리하여 색도변화, peroxidase 활성, 황색포도상구균 생육을 조사하였다. 신선절단 사과의 L값은 백련초 추출물 처리구가 대조구에 비해 유의적으로 감소폭이 적어 갈변억제가 나타난 것을 확인할 수 있었으며, a값은 저장기간이 경과함에 따라 증가하였으며 백련초 추출물 처리구는 2일째부터 갈변억제효과를 보였다. Peroxidase 활성도 백년초 추출물 처리구에서 저장기간이 경과함에 따라 갈변억제효과를 확인하였다.
전체적으로 백년초 추출물 농도가 증가할수록 황색포도상구균 생육저해에 유의적인(p < 0.05) 효과를 보였다.
또한 100 mg/mL 처리구에서는 2일째 이후에 균이 관찰되지 않음을 확인하였다. 전체적으로 백년초 추출물의 억제효과는 4℃ 저장 시 보다 21℃ 저장 시에 생육 억제 효과가 더 큰 것으로 판단되었다. 특히 100 mg/mL 이상 처리구에서 4일째부터 4, 21℃ 저장 시 모두 검출한계 이하로 관찰되어 본 연구에서 처리한 백년초 추출물이 신선 절단사과에서 황색포도상구균 생육억제에 매우 효과적인 것임을 확인 할 수 있었다.
전체적으로 백년초 추출물의 억제효과는 4℃ 저장 시 보다 21℃ 저장 시에 생육 억제 효과가 더 큰 것으로 판단되었다. 특히 100 mg/mL 이상 처리구에서 4일째부터 4, 21℃ 저장 시 모두 검출한계 이하로 관찰되어 본 연구에서 처리한 백년초 추출물이 신선 절단사과에서 황색포도상구균 생육억제에 매우 효과적인 것임을 확인 할 수 있었다. 유사한 연구결과로서 Wu 등19)이 크랜베리 추출물 25 µL/mL를 처리했을 때 황색포도상구균이 현저히 억제되었다고 보고하였으며, Seo 등11)이 백년초추출물을 절단사과에 처리했을 때 Escherichia coli O157:H7과 Listeria monocytogenes가 억제되었다고 보고하였다.
신선절단 사과에서 백년초 추출물 25 mg/mL 이상 처리구에서 유의적으로 황색포도상구균 생육억제 효과가 나타났으며, 온도별로는 21℃ 저장시 억제효과가 더 큰 것으로 판단되었다. 특히 100 mg/mL 처리구에서 4일째부터 황색포도상구균이 검출한계 이하로 관찰되어 생육억제에 매우 효과적임을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 연구결과, 백년초 추출물 처리는 신선절단 사과의 저장 중에 갈변억제 및 황색포도상구균의 생육억제에 효과적인 천연물이며, 향후 신선절단식품의 품질유지에 효과적인 식품첨가제로서 개발 가능하리라 판단된다.
후속연구
특히 100 mg/mL 처리구에서 4일째부터 황색포도상구균이 검출한계 이하로 관찰되어 생육억제에 매우 효과적임을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 연구결과, 백년초 추출물 처리는 신선절단 사과의 저장 중에 갈변억제 및 황색포도상구균의 생육억제에 효과적인 천연물이며, 향후 신선절단식품의 품질유지에 효과적인 식품첨가제로서 개발 가능하리라 판단된다.
또한 백년초 추출물 50 mg/mL를 Brain Heart Infusion 배지에서 Streptococcus mutans와 함께 배양한 후 균수를 측정한 결과 24시간 후에 균이 완전히 사멸되었다고 하는 연구결과도 있다20). 하지만 백년초 추출물의 항균 효과에 대한 정확한 메카니즘은 아직 밝혀지지 않고 있으며, 이를 규명하기 위해 연구가 계속 진행되어야 할 것으로 여겨진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
백년초는 무엇을 기원으로 하는가?
백년초는 선인장과에 속하는 다년생 초본인 Opuntia ficus indica를 기원으로 한다8). 백년초의 효능으로는 변비치료, 이뇨효과, 장운동의 활성화, 염증 완화, 항 궤양 효과, 콜레스테롤 저하 및 고혈압 예방, 당뇨병 예방 효과 등이 보고되고 있다9-10).
신선절단 제품에 shelf life 연장을 위한 적절한 기술이 요구되는 이유는 무엇인가?
최근 건강에 대한 사회적 관심의 증가와 더불어 과일 및 채소류를 가장 최소한의 가공만을 행하여 신선한 품질 그대로를 제공할 수 있는 신선절단 관련 제품의 수요도 급속히 늘어나고 있다1). 세척, 박피, 절단 등의 단순한 처리를 통해 생산된 신선절단(fresh-cut) 제품은 조직파괴에 따른 갈변, 연화, 생리적 장애 및 미생물오염 등의 현상이 빠르게 진행되어 신선절단 가공품의 shelf life 연장을 위한 적절한 기술이 요구된다2-3). 사과의 신선절단 제품은 다른 과채류에 비해 최근 샐러드 바, 학교 및 회사의 단체급식 등에서 수요가 점점 증가하고 있는 추세이다4).
백년초의 효능에는 어떤 것들이 있는가?
백년초는 선인장과에 속하는 다년생 초본인 Opuntia ficus indica를 기원으로 한다8). 백년초의 효능으로는 변비치료, 이뇨효과, 장운동의 활성화, 염증 완화, 항 궤양 효과, 콜레스테롤 저하 및 고혈압 예방, 당뇨병 예방 효과 등이 보고되고 있다9-10). 우리나라에서는 제주도, 거제도, 신안군 등 남해안 지방에 많이 분포하고 있으며, 현재 제주도를 중심으로 백년초의 재배가 증가하고 있다.
참고문헌 (20)
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