지충이(Sargassum thunbergii) 에탄올 추출물의 Lipase 저해활성에 미치는 열, pH 및 감마선 조사의 영향 Effects of Heat, pH, and Gamma Irradiation Treatments on Lipase Inhibitory Activity of Sargassum thunbergii Ethanol Extract원문보기
본 연구는 지충이 추출물의 lipase 저해활성을 알아보고, 식품산업에 적용가능성을 확인하기 위해 열, pH 및 감마선 조사에 대한 안정성을 검토하였다. 지충이 추출물을 1, 2.5 및 5 mg/mL의 농도에서 lipase 저해활성을 측정한 결과, 에탄올 추출물에서 각각 16.12, 19.32 및 37.37%의 저해활성을 보여 물 추출물보다 높은 저해활성을 보였다. 높은 저해활성을 보인 지충이 에탄올 추출물의 열 안정성을 검토한 결과, 모든 처리구에서 기존의 lipase 저해활성보다 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 특히 $121^{\circ}C$, 15 min 처리구에서 대조구에 비해 약 13% 정도 저해활성이 가장 많이 증가하였다. pH 안정성을 검토한 결과, 중성영역(pH 4-8)에서는 안정하였으나, pH 2 및 10 조건하에서 대조구에 비해 다소 감소하는 경향을 보였다. 감마선 조사에 대한 안정성 검토 결과, 모든 처리구에서 유의적인 차이 없이 안정한 것을 확인하였다. 이상의 결과로 lipase 저해활성을 지니는 지충이 에탄올 추출물이 식품산업에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 지충이 추출물의 lipase 저해활성을 알아보고, 식품산업에 적용가능성을 확인하기 위해 열, pH 및 감마선 조사에 대한 안정성을 검토하였다. 지충이 추출물을 1, 2.5 및 5 mg/mL의 농도에서 lipase 저해활성을 측정한 결과, 에탄올 추출물에서 각각 16.12, 19.32 및 37.37%의 저해활성을 보여 물 추출물보다 높은 저해활성을 보였다. 높은 저해활성을 보인 지충이 에탄올 추출물의 열 안정성을 검토한 결과, 모든 처리구에서 기존의 lipase 저해활성보다 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 특히 $121^{\circ}C$, 15 min 처리구에서 대조구에 비해 약 13% 정도 저해활성이 가장 많이 증가하였다. pH 안정성을 검토한 결과, 중성영역(pH 4-8)에서는 안정하였으나, pH 2 및 10 조건하에서 대조구에 비해 다소 감소하는 경향을 보였다. 감마선 조사에 대한 안정성 검토 결과, 모든 처리구에서 유의적인 차이 없이 안정한 것을 확인하였다. 이상의 결과로 lipase 저해활성을 지니는 지충이 에탄올 추출물이 식품산업에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
Inhibitory activity of $Sargassum$$thunbergii$ (ST) against porcine pancreatic lipase was assessed after heat treatment, pH changes, and gamma irradiation. This analysis revealed that the ST ethanol extract exhibited high lipase inhibitory activity (37.37%) at 5 mg/mL. The ST ...
Inhibitory activity of $Sargassum$$thunbergii$ (ST) against porcine pancreatic lipase was assessed after heat treatment, pH changes, and gamma irradiation. This analysis revealed that the ST ethanol extract exhibited high lipase inhibitory activity (37.37%) at 5 mg/mL. The ST ethanol extract was treated with heat at $60^{\circ}C$ for 10, 30, and 60 min; 80 and $100^{\circ}C$ for 10 and 20 min; and $121^{\circ}C$ for 15 min, pH (2, 4, 6, 8 and 10) and ${\gamma}$-irradiation (3, 7 and 20 kGy). The lipase inhibitory activity of the ST ethanol extract increased in all heat treatments, especially at $121^{\circ}C$ for 15 min (51.55%) compared with the control. With regard to pH stability, the ST ethanol extract showed no significant changes at pH 4~8, but somewhat decreased inhibitory activity was revealed at pH 2 (26.25%) and 10 (29.93%). On the other hand, the ST ethanol extract was not affected by ${\gamma}$-irradiation treatment conditions used in this study. These results suggest that ST has a potential role as a functional food agent.
Inhibitory activity of $Sargassum$$thunbergii$ (ST) against porcine pancreatic lipase was assessed after heat treatment, pH changes, and gamma irradiation. This analysis revealed that the ST ethanol extract exhibited high lipase inhibitory activity (37.37%) at 5 mg/mL. The ST ethanol extract was treated with heat at $60^{\circ}C$ for 10, 30, and 60 min; 80 and $100^{\circ}C$ for 10 and 20 min; and $121^{\circ}C$ for 15 min, pH (2, 4, 6, 8 and 10) and ${\gamma}$-irradiation (3, 7 and 20 kGy). The lipase inhibitory activity of the ST ethanol extract increased in all heat treatments, especially at $121^{\circ}C$ for 15 min (51.55%) compared with the control. With regard to pH stability, the ST ethanol extract showed no significant changes at pH 4~8, but somewhat decreased inhibitory activity was revealed at pH 2 (26.25%) and 10 (29.93%). On the other hand, the ST ethanol extract was not affected by ${\gamma}$-irradiation treatment conditions used in this study. These results suggest that ST has a potential role as a functional food agent.
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문제 정의
본 연구는 지충이 추출물의 lipase 저해활성을 알아보고, 식품산업에 적용가능성을 확인하기 위해 열, pH 및 감마선 조사에 대한 안정성을 검토하였다. 지충이 추출물을 1, 2.
이에 지충이 에탄올 추출물에 대한 lipase 저해효과를 알아보고, 이를 실질적으로 식품산업에 적용하기 위해 식품가공 공정 중 조리 및 살균 목적의 가장 일반적으로 행하는 열처리 공정과 식품마다 가지고 있는 고유의 pH 영역 및 오늘날 식품 살균 기술뿐만 아니라, 생리활성을 띠는 유용물질 탐색에 널리 이용 및 연구되어지고 있는 감마선 조사에 대하여 lipase 저해효능의 안정성을 측정하여, 기능성식품 소재로서의 산업적 이용 가능성을 알아보았다.
제안 방법
) 20 μL를 첨가하여 다시 37℃에서 15분간 반응시켰다. p-Nitrophenyl butyrate가 p-nitrophenol로 가수분해 된 정도를 UV/visible spectrophotometer(GENESYS 10 UV, Rochester, NY, USA)로 400 nm에서 흡광도를 측정하였다. Lipase 저해활성(%)은 다음과 같이 계산하였다.
2 atm에서 15분간 가압가열 처리한 후, 이를 급냉하여 4℃에서 보관하여 실험에 사용하였다. pH 안정성은 추출물 농도를 10 mg/mL로 하여 시료의 pH를 측정하고 1 N NaOH와 1 N HCl을 가하여 pH 2, 4, 6, 8 및 10으로 조절하여 실온에서 24시간 방치시킨 후, 본래의 pH로 중화시켜 최종 5 mg/mL 농도로 희석하여 실험에 사용하였다(11).
식품은 그 원재료 및 가공의 목적으로 인해 다양한 pH 영역을 지니고 있으며, 이는 그 식품의 품질 및 고유의 특성을 나타낸다. 또한 이런 식품 고유의 pH에 의해 식품 내 생리기능성물질이 그 효능을 나타내기 위해 안정성을 나타내야 함으로 지충이 에탄올 추출물을 식품산업에 적용 가능성을 알아보기 위해 추출물 5 mg/mL을 pH 2, 4, 6, 8 및 10으로 조정한 후 다시 본래의 pH인 4.8로 중화시킨 뒤 다양한 pH 변화에 대한 lipase 저해활성 안정성을 측정하였다(Table 3). 그 결과, lipase에 대한 지충이 에탄올 추출물의 저해활성이 pH 4, 6 및 8에서 각각 38.
열 안정성은 추출물의 농도를 5 mg/mL로 하여 60℃에서 10, 30 및 60분, 80℃와 100℃에서 각각 10 및 20분간 열처리하였고, 121℃, 1.2 atm에서 15분간 가압가열 처리한 후, 이를 급냉하여 4℃에서 보관하여 실험에 사용하였다. pH 안정성은 추출물 농도를 10 mg/mL로 하여 시료의 pH를 측정하고 1 N NaOH와 1 N HCl을 가하여 pH 2, 4, 6, 8 및 10으로 조절하여 실온에서 24시간 방치시킨 후, 본래의 pH로 중화시켜 최종 5 mg/mL 농도로 희석하여 실험에 사용하였다(11).
또한 최근 감마선 조사가 천연물 유래 생리활성 물질의 효과를 상승시킨다는 보고가 증가하고 있다(33). 이에 지충이 에탄올 추출물의 식품 산업적 이용 가능성을 알아보기 위해 추출물 5 mg/mL 농도에 감마선을 3, 7 및 20 kGy를 조사한 후, lipase 저해활성을 측정하였다. 그 결과(Table 4), 감마선 3, 7 및 20 kGy를 조사한 처리구의 lipase 저해활성이 각각 41.
지충이의 에탄올과 물 추출물을 각각 1, 2.5 및 5 mg/mL의 농도에서 lipase 저해활성을 측정하였다. 그 결과(Table 1), 에탄올 추출물의 경우 각각 16.
한국원자력연구원 방사선과학연구소에 있는 감마선 조사 시설(Point source AECL, IR-79, MDS Nordion International Co., Ltd., Ottawa, ON, Canada)을 이용하여 선원 10만 Ci, Co-60을 실온에서 시간당 일정 선량률로 추출물에 각각 3, 7 및 20 kGy의 총 흡수선량을 얻도록 조사하였다. 감마선 조사한 시료는 4℃에서 보관하면서 실험에 사용하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 지충이는 부산 기장에서 채취한 것을 이물질을 제거하고, 담수로 깨끗이 수세한 후, 동결건조하여 분쇄기(DA282-2, Deasung atron, Seoul, Korea)로 분쇄한 후, -20℃에서 보관하면서 실험에 사용하였다.
데이터처리
1)Means in the column bearing different superscripts in samples are significantly different by Duncan’s multiple range test (p<0.05).
1)Means in the row (A,B) and the column (a,b) bearing different superscripts in samples are significantly different by Duncan’s multiple range test (p<0.05).
실험결과에 대한 통계처리는 SAS software(Statistical Analytical System V8.2, SAS Institute Inc, Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석을 하였으며, 조사 항목들 간의 유의적 검정은 p<0.05 수준에서 Duncan의 다중검정법으로 실시하였다.
이론/모형
Lipase 저해활성 측정은 Kim 등(20)의 방법을 사용하여 측정하였다. Porcine pancreatic lipase(triacylglycerol acylhydrolase, EC 3.
성능/효과
높은 저해활성을 보인 지충이 에탄올 추출물의 열 안정성을 검토한 결과, 모든 처리구에서 기존의 lipase 저해활성보다 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 특히 121℃, 15 min 처리구에서 대조구에 비해 약 13% 정도 저해활성이 가장 많이 증가하였다. pH 안정성을 검토한 결과, 중성영역(pH 4-8)에서는 안정하였으나, pH 2 및 10 조건하에서 대조구에 비해 다소 감소하는 경향을 보였다. 감마선 조사에 대한 안정성 검토 결과, 모든 처리구에서 유의적인 차이 없이 안정한 것을 확인하였다.
pH 안정성을 검토한 결과, 중성영역(pH 4-8)에서는 안정하였으나, pH 2 및 10 조건하에서 대조구에 비해 다소 감소하는 경향을 보였다. 감마선 조사에 대한 안정성 검토 결과, 모든 처리구에서 유의적인 차이 없이 안정한 것을 확인하였다. 이상의 결과로 lipase 저해활성을 지니는 지충이 에탄올 추출물이 식품산업에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
5 및 5 mg/mL의 농도에서 lipase 저해활성을 측정하였다. 그 결과(Table 1), 에탄올 추출물의 경우 각각 16.12, 19.32 및 37.37%의 lipase 저해활성을 보였고, 물 추출물의 경우 각각 12.72, 13.73 및 22.58%의 lipase 저해활성을 보여 추출물에 대하여 모두 농도 의존적으로 lipase 저해활성이 증가하였으며, 에탄올 추출물이 물 추출물보다 유의적으로 높은 저해활성을 보였다. 특히 5 mg/mL의 농도에서 약 1.
이에 지충이 에탄올 추출물의 식품 산업적 이용 가능성을 알아보기 위해 추출물 5 mg/mL 농도에 감마선을 3, 7 및 20 kGy를 조사한 후, lipase 저해활성을 측정하였다. 그 결과(Table 4), 감마선 3, 7 및 20 kGy를 조사한 처리구의 lipase 저해활성이 각각 41.20, 38.98 및 39.23%로 대조구의 39.12%와 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 식품산업에서 방사선 조사의 가장 큰 특징은 식품의 생화학적 변화를 최소화하면서 위생학적 위해성도 나타내지 않는 것이다(32).
8로 중화시킨 뒤 다양한 pH 변화에 대한 lipase 저해활성 안정성을 측정하였다(Table 3). 그 결과, lipase에 대한 지충이 에탄올 추출물의 저해활성이 pH 4, 6 및 8에서 각각 38.13, 34.83 및 37.30%를 나타내 대조구의 36.61%와 비교하여 중성영역에서는 비교적 안정하였으나, pH 2 및 10 조건, 즉 강산성과 강알칼리 조건하에서 각각 26.25 및 29.93%의 저해활성을 보여 대조구의 비해 유의적으로 다소 감소하는 경향을 보였다. 본 연구 결과로 미루어 볼 때, 지충이 에탄올 추출물의 lipase 저해활성을 나타내는 물질이 강산성과 강알칼리에서 다소 불안정한 것으로 사료된다.
37%의 저해활성을 보여 물 추출물보다 높은 저해활성을 보였다. 높은 저해활성을 보인 지충이 에탄올 추출물의 열 안정성을 검토한 결과, 모든 처리구에서 기존의 lipase 저해활성보다 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 특히 121℃, 15 min 처리구에서 대조구에 비해 약 13% 정도 저해활성이 가장 많이 증가하였다. pH 안정성을 검토한 결과, 중성영역(pH 4-8)에서는 안정하였으나, pH 2 및 10 조건하에서 대조구에 비해 다소 감소하는 경향을 보였다.
93%의 저해활성을 보여 대조구의 비해 유의적으로 다소 감소하는 경향을 보였다. 본 연구 결과로 미루어 볼 때, 지충이 에탄올 추출물의 lipase 저해활성을 나타내는 물질이 강산성과 강알칼리에서 다소 불안정한 것으로 사료된다. Lee 등(14)은 지충이 에탄올 추출물이 강산성 및 강알칼리 조건하에서 α-amylase 저해활성이 감소하였다고 보고하여 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다.
따라서 이러한 열처리 공정 중에서도 기능성식품 내의 생리활성 물질이 안정성을 지녀야 산업적으로 이용이 가능하다(26,27). 본 연구에서 lipase 저해활성을 나타낸 지충이 에탄올 추출물 5 mg/mL 농도를 60℃에서 10, 30 및 60분, 80 및 100℃에서 각각 10 및 20분, 121℃에서 15분 열처리한 후 저해활성을 측정한 결과(Table 2), 38.05%을 보인 대조구보다 열처리한 모든 처리구에서 39.57-51.55%로 기존의 lipase 저해활성보다 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 특히 121℃, 15 min 처리구에서 대조구에 비해 약 13% 정도 저해활성이 유의적으로 가장 많이 증가하였다. Lee 등(14)은 지충이 에탄올 추출물을 열처리한 후 α-amylase 저해활성을 측정한 결과, 60-100℃ 처리조건에서 저해활성이 증가하였다고 보고하였다.
그러나 Jung 등(21)이 lipase 저해활성에 대해 감태 에탄올 추출물의 pH 안정성을 측정한 결과, pH 2～10의 영역에서 모든 실험구가 안정하였으며, Lim 등(30)은 말채나무 추출물의 α-amylase 저해물질 역시 pH 2 영역의 강산성하에서 안정하고 보고한 결과와 다른 경향을 보였다. 이러한 결과를 미루어 볼 때, 생리활성 물질들은 그 유래에 따라 다양한 pH 범위에서 나타내는 활성의 안정성이 다른 경향을 보이는 것으로 사료된다. 이를 종합해 보면, 일반적인 식품의 pH는 약산성 및 중성임을 고려할 때 지충이 에탄올 추출물을 lipase 저해 기능성식품의 소재로 식품산업에 폭넓게 적용할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 지충이 추출물의 lipase 저해활성을 알아보고, 식품산업에 적용가능성을 확인하기 위해 열, pH 및 감마선 조사에 대한 안정성을 검토하였다. 지충이 추출물을 1, 2.5 및 5 mg/mL의 농도에서 lipase 저해활성을 측정한 결과, 에탄올 추출물에서 각각 16.12, 19.32 및 37.37%의 저해활성을 보여 물 추출물보다 높은 저해활성을 보였다. 높은 저해활성을 보인 지충이 에탄올 추출물의 열 안정성을 검토한 결과, 모든 처리구에서 기존의 lipase 저해활성보다 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 특히 121℃, 15 min 처리구에서 대조구에 비해 약 13% 정도 저해활성이 가장 많이 증가하였다.
후속연구
이는 Lee 등(14)이 α-amylase에 대한 지충이 에탄올 추출물의 감마선 조사에 안정하다는 결과와 같은 경향이다. 따라서 우주식품이나 환자용 특수목적 식품으로 그 이용범위가 확대되어가고 있는 조사식품에 지충이 에탄올 추출물을 기능성 소재로 이용할 수 있을 것으로 사료된다.
Phenolic compound는 그 종류에 따라 열처리에 의해 구조적 변화를 일으킬 수 있어, 그에 따른 생리활성의 효과가 증가하거나 감소할 수 있는 것으로 보고되고 있다(27,29). 본 연구 결과는 지충이 에탄올 추출물이 열처리 공정을 수반하여도 lipase 저해활성이 감소하지 않고, 오히려 더 증가하는 것으로 보아 식품산업의 전반적인 열처리 가공공정에 효과적으로 적용이 가능할 것이다. 특히 121℃, 15 min 조건에서 lipase 저해활성이 높게 증가하는 것으로 미루어 볼 때, 고압멸균을 적용하는 레토르트 및 can 제품의 형태로 널리 이용 가능할 것으로 기대되며, 나아가 환자용 식품 및 우주식품에 적용가능 할 것으로 사료된다.
이러한 결과를 미루어 볼 때, 생리활성 물질들은 그 유래에 따라 다양한 pH 범위에서 나타내는 활성의 안정성이 다른 경향을 보이는 것으로 사료된다. 이를 종합해 보면, 일반적인 식품의 pH는 약산성 및 중성임을 고려할 때 지충이 에탄올 추출물을 lipase 저해 기능성식품의 소재로 식품산업에 폭넓게 적용할 수 있을 것으로 사료된다.
감마선 조사에 대한 안정성 검토 결과, 모든 처리구에서 유의적인 차이 없이 안정한 것을 확인하였다. 이상의 결과로 lipase 저해활성을 지니는 지충이 에탄올 추출물이 식품산업에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구 결과는 지충이 에탄올 추출물이 열처리 공정을 수반하여도 lipase 저해활성이 감소하지 않고, 오히려 더 증가하는 것으로 보아 식품산업의 전반적인 열처리 가공공정에 효과적으로 적용이 가능할 것이다. 특히 121℃, 15 min 조건에서 lipase 저해활성이 높게 증가하는 것으로 미루어 볼 때, 고압멸균을 적용하는 레토르트 및 can 제품의 형태로 널리 이용 가능할 것으로 기대되며, 나아가 환자용 식품 및 우주식품에 적용가능 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
비만은 언제 발생하게 되는가?
비만은 에너지 섭취가 에너지 소비를 능가하여 잉여 에너지가 지방조직에 필요 이상으로 축적될 때 발생하게 된다(1). 비만의 주된 원인은 유전적인 요소, 신진대사의 불균형, 환경적인 요소 등 복합적인 원인에 의해 발생하게 된다(2).
비만의 주된 원인은 무엇인가?
비만은 에너지 섭취가 에너지 소비를 능가하여 잉여 에너지가 지방조직에 필요 이상으로 축적될 때 발생하게 된다(1). 비만의 주된 원인은 유전적인 요소, 신진대사의 불균형, 환경적인 요소 등 복합적인 원인에 의해 발생하게 된다(2). 2009년 국민건강영양조사 자료에 따르면, 성인비만 유병률이 1998년 26.
lipase 저해제로 가장 대표적인 orlistat의 문제점은 무엇인가?
현재 lipase 저해제로서 가장 대표적인 것이 orlistat이며, 이는 Streptomyces toxitricini의 유래 lipstatin의 유도체인 tetrahydrolipstatin으로 구조적으로 중성지방과 유사하여 lipase의 활성 부위에 결합하여 지질의 가수분해를 방해한다(7). 그러나 orlistat는 뛰어난 lipase 저해효능을 가짐에도 불구하고, 중추신경계, 위장관계, 신경근골격계, 내분비계, 암 및 호흡계 등 여러 가지 부작용을 나타내는 것으로 알려져 있다(8). 따라서 오늘날에는 섭취 시 부작용이 적은 천연물 유래의 lipase 저해제를 탐색하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 현재 다양한 식물의 뿌리 및 뿌리줄기의 주요 구성 성분인 saponin 화합물, 항산화 작용이 뛰어난 polyphenol 화합물 및 terpene 화합물 등과 같이 육상식물에 대한 연구가 주를 이루고 있다(9).
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