[논문]황 함유 채소 에탄올 추출물의 항산화 및 항균활성

김경희; 김혜정; 변명우; 육홍선

doi:10.3746/jkfn.2012.41.5.577

황 함유 채소 에탄올 추출물의 항산화 및 항균활성
Antioxidant and Antimicrobial Activities of Ethanol Extract from Six Vegetables Containing Different Sulfur Compounds 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.41 no.5, 2012년, pp.577 - 583

김경희 (충남대학교 식품영양학과) , 김혜정 (충남대학교 식품영양학과) , 변명우 (우송대학교 외식조리영양학부) , 육홍선 (충남대학교 식품영양학과)

초록
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본 연구는 황 함유 채소류 중 사용범위가 넓은 마늘, 무, 부추, 생강, 양파, 파를 80% 에탄올에 추출하여 항산화 및 항균효과에 대해 평가하였다. 추출 수율은 2.33~10.12%를 나타내었으며, 총 폴리페놀 함량은 생강이 $233.63{\pm}4.59$, 부추가 $220.98{\pm}10.56$ mg/g GAE로 높은 함량을 나타내었고, 양파, 파, 마늘, 무 순으로 $69.07{\pm}1.42$, $68.83{\pm}2.11$, $19.41{\pm}0.40$, $19.05{\pm}03.32$ mg/g GAE의 함량을 나타내었다. DPPH radical 소거활성을 측정한 결과, 생강의 $IC_{50}$ 값이 $1.57{\pm}0.15$ mg/mL로 가장 높았으며, 이어 부추>양파>무>파>마늘의 순이었다. ABTS 라디칼 소거활성 및 FRAP value의 측정 결과 역시 생강 및 부추 추출물에서 높은 항산화활성을 나타내었으며 ABTS 라디칼 소거활성의 경우 파>양파>마늘>무, FRAP value의 경우 파>양파>무>마늘의 순으로 항산화 활성을 나타내었다. 항산화 활성 측정결과 전체적으로 생강에서 가장 높은 항산화활성을 나타내었다. 항균활성 측정결과, 부추의 경우 실험에 사용된 7가지 균주에 대해 모두 항균 활성을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 마늘의 경우(5 mg/disc), $B.$ $cereus$(22.3 mm) 및 $E.$ $coli$(24.3 mm)에 대해 높은 항균활성을 나타내었다. 양파와 파는 10 mg/disc 농도에서 $E.$ $coli$(12.7 및 10.3 mm)와 $B.$ $cereus$(12.0 및 12.5 mm) 균주에 대해서만 항균력을 나타내었고, $L.$ $plantarum$ 균주(10 mg/disc)에 대해서는 마늘(18.0 mm)과 부추(10.4 mm)가 항균활성을 나타내었다. 본 연구결과, 다양한 한국음식에 광범위하게 이용되는 황 함유채소류 중 생강 및 부추는 항산화 활성이, 부추 및 마늘은 항균력이 높아 특히 부추의 경우 식품 첨가물 및 식품 보존제로서도 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated the antioxidant activities, and antimicrobial activity $in$ $vitro$ of an 80% ethanol extract from garlic, daikon, leek, ginger, onion, and green onion, which are widely-used ingredients in Korean food that contain sulfur. The total polyphenol content in ginger and leek extracts showed a high value ($233.63{\pm}4.59$ and $220.98{\pm}10.56$ mg/g GAE) and onions, leeks, garlic, and daikon followed by with $69.07{\pm}1.42$, $68.83{\pm}2.11$, $19.41{\pm}0.40$, $19.05{\pm}03.32$ mg/g GAE, respectively. DPPH radical scavenging activity was highest with ginger extracts ($1.57{\pm}0.15$ mg/mL as $IC_{50}$) followed in order of decreasing activity by leeks, onions, daikon, green onions, and garlic. The results of ABTS radical scavenging activity and FRAP value showed higher antioxidant activity in extracts from ginger and leek. The order of vegetables with most to least prevalent ABTS radical scavenging activity was green onions, onions, garlic, and finally daikon. From greatest to least FRAP value, the relevant vegetables were green onions, onions, daikon, and garlic (p<0.05). Ginger extracts showed promise against seven strains of microbes: $Bacillus$ $cereus$, $Bacillus$ $subtillis$, $Staphylococcus$ $aureus$, $Lactobacillus$ $plantarum$, $Escherichia$ $coli$, $Salmonella$ $enterica$, and $Pseudomonas$ $aeruginosa$. Garlic extracts (5 mg/disc) showed strong antimicrobial activity against $B.$ $cereus$ (22.3 mm) and $E.$ $coli$ (24.3 mm). Extracts of both onion and green onion showed antimicrobial activity against only $E.$ $coli$ (12.7 and 10.3 mm) and $B.$ $cereus$ (12.0 and 12.5 mm) at 10 mg/disc, and the inhibition zone diameter from extracts of garlic and leeks were 18.0 mm and 10.4 mm vs. $L.$ $plantarum$ at 10 mg/disc. This study showed positive antioxidant activities for ginger and leeks, and positive antimicrobial activities for leeks and garlic. These sulfur-containing vegetables are widely used in Korean food. Leeks especially could serve as a functional food preservative.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 황 함유 채소류 중 사용범위가 넓은 마늘, 무, 부추, 생강, 양파, 파의 항산화활성과 식중독의 원인균으로 밝혀진 균주를 바탕으로 선정된 균주들에 대한 항균활성을 평가 및 분석하여 6가지 황 함유 채소들이 식중독 원인균과 항산화에 미치는 영향을 알아보고자 한다.
본 연구는 황 함유 채소류 중 사용범위가 넓은 마늘, 무, 부추, 생강, 양파, 파를 80% 에탄올에 추출하여 항산화 및 항균효과에 대해 평가하였다. 추출 수율은 2.

제안 방법

Blank는 시료 대신 메탄올을 넣어 측정하였다. Ascorbic acid를 1 mg/mL 농도로 제조하여 대조군으로 사용하였고, 0.025, 0.05, 0.1, 0.2 및 0.5 mM의 농도로 반복하여 작성한 FeSO₄의 검량식에 대입하여 환산하였다.
2 mL를 첨가하여 혼합한 후 3분간 실온에서 반응시킨 뒤, 10% sodium carbonate(Na₂CO₃) 용액 3 mL를 가하여 암실에서 1시간 동안 방치하여 상등액을 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. Gallic acid(Sigma)를 이용하여 표준곡선을 작성한 후 이 검 량곡선으로부터 시료중의 총 폴리페놀 함량을 구하였다.
항산화활성은 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH, Sigma)를 이용하여 시료의 라디칼 소거효과(radical scavenging effect)를 측정하는 Blois법(19)을 활용하였다. 각 분획물을 농도별 0.3～100 mg/mL로 제조한 시료 0.2 mL에 0.2 mM DPPH 0.6 mL를 가하고 vortex mixer를 사용하여 실온에서 15분간 반응시킨 후 분광광도계를 이용하여 517 nm에서 흡 광도를 측정하여 DPPH의 환원에 의한 흡광도 감소를 조사 하였다. 무처리구와 처리구의 값을 비교하여 free radical 소거활성을 결정하였다.
6 mL를 가하고 vortex mixer를 사용하여 실온에서 15분간 반응시킨 후 분광광도계를 이용하여 517 nm에서 흡 광도를 측정하여 DPPH의 환원에 의한 흡광도 감소를 조사 하였다. 무처리구와 처리구의 값을 비교하여 free radical 소거활성을 결정하였다. 이때 IC₅₀(mg/mL)은 추출물을 첨가하지 않은 대조군의 값을 50% 감소시키는 추출물의 농도를나타냈으며, 기존의 항산화제인 ascorbic acid를 대조구로 사용하여 비교하였다.
5 kg을 분쇄기 (Hanil electric, Seoul, Korea)로 분쇄하여 실험에 사용하였다. 분쇄한 6종류의 재료중량 대비, 2배량(w/v)의 80% ethanol을 가하여 실온에서 자동 교반기를 이용하여 24시간 교반하여 1차 추출하였고 같은 방법으로 3회 추출한 다음, 추출액은 여과지(Whatman No.4, Maidstone, England)로여과하였다. 여액을 39℃ 수욕상에서 rotary vacuum evaporator (EYELA A-1000S, Tokyo Rikakikai Co.
무처리구와 처리구의 값을 비교하여 free radical 소거활성을 결정하였다. 이때 IC₅₀(mg/mL)은 추출물을 첨가하지 않은 대조군의 값을 50% 감소시키는 추출물의 농도를나타냈으며, 기존의 항산화제인 ascorbic acid를 대조구로 사용하여 비교하였다.
항균시험용 평판배지는 계대 배양된 각 균주를 멸균 면봉을 이용하여 100 μL씩 도말하여 준비하였고, 시료를 disc당 5및 10 mg이 되도록 paper disc(8 mm)에 천천히 흡수시킨뒤 건조과정을 거쳐 용매를 휘발시킨 후 평판배지 위에 밀착 시킨 상태로 30～37℃에서 24시간 배양한 후 disc 주변에 생성된 저해환(clear zone, mm)을 측정하여 항균활성을 비교하였다.

대상 데이터

각 추출물의 항균활성은 각 균주를 대상으로 disc diffusion assay로 측정하였으며, 측정에 사용된 균주는 Bacillus cereus(B. cereus) KCTC 1012, Bacillus subtilis(B. subtilis) KCTC1022, Staphylococus aureus(S. aureus) KCTC 3881, Lactobacillus plantarum(L. plantarum) KCTC 3014과 같은 Gram 양성 세균과 Escherichia coli(E. coli) KCTC 2441, Salmonella enterica(S. enterica) KCTC 1925, Pseudomonas aeruginosa(P. aeruginosa) KCTC 1636과 같은 Gram 음성 세균으로 총 7종을 한국생명공학연구원에서 분양받아 사용하였고 사용된 배지 조건은 Table 1과 같다. 항균시험용 평판배지는 계대 배양된 각 균주를 멸균 면봉을 이용하여 100 μL씩 도말하여 준비하였고, 시료를 disc당 5및 10 mg이 되도록 paper disc(8 mm)에 천천히 흡수시킨뒤 건조과정을 거쳐 용매를 휘발시킨 후 평판배지 위에 밀착 시킨 상태로 30～37℃에서 24시간 배양한 후 disc 주변에 생성된 저해환(clear zone, mm)을 측정하여 항균활성을 비교하였다.
본 실험에 사용된 재료 중 생강과 무는 충남 서천군 판교면 농가에서 11월에 제공받아 사용하였고 나머지는 대전에 위치한 중앙시장에서 11월 25일 구입하였으며(원산지: 마늘-경북 의성군, 양파-경남 창녕군, 파-전남 보성군, 부추-경남 의령군), 모든 재료는 구입 및 제공받은 후 10일 이내에 사용하였다. 모든 재료는 박피 후 수돗물로 2～3회 수세하여 거즈로 물기를 제거한 뒤 각각의 재료 1.5 kg을 분쇄기 (Hanil electric, Seoul, Korea)로 분쇄하여 실험에 사용하였다. 분쇄한 6종류의 재료중량 대비, 2배량(w/v)의 80% ethanol을 가하여 실온에서 자동 교반기를 이용하여 24시간 교반하여 1차 추출하였고 같은 방법으로 3회 추출한 다음, 추출액은 여과지(Whatman No.
본 실험에 사용된 재료 중 생강과 무는 충남 서천군 판교면 농가에서 11월에 제공받아 사용하였고 나머지는 대전에 위치한 중앙시장에서 11월 25일 구입하였으며(원산지: 마늘-경북 의성군, 양파-경남 창녕군, 파-전남 보성군, 부추-경남 의령군), 모든 재료는 구입 및 제공받은 후 10일 이내에 사용하였다. 모든 재료는 박피 후 수돗물로 2～3회 수세하여 거즈로 물기를 제거한 뒤 각각의 재료 1.
즉, 7 mM ABTS와 140 mM K2S2O8을 5 mL : 88 μL로 섞어 어두운 곳에 14∼16시간 방치 시킨 후, 이를 absolute ethanol과 1:88비율로 섞어 734 nm에서 대조구의 흡광도 값이 0.7±0.002가 되도록 조절한 ABTS solution을 사용하였다.

데이터처리

모든 실험은 3회 이상 반복 실시하였으며, 얻어진 결과들은 SPSS 14.0(Statistical Package for Social, SPSS Inc., Chicago IL, USA) software를 이용하여 유의적 차이가 있는 항목에 대해서 Duncan's multiple range test로 p<0.05 수준에서 유의차 검정을 실시하였다.

이론/모형

ABTS radical scavenging activity의 측정은 Pellegrin 등 (20)의 방법에 의해 측정하였다. 즉, 7 mM ABTS와 140 mM K2S2O8을 5 mL : 88 μL로 섞어 어두운 곳에 14∼16시간 방치 시킨 후, 이를 absolute ethanol과 1:88비율로 섞어 734 nm에서 대조구의 흡광도 값이 0.
FRAP 측정 방법은 Benzie와 Strain(21)의 방법을 참고하여 측정하였다. FRAP reagent는 25 mL acetate buffer(300 mM, pH 3.
폴리페놀 화합물 함량은 페놀성 물질인 phosphomolybdic acid와 반응하여 청색을 나타내는 원리를 이용한 FolinDenis 방법(18)을 이용하여 측정하였다. 10 mg/mL 농도로 methanol에 용해시킨 시료액 0.
항산화활성은 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH, Sigma)를 이용하여 시료의 라디칼 소거효과(radical scavenging effect)를 측정하는 Blois법(19)을 활용하였다. 각 분획물을 농도별 0.

성능/효과

6종류의 황 함유 채소의 추출 수율은 마늘 (10.12%)>양파(7.40%)>파(5.60%)>생강(4.59%)>무(4.32%)>부추(2.33%) 순으로 마늘이 가장 높은 추출수율을 나타내 었고 부추가 가장 낮은 추출수율을 나타내었다.
ABTS 라디칼 소거활성 및 FRAP value의 측정결과 역시 생강 및 부추 추출물에서 높은 항산화활성을 나타내었으며 ABTS 라디칼 소거활성의 경우 파>양파>마늘>무, FRAP value의 경우 파>양파>무>마늘의 순으로 항산화활성을 나타내었다.
DPPH radical 소거활성을 측정한 결과, 생강의 IC50 값이 1.57±0.15 mg/mL로 가장 높았으며, 이어 부추>양파>무>파>마늘의 순이었다.
aeruginosa에 대해 높은 항균효과를 보여주었다고 보고하고 있다. 마늘의 경우 B. subtilus 및 S. aureus에 대해 항균활성을 보이지 않았으나 E.coli와 B. cereus 균주에 대해서는 특히 우수한 항균활성을 나타내었다.
aeruginosa와 같은 3종의 Gram 음성 세균으로 구성된 총 6종의 세균에 대하여 disc 확산법으로 실시한 결과는 Table 5와 같다. 부추 추출물은 모든 균에 대해 clear zone을 형성하였으며 L. plantarum균 종을 제외한 모든 균종에 대해 농도가 높아짐에 따라 clear zone이 넓게 측정되었다. Ahn 등(34)은 품종별 부추 0.
생강에 이어 부추 220.98±10.56, 양파 69.07±1.42, 파 68.83±2.11, 마늘 19.41±0.40, 무 19.05±3.32 mg/ g 순으로 페놀함량을 나타냈으며 양파와 파, 마늘과 무의 유의적 수준이 같게 나타났다.
실험 결과 생강의 FRAP value가 2.84±0.05 mM로 가장 높았으며, 부추(1.65±0.03 mM)>파(0.30±0.02 mM)>양파(0.25±0.03 mM)>무(0.14±0.00 mM)>마늘(0.06±0.01 mM) 순으로 나타났고, 대조군인 ascorbic acid는 6.63±0.01 mM의 FRAP value를 나타내었다(Table 4).
앞선총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능에서 나온 결과와 마찬가지로 생강이 85.94±0.08%로 가장 높은 항산화능을 나타내었고 무는 19.30±0.35% 로 가장 낮은 항산화능을 나타내었다.
3 mm)에 대해 높은 항균활성을 나타내었다. 양파와 파는 10 mg/disc 농도에서 E. coli(12.7 및 10.3 mm)와 B. cereus(12.0 및 12.5 mm) 균주에 대해서만 항균력을 나타내었고, L. plantarum 균주 (10 mg/disc)에 대해서는 마늘(18.0 mm)과 부추(10.4 mm) 가 항균활성을 나타내었다. 본 연구결과, 다양한 한국음식에 광범위하게 이용되는 황 함유채소류 중 생강 및 부추는 항산화 활성이, 부추 및 마늘은 항균력이 높아 특히 부추의 경우 식품 첨가물 및 식품 보존제로서도 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
전체적으로 생강(85.94±0.08%)>부추(74.36±0.59%)>파(33.17±0.08%)>양파(31.03±0.33%)>마늘(21.06±0.08%)>무(19.30±0.35%) 순으로 ABTS 라디칼 소거능이 높은 것으로 나타났다.
추출 수율은 2.33～10.12%를 나타내었으며, 총 폴리페놀 함량은 생강이 233.63±4.59, 부추가 220.98±10.56 mg/g GAE로 높은 함량을 나타내었고, 양파, 파, 마늘, 무 순으로 69.07±1.42, 68.83±2.11, 19.41±0.40, 19.05±03.32 mg/g GAE의 함량을 나타내었다.
파와 양파는 B. cereus 및 E. coli 균주에 대해 항균활성을 나타내었으나 E. coli 균에서는 5 mg/disc 농도에서 항균활성을 보이지 않았다. 한편 생강과 무의 경우 실험에 사용한 균주에 대해 항균활성을 나타내지 않았다.
항산화 활성 측정결과 전체적으로 생강에서 가장 높은 항산화활성을 나타내었다. 항균활성 측정결과, 부추의 경우 실험에 사용된 7가지 균주에 대해 모두 항균활성을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 마늘의 경우(5 mg/disc), B. cereus(22.3 mm) 및 E. coli(24.3 mm)에 대해 높은 항균활성을 나타내었다. 양파와 파는 10 mg/disc 농도에서 E.
ABTS 라디칼 소거활성 및 FRAP value의 측정결과 역시 생강 및 부추 추출물에서 높은 항산화활성을 나타내었으며 ABTS 라디칼 소거활성의 경우 파>양파>마늘>무, FRAP value의 경우 파>양파>무>마늘의 순으로 항산화활성을 나타내었다. 항산화 활성 측정결과 전체적으로 생강에서 가장 높은 항산화활성을 나타내었다. 항균활성 측정결과, 부추의 경우 실험에 사용된 7가지 균주에 대해 모두 항균활성을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 마늘의 경우(5 mg/disc), B.
황 함유 채소류의 총 폴리페놀 함량은 19.05～233.63 mg/g 범위로 무의 총 폴리페놀 함량이 19.05±3.32 mg/g으로 가장 낮게 나타났고, 가장 높은 폴리페놀 함량을 나타낸 것은 생강 233.63±4.59 mg/g으로 무보다 약 12배 높게 나타났다.

후속연구

4 mm) 가 항균활성을 나타내었다. 본 연구결과, 다양한 한국음식에 광범위하게 이용되는 황 함유채소류 중 생강 및 부추는 항산화 활성이, 부추 및 마늘은 항균력이 높아 특히 부추의 경우 식품 첨가물 및 식품 보존제로서도 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	superoxide anion radical의 문제점은 무엇인가?	최근 우리사회는 활성산소가 각종 성인병과 노화의 원인이 되고 있기 때문에 이를 주목하고 있다. 특히 노화와 관련 되어 생체 대사과정 중 생성되는 superoxide anion radical의경우 전자 환원으로 반응성과 파괴성이 매우 크며 세포와 조직에 해로운 독성을 일으켜 질병을 유발시키는 것으로 알려져 있다(1). 활성산소는 세포가 세포소기관에 손상을 초래하기도 하며 생채 내 여러 단백질의 아미노산을 산화시켜 단백질의 기능 저하를 초래한다(2,3).
	활성산소가 DNA에 손상을 주며 일으키는 문제는 무엇인가?	활성산소는 세포가 세포소기관에 손상을 초래하기도 하며 생채 내 여러 단백질의 아미노산을 산화시켜 단백질의 기능 저하를 초래한다(2,3). 또한 DNA에도 손상을 주는데 핵산 염기의 변형, 핵산 염기의 유리, 결합의 절단, 당의 산화분해 등을 초래하여 돌연변이나 암의 원인이 되기도 한다. 우리 몸에서 발생하는 질환 중에 90%가 활성산소와 관련이 있다고 알려져 있는데 그중에 대표적인 것으로암, 동맥경화, 당뇨병, 뇌졸중, 심근경색, 간염, 신장염, 아토피성 피부염, 파킨스병 등이 있다(4-7).
	우리 몸에서 발생하는 질환 중에 90%가 활성산소와 관련이 있다고 알려져 있는데, 대표적인 것들은 무엇이 있는가?	또한 DNA에도 손상을 주는데 핵산 염기의 변형, 핵산 염기의 유리, 결합의 절단, 당의 산화분해 등을 초래하여 돌연변이나 암의 원인이 되기도 한다. 우리 몸에서 발생하는 질환 중에 90%가 활성산소와 관련이 있다고 알려져 있는데 그중에 대표적인 것으로암, 동맥경화, 당뇨병, 뇌졸중, 심근경색, 간염, 신장염, 아토피성 피부염, 파킨스병 등이 있다(4-7). 따라서 항산화 물질을 함유한 천연 자원에 대한 관심이 증가되고 있고, 항산화 효과가 높으면서 안전하고 경제적인 식물기원의 천연 항산화제의 개발이 절실히 요구되고 있다(8).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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