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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 국내에서 유통 및 소비는 일어나고 있으나 아직까지 덜 알려져 있는 컬러푸드에 속하는 과실류 중의 하나인 블랙 커런트의 시장 확대를 위하여 그 이화학적 특성 및 항산화 활성을 측정하여 건강기능성식품소재 탐색 및 가공품을 개발하기 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
- 블랙 커런트를 건강기능성 식품 소재 및 가공품을 개발 하기 위한 기초자료로 활용하기 위하여 화학성분 및 항산화 활성을 조사하였다. 블랙 커런트 착즙액의 pH는 3.
제안 방법
- 5 × 10-4 M 농도의 DPPH 용액 4 mL를 첨가하였다. Vortex로 균일하게 혼합한 다음 실온에서 30분간 방치한 후 517 nm에서 흡광도 (optical density, OD)를 측정하였다(23).
- 3이 될 때까지 적정하여 citric acid로 환산하였고, 당도는 Abbe refractometer (501-DS, Tokyo, Japan)로 측정하였다. 또한 색도는 색차계(CT-310, Minolta Co, Tokyo, Japan)를 이용하여 Hunter values (L, a 및 b)를 측정하였다.
- 1 g에 분해용액(HClO4 : H2SO4 : H2O2= 9 : 2 : 5) 25 mL를 가하여 열판에서 무색, 투명하게 변할 때까지 분해한 후 100 mL로 정용하여 여과(Adventec No 2)한 후 Inductively coupled plasma mass spectrometer (Elan 6100; Perkin Elmer, Shelton, CT, USA)로 분석하였다. 분석 조건 중 RF power는 1,300 W이며, analysis pump flow rate는 1.5 mL/min으로 하였고, gas flows는 plasma : 15, auxiliary : 0.2, nebulizer : 0.8 L/min으로 하여 분석하였다(18).
- 분석에 이용한 column은 ultrapac 11 cation exchange resin (11 μm ± 2 μm)를 사용하였고, flow rate와 buffer는 각각 ninhydrin 25 mL/hr와 pH 3.20~10.0으로 하였으며, column 온도와 reaction 온도는 각각 46℃와 88℃로 하였고, 분석시간은 44분 동안 분석하였다(20).
- 블랙 커런트의 이화학적 특성은 과육 100 g을 믹서기를 이용하여 파쇄한 후 착즙한 착즙액을 이용하여 pH는 pH meter(ORION, USA)를 이용하여 측정하였으며, 총산함량은 0.1 N-NaOH로 pH가 8.3이 될 때까지 적정하여 citric acid로 환산하였고, 당도는 Abbe refractometer (501-DS, Tokyo, Japan)로 측정하였다. 또한 색도는 색차계(CT-310, Minolta Co, Tokyo, Japan)를 이용하여 Hunter values (L, a 및 b)를 측정하였다.
- 블랙커런트 과일 내에 함유되어 있는 무기성분을 분석하기 위하여 각 시료 0.1 g에 분해용액(HClO4 : H2SO4 : H2O2= 9 : 2 : 5) 25 mL를 가하여 열판에서 무색, 투명하게 변할 때까지 분해한 후 100 mL로 정용하여 여과(Adventec No 2)한 후 Inductively coupled plasma mass spectrometer (Elan 6100; Perkin Elmer, Shelton, CT, USA)로 분석하였다. 분석 조건 중 RF power는 1,300 W이며, analysis pump flow rate는 1.
- 블랙커런트 과일의 비타민 C 분석은 시료 2 g에 20 mL의 10% metaphosphoric acid를 가하여 10분간 현탁시킨 후 적당량의 5% metaphosphoric acid을 넣어 균질화한 다음 균질화된 시료를 100 mL mass flask에 옮기고 소량의 5% metaphosphoric acid액으로 용기를 씻은 후 mass flask에 합하여 100 mL로 정용한 다음 0.22 μm syringe filter로 여과하여 HPLC (Hewlett packard 1100 series, Santa clara, CA, USA)로 분석하였다.
- 블랙커런트 과일의 총아미노산 분석은 시료를 일정량 취하여 6 N-HCl 용액을 가하고 진공밀봉하여 heating block (110±1℃)에서 24시간 동안 가수분해시킨 후 glass filter로 여과한 여액을 회전진공농축기(N-N series, EYLYA CO, Japan)를 이용하여 HCl을 제거하고 증류수로 3회 세척한다음 감압농축하여 sodium citrate buffer (pH 2.2) 2 mL로 용해한 후 0.22 μm syringe filter로 여과한 여액을 아미노산 자동분석기(Biochrom 20, Biochrom, Cambridge, UK)를 이용하여 분석하였다.
- 5 mL, 10%, w/v)를 첨가하여 650 × g에서 10분간 원심분리하였다. 원심분리한 상징액(5 mL)에 탈이온수(5 mL)와 1% ferric chloride 1 mL를 첨가시킨 후 UV-spectrophotometer (UV-1601, Shimadzu Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. FRAP assay에 사용된 시약은 0.
- 이렇게 얻은 유리당 획분을 0.45 μm syringe filter로 여과한 후 Sep-pak C18로 색소 및 단백질 성분을 제거한 다음 HPLC (Hewlett packard 1100 series, Santa clara, CA, USA)로 분석하였다.
- 이 혼합 용액을 23℃에서 2시간 동안 정치한 후 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도는 gallic acid를 이용하여 작성된 표준곡선을 이용하여 검량선을 작성하여 총 페놀성 화합물 함량을 계산하였다.
- 각 실험에 사용된 시약은 Folin-Ciocalteu's reagent, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS), 1,1-diphenyl2-picrylhydrazyl (DPPH), potassium ferricyanide [K3Fe(CN)6], trichloroacetic acid, 2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5- triazine (TPTZ), ferric chloride (FeCl3) 및 hydrochloric acid (HCl)는 Sigma (Sigma Chemical Co, St Louis, MO, USA)사에서 구입하여 사용하였고, 그 외에 사용된 시약은 특급 및 일급을 구입하여 실험에 사용하였다. 항산화 실험을 위한 동결건조 시료 제조는 과육 100 g을 믹서기를 이용하여 파쇄한 후 착즙한 착즙액을 Adventec No 2 filter paper(Adventec Co, Tokyo, Japan)로 여과하여 농축하였다. 이 농축물을 동결건조기(Eyela Co, Tokyo, Japan)로 동결건조하여 분말화 시킨 후-18℃에서 냉동보관하면서 실험하기 직전 증류수에 농도별로 녹인 후 여러 가지 항산화 실험에 사용하였다.
대상 데이터
- Column은 μ-Bondapak C18 (3.9 × 30 cm, ID)를 사용하였고, solvent와 flow rate는 각각 0.05 M KH2PO4 : acetonitrile (60 : 40)과 1 mL/min으로 하였으며, UV파장과 injection volume은 254 nm와 20 μL였다(20).
- Column은 Aminex carbohydrate HPX42-A를 사용하였고, solvent와 flow rate는 80% acetonitrile과 1.0 mL/min, detector는 RI로 하였고, column 온도와 injection volume은 각각 40℃와 20 μL였다.
- 각 실험에 사용된 시약은 Folin-Ciocalteu's reagent, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS), 1,1-diphenyl2-picrylhydrazyl (DPPH), potassium ferricyanide [K3Fe(CN)6], trichloroacetic acid, 2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5- triazine (TPTZ), ferric chloride (FeCl3) 및 hydrochloric acid (HCl)는 Sigma (Sigma Chemical Co, St Louis, MO, USA)사에서 구입하여 사용하였고, 그 외에 사용된 시약은 특급 및 일급을 구입하여 실험에 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 블랙 커런트(Ribes nigrum, black currant)는 뉴질랜드산으로 2010년 12월에 적숙과 상태로 채취한 것을 IQF (Individual quick frozen)형태로 2011년 3월 수입하여 본 실험에 사용하였다. 각 실험에 사용된 시약은 Folin-Ciocalteu's reagent, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS), 1,1-diphenyl2-picrylhydrazyl (DPPH), potassium ferricyanide [K3Fe(CN)6], trichloroacetic acid, 2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5- triazine (TPTZ), ferric chloride (FeCl3) 및 hydrochloric acid (HCl)는 Sigma (Sigma Chemical Co, St Louis, MO, USA)사에서 구입하여 사용하였고, 그 외에 사용된 시약은 특급 및 일급을 구입하여 실험에 사용하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3번 반복하였으며, 통계처리는 Window 용 SAS 8.0 version을 이용하여 분산분석(analysis of variance)을 실시하였으며, Duncan의 다중범위검정법(Duncan’s multiple range test)으로 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 블랙커런트 과일의 수분함량은 105℃건조 후 항량을 측정하여 산출하였고, 조단백질은 Auto-Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출법으로 측정하였으며, 조섬유는 1.25% H2SO4 및 NaOH 분해법, 조회분은 550℃ 직접회화법으로 측정하였으며, 그 외 나머지 성분들은 가용성 무질소물로 나타내 었다(17).
- 블랙커런트 과일의 유리당 분석은 Choi 등(19)의 방법으로 시료 2 g에 80% 메탄올 50 mL를 첨가하여 환류냉각 추출한 후 ether와 butanol을 첨가하여 색소 및 지방 성분을 제거하였다. 이렇게 얻은 유리당 획분을 0.
- 총 페놀성 화합물 함량을 측정하기 위하여 Folin-Ciocalteu's방법을 이용하였다(21).
- 환원력은 Yen & Chen (24)의 방법에 따라 시료용액 2.5 mL에 sodium phosphate buffer (2.5 mL, 200 mM, pH 6.6)와 1% potassium ferricyanide (2.5 mL)를 혼합시킨 후 혼합물을 50℃에서 20분 동안 incubation 시킨 다음 trichloroacetic acid (2.5 mL, 10%, w/v)를 첨가하여 650 × g에서 10분간 원심분리하였다.
성능/효과
- 48%의 ABTS 라디칼 소거활성을 보였다. DPPH 라디칼 소거활성은 ABTS 라디칼 소거활성과 비교하여 매우 낮은 농도에서도 높은 활성을 보여 0.07～1.25 mg/mL의 농도에서 12.73～89.03%의 라디칼 소거활성을 보였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 블랙 커런트에는 지용성 항산화 화합물보다는 안토시아닌화합물과 같은 수용성 항산화 화합물의 함량이 더욱 많이 함유되어 있는 것으로 판단된다.
- 금속이온을 환원시키는 환원력도 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거활성과 동일하게 시료의 첨가농도가 증가함에 따라 환원력 역시 증가하는 것으로 나타났으며, 0.62, 1.25, 2.5, 5 및 10 mg/mL의 농도로 첨가하였을 때 각각 0.67, 1.17, 1.83, 3.08 및 3.85의 흡광도를 보였다(Fig. 3). 또한 FRAP도 환원력과 마찬가지로 0.
- 농도별로 희석한 시료를 이용하여 ABTS 라디칼 소거활성을 측정한 결과는 Fig. 2와 같이 시료의 첨가농도가 증가함에 따라 점차적으로 ABTS 라디칼 소거활성이 농도 의존적으로 증가하는 경향을 나타내어 0.62, 1.25, 2.5, 5.0 및 10 mg/mL의 농도로 첨가하였을 때는 각각 13.17, 24.42, 47.22, 84.90 및 99.48%의 ABTS 라디칼 소거활성을 보였다. DPPH 라디칼 소거활성은 ABTS 라디칼 소거활성과 비교하여 매우 낮은 농도에서도 높은 활성을 보여 0.
- 44 mg/100 g으로 나타났다. 동정된 17종의 총 아미노산 중 블랙 커런트에 함유되어 있는 주요 아미노산은 glutamic acid 105.73 mg/100 g, aspartic acid 45.64 mg/100 g, glycine 34.51 mg/100 g 및 arginine 30.45 mg/100 g순으로 나타났다. Jeong 등(30)은 블루베리와 라즈베리에 함유되어 있는 아미노산 조성과 함량을 측정한 결과 총 아미노산 함량은 각각 2,011.
- 3). 또한 FRAP도 환원력과 마찬가지로 0.62, 1.25, 2.5, 5 및 10 mg/mL의 농도에서 각각 0.29, 0.52, 0.92, 1.72 및 2.68의 흡광도를 나타내어 농도의존적인 항산화 활성을 보였다. Jeong 등(34)은 꾸지뽕나무 열매 물추출물을 이용하여 환원력 및 FRAP을 측정한 결과 추출물의 농도가 증가함에 따라 환원력 및 FRAP활성이 농도 의존적으로 증가하는 경향을 보였다고 보고하여 본 실험의 결과와 유사한 경향을 보였다.
- 블랙 커런트 과일의 일반성분을 분석한 결과(Table 2) 수분 77.64%, 가용성 무질소물 17.41%, 조섬유 3.08%, 조단 백질 1.28%, 회분 0.31% 및 조지방 0.28% 순으로 나타났다. Cho 등(27)은 국내에서 재배된 20개 품종의 블루베리 과실에 대한 일반성분을 분석한 결과 수분은 75～88%, 조단백질은 0.
- 09범위였다고 보고하였다. 블랙 커런트는 오디 과실에 비하여 pH는 낮았고, 총산도는 높았으며, 당도는 가장 높은 오디 품종과 유사한 경향을 보였다. 또한 색도 중 L값은 낮았고, a값은 높았으며, b값은 유사한 경향을 보였다.
- 블랙 커런트에 함유되어 있는 무기성분을 분석한 결과(Table 3) K이 177.36 mg/100 g으로 가장 많이 함유되어 있었고, P 54.74 mg/100 g, Ca 26.45 mg/100 g, Na 24.63 mg/100 g 및 Mg 21.58 mg/100 g 순으로 나타났다. Kim & Shin (28)은 숙성시기별 토종 복분자 딸기 분말의 무기질을 분석한 결과 숙성정도에 관계없이 K함량이 가장 높았으며, 그 외는 Ca>Mg>P>Mn>Fe>Na>Cu 순이었으며, 위해 금속인 Cr, Co, Cd, Pb, Mo, As, Se, Hg는 검출되지 않았다고 보고하여 본 실험의 재료인 블랙 커런트와 비슷하게 K, Ca 및 Mg 등 알칼리성 무기질이 주요 무기성분인 것으로 나타났다.
- 48 mg/GAE g이었다. 블랙 커런트의 농도 10 및 1.25 mg/mL 일때 각각 99.48%와 89.03%의 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거활성을 보였으며, 또한 환원력과 FRAP은 농도의존적인 항산화 활성을 보였다. 따라서 블랙 커런트는 항산화제와 같은 기능성 식품소재로 활용가능성이 매우 높을 것으로 생각된다.
- 45 mg/100 g이었다. 블랙 커런트의 주요 유리당은 glucose(7.71%) 및 fructose(5.88%)였으며, 가장 많이 함유되어 있는 아미노산은 glutamic acid(105.73 mg/100 g)이었고, 가장 적게 함유되어 있는 아미노산으로는 cystine(5.29 mg/100 g)이었다. 비타민 C 함량과 총페놀 함량은 각각 112.
- 29 mg/100 g)이었다. 비타민 C 함량과 총페놀 함량은 각각 112.19 mg/100 g 및 34.48 mg/GAE g이었다. 블랙 커런트의 농도 10 및 1.
- 또한 Gavrilova 등(12)은 블랙 커런트에는 많은 양의 안토시아닌 류들 뿐만 아니라 폴리페놀성 화합물이 함유되어 있고, 대표적인 성분들은 anthocyanins, flavonols, flavan-3-ols 및 hydroxycinnamic acid derivatives 등이라고 보고하였다. 위의 결과를 종합하여 볼 때 블랙 커런트에는 질병예방 및 건강증진에 도움을 줄 수 있는 다양한 영양성분들이 다량 함유되어 있으며, 아울러 폴리 페놀성 화합물에 의하여 높은 항산화 활성을 나타내었을 것으로 판단된다. 따라서 추후 블랙 커런트에 함유되어 있는 항산화 활성 성분을 밝히기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 03%의 라디칼 소거활성을 보였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 블랙 커런트에는 지용성 항산화 화합물보다는 안토시아닌화합물과 같은 수용성 항산화 화합물의 함량이 더욱 많이 함유되어 있는 것으로 판단된다. Cho 등(32)은 완숙복분자의 각 용매별 분획 추출물과 천연 항산화제인 ascorbic acid의 DPPH 라디칼 소거활성을 농도별로 측정한 결과 모든 처리구에서 농도의존적으로 항산화 활성이 높아지는 경향을 나타내었으며, 특히 에탄올 추출물 2,000 μg/mL와 butanol 추출물 1,500μg/mL에서 각각 89.
- 즉, pH는 3.36, 당도는 15.11°Brix 및 총산도는 1.65%이었으며, 색도 중 밝기를 나타내는 L값은 18.20, 적녹도를 나타내는 a값은 5.13 및 황청도를 나타내는 b값은 1.08로 나타났다.
- 블랙 커런트에 함유되어 있는 유리당 함량을 분석한 결과는 Table 4와 같다. 즉, 블랙 커런트에는 2종류의 유리당이 존재하고 있었으며, 그 유리당은 glucose와 fructose로 각각 7.71% 및 6.54%가 함유되어 있었다. Cha 등(29)은 복분자딸기의 미숙과 및 완숙과의 유리당 조성과 함량을 HPLC로 측정한 결과 주요 구성성분으로는 glucose와 fructose로 나타났으며, 미숙과의 유리당 함량은 glucose 0.
- 총 아미노산 함량을 아미노산 자동분석기로 분석한 결과는 Table 5와 같이 표준품과 비교하여 총 17종이 동정되었으며, 총 아미노산 함량은 421.67 mg/100 g이었고, 필수아미노산 함량은 121.44 mg/100 g으로 나타났다. 동정된 17종의 총 아미노산 중 블랙 커런트에 함유되어 있는 주요 아미노산은 glutamic acid 105.
후속연구
- 위의 결과를 종합하여 볼 때 블랙 커런트에는 질병예방 및 건강증진에 도움을 줄 수 있는 다양한 영양성분들이 다량 함유되어 있으며, 아울러 폴리 페놀성 화합물에 의하여 높은 항산화 활성을 나타내었을 것으로 판단된다. 따라서 추후 블랙 커런트에 함유되어 있는 항산화 활성 성분을 밝히기 위한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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