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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 녹차 추출물과 프로폴리스에 대한 PPO 저해활성과 항산화 특성을 조사하고, 사과 슬라이스의 갈변억제에 미치는 효과를 조사하여 천연갈변억제제로서의 응용 가능성을 검토하였다.
제안 방법
- Gulcin I(2006)의 방법을 일부 변형하여 측정하였으며 각 시료용액 0.3 mL에 2 mM FeCl 2 0.1 mL를 가하고, 5 mM ferrozine 0.2 mL ethanol 3.4 mL를 가한 후 혼합하여 실온에서 10분간 방치한 다음 562 nm에서 Microplate reader (M2, Molecular Device, Canada)를 이용하여 흡광도를 측정하고, 아래의 식으로부터 계산하였다.
- Lee YC 등(1997)의 방법을 변형하여 시료 0.2 mL에 diethylene glycol 10 mL와 1 N NaOH 1 mL를 가하고 잘 혼합한 다음 37℃에서 1시간 반응시킨 후 Microplate reader (M2, Molecular Device, Canada)를 이용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였으며 naringin을 이용하여 얻어진 표준곡선으로부터 총 플라보노이드 함량을 구하였다.
- 각 추출은 건조하여 분쇄한 녹차 30 g에 증류수 및 80% 에탄올 용액 150 mL를 넣고, 60℃의 환류냉각장치에서 6시간 3회 반복 추출하였다. 각 추출물을 농축하여 건조한 후 시료로 사용하였다.
- 효소의 활성능은 흡광도의 변화를 관찰한 후 curve의 직선부위로부터 계산 하였으며 효소 저해활성은 흡광도 감소량 %로 나타내었다 (Dennis D와 Miller JW, 1998). 그리고 시료별 PPO 저해활성의 상대적 비교를 위하여 효소활성의 50%를 저해하는 시료의 농도를 환산하여 IC50 값으로 하였다.
- 녹차의 추출은 열수 및 에탄올 추출방법을 적용하였다. 각 추출은 건조하여 분쇄한 녹차 30 g에 증류수 및 80% 에탄올 용액 150 mL를 넣고, 60℃의 환류냉각장치에서 6시간 3회 반복 추출하였다.
- 사과를 세라믹 칼을 이용하여 15 mm 두께로 슬라이스 한 후 각 0.5% (w/v)의 녹차 추출물과 프로폴리스 용액에 1분간 침지한 후 3분간 자연건조하고, 흡수지로 수분을 가볍게 제거한 후 상온에서 24시간 동안 보관하며 외관의 변화를 관찰하였다.
- 천연 갈변저해제 소재를 발굴하기 위하여 녹차를 열수 및 80% 에탄올로 추출하고, 그 추출물과 프로폴리스에 대하여 PPO 저해활성과 DPPH radical 소거능, 총페놀 함량, 총플라보노이드 함량 등을 통하여 항산화 효과를 조사하였다. 녹차 추출물에 대하여 PPO 저해활성이 높게 나타났으며 DPPH radical 소거능, 총페놀 함량, 총플라보노이드 함량, 금속이온 (Fe2+)에 대한 chelating 효과 등에 대해서도 프로폴리스보다 녹차 추출물에서 함량이 높게 조사되었다.
- 표면색은 표준백판(L=97.40, a=-0.49, b=1.96)으로 보정된 Chroma meter (CR-400, Minolta Co., Japan)를 사용하여 시료 절단면의 중심부위를 3반복으로 Hunter L, a and b값을 측정하였고, 각 처리구간의 색도의 차이는 색차(color difference, △E)를 이용하여 분석하였으며 계산식은 다음과 같다.
- 항산화 물질의 가장 특징적인 역할은 oxidative free radical 과 반응하는 것으로 이것을 이용하여 항산화 능을 측정하며본 연구에서 녹차 추출물 및 프로폴리스의 DPPH radical 소거능을 조사한 결과는 Fig. 1과 같다. 녹차 열수 추출물에서 90.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 사과는‘Fuji’품종으로 경북 영천에서 2011년에 수확된 것을 구입하여 외관이 건전한 것만 선별하여 실험에 사용하였다. 갈변저해를 목적으로 사용한 녹차는 건조물 상태의 재료를 시중에서 구입하여 사용하였으며, propolis (Origin-A, Australia)는 제품의 형태를 구입하였으며 그 유효성분은 non-alcohol 20%이었다.
- 본 실험에 사용한 사과는‘Fuji’품종으로 경북 영천에서 2011년에 수확된 것을 구입하여 외관이 건전한 것만 선별하여 실험에 사용하였다.
이론/모형
- Folin-Ciocalteu법을 이용하여 측정하였다(Florence CRF 등 1992). 시료 0.
- 무기질(Ca, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn, K) 함량은 AOAC법(1995) 에 따라 측정하였으며 Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP-AES, Perkin Elmer Optima-4300DV, USA)로 분석하였다.
성능/효과
- 사과 슬라이스의 외관상 가장 큰 문제를 나타내는 갈변 정도를 △E값으로 나타낼 수 있으며 이 때 값이 크게 나타날수록 색 변화가 많이 일어난 것으로 판단할 수 있다. △E값의 경우 처리하지 않은 사과 슬라이스에서 17.08의 색변화를 나타낸 반면, 녹차 열수 추출물에서는 1.35, 에탄올 추출물에서는 1.97 그리고 프로폴리스로 침지한 경우는 5.65를 보여 프로폴리스보다 녹차 추출물에서 색 변화가 적게 일어난 것을 알 수 있었다. Weller A 등(1997)은 L값의 변화는 PPO 활성의 증가와 관련이 있으며 PPO는 조직이 노화되거나 저장 시 스트레스를 받으면 매우 용해성이 커지고, 활성화된다고 하였다.
- 42 ppm으로 함량이 높았다. 각 추출물에 대하여 사과 슬라이스에 침지하여 처리한 결과 녹차 추출물에서 높은 L값과 낮은 △E값을 보여 색 변화가 적게 일어났음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 프로폴리스보다 녹차 추출물의 경우 천연 갈변저해제로의 사용이 더욱 효과적일 것이라 사료된다.
- 1과 같다. 녹차 열수 추출물에서 90.81%, 녹차 에탄올 추출물에서 76.68% 그리고 프로폴리스에서 28.44%로 녹차 열수 추출물에서 가장 높은 DPPH radical 소거 활성을 보였으며 녹차 추출물과 프로폴리스에 대하여 유의적인 차이를 보였다. 녹차의 항산화 능은 비타민 C와 polyphenol 화합물인 catechin류에 의한 것으로 보고(Park CO 1996)되고 있다.
- 4와 같다. 녹차 열수 추출물의 경우 45.93%, 녹차 에탄올 추출물의 경우 6.27%, 프로폴리스의 경우 0.39%를 나타내어 녹차 열수 추출물의 금속이온에 대한 chelating 효과가 유의적으로 가장 높은 것으로 조사되었다. Fe2+는 여러 금속 이온 중 가장 강력한 산화촉진제로 ferrozine과 정량적으로 반응하여 붉은색을 띠는데 이 때 킬레이트 효과를 가진 물질이 존재하면 Fe2+-ferrozine complex 형성이 방해되어 발색이 저해된다(Chung HJ 2010).
- 녹차 추출물과 프로폴리스에 대하여 무기질 함량을 분석한 결과는 Table 2와 같이 7종류가 검출되었으며 녹차 추출물의 경우 특히 칼륨, 마그네슘 그리고 칼슘 등의 3종류가 기타 원소에 비해 다량 함유되어 있었다. 그 중 녹차 열수 추출물 에서 칼륨이 69328.
- 천연 갈변저해제 소재를 발굴하기 위하여 녹차를 열수 및 80% 에탄올로 추출하고, 그 추출물과 프로폴리스에 대하여 PPO 저해활성과 DPPH radical 소거능, 총페놀 함량, 총플라보노이드 함량 등을 통하여 항산화 효과를 조사하였다. 녹차 추출물에 대하여 PPO 저해활성이 높게 나타났으며 DPPH radical 소거능, 총페놀 함량, 총플라보노이드 함량, 금속이온 (Fe2+)에 대한 chelating 효과 등에 대해서도 프로폴리스보다 녹차 추출물에서 함량이 높게 조사되었다. 무기질 함량의 경우 녹차 열수 추출물에 대하여 칼륨이 69328.
- 2). 또한 본 연구의 프로폴리스의 경우 70% 에탄올 추출물에서 3.59%, 50% 에탄올 추출물에서 3.52%를 나타난 Jeong CH 등 (2003)의 연구에 비해서 전반적으로 다소 높은 값을 보였다. Pyo YH 등(2004)은 DPPH radical scavenging activity는 총 페놀함량과 높은 상관관계를 가지는 것으로 보고하였다.
- 10%의 저해활성을 나타내었으며 유의적인 차이를 보였다. 또한 이들의 IC 50의 값은 열수 추출물에서 1.78%, 에탄올 추출물에서 1.88%로 측정되어 에탄올 추출물보다 열수 추출물에서 더 높은 저해활성을 보였다. 프로폴리스의 경우도 마찬가지로 농도가 높아질수록 저해 활성이 증가하였으며 농도에 따른 IC50의 값은 4.
- Hwang TY과 Moon GD(2006)는 천연갈변억제제로 감초와 녹차 추출물을 신선절단 감자에 적용하여 저장 중의 PPO 활성을 측정하였으며 4℃에서 저장 7일경 가장 낮은 PPO 활성을 보였으나 14일경 갈변의 심화와 함께 효소의 활성도 함께 증가하여 천연추출 물과 함께 ascorbic acid를 병용하여 냉장 저장하는 것이 갈변 저해 및 품질유지에 효과적일 것이라 보고하였다. 또한 최소 가공 양송이버섯에 대하여 천문동, 키위, 계피 등의 추출물을 처리하여 갈변도 및 PPO 활성을 측정한 결과 1%의 천문동 추출물이 갈변억제 효과가 높았고, 키위 추출물은 ascorbic acid와 유사한 경향을 보였으며 계피 추출물은 저장 초기에 갈변저해능이 비교적 우수하였으나 저장 후기에는 갈변도 증가를 크게 억제하지 못한 것으로 조사되어(Ryu JM 등 2003) 천연추출물 종류에 따른 농산물의 갈변억제 및 PPO 활성에 대한 차이를 보였다.
- 사과 슬라이스에 녹차 추출물과 프로폴리스를 침지하여 상온에서 24시간 동안의 색 변화를 관찰한 결과 처리하지 않은 사과 슬라이스의 L값이 52.50을 나타낸 반면, 녹차 추출물과 프로폴리스를 처리한 사과 슬라이스는 전반적으로 76.96~79.03을 나타내어 처리하지 않는 사과 슬라이스보다 높은 L값을 보였으나 처리구간의 큰 차이는 보이지 않았다 (Table 2). 사과 슬라이스의 외관상 가장 큰 문제를 나타내는 갈변 정도를 △E값으로 나타낼 수 있으며 이 때 값이 크게 나타날수록 색 변화가 많이 일어난 것으로 판단할 수 있다.
- 사과 슬라이스의 외관을 관찰한 결과 처리하지 않은 경우보다 녹차 추출물을 처리한 사과 슬라이스에서 갈변이 다소 지연되는 것을 알 수 있었다(Fig. 5). 사과 슬라이스 표면에 색이 다소 염색되는 경향을 보인 프로폴리스와 달리 본 연구에서 수행한 PPO 저해활성, 항산화력 및 갈변을 지연시키는 데에도 효과적인 녹차 추출물이 천연 갈변저해제로서의 사용이 가능할 것으로 사료된다.
- 녹차의 열수 및 에탄올 추출물과 프로폴리스에 대한 PPO 활성 저해력을 catechin 기질을 이용하여 비교한 결과는 Table 1과 같다. 시료의 농도가 증가할수록 저해활성이 증가 하여 녹차 추출물의 경우 0.5%에서 44.15~48.18%, 1%에서 79.98~87.55%, 1.5%에서 94.06~95.10%의 저해활성을 나타내었으며 유의적인 차이를 보였다. 또한 이들의 IC 50의 값은 열수 추출물에서 1.
- 총페놀 함량의 경우 녹차 열수 추출물에서 170.42 mg/mL, 에탄올 추출물에서 150.12 mg/mL, 프로폴리스에서 79.84 mg/mL의 함량을 나타내어 녹차 열수 추출물의 총페놀 함량이 가장 높게 나타났으며 녹차에 대하여 열수 및 에탄올 등의 추출용매에 따른 유의적인 차이는 없었으나 프로폴리스는 녹차 추출물에 비하여 유의적으로 낮게 나타났다(Fig. 2). 또한 본 연구의 프로폴리스의 경우 70% 에탄올 추출물에서 3.
- 88%로 측정되어 에탄올 추출물보다 열수 추출물에서 더 높은 저해활성을 보였다. 프로폴리스의 경우도 마찬가지로 농도가 높아질수록 저해 활성이 증가하였으며 농도에 따른 IC50의 값은 4.01%로 녹차 추출물보다 낮은 저해 활성을 나타내었다. 녹차 추출물의 높은 효소 활성저해력은 Vamons-Vigyazo L(1981)이 보고한 바와 같이 차의 잎에서 추출된 페놀화합물 성분이 PPO 효소활성을 저해하는 결과와 관련이 있는 것으로 사료된다.
- 프로폴리스의 에탄올 추출물의 농도별 DPPH radical 소거활성 실험(Lee HJ 등 2005)에서 프로폴리스 추출물 12 μg을 첨가했을 때 30%의 DPPH radical 소거 활성을 나타내었는데 본 연구에서는 추출물이 아닌 프로폴리스 제품의 것을 사용하여 다소 다른 결과를 보였다.
후속연구
- 각 추출물에 대하여 사과 슬라이스에 침지하여 처리한 결과 녹차 추출물에서 높은 L값과 낮은 △E값을 보여 색 변화가 적게 일어났음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 프로폴리스보다 녹차 추출물의 경우 천연 갈변저해제로의 사용이 더욱 효과적일 것이라 사료된다.
- 5). 사과 슬라이스 표면에 색이 다소 염색되는 경향을 보인 프로폴리스와 달리 본 연구에서 수행한 PPO 저해활성, 항산화력 및 갈변을 지연시키는 데에도 효과적인 녹차 추출물이 천연 갈변저해제로서의 사용이 가능할 것으로 사료된다.
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