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문제 정의
- 그러나 현재까지 보고된 산채류의 연구결과들은 국한된 종류에 대한 기능성 평가들만이 이루어지고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 3월과 4월에 생산되는 산채류 중 소비자 선호도가 가장 높은 12가지 (쑥, 두릅, 돌나물, 취나물, 쇠비름, 곰취, 냉이, 방풍나물, 씀바귀, 부지갱이나물, 세발나물, 달래)를 선정하고 이들로부터 추출한 추출물을 사용하여 항산화 활성을 비교 분석함과 동시에 환절기에 주로 유행하는 호흡기 질환의 원인 세균에 대한 항균활성을 조사하였다.
제안 방법
- 추출물의 라디칼 소거활성을 알아보기 위해 1,1-Diphenyl-2- picryl hydrazyl (DPPH)을 이용하여 측정하였다 [20]. 0.1%와 0.05% 추출물 각각 1 mL을 DPPH 5 mL에 첨가하여 실온에서 30분간 반응한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH radical 소거활성은 전자공여능 (electron donating ability, EDA %)으로 산출하였으며 대조군으로는 0.
- 05% 추출물 각각 1 mL을 DPPH 5 mL에 첨가하여 실온에서 30분간 반응한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH radical 소거활성은 전자공여능 (electron donating ability, EDA %)으로 산출하였으며 대조군으로는 0.1%와 0.05% 인공 항산화제 butylated hydroxytoluene (BHT)를 사용하였다. DPPH 농도가 1/2로 감소하는데 필요한 추출물의 양은 RC50으로 산출하였다.
- 05% 인공 항산화제 butylated hydroxytoluene (BHT)를 사용하였다. DPPH 농도가 1/2로 감소하는데 필요한 추출물의 양은 RC50으로 산출하였다.
- Quercetin (1 μg/mL)을 표준시료로 사용하여 농도를 계산 하였다.
- Tannic acid (1 μg/mL)를 표준시료로 이용하여 농도를 계산하였다.
- 각 균주는 blood broth(pH 7.3) 배지에 접종한 다음 600 nm에서 흡광도가 0.3이 될 때까지 배양하여 blood agar 배지에 각각 200 μL씩 균일하게 분주하여 도말, 건조한 후 멸균된 paper disc (dia. 10 mm, Tokyo, Japan)를 배지 위에 놓고 추출시료 5, 10 mg/mL을 각각 주입하여 20℃에서 1시간 방치한 다음 37℃에서 48시간 배양하여 paper disc 주위에 생성된 inhibition zone의 직경을 측정한 후 다음의 식으로 항균력을 계산하였다.
- Quercetin (1 μg/mL)을 표준시료로 사용하여 농도를 계산 하였다. 각 실험은 3번 반복 실행하여 값을 산출하였다.
- 봄철에 주로 생산, 소비되고 있는 산채류 12가지 (쑥, 두릅, 돌나물, 취나물, 쇠비름, 곰취, 냉이, 방풍나물, 씀바귀, 부지갱이나물, 세발나물, 달래)를 선정하여 물을 용매로 추출물을 얻은 다음 이들 추출물이 가지고 있는 총 페놀화합물과 플라보노이드 함량, 라디칼 소거활성, catalase 활성, 항균활성 등을 알아 보았다.
- 세균들에 대한 추출물의 minimum inhibitory concentration(MIC)를 알아보기 위해 최종 농도가 5, 10, 25, 50, 100 mg/mL이 되도록 산채류 추출물을 배지에 각각 첨가하여 plate에 분주 후 응고시켰다. 여기에 blood broth (pH 7.
- 여기에 blood broth (pH 7.3)에서 흡광도 (600 nm) 0.3이 될 때까지 키운 균주를 200 μL씩 각각 분주한 다음 37℃에서 24시간 동안 배양한 후 미생물의 증식여부를 확인하여 최소생육저해농도 (MIC)를 구하였다.
- 추출물의 라디칼 소거활성을 알아보기 위해 1,1-Diphenyl-2- picryl hydrazyl (DPPH)을 이용하여 측정하였다 [20]. 0.
대상 데이터
- 본 실험에 이용한 산채류 (Table 1)는 3월과 4월에 대형마트에서 유통되고 있는 국산 제품으로 구입하여 이물질을 제거한 다음 생채 그대로를 추출용으로 사용하였다. 준비된 산채류는 물을 추출용매로하여 1：20 (w/v)의 비율로 혼합한 후 분쇄기 (Switzerland)로 분쇄하여 7℃에서 72시간 동안 추출한 다음 여과, 감압 농축 (Switzerland)한 후 동결 건조기 (Kansas, USA)를 이용하여 건조분말로 만들어 실험에 사용하였다.
- 시약은 Sigma회사 (St. Louis, USA)의 제품을 배지는 Difco사 (Lawrence, USA)의 제품을 구입하여 사용하였다.
- 실험에 사용한 균주 (Table 2)는 유전자 은행 (대전, 대한민국)으로부터 분양 받았으며 배양배지는 blood agar (pH 7.3) 배지를 사용하였다.
이론/모형
- Catalase 활성은 기질인 과산화수소의 감소량을 측정하는 방법을사용하였다 [21]. 산채류 생체 0.3 g을 0.05 M phosphate buffer (pH 7.0) 0.7 mL과 함께 얼음 위 유발에서 마쇄한 후 14,000 g에서 5분간 원심분리하여 얻은 상등액을 효소액으로 사용하였으며 단백질 정량은 BSA를 표준물질로 하여 Bradford 방법으로 측정하였다. 효소활성을 측정하기 위한 반응액은 0.
- 총 페놀화합물은 Folin-Ciocalteu 비색법에 준하여 측정하였다 [18]. 0.
- Tannic acid (1 μg/mL)를 표준시료로 이용하여 농도를 계산하였다. 플라보노이드는 Moreno 등 [19]의 방법에 준하여 측정하였다. 0.
- 호흡기 질환을 유발하는 세균에 대한 항균효과는 paper disc diffusion방법으로 실시하였다 [22]. 각 균주는 blood broth(pH 7.
성능/효과
- 12가지 산채류 추출물이 가지는 라디칼 소거활성을 알아보기 위해 DPPH를 이용하여 측정한 결과 돌나물, 냉이, 방풍 나물, 곰취, 쇠비름 순으로 높은 활성을 보였으며 돌나물의경우 총 페놀화합물과 플라보노이드 함량은 낮았으나 라디칼 소거활성은 우수한 것으로 밝혀졌다 (Table3). 산채류 추출물 중 플라보노이드 함량이 많은 종류에서 라디칼 소거 활성 역시 높은 것으로 검정되어 플라보노이드가 항산화 작용에 관여하는 주요 물질임을 입증하였으며 시료로 선택한 12가지 산채류 모두 우수한 라디칼 소거활성을 가지고 있음을 알 수 있었다.
- 항균활성에 대한 산채류 추출물의 최소생육저해농도 (MIC)를 알아본 결과 Mycobactrium sp. KCTC 1829 세균에 대해서만 항균활성이 나타나지 않았으며 나머지 세균들에 대해서는 일정 농도에서 항균활성을 가지는 것으로 나타났다 (Table 7). 특이한 점은 세균에 따라 산채류 추출물의 농도가 10 mg/mL 보다 낮거나 50 mg/mL 보다 높은 경우 세균의 성장을 촉진하는 현상이 나타난다는 것이다.
- 곰취 추출물은 수용성 플라보노이드와 페놀화합물을 다량 함유하고 있으며 우수한 라디칼 소거활성과 catalse 활성을 가지고 있음과 동시에 Corynebacterium diptheriae KCTC 3075에 대한 항균활성을 가지고 있어 환절기에 호흡기질환을 예방하는 효과와 함께 항노화 작용을 하는 우수한 산채류로 판명되었다.
- 돌나물 추출물의 경우 페놀화합물과 플라보노이드 함량은 다른 산채류와 비교시 상대적으로 낮은 농도를 가지고 있었으나 라디칼 소거활성은 매우 우수한 것으로 확인되었으며 항균활성은 10 mg/mL을 세균에 처리했을 때 Klebsiella pneumonia KCTC 2245를 제외한 모든 세균에 대해서 항균활성을 가지는 것으로 확인되었다.
- 로 분해하여 안전하게 제거 하는 효소로 세포가 분비하는 항산화 물질이며 식물의 경우 엽록체가 다량 함유하고 있어 소량으로도 효과적인 효소활성을 가지는 것이 특징이다. 때문에 본 실험에서 선택한 12가지 산채류의 catalase 활성을 검정한 결과 부지갱이나물, 두릅, 쑥, 방풍나물, 취나물 순으로 우수한 활성을 보였으며 두릅, 방풍나물, 쇠비름의 경우 specific activity가 다른 산채류에 비해 매우 높은 값을 가지는 것으로 보아 이들 산채류는 H2O2 분해 대사를 촉진하며 세포 내 노폐물을 제거하고 생체의 homeostasis을 유지하는데 탁월한 효과가 있는 것으로 판단된다 (Table 4). 또한, catalase 활성이 높은 종류는 플라보노이드 함량이 많다는 공통점을 가지는 것으로 확인되어 엽록체가 발달된 산채류는 항산화 활성을 나타내는 다양한 기능성 물질들을 함유하고 있는 것으로 사료된다 [24].
- 부지갱이나물과 취나물 추출물은 다른 시료들과 비교시 평균 이상의 페놀 화합물과 플라보노이드, 라디칼 소거활성을 가지는 것으로 확인되었으며 catalase 활성과 항균활성 또한 매우 탁월한 것으로 검정되었다. 항균활성의 경우 호흡기 질환을 유발하는 원인 세균들 모두에 대해 억제효과를 보여 봄철에 생산되는 이들 나물을 꾸준하게 섭취할 경우 호흡기 질환 예방과 치료에 효과가 있을 것으로 판명되었다.
- 1). 뿌리조직인 씀바귀와 흰색부분의 조직을 가지고 있는 달래는 총 페놀 함량이 비교적 낮은 농도를 가진 것으로 확인되었는데 이는 달래와 씀바귀가 수용성 성질의 페놀 화합물을 적은 양 함유하고 있는 것으로 추측되며 이외의 산채류는 수용성 페놀 화합물을 다량 함유한 것으로 사료된다. 페놀성 화합물은 항암, 혈압강하, 간 보호, 항산화 작용 등의 효과를 가지고 있는 기능성 물질임으로 산채류는 페놀 화합물을 제공하는 좋은 식품으로 판단된다.
- 12가지 산채류 추출물이 가지는 라디칼 소거활성을 알아보기 위해 DPPH를 이용하여 측정한 결과 돌나물, 냉이, 방풍 나물, 곰취, 쇠비름 순으로 높은 활성을 보였으며 돌나물의경우 총 페놀화합물과 플라보노이드 함량은 낮았으나 라디칼 소거활성은 우수한 것으로 밝혀졌다 (Table3). 산채류 추출물 중 플라보노이드 함량이 많은 종류에서 라디칼 소거 활성 역시 높은 것으로 검정되어 플라보노이드가 항산화 작용에 관여하는 주요 물질임을 입증하였으며 시료로 선택한 12가지 산채류 모두 우수한 라디칼 소거활성을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한, 추출물 농도를 0.
- 산채류 추출물에 포함된 플라보노이드 함량은 추출물 1 mL 당 40 μg이상인 그룹으로 쑥과 냉이, 곰취, 두릅, 취나물, 부지갱이나물이 있었으며 추출물 1 mL당 40 μg이하인 그룹으로 돌나물, 쇠비름, 씀바귀, 달래로 나눌 수 있었다 (Fig. 2).
- 86 μg을 함유하고 있었으며 씀바귀와 달래 추출물은 1 mL당 10 μg이하로 가장 낮은 농도를 가지는 것으로 확인되었다. 산채류 추출물이 가지는 라디칼 소거활성은 추출물을 0.1%와 0.05%로 각각 나눈 다음 대조군인 인공 항산화제 BHT와 비교 검정한 결과 0.05% 농도의 곰취와 돌나물 추출물에서 BHT의 55%에 해당되는 높은 라디칼 소거활성이 있음을 확인하였고 0.1% 돌나물 추출물의 경우 BHT의 90%에 해당되는 매우 우수한 라디칼 소거활성을 가지고 있었다. Catalase 활성의 경우 부지갱이나물과 두릅에서 생나물 g 당 150 unit 이상의 높은 활성을 보였다.
- 재료로 선택한 12가지 산채류로부터 추출된 추출물이 포함하고 있는 총 페놀 함량을 측정한 결과 시료 중 곰취가 가장 많은 함유량을 가지고 있었으며 주로 짙은 녹색을 가지는 산채류에서 총 페놀 함량의 농도가 높은 것으로 나타났다 (Fig. 1). 뿌리조직인 씀바귀와 흰색부분의 조직을 가지고 있는 달래는 총 페놀 함량이 비교적 낮은 농도를 가진 것으로 확인되었는데 이는 달래와 씀바귀가 수용성 성질의 페놀 화합물을 적은 양 함유하고 있는 것으로 추측되며 이외의 산채류는 수용성 페놀 화합물을 다량 함유한 것으로 사료된다.
- 2). 총 페놀 화합물 농도가 높았던 세발은 비교적 낮은 농도의 플라보노이드를 함유한 것으로 확인 되었으며, 씀바귀와 달래는 총 페놀 함량의 결과와 같이 플라보노이드 함량 또한 낮은 농도를 가지는 것으로 밝혀졌는데 이는 이들 종류의 시료 자체가 비질소성 색소를 낮은 비율로 함유하는 것으로 판단된다. 플라보노이드는 항산화제 작용과 동맥경화, 심혈관계질병 예방, 시력보호, 항염증, 항암 등의 효능을 가진 기능성 물질임으로 씀바귀와 달래를 제외한 나머지 산채류는 이러한 기능성 물질을 다량 함유한 것으로 생각되어 정확한 물질 종류를 밝혀내는 분석실험이 추가로 진행되어야 할 것으로 사료된다.
- 총 페놀화합물 함량의 경우 곰취가 가장 높은 농도를 가지는 것으로 검정되었는데 추출물 1 mL당 205 μg의 페놀 성분을 함유하고 있었으며 씀바귀와 달래 추출물에는 추출물 1 mL당 10 μg 이하를 가지는 것으로 검정되었다.
- 플라보노이드 함량은 곰취 추출물 1 mL당 98.86 μg을 함유하고 있었으며 씀바귀와 달래 추출물은 1 mL당 10 μg이하로 가장 낮은 농도를 가지는 것으로 확인되었다.
- Catalase 활성의 경우 부지갱이나물과 두릅에서 생나물 g 당 150 unit 이상의 높은 활성을 보였다. 호흡기 질환을 유발하는 세균들에 대한 항균활성은 취나물과 부지갱이나물 추출물 모두 세균의 종류에 관계없이 10% 이상의 항균활성을 보였으며 페놀화합물과 플라보노이드 함량이 낮은 씀바귀 추출물은 세균들에 대해 항균활성이 거의 없음을 확인하였다.
- 호흡기 질환을 유발하는 원인 세균에 미치는 산채류 추출물의 항균활성을 알아 보기 위해 산채류 추출물 5, 10 mg/mL을 각각 세균에 처리한 결과 Staphylococcus aureus KCTC 1928와 Corynebacterium diptheriae KCTC 3075에 대해서만 농도와 무관하게 모두 항균활성을 보였으며 나머지 세균들에 대해서는 특정 산채류만이 항균활성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다 (Table 5,6). 특히, 취나물과 부지갱이나물은 거의 모든 세균에 대해 항균활성을 가지고 있었으며 [23]달래는 Fusobacterium nucleatum KCTC 2488와Neisseria gonorrhoeae KCTC 2746를 제외한 나머지 세균들에 대해서만 항균활성을 가지고 있어 달래의 효능 중 살균작용과 관련이 있을 것으로 추측된다 [25].
후속연구
- 항균활성의 경우 호흡기 질환을 유발하는 원인 세균들 모두에 대해 억제효과를 보여 봄철에 생산되는 이들 나물을 꾸준하게 섭취할 경우 호흡기 질환 예방과 치료에 효과가 있을 것으로 판명되었다. 그러므로 봄철에 생산되는 산채류는 기능성 소재인 페놀화합물과 플라보노이드를 풍부하게 함유하고 있어 항산화 활성과 항균활성이 우수하며 이들을 꾸준하게 섭취한다면 노화를 억제하고 면역기능과 생리활성을 증진함과 동시에 환절기 및 황사로 인한 호흡기 질환 예방 등의 효과를 기대할 수 있는 기능성 제철 먹거리로 판단된다.
- 총 페놀 화합물 농도가 높았던 세발은 비교적 낮은 농도의 플라보노이드를 함유한 것으로 확인 되었으며, 씀바귀와 달래는 총 페놀 함량의 결과와 같이 플라보노이드 함량 또한 낮은 농도를 가지는 것으로 밝혀졌는데 이는 이들 종류의 시료 자체가 비질소성 색소를 낮은 비율로 함유하는 것으로 판단된다. 플라보노이드는 항산화제 작용과 동맥경화, 심혈관계질병 예방, 시력보호, 항염증, 항암 등의 효능을 가진 기능성 물질임으로 씀바귀와 달래를 제외한 나머지 산채류는 이러한 기능성 물질을 다량 함유한 것으로 생각되어 정확한 물질 종류를 밝혀내는 분석실험이 추가로 진행되어야 할 것으로 사료된다.
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