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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 산사를 이용한 한국형 후식 개발을 위하여 산사의 영양성분 및 체내에서 생리활성 효능 분석하여 향후 산사의 유효성을 평가하는데 기초 자료로 삼고자 하였다.
- 본 연구는 산사를 이용한 한국형 후식 개발을 위하여 산사의 영양성분 및 체내에서 생리활성 효능 분석하여 산사의 유효성을 평가하였다. 식품영양학적 접근에서의 산사의 일반성분은 탄수화물 85.
제안 방법
- 10 ㎎/㎖ 농도의 산사추출물과 1.5 U/㎖ α-glucosidase 효소액 50 ㎕ 및 0.2 M potassium phosphate buffer(pH 6.8) 360 ㎕를 혼합하여 405 ㎚에서 흡광도를 측정한 다음, 실온에서 5분간 preincubation하고 5 mM pNPG(4-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside) 50 ㎕를 가하여 실온에서 10분간 더 반응시킨뒤 동일한 파장에서 흡광도를 측정하였고, 흡광도의 변화로 부터 효소 조해활성을 계산하였다(Lim 등 2005).
- 강원도 영월군 야산에서 2011년 채취한 산사(Crataegi fructus)를 외관이 건전한 것을 선별하여 세척하여 풍건한 후 120 mesh 이하로 마쇄하여 일반성분 분석에 사용하였다. 또한, 삼각플라스크에 준비된 산사분말을 증류수와 70% 에탄올을 가해서 4시간 환류추출하고, 추출액을 면포로 여과한 후 감압농축(CCA-1100, Eyela, Tokyo, Japan)하여 －70℃에서 급속동결건조(PVTFA 10AT, ILSIN, Korea) 과정을 거쳐 분말 상태로 준비하여 각종 생리활성 물질 함량분석 실험에 사용하였으며, 증류수와 70% 에탄올로 추출한 시료의 수율은 28.9%, 34.1%였다.
- 분석은 Waters 717 U6K injector, 510 pump, 680 gradient controller, 486 absorbance detector, millennium software로 이루어진 HPLC system에서 행하였고, column은 Pico-Tag column(3.9×150 ㎜, 4 μM, Waters)을 사용하였으며, 분석 중에는 47℃로 유지하였다.
- 분석조건은 Sugar-Pak Ⅰ column(Waters, USA, 300 ㎜×6.5 ㎜)과 용출용매 Ca-EDTA(500 ㎎/ℓ)를 조합하였다.
- 재건조된 시료에 water : methanol : trimethylamine : phenylisothiocyanate(7:1:1:1) 혼합 용액 20 ㎕를 첨가하여 phenylisothiocyanate 아미노산으로 유도체화 시킨 후 다시 건조시켰다. 여기에 시료 희석액 250 ㎕를 첨가하여 건조된 시료를 용해한 후 HPLC로 분석을 행하였다. 분석은 Waters 717 U6K injector, 510 pump, 680 gradient controller, 486 absorbance detector, millennium software로 이루어진 HPLC system에서 행하였고, column은 Pico-Tag column(3.
- 유리당 함량은 HPLC 분석조건을 응용하였다. 즉, 시료 5 g을 칭량하여 80% methanol 100 ㎖를 넣고 13,000 rpm에서 3분 동안 균질화 하였다.
- 9×150 ㎜, 4 μM, Waters)을 사용하였으며, 분석 중에는 47℃로 유지하였다. 이 때 이동상 A는 Water를 사용하였고, 이동상 B는 60% 아세토니트릴을 사용하여 용매구배(gradient elution)시켜 분석하였다.
- 5 M NaOH, 1% 3,5-dinitrosalicylic acid, 30% Rochelle salt) 시약 500 ㎕를 첨가하고 100℃에서 15분 동안 끓여 발색시킨 후 빠르게 냉각시켰다. 이 반응액에 3배의 증류수를 가하여 잘 교반한 후, UV-visible spectrophotometer를 이용하여 540 ㎚에서 흡광도 변화를 측정하고 저해율을 계산하였으며, 대조물질로 acarbose(Sigma, USA)를 사용하여 저해활성을 비교하였다(Lim 등 2005).
- 가열 후 염산을 1:1로 가하여 용해시킨 후 50 ㎖ 용량 플라스크로 옮겨서 증류수로 정용하였다. 이 용액의 무기질 조성을 유도 결합 플라즈마 방출 분광계(Atomn Scan 25, Thermo Jorell Ash Co., France)로 분석하였으며, 분석 조건은 approximate RF power가 1,150 W이며, analysis pump rate는 100 rpm으로 하였고, nebulizer pressure와 observation height는 각각 30 psi 및 15 ㎜로 하였다.
- 이를 원심분리(10,000×g, 10분)한 후 상등액 0.2 ㎖를 취하여 0.55 M Na2CO3 5 ㎖ 및 폴린 용액 1 ㎖를 첨가하고, 실온에서 15분간 발색시킨 다음 UV-visible spectrophotometer를 이용하여 660 ㎚에서 흡광도를 측정하였다.
- 5 ㎖/min로 흘려보냈으며, 검출은 refractive index(RI) detector를 이용하였다. 표준품 용액과 시료의 유리당 peak를 직접 비교하여 확인하였다. 정량은 각 표준품의 검량곡선을 따로 작성한 후 peak의 면적에서 산출하였다(Richmond 등 1981).
- 효소활성단위는 1분간에 1 ㎍의 tyrosine을 생성하는 효소의 양을 1 unit으로 하였으며, 효소역가는 (본반응 흡광도－Blank 흡광도)×희석배수로 하였고, pancreatin(Sigma, USA)을 대조물질로 사용하여 활성을 비교하였다.
대상 데이터
- 강원도 영월군 야산에서 2011년 채취한 산사(Crataegi fructus)를 외관이 건전한 것을 선별하여 세척하여 풍건한 후 120 mesh 이하로 마쇄하여 일반성분 분석에 사용하였다. 또한, 삼각플라스크에 준비된 산사분말을 증류수와 70% 에탄올을 가해서 4시간 환류추출하고, 추출액을 면포로 여과한 후 감압농축(CCA-1100, Eyela, Tokyo, Japan)하여 －70℃에서 급속동결건조(PVTFA 10AT, ILSIN, Korea) 과정을 거쳐 분말 상태로 준비하여 각종 생리활성 물질 함량분석 실험에 사용하였으며, 증류수와 70% 에탄올로 추출한 시료의 수율은 28.
데이터처리
- Bars with different letter(a, b, c) are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
- 모든 측정값은 평균값±표준편차(Mean±SD)로 표시하였고, 통계처리는 SAS 9.1 for windows program을 사용하였으며, 유의성 검정은 분산분석(ANOVA)을 한 후 p<0.05 수준에서 Duncan 다중검정법(DMRT: Duncam’s multiple range test)으로 분석하였다.
이론/모형
- 단백분해능 측정은 Kwon 등의 방법에 따라 측정하였다(Kwon 등 1998). 측정을 위한 기질용액은 casein 0.
- 무기질(Ca, P, Mg, K, Na, Fe, Zn, Cu, Mn) 함량은 AOAC의 표준분석법(AOAC, 1984a.) 에 의하여 분석하였다. 즉, 산사분말 1 g을 회화용기에 넣고 예비탄화를 시킨 후 550℃에서 2시간 동안 회화하였다.
- 산사의 일반성분은 AOAC의 표준분석법(AOAC 2000)에 의하여 분석하였다. 즉, 수분 함량은 105℃ 상압건조법, 회분 함량은 550℃에서 직접회화법을 이용하여 분석하였다.
- 아미노산 분석은 Automatic amino acid analyzer(Biochrom-30, Pharmacia Biotech Co., Swiss)와 Pico-Tag 방법(Waters Associates 1983)에 따라 분석하였다. 산사 분말 5 g을 취하여 시험관에 넣고 0.
- 즉, 수분 함량은 105℃ 상압건조법, 회분 함량은 550℃에서 직접회화법을 이용하여 분석하였다. 조단백질 함량은 micro-Kjeldahl 법을 이용한 단백질 자동분석기(Kjeltec protein analyzer, Tecator Co., Sweden)로, 조지방 함량은 Soxhlet 법을 이용하여 분석하였다. 총 당질 함량은 위의 측정치를 합한 값을 100에서 뺀 값으로 하였다.
- 산사의 일반성분은 AOAC의 표준분석법(AOAC 2000)에 의하여 분석하였다. 즉, 수분 함량은 105℃ 상압건조법, 회분 함량은 550℃에서 직접회화법을 이용하여 분석하였다. 조단백질 함량은 micro-Kjeldahl 법을 이용한 단백질 자동분석기(Kjeltec protein analyzer, Tecator Co.
성능/효과
- 다양한 기원(porcine pancreas, human saliva, Bacillus licheniformis)의 α-amylase를 이용하여 산사 추출물의 효소 활성 저해효과를 측정한 바, 대조물질로 사용한 acarbose가 모든 기원의 α-amylase에 대해 90%의 강한 저해를 보이는 반면, 산사 추출물은 α-amylase의 활성에 아무런 영향을 미치지 않았다(Table 5).
- 따라서 산사의 주된 성분은 대부분의 식물체의 구성성분인 탄수화물인 반면 산사의 일반성분 중에서 조회분의 함량이 가장 낮았으며, 이러한 결과는 채취시기, 경작 장소, 재배 기간, 건조과정 등에 따른 차이로 여겨진다.
- 또한, 산사추출물의 혈당 조절능을 평가하기 위해, porcine pancreas, human saliva 및 Bacillus licheniformis 기원의 α-amylase와 효모 기원의 α-glucosidase 에 대한 추출물의 저해 활성을 조사한 결과, α-amylase에서는 저해활성을 보이지 않은 반면 α-glucosidase에서는 물 및에탄올 추출물이 각각 17.6, 32.8%의 저해활성을 보였다.
- 1 kcal로 분석되었다. 또한, 필수아미노산과 비필수아미노산 함량은 각각 852.26 ㎎, 1,178.29 ㎎이었고, 무기질 중 칼륨의 함유량이 가장 높았다. 그 다음이 칼슘, 인, 마그네슘 순으로 나타나 알칼리성 재료임을 알 수 있었으며, 유리당의 경우 fructose가 대부분을 구성하고 있었다.
- 3 ㎎) 순이었다. 미량영양소인 구리, 철 및 망간 함량도 각각 0.3 ㎎, 3.5 ㎎, 0.4 ㎎ 함유되어 있는 것으로 분석되었으며, 아연은 0.4 ㎎ 함유되어 있는 것으로 분석되었다(Table 3).
- Table 4에는 산사에서 분석된 유리당의 함량을 정리하였다. 분석된 유리당은 fructose만 검출되었으며, 그 함량은 11.8 g/100 g이었다.
- 8%의 저해활성을 보였다. 산사 추출물의 단백분해능을 측정한 결과, 대조품으로 사용한 pancreatin보다 우수한 활성을 나타내었다. 산사 추출물이 우수한 생리활성을 나타내는 성분에 대해서는 더욱 연구가 필요할 것으로 사료되며, 이러한 결과로 보아 산사를 소화제 등의 천연소재로 이용할 수 있을 것으로 사료된다.
- 산사추출물의 단백 분해능에 대한 시험 결과, 시험에 사용된 물 및 70% 에탄올 추출물 중 에탄올 추출물의 595.97 unit/g으로 물 추출물(335.44 unit/g)보다 높게 나타났으며(Fig. 1), 대조물질로 사용한 pancreatin(219.0 unit/g)보다 우수한 단백 분해능을 나타내었다. 또한, 치콘 추출물 5종에 대한 단백분해능을 측정한 결과와 비교한다면 높은 단백분해능을 나타내는 것으로 나타났다(Lee 등 2009).
- 본 연구는 산사를 이용한 한국형 후식 개발을 위하여 산사의 영양성분 및 체내에서 생리활성 효능 분석하여 산사의 유효성을 평가하였다. 식품영양학적 접근에서의 산사의 일반성분은 탄수화물 85.6%, 조단백질 2.4%, 조지방 1.9% 및 조회분 0.4%이었고, 산사 100 g의 함유 열량은 369.1 kcal로 분석되었다. 또한, 필수아미노산과 비필수아미노산 함량은 각각 852.
- 4%이었고, Table 2와 같은 아미노산 조성을 나타내었으며, 이 중 glutamic acid와 asparagine이 가장 높은 함량을 차지하고 있는 것으로 나타났다. 필수아미 노산 함량은 산사 100 g(wet weight basis)당 약 0.85 g, 비필수아미노산 함량은 약 1.18 g으로서 필수아미노산과 비필수아미노산의 비율이 약 0.72이었다(Table 2).
- 효모 기원의 α-glucosidase에 대한 산사 추출물의 저해효과를 측정한 바, 대조물질인 acarbose는 10 ㎎/㎖의 농도에서 73.5%의 저해활성을 보였으나, 산사 추출물 10 ㎎/㎖의 농도로 처리시 물 및 70% 에탄올 각각 17.6%, 32.8%의 저해활성을 나타내었다(Table 6).
후속연구
- 그러나 식물자원을 이용한 건강기능식품의 제조·사용이 늘어나고 있는만큼, 고가의 비용과 효능에 대한 논란 및 형태의 제한 등이 맹점으로 대두되면서(Ham 등 2004), 국민의 건강과 복지를 위해서는 또 다른 대안이 요구되고 있다. 따라서 식품의 3차 기능은 물론 영양 가치와 기호성이 동시에 충족될 수 있으며, 과학적인 근거를 바탕으로 접근한 경제적인 약이성 식품 또는 음식이 대안 중의 하나가 될 수 있으며, 이 분야의 연구가 필요하리라 보여 진다.
- 또한, 치콘 추출물 5종에 대한 단백분해능을 측정한 결과와 비교한다면 높은 단백분해능을 나타내는 것으로 나타났다(Lee 등 2009). 본 실험을 통해 확인된 산사의 우수한 단백분해능을 나타내는 성분 및 그 활성에 대한 연구가 아직 미진한 실정이므로 산사 내 유용성분에 대한 연구가 추가로 필요할 것으로 생각된다.
- 산사 추출물의 단백분해능을 측정한 결과, 대조품으로 사용한 pancreatin보다 우수한 활성을 나타내었다. 산사 추출물이 우수한 생리활성을 나타내는 성분에 대해서는 더욱 연구가 필요할 것으로 사료되며, 이러한 결과로 보아 산사를 소화제 등의 천연소재로 이용할 수 있을 것으로 사료된다.
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