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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 양하를 식품치유식 제조 시 원료로 사용하기 위해 양하의 독성 여부 분석, 일반적인 영양성분 분석, 항산화 효과 측정을 실시한 후 이러한 과학적 분석결과를 바탕으로 항노화를 추구하는 현대인의 식품치유식 개발을 목적으로 양하분말을 첨가한 녹두묵을 제조하고, 그 품질을 평가하고자 하였다.
- 본 연구에서는 양하를 항노화 관련 식품치료식에 이용할 목적으로 1차적으로 양하의 독성 여부 판정, 일반성분 및 무기질 함량 평가, 항산화활성 측정을 실시한 후 양하를 분말화하여 묵 제조 시 첨가하는 방법으로 식품치유식(양하묵)을 제조한 후 그 품질 특성을 평가한 요약 및 결론은 다음과 같다. 양하의 cell viability assay 결과, 500 ㎍/㎖ 이상부터 10,000 ㎍/㎖ 농도 사이에는 세포생존율이 분명하게 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타나, 간세포 보호 효과가 있음이 검증되어 독성문제는 염려하지 않아도 될 것으로 생각된다.
가설 설정
- 1) Data values are the mean±S.D.(n=3), ND: not detected.
제안 방법
- HepG2 cell은 ATCC 세포은행에서 분양받아 Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM)에 1% antibiotics, 10% fetal bovine serum을 첨가한 배지로 배양하였고, 96-well plate에 1×105 cells/well의 cell density로 plating하였다. 60% confluent에 이르면, 1시간 동안 serum-free media로 starvation 시킨 후 각 1, 10, 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000 ㎍/㎖의 양하 추출물을 24시간 동안 처리하였다. 24시간의 처리 후 culture media를 교환해 주고, Prestoblue™ cell viability reagent(Invitrogen, carlsbad, CA, USA)를 넣어주었다.
- 실험의 목적을 상세히 설명해 준 후 색, 맛과 향, 부드러움, 씹힘성, 전반적인 기호도에 대하여 최고 7점부터 최저 1점까지 7단계로 관능평가를 실시하였다. 관능검사는 알파벳으로 시료기호를 표기한 뒤 접시에 담아 제공하였다. 평가 내용은 먼저 외관을 눈으로 관찰하고 난 다음, 씹으면서 풍미, 맛, 조직감을 평가하고, 마지막으로 종합적인 기호도를 평가하도록 하였다.
- 그 후 양하분말을 0～20% 범위의 수준으로 각각 첨가한 후 Induction cooker(Stovmoa, Italy)를 사용하여 80℃에서 10분, 100℃에서 10분 동안 잘 저어가면서 가열하였고, 2～3분 뜸을 들인 후 높이 4.5 ㎝×직경 13 ㎝의 용기에 부어 상온에서 3시간 두었다가 성형이 이루어진 후 품질특성 평가용 시료로 사용하였다.
- 일반성분은 AOAC법(1990)에 준하여 수분은 105℃ 상압 가열법, 조지방은 Soxhlet extraction method, 회분함량은 550℃ 회화법으로 분석하였으며, 탄수화물 함량은 시료 100 g 중에서 수분, 단백질, 지질, 조섬유소, 회분 함량을 감한 값으로 환산하였다. 단백질 함량은 질소 분석기(Vario Max C/N, Elementar Co, Germany)로 분석하였으며, 분석된 질소 함량에 단백질 계수 6.25를 곱해서 단백질 함량으로 표기하였다.
- 양하분말 첨가량을 0～20% 수준으로 달리하여 제조한 후 대학원생 17명을 대상으로 관능적인 특성에 대하여 평가하였다. 실험의 목적을 상세히 설명해 준 후 색, 맛과 향, 부드러움, 씹힘성, 전반적인 기호도에 대하여 최고 7점부터 최저 1점까지 7단계로 관능평가를 실시하였다. 관능검사는 알파벳으로 시료기호를 표기한 뒤 접시에 담아 제공하였다.
- 양하를 식품에 응용하기 전 안정성 여부를 파악하고자 HepG2 cell에 양하를 투여하여 독성 여부를 파악을 위해 다음과 같이 실험하였다. HepG2 cell은 ATCC 세포은행에서 분양받아 Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM)에 1% antibiotics, 10% fetal bovine serum을 첨가한 배지로 배양하였고, 96-well plate에 1×105 cells/well의 cell density로 plating하였다.
- 양하분말 첨가 녹두묵을 직경 2.5 ㎝×높이 2.5 ㎝의 원형 크기로 잘라 texture analyzer(TAXT Express V2.1, London, England)를 사용하여 3회 반복하여 측정하였고, 데이터는 평균값으로 나타내었다.
- 양하분말 첨가 녹두묵의 표면색은 색도계(Colormeter CR-200, Minolta, Co., Osaka, Japan)를 사용하여 L(lightness, 명도), a(redness, 적색도), b(yellowness, 황색도)의 색채 값을 3회 반복하여 측정하였다. 색도측정을 위한 시료는 직경 2.
- 양하분말 첨가 수준에 따른 녹두묵 제조는 Cho & Choi(2007)의 연구와 Chang KM(2007)의 연구를 참고로 하여 예비 실험을 거쳐 Table 1의 혼합비율로 Fig. 2와 같은 과정으로 제조하였다.
- 양하분말 첨가량을 0～20% 수준으로 달리하여 제조한 후 대학원생 17명을 대상으로 관능적인 특성에 대하여 평가하였다. 실험의 목적을 상세히 설명해 준 후 색, 맛과 향, 부드러움, 씹힘성, 전반적인 기호도에 대하여 최고 7점부터 최저 1점까지 7단계로 관능평가를 실시하였다.
- 0) 800 ㎕를 혼합한 다음, 20 mM Tris 용액 80 ㎕와 33 μM phenazine methosulfate(PMS) 100 ㎕를 각각 첨가하였다. 즉, 비효소적으로 PMS/NADH로 유발된 superoxide radical은 NBT를 자주색의 formazan으로 환원시키며, 생성된 formazan을 측정하기 위해 560 nm에서 10분 동안 반응물의 흡광도를 측정하였다.
- 관능검사는 알파벳으로 시료기호를 표기한 뒤 접시에 담아 제공하였다. 평가 내용은 먼저 외관을 눈으로 관찰하고 난 다음, 씹으면서 풍미, 맛, 조직감을 평가하고, 마지막으로 종합적인 기호도를 평가하도록 하였다.
- 희석한 시료 20 ㎕에 62 μM nitro blue tetrazolium(NBT)와 98 μM β-nicotinamide adenine dinucleotide(NADH) 를 함유한 20 mM Tris 용액(pH 8.0) 800 ㎕를 혼합한 다음, 20 mM Tris 용액 80 ㎕와 33 μM phenazine methosulfate(PMS) 100 ㎕를 각각 첨가하였다.
대상 데이터
- HepG2 cell은 ATCC 세포은행에서 분양받아 Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM)에 1% antibiotics, 10% fetal bovine serum을 첨가한 배지로 배양하였고, 96-well plate에 1×105 cells/well의 cell density로 plating하였다.
- 본 실험에 사용한 양하(Zingiber mioga R.)는 Fig. 1에서 보는 바와 같이 제주시 애월읍 중산간 부근 자생지에서 2011년 8월 31일과 9월 1일 양일간 수확된 것을 세척 후 동결건조(PVTFD 10R, ILSHIN, Yangju, Korea)하여 100 mesh로 분말화하여 시료로 사용하였다.
- 색도측정을 위한 시료는 직경 2.5 ㎝×높이 2.5 ㎝의 원형 크기로 잘라 사용하였다.
데이터처리
- 2) Values with different superscripts within the column are significantly at α=0.05 by Duncan’s multiple range test.
- 7) Values with different superscripts within the column are significantly at α=0.05 by Duncan’s multiple range test.
- 본 연구에서 얻어진 모든 측정치는 Mean±S.D로 나타내었고, 각 평균치 간 사이에 대한 유의성은 SPSS program(SPSS Institute, USA)을 이용하여 ANOVA를 실시한 후, Duncan's multiple range test로 각 군의 평균 차이에 대한 사후 검정을 하였으며, 통계적 유의성을 5% 수준에서 분석하였다.
- 1, London, England)를 사용하여 3회 반복하여 측정하였고, 데이터는 평균값으로 나타내었다. 텍스쳐의 결과, 측정치는 stable micro systems(TAXT Express V2.1, London, England) 프로그램을 통해 결과 값을 얻어냈다. TPA(Texture Profile Analysis) test 방법으로 경도(hardness), 탄력성(springiness), 검성(gumminess), 씹힘성(chewiness), 응집성(cohesiveness)을 측정하였다.
이론/모형
- Hydroxy radical 소거능 측정은 Kwon & Ryu(2009)의 방법을 참고하여 Ultraweak chemiluminescence(CL) analyzer(SSGI-Asia, BrainSys Inc, USA)를 이용하여 측정하였다.
- Superoxide radical 소거능은 Liu 등(1997)의 방법에 따라 측정하였다. 희석한 시료 20 ㎕에 62 μM nitro blue tetrazolium(NBT)와 98 μM β-nicotinamide adenine dinucleotide(NADH) 를 함유한 20 mM Tris 용액(pH 8.
- 1, London, England) 프로그램을 통해 결과 값을 얻어냈다. TPA(Texture Profile Analysis) test 방법으로 경도(hardness), 탄력성(springiness), 검성(gumminess), 씹힘성(chewiness), 응집성(cohesiveness)을 측정하였다. 물성측정조건은 test speed(1.
- 무기질 함량은 AOAC법에 따라 회화된 회분을 염산가수분해하고 ICP(Inductively coupled plasma: Lactam 8440 Plasmalab, Victoria, Australia)로 분석하였다.
- 일반성분은 AOAC법(1990)에 준하여 수분은 105℃ 상압 가열법, 조지방은 Soxhlet extraction method, 회분함량은 550℃ 회화법으로 분석하였으며, 탄수화물 함량은 시료 100 g 중에서 수분, 단백질, 지질, 조섬유소, 회분 함량을 감한 값으로 환산하였다. 단백질 함량은 질소 분석기(Vario Max C/N, Elementar Co, Germany)로 분석하였으며, 분석된 질소 함량에 단백질 계수 6.
성능/효과
- 양하의 항산화 활성 측정 결과는 Table 4에 제시된 바와 같다. Hydroxy radical scavenging activity, superoxide radical scavenging activity(%) 활성이 우수하게 나타났다.
- 3에 제시된 바와 같다. 농도 500 ㎍/㎖ 이상부터 10,000 ㎍/㎖ 농도 사이에서는 세포 생장이 분명하게 용량 의존적으로 증가하는 것으로 나타나, 간세포의 손상을 보호하는데 효율적으로 활용 가능한 것으로 보인다.
- 양하분말 첨가수준을 1%, 2%, 3%, 4%를 첨가할 수도 있었으나, 5～20%를 첨가한 이유는 치료식 목적이므로 첨가량을 늘렸기 때문이다. 따라서 관능검사 결과, 양하분말을 첨가하여 묵 고유의 특성을 살리면서 양하분말의 기능성을 나타낼 수 있는 것은 5%의 양하분말이 첨가된 시료(ZM5)가 종합적인 평가에서 가장 좋게 나와 항노화를 위한 식품치료식으로 소비자 욕구에 가장 부합할 것으로 생각된다.
- 양하분말 첨가 수준에 따른 기계적 물성 변화는 Table 6에 제시된 바와 같다. 물성측정 결과, 경도(hardness)와 씹힘성(chewiness) 값은 양하분말 첨가수준이 높아질수록 유의적으로 증가되었으나, 검성(gumminess)은 유의적으로 낮아졌다.
- 본 연구 결과 정리하여 보면 양하는 항산화 효과가 있어 항산화 관련 식품치료식으로서 활용 가치가 있음을 확인하였다.
- 그러나 springiness(탄력성)과 cohesivenss(응집성)값은 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 양하묵 제조 및 특성 평가에서 관능평가는 양하분말 5%를 첨가한 양하묵(ZM5)이 종합적으로 가장 높은 선호도를 보였다.
- 양하묵 제조와 그 품질 특성 평가에서는 색도의 경우, 양하분말 첨가수준이 증가할수록 L(명도)값은 감소된 반면, a(적색도)와 b(황색도)값은 증가되었다. 양하묵 제조와 그 품질 특성 평가에서 기계적 물성의 경우에는 hardness(경도)와 chewiness(씹힘성) 값은 양하분말 첨가 수준이 높을수록 유의적으로 증가된 반면, gumminess(검성)값은 유의적으로 감소되었다. 그러나 springiness(탄력성)과 cohesivenss(응집성)값은 유의적인 차이가 나타나지 않았다.
- 양하의 항산화활성 결과를 보면 hydroxy radical scavenging activity와 superoxide radical scavenging activity 활성이 나타났다. 양하묵 제조와 그 품질 특성 평가에서는 색도의 경우, 양하분말 첨가수준이 증가할수록 L(명도)값은 감소된 반면, a(적색도)와 b(황색도)값은 증가되었다. 양하묵 제조와 그 품질 특성 평가에서 기계적 물성의 경우에는 hardness(경도)와 chewiness(씹힘성) 값은 양하분말 첨가 수준이 높을수록 유의적으로 증가된 반면, gumminess(검성)값은 유의적으로 감소되었다.
- 본 연구에서는 양하를 항노화 관련 식품치료식에 이용할 목적으로 1차적으로 양하의 독성 여부 판정, 일반성분 및 무기질 함량 평가, 항산화활성 측정을 실시한 후 양하를 분말화하여 묵 제조 시 첨가하는 방법으로 식품치유식(양하묵)을 제조한 후 그 품질 특성을 평가한 요약 및 결론은 다음과 같다. 양하의 cell viability assay 결과, 500 ㎍/㎖ 이상부터 10,000 ㎍/㎖ 농도 사이에는 세포생존율이 분명하게 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타나, 간세포 보호 효과가 있음이 검증되어 독성문제는 염려하지 않아도 될 것으로 생각된다. 양하의 일반성분의 경우 수분함량이 양하 94%, 생강 89%, 울금 83%로 양하가 가장 높게 나타났으나, 조단백, 조지방, 탄수화물 및 조회분량이 양하가 생강이나 울금에 비해 낮게 나타났다.
- 양하의 일반성분은 조수분 94.61%, 조단백질 1.99%, 조지방 0.15%, 탄수화물 2.56%, 조회분 0.69%로 나타났다. 양하와 같은 생강과인 생강과 울금의 일반성분을 비교·분석하였는데, 그 결과는 Table 2에 제시된 바와 같다.
- 양하의 cell viability assay 결과, 500 ㎍/㎖ 이상부터 10,000 ㎍/㎖ 농도 사이에는 세포생존율이 분명하게 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타나, 간세포 보호 효과가 있음이 검증되어 독성문제는 염려하지 않아도 될 것으로 생각된다. 양하의 일반성분의 경우 수분함량이 양하 94%, 생강 89%, 울금 83%로 양하가 가장 높게 나타났으나, 조단백, 조지방, 탄수화물 및 조회분량이 양하가 생강이나 울금에 비해 낮게 나타났다. 이는 양하의 수분함량이 생강과 울금에 비해 높기 때문으로 생각된다.
- 양하와 같은 생강과인 생강과 울금의 일반성분을 비교·분석하였는데, 그 결과는 Table 2에 제시된 바와 같다. 양하의 조수분 함량은 94.61%, 생강 89.57%, 울금 83.76%로 양하의 조수분이 가장 높게 나타났다. 조단백질 함량은 양하가 1.
- 90㎎%)이었다. 양하의 항산화활성 결과를 보면 hydroxy radical scavenging activity와 superoxide radical scavenging activity 활성이 나타났다. 양하묵 제조와 그 품질 특성 평가에서는 색도의 경우, 양하분말 첨가수준이 증가할수록 L(명도)값은 감소된 반면, a(적색도)와 b(황색도)값은 증가되었다.
- 적색도(redness)를 나타내는 a값은 대조군이 －1.29로 가장 낮게 나타났으며, 양하분말 20% 첨가한 묵이 6.75로 가장 높게 나타나, 양하분말 첨가량이 증가할수록 시료간의 유의적(p<0.05)인 차이를 보였다.
- 양하분말 첨가 수준에 따른 관능검사 결과는 Table 7에 제시된 바와 같다. 전반적인 기호도(overall quality)는 양하분말 5% 첨가 묵이 가장 높은 기호도를 보였고, 전체적인 기호도를 비롯한 대부분 항목에서 양하분말 첨가량이 증가할수록 낮은 점수가 나타났으며, 양하 분말 20% 첨가 묵이 가장 낮은 기호도를 보였다. 양하분말 첨가수준을 1%, 2%, 3%, 4%를 첨가할 수도 있었으나, 5～20%를 첨가한 이유는 치료식 목적이므로 첨가량을 늘렸기 때문이다.
- 76%로 양하의 조수분이 가장 높게 나타났다. 조단백질 함량은 양하가 1.99%, 생강 3.19%, 울금 2.44%로 생강이 가장 높게 나타났으며, 조지방 함량은 양하 0.15%, 생강 0.25%, 울금 0.33%로 차이가 없었고, 탄수화물은 울금이 12.3%로 양하 2.56%, 생강 6.06%에 비해 비교적 높게 나타났다.
- 05)인 차이를 보였다. 즉, 양하 분말 첨가량이 증가함에 따라 L값이 유의적으로 감소하였다.
후속연구
- Jang 등(2006)도 총 6개의 암세포주에서 양하에서 항암활성과 항균활성 효과가 높음을 확인하였고, 이를 이용한 기능성 음료 및 치료 보조식품이 개발될 수 있는 유망작물임을 제시하였다. 따라서 본 연구결과와 Jang 등(2003), Jang 등(2006)의 결과로 식품치유식 제조 시 양하의 첨가는 독성에 대한 염려가 in vitro 차원에서는 없었지만 in vivo를 통한 실험으로 확인되어야 할 것으로 보여진다.
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