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문제 정의
- 이에 본 연구자들은 양파가공부산물의 유효활용을 위한 일련의 연구로 flavonoid 물질 최적추출조건에 대해 보고하였으며[19], 본 연구에서는 이러한 최적조건에서 얻어진 양파껍질추출물의 품질특성 및 생리활성효과에 대해 보고하고자 한다.
제안 방법
- Total phenol함량의 분석은 Singeleton 등의 방법[34]을 변형한 Liu 등의 방법[11]으로 양파껍질추출물 0.1 g을 DMSO(Dimethyl sulfoxide)에 녹여 200 ppm의 시험용액이 되도록 하였다. 증류수 0.
- 농도별에 따른 양파껍질추출물이 혈액응고기전에 미치는 영향을 알아보기 위하여 fibrin plate method를 이용하여 용해환의 면적을 plasmin의 면적과 비교하였다(Table 6). Lot A, B 및 C의 양파껍질추출물은 10,000 ppm 이하의 농도에서는 대조군으로 사용된 plasmin보다 낮은 활성을 나타내었으나 농도가 증가할수록 혈전용해능이 나타나 20,000 ppm 농도에서는 plasmin에 비해 약 3배 높은 활성을 가졌다.
- 다음으로 1～1.5 °Brix까지 농축한 다음, 진공동결건조기(SAMWON SFDTS-200kg, Seoul, Korea)로 건조하여 분말로 만들었으며, 건강기능성식품 규격의 표준화 실험을 위해 Lot A, Lot B 및 Lot C로 3회 나누어 제조하여 반복 실험하였다.
- A10934101307, Tokyo, Japan)로 420 nm에서 측정하였다. 색소에 영향을 미치는 시료에는 pyrogallol 대신에 완충액만 넣고 측정하였다.
- 시료는 칭량하여 60% ethanol 40 ml와 6 N HCl 5 ml를 첨가하여 용해시킨 후 95℃에서 2시간 동안 환류 냉각하였고 이를 감압농축한 후 60% ethanol을 사용하여 50 ml로 정용한 뒤 0.45 μm filter로 여과한 것을 시험용액으로 사용하였으며, Hewlett Packard 1100 series HPLC system (Palo Alto CA, USA)로 분석하였다.
- 양파껍질추출물은 DMSO에 녹여 시험용액을 제조하였으며, Astrup과 Mullertz의 방법[3]을 일부 변형하여 수행하였다. 즉, 67 mM sodium phosphate buffer (pH 7.
- 양파껍질추출물은 DMSO에 녹여 시험용액을 제조하였으며, SOD의 활성은 Marklund와 Marklund의 방법[30]을 변형하여 측정하였다. 즉 시험용액 0.
- 즉 시험용액 0.2 ml에 0.2 mM DPPH 0.8 ml와 ethanol 2.9 ml를 첨가한 후 균일하게 혼합한 다음 실온에서 10분간 방치한 후 525 nm에서 측정하였으며, 대조군으로 BHT, BHA 및 α-tocopherol도 같은 농도로 처리하여 비교 분석하였다.
- 즉, 67 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4)에 0.5% fibrinogen을 용해시킨 용액 10 ml와 1% agarose 10 ml를 첨가하여 혼합하고, thrombin (50 unit/ml) 0.2 ml를 첨가하여 만든 fibrin plate에 지름 5 mm의 구멍을 만들어 시험용액 20 μl를 주입하고 37℃에서 17시간 반응시켜 이때 생성된 투명환의 직경(ф)을 측정하였으며, 대조군로는 정제된 혈전용해효소인 plasmin (1.0 unit/ml)을 사용하여 상대적인 비율로 환산하였다.
- 즉, 추출용매는 60% (v/v)로 조절된 발효주정((주)우리주정, 부산, 한국)과 citric acid (이화산업(주), 서울, 한국)로 pH를 5.5로 조절한 다음, 양파껍질에 대해 1:60 (w/v) 비율로 3시간 동안 추출(50±3℃) 및 여과하여 미세한 잔물 및 이물질을 제거하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용된 양파껍질은 2008년 하반기부터 2009년 상반기까지 경남 창녕군에 소재한 모곡농산과 (주)뉴푸드에서 수거하였으며, 수거한 시료를 실험실로 운반하여 혼입된 이물질과 협잡물을 수작업으로 제거하여 수세한 다음 물기를 체반에 널어 자연 건조시킨 것을 실온에 보관하면서 사용하였다. 양파껍질추출물의 제조는 Cha 등[9]의 방법에 따랐다.
- 2 ml 첨가한 다음 25℃, 10분간 반응시킨 후 1 N HCl를 첨가하여 반응을 정지시켰다. 분광광도계(Shimadzu, No. A10934101307, Tokyo, Japan)로 420 nm에서 측정하였다. 색소에 영향을 미치는 시료에는 pyrogallol 대신에 완충액만 넣고 측정하였다.
- 분석용 칼럼은 ZORBAX C18 (4.6×150 mm, 5 µm, XDB-C18, Hewlett Packard, Co., Palo Alto CA, USA)을 사용하였고, 이동상으로는 water: 5% aceticacid: acetonitrile (40%:30%:30%), PDA detector (370 nm), flow rate: 1.0 ml/min, injection volume: 20 μl였다.
데이터처리
- 분석결과는 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 16.0, Statistical Package Inc., Chicago, USA)을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하여 통계적 유의성(p<0.05)은 Duncan's multiple range test로 검증하였다.
이론/모형
- Quercetin 함량은 Jeon 등의 방법[20]에 따라 분석하였다. 시료는 칭량하여 60% ethanol 40 ml와 6 N HCl 5 ml를 첨가하여 용해시킨 후 95℃에서 2시간 동안 환류 냉각하였고 이를 감압농축한 후 60% ethanol을 사용하여 50 ml로 정용한 뒤 0.
- Total flavonoid의 분석은 건강기능식품공전[23]에 따라 분석하였다. 양파껍질추출물 0.
- 무기질 분석은 식품공전[25]에 따라 Ca, Fe, K, P, Na, Mg 및 Zn 총 7종을 선정하여 습식분해법을 이용하여 시료를 전처리한 다음 ICP-AES (Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer, Varian Liberty RC, Warrington, Australia)로 분석하였다.
- 양파껍질추출물은 DMSO에 녹여 시험용액을 제조하였으며, DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) radial 소거활성 측정은 Blois 방법[8]에 의해 측정하였다. 즉 시험용액 0.
- 본 실험에서 사용된 양파껍질은 2008년 하반기부터 2009년 상반기까지 경남 창녕군에 소재한 모곡농산과 (주)뉴푸드에서 수거하였으며, 수거한 시료를 실험실로 운반하여 혼입된 이물질과 협잡물을 수작업으로 제거하여 수세한 다음 물기를 체반에 널어 자연 건조시킨 것을 실온에 보관하면서 사용하였다. 양파껍질추출물의 제조는 Cha 등[9]의 방법에 따랐다. 즉, 추출용매는 60% (v/v)로 조절된 발효주정((주)우리주정, 부산, 한국)과 citric acid (이화산업(주), 서울, 한국)로 pH를 5.
- 일반성분은 AOAC [1]법에 따라 수분은 상압 가열건조법, 조회분은 직접 회분법 및 조단백은 semi-micro kjeldahl법, 조섬유는 식품공전[24]에 따라 분석하였다.
성능/효과
- 20,000 ppm의 농도를 제외한 나머지 농도에서 양파껍질추출물 그룹(Lot)간의 유의적인 차이를 보였으며(p<0.05), Lot-B에서 가장 높은 혈전용해능을 보였다.
- 60% 범위의 소거활성을 보였으며 모두 농도 의존적으로 증가하는 경향을 보였다. 50%의 항산화 활성을 나타내는 IC50 측정 결과로는 3 그룹 각각 517.58 ppm, 524.60 ppm, 557.32 ppm으로 나타났다. 대조구로 BHA, BHT 및 α-tocopherol를 사용하여 200 ppm (인공 항산화제의 허용기준치)의 농도에서 측정한 DPPH radical 소거활성은 각각 24.
- 05), 모두 농도가 증가함에 따라 높은 유사활성을 가지는 경향을 보였다. 50%의항산화 활성을 나타내는 IC50 측정 결과, 3그룹 각각 12,690.35, 12,090.00, 11,900.91 ppm으로 나타났다. Jang 등[17]은 추출물의 농도가 20 mg/ml일 때 생마늘과 흑마늘 추출물에서 각각 3.
- 농도별에 따른 양파껍질추출물이 혈액응고기전에 미치는 영향을 알아보기 위하여 fibrin plate method를 이용하여 용해환의 면적을 plasmin의 면적과 비교하였다(Table 6). Lot A, B 및 C의 양파껍질추출물은 10,000 ppm 이하의 농도에서는 대조군으로 사용된 plasmin보다 낮은 활성을 나타내었으나 농도가 증가할수록 혈전용해능이 나타나 20,000 ppm 농도에서는 plasmin에 비해 약 3배 높은 활성을 가졌다. 20,000 ppm의 농도를 제외한 나머지 농도에서 양파껍질추출물 그룹(Lot)간의 유의적인 차이를 보였으며(p<0.
- Total phenol함량에서는 Lot-A가 598.57 mg/g, Lot-B는 626.73 mg/g, Lot-C는 618.70 mg/g으로 평균 614.67 mg/g을 나타내었고, total flavonoid 함량에서는 Lot-A가 211.73 mg/g, Lot-B와 C는 각각 238.52와 233.64 mg/g로서, 평균값은 227.96 mg/g였다.
- 각각의 양파껍질추출물 그룹에서는 10,000 ppm까지는 Lot-C가 가장 높은 활성을, 15,000～20,000 ppm에서는 Lot-B가 가장 높은 활성을 가져 그룹(Lot)에서 유의적 차이를 보였으나(p<0.05), 모두 농도가 증가함에 따라 높은 유사활성을 가지는 경향을 보였다.
- 대조구로 BHA, BHT 및 α-tocopherol를 사용하여 200 ppm (인공 항산화제의 허용기준치)의 농도에서 측정한 DPPH radical 소거활성은 각각 24.46%, 58.24%, 40.71%로 나타났다.
- 높은 DPPH radical 소거활성을 보이는 물질에는 polyphenol처럼 구조 중 hydroxyl group을 포함하여 DPPH radical과 반응하기에 적합한 입체구조를 가지는 화합물이 존재한다고 알려져 있다[10]. 따라서 본 실험의 DPPH radical 소거활성 효과는 양파껍질추출물의 phenol화합물과 flavonoid 화합물에 기인된 것으로 사료된다. 한편 양파껍질로부터 이들 기능성물질의 추출, 농축 및 동결건조 등 일련의 과정을 공장규모에서 대량 처리함으로서 오는 Lot-A～C간의 유의적 차이는 건강기능성식품 기능성원료 및 기준 · 규격[26]에서도 평균±20% 범위을 요구하고 있어 본 실험에서도 이 수준을 만족하였다.
- 87 mg/g로, 본 실험에서의 양파껍질추출물과 유사한 함량을 나타내었다. 본 실험에서 total flavonoid와 total phenol 함량은 그룹(Lot) 간에 유의적 차이를 보였는데 이는 본 실험에서 수거한 양파껍질의 종과 지역이 넓게 분포하고 있음으로 기인되며, 양파에서 기능성 효과를 나타내는 물질의 함량도 재배지역, 수확시기, 토양의 비옥한 정도, 품종에 의해 기능성 성분 등이 영향을 받은 것으로 사료된다[2].
- 양파껍질추출물(200 ppm)과 대조군으로 사용한 항산화제와 비교시 BHA 및 α-tocopherol에 비해서는 다소 낮은 소거활성을 나타내었으나, BHT에 비해서는 양파껍질추출물이 더 높았다.
- 양파껍질추출물의 무기질 7종(Ca, Fe, Mg, K, P, Na 및 Zn)을 분석한 결과는 Table 2와 같다. 양파껍질추출물에서는 K가 13,767.56～15,506.78 ppm으로 가장 많은 함량을 차지하였고, Na이 8,602.44～9,796.00 ppm, Ca은 4,255.78～4,903.33 ppm으로 세 번째로 많은 함량을 차지하였다. 그리고 Mg, P, Fe은 각각 1,433.
- 양파껍질추출물의 SOD 유사활성은 Lot A, B 및 C 에서 5,000 ppm에서 4.63～9.75%, 10,000 ppm에서 31.92～39.29%, 15,000 ppm에서 71.23～77.60%, 그리고 20,000 ppm에서 85.85～91.58%의 범위로 나타내었다(Table 5). 각각의 양파껍질추출물 그룹에서는 10,000 ppm까지는 Lot-C가 가장 높은 활성을, 15,000～20,000 ppm에서는 Lot-B가 가장 높은 활성을 가져 그룹(Lot)에서 유의적 차이를 보였으나(p<0.
- 양파껍질추출물의 quercetin 함량은 Lot A, B 및 C, 각각 102.89, 93.67 및 107.29 mg/g로 평균 101.28 mg/g의 quercetin함량을 나타내었다(Table 3). Quercetin은 활성산소의 산화활동을 억제하거나 제거하는 능력이 매우 강하여 지질과산화작용의 억제기능[6], DNA 손상 회복기능[31] 등의 항산화 능력이 아주 뛰어난 것으로 보고되고 있다.
후속연구
- Hubbard 등[15]은 quercetin이 혈소판 응집을 억제시켰다고 보고하였으며, quercetin이 함유되어 있는 식사의 섭취가 collagen에 의해 촉진되는 혈소판 응집 억제 효과 조사에서 quercetin 함량이 높은 양파스프(quercetin 69 mg)를 섭취한 그룹이 함량이 낮은 스프(quercetin 5 mg)를 섭취한 그룹에 비해 혈중 quercetin 농도가 높았으며, 혈소판 응집이 억제되었다고 하였다[14]. 이러한 연구결과와 비교하여 볼 때 본 실험에서 제조된 양파껍질추출물에 함유된 flavonoid화합물에 의해 혈전용해능을 나타낸 것으로 추정되며, 식품에서 유래하는 항혈전제로서의 가능성을 위해 추가적으로 이를 규명하기 위한 연구가 필요한 것으로 사료된다.
- Quercetin은 활성산소의 산화활동을 억제하거나 제거하는 능력이 매우 강하여 지질과산화작용의 억제기능[6], DNA 손상 회복기능[31] 등의 항산화 능력이 아주 뛰어난 것으로 보고되고 있다. 이에 본 실험의 flavonoid를 포함한 total phenol화합물의 분석 결과를 보면 양파껍질추출물에서 높은 함량을 포함하고 있어 phenol화합물이 지니는 생리적 효과가 뛰어날 것으로 판단된다.
- 이에 양파 가공부산물인 양파껍질로부터 유효성분인 flavonoid 물질을 추출·활용한다면 양파의 폐기율 감소와 더불어 생리활성물질을 가지는 고부가가치의 기능성 식품소재로서의 개발이 예측된다.
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