[논문]추출방법에 따른 돼지감자 잎의 항산화 및 생리활성 비교

김재원; 김종규; 송인성; 권은성; 윤광섭

doi:10.3746/jkfn.2013.42.1.068

추출방법에 따른 돼지감자 잎의 항산화 및 생리활성 비교
Comparison of Antioxidant and Physiological Properties of Jerusalem Artichoke Leaves with Different Extraction Processes 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.42 no.1, 2013년, pp.68 - 75

김재원 (대구가톨릭대학교 식품공학전공) , 김종규 (대구가톨릭대학교 식품공학전공) , 송인성 (대구가톨릭대학교 식품공학전공) , 권은성 (대구가톨릭대학교 식품공학전공) , 윤광섭 (대구가톨릭대학교 식품공학전공)

초록
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돼지감자 잎의 활용 및 생리활성을 증가시킬 수 있는 적정 추출방법을 알아보고자 환류냉각, 상온교반, 가압가열 및 저온고압 추출법을 이용하여 추출한 돼지감자 잎 추출물의 생리활성을 비교하였다. 추출수율은 가압가열추출, 환류냉각추출, 상온교반추출, 저온고압추출 순으로 높은 수율을 나타내었다. 폴리페놀 함량은 상온교반추출 및 환류냉각추출의 경우 대등한 함량을 나타낸 반면 가압가열추출 및 저온고압추출에서는 유의적으로 높은 함량을 나타내었으며, 플라보노이드 함량은 가압가열추출 및 저온고압추출에서 높은 함량을 나타내었다. Proanthocyanidin 함량에서는 저온고압추출에서 가장 높은 함량이 검출된 반면 가압가열추출에서는 상온교반 및 환류냉각추출에 비해 낮은 함량을 나타내었다. 항산화 활성에서는 모든 추출물이 농도가 증가함에 따라 활성은 비례적으로 증가하였다. 가압가열추출 및 저온고압추출에서 유의적으로 높은 활성을 나타내었으며, ${\alpha}$-glucosidase, xanthine oxidase 및 angiotensin I-converting enzyme 저해활성에서는 저온고압추출물에서 우수한 활성을 나타내었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 가압가열 및 저온고압추출물이 소재 활용가치가 높을 것으로 사료되며 천연 항산화제 및 기능성 증진을 위한 소재로 이용 가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The physiological properties of water extracts from Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) leaves (JAL) with different extraction processes (stirrer extraction, SE; reflux extraction, RE; autoclave extraction, AE; low temperature high pressure extraction, LTPE) were investigated. The freeze-dried powder yields of SE, RE, AE, and LTPE were 22.33%, 29.88%, 31.65, and 15.74%, respectively. AE showed the highest value of extract yield. The $a^*$ and $b^*$ values were higher in AE compared to other extracts. Total polyphenolics and flavonoids contents in AE was significantly higher than in other extracts. The amount of proanthocyanidin related substances were highest in LTPE (29.36 mg/g), followed by RE (21.57 mg/g), SE (20.35 mg/g), and AE (13.02 mg/g). The electron donating abilities of SE, RE, AE, and LTPE at a concentration of $500{\mu}g/mL$ (w/v) were 76.16%, 39.55%, 25.50%, and 12.59%, respectively. Reducing power for the four different processes was 1.79, 1.60, 1.51, and 1.17, respectively. Additionally the same tendency was observed with electron donating ability and reducing power for ABTS radical and nitrite scavenging abilities. AE and LTPE showed relatively high antioxidant activities. Alpha-glucosidase, xanthine oxidase, and angiotensin I-converting enzyme inhibitory activities of LTPE at a concentration of $500{\mu}g/mL$ (w/v) were somewhat higher than other extracts. Additionally, there was significantly higher or little lower inhibitory activity compared to the control group. In conclusion, we provided experimental evidence that extracts of JAL have potential as functional materials, and component analysis of JAL could be used as new cosmeceuticals. Also, LTPE is the superior method for the enhancement of biological activity.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 돼지감자 잎의 이용가치를 향상시키고 효율적인 추출방법을 구명하고자 추출방법에 따른 생리활성을 조사함으로써 효과적인 추출방법을 제시하고, 기능성 소재로서의 개발 가능성을 검토하고자 하였다.

가설 설정

5)NS: not significant.

제안 방법

ACE 저해활성은 Cushman과 Chung의 방법(16)을 변형하여 측정하였으며, 조효소액은 rabbit lung acetone powder(Sigma-Aldrich Co.)를 0.2 g/10 mL(w/v)의 농도로 4℃ 에서 24시간 추출한 후, 원심분리(4℃, 4,000 rpm, 40 min)하여 상등액을 조효소액으로 사용하였다. 기질은 0.
Hunter scale에 의한 L* (lightness), a* (redness-greenness), b* (yellowness-blueness) 및 H°(Hue angle) 값을 측정하였으며, Chroma value는 다음의 계산식에 의하여 산출하였다.
, Seoul, Korea)를 이용하여 250 rpm으로 24시간 3회 반복 추출하였고, 환류냉각추출은 분쇄 시료와 용매를 넣은 용기에 냉각관을 부착하여 80℃의 맨틀 상에서 3시간씩 3회 반복 추출하였다. 가압가열추출은 고 autoclave(DF-100A, DOORI Scientific Co., Gyeonggi-do, Korea)를 이용하여 121℃에서 15분 동안 추출하였으며 저온 고압추출은 rapid extractor(FT110, Benchtop rapid extractor, ARMFIELD, Hampshire, England)를 이용하여 실온에서 1시간 동안 8.0 bar의 압력 하에서 2회 반복 추출하였다. 각각의 추출물은 Whatman No.
, Tokyo, Japan)로 여과한 다음 rotary vacuum evaporator (rotary vacuum evaporator N-N series, EYELA, Tokyo, Japan)로 감압농축한 후에 동결건조(FD SFDSM12, Samwon)하여 분말 시료를 제조하였으며 -50℃에 보관하면서 실험에 사용하였다. 각 추출물들의 수율은 추출액을 동결건조시켜 건물 중량을 구한 다음 추출액 조제에 사용한 원료건물량에 대한 백분율로 나타내었다.
다음에 3 mM ρNPG(ρ-nitrophenyl α-D-glucopyranoside) 0.1 mL를 첨가하여 37℃에서 10분간 반응시킨 후 0.1 M Na2CO3 0.75 mL로 반응을 정지시켜 405 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 저해활성은 α-glucosidase inhibition(%)＝[1－(CAbs－SAbs)/ (CAbs－BAbs)]×100: “CAbs, 대조구 흡광도; SAbs, 시료 흡광도; BAbs, 시료 무첨가구의흡광도”에 의하여 산출하였다.
다음에 37℃에서 15분간 반응시킨 후 1 N HCl 1 mL를 가하여 반응을 종결시킨 다음, 반응액 중에 생성된 uric acid의 양을 292 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 계산식 xanthine oxidase inhibition(%)＝100－[(O.D of sample/ O.D of control)×100]에 의하여 산출하였다.
대조구는 Griess reagent 대신 증류수를 사용하였으며, 계산식 nitrite scavenging activity(%)＝100－[(O.D of sample/ O.D of control)×100]에 의하여 산출하였다.
대조구로서는 추출물 대신 추출용매 50 μL을가하여 측정하였으며, 저해활성은 계산식 ACE inhibition (%)＝[1－(CAbs－SAbs)/ (CAbs－BAbs)]×100: “CAbs, 대조구흡광도; SAbs, 시료 흡광도; BAbs, 시료 무첨가구의 흡광도”에 의하여 산출하였다.
돼지감자 잎 추출방법은 분쇄시료 100 g에 10배의 증류수를 가한 후 상온교반추출(stirrer extraction, SE), 환류냉각 추출(reflux extraction, RE), 가압가열추출(autoclave extraction, AE), 저온고압추출(low temperature high pressure extraction, LTPE) 방법으로 추출물을 제조하였다. 상온교반추출은 25±2℃의 실온에서 교반기(Wise Stir SMHS3, DAIHAN Scientific Co.
돼지감자 잎의 활용 및 생리활성을 증가시킬 수 있는 적정 추출방법을 알아보고자 환류냉각, 상온교반, 가압가열 및 저온고압 추출법을 이용하여 추출한 돼지감자 잎 추출물의 생리활성을 비교하였다. 추출수율은 가압가열추출, 환류냉각 추출, 상온교반추출, 저온고압추출 순으로 높은 수율을 나타내었다.
상온교반추출은 25±2℃의 실온에서 교반기(Wise Stir SMHS3, DAIHAN Scientific Co., Seoul, Korea)를 이용하여 250 rpm으로 24시간 3회 반복 추출하였고, 환류냉각추출은 분쇄 시료와 용매를 넣은 용기에 냉각관을 부착하여 80℃의 맨틀 상에서 3시간씩 3회 반복 추출하였다.
추출 분말의 색도는 표준백색판으로 보정된 Chromameter (Chromameter CR-200, Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. Hunter scale에 의한 L* (lightness), a* (redness-greenness), b* (yellowness-blueness) 및 H°(Hue angle) 값을 측정하였으며, Chroma value는 다음의 계산식에 의하여 산출하였다.
희석된 용액 950 μL에 추출물 50 μL를 가하여 암소에서 10분간 반응시킨 후 732 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 계산식 ABTS radical scavenging ability(%)＝100－[(O.D of sample/ O.D of control)×100]에 의하여 활성을 산출하였다.

대상 데이터

0 bar의 압력 하에서 2회 반복 추출하였다. 각각의 추출물은 Whatman No. 1 여과지(Toyo Ltd., Tokyo, Japan)로 여과한 다음 rotary vacuum evaporator (rotary vacuum evaporator N-N series, EYELA, Tokyo, Japan)로 감압농축한 후에 동결건조(FD SFDSM12, Samwon)하여 분말 시료를 제조하였으며 -50℃에 보관하면서 실험에 사용하였다. 각 추출물들의 수율은 추출액을 동결건조시켜 건물 중량을 구한 다음 추출액 조제에 사용한 원료건물량에 대한 백분율로 나타내었다.
본 연구에서 사용한 돼지감자(Helianthus tuberosus L.) 잎은 2009년 6월 전남 장성군 삼계면에서 채취한 것을 제공 받았으며 세척한 후 동결건조(freeze dryer, FD SFDSM12, Samwon, Seoul, Korea)한 다음 분쇄기(IKA A11 basic, IKA-Werke GmbH, Staufen, Germany)를 사용하여 40 mesh로 분쇄한 분말을 -50℃에 보관하면서 실험에 사용하였다.

데이터처리

모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나타내었고, 유의성 검증은 version 12의 SPSS(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software package program을 이용하여 Duncan's multiple range test를 행하였다.

이론/모형

Abdel-Hameed(8)의 방법에 따라 시료 100 mL에 5% sodium nitrite 0.15 mL를 가한 후 25℃에서 6분간 방치한 다음 10% aluminium chloride 0.3 mL를 가하여 25℃에서 5분간 방치하였다. 다음 1 N NaOH 1mL를 가하고 vortex 상에서 가한 후 510 nm에서 흡광도를 측정하였으며 rutin hydrate (Sigma-Aldrich Co.
Blois(10)의 방법에 따라 시료 0.2 mL에 0.4 mM DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl) 용액 0.8 mL를 가하여 10분간 방치한 다음 525 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 계산식 DPPH radical scavenging ability(%)＝100－[(O.D of sample/ O.D of control)×100]에 의하여 활성도를 산출하였다.
Dewanto 등(7)의 방법에 따라 시료 100 μL에 2% sodium carbonate 2 mL와 50% Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 가한 후 720 nm에서 흡광도를 측정하였으며 gallic acid (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)의 검량선에 의하여 함량을 산출하였다.
Kim 등(14)의 방법에 따라 추출물 0.05 mL, 1 uint/mL α-glucosidase 0.05 mL와 200 mM potassium phosphate buffer(pH 7.0) 0.05 mL를 잘 혼합하여 37℃에서 10분간 전처리 하였다.
Stirpe와 Della Corte의 방법(15)에 따라 추출물 0.1 mL와 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 7.5) 0.6 mL에 2 mM xanthine 기질액 0.2 mL를 첨가하고 xanthine oxidase(0.2 U/mL) 0.1 mL를 가하였다. 다음에 37℃에서 15분간 반응시킨 후 1 N HCl 1 mL를 가하여 반응을 종결시킨 다음, 반응액 중에 생성된 uric acid의 양을 292 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 계산식 xanthine oxidase inhibition(%)＝100－[(O.
Vanillin-sulfuric acid법(9)에 따라 시료 200 μL에 1.2% vanillin 용액 500 μL와 20% sulfuric acid 500 μL를 혼합하여 20분간 방치한 후 500 nm에서 흡광도를 측정하였으며, (+)- catechin(Sigma-Aldrich Co.)의 검량선에 의하여 함량을 산출하였다.

성능/효과

10～1,000 mg% 농도에서의 DPPH 라디칼 소거활성은 추출방법별 유의적인 차이를 나타내었으며 농도가 증가함에 따라 활성은 비례적으로 증가하였다. 100 mg%의 농도에서 SE, RE, AE 및 LTPE는 각각 65.80%, 21.56%, 12.61% 및 11.23%로 가압가열추출 및 저온고압추출에서 유의적으로 높은 활성을 보였으며, 가압가열추출물은 대조군인 BHT(butylated hydroxytolune)보다 우수한 활성을 나타내었다. 농도가 증가할수록 환원력도 유의적으로 증가하였으며 DPPH 라디칼 소거활성과 유사한 경향을 나타내었는데, 50 mg% 농도에서의 환원력(OD700)은 LTPE(0.
1과 같다. 10～1,000 mg% 농도에서의 DPPH 라디칼 소거활성은 추출방법별 유의적인 차이를 나타내었으며 농도가 증가함에 따라 활성은 비례적으로 증가하였다. 100 mg%의 농도에서 SE, RE, AE 및 LTPE는 각각 65.
한편 동일 농도(50～500 mg%)의 모든 처리구에서 ABTS 라디칼 소거능이 전자공여능에 비하여 높은 활성을 나타내는 것은 라디칼을 제거하는 기작이 다르고, 기질이 결합하는 정도가 다르다는 점에서 낮은 농도에서도 높은 활성을 나타내는 것으로 판단된다(12). 10～500 mg%의 농도에서의 아질산염 소거능은 AE (20.57～45.28%) 및 LTPE(21.36～37.71%)가 BHT(10.34～24.54%)에 비해 유의적으로 높은 활성을 나타내었으며 가압가열추출, 저온고압추출, 환류냉각추출, 상온교반추출 순으로 높은 활성을 나타내었다. Takashi 등(27)의 보고에 따르면 폴리페놀과 플라보노이드 화합물은 종류에 따라 차이는 있으나 phenol계 유도체들이 nitroso 화합물의 생성을 억제 한다고 하여 본 연구에서 추출방법에 따른 소거활성의 차이는 페놀화합물의 함량 차이에 의한 결과라 판단되며, 유용성 분의 함량이 높을수록 라디칼 소거능이 높아지는 양적 상관관계를 나타내는 것으로 확인되었다.
500 μg/mL 농도에서 XO 저해활성은 SE, RE, AE 및 LTPE가 각각 27.78%, 47.40%, 38.02% 및 50.35%를 나타내었으며 저온고압추출에서 가장 높은 활성을 나타내었다.
500μg/mL 농도에서 α-glucosidase 저해활성은 SE, RE, AE 및 LTPE가 각각 22.76%, 36.30%, 42.27% 및 54.59%로 저온고압추출에서 가장 높았으며, 다음으로 가압가열, 환류냉각, 상온교반추출 순으로 나타났다.
ACE 저해활성은 SE, RE, AE 및 LTPE가 각각 28.37%, 46.44%, 50.33%, 64.78%로 저온고압추출에서 가장 높았고 다음으로 가압가열추추출, 환류냉각추출, 상온교반추출 순의 저해활성을 나타내었다. 항고혈압활성의 차이는 식물자원에 함유된 다양한 페놀화합물의 작용에 의한 가능성이 높다는 보고와(34) 식물체 잎에서 분리한 페놀성 물질 중 flavonoid 성분이 ACE 저해활성을 높인다는 보고(35)로 볼 때 활성의 차이는 추출방법에 따라 함유되는 페놀화합물에 기인한 것으로 추측되며, 향후 체계적인 분석이 필요할 것으로 사료된다.
24 mg으로 가압가열추출 및 저온고압추출에서 높은 함량을 나타내어 폴리페놀 함량의 결과와 유사한 경향을 나타내었다. Proanthocyanidin 함량에서는 SE, RE, AE 및 LTPE가 g당 각각 20.35 mg, 21.57 mg, 13.02 mg 및 29.36 mg으로 저온고압추출에서 가장 높은 함량이 검출된 반면 가압가열추출에서는 상온교반 및 환류 냉각추출에 비해 낮은 함량을 나타내어 고온에 의한 성분의 손실이 있는 것으로 나타났다. 식품 중 과일 및 채소류의 경우 열처리 시 열에 민감한 성분의 손실은 발생하지만 처리 하는 동안 발생하는 다양한 화학적 변화에 의해 생리활성물질이 증가되며, 대표적인 성분이 폴리페놀인 것으로 보고 되고 있다(21).
2와 같다. SE, RE, AE 및 LTPE의 ABTS 라디칼 소거활성은 농도가 증가함에 따라 그 활성도 비례적으로 증가하였으며 10 mg% 농도에서는 추출방법에 따른 모든 추출물이 대조군 BHT보다는 낮은 활성을 나타낸 반면, 50～500 mg%의 농도에서는 가압가열추출 및 저온고압추출에서 BHT와 유사하거나 다소 높은 활성을 나타내었다. 한편 동일 농도(50～500 mg%)의 모든 처리구에서 ABTS 라디칼 소거능이 전자공여능에 비하여 높은 활성을 나타내는 것은 라디칼을 제거하는 기작이 다르고, 기질이 결합하는 정도가 다르다는 점에서 낮은 농도에서도 높은 활성을 나타내는 것으로 판단된다(12).
추출방법을 달리한 돼지감자 잎 추출물의 폴리페놀, 플라보노이드 및 proanthocyanidin의 함량을 측정한 결과는 Table 2와 같다. SE, RE, AE 및 LTPE의 폴리페놀 함량은 g당 39.76 mg, 41.12 mg, 96.90 mg 및 56.71 mg으로 상온교반추출 및 환류냉각추출의 경우 대등한 함량을 나타낸 반면 가압가열추출 및 저온고압추출에서는 유의적으로 높은 함량을 나타내었는데, 특히 가압가열추출이 다른 추출방법에 비하여 1.7～2.4배 높은 함량을 나타내었다. Yuan 등(6)의 보고에 따르면 돼지감자 잎의 분획별에 따른 총 폴리페놀 함량의경우 60% 에탄올을 가한 crude 추출물의 경우 g당 101.
항산화 활성에서는 모든 추출물이 농도가 증가함에 따라 활성은 비례적으로 증가하였다. 가압가열추출 및 저온고압추출에서 유의적으로 높은 활성을 나타내었으며, α-glucosidase, xanthine oxidase 및 angiotensin I-converting enzyme 저해활성에서는 저온고압추출물에서 우수한 활성을 나타내었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 가압가열 및 저온고압추출물이 소재 활용가치가 높을 것으로 사료되며 천연 항산화제 및 기능성 증진을 위한 소재로 이용 가능할 것으로 판단된다.
23%로 가압가열추출 및 저온고압추출에서 유의적으로 높은 활성을 보였으며, 가압가열추출물은 대조군인 BHT(butylated hydroxytolune)보다 우수한 활성을 나타내었다. 농도가 증가할수록 환원력도 유의적으로 증가하였으며 DPPH 라디칼 소거활성과 유사한 경향을 나타내었는데, 50 mg% 농도에서의 환원력(OD700)은 LTPE(0.69)가 BHT(0.70)와 대등한 값을 나타내었으며 SE, RE, AE에서 추출물의 농도가 증가함에 따라 그 활성 역시 증가하기 때문에 기능성 소재로써의 활용도는 높을 것으로 사료된다. Osawa(25)는 phenol성 물질이 항산화능을 포함한 다양한 생리적 효능을 나타내며 이는 주로 환원력에 의한 효과라고 보고한 바 있으며, Kwon 등(26)은 처리온도(110～150ºC), 시간(1～5 h)을 변수로 고온고압 처리한 결과 항산화활성, 폴리페놀, 플라보노이드 및 갈변지표 물질인 HMF(5-hydroxymethylfurfural) 함량이 유의적으로 증가하였으며 처리 시간보다는 온도에 더 많은 영향을 준다고 보고하여 온도와 압력에 따른 상관관계를 보고하였다.
45 mg이 검출되었으며 추출용매에 따른 함량의 차이를 나타내는 것으로 보고하였다. 동정된 주된 활성성분으로는 3-O-caffeoylquinic acid, caffeic acid, 3,5-dicaffeoylquinic acid, 1,5-dicaffeoylquinic acid, 4,5-dicaffeoylquinic acid, 3,5-dicaffeoylquinic acid methyl ether 등의 화합물이 확인되었는데 본 연구에서 추출 방법에 따른 활성의 차이는 페놀 화합물의 함량 비에 따른 결과라 사료된다. 플라보노이드 함량에서는 g당 각각 24.
Osawa(25)는 phenol성 물질이 항산화능을 포함한 다양한 생리적 효능을 나타내며 이는 주로 환원력에 의한 효과라고 보고한 바 있으며, Kwon 등(26)은 처리온도(110～150ºC), 시간(1～5 h)을 변수로 고온고압 처리한 결과 항산화활성, 폴리페놀, 플라보노이드 및 갈변지표 물질인 HMF(5-hydroxymethylfurfural) 함량이 유의적으로 증가하였으며 처리 시간보다는 온도에 더 많은 영향을 준다고 보고하여 온도와 압력에 따른 상관관계를 보고하였다. 따라서 가압가열추출에서 DPPH 라디칼 저해활성 및 환원력이 높은 현상은 이에 함유된 폴리페놀 함량 및 갈변물질에 기인된 것으로 판단되며 추출방법에 따라 항산화성분의 전환 및 추출되는 정도가 달라짐에 따른 결과로 여겨진다. 한편 낮은 농도에서도 우수한 활성을 나타낸 가압가열추출의 경우 단일 성분이 아닌 추출물임을 고려해 볼때 활성성분의 분리 및 구조 동정을 통하여 우수한 유효성을 가지는 항산화제 개발이 가능할 것으로 판단된다.
색도에서는 밝기를 나타내는 L* 값의 경우 추출방법에 따른 차이는 나타나지 않았다. 반면 가압가열추출 및 저온고압추출의 경우 적색도를 나타내는 a* 및 황색도를 나타내는 b* 값은 증가하였으며, 색상을 나타내는 H^o값 및 채도를 나타내는 chroma value는 감소하는 경향을 나타내었다.
고압 하에서는 단백질이 변성되거나 세포막이 비가역적으로 분해되어 막 투과성이 증가됨에 따라 물질 이동이 용이하게 되어 보다 많은 성분이 세포 밖으로 용출되는 것으로 추정하고 있다. 본 연구에서 환류냉각추출 및 가압가열추출 시 높은 수율을 나타내는 것은 열과 압력에 의하여 불용성 성분들이 가용성화 됨에 따라 용출이 용이하게 된 결과라 판단되며, 가압가열추출에서 추출시간 대비 높은 수율을 나타내는 점으로 볼 때 적정 고온의 온도 처리와 압력에 의한 추출법이 산업적 적용에 경제적일 것으로 판단된다. 한편 Jin 등(19)은 저온고압 공정을 통한 매자 나무 추출물이 일반 추출공정을 통한 추출물에 비해 약 1.
돼지감자 잎의 활용 및 생리활성을 증가시킬 수 있는 적정 추출방법을 알아보고자 환류냉각, 상온교반, 가압가열 및 저온고압 추출법을 이용하여 추출한 돼지감자 잎 추출물의 생리활성을 비교하였다. 추출수율은 가압가열추출, 환류냉각 추출, 상온교반추출, 저온고압추출 순으로 높은 수율을 나타내었다. 폴리페놀 함량은 상온교반추출 및 환류냉각추출의 경우 대등한 함량을 나타낸 반면 가압가열추출 및 저온고압 추출에서는 유의적으로 높은 함량을 나타내었으며, 플라보노이드 함량은 가압가열추출 및 저온고압추출에서 높은 함량을 나타내었다.
추출방법을 달리한 돼지감자 잎의 추출수율 및 색도는 Table 1과 같다. 추출수율은 환류냉각추출(RE, reflux extraction), 상온교반추출(SE, stirrer extraction), 가압가열추출(AE, autoclave extraction), 저온고압추출(LTPE, low temperature high pressure extraction)이 각각 22.33%, 29.88%, 31.65% 및 15.74%로 추출방법에 따라 유의적인 차이를 나타내었으며, 가압가열추출, 환류냉각추출, 상온교반추출, 저온고압추출 순으로 높은 수율을 나타내었다. 식물성 polyphenolic 화합물의 경우 수용성 또는 지용성으로 구분되며 추출되는 조건에 따라 그 성분들이 달라지기 때문에 추출 수율에 있어서도 많은 차이를 나타낸다(17).
추출수율은 가압가열추출, 환류냉각 추출, 상온교반추출, 저온고압추출 순으로 높은 수율을 나타내었다. 폴리페놀 함량은 상온교반추출 및 환류냉각추출의 경우 대등한 함량을 나타낸 반면 가압가열추출 및 저온고압 추출에서는 유의적으로 높은 함량을 나타내었으며, 플라보노이드 함량은 가압가열추출 및 저온고압추출에서 높은 함량을 나타내었다. Proanthocyanidin 함량에서는 저온고압추출에서 가장 높은 함량이 검출된 반면 가압가열추출에서는 상온교반 및 환류냉각추출에 비해 낮은 함량을 나타내었다.

후속연구

돼지감자 잎 저온고압추출의 경우 양성 대조군인 acarbose(46.32%, 500 μg/mL)보다 높은 저해활성을 나타내어 향후 혈당의 급격한 증가를 예방할 수 있는 기능성 소재로서의 개발 가능성이 있을 것으로 사료된다.
이상의 결과 α-glucosidase, XO 및 ACE 저해활성 모두에서 저온고압추출이 우수한 저해활성을 나타내었는데 이는 저온고압 하에서 세포막이 비가역적으로 분해되거나 막 투과성이 증가됨에 따라 물질 이동이 용이하게 되어 보다 많은 성분이 세포 밖으로 쉽게 용출되어 나옴과 동시에 약용식물의 주요 유용성분을 불순물 없이 높은 순도로 추출할 수 있는 공정(36)과 낮은 온도 하에서 열적손실이 적음에 따라 기능 특이성을 나타내는 것으로 추정되며, 추후 어떤 물질에 의해 저해활성이 높아졌는지 추가적인 연구와 효능검증이 요망된다. 또한 돼지감자 잎 추출물의 경우 단일 성분이 아닌 추출물임을 고려해 볼 때 추후 분리 및 구조 동정을 통하여 천연의 건강소재 자원으로 매우 유용할 것으로 생각된다.
가압가열추출 및 저온고압추출에서 유의적으로 높은 활성을 나타내었으며, α-glucosidase, xanthine oxidase 및 angiotensin I-converting enzyme 저해활성에서는 저온고압추출물에서 우수한 활성을 나타내었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 가압가열 및 저온고압추출물이 소재 활용가치가 높을 것으로 사료되며 천연 항산화제 및 기능성 증진을 위한 소재로 이용 가능할 것으로 판단된다.
이상의 결과 α-glucosidase, XO 및 ACE 저해활성 모두에서 저온고압추출이 우수한 저해활성을 나타내었는데 이는 저온고압 하에서 세포막이 비가역적으로 분해되거나 막 투과성이 증가됨에 따라 물질 이동이 용이하게 되어 보다 많은 성분이 세포 밖으로 쉽게 용출되어 나옴과 동시에 약용식물의 주요 유용성분을 불순물 없이 높은 순도로 추출할 수 있는 공정(36)과 낮은 온도 하에서 열적손실이 적음에 따라 기능 특이성을 나타내는 것으로 추정되며, 추후 어떤 물질에 의해 저해활성이 높아졌는지 추가적인 연구와 효능검증이 요망된다.
따라서 가압가열추출에서 DPPH 라디칼 저해활성 및 환원력이 높은 현상은 이에 함유된 폴리페놀 함량 및 갈변물질에 기인된 것으로 판단되며 추출방법에 따라 항산화성분의 전환 및 추출되는 정도가 달라짐에 따른 결과로 여겨진다. 한편 낮은 농도에서도 우수한 활성을 나타낸 가압가열추출의 경우 단일 성분이 아닌 추출물임을 고려해 볼때 활성성분의 분리 및 구조 동정을 통하여 우수한 유효성을 가지는 항산화제 개발이 가능할 것으로 판단된다.
항고혈압활성의 차이는 식물자원에 함유된 다양한 페놀화합물의 작용에 의한 가능성이 높다는 보고와(34) 식물체 잎에서 분리한 페놀성 물질 중 flavonoid 성분이 ACE 저해활성을 높인다는 보고(35)로 볼 때 활성의 차이는 추출방법에 따라 함유되는 페놀화합물에 기인한 것으로 추측되며, 향후 체계적인 분석이 필요할 것으로 사료된다. 한편 돼지감자 잎 추출물의 경우 대표 저해인자로 알려진 활성물질인 catechin(83.34%)의 수준에는 미치지 못하나 높은 활성을 나타내어 천연 항고혈압 소재로써의 이용 가능성을 예견케 하였으며, 특히 저온고압추출 시 우수한 활성을 나타내어 산업적 활용에 기여할 수 있으리라 사료된다.
78%로 저온고압추출에서 가장 높았고 다음으로 가압가열추추출, 환류냉각추출, 상온교반추출 순의 저해활성을 나타내었다. 항고혈압활성의 차이는 식물자원에 함유된 다양한 페놀화합물의 작용에 의한 가능성이 높다는 보고와(34) 식물체 잎에서 분리한 페놀성 물질 중 flavonoid 성분이 ACE 저해활성을 높인다는 보고(35)로 볼 때 활성의 차이는 추출방법에 따라 함유되는 페놀화합물에 기인한 것으로 추측되며, 향후 체계적인 분석이 필요할 것으로 사료된다. 한편 돼지감자 잎 추출물의 경우 대표 저해인자로 알려진 활성물질인 catechin(83.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	돼지감자의 주성분인 이눌린의 효능은?	돼지감자의 주된 성분은 fructose 중합체인 이눌린으로 이는 괴경 건물중량의 약 75%를 차지한다(3). 이눌린의 효능으로 변비개선, 장 질환예방, 혈청 콜레스테롤 감소, 혈중 지질저하 및 혈당강하 등의 효능이 있는 것으로 보고(4)되었다. 현재까지 돼지감자의 연구로는 괴경에 그 주제가 한정되어 왔으나 최근 들어 돼지감자 잎의 간세포 보호효과(5), 돼지감자 잎 분획물의 유용성분과 항산화 활성(6) 등이 보고되면서 돼지감자 잎의 우수성이 밝혀진바 있다.
	돼지감자란 무엇인가?	돼지감자(Helianthus tuberosus L.)는 국화과 해바라기 속의 쌍떡잎 다년생 식물로 일명 돼지감자 혹은 뚱딴지로 불리며 다이어트에 좋고, 특히 성인병예방에 효과적인 것으로 알려지면서 최근 들어 주목받고 있는 작물로 북아메리카가 원산지이며, 우리나라의 기후조건에 맞아 전국 각지에 자생하고 있다(2). 돼지감자는 환경적응성이 강하며 생산량이 30 t/ha 이상 가능한 것으로 나타나 대량 수확할 수 있고 비교적 저렴한 가격으로 고소득을 올리는 경제작물로 인정되고 있다.
	돼지감자의 주성분은 무엇인가?	돼지감자의 주된 성분은 fructose 중합체인 이눌린으로 이는 괴경 건물중량의 약 75%를 차지한다(3). 이눌린의 효능으로 변비개선, 장 질환예방, 혈청 콜레스테롤 감소, 혈중 지질저하 및 혈당강하 등의 효능이 있는 것으로 보고(4)되었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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