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문제 정의
- 최근 건강식품이 점차 확대되고 있는 반면에, 이들 약용 식물에 대한 식품학적 성분 분석 및 항산화 활성 등에 대한 연구는 아직 초기 단계에 불과하다. 따라서 본 연구에서는 발효 공정을 이용한 산사 발효액의 함유성분 분석 및 소화활성에 대한 기초자료를 제공하고자 산사 발효액의 일반 성분, 색도, 총 페놀함량 등의 품질특성을 분석하였고, 항산화 및 소화활성 효과를 알아보고자 실시하였다.
- 본 연구에서는 발효 공정을 이용한 산사 발효액의 함유성분 분석 및 소화활성에 대한 기초자료를 제공하고자 산사 발효액의 일반성분, 색도, 총 페놀함량 등의 품질특성을 분석하였고, 항산화 및 소화활성 효과를 알아보고자 실시하였으며 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 10 mg/mL 농도의 산사발효물과 1.5 U/mL α-glucosidase 효소액 50 μL 및 0.2 M potassium phosphate buffer (pH 6.8) 360 μL를 혼합하여 405 nm에서 흡광도를 측정한 다음, 실온에서 5분간 preincubation하고 5 mM pNPG (4-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside) 50 μL를 가하여 실온에서 10분간 더 반응시킨 뒤 동일한 파장에서 흡광도를 측정하였고, 흡광도의 변화로부터 효소 조해활성을 계산하였다(Lim CS et al. 2005).
- 7.4 mM ABTS와 2.6 mM potassium persulphate를 제조한 후, 암소에 하루 동안 방치하여 양이온 (ABTS+)을 형성시킨 후, 734 nm에서 흡광도의 값이 1.5 이하가 되도록 희석하고 희석된 ABTS․+용액 1 mL에 시료 20 μL를 가하여 흡광도의 변화를 정확히 30분 후에 측정하였다.
- Benzie I & Stranin J(1996)의 방법을 변형하여 Ferric ion reducing antioxidant power (FRAP) assay를 통한 산사 발효액의 항산화능을 측정하였다.
- 본 실험에 사용된 산사(5 Kg)는 강원도 춘천에서 채취한 것으로 세척 후 항아리에 담은 뒤, 설탕(5 Kg)을 첨가하여 상온에서 100일간 열매의 엑기스 및 성분을 침출시켰다. 그 후 거름망을 이용하여 여과한 여과액을 다시 100일간 자연 발효시킨 후 함유성분분석에 사용하였으며, 항산화 활성 및 소화 효과 등을 측정하기 위하여 Whatman No. 2(Whatman Ltd., Maidstone, Kent, UK) 여과지를 이용하여 여과한 후, 회전진공농축기(EYELA N-1000, Tokyo, Japan)를 사용하여 40℃에서 감압농축하였다. 농축된 추출물들은 동결건조기(Modulyod-115, Thermo Electron Co, Waltham, MA, USA)를 이용하여 건조된 분말로 제조하여 시료로 사용하였다.
- 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 발효액은 α-amylase의 활성에 아무런 영향을 미치지 않았다[Table 3].
- 5 M NaOH, 1% 3,5-Dinitrosalicylic acid, 30% Rochelle salt) 시약 500 μL를 첨가하고 100℃에서 15분 동안 끓여 발색 시킨 후 빠르게 냉각시켰다. 이 반응액에 3배의 증류수를 가하여 잘 교반한 후, UVvisible spectrophotometer를 이용하여 540 nm에서 흡광도 변화를 측정하고 저해율을 계산하였으며, 대조물질로 acarbose(Sigma, USA)를 사용하여 저해활성을 비교하였다(Lim CS et al. 2005).
- 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl radical (DPPH)는 free radical에 대한 시료의 항산화 효능을 확인하기 위하여 사용한다. 전자공여능 측정은 Kim 등(2002)의 방법을 변형하여 측정하였다. Ethanol에 용해시킨 4 mM DPPH 용액 0.
- 즉, 산사 발효액을 1 mg/mL의 농도로 제조한 뒤, 2% sodium carbonate 용액 1 mL와 10% Folin-Ciocalteu's reagent 1 mL를 혼합하여 1시간 방치 후 Microplate Reader(Molecular Devices, Sunnyvale, CA USA)로 750 ㎚에서 흡광도를 측정하였다.
- 모든 측정은 3회 반복하여 실시하였으며, 평균값 ± 표준편차로 나타내었다. 총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteau의 방법을 변형하여 측정하였다(Sato M et al. 1996). 즉, 산사 발효액을 1 mg/mL의 농도로 제조한 뒤, 2% sodium carbonate 용액 1 mL와 10% Folin-Ciocalteu's reagent 1 mL를 혼합하여 1시간 방치 후 Microplate Reader(Molecular Devices, Sunnyvale, CA USA)로 750 ㎚에서 흡광도를 측정하였다.
- 총 폴리페놀 화합물은 gallic acid를 이용하여 작성한 표준곡선(y = 15.851x + 0.0492, R² = 0.9992)으로 부터 함량을 구하였다.
- 환원력의 측정은 Oyaizu(1986)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 1 mL에 pH 6.
- 효소활성단위는 1분간에 1μg의 tyrosine을 생성하는 효소의 양을 1 unit으로 하였으며, 효소역가는 (본반응 흡광도-Blank 흡광도) X 희석배수로 하였고, pancreatin(Sigma, USA)을 대조물질로 사용하여 활성을 비교하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 산사(5 Kg)는 강원도 춘천에서 채취한 것으로 세척 후 항아리에 담은 뒤, 설탕(5 Kg)을 첨가하여 상온에서 100일간 열매의 엑기스 및 성분을 침출시켰다. 그 후 거름망을 이용하여 여과한 여과액을 다시 100일간 자연 발효시킨 후 함유성분분석에 사용하였으며, 항산화 활성 및 소화 효과 등을 측정하기 위하여 Whatman No.
데이터처리
- 모든 측정은 3회 반복하여 실시하였으며, 평균값 ± 표준편차로 나타내었다.
- 실험 결과는 SPSS package program(version 12.0)을 이용하여 평균±표준오차로 나타내었으며 각 군의 평균치간의 차이에 대한 유의성은 oneway ANOVA 분석을 수행하였고 평균값의 통계적 유의성은 p<0.05 수준에서 검증하였다.
- 측정값은 시료를 3반복 측정하여 평균값 ± 표준편차로 나타내었다.
이론/모형
- 2,2' - azino - bis(3 - ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) 라디칼 소거능 측정은 Roberta 등(1999)의 방법으로 측정하였다.
- 단백분해능 측정은 Kwon 등의 방법에 따라 측정하였다(Kwon SK et al. 1998). 측정을 위한 기질 용액은 casein 0.
- 산야초 발효액의 일반성분 분석은 AOAC법(AOAC 1995)에 준하여 실시하였다. 수분정량은 105 ℃ 상압가열건조법을 이용하였다.
- 산야초 발효액의 일반성분 분석은 AOAC법(AOAC 1995)에 준하여 실시하였다. 수분정량은 105 ℃ 상압가열건조법을 이용하였다. 조지방 정량은 diethyleter로 추출하는 Soxhlet으로, 조단백질은 semi-micro Kjeldahl법, 조회분은 550 ℃ 회화로를 이용한 건식회화법으로 각각 분석하였다.
- 수분정량은 105 ℃ 상압가열건조법을 이용하였다. 조지방 정량은 diethyleter로 추출하는 Soxhlet으로, 조단백질은 semi-micro Kjeldahl법, 조회분은 550 ℃ 회화로를 이용한 건식회화법으로 각각 분석하였다. 모든 측정은 3회 반복하여 실시하였으며, 평균값 ± 표준편차로 나타내었다.
성능/효과
- FRAP 방법은 앞에서의 DPPH radical 소거 활성 측정과는 메커니즘이 다른 항산화 검증법으로 DPPH 방법의 경우 free radical을 직접적으로 소거하는 것을 이용한 항산화 활성을 평가하는 방법인 반면, FRAP 방법은 산화 및 환원 반응을 이용한 측정방법이다(Student AK 1980). FRAP 방법으로 측정한 산사 발효액의 결과는 [Fig. 1(b)]와 같이 산사 발효액의 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 및 1.0 mg/mL의 농도에서 FRAP 활성은 각각 0.058, 0.057, 0.058, 0.054, 0.060 값으로 측정되었다.
- 1(d)]와 같다. 산사 발효액의 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 및 1.0 mg/mL의 농도에서 ABTS radical scavenging activity는 각각 0.10%, 2.58%, 2.60%, 3.02, 5.07%로 유의적으로 증가하는 경향이 나타났다. 이와 같은 결과는 Lee YJ et al.
- 산사 발효액의 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 및 1.0 mg/mL의 농도에서 DPPH radical scavenging activity는 각각 27.07±0.6%, 28.50±0.29%, 29.00±0.67%, 29.93%±0.60%, 32.30%±0.63%으로 산사 발효액 추출물의 농도가 증가함에 따라 DPPH radical savenging activity도 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다.
- 산사 발효액의 DPPH assay 결과는 산사 발효액의 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 및 1.0 mg/mL의 농도에서 DPPH radical scavenging activity는 각각 27.07±0.6%, 28.50±0.29%, 29.00±0.67%, 29.93%±0.60%, 32.30%±0.63%으로 산사 발효액 추출물의 농도가 증가함에 따라 DPPH radical savenging activity도 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다.
- 산사 발효액의 단백 분해능에 대한 시험 결과, 산사 발효액의 단백분해능은 294.24 unit/g으로 대조물질로 사용한 pancreatin(32.52 unit/g)보다 높게 나타났다[Fig. 2]. 산사추출물의 단백 분해능과는 차이를 나타내었지만(Park SJ et al.
- 산사 발효액의 단백분해능은 294.24 unit /g으로 대조물질로 사용한 pancreatin(32.52 unit/g)보다 높게 나타났으며 우수한 단백분해능을 나타내었다. 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 발효액은 α-amylase의 활성에 아무런 영향을 미치지 않았다.
- 산사 발효액의 수분함량은 39.3%로 나타났고, 조지방은 1.40%, 조단백은 1.77%, 조회분은 0.20%의 수치를 나타내었다. 산사 발효액에 존재하는 폴리페놀의 함량은 3,015 ± 250 μg/g으로 나타났다.
- 산사 발효액의 수분함량은 39.3%로 나타났고, 조지방은 1.40%, 조단백은 1.77%, 조회분은 0.20%의 수치를 나타내었으며, 산사 발효액에 존재하는 폴리페놀의 함량은 3,015 ± 250 μg/g으로 나타났다.
- 효모 기원의 α-glucosidase에 대한 산사 발효액의 저해효과를 측정한 바, 대조물질인 acarbose는 10 mg/mL의 농도에서 73.5%의 저해활성을 보였으나, 산사 발효액 10 mg/mL의 농도로 처리시 10.4%의 저해활성을 나타내었다.
- 효모 기원의 α-glucosidase에 대한 산사 발효액의 저해효과를 측정한 바, 대조물질인 acarbose는 10 mg/mL의 농도에서 73.5%의 저해활성을 보였으나, 산사 발효액 10 mg/mL의 농도로 처리시 10.4%의 저해활성을 나타내었다[Table 3].
후속연구
- 산사 발효액의 우수한 생리활성을 나타내는 성분에 대해서는 더욱 연구가 필요할 것으로 사료되며, 이러한 결과로 보아 산사발효액을 소화제 등의 천연소재로 이용할 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 산사의 발효액을 제조 시 기능성 향상을 위한 발효공정의 개선 및 최적화 등의 추후 연구가 필요한 것으로 사료된다.
- (2009)의 연구결과에서 치콘 추출물 5종에 대한 단백분해능을 측정한 결과와 비교한다면 높은 단백분해능을 나타내는 것으로 나타났다. 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.
- 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 발효액의 우수한 생리활성을 나타내는 성분에 대해서는 더욱 연구가 필요할 것으로 사료되며, 이러한 결과로 보아 산사발효액을 소화제 등의 천연소재로 이용할 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 산사의 발효액을 제조 시 기능성 향상을 위한 발효공정의 개선 및 최적화 등의 추후 연구가 필요한 것으로 사료된다.
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