한약재 추출 숙성물의 항균 및 항산화 효과 검증을 통한 가금 사료 내 항생제 대체 천연물질의 선발 Assessment of Antimicrobial and Antioxidant Effects of Ripened Medicinal Herb Extracts to Select an Optimum Dietary Natural Antibiotic for Chickens원문보기
본 실험은 목초액을 활용한 전통 한약재 추출, 발효액의 항균과 항산화 능력을 측정함으로써 가금 사료 내 항생제 대체제로의 사용 가능성을 타진하고자 실시하였다. 참나무를 숯가마에 넣고 고온에서 탄화시킴으로써 수집되는 목초액을 활용하여 마늘, 백출, 계피, 황련, 어성초, 황백과 정향과 혼합, 실온에서 50일간 숙성시킨 다음 숙성물을 분리, 항균과 항산화 능력을 측정하였다. 유산균에 대한 생육 저지환은 황련을 제외한 6종의 한약재 추출 숙성액에서 유의적으로 작은 1.28~1.63 mm이었으며, 장내 유해 미생물들인 살모넬라와 대장균에 대한 생육 저지환의 크기는 계피와 정향에서 각각 3.30과 3.48 mm로 가장 우수한 항균성을 나타내었다. 황련의 장내 유해 미생물에 대한 생육 저지환의 직경은 각각 살모넬라 2.21 mm와 대장균 3.34 mm로 살모넬라는 생육 저지환의 직경이 계피보다 유의적으로 작았으나(p<0.05), 대장균에서는 정향과 통계적 유의성이 없었다(p>0.05). 폴리페놀과 플라보노이드 함량은 각각 정향과 황련에서 가장 높은 4.28과 0.38 mg/mL이었으며, 황백은 정향과 황련보다는 다소 낮은 2.98 mg/kg과 0.22 mg/kg이었다. 라디칼 소거능을 나타내는 DPPH는 플라보노이드가 0.38 mg/mL인 황련에서 가장 높은 0.41 mM을 나타내었으며, 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 2.56 mg/mL과 0.20 mg/mL로 낮았던 어성초에서 유의적으로 낮은 0.18 mM의 DPPH를 나타내었다(p<0.05). 따라서 가금 사료 내 천연의 항생 대체제를 첨가하고자 한다면 항균 능력이 우수하면서도 라디칼 소거능력까지 양호하였던 계피, 황련과 정향 목초액 추출, 숙성물이 천연의 대체제로 활용 가능할 것으로 판단된다.
본 실험은 목초액을 활용한 전통 한약재 추출, 발효액의 항균과 항산화 능력을 측정함으로써 가금 사료 내 항생제 대체제로의 사용 가능성을 타진하고자 실시하였다. 참나무를 숯가마에 넣고 고온에서 탄화시킴으로써 수집되는 목초액을 활용하여 마늘, 백출, 계피, 황련, 어성초, 황백과 정향과 혼합, 실온에서 50일간 숙성시킨 다음 숙성물을 분리, 항균과 항산화 능력을 측정하였다. 유산균에 대한 생육 저지환은 황련을 제외한 6종의 한약재 추출 숙성액에서 유의적으로 작은 1.28~1.63 mm이었으며, 장내 유해 미생물들인 살모넬라와 대장균에 대한 생육 저지환의 크기는 계피와 정향에서 각각 3.30과 3.48 mm로 가장 우수한 항균성을 나타내었다. 황련의 장내 유해 미생물에 대한 생육 저지환의 직경은 각각 살모넬라 2.21 mm와 대장균 3.34 mm로 살모넬라는 생육 저지환의 직경이 계피보다 유의적으로 작았으나(p<0.05), 대장균에서는 정향과 통계적 유의성이 없었다(p>0.05). 폴리페놀과 플라보노이드 함량은 각각 정향과 황련에서 가장 높은 4.28과 0.38 mg/mL이었으며, 황백은 정향과 황련보다는 다소 낮은 2.98 mg/kg과 0.22 mg/kg이었다. 라디칼 소거능을 나타내는 DPPH는 플라보노이드가 0.38 mg/mL인 황련에서 가장 높은 0.41 mM을 나타내었으며, 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 2.56 mg/mL과 0.20 mg/mL로 낮았던 어성초에서 유의적으로 낮은 0.18 mM의 DPPH를 나타내었다(p<0.05). 따라서 가금 사료 내 천연의 항생 대체제를 첨가하고자 한다면 항균 능력이 우수하면서도 라디칼 소거능력까지 양호하였던 계피, 황련과 정향 목초액 추출, 숙성물이 천연의 대체제로 활용 가능할 것으로 판단된다.
This study was conducted to evaluate the antimicrobial and antioxidant effects of ripened medicinal herb extracts from wood vinegar. The wood vinegar was collected from heated oaks. The Allium sativum (AS), Atractylodes ovate (AO), Cin-namomum zeylanicum (CZ), Coptidis rhizome (CR), Houttuynia corda...
This study was conducted to evaluate the antimicrobial and antioxidant effects of ripened medicinal herb extracts from wood vinegar. The wood vinegar was collected from heated oaks. The Allium sativum (AS), Atractylodes ovate (AO), Cin-namomum zeylanicum (CZ), Coptidis rhizome (CR), Houttuynia cordata (HC), Phellodendron chinense (PC) and Syzygium aromaticum (SA) extracts were collected using wood vinegar, and they were ripened under room temperature for 50 days. All ripened medicinal herb extracts were used to test the antimicrobial and antioxidant activities. For the Lactobacillus, clear zone of 6 different medicinal herb except for CR ranged from 1.28 to 1.63 mm. 3.30 and 3.48 mm of clear zone were determined when CZ and SA were applied to Salmonella and E. coli, respectively (p<0.05), and they showed the largest clear zone as compared to other herbs. The clear zones of CR for Salmonella and E. coli were 2.21 and 3.34 mm, and each clear zone of CR was smaller than that of CZ (p0.05). The amount of polyphenol and flavonoid was the highest in SA and CR, and they were 4.28 and 0.38 mg/mL, respectively (p<0.05). The CR shown 0.38 mg/mL flavonoid, had the highest DPPH, and it was 0.41 mM. The DPPH of HZ was significantly lowered in accordance with high amount of polyphenol and flavonoid, 2.56 and 0.20 mg/mL (p<0.05). In conclusion, CZ, SA, and CR showed high antimicrobial and antioxidant potentials, and therefore, may be used as alternatives to antibiotics for poultry diets.
This study was conducted to evaluate the antimicrobial and antioxidant effects of ripened medicinal herb extracts from wood vinegar. The wood vinegar was collected from heated oaks. The Allium sativum (AS), Atractylodes ovate (AO), Cin-namomum zeylanicum (CZ), Coptidis rhizome (CR), Houttuynia cordata (HC), Phellodendron chinense (PC) and Syzygium aromaticum (SA) extracts were collected using wood vinegar, and they were ripened under room temperature for 50 days. All ripened medicinal herb extracts were used to test the antimicrobial and antioxidant activities. For the Lactobacillus, clear zone of 6 different medicinal herb except for CR ranged from 1.28 to 1.63 mm. 3.30 and 3.48 mm of clear zone were determined when CZ and SA were applied to Salmonella and E. coli, respectively (p<0.05), and they showed the largest clear zone as compared to other herbs. The clear zones of CR for Salmonella and E. coli were 2.21 and 3.34 mm, and each clear zone of CR was smaller than that of CZ (p0.05). The amount of polyphenol and flavonoid was the highest in SA and CR, and they were 4.28 and 0.38 mg/mL, respectively (p<0.05). The CR shown 0.38 mg/mL flavonoid, had the highest DPPH, and it was 0.41 mM. The DPPH of HZ was significantly lowered in accordance with high amount of polyphenol and flavonoid, 2.56 and 0.20 mg/mL (p<0.05). In conclusion, CZ, SA, and CR showed high antimicrobial and antioxidant potentials, and therefore, may be used as alternatives to antibiotics for poultry diets.
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문제 정의
따라서 본 연구는 유기산이 주성분인 목초액을 활용하여 전통 생약성분을 추출 및 숙성한 첨가물이 Salmonella typhimurium, Eschericha coli와 Lactobacillus rhamnosus의 생육에 미치는 영향과 항산화 역가를 측정하여 사료 내 항생제 대체제로서의 가능성을 검증하고자 실시하였다.
본 실험은 목초액을 활용한 전통 한약재 추출, 발효액의 항균과 항산화 능력을 측정함으로써 가금 사료 내 항생제대체제로의 사용 가능성을 타진하고자 실시하였다. 참나무를 숯가마에 넣고 고온에서 탄화시킴으로써 수집되는 목초액을 활용하여 마늘, 백출, 계피, 황련, 어성초, 황백과 정향과 혼합, 실온에서 50일간 숙성시킨 다음 숙성물을 분리, 항균과 항산화 능력을 측정하였다.
제안 방법
1,1-Diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH)를 이용한 추출액의 항산화물가 측정 (Juan and Chou, 2010)을 위하여 DPPH 16 mg을 100 mL의 에탄올에 녹인 후 증류수 100 mL를 첨가한 다음 여과하였다. 여과액 5 mL에 원심분리 후 습득한 목초액과 한약재 혼합, 숙성액을 각각 1 mL씩 넣고 혼합한 다음 실온에서 2분간 방치, 528 nm에서 흡광도(KR/Op- tizen 2,120 UV, 덕산 메카시스, 대전, 대한민국)를 측정하였다.
이후 희석한 목초액을 한약재(Table 1)와 1:3(w/w)의 비율로 재혼합하였으며, 곧 26℃의 온도에서 50일간 방치하며 한약재 내 존재하는 다양한 폴리페놀 계열 화합물의 추출과 더불어 숙성을 통한 추출물들의 화학적 변화를 유도하였다. 목초액과 한약재 혼합 숙성물을 거즈를 사용하여 액상만을 분리한 다음 3,000 rpm에서 20분간의 원심분리를 통해 순수한약재 숙성물만을 수집하였다.
1,1-Diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH)를 이용한 추출액의 항산화물가 측정 (Juan and Chou, 2010)을 위하여 DPPH 16 mg을 100 mL의 에탄올에 녹인 후 증류수 100 mL를 첨가한 다음 여과하였다. 여과액 5 mL에 원심분리 후 습득한 목초액과 한약재 혼합, 숙성액을 각각 1 mL씩 넣고 혼합한 다음 실온에서 2분간 방치, 528 nm에서 흡광도(KR/Op- tizen 2,120 UV, 덕산 메카시스, 대전, 대한민국)를 측정하였다. 이때 대조구로는 원심분리 후 채취한 목초액 1 mL와 에탄올 5 mL를 혼합한 혼합액이 사용되었으며, 흡광도의 측정 이후 아래의 계산식에 대입함으로 항산화 능력, 즉 전자공여능(%)을 산출하였다.
여과액 5 mL에 원심분리 후 습득한 목초액과 한약재 혼합, 숙성액을 각각 1 mL씩 넣고 혼합한 다음 실온에서 2분간 방치, 528 nm에서 흡광도(KR/Op- tizen 2,120 UV, 덕산 메카시스, 대전, 대한민국)를 측정하였다. 이때 대조구로는 원심분리 후 채취한 목초액 1 mL와 에탄올 5 mL를 혼합한 혼합액이 사용되었으며, 흡광도의 측정 이후 아래의 계산식에 대입함으로 항산화 능력, 즉 전자공여능(%)을 산출하였다.
구체적으로 설명하면 멸균된 10 cm의 plate에 37℃에서 배양시킨(MCO 15AC, Tokyo, Japan) 각각의 균주와 총균 100 uL씩을 도말하였다. 이후 8 mm paper disc를 plate의 4분할 지점 중앙에 올리고, 각각의 혼합, 숙성액 50 uL를 paper disc에 주입시킨 다음 37℃의 항온기에서 균에 따라 24 또는 48시간 배양시키며 나타나는 paper disc 주위의 생육 저지환(clear zone) 직경(mm)을 측정하였다.
2:1(w/w)의 비율로 혼합하였다. 이후 희석한 목초액을 한약재(Table 1)와 1:3(w/w)의 비율로 재혼합하였으며, 곧 26℃의 온도에서 50일간 방치하며 한약재 내 존재하는 다양한 폴리페놀 계열 화합물의 추출과 더불어 숙성을 통한 추출물들의 화학적 변화를 유도하였다. 목초액과 한약재 혼합 숙성물을 거즈를 사용하여 액상만을 분리한 다음 3,000 rpm에서 20분간의 원심분리를 통해 순수한약재 숙성물만을 수집하였다.
참나무를 숯가마에 넣고 고온에서 탄화시킬 때 발생하는 연기와 수증기를 냉각, 응축시키는 과정을 통해 수집된 목초액을 증류수와 함께 1.2:1(w/w)의 비율로 혼합하였다. 이후 희석한 목초액을 한약재(Table 1)와 1:3(w/w)의 비율로 재혼합하였으며, 곧 26℃의 온도에서 50일간 방치하며 한약재 내 존재하는 다양한 폴리페놀 계열 화합물의 추출과 더불어 숙성을 통한 추출물들의 화학적 변화를 유도하였다.
본 실험은 목초액을 활용한 전통 한약재 추출, 발효액의 항균과 항산화 능력을 측정함으로써 가금 사료 내 항생제대체제로의 사용 가능성을 타진하고자 실시하였다. 참나무를 숯가마에 넣고 고온에서 탄화시킴으로써 수집되는 목초액을 활용하여 마늘, 백출, 계피, 황련, 어성초, 황백과 정향과 혼합, 실온에서 50일간 숙성시킨 다음 숙성물을 분리, 항균과 항산화 능력을 측정하였다. 유산균에 대한 생육 저지환은 황련을 제외한 6종의 한약재 추출 숙성액에서 유의적으로 작은 1.
총 플라보노이드 함량 측정은 Juan and Chou (2010)의 방법에 따라 실시하였다. 혼합, 숙성액 25 uL에 10 mM의 Tris HCl 1 mL과 5% NaNO3 75 uL를 첨가한 다음, 실온에서 6분간의 방치와 10%의 AlCl3 150 uL 첨가 및 재 혼합과 5분간의 실온에서 재방치를 실시하였다. 이후, 1M NaOH 500uL와 EtOH 275 uL를 첨가하며 510 nm에서 흡광도(KR/Optizen 2,120 UV, 덕산 메카시스, 대전, 대한민국)를 측정하였다.
대상 데이터
이후, 1M NaOH 500uL와 EtOH 275 uL를 첨가하며 510 nm에서 흡광도(KR/Optizen 2,120 UV, 덕산 메카시스, 대전, 대한민국)를 측정하였다. 총 플라보노이드 농도 측정을 위한 표준용액으로는 Quercetin을 사용하였다.
데이터처리
수집된 모든 데이터들은 SAS(Version 9.2, Cary, NC, 2008)을 이용한 분산 분석으로 결과를 분석하였으며, 목초액을 활용한 한약재 추출물의 항균 및 항산화 효과의 유의성 검정은 Duncan 다중검정법을 이용하여 처리구 간의 통계적인 차이를 95% 수준에서 구명하였다.
이론/모형
목초액과 한약재 혼합 숙성물의 항균활성은 7주령의 토종닭 암컷에서 회장을 축출한 다음 100 mL의 펩톤수와 함께 1분간 흔들며 채취한 총균과 한국 미생물 보존 센터를 통해 구입한 Eschericha coli (KCCM11234)와 Salmonella typhimurium (KCCM11862) 그리고 Lactobacillus rhamnosus를 Kim et al. (2011)의 방법에 따라 측정하였다. 구체적으로 설명하면 멸균된 10 cm의 plate에 37℃에서 배양시킨(MCO 15AC, Tokyo, Japan) 각각의 균주와 총균 100 uL씩을 도말하였다.
총 플라보노이드 함량 측정은 Juan and Chou (2010)의 방법에 따라 실시하였다. 혼합, 숙성액 25 uL에 10 mM의 Tris HCl 1 mL과 5% NaNO3 75 uL를 첨가한 다음, 실온에서 6분간의 방치와 10%의 AlCl3 150 uL 첨가 및 재 혼합과 5분간의 실온에서 재방치를 실시하였다.
성능/효과
7종의 한약재와 목초액의 혼합, 숙성액 중 정향의 폴리페놀 함량은 4.28 mg/mL로 유의적으로 높았으며, 이후 황련, 백출, 황백은 2.98～3.08 mg/mL이었다(p<0.05)(Table 3).
라디칼 소거능을 나타내는 DPPH는 플라보노이드가 0.38 mg/mL인 황련에서 가장 높은 0.41 mM을 나타내었으며, 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 2.56 mg/mL과 0.20 mg/mL로 낮았던 어성초에서 유의적으로 낮은 0.18 mM의 DPPH를 나타내었다(p<0.05).
참나무를 숯가마에 넣고 고온에서 탄화시킴으로써 수집되는 목초액을 활용하여 마늘, 백출, 계피, 황련, 어성초, 황백과 정향과 혼합, 실온에서 50일간 숙성시킨 다음 숙성물을 분리, 항균과 항산화 능력을 측정하였다. 유산균에 대한 생육 저지환은 황련을 제외한 6종의 한약재 추출 숙성액에서 유의적으로 작은 1.28～1.63 mm이었으며, 장내 유해 미생물들인 살모넬라와 대장균에 대한 생육 저지환의 크기는 계피와 정향에서 각각 3.30과 3.48 mm로 가장 우수한 항균성을 나타내었다. 황련의 장내 유해 미생물에 대한 생육 저지환의 직경은 각각 살모넬라 2.
폴리페놀과 플라보노이드 함량에서 유의적으로 낮았던 마늘과 백출은 낮은 DPPH를 나타내었으며, 특히 폴리페놀과 플라보노이드의 함량이 가장 낮았던 어성초는 0.18 mM의 DPPH를 나타내었다(p<0.05).
후속연구
05). 따라서 가금 사료 내 천연의 항생 대체제를 첨가하고자 한다면 항균 능력이 우수하면서도 라디칼 소거능력까지 양호하였던 계피, 황련과 정향 목초액 추출, 숙성물이 천연의 대체제로 활용 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사료 첨가용 항생제의 사용은 어떤 효과를 나타내었나요?
경제 동물의 생산성 증진을 위한 사양 관리 중 사료 첨가용 항생제의 사용은 지난 50년 동안 축산업 특히, 육계와 산란계의 성장 촉진, 사료 효율 개선 및 질병 예방 등에 뛰어난 효과를 나타내었다(Guo et al., 2004; Yang et al.
육계와 산란계의 생산성에 영향을 미치던 항생제의 사용이 전면 금지된 이유는?
, 2010). 사료 첨가용 항생제의 사용은 여름철 높아진 온도와 잦아진 강우로 인한 육계와 산란계의 장내 유해균을 손쉽게 제어할 수있으나, 항생제의 오남용으로 인한 닭고기 내 잔류 항생제는 소비자들로의 전이 가능성과 더불어, 분뇨를 통한 내성 강화 병원균의 발생 가능성을 증가시킴으로 사회적인 문제로 부각되었다(Chae et al., 2011; Kim et al., 2011). 따라서 육계와 산란계의 생산성에 막대한 영향을 미치던 항생제의 사용이 2011년 7월 이후 전면 금지됨으로 인하여 장내 미생물로 인해 발생 가능한 피해에 많은 양계 농가들의 관심이 증가되고 있다(Park et al.
사용하고 있는 사료 첨가용 항생제의 종류는 몇 가지 인가요?
, 2009). 더욱이, 닭고기에 대한 전반적인 구매 증가로 사료 첨가용 항생제의 사용은 크게 증가하여 2003년에는 총 53종의 항생제가 사료용 첨가제로 사용되었다(Kang et al., 2010). 사료 첨가용 항생제의 사용은 여름철 높아진 온도와 잦아진 강우로 인한 육계와 산란계의 장내 유해균을 손쉽게 제어할 수있으나, 항생제의 오남용으로 인한 닭고기 내 잔류 항생제는 소비자들로의 전이 가능성과 더불어, 분뇨를 통한 내성 강화 병원균의 발생 가능성을 증가시킴으로 사회적인 문제로 부각되었다(Chae et al.
참고문헌 (15)
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