Home-made broccoli Kochujang (HMBK) was prepared with the addition of 5% broccoli leaf powder. Its physicochemical and functional properties were measured in extracts (80% methanol, 80% ethanol, and distilled water) and compared with home-made Kochujang (HMK) and factory-produced Kochujang (FPK). To...
Home-made broccoli Kochujang (HMBK) was prepared with the addition of 5% broccoli leaf powder. Its physicochemical and functional properties were measured in extracts (80% methanol, 80% ethanol, and distilled water) and compared with home-made Kochujang (HMK) and factory-produced Kochujang (FPK). Total phenolic content (TPC) was 22% higher in methanol extract from HMBK (524.2 GAE/100 g) compared to HMK (431.0 GAE/100 g). TPC was 8% higher in ethanol extract from HMBK (541.9 GAE/100 g) compared to HMK (499.9 GAE/100 g). DPPH radical scavenging activity was 1.6 times higher in the methanol extracts from HMBK than HMK. In contrast there was no difference in DPPH radical scavenging activity between HMBK and HMK. Oxygen radical absorbance capacities in methanol and ethanol extracts from HMBK were similar to HMK, but both were higher than extracts from FPK (55% and 23% higher, respectively). Inhibition of angiotensin I converting enzyme activity in methanol extracts from HMBK was similar to HMK, but it was 2.6 times higher than inhibition activities from FPK. Interestingly, only ethanol extract from HMBK showed a 10.7% and 18.3% inhibition on cell growth of the human colon adenocarcinoma grade II cell line (HT-29) and human lung carcinoma cell line (NCI-H1229), respectively. These results indicate home-made Kochujang with broccoli leaf powder contains high total phenolics, antioxidant activities, and cancer cell growth inhibition activities.
Home-made broccoli Kochujang (HMBK) was prepared with the addition of 5% broccoli leaf powder. Its physicochemical and functional properties were measured in extracts (80% methanol, 80% ethanol, and distilled water) and compared with home-made Kochujang (HMK) and factory-produced Kochujang (FPK). Total phenolic content (TPC) was 22% higher in methanol extract from HMBK (524.2 GAE/100 g) compared to HMK (431.0 GAE/100 g). TPC was 8% higher in ethanol extract from HMBK (541.9 GAE/100 g) compared to HMK (499.9 GAE/100 g). DPPH radical scavenging activity was 1.6 times higher in the methanol extracts from HMBK than HMK. In contrast there was no difference in DPPH radical scavenging activity between HMBK and HMK. Oxygen radical absorbance capacities in methanol and ethanol extracts from HMBK were similar to HMK, but both were higher than extracts from FPK (55% and 23% higher, respectively). Inhibition of angiotensin I converting enzyme activity in methanol extracts from HMBK was similar to HMK, but it was 2.6 times higher than inhibition activities from FPK. Interestingly, only ethanol extract from HMBK showed a 10.7% and 18.3% inhibition on cell growth of the human colon adenocarcinoma grade II cell line (HT-29) and human lung carcinoma cell line (NCI-H1229), respectively. These results indicate home-made Kochujang with broccoli leaf powder contains high total phenolics, antioxidant activities, and cancer cell growth inhibition activities.
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제안 방법
Hs68 세포(1.0×105 cells/mL) 및 HT-29와 NCI-H1229 세포(2.5×105 cells/mL)를 96 well plate에 분주하여 24시간 배양한 후 추출물을 농도별로 20 μL 가하였다.
고추장 50 g에 80% 메탄올, 80% 에탄올, 물을 각각 1 L 가하고 24시간 동안 3회 추출하여 상층액을 여과한 후 감압농축하였다. 농축된 고추장 추출물은 동결건조하여 분말화 시킨 후 EtOH : PBS=1:1 용액을 가하여 100 mg/mL로 제조한 후 0.
고추장 추출물에 100 μL에 fluorescent 표준 용액 50 μL를 가하고, 과산화 radical 유발물질인 AAPH를 인산완충액에 가해 34 mM로 희석한 후 50 μL 가하여 반응시킨 후 FLUOstar OPTIMA(BMG Labtech, Inc., Offenburg, Germany)를 사용하여 excitation 485 nm, emission 538 nm에서 1시간 동안 3분마다 흡광도를 측정하였다.
고추장 추출물의 DPPH radical 소거활성은 Blois 방법(15)을 약간 변형하여 측정하였다. 즉 추출물 100 μL와 100μM의 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)(Sigma-Aldrich Co.
고추장 추출물의 활성산소 흡수능력(ORAC)은 peroxy radical의 생성과 소멸에 의한 fluorescent의 감소율로 측정하였는데, 과산화 radical의 생성을 위해 2,2'-azobis(2- methylpropionamidine) dihydrochloride(AAPH, SigmaAldrich Co.)를 사용하여 측정하였다(16).
고추장을 80% 메탄올, 80% 에탄올, 그리고 물로 추출하여 추출물 중의 총페놀 함량을 측정하였다(Table 2). 총페놀 함량은 80% 메탄올과 80% 에탄올 추출물에서 브로콜리 고추장이 각각 524.
기능성 고추장을 제조할 목적으로 브로콜리잎 분말을 첨가하여 고추장을 제조한 후 80% 메탄올, 80% 에탄올, 물로 추출하여 총페놀 함량과 항산화 및 항암활성을 측정하여 재래식 고추장 및 개량식 고추장과 비교하였다. 총페놀 함량은 80% 메탄올과 80% 에탄올 추출물에서 브로콜리 고추장이 각각 524.
대장암 세포주(HT-29)와 폐암 세포주(NCI-H1229)에 각각의 고추장 추출물(5 mg/mL)로 처리하여 정상세포주인 피부섬유 아세포(Hs68)의 생장과 비교하여 증식 저해활성을 나타내었다(Table 5). 대장암 세포주(HT-29)인 경우는 80% 메탄올 추출물에서는 모든 고추장에서 세포 생장 저해효과를 나타내지 않았으나, 80% 에탄올 추출물에서는 브로콜리 고추장만이 10.
따라서 본 연구에서는 기능성 고추장을 제조하기 위하여 브로콜리잎 분말을 첨가하여 고추장을 제조하였으며, 80%메탄올, 80% 에탄올, 물로 추출하여 총페놀 함량과 항산화및 항암활성을 분석하여 재래식 고추장 및 개량식 고추장과 비교하였다.
브로콜리잎 분말 첨가 고추장은 제주지역에서 재배한 브로콜리의 잎을 건조한 후 분말화하여 도내 전통장류 제조업체인 D영농조합에서 재래식 고추장 제조시 첨가하여 제조하도록 기술 지도하였다. 개량식 고추장은 시내 대형매장에서 구입하여 사용하였다.
여기에 DMSO(Sigma-Aldrich Co.) 150 μL를 가하여 MTT의 환원에 의해 생성된 formazan을 microplate reader(Bio-tek Instruments Inc., Winooski, VT, USA)를 사용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였고, 대조군으로 Hs68 세포의 생장과 비교하여 증식 저해활성과 세포독성을 나타내었다.
, Leicester, UK)를 이용하여 측정하였다. 염도는 시료 5 g을 증류수 50 mL로 희석한 후 2% K2CrO4를 지시약으로 하고 0.01 N AgNO3로 적정하여 계산하였다.
이 용액에 20% Na2CO3 300 μL를 가하여 혼합한 다음 증류수를 가하여 2 mL로 조정하였다. 이 용액을 23℃에서 2시간 동안 방치한후 760 nm에서 흡광도를 측정하였고, gallic acid를 이용한 검량선과 비교하여 총페놀 함량을 산출하였다.
개량식 고추장은 시내 대형매장에서 구입하여 사용하였다. 재래식 고추장의 성분비율은 고춧가루(국내산) 35%, 메주분말(제주콩메주) 11%, 조청(국내산) 7%, 찹쌀가루(국내산) 8%, 천일염(국내산) 10%, 정제수 29%이며, 브로콜리 고추장은 재래식 고추장에 정제수 대신에 브로콜리 분말을 5% 첨가하여 제조하였다. 그리고 개량식 고추장의 주요 재료는 고춧가루 6.
즉 고추장 추출물(10 mg/mL) 50 μL를 α-glucosidase 효소액(0.3 U/mL) 50 μL, 200 mM potassium phosphate buffer(pH 7.0) 50 μL와 혼합하여 37℃에서 15분간 예비 배양한 후 3 mM pNPG(p-nitrophenyl αD-glucopyranoside) 100 μL를 가하여 37℃에서 10분간 반응시킨 후 0.1 M Na2CO3를 750 μL 가하여 반응을 정지시키고 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.
대상 데이터
브로콜리잎 분말 첨가 고추장은 제주지역에서 재배한 브로콜리의 잎을 건조한 후 분말화하여 도내 전통장류 제조업체인 D영농조합에서 재래식 고추장 제조시 첨가하여 제조하도록 기술 지도하였다. 개량식 고추장은 시내 대형매장에서 구입하여 사용하였다. 재래식 고추장의 성분비율은 고춧가루(국내산) 35%, 메주분말(제주콩메주) 11%, 조청(국내산) 7%, 찹쌀가루(국내산) 8%, 천일염(국내산) 10%, 정제수 29%이며, 브로콜리 고추장은 재래식 고추장에 정제수 대신에 브로콜리 분말을 5% 첨가하여 제조하였다.
검량선 작성을 위한 표준용액으로는 trolox(6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid, Sigma-Aldrich Co.)에 인산완충액을 가해 각각 1.65, 3.12, 6.25, 12.5, 25.0, 50.0 μM을 제조하여 사용하였다.
대조구로는 acarbose (78.125 μg/mL)를 사용하였다.
대조구로는 captopril(100 μg/mL)을 사용하였다.
사람의 정상 섬유아세포주인 Hs68, 대장암 세포주인 HT- 29, 그리고 폐암 세포주인 NCI-H1229는 한국세포주은행(KCLB, Seoul, Korea)으로부터 분양 받았다. 세포는 100 units/mL의 penicillin과 100 μg/mL의 streptomycin(Gibco Inc.
즉 추출물 100 μL와 100μM의 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 용액 900 μL를 혼합한 후 실온(암실)에서 30분간 방치한 다음 517 nm에서 흡광도를측정하였으며, 대조군으로는 항산화제인 L-ascorbic acid, butylated hydroxy anisole(BHA), quercetin(Sigma-Aldrich Co.)을 사용하였으며, DPPH radical 소거활성은 아래와 같이 계산하였다.
데이터처리
Values with different letters in the row (A,B) and the column (a,b) are significantly different at p<0.05 according to Duncan’s multiple range test.
Values with different letters in the row (A-C) and the column (a-c) are significantly different at p<0.05 according to Duncan’s multiple range test.
Values with different letters in the row (a-c) are significantly different at p<0.05 according to Duncan’s multiple range test.
모든 실험은 3회 반복 실시하여 평균±표준편차로 표기하였고, 각 군의 차이는 분산분석 및 Duncan's multiple range test와 Student's의 t-test로 수행하였다.
이론/모형
0 μM을 제조하여 사용하였다. Fluorescent 표준 용액은 Ou 등(17)의 방법에 따라 fluorescein sodium salt(Sigma-Aldrich Co.)를 75 mM phosphate buffer에 가하여 78 nM 농도로 제조하였다. 고추장 추출물에 100 μL에 fluorescent 표준 용액 50 μL를 가하고, 과산화 radical 유발물질인 AAPH를 인산완충액에 가해 34 mM로 희석한 후 50 μL 가하여 반응시킨 후 FLUOstar OPTIMA(BMG Labtech, Inc.
고추장 추출물의 총페놀 함량은 Folin-Denis 방법으로 측정하였다(14). 추출물(1 mg/mL) 100 μL와 증류수 900 μL를 혼합하고, Folin-Ciocalteau's phenol reagent 100 μL를 가하여 잘 섞은 후 5분간 상온에서 반응시켰다.
αGlucosidase의 저해활성은 모든 고추장에서 대부분의 추출물에서 75% 이상을 나타냈으며 브로콜리 고추장이 재래식 고추장 보다 조금 높았으나 유의적으로 차이는 없었다 (Table 4).
활성산소 흡수능력(ORAC)에서는 80% 메탄올 추출물에서 브로콜리 고추장이 재래식 고추장보다 높았으나 데이터의 높은 표준편차로 인하여 유의적인 차이를 나타내지 않았고 개량식 고추장보다 55% 높았다(Table 3). 80% 에탄올 추출물에서도 브로콜리 고추장이 재래식 고추장보다 높았 으나 유의적인 차이를 나타내지 않았으며, 개량식 고추장보다 23% 높았다. 이와 같이 고추장의 유기용매 추출물의 총 페놀 함량과 DPPH radical 소거능 사이에는 상관관계는 높았으나 총페놀 함량과 활성산소 흡수능력과의 상관관계는 높지 않았는데, 이로 보아 고추장은 다양한 재료의 혼합과 미생물에 의한 2차 산물 생성에 의해 기능성이 나타날 것으로 예상되는 바 페놀화합물 이외에 다른 물질이 활성산소 흡수능력에 영향을 미치는 것으로 추정되며 차후 이에 대한 심도 있는 연구가 더 필요하다.
ACE는 불활성형인 angiotensin I을 활성형인 angiotensin II로 전환시켜 혈압을 상승시킨다고 알려져 있으므로(26) ACE를 저해시킴으로써 혈압상승 억제를 기대할 수 있을 것이다. ACE 저해 활성은 80% 메탄올 추출물에서 브로콜리 고추장은 재래식 고추장과는 유사하였으나 개량식 고추장보다는 2.6배 높았다. 그리고 80% 에탄올 추출과 물 추출물에서는 브로콜리 고추장보다 재래식 고추장이 1.
9 mg GAE/100 g보다 각각 22%와 8% 높았다. DPPH radical 소거능은 80% 메탄올 추출물에서는 브로콜리 고추장이 재래식 고추장보다 1.6배 높았으나, 80% 에탄올 추출물에서는 브로콜리 고추장과 재래식 고추장이 비슷 하였다. 활성산소 흡수능력은 80% 메탄올과 80% 에탄올 추출물에서 브로콜리 고추장이 재래식 고추장보다 높았으나 유의적인 차이를 나타내지 않았으며 개량식 고추장보다는각각 55%와 23% 높았다.
그리고 80% 에탄올 추출과 물 추출물에서는 브로콜리 고추장보다 재래식 고추장이 1.6∼1.9배 높았다(Table 4).
3%의 생장 저해효과를 나타내었다. 그리고 물 추출물에서는 브로콜리 고추장, 재래식 고추장, 개량식 고추장이 각각 12.9, 15.5, 16.9%의 생장 저해효과를 나타내었으나 유의적인 차이는 없었다. 이와 같이 항암활성은 브로콜리 고추장의 80% 에탄올 추출물인 경우 대장암 세포주(HT-29)와 폐암 세포주(NCI-H1229)에서 각각 10.
3%의 생장 저해효과를 나타내었다. 따라서 브로콜리잎의 건조분말을 첨가하여 재래식 방법으로 제조한 고추장은 총페놀 함량이 높으며, 재래식 고추장이나 공장식 고추장보다 다소 높은 항산화 활성과 암세포 성장 저해효과를 나타내어 브로콜리 분말의 첨가에 의해 고추장의 기능성이 향상되었다.
09 mg tannic acid equivalent/100 g으로 단감 분말의 첨가량이 많아질수록 총페놀 함량이 높아 단감 분말의 첨가는 고추장의 기능성을 높이는데 긍정적인 영향을 미친다고 보고하였다. 본 연구에서도 브로콜리 분말의 첨가로 재래식 고추장에 비해 브로콜리 고추장의 총페놀 함량이 유의적으로 높게 나타나 기능적으로 우수할 것으로 추정되었다. 한편 개량식 고추장은 80% 메탄올, 80% 에탄올, 물 추출물에서 총페놀 함량이 각각 579.
브로콜리 고추장이 조단백질의 함량이 가장 높아 ACE 저해활성이 높을 것으로 기대했으나 재래식 고추장보다 유의적으로 낮게 나타났다. Shin 등(8)은 된장의 물 추출물에서 총 질소회수율이 높을수록 ACE 저해활성이 높았으며, ACE 저해활성이 높은 추출물의 구성 아미노산을 분석한 결과 histidine의 함량이 특징적으로 높았다고 보고하였다.
브로콜리 고추장, 재래식 고추장, 개량식 고추장의 일반성분 함량은 Table 1에 나타내었다. 수분 함량은 브로콜리 고추장, 재래식 고추장, 개량식 고추장이 각각 48.55, 43.98, 39.61%로, 브로콜리 고추장이 가장 높은 반면 개량식 고추장이 가장 낮게 나타났다. Jeong 등(21)은 일반 가정 고추장의 수분함량이 46.
조단백 함량은 브로콜리 고추장, 재래식 고추장, 개량식 고추장이 각각 7.78, 7.43, 5.45%로 브로콜리 고추장은 재래식 고추장과 유사하였으나 개량식 고추장보다 약 1.4배 높았다. 브로콜리에 함유되어 있는 조단백 함량은 총고형분 함량의 50% 이상으로(22) 브로콜리를 첨가하면 조단백 함량이 증가할 것으로 예상하였으나 재래식 고추장과 유의적으로 차이가 없었는데 이는 브로콜리잎 분말 첨가량이 5%로 다소 작기 때문인 것으로 추정되었다.
고추장을 80% 메탄올, 80% 에탄올, 그리고 물로 추출하여 추출물 중의 총페놀 함량을 측정하였다(Table 2). 총페놀 함량은 80% 메탄올과 80% 에탄올 추출물에서 브로콜리 고추장이 각각 524.2와 541.9 mg GAE/100 g으로 재래식 고추장의 431.0과 499.9 mg GAE/100 g보다 각각 22%와 8% 높게 나타났다. Hwang 등(6)도 단감 분말을 3∼5% 첨가하여 제조한 고추장의 총페놀 함량은 13.
기능성 고추장을 제조할 목적으로 브로콜리잎 분말을 첨가하여 고추장을 제조한 후 80% 메탄올, 80% 에탄올, 물로 추출하여 총페놀 함량과 항산화 및 항암활성을 측정하여 재래식 고추장 및 개량식 고추장과 비교하였다. 총페놀 함량은 80% 메탄올과 80% 에탄올 추출물에서 브로콜리 고추장이 각각 524.2와 541.9 mg GAE/100 g으로 재래식 고추장의 431.0과 499.9 mg GAE/100 g보다 각각 22%와 8% 높았다. DPPH radical 소거능은 80% 메탄올 추출물에서는 브로콜리 고추장이 재래식 고추장보다 1.
탄수화물 함량은 브로콜리 고추장, 재래식 고추장, 개량식 고추장이 각각 36.88, 42.11, 47.72%로 브로콜리 고추장이 가장 낮았고 개량식 고추장이 가장 높았다. 회분 함량은 브로콜리 고추장, 재래식 고추장, 개량식 고추장이 각각 6.
폐암 세포주(NCIH1229)에서는 80% 메탄올 추출물에서 모든 고추장이 5.6∼6.6%의 생장 저해효과를 나타내었으나 유의적인 차이는 없었으며, 80% 에탄올 추출물에서는 브로콜리 고추장만이 18.3%의 생장 저해효과를 나타내었다.
본 연구에서도 브로콜리 분말의 첨가로 재래식 고추장에 비해 브로콜리 고추장의 총페놀 함량이 유의적으로 높게 나타나 기능적으로 우수할 것으로 추정되었다. 한편 개량식 고추장은 80% 메탄올, 80% 에탄올, 물 추출물에서 총페놀 함량이 각각 579.3, 690.6, 684.5 mg GAE/100 g으로 브로콜리 고추장의 524.2, 541.9, 487.0 mg GAE/100 g보다 각각 10, 27, 40%높게 나타났다.
Lim 등(4)도 키토산, 은행, 동아, 홍국분말 소재를 첨가하여 제조한 고추장의 DPPH radical 소거능을 분석한 결과, 동아와 홍국분말 첨가 시험군에서 대조군보다 각각 28%와 33%가 향상됨을 보고한 바 있다. 한편 개량식 고추장의 DPPH radical 소거능은재래식 고추장보다 80% 메탄올 추출물과 80% 에탄올 추출물에서 각각 2.03배와 1.3배 높았다.
활성산소 흡수능력(ORAC)에서는 80% 메탄올 추출물에서 브로콜리 고추장이 재래식 고추장보다 높았으나 데이터의 높은 표준편차로 인하여 유의적인 차이를 나타내지 않았고 개량식 고추장보다 55% 높았다(Table 3). 80% 에탄올 추출물에서도 브로콜리 고추장이 재래식 고추장보다 높았 으나 유의적인 차이를 나타내지 않았으며, 개량식 고추장보다 23% 높았다.
Shin 등(8)은 된장의 물 추출물에서 총 질소회수율이 높을수록 ACE 저해활성이 높았으며, ACE 저해활성이 높은 추출물의 구성 아미노산을 분석한 결과 histidine의 함량이 특징적으로 높았다고 보고하였다. 본 연구에서 브로콜리 고추장이 재래식 고추장보다 ACE 저해활성이 낮은 이유는 조단백질 함량보다는 고추장의 숙성에 의한 분해산물의 영향으로 생각되며, 브로콜리 고추장과 재래식고추장의 숙성 과정 중 아미노산 분석이 필요할 것으로 추정된다.
80% 에탄올 추출물에서도 브로콜리 고추장이 재래식 고추장보다 높았 으나 유의적인 차이를 나타내지 않았으며, 개량식 고추장보다 23% 높았다. 이와 같이 고추장의 유기용매 추출물의 총 페놀 함량과 DPPH radical 소거능 사이에는 상관관계는 높았으나 총페놀 함량과 활성산소 흡수능력과의 상관관계는 높지 않았는데, 이로 보아 고추장은 다양한 재료의 혼합과 미생물에 의한 2차 산물 생성에 의해 기능성이 나타날 것으로 예상되는 바 페놀화합물 이외에 다른 물질이 활성산소 흡수능력에 영향을 미치는 것으로 추정되며 차후 이에 대한 심도 있는 연구가 더 필요하다. Kwon 등(11)은 브로콜리의 부위별로 항산화물질인 ascorbic acid, β-carotene, chlorophyll 함량을 분석한 결과, 브로콜리의 적숙기와 과숙기에버려지는 잎과 줄기에서 높은 함량을 나타내었다고 보고하여 이들 물질이 항산화 활성에 영향을 미치는 것으로 추정되 었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고추장이란 무엇인가?
고추장은 탄수화물의 가수분해로 생긴 단맛, 콩 단백질에서 오는 아미노산의 감칠맛, 고추의 매운맛, 소금의 짠맛이 조화를 이룬 식품으로 전통 향신조미료인 동시에 기호식품이다(1). 고추장의 제조법에는 콩을 자연 발효하여 만든 메주를 사용하는 재래식 방법과 koji를 사용하여 제조하는 개량식 방법이 있는데, 발효과정에서 미생물의 종류와 소금의 농도에 따라 숙성 중의 성분변화가 다양하며, 맛에도 큰 영향을 미친다.
브로콜리에 함유된 기능성 성분은 무엇인가?
브로콜리는 십자화과 채소로서 부위별 추출물의 항산화및 항균 활성을 비롯하여 브로콜리에 함유되어 있는 플라보노이드류, 비타민류, 미네랄류가 기능성 성분으로 잘 알려져 있다. 특히 glucosinolates의 효소적 가수분해 산물인 isothiocyanates, nitriles, sulfides는 항암효과 등 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 알려져 있다(10-12).
브로콜리 고추장, 재래식 고추장, 개량식 고추장의 수분함량을 비교한 결과, 브로콜리 고추장에서 가장 높게 측정된 원인으로 추정되는 것은?
71%였다고 보고하였는데, 재래식 고추장의 수분함량과 유사하였다. 다양한 원료를 첨가하여 제조한 고추장은 숙성기간이 경과함에 따라 수분함량이 증가한다고 알려져 있는데, 이는 숙성 중 미생물이 분비하는 여러 효소의 작용에 의해 유리수의 증가에 의한 것으로 추정하고 있다. 조단백 함량은 브로콜리 고추장, 재래식 고추장, 개량식 고추장이 각각 7.
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