갈조류(미역, 톳, 다시마), 홍조류(김, 꼬시래기) 및 녹조류(파래) 등 식용해조류 6종으로부터 제조한 추출물의 페놀성 화합물 함량과 항산화 활성을 분석하였다. 추출수율은 꼬시래기 분말을 물(pH 8.0)을 용매로 추출하였을 때 가장 높았으며(44.23 %), 페놀성 화합물은 톳을 75 % 에탄올 용액으로 추출하였을 때 가장 높았다(52.82 ${\mu}g/mg$). 25% 에탄올 용액으로 추출한 파래 추출물에서 가장 높은 DPPH 라디칼 소거활성이 나타났으며(19.29 %), superoxide 음이온 소거활성은 다른 해조류 추출물에 비해 물(pH 8.0)로 추출한 톳 추출물(81.20 %)에서 더 높았다. 6종의 식용해조류 추출물에서의 페놀성 화합물의 함량은 항산화 활성과 강하게 상관관계를 보였다(R2=0.852). 종합해 보면, 이러한 결과는 갈조류인 톳이 천연 항산화제 개발을 위한 좋은 원료가 될 수 있음을 의미한다.
갈조류(미역, 톳, 다시마), 홍조류(김, 꼬시래기) 및 녹조류(파래) 등 식용해조류 6종으로부터 제조한 추출물의 페놀성 화합물 함량과 항산화 활성을 분석하였다. 추출수율은 꼬시래기 분말을 물(pH 8.0)을 용매로 추출하였을 때 가장 높았으며(44.23 %), 페놀성 화합물은 톳을 75 % 에탄올 용액으로 추출하였을 때 가장 높았다(52.82 ${\mu}g/mg$). 25% 에탄올 용액으로 추출한 파래 추출물에서 가장 높은 DPPH 라디칼 소거활성이 나타났으며(19.29 %), superoxide 음이온 소거활성은 다른 해조류 추출물에 비해 물(pH 8.0)로 추출한 톳 추출물(81.20 %)에서 더 높았다. 6종의 식용해조류 추출물에서의 페놀성 화합물의 함량은 항산화 활성과 강하게 상관관계를 보였다(R2=0.852). 종합해 보면, 이러한 결과는 갈조류인 톳이 천연 항산화제 개발을 위한 좋은 원료가 될 수 있음을 의미한다.
Phenolic contents and antioxidant activities were determined in the water and ethanol extracts from six species of edible seaweeds, Phaeophyceae (Laminaria japonica, Hizikia fusiformis and Undaria pinnatifida), Rhodophyceae (Porphyra tenera and Gracilaria verrucosa) and Chlorophyceae (Ulva lactuca)....
Phenolic contents and antioxidant activities were determined in the water and ethanol extracts from six species of edible seaweeds, Phaeophyceae (Laminaria japonica, Hizikia fusiformis and Undaria pinnatifida), Rhodophyceae (Porphyra tenera and Gracilaria verrucosa) and Chlorophyceae (Ulva lactuca). The highest extraction yield was observed in water extract (pH 8.0) of G. verrucosa (44.23 %) and phenolic content was the highest in ethanolic (75 %) extract of H. fusiformis (52.82 ${\mu}g/mg$). 25 % ethanolic extract from U. lactuca was found to have the highest DPPH radicals scavenging activity(19.29 %) and superoxide anion scavenging activitiy was higher in water extract (pH 8.0) from H. fusiformis (81.20 %) than that other seaweeds. Phenolic contents were strongly correlated with antioxidant activity in the six edible seaweeds extracts ($R^2$=0.852). Taken together, these results indicate that H fusiformis may be a excellent source for development of natural antioxidants.
Phenolic contents and antioxidant activities were determined in the water and ethanol extracts from six species of edible seaweeds, Phaeophyceae (Laminaria japonica, Hizikia fusiformis and Undaria pinnatifida), Rhodophyceae (Porphyra tenera and Gracilaria verrucosa) and Chlorophyceae (Ulva lactuca). The highest extraction yield was observed in water extract (pH 8.0) of G. verrucosa (44.23 %) and phenolic content was the highest in ethanolic (75 %) extract of H. fusiformis (52.82 ${\mu}g/mg$). 25 % ethanolic extract from U. lactuca was found to have the highest DPPH radicals scavenging activity(19.29 %) and superoxide anion scavenging activitiy was higher in water extract (pH 8.0) from H. fusiformis (81.20 %) than that other seaweeds. Phenolic contents were strongly correlated with antioxidant activity in the six edible seaweeds extracts ($R^2$=0.852). Taken together, these results indicate that H fusiformis may be a excellent source for development of natural antioxidants.
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문제 정의
이러한 배경에 기초해서 이 연구의 목적은 식품 또는 식품첨가제로써의 유용한 가치를 이해하기 위하여 우리나라에서 식용으로 널리 사용되고 있는 6종의 해조류로부터 물과 에탄올을 이용하여 추출물을 제조하고, 추출물의 페놀성 화합물의 함량과 항산화활성을 평가하였다. 또한 해조류 추출물의 페놀성화합물과 항산화활성간의 상관관계를 분석하여, 천연 항산화제가 함유된 기능성식품으로써의 활용성을 검토하였다.
이 연구의 결과로부터 우리는 감태와 괭생이 모자반에서 가장 높은 폴리페놀 함량과 항산화 활성을 보였으며, 특히 감태와 모자반의 미백효과는 합성항산화제인 butylated hydroxytoluene보다 더 높은 것을 확인한 바 있다. 이러한 배경에 기초해서 이 연구의 목적은 식품 또는 식품첨가제로써의 유용한 가치를 이해하기 위하여 우리나라에서 식용으로 널리 사용되고 있는 6종의 해조류로부터 물과 에탄올을 이용하여 추출물을 제조하고, 추출물의 페놀성 화합물의 함량과 항산화활성을 평가하였다. 또한 해조류 추출물의 페놀성화합물과 항산화활성간의 상관관계를 분석하여, 천연 항산화제가 함유된 기능성식품으로써의 활용성을 검토하였다.
제안 방법
1 mg/mL 추출물의 페놀성 화합물 함량을 분석하였다. 페놀성 화합물의 함량은 물을 용매로 추출하였을 때 톳>파래>미역>꼬시래기>다시마>김 순으로 평균 추출함량이 높았으며, 에탄올을 사용하였을 때 톳>파래>김>다시마>미역>꼬시래기 순으로 나타났다[Fig.
60℃ 배양기에서 20분간 발색시킨 후 765 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다. 대조구로서는 50 % EtOH을 사용하였고, gallic acid을 사용하여 구한 검량 곡선으로부터 시료 중의 페놀성 화합물 함량을 계산하였다.
각각 시료 부피의 40배에 달하는 용매 200 mL 첨가하여 하루 동안 150 rpm에서 교반 시킨 후 원심분리기를 이용하여 상등액을 분리하였다(5000 rpm 5 min). 분리한 추출액은 vacuum evaporator에서 건조하였고, 일정한 양을 각각의 추출용매에 녹여 페놀성 화합물 함량과 항산화 측정에 사용하였다.
6종의 식용해조류 분말을 물과 에탄올을 용매로 사용하여 추출물을 얻고, 분말의 무게를 비교하여 추출수율을 분석하였다. 사용된 물은 pH 5.0, 6.0, 7.0 및 8.0으로 조정하였고, 에탄올 용액은 25, 50 및 75%로 조정하여 추출에 사용하였다. 시험된 해조류의 추출수율은 물추출이 에탄올 추출보다 수율이 높았다(p<0.
1 mL의 DPPH (16 mg/100 mL EtOH) 용액을 첨가하고 10분간 상온에서 반응시킨 후, 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료를 첨가하지 않은 대조군과 비교하여 유리 래디칼 소거 활성을 백분율(%)로 나타내었다. 계산식은 아래와 같다.
대상 데이터
실험재료는 우리나라에 서식하고 있는 생물 종이며, 식용가능하고 쉽게 구입이 용이한 갈조류 중 미역(Laminaria japonica), 톳(Hizikia fusiformis) 및 다시마(Undaria pinnatifida), 홍조류 중 김(Porphyra tenera) 및 꼬시래기(Gracilaria verrucosa), 녹조류 중 파래(Ulva lactuca) 6종을 선택하였다. 해조류를 흐르는 물로 여러 번 씻어 염분을 제거한 뒤 동결건조(<-40℃, 2∼3일)하였다.
데이터처리
데이터의 normality와 homogeneity는 ANOVA로 확인하였고, 실험구 간의 차이는 one-way ANOVA와 Duncan’'s multiple range test로 평가하였다.
실험은 3번 반복 수행하였으며, 결과는 평균값±SD로 표시하였다.
통계분석은 SPSS 통계 소프트웨어를 사용하여 수행하였다. 데이터의 normality와 homogeneity는 ANOVA로 확인하였고, 실험구 간의 차이는 one-way ANOVA와 Duncan’'s multiple range test로 평가하였다.
이론/모형
DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 측정은 Lu와 Foo의 방법[13]에 따라 실시하였다. 시료 0.
식용해조류 6종으로부터 추출한 추출물의 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거능과 superoxide 음이온 소거활성법을 사용하여 측정하였다. DPPH 라디칼 소거활성의 평균값은 물추출물의 경우 파래>미역>톳>꼬시래기>김>다시마 순으로 활성이 높았으며, 에탄올 추출물은 파래>김>톳>다시마>미역>꼬시래기 순으로 나타났다[Fig.
알려진 다양한 항산화 활성 측정법 중 본 연구에는 DPPH 라디칼 소거활성 측정법과 superoxide 음이온 소거활성 측정법을 적용하였다. DPPH 라디칼을 이용한 항산화 시험법은 방향족 화합물 특히 phenolic 구조에서 많이 사용되는 방법으로, 분자 내에 자유 라디칼을 가지고 있는 DPPH 시약의 유리 라디칼 소거 활성을 측정하는 방법이다[25].
성능/효과
Fig 4는 6종 해조류의 페놀성 화합물 함량과 항산화 활성간의 상관관계를 나타낸다. 6종 해조류에서 추출용매를 달리하여 추출한 조추출물에서 페놀성 화합물의 함량과 DPPH 라디칼 소거활성간의 상관관계 값은 R2=0.852으로 나타났다.
DPPH 라디칼 소거활성의 평균값은 물추출물의 경우 파래>미역>톳>꼬시래기>김>다시마 순으로 활성이 높았으며, 에탄올 추출물은 파래>김>톳>다시마>미역>꼬시래기 순으로 나타났다[Fig. 3].
29 %의 활성을 보여 가장 높은 항산화 활성을 나타내었다. pH 8.0 물 추출물에서는 11.85 %의 활성을 보여 물추출물 중에서는 가장 활성이 높았다. 반면 다시마를 pH 5.
각 용매별 페놀성 화합물 함량을 비교하면, 톳을 75 % 에탄올로 추출하였을 때 가장 높은 페놀성화합물 함량(52.82 μg/mg)을 얻었으며, pH 7.0 물로 추출하였을 때 43.82 μg/mg의 페놀성 화합물이 추출되었다.
3]. 각 용매별로 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성을 비교하면, 파래를 25 % 에탄올로 추출한 추출물에서 19.29 %의 활성을 보여 가장 높은 항산화 활성을 나타내었다. pH 8.
1]. 각 추출용매별 superoxide 음이온 소거 활성을 살펴보면, 활성은 톳 분말을 pH 8.0 물로 추출하였을 때 81.20 %로 가장 높았으며, 50 % 에탄올로 추출하였을 때 75.26 %로 에탄올 추출물 중 가장 활성이 높았다. 반면 물 추출물 중 가장 활성이 낮은 해조류는 pH 7.
1]. 각 추출용매별 추출수율을 살펴보면, 추출수율은 꼬시래기 분말을 pH 8.0 물로 추출하였을 때 44.23 %로 가장 높았으며, 25 % 에탄올로 추출하였을 때 37.45 %로 에탄올 추출물 중 가장 추출수율이 높았다. 반면 물 추출물 중 가장 수율이 낮은 해조류는 pH 7.
다시마를 pH 6.0 물에서 추출하거나(11.01 μg/mg), 꼬시래기를 50 % 에탄올에서 추출하였을 때(12.0 μg/mg) 페놀성 화합물 함량이 가장 낮은 것으로 나타났다.
45 %로 에탄올 추출물 중 가장 추출수율이 높았다. 반면 물 추출물 중 가장 수율이 낮은 해조류는 pH 7.0 물로 추출한 김 분말이었으며, 에탄올 추출물 중에는 75 % 에탄올에서 추출한 톳(3.64 %)의 추출수율이 가장 낮았다.
시험된 6종 해조류의 DPPH 라디칼 소거활성은 에탄올 추출물이 물 추출물보다 더 높은 것으로 분석되었다(p<0.05).
시험된 6종 해조류의 Superoxide 음이온 라디칼 소거 활성은 물 추출물이 에탄올 추출물보다 더 높은 것으로 분석되었다(p톳>김>꼬시래기>미역>다시마 순으로 활성이 높았으며, 에탄올 추출물의 평균 활성은 파래>미역>톳>꼬시래기>김>다시마 순으로 나타났다[Fig. 1].
시험된 6종 해조류의 페놀성 화합물의 함량은 에탄올 추출물이 물 추출물보다 더 높은 것으로 분석되었다(p<0.05).
시험된 해조류의 추출수율은 물추출이 에탄올 추출보다 수율이 높았다(p다시마>미역>파래>톳>김 순으로 수율이 높았으며, 에탄올 추출물의 평균 추출수율은 꼬시래기>다시마>미역>파래>김>톳 순으로 나타났다[Fig. 1].
Superoxide 음이온 소거 활성 분석법은 PMS/NADH system에 의해 발생되는 superoxide 음이온 라디칼을 제거시킬 수 있는 능력을 측정하는 실험으로, NBT의 감소 정도를 측정하였다[14]. 연구결과 DPPH 라디칼 소거활성 및 superoxide 음이온 소거활성 모두 파래 추출물에서 가장 높았으며, 톳 추출물의 활성이 뒤를 이었다(Fig. 3,4). 반면 페놀성 화합물의 함량은 항산화 활성과는 반대로 톳 추출물에서 가장 함량이 높았으며, 파래 추출물에서의 함량이 뒤를 이었다.
이전 연구에서 우리는 우리나라 거제와 제주에서 채집한 30종의 해조류로부터 50% 에탄올 추출물을 얻어 항산화, 항박테리아 및 미백활성을 분석한 바 있다[7]. 이 연구의 결과로부터 우리는 감태와 괭생이 모자반에서 가장 높은 폴리페놀 함량과 항산화 활성을 보였으며, 특히 감태와 모자반의 미백효과는 합성항산화제인 butylated hydroxytoluene보다 더 높은 것을 확인한 바 있다. 이러한 배경에 기초해서 이 연구의 목적은 식품 또는 식품첨가제로써의 유용한 가치를 이해하기 위하여 우리나라에서 식용으로 널리 사용되고 있는 6종의 해조류로부터 물과 에탄올을 이용하여 추출물을 제조하고, 추출물의 페놀성 화합물의 함량과 항산화활성을 평가하였다.
페놀성 화합물의 함량은 물을 용매로 추출하였을 때 톳>파래>미역>꼬시래기>다시마>김 순으로 평균 추출함량이 높았으며, 에탄올을 사용하였을 때 톳>파래>김>다시마>미역>꼬시래기 순으로 나타났다[Fig. 2].
해조류 추출물과 항산화 활성과의 상관관계가 높게 나타났는데, 이러한 결과는 페놀성 화합물의 함량과 항산화 활성간에 강한 연관관계가 있음을 보여주는 것이며, 페놀성 화합물이 시험된 6종 해조류의 항산화 활성에 중요한 역할을 담당하고 있음을 의미한다. 유사한 결과는 라디칼 소거활성과 페놀성화합물간에 상관관계를 보여주는 여러 연구에서 찾아볼 수 있다[7,27].
후속연구
따라서 항산화제의 섭취와 식품재료에 항산화제를 첨가하는 것은 건강 뿐만 아니라 식품재료 자체를 보호하게 한다. 이 연구의 결과는 식용 해조류가 자연적이고 안전한 항산화제의 원료로써 사용 가능함을 보여준다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 논문의 실험으로 사용한 해조류는 무엇이 있는가?
실험재료는 우리나라에 서식하고 있는 생물 종이며, 식용가능하고 쉽게 구입이 용이한 갈조류 중 미역(Laminaria japonica), 톳(Hizikia fusiformis) 및 다시마(Undaria pinnatifida), 홍조류 중 김(Porphyra tenera) 및 꼬시래기(Gracilaria verrucosa), 녹조류 중 파래(Ulva lactuca) 6종을 선택하였다. 해조류를 흐르는 물로 여러 번 씻어 염분을 제거한 뒤 동결건조(<-40℃, 2∼3일)하였다.
전세계적으로 해조류는 몇 종류가 있는가?
해조류는 해양환경에서 재생가능한 자원이며, 잠재적으로 식품으로써의 가능성을 가지고 있다[1]. 전세계적으로 약 6,000 종의 해조류가 알려져 있으며[2], 약 150여종의 해조류가 전세계에서 식품으로 이용되고 있다[3]. 해조류는 색소의 구성 및 조성에 따라 녹조류(Chlorophyceae), 갈조류(Phaeophyceae) 및 홍조류 (Rhodophyceae)로 구분되며, 카로티노이드, 식이섬유, 단백질, 필수지방산, 비타민, 미네럴 및 폴리페놀 같은 생리 활성 화합물의 원료이다[4,5].
해조류는 어떻게 구분되는가?
전세계적으로 약 6,000 종의 해조류가 알려져 있으며[2], 약 150여종의 해조류가 전세계에서 식품으로 이용되고 있다[3]. 해조류는 색소의 구성 및 조성에 따라 녹조류(Chlorophyceae), 갈조류(Phaeophyceae) 및 홍조류 (Rhodophyceae)로 구분되며, 카로티노이드, 식이섬유, 단백질, 필수지방산, 비타민, 미네럴 및 폴리페놀 같은 생리 활성 화합물의 원료이다[4,5].
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