선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 수용성 식이 섬유는 체내 혈중 콜레스테롤을 경감시키는 효과가 있으며 맥류내 β-glucan은 콜레스테롤 저하효과, 혈중 포도당 농도 조절, 암 예방 효과 등 생리적 기능은 많이 알려져 있다 (9,10). 따라서 본 연구에서는 국내외적으로 대량생산 및 소비가 이루어지고 있는 맥류 중 도정도가 다른 국내산 보리와 밀의 추출물로부터 항균, 항산화 활성을 탐색하고 이에 따른 지표물질을 분석함으로써 경제성이 확보된 천연보존제로의 활용 가능성을 검토하고자 한다.
제안 방법
- DMBQ 함량의 HPLC 분석은 Tosoh 8010 series(Tosoh Co, Tokyo, Japan), UV 8010 diodearray UV-Vis detector (Tosoh), RP-Amide C16(250×4.6 mm) column(Supelco, Bellefonte, PA, USA)을 사용하였고, 분석 용매로는 0.0025 M KH2PO4 : acetonitrile[80:20(v/v)]을 혼합한 단일 용매를 이동상으로 사용하여 50분간 분석하였으며, 유속은 0.7 mL /min, 주입량은 20 μL로 270 nm 파장에서 분석하였다(13).
- ORACROO․ 의 결과는 vitamin E 수용성유도체인 trolox(6-hydroxy-2, 5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid) 1 μM에 의해 보호된 curve area와 비교하여 배수로 나타냈다.
- 그 후 5% Na2CO3 1 mL 가하고 암실에서 1시간 보관하였다. Voltex 후 725 nm에서 spectrophotometer(UV160A, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용 하여 흡광도를 측정하였다. 지표물질인 gallic acid를 증류수에 녹여 추출물 희석액과 같은 방법으로 반응시켜 표준 검량 곡선을 작성한 후, 총 페놀 함량은 gallic acid-equivalent 값으로 계산하였으며, 모든 측정은 3회 반복하여 평균 값을 내어 계산하였다(14).
- Well diffusion 실험에 사용된 시료는 150 μL의 CHCl3에 녹인 후 멸균된 천공기를 이용하여 8 mm의 구멍을 낸 후 150 μL의 시료를 주입하여 37°C에서 배양 후 well 주위에 생성된 inhibition zone의 직경을 측정하여 항균력을 계산하였다.
- 각 균주는 0.5 mL씩 40°C, 150 mL의 nutrient agar와 혼합하여 agar plate(23×23 cm)를 제조하였다.
- 본 실험에 사용된 시료들의 2,6-dimethoxy-1,4-benzoquinone(DMBQ) 함량은 HPLC를 이용하여 분석하였다. DMBQ 함량의 HPLC 분석은 Tosoh 8010 series(Tosoh Co, Tokyo, Japan), UV 8010 diodearray UV-Vis detector (Tosoh), RP-Amide C16(250×4.
- 본 연구에서는 4가지의 맥류 추출물의 항산화 활성과 항균 활성 그리고 지표성분인 DMBQ의 함량을 분석하였다. 4가지 맥류 추출물의 항산화 활성 측정 결과 겉보리(UB), 통보리(PB), 쌀보리(NB) 순으로 도정도가 진행됨에 따라 항산화 활성이 감소하는 것으로 나타났고, 통밀(WG)은 겉보리와 유사한 항산화 활성을 나타냈다.
- 전자 수송체에 관여하여 미생물이나 곰팡이들의 생장을 억제하는 것으로 알려져 있는 DMBQ의 함량과 그에 따른 항균활성을 측정하였다(15,16). 도정 정도에 따른 보리(NB, PB, UB, WG) 추출물의 HPLC를 통한 분석 결과, 모든 추출물에서 항균 활성물질인 DMBQ를 확인할 수 있었으며, 이중 통밀(WG)이 280.
- Voltex 후 725 nm에서 spectrophotometer(UV160A, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용 하여 흡광도를 측정하였다. 지표물질인 gallic acid를 증류수에 녹여 추출물 희석액과 같은 방법으로 반응시켜 표준 검량 곡선을 작성한 후, 총 페놀 함량은 gallic acid-equivalent 값으로 계산하였으며, 모든 측정은 3회 반복하여 평균 값을 내어 계산하였다(14).
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 균주는 Staphylococcus aureus KCTC 1927(S. aureus), Bacillus cereus KCTC 1014(B. cereus), Escherichia coli KCTC 2593(E. coli)과 Salmonella Typhimurium KCTC 2054(S. Typhimurium)로 한국생명 자원센터(대전)에서 분양 받아 사용하였으며, 배양배지는 nutrient broth(0.03% beef extract, 0.05% peptone)를 사용하였고, 실험에 사용된 밀은 통밀(WG, wheat with germ and endosperm)로 (주)콩두울(고창)에서 제공 받았고, 보리는 왕겨와 배아 배유를 포함한 겉보리(UB, unhulled barley), 배아와 배유만을 포함한 통보리(PB, pearl barley), 배유만을 포함한 쌀보리(NB, naked barley)로 국립식량과학원(수원)에서 분양 받아 사용하였다.
데이터처리
- SPSS(Statistical Package for Social Science, v 12, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)에 의한 Duncan의 다범위검정(Duncan's multiple range test)을 통하여 P<0.05에서각 시료 간의 유의적인 차이를 검증하였다.
이론/모형
- 1. Chloroform extracts of barley and wheat extracts on peroxyl radical scavenging activities using ORAC assay. The results represent the mean±SD of values obtained from three measurements.
- ORAC assay는 식품이나 음료의 total antioxidant capacity를 양적으로 측정하여 항산화 활성을 평가하기 위한 도구로 널리 활용되는 방법으로 free radical에 의해 유도되는 손상으로부터 시료에 의한 보호 능력을 측정한다. ORAC 법을 이용한 항산화 활성 측정은 peroxyl radical scavenging capacity(ORACROO․ ) assay를 사용하였다(12). ORACROO․ assay에는 40 nM fluorescein과 5 mM 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride(AAPH)를 사용하여 fluorescence plate reader(Tecan, Salzburg, Austria)로 excitation wavelength 485 nm, emission wavelength 535 nm에서 형광을 측정하였다.
- w)(Table 1). 그리고 추출물들의 항균 활성을 well diffusion 방법으로 식중독 유발 미생물인 S. Typhimurium, E. coli, S. aureus, B. cereus를 대상으로 측정하였다. 그람양성균(S.
- 식중독을 유발하는 세균에 대한 항균효과는 well diffusion 방법으로 실시하였다(11). 각 균주는 nutrient medium를 사용하여 16시간(E.
성능/효과
- 4가지 대표적인 식중독 유발균을 대상 으로 항균 활성을 측정한 결과 모든 추출물에서 Staphylococcus(S.) aureus에 대한 항균활성을 나타내었고, NB, PB, UB 추출물은 15.69±0.20, 16.87±0.05, 17.91±0.10 mm 순으로 S. aureus 항균활성을 나타내었다.
- 본 연구에서는 4가지의 맥류 추출물의 항산화 활성과 항균 활성 그리고 지표성분인 DMBQ의 함량을 분석하였다. 4가지 맥류 추출물의 항산화 활성 측정 결과 겉보리(UB), 통보리(PB), 쌀보리(NB) 순으로 도정도가 진행됨에 따라 항산화 활성이 감소하는 것으로 나타났고, 통밀(WG)은 겉보리와 유사한 항산화 활성을 나타냈다. 총 페놀 함량과 항산화 활성을 피어슨 상관계수로 비교 분석한 결과, 0.
- aureus 항균활성을 나타내었다. 겉보리(UB) 는 배아와 겨, 통보리(PB)는 배아, 쌀보리(NB)는 배유만을 포함하고 있는 상태인데, 도정이 진행됨에 따라 DMBQ가 함유되어 있는 배아와 겨 부분이 제거되어 항균 활성이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 대조군으로 분석한 통밀(WG) 추출물은 22.
- 그람양성균(S. aureus, B. cereus)과 음성균(S. Typhimurium, E. coli)에 항균작용을 하는 chloramphenicol(CMP)을 대조군으로 항균 효과를 분석한 결과, 모든 추출물에서 S. aureus에 대한 항균활성을 나타내었고, NB, PB, UB 순으로 (15.69±0.20, 16.87±0.05, 17.91±0.10 mm) S. aureus 항균활성을 나타내었으며, WG 추출물은 22.35±0.04 mm 로 보리 추출물들과 비교하였을 때 상대적으로 높은 활성을 나타내었다(Table 2).
- 그리고 보리와 밀 추출물의 총 페놀 함량을 측정한 결과, Fig. 2에서 보듯이 NB(3.06±0.18 mg/100 g), PB(4,76±0.33 mg/100 g), UB(5.67±0.32 mg/100 g) 순으로 도정이 진행됨에 따라 보리의 총 페놀 함량은 점차 감소하였다.
- 그리고 이와 같은 결과를 DMBQ 함량과 항균활성(anti-S. aureus)의 상관성을 피어슨 상관계수(Pearson's correlation coefficient) 로 비교분석해 보았을 때, 0.9597로 높은 유의성을 나타냄을 알 수 있었다 (Table 3).
- 그리고 이와 같은 결과를 총 페놀 함량과 항산화 활성의 상관성을 피어슨 상관계수(Pearson's correlation coefficient)로 비교분석해 보았을 때, 0.9934로 높은 유의 성을 나타냄을 알 수 있었다(Table 3).
- 또한 보리 추출물의 경우, 도정이 진행됨에 따라 항균 활성과 DMBQ 함량이 감소하는 것으로 보아 도정 시 제거되는 배아와 겨 부분에 항균 활성을 나타내는 DMBQ의 함량이 높을 것을 예측할 수 있었다. 대조군으로 분석한 통밀 추출물 또한 높은 DMBQ의 함량으로 인해 상대적으로 높은 항균활성을 가지고 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과들은 결론 적으로 밀 배아로부터 DMBQ 함량과 항균 효과를 확인한 Kim 등(17)과 Lana 등(18)의 결과와 일치하였으며, 곡류의 가공정도에 따라 항균활성이 상이함을 이용하여 천연물 유래의 보존제 개발이 가능할 것을 의미하며, 보존제 개발 시 지표물질로서 DMBQ의 함량분석을 통해 소재의 효능을 평가할 수 있을 것으로 사료된다.
- 대조군으로 분석한 통밀(WG) 추출물은 22.37±0.04 mm로 보리 추출물들과 비교하였을 때 상대적으로 높은 활성을 나타내었다.
- 도정 정도에 따른 보리(NB, PB, UB, WG) 추출물의 HPLC를 통한 분석 결과, 모든 추출물에서 항균 활성물질인 DMBQ를 확인할 수 있었으며, 이중 통밀(WG)이 280.0±60.0 µg/100 g·f.w으로 함량이 가장 높았고 겉보리(UB), 통보리(PB), 쌀보리(NB) 순으로 함량이 나타났다(29.8±0.9, 20.4±0.7, 19.3±0.9 µg/100 g·f.w)(Table 1).
- 이와 같은 결과를 비교해 보았을 때 배아와 겨 부분에 주로 함유되어 있는 DMBQ의 양에 따라 맥류의 항균, 항산화력에 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다. 따라서 가공정도에 따라 각기 다른 기능성을 나타내는 것을 이용해 용도에 따라 가공공정을 조절하여 새로운 소재로의 개발이 가능할 것을 알 수 있었다. 맥류 추출물은 항산화력과 항균력 두 가지를 모두 갖춘 천연물 유래 식품보존제로서의 개발 가능성이 높을 것으로 사료된다.
- 또한 대표적인 그람양성 세균인 S. aureus에 대한 항균활성(Table 2)과 항산화활성(Fig. 1)의 상관성을 피어슨 상관계수(Pearson's correlation coefficient)로 비교분석해 보았을 때, 0.7832로 비례관계에 있음을 알 수 있었다.
- 또한 보리 추출물의 경우, 도정이 진행됨에 따라 항균 활성과 DMBQ 함량이 감소하는 것으로 보아 도정 시 제거되는 배아와 겨 부분에 항균 활성을 나타내는 DMBQ의 함량이 높을 것을 예측할 수 있었다. 대조군으로 분석한 통밀 추출물 또한 높은 DMBQ의 함량으로 인해 상대적으로 높은 항균활성을 가지고 있음을 알 수 있었다.
- 보리와 밀 추출물을 peroxyl radical scavenging capacity를 ORAC assay를 이용하여 측정한 결과, Fig. 1에서 보듯이 vitamin E 수용성유도체인 trolox 1 μM의 항산화 활성과 비교하였을 때 100 µg/mL의 농도에서 WG와 UB의 항산화 활성이 가장 높았고 PB, NB 순으로 항산화 활성이 감소하였다.
- 9934로 높은 유의 성을 나타냄을 알 수 있었다(Table 3). 위와 같은 결과는 Goupy 등(19), Liu와 Yao(20), Adam 등(21), Onyeneho와 Hettiarachchy(22)가 보고한 것과 동일하게 밀 및 보리추출물에 높은 항산화 효능이 있다는 결과와 일치하였으며, 열수 추출물뿐만 아니라 본 연구에서 추출을 위해 사용한 CHCl3에 추출되는 지용성 항산화 물질 역시 높은 항산화능을 보유하고 있다는 것을 알 수 있었다.
- 항균활성을 나타내는 DMBQ의 양을 분석하였을 때 WG 추출물이 가장 높은 함량 을 나타냈다. 이와 같은 결과를 비교해 보았을 때 배아와 겨 부분에 주로 함유되어 있는 DMBQ의 양에 따라 맥류의 항균, 항산화력에 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다. 따라서 가공정도에 따라 각기 다른 기능성을 나타내는 것을 이용해 용도에 따라 가공공정을 조절하여 새로운 소재로의 개발이 가능할 것을 알 수 있었다.
- 4가지 맥류 추출물의 항산화 활성 측정 결과 겉보리(UB), 통보리(PB), 쌀보리(NB) 순으로 도정도가 진행됨에 따라 항산화 활성이 감소하는 것으로 나타났고, 통밀(WG)은 겉보리와 유사한 항산화 활성을 나타냈다. 총 페놀 함량과 항산화 활성을 피어슨 상관계수로 비교 분석한 결과, 0.9934로 높은 유의성을 나타냈다. 4가지 대표적인 식중독 유발균을 대상 으로 항균 활성을 측정한 결과 모든 추출물에서 Staphylococcus(S.
- 7832로 비례관계에 있음을 알 수 있었다. 총페놀 함량이 항산화활성과 높은 상관관계를 보이는 것으로 보아 대부분의 항산화활성은 페놀성분의 함량에 기인하는 것을알 수 있었고(Table 3), 이들 항산화 활성이 항균활성과 유의적으로 비례하는 것을 통해 보리 및 밀 추출물은 항균 및 항산화활성을 모두 보유한 소재인 것을 알 수 있었다. 따라서 산업적으로 유용한 천연보존제의 경우, 항균활성과 항산화활성을 동시에 갖는 소재의 발굴이 시급한 현실이므로 이상의 결과로 유추해 볼 때 보리와 밀 추출물은 항균과 항산화 활성을 동시에 나타내는 원료소재로서 식품 및 화장품 등의 다양한 기능성 첨가물 소재로서의 응용이 가능할 것으로 사료된다.
- 04 mm로 보리 추출물들과 비교하였을 때 상대적으로 높은 활성을 나타내었다. 항균활성을 나타내는 DMBQ의 양을 분석하였을 때 WG 추출물이 가장 높은 함량 을 나타냈다. 이와 같은 결과를 비교해 보았을 때 배아와 겨 부분에 주로 함유되어 있는 DMBQ의 양에 따라 맥류의 항균, 항산화력에 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다.
후속연구
- 총페놀 함량이 항산화활성과 높은 상관관계를 보이는 것으로 보아 대부분의 항산화활성은 페놀성분의 함량에 기인하는 것을알 수 있었고(Table 3), 이들 항산화 활성이 항균활성과 유의적으로 비례하는 것을 통해 보리 및 밀 추출물은 항균 및 항산화활성을 모두 보유한 소재인 것을 알 수 있었다. 따라서 산업적으로 유용한 천연보존제의 경우, 항균활성과 항산화활성을 동시에 갖는 소재의 발굴이 시급한 현실이므로 이상의 결과로 유추해 볼 때 보리와 밀 추출물은 항균과 항산화 활성을 동시에 나타내는 원료소재로서 식품 및 화장품 등의 다양한 기능성 첨가물 소재로서의 응용이 가능할 것으로 사료된다.
- 따라서 가공정도에 따라 각기 다른 기능성을 나타내는 것을 이용해 용도에 따라 가공공정을 조절하여 새로운 소재로의 개발이 가능할 것을 알 수 있었다. 맥류 추출물은 항산화력과 항균력 두 가지를 모두 갖춘 천연물 유래 식품보존제로서의 개발 가능성이 높을 것으로 사료된다.
- 대조군으로 분석한 통밀 추출물 또한 높은 DMBQ의 함량으로 인해 상대적으로 높은 항균활성을 가지고 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과들은 결론 적으로 밀 배아로부터 DMBQ 함량과 항균 효과를 확인한 Kim 등(17)과 Lana 등(18)의 결과와 일치하였으며, 곡류의 가공정도에 따라 항균활성이 상이함을 이용하여 천연물 유래의 보존제 개발이 가능할 것을 의미하며, 보존제 개발 시 지표물질로서 DMBQ의 함량분석을 통해 소재의 효능을 평가할 수 있을 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.