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문제 정의
- 이렇듯 야콘의 다양한 생리활성 및 항산화성에 대한 관심이 높아지고 있지만, 아직 식품으로써의 이용이나 활성에 대 한 연구는 활발하지 않은 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 추출 방법 및 추출 조건 등에 따라 유효성분의 함량에 영향을 미치므로 야콘 추출액에 대한 항산화 활성을 탐색할 수 있는 다양한 분석과 항균 효과 실험을 통해 야콘의 식품 산업적 활용가치를 높이는데 기여하고자 하였다.
- 야콘의 항산화 활성을 탐색할 수 있는 다양한 분석과 항균 효과 실험을 통해 야콘의 식품 산업적 활용가치를 알아보고자 하였다. 야콘 분말의 메탄올 추출 수율은 72.
제안 방법
- 즉, 일정농도 (0.1 mg/mL, 0.5 mg/mL 및 1.0 mg/mL)의 시료용액 0.15 mL를 각각 취하여 3.5×10-5 M DPPH 용액 3 mL와 잘 혼합하여 실온에서 30분간 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 따로 무첨가구 시험을 하여 대조구의 흡광도를 같은 조건에서 측정하였다.
- 표준검량곡선은 quercetin(Sigma Co., USA)을 사용하여 작성하였으며, 표준곡선 작성에 이용한 quercetin의 농도는 50, 100, 150 및 200 μg/mL이었다.
- 표준 검량 곡선은 탄닌산(Sigma Co., USA)을 사용하여 작성하였으며, 표준 곡선 작성에 이용한 탄닌산의 농도는 25, 50, 75 및 100 μg/mL이었다.
- 야콘 분말 100 g을 정확히 칭량하여 10배의 메탄올 및 물을 각각 첨가한 후, 100℃에서 환류냉각장치를 이용하여 5시간동안 추출하였다. 각각의 추출물은 여과지(Whatman No.
- 야콘 분말 100 g을 정확히 칭량하여 10배의 메탄올 및 물을 각각 첨가한 후, 100℃에서 환류냉각장치를 이용하여 5시간동안 추출하였다. 각각의 추출물은 여과지(Whatman No. 2)로 여과하고, 남은 잔사에 다시 용매를 가하여 위와 동일한 방법으로 3반복 추출하여 제조하였다. 이 추출물을 40℃의 동일조건에서 감압농축기(N-1000, EYELA, Japan)를 사용하여 용매가 완전히 제거된 상태에서 다시 동결건조하여 측정 시료로 사용하였다.
- 이 추출물을 40℃의 동일조건에서 감압농축기(N-1000, EYELA, Japan)를 사용하여 용매가 완전히 제거된 상태에서 다시 동결건조하여 측정 시료로 사용하였다. 수율의 측정은 추출에 사용한 시료의 건물에 대한 추출물의 총 고형분 함량의 백분비로 하였다. 제조된 야콘 추출물은 냉동실(-40℃)에서 보관하면서 실험에 사용하였다.
- 전자공여능(electron donating ability)은 Blois MS(1958)의 방법을 응용하여 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)에 대한 각 시료들의 수소 공여 효과로 측정하였다. 즉, 일정농도 (0.
- 5×10-5 M DPPH 용액 3 mL와 잘 혼합하여 실온에서 30분간 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 따로 무첨가구 시험을 하여 대조구의 흡광도를 같은 조건에서 측정하였다. 비교구로 ascorbic acid와 BHT를 이용하여 위와 동일한 방법으로 전자공여능을 측정하여 시료군과 비교하였다. 이들 측정값을 다음과 같은 계산식에 의해 DPPH radical 소거 활성을 계산하였다.
- 비교구로 ascorbic acid와 BHT를 이용하여 위와 동일한 방법으로 전자공여능을 측정하여 시료군과 비교하였다. 이들 측정값을 다음과 같은 계산식에 의해 DPPH radical 소거 활성을 계산하였다.
- 야콘 추출물을 각각 일정 농도로 주입한 paper disc(8 mm, Toyo Roshi Kaicha, Japan)를 평판배지 위에 흡착시키고, 멸균수 30 μL를 주입한 후 37℃에서 24시간 배양하여 paper disc 주변의 inhibition clear zone(8 mm; no inhibition, 8∼9 mm; very slight inhibition, 9 ∼10 mm; slight inhibition, 10∼14 mm; moderate inhibition)의 직경(mm)을 측정하여 야콘추출물의 항균성을 비교분석하였다.
- 항균성은 paper disc법(Kim et al 2000)으로 측정하였으며, 사용된 균주는 대표적 식품유해세균으로 Gram 양성균인 Bacillus cereus, Staphylococcus aureus와 Gram 음성균인 Escherichia coli, Salmonella enteritidis를 각각 사용하였다(Table 1). 실험은 우선 각 시험균주를 해당 액체배지에 24시간 전배양하고, 평판배지의 조제는 각각의 생육배지로 멸균된 1.5% agar를 샬레에 20 mL씩 분주하여 응고시킨 후, 각 시험균 액을 0.1 mL씩 첨가하여 멸균된 유리봉으로 배지위에 고르게 펴지도록 도포하여 사용하였다. 야콘 추출물을 각각 일정 농도로 주입한 paper disc(8 mm, Toyo Roshi Kaicha, Japan)를 평판배지 위에 흡착시키고, 멸균수 30 μL를 주입한 후 37℃에서 24시간 배양하여 paper disc 주변의 inhibition clear zone(8 mm; no inhibition, 8∼9 mm; very slight inhibition, 9 ∼10 mm; slight inhibition, 10∼14 mm; moderate inhibition)의 직경(mm)을 측정하여 야콘추출물의 항균성을 비교분석하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 야콘 분말은 2010년 10월에 정우당(서울)에서 구입하여 -40℃에 냉동보관하면서 시료로 사용하였다.
데이터처리
- 25), 조회분은 550℃ 회화법, 조섬유는 H2SO4-KOH 법으로 정량하였다. 탄수화물은 100에서 수분, 조지방, 조단백, 조회분, 조섬유를 뺀 값으로 하였으며, 3회 반복 측정하여 평균값과 표준편차를 내었다.
- 실험 결과는 SAS package(release 8.01)를 이용하여 평균±표준편차로 표시하였고, 평균값의 통계적 유의성은 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test에 의해 검정하였다.
- a～d Means with different letters on the same kind of bars are significantly different at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- a～c Means with different letters on the same kind of bars are significantly different at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
이론/모형
- 즉, 수분은 105℃ 상압건조법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조단백은 semi micro Kjeldahl 법(N×6.25), 조회분은 550℃ 회화법, 조섬유는 H2SO4-KOH 법으로 정량하였다.
- 총 폴리페놀 화합물 함량은 Folin-Denis 법(Folin & Denis 1912)에 의하여 분석하였다.
- 야콘의 일반성분은 AOAC법(AOAC 1995)에 따라 측정하였다. 즉, 수분은 105℃ 상압건조법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조단백은 semi micro Kjeldahl 법(N×6.
- 아질산염(NaNO2) 소거능은 Kato et al(1987) 방법으로 측정하였다. 즉, 1 mM NaNO2 용액 2 mL에 2 mg/mL 농도로 조제한 시료용액 1 mL를 가하고, 0.
- Hydroxyl radical 소거 활성은 Chung et al(1997)의 방법에 따라 EDTA가 포함된 Fenton 반응계(Fe2++H2O2 → HOㆍ+HO-)에서 분석하였다.
- 항균성은 paper disc법(Kim et al 2000)으로 측정하였으며, 사용된 균주는 대표적 식품유해세균으로 Gram 양성균인 Bacillus cereus, Staphylococcus aureus와 Gram 음성균인 Escherichia coli, Salmonella enteritidis를 각각 사용하였다(Table 1). 실험은 우선 각 시험균주를 해당 액체배지에 24시간 전배양하고, 평판배지의 조제는 각각의 생육배지로 멸균된 1.
성능/효과
- 본 연구에 사용한 야콘 분말의 일반성분은 Table 2와 같았다. 야콘분말 수분함량은 18.3%였으며, 조단백 4.0%, 조지방 0.8%, 탄수화물 57.5%, 조섬유 17.4% 그리고 조회분은 5.7%이었다.
- 야콘 분말의 항산화성을 알아보기 위해 생리활성 성분을 메탄올 및 물로 추출하였는데, Table 3과 같이 메탄올 추출 수율은 72.4%, 물 추출 수율은 5.7%로 메탄올 추출 수율이 더 높았다. 이러한 결과는 오디 분말의 메탄올 추출 수율은 74.
- 야콘의 항산화 효과를 알아보기 위하여 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 측정하였는데, Fig. 1과 같이 메탄올로 추출한 야콘의 총 폴리페놀 함량은 38.5 mg/g, 총 플라보노이드 함량은 9.2 mg/g이었고, 물 추출물은 각각 24.0 mg/g, 7.8 mg/g으로 생리활성 성분이 함유되어 있음을 확인할 수 있었으며, 두 성분 모두 물보다 메탄올로 추출했을 때 함량이 더 많은 것으로 나타났다. Moon et al(2010)의 야콘 항산화성 연구에서 총 폴리페놀 함량은 에틸아세테이트 29.
- 야콘의 항산화 효과를 알아보기 위하여 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 측정하였는데, Fig. 1과 같이 메탄올로 추출한 야콘의 총 폴리페놀 함량은 38.5 mg/g, 총 플라보노이드 함량은 9.2 mg/g이었고, 물 추출물은 각각 24.0 mg/g, 7.8 mg/g으로 생리활성 성분이 함유되어 있음을 확인할 수 있었으며, 두 성분 모두 물보다 메탄올로 추출했을 때 함량이 더 많은 것으로 나타났다. Moon et al(2010)의 야콘 항산화성 연구에서 총 폴리페놀 함량은 에틸아세테이트 29.
- DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)는 비교적 안정한 자유 라디칼을 지닌 물질로 반응계에 전자를 공여하여 식품 중의 지질 산화를 억제하는 척도로 널리 사용되고 있다. 야콘 메탄올 추출물의 전자공여능(Fig. 2)은 0.1, 0.5 및 1.0 mg/mL 농도에서 각각 4.9, 8.8 및 12.1%로 추출물 농도가 높을수록 증가하여 전자공여능이 있음을 확인할 수 있었으나 그 값이 매우 적었고, 물 추출물도 같은 경향을 나타내어 전자공여능 효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 그리고 1.
- 1%로 추출물 농도가 높을수록 증가하여 전자공여능이 있음을 확인할 수 있었으나 그 값이 매우 적었고, 물 추출물도 같은 경향을 나타내어 전자공여능 효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 그리고 1.0 mg/mL 농도에서 합성 항산화제인 butylated hydroxytoluene(BHT)의 전자공여능은 44.7%, 천연 항산화제인 ascorbic acid는 98.7%로 이들의 항산화 효과는 야콘 추출물보다 더 큰 것으로 나타났다. Moon et al(2010)도 야콘 메탄올 추출물의 전자공여능은 25.
- 39 mg/mL로 물보다 메탄올에서 더 높다고 하였고, Lee et al(2009)도 야콘의 메탄올 추출이 물 추출에서 보다 더 높은 항산화 효과를 보였다고 한 바 있다. 이상에서 함량의 차이는 있지만 야콘은 전자공여능을 다소 가짐으로써 식품의 활성 라디칼들을 적절히 소거시켜 산화안정성을 도모할 가능성도 있음을 알 수 있었다.
- Nitroso화 반응을 억제하기 위해서는 nitrosoamine 생성기질인 amine의 생성을 억제하거나 아질산염 소거능이 우수한 식품을 섭취함으로써 nitrosamine에 의한 암 유발 등 유해 물질생성을 예방할 수 있다. 본 연구에서 야콘의 아질산염 소거능을 측정한 결과, Fig. 3과 같이 메탄올 추출물은 pH 1.2, 3.0 및 6.0에서 각각 13.1, 6.0 및 2.7%로 pH가 낮을수록 소거능이 증가하였고, 물 추출물은 6.8, 2.5, 및 1.9%로 메탄올 추출물보다 소거능이 작았으며, pH에 따라서는 메탄올 추출물과 같은 경향을 보였으나, 모든 추출물에서 아질산염 소거능의 활성은 약한 것으로 나타났다. Kim et al(2010a)도 pH 1.
- 세포나 유전자를 공격하여 DNA 손상 및 암유발 등과 밀접한 관련이 있는 산화력이 강한 활성산소인 hydroxyl radical의 소거 활성을 가진 천연 항산화제로는 페놀성 화합물, tocopherol, ascorbic acid, carotenoid, glutathione, 아미노산 등이 있다. 야콘의 hydroxyl radical 소거 활성을 측정한 결과, Fig. 4와 같이 1, 2 및 5 mg/mL 메탄올 추출물에서는 각각 22.3, 30.2 및 40.2%였고, 물 추출물에서는 각각 13.7, 23.6 및 34.7%로 추출물의 농도가 증가할수록, 또 물 추출보다는 메탄올 추출에서 소거 활성이 더 큰 것을 볼 수 있었다. 비교군인 ascorbic acid의 hydroxyl radical 소거 활성은 1, 2 및 5 mg/mL에서 각각 68.
- 7%로 추출물의 농도가 증가할수록, 또 물 추출보다는 메탄올 추출에서 소거 활성이 더 큰 것을 볼 수 있었다. 비교군인 ascorbic acid의 hydroxyl radical 소거 활성은 1, 2 및 5 mg/mL에서 각각 68.2, 86.2 및 97.0%로 야콘 추출물보다 더 큰 것으로 나타났다. Lee et al(2012c)은 환삼덩굴의 메탄올 추출물 2 mg/mL 농도에서 35%의 소거 활성을 가진다고 하였고, Park et al(2000)은 환삼덩굴 추출물의 50% 메탄올 분획물의 hydroxyl radical 소거 활성이 100% 메탄올, 물, 아세톤 추출물과 토코페롤 및 BHA보다 더 크다고 하였으며, 또한 Kim & Kang(2012)도 오디의 물 추출물보다 메탄올 추출물에서 hydroxyl radical 소거 활성이 더 크지만, ascorbic acid 보다는 작다고 하여 본 연구와 유사한 결과를 보였다.
- 야콘의 항균성은 Table 4와 같이 메탄올 추출물 10,000 μg/disc 농도의 Bacillus cereus와 Staphylococcus aureus에서 미약한 항균 활성을 보여 gram 양성균에 대하여 선택적으로 항균 활성을 나타냄을 확인하였다.
- 그리고 야콘의 항균 효과 실험에서는 10,000 μg/disc 농도의 메탄올 추출액에서 Bacillus cereus와 Staphylococcus aureus에 대해서만 적은 항균성이 확인되었다.
- 야콘의 항산화 활성을 탐색할 수 있는 다양한 분석과 항균 효과 실험을 통해 야콘의 식품 산업적 활용가치를 알아보고자 하였다. 야콘 분말의 메탄올 추출 수율은 72.4%로 물 추출 수율의 5.7%보다 약 14배 정도 더 높았다. 메탄올로 추출한 야콘의 총 폴리페놀 함량은 38.
- 8 mg/g으로 생리활성 성분이 함유되어 있음을 확인할 수 있었으며, 두 성분 모두 물보다 메탄올로 추출했을 때 함량이 더 많은 것으로 나타났다. 야콘의 메탄올 추출물의 전자공여능은 0.1, 0.5 및 1.0 mg/mL 농도에서 각각 4.9, 8.8 및 12.1%로 추출물 농도가 증가할수록, 아질산 소거능은 pH 1.2, 3.0 및 6.0에서 각각 13.1, 6.0 및 2.7%로 pH가 낮을수록 커지는 것을 확인할 수 있었으나 그 활성이 미미한 것으로 나타났으며, 비교구인 butylated hydroxytoluene(BHT)나 ascorbic acid 보다도 소거능이 낮았다. 또한 hydroxyl radical 소거 활성도 추출물의 농도가 증가할수록, 물 추출물보다 메탄올 추출물에서 더 높았다.
- 7%로 pH가 낮을수록 커지는 것을 확인할 수 있었으나 그 활성이 미미한 것으로 나타났으며, 비교구인 butylated hydroxytoluene(BHT)나 ascorbic acid 보다도 소거능이 낮았다. 또한 hydroxyl radical 소거 활성도 추출물의 농도가 증가할수록, 물 추출물보다 메탄올 추출물에서 더 높았다. 그리고 야콘의 항균 효과 실험에서는 10,000 μg/disc 농도의 메탄올 추출액에서 Bacillus cereus와 Staphylococcus aureus에 대해서만 적은 항균성이 확인되었다.
- 위의 결과로부터 야콘은 항산화 활성을 가진 기능성 소재임을 확인할 수 있었으며, 추출방법은 물보다 메탄올이 더 효과적임을 알 수 있었다. 야콘에 함유되어 있는 생리활성 물질과 다양한 항산화 효과를 토대로 이를 식품가공에 적극 활용한다면 야콘을 재배하는 농가의 수익증대와 식품산업에의 활용가치 증진을 도모할 수 있을 것으로 사료된다.
후속연구
- 위의 결과로부터 야콘은 항산화 활성을 가진 기능성 소재임을 확인할 수 있었으며, 추출방법은 물보다 메탄올이 더 효과적임을 알 수 있었다. 야콘에 함유되어 있는 생리활성 물질과 다양한 항산화 효과를 토대로 이를 식품가공에 적극 활용한다면 야콘을 재배하는 농가의 수익증대와 식품산업에의 활용가치 증진을 도모할 수 있을 것으로 사료된다.
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