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문제 정의
- 본 연구에서는 상기의 꿀, 아로니아베리, 고추냉이, 프로폴리스, 푸코이단의 항균 활성을 확인 한 후 항산화성을 확인하기 위해 각각의 실험을 진행하였다. 폴리페놀 및 플라보노이드는 phenolic hydroxyl을 2개 이상 갖고 있는 방향족 화합물로 우리 몸에 있는 활성산소를 중화시키고, 항암, 항산화, 항균 활성과 같은 생리 활성 기능을 가지는 물질로 보고되고 있다(15,16).
- 고추냉이는 매운맛의 주성분인 allylisothiocyanate는 대장균, 세균, 효모 등 미생물의 성장을 억제하는 효과가 있으며 식품의 맛을 향상시켜 주고, 최근에는 항산화 활성, 충치예방 효과, 혈소판 응집의 억제 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다 (9,10). 이러한 항균 활성, 항산화 활성 및 여려가지 기능성을 가진다고 알려진 천연 식자재인 꿀, 프로폴리스, 후코이단, 아로니 아베리, 고추냉이를 에탄올추출하여 병원성균에 대한 항균 활성 및 항산화성을 확인하고 가자미 식해에 첨가하여 그 저장기간 중의 품질특성을 확인하고자 하였다.
- 최근 소비자의 건강 지향적 성향과 함께 천연물에 대한 요구가 높아지고 있고 합성보존료가 첨가된 식품의 사용을 꺼리고 있으며 이와 같은 경향으로 인하여 식품산업계에서도 인공합성 보존제의 사용을 될 수 있는 한 제한하려는 추세이다. 이런한 문제를 보안하기 위하여 합성보존료가 아닌 천연 보존료로 대체 가능한 천연 식자재를 찾고자 하였다. 현재 알려진 천연 식자재 중 프로폴리스는 160가지 이상의 화학성분을 함유하며 다양한 천연 자원으로부터 벌에 의해 벌집에서 얻어지는 천연 수 지성, 점착성, 고무상의 물질로, 고대에는 민간의약품으로 널리 이용되었다(4).
제안 방법
- 4 mL를 첨가하여 혼합한 후, 실온에서 1 h 정치한 뒤 분광광도계(JP/V-550, Jasco, Tokyo, Janpan)를 이용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. Gallic acid를 이용한 표준곡선은 gallic acid (SigmaAldrich)를 증류수에 녹여 최종농도가 0, 10, 20, 40, 60, 100, 150 mg/L 용액이 되도록 조제하고 이를 일정량 취하여 위와 같은 방법으로 725 nm에서 흡광도를 측정하여 계산하였다. 추출물의 총 폴리페놀 함량은 표준검량선으로부터 계산하였다.
- Quercetin (Sigma-Aldrich)을 표준물질로 하여 0-100 µg/mL 농도 범위에서 얻어진 표준 검량선으로부터 추출물의 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
- , Tokyo, Japan)를 배지 위에 올리고 농도별로 조제한 시료를 각각 흡수시켜서 24 h 동안 배양하였다. 그 후 disc 주위의 inhibition zone의 직경(mm)을 측정하였다.
- 꿀, 프로폴리스, 아로니아베리, 푸코이단을 70% 에탄올에 1:5 (시료: 70% 에탄올) 비율로 교반 후 sonication (JAC4020, Kodo, Hwaseong, Korea)을 이용하여 50°C에서 1h동안 초음파추출을 하였다.
- 본 연구에서는 꿀, 아로니아베리, 고추냉이, 프로폴리스, 후코이단 에탄올 추출물에 대한 항균·항산화 효능 실험과 가자미식해에 추출물을 첨가했을 때 나타나는 저장성 변화에 대하여 확인한 결과는 다음과 같다.
- 세절된 물가자미에 천일염을 원물대비 20%를 첨가하여 24 h 염장 후 깨끗이 2-3회 세척 후 1 h 탈수하여 가자미육의 염도는 4.60%로 맞춘 후 고춧가루 16.80%, 마늘 7.21%, 미원 2.96%, 생강 3.70%, 무 10.12%, 좁쌀 13.72% 첨가하여 용기에 저장하고나서 숙성온도 15°C, 숙성기간 14일 발효 숙성하여 제조하였다.
- 72% 첨가하여 용기에 저장하고나서 숙성온도 15°C, 숙성기간 14일 발효 숙성하여 제조하였다. 숙성이 완료된 가자미 식해는 각각의 천연 식자재 에탄올 추출물을 10,000 mg/L 농도로 희석하여 가자미 식해 무게 대비 0.5% 분주하여 제조하였다.
대상 데이터
- )으로 나타내었다. 대조군으로는 gallic acid를 사용하였다.
- cereus 대한 항균성을 paper disc 법을 이용하여 확인한 결과를 Table 2에 제시하였다. 대조군은 추출액 희석에 사용한 95% 에탄올을 사용하였으며, 꿀은 프로폴리스첨가군의 대조군으로서 사용하여 실험을 실시하였다. 대조군을 포함한 고추냉이, 꿀, 후코이단첨가 시료군에서는 모든 균에 대해서 항균 활성이 나타나지 않았다.
- 본 연구의 식해에 제조에 사용한 가자미(Verasper moseri Jordan et Gilberu)는 강릉수산시장에서 세절된 물가자미를 구하여 사용하였다. 천일염(Salt, Haepyo, Gangneung, Korea), 고춧가루(Nonghyup, Gangneung, Korea), 마늘(Nonghyup, Gangneung, Korea), MSG (Monosodium glutamate, Daesang, Seoul, Korea), 생강 (Nonghyup, Gangneung, Korea), 무(Nonghyup, Gangneung, Korea), 좁쌀(Nonghyup, Gangneung, Korea)은 강릉시 소재 농협 하나로마트에서 각각 구입하여 사용하였다.
- 본 실험에는 ethanol 추출물을 이용하여 각각의 폴리페놀 함량, 플라보노이드 함량, DPPH radical 소거능을 Table 3에 나타내었다. 상기와 항균성실험과 같이 대조군으로는 모든 에탄올 추출물 희석에 이용한 95% 에탄올을 사용하였으며, 꿀은 프로폴리스의 대조군으로 사용하였다. 각각의 꿀, 프로폴리스, 고추냉이, 아로니아베리, 후코이단 에탄올추출액을 1,000 ppm으로 희석하여 517 nm에서 분광광도계(JP/V-550, Jasco, Tokyo, Janpan)로 측정한 결과 꿀에서는 폴리페놀함량이 0.
- 본 연구의 식해에 제조에 사용한 가자미(Verasper moseri Jordan et Gilberu)는 강릉수산시장에서 세절된 물가자미를 구하여 사용하였다. 천일염(Salt, Haepyo, Gangneung, Korea), 고춧가루(Nonghyup, Gangneung, Korea), 마늘(Nonghyup, Gangneung, Korea), MSG (Monosodium glutamate, Daesang, Seoul, Korea), 생강 (Nonghyup, Gangneung, Korea), 무(Nonghyup, Gangneung, Korea), 좁쌀(Nonghyup, Gangneung, Korea)은 강릉시 소재 농협 하나로마트에서 각각 구입하여 사용하였다.
- 추출에 사용된 천연 식자재 꿀(Choroc, Gangneung, Korea), 프로폴리스(Choroc, Gangneung, Korea)는 강릉시 소재 초록마을, 후코이단(MSC, Yangsan, Korea), 아로니아베리(Nonghyup, Gangneung, Korea)와 고추냉이(Nonghyup, Gangneung, Korea)는 강릉시 소재 농협 하나로마트에서 구입하였다. 추출에 사용된 용매로 에탄올 99.5% (Daejung, Siheung)를 구매하여 사용하였다.
- 추출에 사용된 천연 식자재 꿀(Choroc, Gangneung, Korea), 프로폴리스(Choroc, Gangneung, Korea)는 강릉시 소재 초록마을, 후코이단(MSC, Yangsan, Korea), 아로니아베리(Nonghyup, Gangneung, Korea)와 고추냉이(Nonghyup, Gangneung, Korea)는 강릉시 소재 농협 하나로마트에서 구입하였다. 추출에 사용된 용매로 에탄올 99.
데이터처리
- a-cMeans with different letters in the same column are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.
- a-dMeans with different letters in the same column are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.
- a-fMeans with different letters in the same column are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.
- 검사결과에 대한 통계적인 유의성 검정은 Statistical Packages for Social Science (SPSS Statistics 18, Chicago, IL, USA)를 이용하여 Duncan’s multiple range test로 유의수준 5% 이내 (p<0.05)로 각 평균값에 대한 유의적 차이를 조사하였다.
- 05)로 각 평균값에 대한 유의적 차이를 조사하였다. 데이터는 각 실험치의 평균값과 표준편차로 나타내었다.
이론/모형
- 꿀, 아로니아베리, 고추냉이, 프로폴리스, 후코이단 등의 에탄올추출액에 대한 E. coli, L. monocytogenes, Salmonella Typhimurium, S. aureus, B. cereus 대한 항균성을 paper disc 법을 이용하여 확인한 결과를 Table 2에 제시하였다. 대조군은 추출액 희석에 사용한 95% 에탄올을 사용하였으며, 꿀은 프로폴리스첨가군의 대조군으로서 사용하여 실험을 실시하였다.
- 세균에 대한 항균력 측정은 paper disc method를 이용하였다. Table 1의 각 균주를 1백금이 취하여 10 mL의 lactose broth에 접종하고 30-37°C에서 48 h 배양하여 활성화시켰다.
- 숙성 중 가자미 식해의 미생물 총균수는 시료 10 g에 멸균식염수 90 mL를 혼합 분쇄하여 10진법으로 희석하였다. 각각의 희석액 1 mL를 각각의 3M Petrifilm Aerobic Count Plate (3M, St.
- 전자공여능(electron donating ability, EDA)은 Ozgen 등(13)의 방법에 따라 측정하였다. 각 시료 용액 100 mL에 0.
- 총 플라보노이드는 Moreno 등(12)의 방법에 따라 추출물 0.5 mL에 10% aluminum nitrate (Daejung, Siheung, Korea) 0.1 mL, 1 M potassium acetate (Daejung, Siheung) 0.1 mL 및 ethanol 4.3 mL 를 차례로 가하여 혼합하고 실온에서 40 min 정치한 다음 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin (Sigma-Aldrich)을 표준물질로 하여 0-100 µg/mL 농도 범위에서 얻어진 표준 검량선으로부터 추출물의 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
- 휘발성염기질소(VBN)의 함량은 마쇄한 가자미 식해를 사용하여 conway unit을 사용하는 micro diffusion method(14)로 시료 2g에 20% trichloroacetic acid용액 2 mL와 증류수 16 mL를 혼합한 뒤 homogenizer로 마쇄 후 여과하여 conway에 주입 후 37°C에서 80 min 방치 후 0.01 M hydrochloric acid (HCl)로 적정하여 측정하였다.
성능/효과
- 각각의 꿀, 프로폴리스, 고추냉이, 아로니아베리, 후코이단 에탄올추출액을 1,000 ppm으로 희석하여 517 nm에서 분광광도계(JP/V-550, Jasco, Tokyo, Janpan)로 측정한 결과 꿀에서는 폴리페놀함량이 0.58 µg/mL 가장 낮에 나타났고, 후코이단 또한 5.00 µg/mL 이하로 낮게 나타났다.
- 로 높은 항산화 소거능을 나타내었다. 결과적으로 프로폴리스의 항산화 활성이 가장 뛰어났는데, 이와 같이 프로폴리스가 다양한 생리 활성을 가지는 주된 이유는 cinnamic acid와 cafferic acids ester를 비롯한 많은 플라보노이드에 의한 것으로 입증되었다고 하는 내용과 유사한 결과로 보여진다(17).
- 46 mg/100 g으로서로 간의 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 그 중에서도 pH 에서의 결과와 마찬가지로 pH 변화가 가장 적었던, 프로폴리스에서 저장 15일까지도 24.73 mg/100 g으로 가장 낮은 VBN 함량을 나타내었으며, 이는 병원성미생물에 대한 항균효과와 높은 항산화 활성으로 인한 것으로 사료된다.
- 각 추출물의 DPPH radical 소거능은 Table 3과 같다. 꿀에서는 대조군 보다 DPPH radical 소거능이 더 낮게 나타났으며, 항산화효과가 거의 없는 것으로 확인되었다. 이에 반해 프로폴리스 ethanol 추출액의 DPPH radical 소거능은 0.
- 다른 추출물들과는 달리 프로폴리스 에탄올 추출물은 B. cereus, S. aureus, L. monocytogenes에서 생육 저해가 나타났고, 폴리페놀과 플라보노이드와 같은 항산화물질이 각각 91.18, 457.09 µg/mL로 가장 많이 함유하면서 가장 높은 항산화 활성을 나타내었다.
- 09 µg/mL로 가장 많이 함유하면서 가장 높은 항산화 활성을 나타내었다. 또한 저장성에서도 저장 15일까지 pH 변화가 6.04-5.39로 가장 적었으며, VBN 함량 24.73 mg/100 g 및 총균수까지 가장 낮게 나타나 가장 우수한 저장성을 나타내었다. 이것으로 볼 때, 병원성균에 대한 항균성 및 항산화성이 가자미식해의 저장성에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 상기의 결과로 볼 때 고추냉이, 꿀, 푸코이단 추출물에서는 항균 활성이 나타나지 않았으며, 아로니아베리 추출물에서는 S. Typhimurium에서만 나타났다. 반면에 프로폴리스에서는 그램양 성균 B.
- 이것으로 볼 때, 병원성균에 대한 항균성 및 항산화성이 가자미식해의 저장성에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 아로니아베리, 고추냉이, 후코이단에서 또한 대조군과 비교해 볼 때 저장성 효과가 나타났다. 하지만 아로니아베리에서 Salmonella Typhimurium에서의 항균력이 나타났으며, 폴리페놀 함량 및 플라보노이드 함량이 각각 61.
- 프로폴리스첨가 외 시료들도 대조군과 비슷한 10 CFU/g을 나타내었으나 약간의 총균수의 감소를 나타내었다. 이것으로 보아 항산화 활성이 가장 높고 B. cereus, S. aureus, L. monocytogenes 병원성균에 대한 항균력이 있었던, 프로폴리스가 저장성 향상에 가장 높은 것으로 사료된다. 하지만 프로폴리스의 항균력은 특정 균에 대한 항균력이지, 가자미 식해의 여러 종류의 미생물의 대한 항균력이 아니기 때문에 상기 3가지 종류의 균의 항균력으로 저장성 향상의 key compound로 단정 지을 수 없다.
- 꿀에서는 대조군 보다 DPPH radical 소거능이 더 낮게 나타났으며, 항산화효과가 거의 없는 것으로 확인되었다. 이에 반해 프로폴리스 ethanol 추출액의 DPPH radical 소거능은 0.65 O.D.로 높은 항산화 소거능을 나타내었다. 결과적으로 프로폴리스의 항산화 활성이 가장 뛰어났는데, 이와 같이 프로폴리스가 다양한 생리 활성을 가지는 주된 이유는 cinnamic acid와 cafferic acids ester를 비롯한 많은 플라보노이드에 의한 것으로 입증되었다고 하는 내용과 유사한 결과로 보여진다(17).
- 저장 6일차부터 15일차까지 시료간의 유의적인 차이가 나타나기 시작하였고, 그 중 저장성이 가장 좋았던, 프로폴리스가 저장 15일에 1.81×10 CFU/g으로 가장 낮은 총균수를 나타내었다.
- 08로 pH 값의 유의적인 차이를 나타내었으나, 수치상 큰 차이는 나타나지 않았다. 저장 9일부터 저장 15일까지 폴리페놀, 플라보노이드함량이 높고, DPPH radical 소거능이 가장 좋았던 프로폴리스의 pH 변화가 6.04에서 5.39로 가장 적게 나타났고, 두 번째로 좋았던 아로니아베리가 6.06에서 5.32로 적은 pH의 변화를 나타내었다. 후코이단 또한 저장 15일까지 6.
- 에서 저장 15일 동안 가자미 식해의 VBN 함량은 Table 5와 같다. 천연 추출물을 분주 후 저장 3일부터 시료 간의 VBN 함량의 유의적인 차이가 나타났다. 3일차에 에탄올과 꿀에서 각각 17.
- 하지만 아로니아베리에서 Salmonella Typhimurium에서의 항균력이 나타났으며, 폴리페놀 함량 및 플라보노이드 함량이 각각 61.20, 197.00 µg/mL로, 고추냉이 및 후코이단에 비해 높은 함량을 나타내었는데 저장 15일까지의 pH 변화와 VBN 함량 및 총균수를 비교 분석한 결과 유의적으로 큰 차이를 나타내지 않았다.
- 32로 적은 pH의 변화를 나타내었다. 후코이단 또한 저장 15일까지 6.00에서 5.30으로 아로니아베리와 유의적인 차이가 나타나지 않았고, 대조군, 꿀, 고추냉이에서는 pH 변화가 다른 시료들에 비하여 크게 나타났다. 이것으로 볼 때, 항산화 활성이 높은 시료들에서 낮은 pH 변화를 나타내는데, 항산화 작용이 부패균이나 유기산을 억제하여 나타나는 현상으로 사료된다.
- 후코이단은 플라보노이드 함량이 151.28 µg/mL 정도로 나타났고, 폴리페놀이 높았던 아로니아베리와 프로폴리스도 각각 197.00, 457.09 µg/mL로 높은 플라보노이드 함량을 나타냈는데, 그 중에서도 프로폴리스가 월등히 높은 플라보노이드 함량을 나타냈다.
후속연구
- 00 µg/mL로, 고추냉이 및 후코이단에 비해 높은 함량을 나타내었는데 저장 15일까지의 pH 변화와 VBN 함량 및 총균수를 비교 분석한 결과 유의적으로 큰 차이를 나타내지 않았다. 이것으로 보아 항균성 및 항산화성이 저장성 향상과 관련되어 있긴 하지만, 에탄올 추출물들의 추출용매의 종류나 추출 방법, 유기산에 미치는 영향이나 단백질 변성, 발효에 미치는 영향 등 다른 기작으로 인하여, 저장성 향상에 영향을 줄 수도 있다고 판단되며, 현재 아로니아베리나 고추냉이의 저장성에 대한 자료가 적은 상황이며, 추후 추가적인 연구를 통하여 각각의 저장성 향상에 영향을 미치는 천연 식자재 에탄올 추출물들의 key compound를 찾아낸다면, 천연 보존료로서의 산업적 활용에 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
- 하지만 프로폴리스의 항균력은 특정 균에 대한 항균력이지, 가자미 식해의 여러 종류의 미생물의 대한 항균력이 아니기 때문에 상기 3가지 종류의 균의 항균력으로 저장성 향상의 key compound로 단정 지을 수 없다. 추가적인 연구를 통하여 정확한 총균수 억제 및 저장 성향상의 key compound를 찾아내야 될 것으로 사료된다.
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