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문제 정의
- 현재까지 알려진 벌개미취의 생리활성 연구로는 벌개미취 뿌리의 분획물이 항암, 항균, 항진균 활성(13)에 관한 연구가 보고되었을 뿐으로 벌개미취에 대한 함유 성분 및 생리활성에 관련된 연구는 미비한 상황이다. 그러므로 본 실험에서는 벌개미취에 대하여 기능성 검토와 이용개발을 위하여 일반성분 분석, 아미노산, 지방산 분석을 통하여 영양적 가치를 평가하고 생리활성 효과를 검토하기 위하여 항산화 활성을 규명함으로써 벌개미취를 이용한 기능성 식품을 개발하기 위한 기초 자료를 얻고자 하였다.
- 벌개미취의 일반성분 및 아미노산, 무기질 항산화 효과에 대해서 조사하였다. 식품영양학적 접근에서의 벌개미취의 일반성분은 건량기준으로 당질 72.
제안 방법
- Gallic acid (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 0~100 μg/ mL의 농도로 제조하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 표준 검량선으로부터 시료 추출물의 총 페놀 함량을 산출하였다.
- Rutin(Sigma-Aldrich Co.)을 표준물질로 하여 0~100 μg/mL의 농도 범위에서 얻어진 표준 검량선으로부터 추출물의 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
- , Tokyo, Japan)를 사용하여 40℃에서 감압농축 하였다. 농축된 추출물은 동결건조기(Modulyod-115, Thermo Electron Co., Waltham, MA, USA)를 이용하여 건조된 분말을 제조하였다. 또한 열수 추출물은 분쇄된 벌개미취에 10배(w/w)의 증류수를 가한 후 100℃ 수욕상에서 3시간 동안 환류냉각(GLHMP-F200, Global Lab, Seoul, Korea) 하면서 추출하여 조여과(Whatman No.
- , Waltham, MA, USA)를 이용하여 건조된 분말을 제조하였다. 또한 열수 추출물은 분쇄된 벌개미취에 10배(w/w)의 증류수를 가한 후 100℃ 수욕상에서 3시간 동안 환류냉각(GLHMP-F200, Global Lab, Seoul, Korea) 하면서 추출하여 조여과(Whatman No. 2)한 다음, 40℃에서 감압농축 하여 동결건조 하였다. 건조된 벌개미취 추출물은 무게를 측정하여 추출물 수율을 측정한 후 -20℃ 냉동고에서 보관하면서 실험에 사용하였다.
- 즉 건조분말시료를 α-amylase로 액화시킨 다음 protease와 amyloglucosidase를 차례로 반응시켜 단백질과 전분을 가수분해 시키고 용액 중의 수용성 식이섬유를 에탄올로 침전시켰다. 미리 항량을 구해 놓은 crucible에 이 용액을 감압 여과한 다음 잔사를 에탄올과 아세톤으로 세척, 건조한 후 건조잔사 중의 단백질과 회분의 양을 제외한 건조 전후의 무게차로 총 식이섬유의 함량을 구하였다.
- 벌개미취 추출물의 환원력은 Oyaizu(22)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 1 mL에 pH 6.
- 본 실험에 사용한 벌개미취는 강원도 평창에서 구입하여 물로 잘 씻어 흙이나 먼지 등의 이물질을 제거하고 5 cm 크기로 절편하여 동결건조한 후, 분쇄기(IKA M20, IKA, Staufen, Germany)로 20~30 mesh로 조분쇄하여 시료로 사용하였다. 분말상태인 벌개미취에 시료 중량의 10배인 80% 에탄올을 가한 뒤 상온에서 24시간 교반하면서(150 rpm, HY-HS11, Hanyang Science, Seoul, Korea) 유용성분들을 추출하였고, Whatman No. 2(Whatman Ltd., Maidstone, Kent, UK) 여과지를 이용하여 여과한 후 회전진공농축기(EYELA N-100, Tokyo Rikakikai Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 40℃에서 감압농축 하였다. 농축된 추출물은 동결건조기(Modulyod-115, Thermo Electron Co.
- 분석은 Waters 717 U6K injector, 510 pump, 680 gradient controller, 486 absorbance detector, millennium software로 이루어진 HPLC system에서 행하였고, column은 Pico-Tag column(3.9×150 mm, 4 μM, Waters)을 사용하였으며 분석 중에는 47℃로 유지하였다.
- 시료 1 mL에 pH 6.6의 200 mM 인산 완충액 및 1%의 potassium ferricyanide를 각 1 mL씩 차례로 가하여 교반한 후 50°C의 수욕상에서 20분간 반응시켰다.
- 여기에 시료 희석액 250 μL를 첨가하여 건조된 시료를 용해한 후 HPLC로 분석을 행하였다.
- 9×150 mm, 4 μM, Waters)을 사용하였으며 분석 중에는 47℃로 유지하였다. 이때 이동상은 eluent A(water)를 사용하였고 eluent B는 60% 아세토니트릴을 사용하여 용매구배(gradient elution)시켜 분석하였다.
- 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl radical(DPPH)은 free radical에 대한 시료의 항산화 효능을 확인하기 위하여 사용한다. 전자공여능 측정은 Kim 등(21)의 방법을 변형하여 측정하였다. Ethanol에 용해시킨 0.
- 즉 건조분말시료를 α-amylase로 액화시킨 다음 protease와 amyloglucosidase를 차례로 반응시켜 단백질과 전분을 가수분해 시키고 용액 중의 수용성 식이섬유를 에탄올로 침전시켰다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 벌개미취는 강원도 평창에서 구입하여 물로 잘 씻어 흙이나 먼지 등의 이물질을 제거하고 5 cm 크기로 절편하여 동결건조한 후, 분쇄기(IKA M20, IKA, Staufen, Germany)로 20~30 mesh로 조분쇄하여 시료로 사용하였다. 분말상태인 벌개미취에 시료 중량의 10배인 80% 에탄올을 가한 뒤 상온에서 24시간 교반하면서(150 rpm, HY-HS11, Hanyang Science, Seoul, Korea) 유용성분들을 추출하였고, Whatman No.
- 본 연구에서 사용한 추출 용매는 식품으로 사용 가능한 에탄올과 물을 사용하였다. 추출용매별 벌개미취 추출물의 추출수율은 80% 에탄올 추출물에서 18.
데이터처리
- 모든 측정값은 평균값±표준편차(mean±SD)로 표시하였고 통계처리는 SAS program(Statistical Analysis System, ver. 8.01, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 사용하였으며, 유의성 검정은 분산분석(ANOVA)을 한 후 P<0.05 수준에서 Duncan 다중검정법(DMRT: Duncan's multiple range test)으로 분석하였다.
이론/모형
- Tryptophan을 제외한 아미노산 분석은 Pico-Tag 방법(17)에 따라 분석하였으며 적당량의 시료(단백질 10 mg)를 취하여 시험관에 넣고 0.03% 베타 멜캅토 에탄올을 함유한6 N 염산용액 10 mL를 가하고, 탈기하여 밀봉한 후 100℃에서 24시간 가수분해하여 농축한 후 건조하여 염산을 날려 보낸 다음 pH 2.2로 맞추어 시료로 사용하였다. 전 처리된 시료 50 uL를 취하여 진공펌프가 장착된 Pico-Tag workstation(Waters, Milford, MA, USA)에서 건조한 후, water : methanol : trimethylamine(2:2:1) 혼합용액 10 μL를 첨가하여 재 건조시켰다.
- 무기질(Ca, P, Mg, K, Na, Fe, Zn, Cu, Mn) 함량은 AOAC 법(18)에 의하여 분석하였다. 즉 시료를 0.
- 벌개미취의 일반성분은 AOAC법(14)과 식품공전의 분석방법(15)에 따라 3회 분석하여 평균값으로 하였다. 즉 수분함량은 105℃ 상압건조법, 회분 함량은 550℃에서 직접회화법을 이용하여 분석하였다.
- 41) 정용한다. 이렇게 여과된 여과액을 각 희석용액으로 적절한 농도로 희석한 후 Inductively Coupled Spectrometer(ICP, Lactam 8440, Plasma Lab., Victoria, Australia)를 이용한 유도결합 Plasma 방출분석법으로 분석하였으며, 분석조건은 Table 1과 같다.
- 즉 수분함량은 105℃ 상압건조법, 회분 함량은 550℃에서 직접회화법을 이용하여 분석하였다. 조단백질 함량은 micro-Kjeldahl법을 이용한 단백질 자동분석기(Kjeltec protein analyzer, Tecator, Hillerod, Denmark)로, 조지방 함량은 Soxhlet법을 이용하여 분석하였다. 총 당질 함량은 위의 측정치를 합한 값을 100에서 뺀 값으로 하였다.
- 벌개미취의 일반성분은 AOAC법(14)과 식품공전의 분석방법(15)에 따라 3회 분석하여 평균값으로 하였다. 즉 수분함량은 105℃ 상압건조법, 회분 함량은 550℃에서 직접회화법을 이용하여 분석하였다. 조단백질 함량은 micro-Kjeldahl법을 이용한 단백질 자동분석기(Kjeltec protein analyzer, Tecator, Hillerod, Denmark)로, 조지방 함량은 Soxhlet법을 이용하여 분석하였다.
- 총 식이섬유(total dietary fiber, TDF) 함량은 AOAC법(16)에 의한 효소중량법(enzymatic-gravimetric method)으로 분석하였다. 즉 건조분말시료를 α-amylase로 액화시킨 다음 protease와 amyloglucosidase를 차례로 반응시켜 단백질과 전분을 가수분해 시키고 용액 중의 수용성 식이섬유를 에탄올로 침전시켰다.
- 총 페놀 함량은 Folin-Denis법(19)에 따라 추출물 1 mL 에 Folin-Ciocalteau 시약 및 10% Na2CO3 용액을 각 1 mL씩 차례로 가한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 spectrophotometer(UV 1600 PC, Shimadzu, Tokyo, Japan) 를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. Gallic acid (Sigma-Aldrich Co.
- 총 플라보노이드는 Moreno 등(20)의 방법에 따라 추출물 0.5 mL에 10% aluminum nitrate 0.1 mL 및 1 M potassium acetate 0.1 mL, ethanol 4.3 mL를 차례로 가하여 혼합하고 실온에서 40분간 정치한 다음 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Rutin(Sigma-Aldrich Co.
성능/효과
- 00 mg RE/g으로 나타났다. DPPH 라디칼 소거능 및 환원력과 같은 항산화 활성은 80% 에탄올 추출물이 열수 추출물에 비하여 높게 나타났다. 이들의 결과로 비추어 볼 때, 벌개미취 추출물들에 함유된 총 페놀 및 총 플라보노이드의 조성 및 함량의 차이가 이들 추출물의 항산화 활성에 주요한 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- Fig. 1에서 보는 바와 같이, 벌개미취 열수추출물 및 80% 에탄올 추출물에 함유된 총 페놀(87.7±5.01 및 112.4±3.41 mg GAE/g) 및 플라보노이드 함량(86.6±3.71 및 95.1±8.00 mg RE/g)을 나타내어, 벌개미취의 꽃과 지상부의 총 페놀과 플라보노이드의 함량(39.83, 23.45 mg/g)보다(26) 높은 함량을 나타내었다.
- Table 2에 나타난 바와 같이 벌개미취 100 g(dry weight basis) 중에는 조단백질 함량이 13.49%였고 Table 3과 같이 벌개미취의 구성아미노산의 종류는 총 18종이며, 이 중 leucine과 glutamic acid의 함량이 가장 높은 함량을 차지하고 있는 것으로 나타났다. 필수아미노산 함량은 벌개미취 100 g(dry weight basis)당 약 4.
- 한편 영양소의 함량을 평가하는 데는 실제적인 고형물의 함량이 중시되므로 wet weight basis보다는 dry weight basis가 효과적일 것으로 판단하여 벌개미취의 일반성분과 식이섬유소 함량을 건량기준으로 환산하여 Table 2의 괄호 안에 표시하였다. 그 결과 탄수화물 72.15%, 조단백질 13.49%, 조회분 9.27%및 조지방 5.09%로 나타났다. 이러한 결과는 다른 산나물과 유사한 영양성분을 갖고 있었으며(23), 따라서 벌개미취의 주된 성분은 대부분의 식물체의 구성성분인 탄수화물과 단백질로 구성되어 있었고 일반성분 중에서 조지방 함량이 가장 낮은 것으로 나타났다.
- 또한 80% 에탄올과 열수 추출물의 농도별 환원력을 측정한 결과 Fig. 3과 같이 1,000 μg/mL의 농도에서 80% 에탄올 추출물과 열수 추출물의 환원력이 각각 0.371(A700), 0.296(A700)으로 나타나 80% 에탄올 추출물의 환원력이 열수 추출물에 비하여 약 1.5배 정도 높게 나타났다.
- 79%이었다. 또한 총 18종의 아미노산으로 구성되었고 필수아미노산과 비필수아미노산 함량은 각각 4.6 g, 5.5 g이었으며, 무기질 중 인의 함유량이 가장 높았고 그 다음이 칼륨, 칼슘, 나트륨 순으로 나타나 알칼리성 재료임을 알 수 있었다. 총 페놀 함량은 벌개미취 열수 추출물 및 80% 에탄올 추출물에서 각각 87.
- 본 연구에서 분석된 벌개미취의 일반성분과 식이섬유소 함량을 Table 2에 정리하였다. 벌개미취 100 g(wet weight basis) 중에는 수분 9.95%, 탄수화물 64.97%, 조단백 12.15%, 조지방 4.58%, 조회분 8.35%가 함유되어 있으며, 총 식이섬유소 함량은 44.80%였다. 또한 벌개미취 100 g의총 열량은 349.
- 벌개미취의 일반성분 및 아미노산, 무기질 항산화 효과에 대해서 조사하였다. 식품영양학적 접근에서의 벌개미취의 일반성분은 건량기준으로 당질 72.15%, 조단백질 13.49%, 조지방 5.09% 및 조회분 9.27%였고 벌개미취 100 g의 함유 열량은 349.70 kcal로 분석되었으며, 총 식이섬유소 함량은 건량기준으로 49.79%이었다. 또한 총 18종의 아미노산으로 구성되었고 필수아미노산과 비필수아미노산 함량은 각각 4.
- DPPH 라디칼 소거능 및 환원력과 같은 항산화 활성은 80% 에탄올 추출물이 열수 추출물에 비하여 높게 나타났다. 이들의 결과로 비추어 볼 때, 벌개미취 추출물들에 함유된 총 페놀 및 총 플라보노이드의 조성 및 함량의 차이가 이들 추출물의 항산화 활성에 주요한 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 5배 정도 높게 나타났다. 이상의 결과에 비추어 볼 때, 추출 용매별 벌개미취 추출물들에 함유된 총 페놀 및 총 플라보노이드의 조성 및 함량의 차이가 이들 추출물의 항산화 활성에 주요한 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 총 페놀 함량은 벌개미취 열수 추출물 및 80% 에탄올 추출물에서 각각 87.7±5.01 및 112.4±3.41 mg GAE/g으로, 총 플라보노이드 함량은 벌개 미취 열수 추출물 및 80% 에탄올 추출물에서 각각 86.6±3.71 및 95.1±8.00 mg RE/g으로 나타났다.
- 본 연구에서 사용한 추출 용매는 식품으로 사용 가능한 에탄올과 물을 사용하였다. 추출용매별 벌개미취 추출물의 추출수율은 80% 에탄올 추출물에서 18.24%로 열수 추출물의 14.27%에 비해 높은 수율을 나타내었다. 천연물에 존재하는 폴리페놀계 화합물들은 분자 내 phenolic hydroxyl기가 효소 단백질과 같은 거대분자들과 결합하는 성질을 가지고 있기 때문에 항산화, 항심혈관질환, 항암, 항골다공증 및 항당뇨와 같은 생리활성을 나타내는 것으로 알려져 있다 (24,25).
후속연구
- 그러나 식물자원을 이용한 건강기능식품의 제조 · 사용이 늘어나고 있는 만큼 고가의 비용과 효능에 대한 논란 및 형태의 제한 등이 맹점으로 대두되면서(12), 국민의 건강과 복지를 위해서는 또 다른 대안이 요구되고 있다. 따라서 식품의 3차 기능은 물론 영양 가치와 기호성이 동시에 충족될 수 있고 과학적인 근거를 바탕으로 접근한 경제적인 약이성 식품 또는 음식이 대안 중의 하나가 될 수 있으며 이 분야의 연구가 필요한 것으로 보인다.
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