발아와 고압처리에 따른 벼(Oryza sativar L.) 추출물의 효소저해활성 The Enzyme Inhibitory Activity of Ethanol Extracts Derived from Germinated Rough Rice (Oryza sativar L.) Treated by High Pressure원문보기
고압처리가 발아벼 추출물의 성인병관련 예방효과에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 발아기간 및 고압처리 시간에 따른 효소저해활성을 살펴보았다. 발아기간은 6일로 하였고, 30 MPa의 압력 하에서 24시간 및 48시간 동안 처리하였다. ${\alpha}$-Glucosidase 저해활성은 발아초기에 대조구에 비해 고압처리 시 높은 범위의 저해활성을 나타내었으며, ${\alpha}$-amylase 저해활성은 발아기간 및 고압처리시간이 증가함에 따라 유의적으로 증가하였다. ACE 및 lipase 저해활성은 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성과 유사하였으며, 고압처리가 대조구보다 높은 저해활성을 나타내었으며, 48시간 고압처리한 2일차 발아벼에서 가장 높은 저해활성을 나타내었다. Xanthine oxidase 저해활성은 발아초기에는 대조구보다 고압처리시 높았지만 발아가 진행됨에 따라 감소하였다. 이상의 결과로 부터 발아와 고압처리를 병행한 벼는 무발아 및 발아벼에 비하여 활용가치가 높을 것으로 판단되며, 성인병 예방을 위한 기능성식품소재로써 이용이 가능할 것으로 판단된다.
고압처리가 발아벼 추출물의 성인병관련 예방효과에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 발아기간 및 고압처리 시간에 따른 효소저해활성을 살펴보았다. 발아기간은 6일로 하였고, 30 MPa의 압력 하에서 24시간 및 48시간 동안 처리하였다. ${\alpha}$-Glucosidase 저해활성은 발아초기에 대조구에 비해 고압처리 시 높은 범위의 저해활성을 나타내었으며, ${\alpha}$-amylase 저해활성은 발아기간 및 고압처리시간이 증가함에 따라 유의적으로 증가하였다. ACE 및 lipase 저해활성은 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성과 유사하였으며, 고압처리가 대조구보다 높은 저해활성을 나타내었으며, 48시간 고압처리한 2일차 발아벼에서 가장 높은 저해활성을 나타내었다. Xanthine oxidase 저해활성은 발아초기에는 대조구보다 고압처리시 높았지만 발아가 진행됨에 따라 감소하였다. 이상의 결과로 부터 발아와 고압처리를 병행한 벼는 무발아 및 발아벼에 비하여 활용가치가 높을 것으로 판단되며, 성인병 예방을 위한 기능성식품소재로써 이용이 가능할 것으로 판단된다.
We evaluated the enzyme inhibitory activity of germinated rough rice (Oryza sativar L.) treated by high pressure (30MPa) for 24 h (HP24) and 48 h (HP48). In rice germinated for 1 day, the ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activity reached its highest level, 68.32%, at HP48. The ${\al...
We evaluated the enzyme inhibitory activity of germinated rough rice (Oryza sativar L.) treated by high pressure (30MPa) for 24 h (HP24) and 48 h (HP48). In rice germinated for 1 day, the ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activity reached its highest level, 68.32%, at HP48. The ${\alpha}$-amylase inhibitory activity increased from 32.66-57.00% at HP0, to 43.67-74.82% at HP48. On the other hand, the inhibitory activity of angiotensin-converting enzyme increased from 27.98% to 49.42% over the course of the second day of HP48. The inhibitory activity of xanthine oxidase peaked of 67.51% at HP48 and subsequently decreased. Lipase inhibitory activity increased from 24.04-47.91% at HP0, to 29.62-64.63% at HP48. These results provide useful information for the use of germinated rough rice as a functional food material and demonstrate that high-pressure treatment during the germination process efficiently increase enzyme inhibitory activity.
We evaluated the enzyme inhibitory activity of germinated rough rice (Oryza sativar L.) treated by high pressure (30MPa) for 24 h (HP24) and 48 h (HP48). In rice germinated for 1 day, the ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activity reached its highest level, 68.32%, at HP48. The ${\alpha}$-amylase inhibitory activity increased from 32.66-57.00% at HP0, to 43.67-74.82% at HP48. On the other hand, the inhibitory activity of angiotensin-converting enzyme increased from 27.98% to 49.42% over the course of the second day of HP48. The inhibitory activity of xanthine oxidase peaked of 67.51% at HP48 and subsequently decreased. Lipase inhibitory activity increased from 24.04-47.91% at HP0, to 29.62-64.63% at HP48. These results provide useful information for the use of germinated rough rice as a functional food material and demonstrate that high-pressure treatment during the germination process efficiently increase enzyme inhibitory activity.
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문제 정의
고압처리가 발아벼 추출물의 성인병관련 예방효과에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 발아기간 및 고압처리 시간에 따른 효소 저해활성을 살펴보았다. 발아기간은 6일로 하였고, 30 MPa의 압력 하에서 24시간 및 48시간 동안 처리하였다.
따라서 본 연구에서는 일정기간 동안 발아시킨 벼를 30 MPa의 압력 하에서 고압처리를 실시하고, 발아기간 및 고압처리시간에 따른 성인병 관련 효소저해활성의 변화에 대해 조사함으로써 고압처리공정이 발아 벼 추출물의 성인병 관련 효소저해활성에 미치는 효과에 대하여 연구하고자 하였다.
제안 방법
α-Amylase 저해활성은 Lim 등(14)의 방법을 변형하여 측정하였다.
ρ-NPB가 ρ-nitrophenol로 가수분해된 정도를 ELISA를 사용하여 흡광도 400 nm애서 측정하고 저해율을 계산 하였다.
, Daejeon, Korea)를 이용하였으며, 압력용기 내부의 온도는 발아조건과 동일한 37℃에서 유지되도록 하였다. 0-6일간 발아시킨 벼를 발아 일수별로 각각 알루미늄호일필름(Newpack, Seoul, Korea)에 10 g 단위로 진공포장한 후 30 MPa의 압력에서 24 및 48시간 동안 처리 하였다. 압력 내부 용기의 용량은 2L이며, 압력 용기 안에 비 압축성 유체인 물을 넣고 압력을 가하는 방식으로 가압처리를 실시하였다.
5 mM pNPG 50 µL를 가하여 37℃에서 20분간 반응시켰다. 1 M Na2CO3 1 mL을 가하여 반응을 정지시킨 후 ELISA (UV-1650PC, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 405 nm에서 흡광도를 측정하고 저해율(%)을 계산하였으며, 양성대조군으로 acarbose (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를 사용하였다.
Lipase 저해활성은 Kim 등(17)의 방법을 변형하여 측정하였다. Porcine pancreatic lipase 0.
가압은 냉각수 순환장치가 연결된 기체가압식 압력처리 장치 (Non-stirred Autoclave System, Ilsin Autoclave Inc., Daejeon, Korea)를 이용하였으며, 압력용기 내부의 온도는 발아조건과 동일한 37℃에서 유지되도록 하였다. 0-6일간 발아시킨 벼를 발아 일수별로 각각 알루미늄호일필름(Newpack, Seoul, Korea)에 10 g 단위로 진공포장한 후 30 MPa의 압력에서 24 및 48시간 동안 처리 하였다.
각각의 추출물에 대한 ACE 저해활성은 Kwon 등(15)의 방법을 변형하여 측정하였다. ACE 저해활성 측정에 사용 된 5 mM Hippuryl-His-Leu (HHL, Sigma-Aldrich, St.
반응액에 48 mM 3,5- dinitrosalicylic acid (DNS, 30% sodium potassium tartrate in 0.5M NaOH) 발색시약 125 µL를 넣고 100℃에서 15분간 끊여 발색을 시킨 후 충분히 냉각시키고, 이 반응액에 3배량의 증류수를 가한 후 ELISA (UV-1650PC, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하고 저해율을 계산하였다.
, Seoul, Korea)에서 발아시켰다. 발아 온도는 37℃, 습도는 85%, 1일 3회씩 10분간 물을 분주하였다. 발아기간은 1일에서 6일로 하였고, 발아시키지 않은 벼를 대조구로 하였다.
발아 온도는 37℃, 습도는 85%, 1일 3회씩 10분간 물을 분주하였다. 발아기간은 1일에서 6일로 하였고, 발아시키지 않은 벼를 대조구로 하였다.
고압처리가 발아벼 추출물의 성인병관련 예방효과에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 발아기간 및 고압처리 시간에 따른 효소 저해활성을 살펴보았다. 발아기간은 6일로 하였고, 30 MPa의 압력 하에서 24시간 및 48시간 동안 처리하였다. α-Glucosidase 저해활성은 발아초기에 대조구에 비해 고압처리 시 높은 범위의 저해활성을 나타내었으며, α-amylase 저해활성은 발아기간 및 고압 처리시간이 증가함에 따라 유의적으로 증가하였다.
0-6일간 발아시킨 벼를 발아 일수별로 각각 알루미늄호일필름(Newpack, Seoul, Korea)에 10 g 단위로 진공포장한 후 30 MPa의 압력에서 24 및 48시간 동안 처리 하였다. 압력 내부 용기의 용량은 2L이며, 압력 용기 안에 비 압축성 유체인 물을 넣고 압력을 가하는 방식으로 가압처리를 실시하였다. 발아 및 고압처리 한 벼는 50℃의 열풍건조기(WFO459PD, Eyela Co.
추출물 100 µL에 0.2 mU ACE 정제효소액 80 µL와 5 mM HHL 기질 100 µL를 가한다음 37℃에서 60분 방치한 다음 1 M HCl 250 µL 를 가하여 반응을 정지시킨 후 0.45 µm syringe filter로 여과하였으며, HPLC (ACME 9000 system, Younglin, Anyang, Korea)로 분석하여 ACE 저해율(%)을 계산하였다.
45 µm syringe filter로 여과하였으며, HPLC (ACME 9000 system, Younglin, Anyang, Korea)로 분석하여 ACE 저해율(%)을 계산하였다. 컬럼은 C-18 (Mightysil RP-18 GP column, 4.6250 mm, Kanto Chemical Co., Inc., Tokyo, Japan), 이동상은 A를 10 mM phosphric acid (pH 2.5), B 를 methanol로 사용하여 A:B의 초기비율을 100:0으로 시작하여 12분에 40:60, 19분에 0:100, 25분에 100:0의 비율로 단계적인 gradient system을 사용하였다. 유속은 1.
대상 데이터
재료 및 방법 실험재료 및 발아 실험에 사용된 벼는 2011년도에 충북 증평군에서 생산된 일품벼(Oryza sativa Linne)이며, 발아는 Kim 등(6)의 방법에 따라 벼 500 g을 20℃의 물로 수세하고 3일간 침지시킨 다음 발아기(WGC450, Dahan Inc., Seoul, Korea)에서 발아시켰다. 발아 온도는 37℃, 습도는 85%, 1일 3회씩 10분간 물을 분주하였다.
데이터처리
통계분석은 SPSS 통계프로그램(Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리조건간의 차이 유무를 one-way analysis of variance (ANOVA) 로 분석한 뒤 Duncan’s multiple range test (p=0.05)를 이용하여 유의성을 검정하였다.
이론/모형
α-Glucosidase 저해활성은 Tibbot과 Skadsen (13)의 방법에 따라 측정하였다.
Xanthine oxidase 저해활성은 Stirpe와 Corte(16)의 방법에 따라 측정하였다. 각 추출물 0.
성능/효과
α-Glucosidase 저해활성은 발아초기에 대조구에 비해 고압처리 시 높은 범위의 저해활성을 나타내었으며, α-amylase 저해활성은 발아기간 및 고압 처리시간이 증가함에 따라 유의적으로 증가하였다.
91%를 나타낸 후 6일차에서는 감소하였다. 24시간 압력 처리 시 발아 3일차 시료가 58.19%로 가장 높았고 48시간 처리에서는 발아1일차 시료에서 64.63%를 나타내어 대조구인 5일차 발아벼의 47.91%에 비해 유의적으로 높게 나타났다. Pancreatic lipase는 triacylglycerol을 2-monoacylglycerol과 두 분자의 fatty acid로 분해 하는 효소이며, 이러한 효소의 활성저해는 지방의 소화 및 체내로의 흡수를 억제할 수 있는데(29), 본 연구결과는 발아가 진행 됨에 따라 벼추출물의 lipase 저해활성이 증가한다는 Kim 등(8) 의 연구와 유사한 경향을 나타내었다.
49%의 저해활성을 나타내었다. 30 MPa, 24시간 처리구에서는 발아 1일차 시료가 63.06%, 그리고 48시간 처리구에서는 무발아 시료가 67.51%로 대조구에 비해 높게 나타났다. Xanthine oxidase에 대한 저해활성은 urate 형성을 감소시켜 통풍유발을 억제할 수 있어 항통풍 활성측정법으로 이용되며, gallolyl기를 함유한 flavonoid 화합물과 polyphenol 화합물이 xanthine oxidase를 경쟁적으로 저해한다는 연구가 보고되고 있다(27).
ACE 및 lipase 저해활성은 α-glucosidase 저해활성과 유사하였으며, 고압처리가 대조구보다 높은 저해활성을 나타내었으며, 48시간 고압처리한 2일차 발아벼에서 가장 높은 저해활성을 나타내었다.
각 효소저해활성 간의 상관관계는 αglucosidase와 α-amylase, xanthine oxidase와 α-amylase를 제외하고는 모두 양의 상관관계를 보였으며, 특히 α-glucosidase 저해활성과 ACE 및 lipase 저해활성간의 상관계수가 각각 0.679 및 0.612 (p<0.01)으로 높은 상관관계를 타나내었다.
3과 같다. 고압처리 하지 않은 대조구의 경우 발아 5일차에 36.12%로 가장 높은 ACE 저해활성을 보였지만, 고압처리시 24시간 처리구는 발아 3일차에 49.42% 그리고 48시간 처리구는 발아 2일차의 47.02% 까지 증가하다가 그 이후부터는 감소하는 경향을 나타내었으며, 대조구에 비하여 유의적으로 높게 나타났다. ACE는 혈관벽 수축작용을 하는 angiotension- (octapeptide)를 생성하고 혈압을 감소시키는 bradykinin을 불활성화 시키는 효소이며(24), 저해제는 ACE의 작용을 저해함으로써 신장 혈관을 확장시키고, sodium의 배설을 촉진하여 혈압을 낮추어 줄 수 있다(25).
발아초기에는 대조구에 비하여 고압처리 시 전반적으로 높은 저해활성을 나타내었지만 발아가 진행됨에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 대조 구의 경우 1일차와 2일차에서 각각 56.86 및 58.86%로 무발아 시료의 51.49%보다 높은 저해활성을 나타내었지만 3일차부터는 감소하는 경향을 보여 발아 6일차에는 50.49%의 저해활성을 나타내었다. 30 MPa, 24시간 처리구에서는 발아 1일차 시료가 63.
대조구의 경우 발아 4일차까지 발아가 진행됨에 따라α-glucosidase 저해활성이 증가하다가 5일차부터 감소하는 경향을 나타내었는데, 0, 2, 4 및 6일차에 각각 9.55, 17.59, 59.84 및 14.52%의 저해활성을 나타내었다.
00%으로 발아 후기에 증가하였다. 또한 발아 후 30 MPa 압력에서 24 및 48시간 처리시 발아일수에 따라 각각 35.98-62.30% 및 43.67-74.82%의 범위로 대조구에 비해 높은 저해활성을 나타내었다. α-Amylase는 α-결합의 포도당으로 되어있는 다당류에 작용하여 포도당과 엿당으로 분해하는 소화효소이며, 이러한 효소의 활성저해는 당질 가수분해와 흡수과정을 지연시킴으로 식후 혈당농도를 제한할 수 있다(21).
2와 같다. 모든 처리구에서 발아기간이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 고압처리하지 않은 대조구의 경우 발아전 0일차에는 32.
본 연구결과 효소저해활성 간 상관계수의 차이는 있었지만, 발아벼를 고압처리할 경우 대조구에 비해 α-glucosidase, α-amylase, xanthine oxidase 및 lipase 저해활성이 전반적으로 높게 나타나 발아 및 가압 병행처리 시 각각의 효소활성을 저해하는 생리활성물질이 생성 및 증가한 것이라고 판단된다.
후속연구
Pancreatic lipase는 triacylglycerol을 2-monoacylglycerol과 두 분자의 fatty acid로 분해 하는 효소이며, 이러한 효소의 활성저해는 지방의 소화 및 체내로의 흡수를 억제할 수 있는데(29), 본 연구결과는 발아가 진행 됨에 따라 벼추출물의 lipase 저해활성이 증가한다는 Kim 등(8) 의 연구와 유사한 경향을 나타내었다. 또한 lipase 저해활성을 나타내는 대표적인 항비만 영양성분인 수용성 식이섬유는 체내에 공급될 경우 triacylglycerol 등의 지질을 둘러싸 소화효소의 작용 및 흡수를 방지한다고 알려져 있는데(30), 본 연구에서 발아 및 고압처리에 의해 세포벽 가수분해효소활성이 증가하고 식이섬유를 포함한 항비만 성분이 증가되어 lipase 저해활성이 증가한 것이라 판단되며, 추후 어떠한 성분에 의해 lipase 저해활성이 증가 되었는지에 대한 연구가 필요하다고 생각한다.
또한 추출방법에 따른 돼지감자 잎 추출물의 α-glucosidase 저해활성 변화에 대한 연구에서도 저온 고압 추출 시 열적손실이 적고, 가압가열, 환류냉각 및 상온교반추출에 비해 고압추출이 저해활성이 높게 나타나며(19), 압력세기가 증가함에 따라 세포막이 비가역적으로 분해됨에 따라 물질이동이 용이하게 되어 페놀화합물을 비롯한 다양한 유용성분을 쉽게 용출시킬 수 있다(20)는 연구결과로 미루어 볼 때, 본 연구에서도 고압처리에 의해 세포내의 혈당강하 물질의 추출효율이 증가되기 때문이라 판단되며, 추후 어떠한 성분이 저해활성의 증가에 영향을 주었는지에 대한 연구가 필요하다고 생각한다.
Xanthine oxidase 저해활성은 발아초기에는 대조구보다 고압처리시 높았지만 발아가 진행됨에 따라 감소하였다. 이상의 결과로 부터 발아와 고압처리를 병행한 벼는 무발아 및 발아벼에 비하여 활용가치가 높을 것으로 판단되며, 성인병 예방을 위한 기능성식품소재로써 이용이 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
발아와 고압처리에 따른 벼 추출물의 α-glucosidase 저해활성 측정 결과는 어떠한가?
발아와 고압처리에 따른 벼 추출물의 α-glucosidase 저해활성을 측정한 결과는 Fig. 1과 같이 발아초기에는 고압처리하지 않은 대조구에 비하여 고압처리 시 높은 α-glucosidase 저해활성을 나타내었다. 대조구의 경우 발아 4일차까지 발아가 진행됨에 따라α-glucosidase 저해활성이 증가하다가 5일차부터 감소하는 경향을 나타내었는데, 0, 2, 4 및 6일차에 각각 9.55, 17.59, 59.84 및 14.52%의 저해활성을 나타내었다. 그러나 30 MPa의 압력에서 24및 48시간 처리시 1일차와 3일차에서 각각 68.32 및 62.39%로 높았으며, 대조구 4일차의 59.84%에 비하여 높게 나타났다. αGlucosidase는 이당류나 다당류를 소화 흡수되기 쉬운 단당류로 가수분해하는 역할을 하는데 이 효소에 대한 저해능은 탄수화물 섭취 후 혈당상승을 억제할 수 있어 항당뇨 활성측정법으로 이용된다(18).
벼는 무엇인가?
벼는 우리나라를 비롯한 아시아 지역에서 하루 열량의 절반이상을 섭취하고 있는 중요한 곡류이며(1), 최근 건강에 대한 인식이 높아짐에 따라 발아종자를 대체 건강식품으로 전환 및 가공 시키는 연구가 많이 진행되고 있다(2,3). 특히 벼를 발아시킬 경우 씨눈 부분이 발아되면서 단백질과 아미노산, 지방산, 탄수화물, 비타민, 미네랄, 식이섬유 등이 변화하며, γ-oryzanol이나 arabinoxylan, GABA 및 vitamin E 등의 생리활성 성분들도 증가하고, 발아 중에 효소가 활성화됨으로서 영양성분들의 체내 흡수가 용이하게 되는 것으로 알려져 있다(4).
벼를 발아시킬 경우 씨눈 부분이 발아되면서 어떤 변화가 일어나는가?
벼는 우리나라를 비롯한 아시아 지역에서 하루 열량의 절반이상을 섭취하고 있는 중요한 곡류이며(1), 최근 건강에 대한 인식이 높아짐에 따라 발아종자를 대체 건강식품으로 전환 및 가공 시키는 연구가 많이 진행되고 있다(2,3). 특히 벼를 발아시킬 경우 씨눈 부분이 발아되면서 단백질과 아미노산, 지방산, 탄수화물, 비타민, 미네랄, 식이섬유 등이 변화하며, γ-oryzanol이나 arabinoxylan, GABA 및 vitamin E 등의 생리활성 성분들도 증가하고, 발아 중에 효소가 활성화됨으로서 영양성분들의 체내 흡수가 용이하게 되는 것으로 알려져 있다(4). 이에 따라 벼와 현미의 발아에 따른 유용성분 및 생리활성의 변화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 벼 전곡을 발아시킨 연구는 발아기간에 따른 벼의 화학성분 변화(5), 발아기간과 부위에 따른 벼 추출물의 항산화 및 항암활성 변화(6,7) 그리고 발아기간에 따른 부위별 벼 추출물의 효소저해활성(8)에 대한 연구들이 진행되었다.
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