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문제 정의
- 본 연구에서는 아로니아의 활용도를 높이기 위해 4가지 방법(일광건조, 스팀 후 일광건조, 동결건조 및 오븐건조)으로 아로니아를 건조시켜 분말화 하였다. 분말 아로니아에 함유된 폴리페놀, 안토시아닌, 플라보노이드 등과 같이 수용성 항산화 성분을 열수 추출하여 각각의 건조방법에 따른 항산화 성분 함량 변화 및 항산화 활성을 측정하여 가장 우수한 건조방법을 제시하고자 하였다.
- 본 연구에서는 아로니아의 활용도를 높이기 위해 4가지 방법(일광건조, 스팀 후 일광건조, 동결건조 및 오븐건조)으로 아로니아를 건조시켜 분말화 하였다. 분말 아로니아에 함유된 폴리페놀, 안토시아닌, 플라보노이드 등과 같이 수용성 항산화 성분을 열수 추출하여 각각의 건조방법에 따른 항산화 성분 함량 변화 및 항산화 활성을 측정하여 가장 우수한 건조방법을 제시하고자 하였다.
- 아로니아 열수추출물 분말을 제조하여 가공식품에 적용하기 위한 방법을 모색하기 위하여 다양한 건조방법이 아로니아의 항산화 성분 함량 및 항산화 활성에 미치는 영향을 알아보았다. 신선한 아로니아를 일광건조, 스팀 후 일광건조, 동결건조 및 오븐건조의 방법으로 완전히 건조시킨 후 분말로 제조하여 100℃에서6시간 동안 3회 반복 열수 추출하여 총 폴리페놀, 플라보노이드 및 안토시아닌 함량을 분석하였다.
제안 방법
- 건조방법을 달리하여 얻은 4종의 아로니아 건조시료에 시료 무게의 25배의 증류수를 가한 후 100℃에서 환류냉각하면서 6시간 동안 3회 반복 추출하였다. 추출물은 여과 후 회전감압농축기(EYELA, Rikakiki Co.
- 건조방법을 달리하여 제조한 아로니아 열수추출물의 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, hydroxyl 라디칼 소거능, superoxide anion 라디칼 소거능 및 환원력의 5가지 방법으로 측정하였다.
- 여기에 10% TCA 용액을 1 mL 가하여 13,500 g에서 15분간 원심분리한 후 얻은 상징액 1 mL에 증류수 및 ferric chloride를 각각 1 mL씩 가하여 혼합한 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구로는 ascorbic acid를 시료와 동일농도로 제조하여 비교하였으며, 환원력은 흡광도의 값으로 나타내었다.
- 일광건조는 25-27℃ 실온에서 7일간 건조시켰고, 스팀 후 일광건조는 스팀 찜기(Tefal, Seoul, Korea)에 물을 붓고 가열하면서 수증기가 올라오면 아로니아를 넣어 5분 동안 찐 후에 25-27℃ 실온에서 8-9일간 건조시켰다. 동결건조는 동결건조기(PVTFD20R, Ilshin Biomass, Gyeonggi, Korea)를 사용하여 12시간 건조시켰고, 오븐건조는 70℃의 드라이오븐에서 12시간 동안 건조시켰다. 건조시킨 시료는 식품분쇄기(Phillips Electronics, Seoul, Korea)를 이용하여 분말화하여 추출용 시료로 사용하였다.
- 건조 및 추출방법은 항산화 효능에 영향을 주는 것으로 보고되고 있다. 본 실험에서는 아로니아를 건조시킨 후 유효성분을 추출하기 위해 100℃에서 6시간 동안 3회에 걸쳐 추출을 진행하였는데, 이러한 과정도 항산화물질의 함량 및 항산화 활성에 영향을 주었을 것으로 사료된다. Yook 등(29)은 건조방법을 달리하여 포도가공 부산물의 항산화 활성을 DPPH 라디칼 소거능으로 측정하였는데, 동결건조 시료에 비해 80℃에서 열풍건조한 시료의 IC50값이 약 1.
- 시료 100 µL에 pH 1의 완충용액 1,900 µL와 pH의 4.5 완충용액 1,900 µL를 각각 첨가하여 vortexing 한 후, 520nm와 700 nm에서 microplate reader (Tecan Group Ltd.)를 이용하여 흡광도를 측정하였다.
- 아로니아 열수추출물 분말을 제조하여 가공식품에 적용하기 위한 방법을 모색하기 위하여 다양한 건조방법이 아로니아의 항산화 성분 함량 및 항산화 활성에 미치는 영향을 알아보았다. 신선한 아로니아를 일광건조, 스팀 후 일광건조, 동결건조 및 오븐건조의 방법으로 완전히 건조시킨 후 분말로 제조하여 100℃에서6시간 동안 3회 반복 열수 추출하여 총 폴리페놀, 플라보노이드 및 안토시아닌 함량을 분석하였다. 아로니아의 총 폴리페놀 함량 (mg gallic acid/g 기준)은 동결건조한 시료에서 가장 높았으며, 스팀 후 일광건조 > 일광건조 > 및 오븐건조의 순으로 높게 나타났다.
- 건조방법을 달리하여 제조한 아로니아 열수추출물의 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, hydroxyl 라디칼 소거능, superoxide anion 라디칼 소거능 및 환원력의 5가지 방법으로 측정하였다.
- 아로니아 추출물의 ABTS 라디칼 소거능을 측정하였다(18). 96- well plate에 농도별 추출물 100 µL와 0.
- 아로니아 추출물의 hydroxyl 라디칼 억제 활성을 Chung 등의 방법(19)을 본 실험에 맞게 변형하여 측정하였다. 시험관에 1 mM FeSO4/EDTA 용액 0.
- 아로니아(Aronia melancocarpa, black chokeberry)는 2013년 9월말에 경북 영천의 아로니아 재배농장에서 완전히 익은 것을 직접 구입하였다. 아로니아의 이물질을 제거하고 깨끗이 세척하여 4가지 방법(일광건조, 스팀 후 일광건조, 동결건조 및 오븐건조)으로 건조시켰다. 일광건조는 25-27℃ 실온에서 7일간 건조시켰고, 스팀 후 일광건조는 스팀 찜기(Tefal, Seoul, Korea)에 물을 붓고 가열하면서 수증기가 올라오면 아로니아를 넣어 5분 동안 찐 후에 25-27℃ 실온에서 8-9일간 건조시켰다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 Folin-Ciocalteu's phenol reagent, gallic acid, quercetin, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), ascorbic acid, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS)는 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였다.
- 아로니아(Aronia melancocarpa, black chokeberry)는 2013년 9월말에 경북 영천의 아로니아 재배농장에서 완전히 익은 것을 직접 구입하였다. 아로니아의 이물질을 제거하고 깨끗이 세척하여 4가지 방법(일광건조, 스팀 후 일광건조, 동결건조 및 오븐건조)으로 건조시켰다.
데이터처리
- 실험결과에 대한 통계처리는 SPSS software package (Version 17.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었고, 각 처리군 간에 ANOVA 분석을 실시하여 유의성을 확인한 후, 유의적인 차이가 있는 항목에 대해서는 Duncan's multiple test로 p<0.05의 수준에서 통계적인 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 아로니아 추출물의 superoxide 음이온 소거능을 Wang 등의 방법(20)으로 측정하였다. 시료 0.
- 아로니아 추출물의 전자공여능을 DPPH assay로 측정하였다(17). 96-well plate에 농도별 추출물 100 µL와 0.
- 아로니아의 환원력은 Oyaizu의 방법(21)으로 측정하였다. 시료1 mL에 인산 완충액(200 mM, pH 6.
- 총 안토시아닌 함량은 Giusti와 Wrolstad의 방법(16)에 의해 분석하였다. 동결건조한 아로니아 시료 0.
- 총 폴리페놀 함량은 페놀성 물질이 phosphomolybdic acid와 반응하여 청색으로 발색되는 원리를 이용한 Folin-Denis 방법에 따라 분석하였다(15). 아로니아 추출물(1 mg/mL) 0.
성능/효과
- 200 µg/mL의 아로니아 추출물 농도에서 스팀 후 일광건조한 시료의 hydroxyl 라디칼 소거능이 40.8% 나타나 일광건조 시료에서 나타난 37.0% 보다 다소 높은 hydroxyl 라디칼 소거활성을 보였으나 통계적인 유의성은 없었다.
- 아로니아 열수추출물의 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, hydroxyl 라디칼 소거능, superoxide anion 라디칼 소거능 및 환원력의 5가지 방법으로 측정하였다. 4가지 건조방법 중에서 동결건조 시료에서 항산화 활성이 유의적으로 높게 나타났으며, 오븐건조한 시료에서 가장 낮게 나타났다. 이상의 결과를 통하여 건조방법이 아로니아의 항산화 성분 함량과 항산화 활성에 영향을 주며 고온의 건조방법보다는 저온의 동결건조 방법이 아로니아의 유효성분 함량과 항산화 활성을 증대시키기 위한 최적의 방법으로 사료된다.
- 낮은 농도(12.5 µg/mL)의 아로니아 추출물에서는 각각의 건조방법에 따른 환원력의 차이가 관찰되지 않았으나, 아로니아 추출물의 농도가 증가함에 따라 환원력의 차이가 뚜렷이 관찰되었다.
- 5 µg/mL)의 아로니아 추출물에서는 각각의 건조방법에 따른 환원력의 차이가 관찰되지 않았으나, 아로니아 추출물의 농도가 증가함에 따라 환원력의 차이가 뚜렷이 관찰되었다. 다른 항산화 활성을 assay와 유사하게 동결건조 시료에서 가장 높은 환원력을 나타냈고 오븐건조 시료에서는 가장 낮은 환원력을 나타냈다. 아로니아 함량(12.
- 동결건조한 아로니아 시료의 경우 200 µg/mL에서 65.5%의 DPPH 라디칼 소거활성을 보여, 일광건조, 스팀 후 일광건조 및 오븐건조의 DPPH 라디칼 소거활성(52.0-59.7%)에 비해 높게 나타났다.
- 동결건조한 아로니아의 항산화 활성이 다른 건조방법에 비해 더 높게 나타났으며 이는 동결건조에 의해 총 페놀, 플라보노이드 및 안토시아닌 함량이 다른 시료에 비해 더 높게 나타난 것과 연관성을 가지고 있다. 건조방법에 따른 포도 가공부산물과 흰민들레의 부위별 건조방법에 따른 항산화활성 비교 등의 연구에서도 총 폴리페놀 화합물의 함량이 증가함에 따라 항산화 활성이 증가한다고 보고하고 있어 본 연구결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다(29,34).
- 아로니아 추출물 200µg/mL에서 오븐건조한 시료(53.1%)는 일광건조 시료(52.0%)에 비해 다소 높은 DPPH 라디칼 소거활성을 보였으나 일광건조와 오븐건조 사이에는 통계적인 유의차이가 없었다.
- 아로니아 추출물 농도가 100 µg/mL 이하에서는 37.0% 이하의 ABTS 라디칼 소거능을 보였으나 아로니아 추출물 농도가 200 µg/mL으로 증가함에 따라 오븐건조한 시료를 제외하고 모든 건조방법의 시료에서 50% 이상의 높은 ABTS 라디칼 소거 활성을 나타냈다.
- DPPH 라디칼은 보라색 화합물로 항산화 활성을 지닌 물질과 반응하여 전자나 수소를 받아 환원됨에 따라 보라색이 탈색되는 특성이 있다(30). 아로니아 추출물의 농도가 증가할수록 DPPH 라디칼 소거활성도 증가하였다. 동결건조한 아로니아 시료의 경우 200 µg/mL에서 65.
- 아로니아에 함유된 총 안토시아닌 함량은 cyanidin-3-glucoside를 기준으로 동결건조 > 일광건조 >스팀 후 일광건조 > 오븐건조의 순으로 나타났다.
- 0 mg)한 아로니아 순으로 나타났다. 아로니아에 함유된 총 안토시아닌 함량은 중량 100 g당 cyanidin-3-glucoside 함량을 기준으로 동결건조한 시료에서 0.14 mg으로 가장 높았으며, 일광건조, 오븐건조 및 스팀 후 일광건조한 시료에서 각각 0.10, 0.08, 0.07 mg으로 감소하는 경향을 나타냈다.
- 아로니아의 총 폴리페놀 함량 (mg gallic acid/g 기준)은 동결건조한 시료에서 가장 높았으며, 스팀 후 일광건조 > 일광건조 > 및 오븐건조의 순으로 높게 나타났다.
- 아로니아 건조방법에 다른 폴리페놀, 플라보노이드 및 안토시아닌 함량 분석결과는 Table 1과 같다. 아로니아의 총 폴리페놀 함량(mg gallic acid/g 기준)이 중량 1g당 동결건조한 시료에서 910 mg으로 가장 높았으며, 스팀 후 일광건조(779 mg), 일광건조(769 mg) 및 오븐건조(757 mg)한 아로니아 순으로 높게 나타났다. 아로니아의 총 플라보노이드 함량은 quercetin을 기준으로 중량 1g당 동결건조한 시료에서 90.
- 아로니아의 총 플라보노이드 함량은 quercetin을 기준으로 동결건조한 시료에서 가장 높았으며, 스팀 후 일광건조 > 일광건조> 오븐건조의 순으로 나타났다.
- 아로니아의 총 폴리페놀 함량(mg gallic acid/g 기준)이 중량 1g당 동결건조한 시료에서 910 mg으로 가장 높았으며, 스팀 후 일광건조(779 mg), 일광건조(769 mg) 및 오븐건조(757 mg)한 아로니아 순으로 높게 나타났다. 아로니아의 총 플라보노이드 함량은 quercetin을 기준으로 중량 1g당 동결건조한 시료에서 90.1 mg으로 가장 높았으며, 스팀 후 일광건조(85.5 mg), 일광건조(76.9 mg) 및 오븐건조(62.0 mg)한 아로니아 순으로 나타났다. 아로니아에 함유된 총 안토시아닌 함량은 중량 100 g당 cyanidin-3-glucoside 함량을 기준으로 동결건조한 시료에서 0.
- 오븐건조의 경우 다른 시료들에 비해 hydroxyl 라디칼 소거활성이 가장 낮았으며, 200 µg/mL 농도의 아로니아 추출물에서 시료간의 hydroxyl 라디칼 소거능의 차이는 동결건조(50.5%)> 스팀 후 일광건조(40.8%) > 일광건조(37.0%) > 오븐건조(33.0%)순으로 높게 나타났다.
- 4가지 건조방법 중에서 동결건조 시료에서 항산화 활성이 유의적으로 높게 나타났으며, 오븐건조한 시료에서 가장 낮게 나타났다. 이상의 결과를 통하여 건조방법이 아로니아의 항산화 성분 함량과 항산화 활성에 영향을 주며 고온의 건조방법보다는 저온의 동결건조 방법이 아로니아의 유효성분 함량과 항산화 활성을 증대시키기 위한 최적의 방법으로 사료된다.
- 84 mg/g으로 분석하였고 미숙한 딸기에서 가장 높은 페놀 화합물이 포함된 것으로 보고하였다. 이상의 결과를 통해 베리류의 폴리페놀 화합물의 함량은 베리류의 품종 및 성숙단계 등에 따라 다르며 미숙과의 떫은맛에 기여하고 있음을 알 수 있다(24,25).
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