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문제 정의
- 본 연구에서는, 팥의 유용기능을 이용한 고부가가치 식품 개발을 목표로 무처리한 생팥 분말과 1차 자숙 후 고온 증자하고 동결건조하여 제조된 식용 팥 분말을 대상으로 에탄올 추출물을 조제하고, 각각의 유용성분 및 항산화, 항균, 항당뇨, 및 항혈전 활성을 평가하였다. 그 결과 생팥 및 증자 팥에서 강력한 항산화 활성, 항당뇨 활성 및 혈액응고인자 저해를 통한 강력한 항혈전 활성을 확인하였기에 이에 보고하는 바이다.
- 또한 팥이 가진 소화효소 저해인자와 적혈구 응집인자들[10, 11] 로 인해 반드시 삶아서 섭취하여야 한다. 본 연구에서는 생 팥을 대조구로 하여 증자팥의 유용성분을 검토하고자 하였으며, 각각의 에탄올 추출효율 및 성분 분석결과는 Table 1 에 나타내었다. 추출효율의 경우 생팥보다 증자팥이 약 1.
- 본 연구에서는, 팥의 유용기능을 이용한 고부가가치 식품 개발을 목표로 무처리한 생팥 분말과 1차 자숙 후 고온 증자하고 동결건조하여 제조된 식용 팥 분말을 대상으로 에탄올 추출물을 조제하고, 각각의 유용성분 및 항산화, 항균, 항당뇨, 및 항혈전 활성을 평가하였다. 그 결과 생팥 및 증자 팥에서 강력한 항산화 활성, 항당뇨 활성 및 혈액응고인자 저해를 통한 강력한 항혈전 활성을 확인하였기에 이에 보고하는 바이다.
- 본 연구에서는, 팥의 유용기능을 이용한 고부가가치 식품 개발을 목표로 무처리한 생팥 분말과 1차 자숙 후 고온 증자하고 동결건조하여 제조된 식용 팥 분말을 대상으로 에탄올 추출물을 조제하고, 각각의 유용성분 및 항산화, 항균, 항당뇨, 및 항혈전 활성을 평가하였다. 그 결과 생팥 및 증자 팥에서 강력한 항산화 활성, 항당뇨 활성 및 혈액응고인자 저해를 통한 강력한 항혈전 활성을 확인하였기에 이에 보고하는 바이다.
제안 방법
- TT: 37℃에서 0.5 U 트롬빈 (Sigma Co., USA) 50 μl와 20 mM CaCl 2 50 μl, 다양한 농도의 시료 추출액 10 μl를 Amelung coagulometer KC-1A (Japan)의 튜브에 혼합하여 2분간 반응시킨 후, 표준혈장(MD Pacific Co., China) 100 μl를 첨가한 후 혈장이 응고될 때까지의 시간을 측정하였다.
- Japan)하여 분말로 조제 하였다. 각각의 추출물들은 DMSO에 적당한 농도로 녹여, in-vitro 항산화, 항균, 항당뇨 및 항혈전 활성 평가에 사용하였다. 기타 사용한 시약은 시약급 이상으로 Sigma Co.
- 대조구로는 항세균제인 ampicillin과 항진균제인 miconazole (Sigma Co., USA)을 각각 1 μg/disc 농도로 사용하였으며, 생육저지환의 크기는 육안으로 생육이 나타나지 않는 부분의 지름을 mm 단위로 측정하였고, 3회 이상 평가 후 대표 결과로 나타내었다.
- , USA) 용액을 가하여 100℃에서 5분간 가열하여 발색한 후 상온에서 방냉하였다. 발색액은 96 well microplate reader (Tecan Co., USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 각각의 실험은 3회 반복한 후 평균값을 구하여 다음의 식으로 저해율을 계산하였다.
- 생팥 및 증자팥의 항당뇨활성은 in-vitro α-amylase 및 α-glucosidase 활성을 측정하여 평가하였다.
- 생팥은 이물질을 제거하고, 수세, 탈수하여 100-150 메쉬로 분쇄한 후 10배 무게의 95% ethanol (Daejung Chemicals & Metals Co., Ltd. Korea)을 가한 후 상온에서 12시간 2회 추출하였다.
- 이후 50 μl CaCl2 (35 mM)을 첨가한 후 혈장이 응고될 때까지의 시간을 측정하였다. 용매 대조구로는 시료 대신 DMSO 를 사용하였으며, 이 경우 55.1초의 응고시간을 나타내었다. aPTT의 결과는 3회 반복한 실험의 평균치로 나타내었으며, 시료 첨가시의 응고시간을 용매 대조구의 응고시간으로 나눈값으로 나타내었다.
- , USA)를 가하고 혼합하였다. 이후 15분간 실온에서 방치 후 520 nm에서 흡광도를 측정하여 잔존 nitrite 양을 측정하였다. NSA(%)는 다음의 식에 의해 계산하였다[2].
- 이후 50 μl CaCl2 (35 mM)을 첨가한 후 혈장이 응고될 때까지의 시간을 측정하였다.
- 조제된 희석용액 190 μl와 시료 10 μl를 혼합한 후 상온에서 6분간 반응시킨 후 734 nm에서 흡광도를 측정하고 다음의 식에 의해 ASA(%)를 결정하였다[11].
- Korea)을 가한 후 상온에서 12시간 2회 추출하였다. 증자 팥분말 조제를 위해서는 수세한 팥에 2.5배의 물을 가한 후 90℃에서 자숙한 후 자숙액을 버리고, 120℃에서 고압증자하고 방냉한 후 동결건조(PVTFD 100R, 일신 바이오 베이스, 한국)하여 조제하였으며, 이후 100-150 메쉬로 분쇄한 후 10배 무게의 95% ethanol을 가하여 상온에서 12시간 2회 추출하였다. 추출액은 filter paper (Whatsman No.
- 총 polyphenol 함량은 추출검액 400 μl에 50 μl의 Folin-ci℃alteau, 100 μl의 Na2CO3 포화용액을 넣고 실온에서 1시간 방치한 후 725 nm에서 흡광도를 측정하였다[2].
- 팥의 항산화 활성은 DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) anion scavenging activity [DSA], ABTS [2,2-azobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)] cation scavenging activity [ASA], nitrite scavenging activity [NSA] 및 환원력 측정으로 평가하였다[2]. 먼저 DSA 측정의 경우, 다양한 농도로 희석한 시료 20 μl에 99.
- 항당뇨 활성은 in-vitro α-amylase 저해 활성과 α-glucosidase 저해 활성을 평가하여 나타내었다.
- 5 ml를 첨가하여 반응을 종료하고 4000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 회수하였다. 회수한 상등액은 증류수로 2배 희석한 후, 신선하게 조제된 0.1% ferric chloride 용액과 5:1 (v/v) 비율로 혼합하고 700 nm에서 흡광도를 측정하여 평가하였다[2, 14]. 상기의 항산화 실험에서 대조구로는 vitamin C (Sigma Co.
대상 데이터
- Pseudomonas aeruginosa KACC 10186, Proteus vulgaris KCTC 2433, Salmonella Typhimurium KCTC 1926, 진균으로는 Candida albicans KCTC 1940 및 Saccharomyces cerevisiae IFO 0233를 사용하였다. 항세균 활성 평가의 경우, Nutrient broth (Difco Co.
- , China)를 첨가하고 혈장이 응고될 때까지의 시간을 3회 반복한 실험의 평균치로 나타내었다. 대조구로는 아스피린을 사용하였으며, 용매 대조구로는 DMSO를 사용하였다.
- , China) 100 μl를 첨가한 후 혈장이 응고될 때까지의 시간을 측정하였다. 대조로는 아스피린(Sigma Co., USA)을 사용하였으며, 용매 대조구로는 시료 대신 DMSO를 사용하였다. DMSO의 경우 32.
- 본 실험에 사용된 국내산 팥은 2012년 경북 안동에서 재배한 국내산 팥 (충주팥)을 구입하여 사용하였다. 생팥은 이물질을 제거하고, 수세, 탈수하여 100-150 메쉬로 분쇄한 후 10배 무게의 95% ethanol (Daejung Chemicals & Metals Co.
- 1% ferric chloride 용액과 5:1 (v/v) 비율로 혼합하고 700 nm에서 흡광도를 측정하여 평가하였다[2, 14]. 상기의 항산화 실험에서 대조구로는 vitamin C (Sigma Co., USA)를 사용하였으며, 용매 대조구로는 DMSO를 사용하였다. 각각의 활성 평가는 각각 3회 반복한 실험의 평균과 편차로 표시하였다.
- 항혈전 활성은 기존에 보고된 방법[14]에 따라 트롬빈 타임(Thrombin Time, TT), 프로트롬빈 타임(Prothrombin Time, PT) 및 에이피티 타임(activated Partial Thromboplastin Time, aPTT)을 측정하여 평가하였다. 혈장은 표준혈장(MD Pacific Co., China)을 구입하여 사용하였으며, 기타 시약은 Sigma사(Sigma Co., USA)의 제품을 구입하여 사용하였다. 트롬빈 타임, 프로트롬빈 타임과 에이피티 측정법은 다음과 같은 과정으로 수행되었다.
데이터처리
- , USA)를 사용하였으며, 용매 대조구로는 DMSO를 사용하였다. 각각의 활성 평가는 각각 3회 반복한 실험의 평균과 편차로 표시하였다.
이론/모형
- 표준시약으로는 tannic acid를 사용 하였다. 총당 정량의 경우에는 phenol-sulfuric acid법을, 환원당 정량의 경우에는 DNS 변법을 이용하였다[26]. 각각의분석결과는 3회 반복한 실험의 평균과 편차로 나타내었다.
- 팥 추출물의 총 flavonoid의 함량 측정은 기존의 보고[25] 에 따라 측정하였으며, 각각의 시료를 18시간 메탄올 교반추출하고 여과한 추출검액 400 μl에 90% diethylene glycol 4 ml를 첨가하고 다시 1 N NaOH 40 μl를 넣고 37℃에서 1시간 반응 후 420 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 항혈전 활성은 기존에 보고된 방법[14]에 따라 트롬빈 타임(Thrombin Time, TT), 프로트롬빈 타임(Prothrombin Time, PT) 및 에이피티 타임(activated Partial Thromboplastin Time, aPTT)을 측정하여 평가하였다. 혈장은 표준혈장(MD Pacific Co.
성능/효과
- 1초의 응고시간을 나타내었다. aPTT의 결과는 3회 반복한 실험의 평균치로 나타내었으며, 시료 첨가시의 응고시간을 용매 대조구의 응고시간으로 나눈값으로 나타내었다.
- 한편 α-amylase 저해활성은 생팥 에서 우수하였으며, α-glucosidase 저해활성은 증자팥에서 상대적으로 우수하였다. 가장 특이한 활성은 항혈전 활성 평가에서 확인되었으며, 생팥 추출물은 매우 강력한 프로트롬빈 및 혈액응고인자 저해를 나타낸 반면 증자팥 추출물에서는 거의 활성이 나타나지 않았다. 상기 결과는 생팥의 증자 과정 중 유용성분의 소실 및 유용활성의 손실이 나타남을 의미하며, 향후 생팥의 적합한 삶기 공정, 열처리 및 건조공정의 개발이 필요하며, 특히 현재까지 대부분 폐기되고 있는 증자팥 제조단계의 팥 자숙액의 효율적인 이용에 대한 연구가 필요함을 제시하고 있다.
- 2배 증가되었다. 그러나, 증자팥의 총플 라보노이드 함량은 생팥 대비 30% 수준으로 감소하였으며, 총당 및 환원당 함량 역시 생팥 대비 27.9% 및 30.8% 수준으로 감소하였다. 항산화 활성은 생팥 및 증자팥에서 모두우수한 음이온 및 양이온 소거능을 나타내었으나, 생팥이 증자팥보다 강력하였으며, 환원력 및 nitrite 소거능에서도 생팥 추출물이 우수하였다.
- 따라서 팥의 고온 열수처리과정 중, α-amylase 저해 활성물질은 소실 및 실활되며, α-glucosidase 저해 활성물질은 생성 또는 활성화됨을 알 수 있었다(Fig. 2).
- 5배의 활성을 나타내었으며, nitrite 소거능의 경우 생팥이 증자팥보다 우수한 소거능을 나타내었다. 따라서 팥의 증자 과정 중 항산화 물질의 소실 및 손실이 있음을 추측할 수 있으며, 증자팥에서 생팥보다 증가된 폴리페놀과 감소된 플라보노이드 함량 (Table 1)을 고려한다면, 항산화물질은 증가된 폴리페놀 성분과는 관련성이 낮을 것으로 판단된다. 향후 기능성이 강화된 팥 가공제품 개발을 위해서는 적합한 증자공정 개발이 필요함을 제시하고 있다.
- 생팥 및 증자팥 에탄올 추출물의 항혈전 활성을 평가한 결과는 Table 4에 나타내었다. 먼저 임상에서 항혈전제로 사용되고 있는 아스피린(양성 대조구)은 1.5 mg/ml의 낮은 농도에서 TT, PT, aPTT를 무첨가구에 비해 각각 1.9배, 1.7배및 1.9배 연장시켜 양호한 항혈전 활성을 나타냄을 확인하였다. 생팥의 경우 1.
- 생팥 및 증자팥 추출물은 각각 125 μg/ml 농도에서 40.2% 및 19.0%의 DSA를 나타내었고, 67.1% 및 20.5%의 ASA의 활성을 나타내어, 생팥 추출물의 경우 대조구로 사용된 vitamin C의 1/10-1/20의 소거활성을 가지고 있었다.
- 생팥 및 증자팥 추출물의 항세균 및 항진균 활성을 평가한 결과, 실험에 사용한 모든 그람양성 세균, 그람음성 세균및 진균에 대해 500 μg/disc 농도까지 항균력이 나타나지 않았다(Table 3).
- 생팥 및 증자팥의 항산화 활성을 DSA 및 ASA로 평가한 결과(Fig. 1), 두 시료 모두에서 우수한 항산화 활성을 나타내었다. 생팥의 항산화 활성이 증자팥보다 더욱 강력하게 나타났으며, 특히 ASA 활성은 많은 차이를 나타내었다(Table 2).
- 생팥 추출물의 경우 α-amylase 저해활성이 우수하였으며, α-glucosidase 저해활성은 미미한 반면, 증자팥은 경우 α-amylase 저해활성은 거의 없었으며, 상대적으로 α-glucosidase 저해활성이 나타났다.
- 1), 두 시료 모두에서 우수한 항산화 활성을 나타내었다. 생팥의 항산화 활성이 증자팥보다 더욱 강력하게 나타났으며, 특히 ASA 활성은 많은 차이를 나타내었다(Table 2). 생팥 및 증자팥 추출물은 각각 125 μg/ml 농도에서 40.
- 저해활성은 농도의 존적으로 나타났으며, 특히 생팥 추출물은 62.5 μg/ml 농도에서 9.7%, 125 μg/ml 농도에서 18.8%의 α-amylase 저해를 나타내었고, 증자팥은 62.5 μg/ml 농도에서 9.6%, 125 μg/ml 농도에서 10.7%의 α-glucosidase 저해를 나타내었다.
- 본 연구에서는 생 팥을 대조구로 하여 증자팥의 유용성분을 검토하고자 하였으며, 각각의 에탄올 추출효율 및 성분 분석결과는 Table 1 에 나타내었다. 추출효율의 경우 생팥보다 증자팥이 약 1.2배증가되었으며, 추출물의 총폴리페놀 함량도 증자팥이 1.2배 증가되었다. 이는 고온처리에 의한 팥 구조 변화에 따른 추출증대 효과 및 고온 처리에 의한 폴리페놀성 물질의 증가로 이해되며, 기존의 팥의 고온처리시 폴리페놀 성분이 증가 된다는 기존의 보고와 유사하다[24].
- 본 연구에서는 생 팥을 대조구로 하여 증자팥의 유용성분을 검토하고자 하였으며, 각각의 에탄올 추출효율 및 성분 분석결과는 Table 1 에 나타내었다. 추출효율의 경우 생팥보다 증자팥이 약 1.2배증가되었으며, 추출물의 총폴리페놀 함량도 증자팥이 1.2배 증가되었다. 이는 고온처리에 의한 팥 구조 변화에 따른 추출증대 효과 및 고온 처리에 의한 폴리페놀성 물질의 증가로 이해되며, 기존의 팥의 고온처리시 폴리페놀 성분이 증가 된다는 기존의 보고와 유사하다[24].
- 1초의 응고시간을 나타내었다. 프로트롬빈 저해 효과는 3회 이상 반복한 실험의 평균치로 나타내었으며, 시료 첨가시의 응고시간을 용매 대조구의 응고시간으로 나눈 값으로 나타내었다.
- 팥의 경우, 이미 뭉쳐진 혈전 주성분인 fibrin의 용해 활성은 보고[19]된 바 있으나, 혈전 생성 자체를 억제하는 효과는 현재까지 보고된 바 없다. 한편 증자팥의 경우, 5 mg/ ml 농도에서도 TT, PT, aPTT 연장 효과가 모두 미약하게 나타나 항혈전 활성이 소실되어 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 팥의 항혈전 활성 성분이 증자과정 중 고열 처리에 의해 활성이 소실되었거나, 또는 자숙액 폐기하는 과정에서 손실된 것으로 추측된다.
- 8% 수준으로 감소하였다. 항산화 활성은 생팥 및 증자팥에서 모두우수한 음이온 및 양이온 소거능을 나타내었으나, 생팥이 증자팥보다 강력하였으며, 환원력 및 nitrite 소거능에서도 생팥 추출물이 우수하였다. 한편 α-amylase 저해활성은 생팥 에서 우수하였으며, α-glucosidase 저해활성은 증자팥에서 상대적으로 우수하였다.
- 5%의 ASA의 활성을 나타내어, 생팥 추출물의 경우 대조구로 사용된 vitamin C의 1/10-1/20의 소거활성을 가지고 있었다. 환원력 평가의 경우에도 생팥이 증자팥의 약 2.5배의 활성을 나타내었으며, nitrite 소거능의 경우 생팥이 증자팥보다 우수한 소거능을 나타내었다. 따라서 팥의 증자 과정 중 항산화 물질의 소실 및 손실이 있음을 추측할 수 있으며, 증자팥에서 생팥보다 증가된 폴리페놀과 감소된 플라보노이드 함량 (Table 1)을 고려한다면, 항산화물질은 증가된 폴리페놀 성분과는 관련성이 낮을 것으로 판단된다.
후속연구
- 상기의 결과를 종합할 때, 팥을 이용한 가공식품 개발을 위해서는 생팥의 적합한 삶기 공정, 열처리 및 건조공정의 개발이 필요하며 특히 현재까지 대부분 폐기되고 있는 증자팥 제조단계의 팥 자숙액의 효율적인 이용에 대한 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구결과는 기능성 팥 음료 및 양갱 제조 등을 위한 팥 고부가가치 식품 개발 기본자료로 활용될 것이다.
- 가장 특이한 활성은 항혈전 활성 평가에서 확인되었으며, 생팥 추출물은 매우 강력한 프로트롬빈 및 혈액응고인자 저해를 나타낸 반면 증자팥 추출물에서는 거의 활성이 나타나지 않았다. 상기 결과는 생팥의 증자 과정 중 유용성분의 소실 및 유용활성의 손실이 나타남을 의미하며, 향후 생팥의 적합한 삶기 공정, 열처리 및 건조공정의 개발이 필요하며, 특히 현재까지 대부분 폐기되고 있는 증자팥 제조단계의 팥 자숙액의 효율적인 이용에 대한 연구가 필요함을 제시하고 있다. 본 연구결과는 기능성 팥 음료 및 양갱 제조 등을 위한 팥 고부가가치 식품 개발 기본자료로 활용될 것이다.
- 상기의 결과를 종합할 때, 팥을 이용한 가공식품 개발을 위해서는 생팥의 적합한 삶기 공정, 열처리 및 건조공정의 개발이 필요하며 특히 현재까지 대부분 폐기되고 있는 증자팥 제조단계의 팥 자숙액의 효율적인 이용에 대한 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구결과는 기능성 팥 음료 및 양갱 제조 등을 위한 팥 고부가가치 식품 개발 기본자료로 활용될 것이다.
- 강 등[12]은 Strept℃℃cus mutans를 포함한 일부 구강세균에 팥의 열수 추출물이 항균력을 가짐을 보고한 바, 실험에 사용한 추출용매의 차이에 따라 항균효과가 다르게 나타나리라 판단되며, 팥의 항세균성 물질은 수용성, 내열성 물질로 추측된다. 한편 생팥 및 증자팥 모두에서 항균 활성이 인정되지 않으므로, 가공 공정 중 폐기되고 있는 생팥 자숙액에 항균 활성성분이 존재할 가능성도 있으므로, 향후 자숙액을 이용한 항균 활성 평가 및 활성성분 규명 연구가 필요하다.
- 따라서 팥의 증자 과정 중 항산화 물질의 소실 및 손실이 있음을 추측할 수 있으며, 증자팥에서 생팥보다 증가된 폴리페놀과 감소된 플라보노이드 함량 (Table 1)을 고려한다면, 항산화물질은 증가된 폴리페놀 성분과는 관련성이 낮을 것으로 판단된다. 향후 기능성이 강화된 팥 가공제품 개발을 위해서는 적합한 증자공정 개발이 필요함을 제시하고 있다.
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