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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 천연보존제 및 항산화제 개발을 위한 연구의 일환으로 비자를 이용하여 식품부패균에 대한 항균력 및 항산화 효과를 검증하여 새로운 기능성식품이나 식품첨가물 소재로서의 개발가능성을 조사하였다.
- 본 연구는 비자 에탄올 추출물의 식품부패균에 대한 항균효과 및 항산화활성을 조사하였다. 비자 추출물은 Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans 등의 식품부패균의 증식을 억제하였다.
제안 방법
- DPPH 용액(45 μg/mL)을 추출물과 혼합한 다음 515 nm에서 흡광도의 감소를 30초 간격으로 5분간 측정하였다.
- Trolox를 표준시약으로 사용하여 표준곡선을 작성하였고, ABTS 라디칼 소거활성은 μM Trolox equivalent로 표기하였다.
- 최근 빈번하게 발생하는 식품부패균에 대한 항균 실험의 결과에서 효과가 좋은 그람양성균인 Staphy. aureus, 그람음성균인 P. aeruginosa 와 효모인 C. albicans 3균주를 선정하여 각 균주에 대한 성장에 미치는 영향을 조사하였다. Fig.
- 0 mg)을 dimetyl sulfoxide(DMSO)로 녹인 후 흡수시켜 건조시킨 다음 30℃ 배양기에서 24시간 배양하여 paper disc 주위의 저해환(mm)의 크기를 측정하여 항균력을 비교하였다. 대조군은 DMSO를 사용하여 동일한 방법으로 점적하였다.
- 또한, 양성 대조군으로 α-tocopherol을 사용하여 ABTS 라디칼 소거활성을 비교 조사하였다.
- 또한, 양성대조군으로 α-tocopherol을 사용하여 DPPH 소거활성을 비교 조사하였다.
- 배양한 각 균주 100 μL를 petri dish에 넣고 여기에 멸균된 TSA배지 10 mL를 분주하여 고루 섞은 후에 완전히 굳힌 다음 멸균된 8-mm paper disc(Roshi Kaisha Ltd., Tokyo, Japan)를 배지표면에 얹고 밀착시킨 후 추출물(0.0, 2.5, 5.0, 10.0 mg)을 dimetyl sulfoxide(DMSO)로 녹인 후 흡수시켜 건조시킨 다음 30℃ 배양기에서 24시간 배양하여 paper disc 주위의 저해환(mm)의 크기를 측정하여 항균력을 비교하였다.
- 비자 추출물을 DMSO로 녹인 후 TSB배지에 250, 500, 1,000, 2,000 mg/L 농도별로 첨가하였다. 각 시험 균주는 사면배지에서 배양된 것을 1 백금이를 취하여 10 mL의 TSB배지에 접종한 후 30℃ 교반 배양기에서 24시간 배양하였다.
- ABTS 라디칼 소거활성은 Erel(2004)의 방법에 따라 측정하였다. 추출물에 0.35 M acetate 완충용액과 0.89 mM ABTS 용액 및 0.44 mM hydrogen peroxide 용액 등을 첨가하고, 혼합한 뒤 5분 후에 660 nm에서 흡광도를 측정하였다. Trolox를 표준시약으로 사용하여 표준곡선을 작성하였고, ABTS 라디칼 소거활성은 μM Trolox equivalent로 표기하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 비자는 2014년 5월 전남 영암에서 건조된 것을 구입하여 시료로 사용하였다.
- 비자 추출물의 항균실험에 사용한 식품부패균주는 그람양성 7균주(Bacillus cereus KCTC 1012, Corynebacterium diphtheria KCCM 40413, Staphylococcus aureus KCTC 1928, Bacillus subtilis KCCM 11316, Listeria monocytogenes KCTC 3569, Staphylococcus mutans KCCM 40105 및 Enterococcus faecalis KCCM 41578)와 그람음성 6균주(Pseudomonas aeruginosa KCCM 11952, Salmonella Typhimurium ATCC 14028, Yersinia enterocolitica ATCC 23715, Salmonella Enteritidis KCCM 12021, Escherichia coli KCTC 2441 및 Escherichia coli O157:H7 ATCC 43895) 와 효모 4균주(Candida utilis KCCM 11245, Candida albicans KCCM 11282, Saccharomyces cerevisiae KCCM 50562 및 Candida tropicalis KCCM 50662) 총 17균주를 사용하였다. 균의 생육배지로는 모든 균주에 대하여 tryptic soy broth(TSB, BD, Sparks, MD, USA)를 사용하여 30℃ 배양기에서 18~24시간 배양하였다.
데이터처리
- 본 실험의 통계분석은 PASW statistics 18.0 program(SPSS Inc, Chicago, IL, USA)을 이용하여 분산분석하였으며, 결과는 평균 ± 표준편차로 나타내었다.
- 실험결과에 대한 유의성 검정은 분산분석을 한 후 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.
이론/모형
- DPPH 라디칼 소거활성은 Malterud et al.(1993)의 방법에 따라 측정하였다. DPPH 용액(45 μg/mL)을 추출물과 혼합한 다음 515 nm에서 흡광도의 감소를 30초 간격으로 5분간 측정하였다.
- ABTS 라디칼 소거활성은 Erel(2004)의 방법에 따라 측정하였다. 추출물에 0.
- 항균효과 실험을 하기 위하여 paper disc-diffusion 방법(Board & Lovelock 1975)을 사용하였다.
성능/효과
- 1) Antimicrobial activity is indicated as the diameter of the clear zone surrounding the paper disc absorbing 0.0 2.5, 5.0, or 10.0 mg of the soluble solid of T. nucifera ethanol extract on a TSA plate inoculated with test microorganisms.
- 2,000 mg/L 첨가군에서는 배양 12시간에 OD660값은 0.227 ± 0.051로 나타났고, 배양 72시간에는 OD660값은 0.200 ± 0.014로 나타나, 대조군과 비교하면 80.9%의 성장억제효과를 나타내었다.
- Pyrogallol의 억제율을 100%로 기준하였을 때, 비자 추출물의 10 μg/mL 농도에서 DPPH radical 소거활성은 28.38%이었고, 추출물 농도가 증가할수록 소거활성도 증가하여, 25, 50 및 100 μg/mL 농도의 추출물은 각각 51.93, 71.06 및 88.74%의 소거활성을 나타내었다.
- aureus에 대한 증식을 지연시켰다고 보고한 바, 본 실험에서 사용한 비자 추출물이 손바닥 선인장 추출물에 비해 Staphy. aureus에 대한 증식억제 효과가 뛰어남을 알 수 있었다.
- 따라서 비자 추출물의 농도가 높을수록 Staphy. aureus의 성장을 효율적으로 억제시킬 수 있는 것으로 판단되었다. Chung(2000)은 손바닥 선인장 에탄올 추출물 농도가 3.
- mutans 및 E. faecalis에 대해서는 각각 13.9 ± 0.20 mm, 14.1 ± 0.05 mm, 14.0 ± 0.65 mm, 12.4 ± 0.11 mm, 12.4 ± 0.25 mm, 10.5 ± 0.05 mm 및 10.5 ± 0.05 mm로 나타나, 그람음성균과 그람양성균에서 광범위한 생육 저해 효과가 나타났다.
- 각 균주에 대한 항균활성은 disc에 점적한 비자 추출물의 농도가 증가함에 따라 항균활성이 높게 나타났다(p<0.05).
- 따라서, 본 연구 결과는 비자 추출물이 식품부패균에 대하여 우수한 항균작용과 항산화능을 나타내어 효과적인 천연보존료 및 항산화제로서 이용될 수 있음을 시사하고 있다. 향후 비자 추출물의 성분 분석을 통해 유효성분들의 생리학적 활성 연구가 필요하다고 사료된다.
- 모든 농도에서 비자 추출물의 ABTS 라디칼 소거활성이 α-tocopherol에 비해 유의적으로(p<0.05) 높게 관찰되어, 비자 추출물의 ABTS 라디칼 소거활성이 α-tocopherol에 비해 탁월함을 알 수 있었다.
- 비자 추출물 5 μg/mL 농도의 ABTS 라디칼 소거활성은 16.64 μM Trolox equivalent 이었으며, 추출물 농도가 증가함에 따라 소거활성도 비례적으로 증가하여, 10 및 25 μg/mL 농도에서는 각각 29.21 및 57.26 μM Trolox equivalent를 나타내었다.
- 본 연구는 비자 에탄올 추출물의 식품부패균에 대한 항균효과 및 항산화활성을 조사하였다. 비자 추출물은 Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans 등의 식품부패균의 증식을 억제하였다. 추출물의 항균활성은 그람양성 7균주 중에서는 Staphylococcus aureus, 그람음성 6균주 중에서는 Pseudomonas aeruginosa에 대해 가장 높은 저해효과를 나타내었다.
- 비자 추출물을 첨가하지 않은 대조군의 경우, 배양 후 6시간부터 급속한 균의 증식을 보여, 48시간에는 OD660값이 최대인 1.270 ± 0.024으로 나타났으며, 추출물의 첨가 농도가 높을수록 성장이 억제되었다(p<0.05).
- 비자 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 α-tocopherol에 비해 약간 낮게 관찰되었으나, ABTS 라디칼 소거활성은 α-tocopherol에 비해 높게 나타났다.
- 비자 추출물의 농도가 높을수록 OD660값이 감소하여, 1000 mg/L 농도 첨가 시 배양 후 72시간에는 0.285 ± 0.028로 나타나 대조군과 비교하여 약 75.4%의 성장 저해효과를 나타냈다.
- 비자 추출물이 포함되어 있지 않는 대조군에서는 배양 후 12시간에 OD660값이 0.918 ± 0.007, 48시간에는 1.342 ± 0.011로 나타나, 배양시간이 경과함에 따라 균의 증식이 증가하였다(p<0.05).
- 양성대조군으로 사용한 α-tocopherol의 DPPH 라디칼 소거활성은 10μg/mL 농도에서 29.12%로 측정되어, 비자 추출물과 α-tocopherol 간의 소거활성에는 유의적인 차이가 관찰되지 않았다.
- (2013)은 오미자 추출물이 그람양성균과 그람음성균에 대한 항균력 차이가 관찰되었다고 보고한 바 있다. 이와 유사하게, 본 실험에서도 비자 에탄올 추출물의 농도에 따라 항균력의 차이는 다소 있었지만, 식품부패균에 대해 강한 항균력을 나타내었다.
- 비자 추출물은 Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans 등의 식품부패균의 증식을 억제하였다. 추출물의 항균활성은 그람양성 7균주 중에서는 Staphylococcus aureus, 그람음성 6균주 중에서는 Pseudomonas aeruginosa에 대해 가장 높은 저해효과를 나타내었다. 비자 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 α-tocopherol에 비해 약간 낮게 관찰되었으나, ABTS 라디칼 소거활성은 α-tocopherol에 비해 높게 나타났다.
- 특히, 2,000 mg/L 농도를 첨가하였을 경우, 배양 후 72시간에도 OD660값이 0.162 ± 0.031으로 나타나, 대조군에 비해 균의 증식이 약 86% 억제되었다(p<0.05).
후속연구
- 따라서, 본 연구에서는 특정 식품부패균을 대상으로 비자 추출물의 항균활성을 조사하였으나, 추후 보다 광범위한 식품부패균에 대한 항균성 검색이 필요하리라 사료된다.
- 따라서, 본 연구 결과는 비자 추출물이 식품부패균에 대하여 우수한 항균작용과 항산화능을 나타내어 효과적인 천연보존료 및 항산화제로서 이용될 수 있음을 시사하고 있다. 향후 비자 추출물의 성분 분석을 통해 유효성분들의 생리학적 활성 연구가 필요하다고 사료된다.
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