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문제 정의
- 이와 같은 증포 처리는 인삼과 유사한 형태와 맛을 갖고 있는 삼채 뿌리의 저장성과 항산화 활성을 증가시키기 위한 효과적인 방법으로 충분히 적용 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 삼채의 식품가공원료 소재 다각화 및 항산화 활성 증가 방법의 기초자료를 얻기 위하여 삼채에 증포 횟수를 달리 처리한 후 이들의 이화학적 특성과 항산화 활성을 비교 분석하였다.
제안 방법
- DPPH radical assay는 Kano 등(14)의 방법을 변형하여 측정하였다. 열수 추출물 1.
- 건조한 생 삼채 뿌리 300 g을 상압 증자기(HD-300, Hyundaetotal Co. Ltd., Gimpo, Korea)에 넣고 증자(100°C, 4시간)한 다음, 열풍건조(60°C, 8시간) 하는 과정을 2회 반복한 2증2포와 4회 반복한 4증4포로 처리하였다.
- 분말시료 10 g에 증류수 100 mL를 첨가하여 균질화시킨 후에 원심분리(5,000 rpm, 10분) 및 여과(Whatman No.4, GE Healthcare Bio-Sciences AB)하여 얻은 용액을 이용하여 pH, 적정산도, 갈색도 및 총당을 측정하였다.
- 색도는 색차계(SP-80, Tokyo Denshoku, Tokyo, Japan)를 사용하여 분말화한 시료의 L(명도), a(적색도), b(황색도)값을 측정하였다.
- 생 삼채 뿌리와 증포 삼채 뿌리는 제분(single type stainless roller, Shinpoong Eng. Ltd., Gwangju, Korea)한 후에 표준망체(250 μm, Daihan Scientific Co. Ltd., Seoul, Korea)로 체질하여 -20°C에서 보관하면서 분석시료로 사용하였다,
- 열수 추출물 1.5 mL에 100 μM DPPH 용액1.5 mL를 첨가하여 암소에서 30분간 반응시킨 후에 515nm에서 흡광도를 측정하였으며 대조구로는 ascorbic acid를 사용하였다.
- 열수 추출물 300 μL에 1 mM EDTA를 함유한 50 mM tris-HCl buffer(pH 7.4, 37°C) 2,650 μL와 1 mM HCl에 녹인 60 mM pyrogallol 50 μL를 첨가하여 5분간 반응시킨 후에 325 nm에서 흡광도를 측정하였으며 대조구로는 ascorbic acid를 사용하였다.
- 열수 추출물 제조는 삼채 분말 100 g에 증류수 1,000mL를 첨가하여 가열(95°C, 4시간)한 후에 원심분리(5,000rpm, 10 min) 및 여과(Whatman No. 4, GE Healthcare Bio-Sciences AB, Uppsala, Sweden)하는 과정을 3회 반복하여 얻었다.
- 이렇게 얻어진 여액을 모아서 동결건조 한 후 -20°C에 보관하면서 열수 추출물의 분석시료로 사용하였다.
- 증포 처리가 삼채 뿌리의 품질 특성 및 항산화 활성에 미치는 영향을 조사하였다. 증포 처리한 삼채 뿌리는 생 삼채뿌리보다 황 함량이 각각 2.
- 총당과 갈변도는 DuBois 등(13)의 방법을 변형하여 측정하였다. 총당은 시료 1 mL에 5% phenol 1 mL와 95% H2SO4 5 mL를 순차적으로 첨가하여 실온에서 20분간 방치한 후 분광광도계(UV-1650PC, Shimadzu Co.
대상 데이터
- , Kyoto, Japan)를 사용하여 490 nm에서 흡광도를 측정하였고 표준물질로는 glucose를 사용하였다. 갈변도는 280 nm와 420nm에서 흡광도를 측정하였고 대조구로는 증류수를 사용하였다.
- 본 연구에 사용한 삼채(Allium hookeri)는 전북 순창지역에서 2014년에 재배된 것으로 줄기와 뿌리를 절단한 후 뿌리만 열풍건조(70°C, 12시간)하여 사용하였다.
- 열수 추출물 30 μL에 ABTS radical 용액 3 mL를 첨가하여 암소에서 6분간 반응시킨 후에 734 nm에서 흡광도를 측정하였으며 대조구로는 BHT를 사용하였다.
데이터처리
- 각 시료간의 유의성은 P<0.05 수준에서 one way ANOVA로 분산분석한 후에 Duncan's multiple range test로 비교하였으며, 총 페놀성 화합물과 갈변물질 같은 항산화 성분과 항산화 활성의 연관성은 Pearson 상관분석을 이용한 단순 회귀분석(simple regression analysis)을 실시하여 비교하였다.
- 수율을 제외한 각 실험은 3회 반복 실험하여 얻은 결과를 SAS 통계 프로그램(Ver. 9.1, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었다. 각 시료간의 유의성은 P<0.
이론/모형
- ABTS radical assay는 Re 등(15)의 방법을 이용하여 측정하였다. 열수 추출물 30 μL에 ABTS radical 용액 3 mL를 첨가하여 암소에서 6분간 반응시킨 후에 734 nm에서 흡광도를 측정하였으며 대조구로는 BHT를 사용하였다.
- Reducing power는 Oyaizu(17)의 방법을 이용하였다. 열수 추출물 1 mL에 0.
- SOD like activity는 Li(16)의 방법을 이용하여 측정하였다. 열수 추출물 300 μL에 1 mM EDTA를 함유한 50 mM tris-HCl buffer(pH 7.
- 일반성분 함량은 AOAC(12) 방법을 이용하여 수분은 상압가열건조법, 조회분은 직접회화법, 조지방은 Soxhlet법, 조단백은 Micro-Kjeldahl법으로 측정하였으며, 원소성분은 Elemental analyzer(Flash 2000, Therm Fisher, Milan, Italy)를 사용하여 질소, 탄소, 수소 및 황을 측정하였다.
- 총 페놀성 화합물 함량(total phenolic content, TPC)은 ISO 14502-1(18)의 방법을 이용하여 측정하였다. 열수 추출물 1 mL에 10% Folin-ciocalteu's phenol reagent 5 mL를 첨가하여 3분간 반응시킨 후에 7.
성능/효과
- 1)EC50 value is expressed as the effective concentration at which antioxidant activity using DPPH radicals, ABTS radicals, and pyrogallols were scavenged by 50%; absorbance was 0.5 for reducing power.
- 2)X1, X2, X3, Y, and R2 are TPC, browning intensity at 280 nm, browning intensity at 420 nm, each antioxidant activity, and coefficient of determination, respectively.
- 3)EC50 value is expressed as the effective concentration at which antioxidant activity using DPPH radicals, ABTS radicals, and pyrogallols were scavenged by 50%; absorbance was 0.5 for reducing power.
- 따라서 열수 추출물은 ABTS radicals과 pyrogallols의 소거나 ferrous ions의 환원보다 DPPH radicals의 소거에 효과적인 것으로 나타났으며, 이와 같은 결과는 항산화 성분의 종류와 특성에 따라 radical의 소거 및 금속이온의 환원력이 달라지기 때문으로 해석된다(21). 결과적으로 삼채 뿌리를 대상으로 한 증포 처리는 삼채 뿌리 내의 TPC와 갈변물질의 함량을 증가시켜 항산화 활성이 증가된 것으로 판단된다.
- 87 이상의 높은 값을 나타내었다. 결과적으로 증포처리는 삼채 뿌리의 항산화 활성을 증가시키는 데 효과적인 가공 방법으로 판단된다.
- 이는 열수 추출물이 아직 정제되지 않은 조추출물 상태이기 때문으로 판단되며, 이들의 전반적인 항산화 활성은 다른 천연물에 비해 낮지 않을 뿐만 아니라 식품의 기능성을 강화시키기 위해 손쉽게 첨가할 수 있는 장점이 있어 그 활용도는 높을 것으로 판단된다(21). 또한 증포 횟수가 2회에서 4회로 증가할수록 생 삼채 뿌리에 비해 DPPH radical assay의 EC50 값이 각각 3.5배와 4.2배, ABTS radical assay의 EC50 값이 각각 1.9배와 2.3배, reducing power의 EC50 값이 각각 2.1배와 10.3배 감소하는 것으로 나타났다. 이는 건지황을 증포한 숙지황 methanol 추출물의 DPPH radical assay와 hydroxy radical assay의 EC50 값이 증포횟수가 증가함에 따라 감소하였다는 Lee 등(22)의 결과와 유사하였다.
- 생 및 증포 삼채 뿌리 열수 추출물을 0.01~25 mg/mL의 농도로 조제하여 DPPH radical assay, ABTS radical assay, SOD like activity 및 reducing power에 관한 항산화 활성을 EC50 값으로 산출한 결과(Table 3) DPPH radical assay는 0.44~1.85 mg/mL, ABTS radical assay는 9.01~20.49 mg/mL, SOD like activity는 0.19~5.42 mg/mL 및 reducing power는 0.48~4.94 mg/mL로 측정방법에 따라서 차이가 나타났으며, 증포 처리에 의해서 생 삼채 뿌리의 EC50 값이 감소되었다. 특히 각 열수 추출물의 EC50 값은 비교구로 사용된 ascorbic acid와 BHT에 비해 높게 나타났다.
- 생 및 증포 삼채 뿌리 열수 추출물의 TPC는 13.79~34.47 μg/mg으로 나타났으며, 증포 횟수가 증가할수록 생 삼채 뿌리에 비해 각각 2.2배와 2.5배 증가하였다.
- 생 및 증포 삼채 뿌리 열수 추출물의 갈변도는 측정 파장에 관계없이 증포 처리에 의해서 증가하여 TPC와 유사한 경향을 보였으며, 증포 횟수가 증가할수록 생 삼채 뿌리에 비해 280 nm에서 각각 3.8배와 4.3배, 420 nm에서 각각 19.0배와 20.0배 증가하였다. 이는 홍삼 열수 추출물의 갈변도가 추출온도(75°C와 85°C)와 추출시간(6~18시간)이 증가할수록 증가한다는 결과(24)와 유사한 경향이었다.
- 1 및 Table 2와 같다. 생 및 증포 삼채 뿌리의 pH, 적정산도, 총당 함량 및 280과 420 nm에서의 갈변도는 각각 3.79~5.45, 0.07~0.12%, 2.49~3.59% 및 0.19~0.94와0.01~0.12를 나타내었으며, 증포 처리에 의해서 pH와 총당 함량은 감소하였으나 적정산도와 갈변도는 증가하였다. 이와 같은 이화학적 특성 변화는 식물에 존재하는 당과 유리아미노산이 열처리 과정 중에 반응하여 생성되는 유기산과 갈변물질의 증가(Maillard와 Caramelization 반응)로 pH, 당 및 유리아미노산 함량은 감소되지만 적정산도와 갈색도는 증가하기 때문이다(19).
- 생(control) 및 증포 삼채 뿌리의 일반성분 및 원소성분 결과는 Table 1과 같다. 생 및 증포 삼채 뿌리의 수분, 조단백질, 조지방 및 조회분 함량은 각각 10.91~14.15%, 11.14~13.49%, 0.83~3.02% 및 7.55~8.98%였으며, 특히 조단백질이 조지방과 조회분보다 각각 4.5~13.4배와 1.4~1.5배 높게 나타났다. 이는 삼채 뿌리의 조단백질 함량이 조지방과 조회분보다 각각 3.
- 생 및 증포 삼채 뿌리의 항산화 활성을 조사하기 위하여 제조한 열수 추출물의 수율은 47.9~59.1%였으며 증포 2회에서 가장 높은 59.1%를 나타내었다(Table 3).
- 열수 추출물에 함유된 항산화 성분과 각 항산화 활성 EC50 값의 상관성을 살펴본 결과(Table 4), TPC의 결정계수(coefficient of determination, R2) 값은 0.94~0.99를 나타내었으며, 갈변도의 R2 값은 280 nm에서는 0.92~0.99, 420 nm에서는 0.87~0.99를 나타내어 TPC와 갈변도는 각 항산화 활성과 강한 상관성을 내었다. 한편 회귀분석에서 얻은 기울기(항산화 활성의 능력을 의미) 값을 비교해 보면 TPC와 갈변도(280 nm와 420 nm)는 DPPH radical assay에서 -0.
- 색도의 경우 L과 b 값은 감소하였으나 a 값은 증가하였다. 열수 추출물의 항산화 활성은 증포 4회가 DPPH radical assay, ABTS radical assay 및 reducing power에서 EC50 값이 각각 0.44 mg/mL, 9.01 mg/mL 및 0.48 mg/mL로 가장 낮게 나타났으나 TPC(34.47 μg/mg)와 갈변도(2.05 at 280 nm와 0.20 at 420 nm)는 가장 높게 나타났다. 이들 성분과 각 항산화 활성에 대한 EC50 값의 R2는 0.
- 증포 처리가 삼채 뿌리의 품질 특성 및 항산화 활성에 미치는 영향을 조사하였다. 증포 처리한 삼채 뿌리는 생 삼채뿌리보다 황 함량이 각각 2.0배와 2.1배 감소하였다. pH와 총당은 증포 처리에 의해 감소하였으나 적정산도와 갈변도는 증가하였다.
- 51%순이었다. 증포 처리한 삼채 뿌리의 황 함량은 생 삼채 뿌리에 비해 각각 2.0배와 2.1배 감소하였으나 증포 횟수에 따른 유의적 차이는 나타나지 않았다. 특히 황 함량은 기존에 보고된 생 삼채 뿌리의 황 함량(0.
- 94 mg/mL로 측정방법에 따라서 차이가 나타났으며, 증포 처리에 의해서 생 삼채 뿌리의 EC50 값이 감소되었다. 특히 각 열수 추출물의 EC50 값은 비교구로 사용된 ascorbic acid와 BHT에 비해 높게 나타났다. 이는 열수 추출물이 아직 정제되지 않은 조추출물 상태이기 때문으로 판단되며, 이들의 전반적인 항산화 활성은 다른 천연물에 비해 낮지 않을 뿐만 아니라 식품의 기능성을 강화시키기 위해 손쉽게 첨가할 수 있는 장점이 있어 그 활용도는 높을 것으로 판단된다(21).
- 이와 같은 이화학적 특성 변화는 식물에 존재하는 당과 유리아미노산이 열처리 과정 중에 반응하여 생성되는 유기산과 갈변물질의 증가(Maillard와 Caramelization 반응)로 pH, 당 및 유리아미노산 함량은 감소되지만 적정산도와 갈색도는 증가하기 때문이다(19). 특히 증포 횟수가 증가함에 따라 pH와 총당은 각각 1.1배 감소하였으나 적정산도는 1.2배 증가하는 것으로 나타났다. 반면에 갈변도(280 nm와 420nm)는 증포 횟수가 증가함에 따라 각각 1.
- 7배 높았다는 기존에 보고된 결과와 유사한 경향을 보였다(4,6). 한편 증포 횟수가 2회에서 4회로 증가함에 따라 조지방과 조회분 함량만이 각각 1.0%와 0.6% 증가하여 증포 횟수에 따른 유의적 차이를 나타내었다.
- 99를 나타내어 TPC와 갈변도는 각 항산화 활성과 강한 상관성을 내었다. 한편 회귀분석에서 얻은 기울기(항산화 활성의 능력을 의미) 값을 비교해 보면 TPC와 갈변도(280 nm와 420 nm)는 DPPH radical assay에서 -0.072, -0.932 및 -7.430으로 ABTS radical assay, SOD like activity 및 reducing power보다 낮게 나타났다. 따라서 열수 추출물은 ABTS radicals과 pyrogallols의 소거나 ferrous ions의 환원보다 DPPH radicals의 소거에 효과적인 것으로 나타났으며, 이와 같은 결과는 항산화 성분의 종류와 특성에 따라 radical의 소거 및 금속이온의 환원력이 달라지기 때문으로 해석된다(21).
후속연구
- 이와 같은 증포 처리는 인삼과 유사한 형태와 맛을 갖고 있는 삼채 뿌리의 저장성과 항산화 활성을 증가시키기 위한 효과적인 방법으로 충분히 적용 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 삼채의 식품가공원료 소재 다각화 및 항산화 활성 증가 방법의 기초자료를 얻기 위하여 삼채에 증포 횟수를 달리 처리한 후 이들의 이화학적 특성과 항산화 활성을 비교 분석하였다.
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