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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 국내 수급 부족으로 수입이 증가하고 있는 중국산 녹두의 페놀성 화합물 함량과 항산화 활성을 검토하여 국내산 녹두와의 차이를 비교하고, 다양한 질병의 원인인 활성산소를 감소시키는 천연 항산화성 소재 및 기능성 식품으로의 이용 가능성을 확인하고자 하였다.
- 본 연구에서는 대두, 팥 다음으로 이용도가 높은 녹두의 국내 생산 부족으로 수입이 증가되고 있는 중국산 녹두의 천연 항산화성 소재로 활용 시 기초자료를 제공하고자 하였으며, 중국산 녹두의 페놀성 화합물 함량과 in vitro 항산화 모델 (DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능)을 통하여 항산화 활성을 측정하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- DPPH 라디칼 소거능의 반응속도론적(kinetics) 정상 상태(steady state) 도달시간은 60분 동안 1분 간격으로 흡광도 변화를 관찰하였으며, 양성 대조군으로 α-tocopherol, BHA, BHT룰 이용하였다.
- DPPH 라디칼에 대한 전자 공여능은 Blois의 방법을 변형하여 측정하였다(Blois MS 1958). 일정 농도로 희석된 녹두 메탄올 추출물 시료 0.
- 녹두 메탄올 추출물의 총 플라보노이드 함량은 Dewanto 등의 방법을 변형하여 측정하였다(Dewanto V et al 2002). 일정 농도로 희석된 녹두 메탄올 추출물 250 μL에 증류수 1 mL, 5% sodium nitrite 용액 75 μL를 첨가하여 5분간 방치시킨 후, 10% aluminum chloride 용액 150 μL를 첨가하여 6분간 방치시켰다.
- 탄수화물 함량은 100에서 수분, 조지방, 조회분, 조단백질 함량을 뺀 값으로 나타내었다. 녹두를 25℃ 항온기에서 3일간 방치한 후 무작위로 100알씩 세어서 무게를 칭량하여 백립중을 측정하였으며, 마이크로 캘리퍼를 사용하여 길이와 폭을 측정하였다. 녹두 분말 시료의 색도는 색차계(Color Difference Meter, JC801S, Daego Co.
- 일정 농도로 희석된 녹두 메탄올 추출물 50 μL에 2% sodium carbonate 용액 1 mL를 첨가하여 3분간 방치시킨 후, 50% Folin-Ciocalteu’s reagent 50 μL를 첨가하여 30분 동안 반응시킨 후, 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 페놀 함량 분석은 gallic acid를 이용하여 작성한 표준 검량선으로 부터 구하여, 건조 시료 g 중의 mg galic acid equivalent(GAE)로 나타내었다.
- 위 반응액에 1N sodium hydroxide 500 μL를 첨가하여 11분간 반응시킨 후, 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량 분석은 quercetin을 사용하여 작성한 표준 검량선으로 부터 구하여, 건조 시료 g 중의 mg quercetin equivalent(QE)로 나타내었다.
- 희석된 ABTS · + 용액 1 mL에 일정 농도로 희석된 녹두 메탄올 추출물 시료 50 μL를 첨가한 뒤 30분 후 흡광도의 변화를 측정하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 녹두(Zhonglv 2호)는 중국 산동성에서 2013년 8월에 수확된 것을 구매하여 분쇄기(Food mixer, HR2171, Artreal Manufacturing Ltd, Guangdong, China)로 50 mesh 크기로 분말화한 후 —20℃에서 냉동보관하면서 실험에 사용하였다.
- 양성 대조군으로 α-tocopherol, BHA, BHT룰 이용하였다.
- 페놀성 화합물 함량 및 항산화 활성 측정에 사용된 시약인 Folin-Ciocalteu’s reagent, galic acid(97.5%), 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH), α-tocopherol(96.0%), butylated hydroxyanisole(BHA, 98.5%), butylated hydroxytoluene(BHT, 99.5%), 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid(ABTS, 98.0%)는 Sigma(Sigma-Aldrich Co., Steinheim, Germany)로부터 구입하였고, quercetin (97.0%)은 HWI(HWI Analytik GmbH, Ruelzheim, Germany)로부터 구입하여 사용하였다.
데이터처리
- 1) a∼d Means in a row by different superscripts are significantly different at 5% significance level by Duncan's multiple range test.
- 실험결과는 SPSS 19.0 프로그램(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균과 표준편차를 산출하고, 실험군 간의 차이 유무는 one-way ANOVA(analysis of variance)로 분석한 뒤 신뢰구간 p<0.05 수준에서 Duncan의 다중범위 시험법(Duncan’s multiple range test)으로 유의성 검정을 실시하였다.
이론/모형
- ABTS 라디칼 소거능은 Roberta 등의 방법으로 측정하였다(Roberta R et al 1999). 7.
- 녹두 메탄올 추출물의 총 페놀 함량은 Swain과 Hillis의 방법에 따라 측정하였다(Swain T & Hillis WE 1959).
- 녹두의 일반성분은 AOAC(1996) 방법에 따라서 분석하였다. 수분 함량은 105℃ 상압가열건조법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분 함량은 550℃에서 직접회화법, 조단백질 함량은 Semi-micro Kjeldal법으로 측정하였으며, 질소 환산계수는 6.
- 녹두의 일반성분은 AOAC(1996) 방법에 따라서 분석하였다. 수분 함량은 105℃ 상압가열건조법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분 함량은 550℃에서 직접회화법, 조단백질 함량은 Semi-micro Kjeldal법으로 측정하였으며, 질소 환산계수는 6.25를 사용하였다. 탄수화물 함량은 100에서 수분, 조지방, 조회분, 조단백질 함량을 뺀 값으로 나타내었다.
성능/효과
- 중국산 녹두 추출물(1.25 mg/mL)은 양성 대조군에 비해 DPPH 라디칼과 느리게 반응하여 60분 경과 후에도 정상 상태에 도달하지 못하였으며, BHA (0.25 mg/mL)와 BHT(0.25 mg/mL)는 30분 동안 급격하게 반응한 후 완만한 변화를 보인 반면, α-tocopherol(0.25 mg/mL)은 10분 이내에 정상 상태에 도달하는 것으로 나타나, DPPH 라디칼을 이용하여 식물성 식품에 함유된 페놀 화합물의 항산화 활성을 측정할 경우, 충분한 반응시간이 필요함을 시사하였다.
- 중국산 녹두 추출물의 ABTS 라디칼 소거능은 DPPH 측정법의 결과와 같이 농도 의존적으로 유의적으로 증가하였으며(p<0.05), 0.50, 1.50, 2.50, 3.50 및 5.00 mg/mL 농도에서 각각 21.32±0.43, 37.19± 0.75, 47.62±2.10, 60.90±2.99 및 70.51±2.82%로 나타났다(Fig. 3).
- 중국산 녹두 추출물의 ABTS 라디칼 소거능은 농도 의존적으로 유의적으로 증가하였으며(p<0.05), 0.50, 1.50, 2.50, 3.50 및 5.00mg/mL 농도에서 각각 21.32±0.43, 37.19± 0.75, 47.62±2.10, 60.90±2.99 및 70.51±2.82%로 나타났다.
- 중국산 녹두 추출물의 DPPH 라디칼 소거능은 0.31, 0.50, 0.63, 1.00, 1.25, 2.50 및 5.00 mg/mL의 농도에서 각각 14.17±3.48, 17.38±0.60, 19.32± 2.34, 24.02±3.78, 41.52±2.39, 76.54±3.41 및 82.38 ±1.42%를 나타내었으며, 농도 의존적으로 DPPH 라디칼 소거능이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
- 중국산 녹두 추출물의 DPPH 라디칼 소거능은 0.31, 0.50, 0.63, 1.00, 1.25, 2.50 및 5.00 mg/mL의 농도에서 각각 14.17±3.48, 17.38±0.60, 19.32±2.34, 24.02± 3.78, 41.52±2.39, 76.54±3.41 및 82.38±1.42%를 나타내었으며, 농도 의존적으로 DPPH 라디칼 소거능이 유의적으로 증가하였다(p<0.05)(Fig. 1).
- 중국산 녹두의 메탄올 추출물과 그 원료 녹두의 총 페놀 함량은 각각 174.83±2.90 GAE mg/g과 13.25±0.22 GAE mg/g으로 나타났다(Table 3).
- 중국산 녹두의 메탄올 추출물과 그 원료 녹두의 총 페놀 함량은 각각 174.83±2.90 GAE mg/g과 13.25±0.22 GAE mg/g이었고, 총 플라보노이드 함량은 각각 68.87±2.84 QE mg/g과 5.22±0.22 QE mg/g이었다.
- 중국산 녹두의 메탄올 추출물과 그 원료 녹두의 총 플라보노이드 함량은 각각 68.87±2.84 QE mg/g과 5.22±0.22 QE mg/g으로 나타났다(Table 3).
- 중국산 녹두의 수분, 조회분, 조단백질, 조지방, 탄수화물 함량은 각각 8.66±0.05%, 3.26±0.08%, 24.95±0.02%, 0.78±0.05%, 62.35±0.03%로 나타났다(Table 1).
- 초기 ABTS 라디칼의 50%를 소거하는데 필요한 농도(IC50)는 중국산 녹두 추출물과 양성 대조군인 BHA, BHT, α-tocopherol이 각각 2.85, 0.10, 0.11, 0.10 mg/mL로 나타나, 양성 대조군보다 낮은 항산화 활성을 가지는 것으로 나타났다(p<0.001).
후속연구
- 한편, No JH et al(2012)은 국내산 녹두 4품종의 80% 에탄올 추출물의 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량, 산화 방지 활성은 품종별로 유의적인 차이를 보였으며, Lee JH & Lee SR(1994)은 시료의 품종, 숙성 시기, 껍질 색깔, 실험 절차, 추출 방법 등에 따라 분석치 간의 차이가 크므로 총 페놀 함량의 단순한 비교는 적합하지 않다고 하였다. 따라서 향후 다양한 품종의 중국산 녹두와 국내산 녹두를 대상으로 동일한 추출 조건, 분석 방법 등을 이용하여 항산화 활성, 항균 활성 등 폭넓은 기능성 구명과 생리활성 성분 분석, 기능성 소재 및 기능성 식품으로의 활용 등에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 이상의 결과로부터, 중국산 녹두는 국내산 녹두와 일반성분, 페놀성 화합물 함량 및 항산화 활성에 차이를 보이고, 플라보노이드를 비롯한 페놀성 화합물이 풍부하게 함유되어 있으며, 천연물 유래 항산화성 소재로서 활용 가능성이 높은 것으로 기대된다. 본 연구는 한 품종의 중국산 녹두를 대상으로 실시하여 중국산 녹두의 품종, 재배환경 등에 따른 특성 차이를 대표할 수 없는 한계점이 있다. 한편, No JH et al(2012)은 국내산 녹두 4품종의 80% 에탄올 추출물의 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량, 산화 방지 활성은 품종별로 유의적인 차이를 보였으며, Lee JH & Lee SR(1994)은 시료의 품종, 숙성 시기, 껍질 색깔, 실험 절차, 추출 방법 등에 따라 분석치 간의 차이가 크므로 총 페놀 함량의 단순한 비교는 적합하지 않다고 하였다.
- 이상의 결과로부터, 중국산 녹두는 국내산 녹두와 일반성분, 페놀성 화합물 함량 및 항산화 활성에 차이를 보이고, 플라보노이드를 비롯한 페놀성 화합물이 풍부하게 함유되어 있으며, 천연물 유래 항산화성 소재로서 활용 가능성이 높은 것으로 기대된다. 본 연구는 한 품종의 중국산 녹두를 대상으로 실시하여 중국산 녹두의 품종, 재배환경 등에 따른 특성 차이를 대표할 수 없는 한계점이 있다.
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