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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 항산화 활성이 높은 과채류간의 혼합과 각 혼합비율이 항산화 상승작용에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 먼저 항산화 활성이 높은 과일과 채소류 각 8 종과 2종의 단일 항산화 활성을 분석했으며, 이들을 혼합했을 때의 항산화 활성의 변화를 DPPH (2, 2-diphenyl-1 -picryl-hydrazyl- hydrate) 라디컬 소거능과 FRAP (ferric reducing antioxidantpower) 환원능 측정을 통해 분석하였다.
제안 방법
- 이를 위하여 먼저 항산화 활성이 높은 과일과 채소류 각 8 종과 2종의 단일 항산화 활성을 분석했으며, 이들을 혼합했을 때의 항산화 활성의 변화를 DPPH (2, 2-diphenyl-1 -picryl-hydrazyl- hydrate) 라디컬 소거능과 FRAP (ferric reducing antioxidantpower) 환원능 측정을 통해 분석하였다. DPPH 디컬 소거능과환원능 각각과 라디컬 소거능과 환원능 모두 가장 높은 상승작용을 나타내는 복합군 3종을 선정하고 혼합 비율별 활성을 측정하여 최적의 혼합비율을 결정하였다.
- DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두에서 상승작용을 나타냈던 양배추+적포도 복합군의 혼합비율에 따른 활성변화를 측정하였다. Fig.
- DPPH 라디컬 소거능에 가장 높은 상승작용을 나타내는 양배추+아사이베리 복합군의 혼합 비율에 따른 활성을 측정하였다 (Fig. 4). 양배추와 아사이베리의 활성 비율이 50:50 (%:%)가 되는 2.
- 과채류 혼합에 따른 항산화 활성을 관측하기 위하여 과채류 10 종을 각각 혼합한 총 45군의 혼합군의 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능을 측정하였다. 이때 각 시료의 혼합 비율은 개별적 항산화 활성의 비율이 1:1이 되도록 하였으며, 각 시료들이 혼합 됐을 때 산출되는 활성과 혼합군의 실측활성을 비교하여 실측활 성이 유의적으로 증가되었을 때 싱승작용(synergistic interaction)으 로 판단하였다.
- 높은 항산화 활성을 가지고 있다고 보고된 과일류 8종(라즈베 리, 블랙베리, 블루베리, 아사이베리, 크랜베리, 산머루, 적포도, 아로니아)과 채소류 2종(시금치, 양배추)의 항산화 특성을 검토하기 위하여 먼저 각 시료에 함유되어 있는 페놀 함량을 측정하였 다(Fig. 1). 식물계에 널리 분포되어 있는 주요 항산화 활성 성분 인 페놀성 화합물은 구조 내에 함유되어 있는 phenolic hydroxyl 기가 수소공여와 페놀 고리구조의 공명안정화를 통해서 항산화 활성을 발현시킨다고 보고되었다(16).
- 대표적인 항산화 식품들의 혼합에 따른 항산화 활성의 변화와가장 우수한 상승작용을 나타내는 복합군 및 그 혼합 비율을 알아보기 위하여, 먼저 항산화 활성이 우수한 과일류 8종(라즈베리, 블랙베리, 블루베리, 아사이베리, 크랜베리, 산머루, 적포도, 아로니아)와 채소류 2종(시금치, 양배추)의 총 페놀함량 및 항산화 활성을 측정하였다. 전체 시료 중 아사이베리가 총 페놀함량이 유의적으로 가장 높았으며 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능모두에서 가장 유의적으로 높은 활성을 나타냈다.
- 따른 항산화 활성의 변화를 관측하였다. 복합군의 혼합비율은 활성의 비율이 10:90, 30:70, 50:50, 70:50, 90:10이 되도록 각 시료의 농도를 조절한 후 활성을 측정하였으며 각 활성의 상승효과는 시료 혼합에 의해 산출된 값과 실측값과의 차이로 산출되었다.
- 시료들의 DPPH 라디컬 소거능은 대조군의 DPPH 라디컬을 50% 소거시키는 시료의 농도를 산출하여 EC50 값으로 나타내었다
- 시료의 항산화 활성은 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 측정을 통하여 분석하였다(Fig. 2). DPPH 라디컬 소거능과 FRAP환원능 모두 아사이베리가 유의적으로 가장 높은 활성을 나타냈 으며 그 다음으로는 아로니아, 블랙베리, 크랜베리, 산머루의 순 으로 확인되었으며 적포도가 가장 낮은 활성을 나타냈다.
- 과채류 혼합에 따른 항산화 활성을 관측하기 위하여 과채류 10 종을 각각 혼합한 총 45군의 혼합군의 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능을 측정하였다. 이때 각 시료의 혼합 비율은 개별적 항산화 활성의 비율이 1:1이 되도록 하였으며, 각 시료들이 혼합 됐을 때 산출되는 활성과 혼합군의 실측활성을 비교하여 실측활 성이 유의적으로 증가되었을 때 싱승작용(synergistic interaction)으 로 판단하였다. 또한 실측활성이 산출활성보다 유의적으로 감소됐 을 때는 길항효과(antagonistic interaction), 유의적 차이가 관측되지 않았을 때는 첨가효과(additive interaction)으로 판단하였다(12).
- 이를 위하여 먼저 항산화 활성이 높은 과일과 채소류 각 8 종과 2종의 단일 항산화 활성을 분석했으며, 이들을 혼합했을 때의 항산화 활성의 변화를 DPPH (2, 2-diphenyl-1 -picryl-hydrazyl- hydrate) 라디컬 소거능과 FRAP (ferric reducing antioxidantpower) 환원능 측정을 통해 분석하였다. DPPH 디컬 소거능과환원능 각각과 라디컬 소거능과 환원능 모두 가장 높은 상승작용을 나타내는 복합군 3종을 선정하고 혼합 비율별 활성을 측정하여 최적의 혼합비율을 결정하였다.
- 총 페놀 함량은 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent와 시료의 페놀성 화합물의 혼합에 의한 발색반응을 이용하여 측정하였다. 각시료 1 mL 에 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent 1 mL과 10%Na2CO3 용액 1 mL을 혼합하였다.
- 전체 시료 중 아사이베리가 총 페놀함량이 유의적으로 가장 높았으며 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능모두에서 가장 유의적으로 높은 활성을 나타냈다. 항산화 상승효과를 알아보기 위하여 총 10종의 시료를 활성 비율 1:1로 혼합한 45군의 복합군의 항산화 활성을 DPPH 라디컬과 FRAP 환원 능을 통하여 측정하였다. DPPH 라디컬 소거능 측면에서는 양배추+아사이베리가 가장 높은 상승작용을 나타냈으며 50:50의 활성 비율에서 8.
- 항산화 활성이 가장 우수한 혼합비율을 결정하기 위하여, DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 각각과 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두에 가장 높은 상승작용을 나타내는 복합 군의 혼합비율에 따른 항산화 활성의 변화를 관측하였다. 복합군의 혼합비율은 활성의 비율이 10:90, 30:70, 50:50, 70:50, 90:10이 되도록 각 시료의 농도를 조절한 후 활성을 측정하였으며 각 활성의 상승효과는 시료 혼합에 의해 산출된 값과 실측값과의 차이로 산출되었다.
- 각시료 1 mL 에 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent 1 mL과 10%Na2CO3 용액 1 mL을 혼합하였다. 혼합액을 상온에서 1시간 동안방치한 후, 750nm에서 흡광도(DU 650, Beckman Coulter Inc., Brea, CA, USA)를 측정하여 총 페놀 함량을 측정했으며, 표준물질은 gallic acid를 이용하였다(GAE μmole/g).
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 과일류 8종(라즈베리, 블랙베리, 블루베리, 아사이베리, 크랜베리, 산머루, 적포도, 아로니아)와 채소류 2종 (시금치, 양배추)의 농축액은 동원 F&B (Seoul, Korea)에서 제공받아 사용하였다. 항산화 활성 측정을 위한 DPPH, FeCl3 - 6H2O, (±)-6-hydroxy-2, 5, 7, 8-tetra-methylchromane-2-carboxylic acid (Trolox), 2, 4, 6-Tris (2-Pyridyl)-s-triazine (TPTZ) 등은 Sigma-Aldrich (St.
- 사용하였다. 항산화 활성 측정을 위한 DPPH, FeCl3 - 6H2O, (±)-6-hydroxy-2, 5, 7, 8-tetra-methylchromane-2-carboxylic acid (Trolox), 2, 4, 6-Tris (2-Pyridyl)-s-triazine (TPTZ) 등은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 이상 반복 측정하였고 실험에서 얻어진 결과는 SPSS (SPSS version 18.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 ANOVA로 비교분석 후 평균값±표준편차로 나타내었고 평균값의 통계적 유의성은 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test에 의해 검정하였다.
이론/모형
- DPPH 라디컬 소거능은 Katsube 등(14)의 방법을 이용하여 측정 하였다. 시료 20 μL과 ethan이에 녹인 0.
- FRAP 환원능은 Benzie과 Strain (15)의 실험 방법을 이용하여 측정하였다. 반응액은 300 mM acetate buffer (pH 3.
성능/효과
- 항산화 상승효과를 알아보기 위하여 총 10종의 시료를 활성 비율 1:1로 혼합한 45군의 복합군의 항산화 활성을 DPPH 라디컬과 FRAP 환원 능을 통하여 측정하였다. DPPH 라디컬 소거능 측면에서는 양배추+아사이베리가 가장 높은 상승작용을 나타냈으며 50:50의 활성 비율에서 8.7%의 유의적으로 높은 상승효과를 나타냈다. FRAP 환원능에서는 블루베리+크랜베리가 가장 높은 상승작용을 나타냈으며 30:70의 활성비율에서 12%의 유의적으로 높은 상승효과를 나타냈다.
- 2). DPPH 라디컬 소거능과 FRAP환원능 모두 아사이베리가 유의적으로 가장 높은 활성을 나타냈 으며 그 다음으로는 아로니아, 블랙베리, 크랜베리, 산머루의 순 으로 확인되었으며 적포도가 가장 낮은 활성을 나타냈다. 아사이 베리는 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능뿐만 아니라 ORAC (oxygen radical absorbance capacity) 수치 또한 매우 높은데, 이는 1,420-14,800 umol TE/g의 높은 ORAC 수치를 나타내는 orietin, homoorietin, vitexin, luteolin, chrysoeriol, quercetin, dihydrokaempferol 등의 주요 플라보노이드가 함유되어 있기 때문으로 알려져 있다(4).
- 양배추의 활성비율이 70-90%일 때 상승효과는 유의적으로 가장 높은 것으로 확인되었다. FRAP 환원능 측정 결과는 이와 달리 모든 혼합비율에서 전반적으로 모두 상승작용이 확인되었으며 양배추와 적포도의 활성이 70:30 (%:%)일 때 유의적으로 가장 높은 상승작용을 나타냈다. 따라서 양배추와 적포도의 활성 비율이 70:30 (%:%)를 나타내는 62:38 (w:w)의 혼합 비율에서 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두 유의적으로 높은 상승작용이 확인되었다.
- 7%의 유의적으로 높은 상승효과를 나타냈다. FRAP 환원능에서는 블루베리+크랜베리가 가장 높은 상승작용을 나타냈으며 30:70의 활성비율에서 12%의 유의적으로 높은 상승효과를 나타냈다. 또한 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두에서 상승작용을 나타낸 양배추+적포도 복합군은 활성비율 70:30 (%:%)에서 산출값과 비교했을 때 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두 산출값보다 약 17%와 11%가 증가된 것을 확인할 수 있었다.
- 과채류 혼합군의 DPPH 라디컬 소거능 측정 결과(Table 1), 총 45개의 혼합군 중 적포도+아사이베리, 적포도+양배추, 양배추+아로니아, 양배추+아로니아의 4개 복합군에서 상승작용을 나타냈으며 가장 높은 항산화 상승작용을 나타내는 복합군은 아사이베리와 양배추 혼합군으로 10%의 DPPH 라디컬 소거능이 증가되었다(Fig. 3A).
- FRAP 환원능 측정 결과는 이와 달리 모든 혼합비율에서 전반적으로 모두 상승작용이 확인되었으며 양배추와 적포도의 활성이 70:30 (%:%)일 때 유의적으로 가장 높은 상승작용을 나타냈다. 따라서 양배추와 적포도의 활성 비율이 70:30 (%:%)를 나타내는 62:38 (w:w)의 혼합 비율에서 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두 유의적으로 높은 상승작용이 확인되었다. 이는 산출값과 비교했을 때 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두 각각 17%와 11%가 증가된상승효과를 나타낸다.
- 3B). 또한 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두 상승작용을 나타낸 복합 군들을 비교해보면 적포도+양배추 복합군이 두 실험방법에서 공통적으로 큰 상승작용을 나타내고 있으므로 DPPH 라디컬 소거 능과 FRAP 환원능 모두에서 가장 높은 상승작용을 나타내는 복합 군으로 선별되었다.
- FRAP 환원능에서는 블루베리+크랜베리가 가장 높은 상승작용을 나타냈으며 30:70의 활성비율에서 12%의 유의적으로 높은 상승효과를 나타냈다. 또한 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두에서 상승작용을 나타낸 양배추+적포도 복합군은 활성비율 70:30 (%:%)에서 산출값과 비교했을 때 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두 산출값보다 약 17%와 11%가 증가된 것을 확인할 수 있었다. 이상과 같이 항산화 식품간의 혼합에 의해 항산화 상승효과를 발현시킬 수 있었으며 혼합비율에 따라 상승효과에 유의적인 차이가 나타남을 확인할 수 있었다.
- 그 다음은 아로니아, 블랙베리, 크랜베리의 순으로 전반적으로 베리 류에 페놀함량이 높은 것으로 관측되었다. 또한 실험에 사용된 모든 과채류는 모두 40 umole GAE/g 이상의 페놀 함량이 비교적 많이 함유되어 있는 것으로 확인되었다.
- 5 와 같다. 블루베리와 크랜베리의 활성 비율이 30:70 (%:%)가 되는 80:20 (w:w)의 혼합 비율일 때 11.2 pmol TE/L의 유의적으로 가장 높은 상승작용이 측정되었다. 이는 산출된 FRAP 환원능의 12%에 해당하는 수치이다.
- 아사이 베리는 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능뿐만 아니라 ORAC (oxygen radical absorbance capacity) 수치 또한 매우 높은데, 이는 1,420-14,800 umol TE/g의 높은 ORAC 수치를 나타내는 orietin, homoorietin, vitexin, luteolin, chrysoeriol, quercetin, dihydrokaempferol 등의 주요 플라보노이드가 함유되어 있기 때문으로 알려져 있다(4). 시료들 간에 다소의 차이가 있긴 하지만, 전반적 으로 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능은 매우 유사한 경향을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한 페놀의 함량이 높았던 아사이베리와 아로니아, 블랙베리, 크랜베리는 DPPH 라디컬 소 거능과 FRAP 환원능 모두 높은 경향을 나타내므로 과채류의 항 산화 활성은 페놀함량과 밀접한 관련이 있다고 추정되며 이러한 결과는 Wang 둥(12)의 연구결과와도 일치하는 것이다
- 4). 양배추와 아사이베리의 활성 비율이 50:50 (%:%)가 되는 2.9:97.1 (w:w)의 혼합 비율일 때 8.7%의 가장 높은 상승작용이 측정되었다. 이는 혼합에 의해 산출된 DPPH 라디컬 소거능 (49.
- 6에서와 같이 DPPH 라디컬 소거능은 양배추의 비율이 높아짐에 따라 상승작용이 증가되는 경향을 나타냈으며 양배추와 적포도의 혼합 비율에 따라 활성이 감소되는 현상이 나타나기도 하였다. 양배추의 활성비율이 70-90%일 때 상승효과는 유의적으로 가장 높은 것으로 확인되었다. FRAP 환원능 측정 결과는 이와 달리 모든 혼합비율에서 전반적으로 모두 상승작용이 확인되었으며 양배추와 적포도의 활성이 70:30 (%:%)일 때 유의적으로 가장 높은 상승작용을 나타냈다.
- 따라서 양배추와 적포도의 활성 비율이 70:30 (%:%)를 나타내는 62:38 (w:w)의 혼합 비율에서 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두 유의적으로 높은 상승작용이 확인되었다. 이는 산출값과 비교했을 때 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두 각각 17%와 11%가 증가된상승효과를 나타낸다. 이러한 결과는 항산화 식품성분간의 조합뿐만 아니라 혼합비율도 항산화 상승작용에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.
- 이상과 같이 DPPH 라디컬과 FRAP 환원능 각각과 두 개 활성 모두에서 상승작용을 나타낸 군은 양배추+아사이베리, 블루베리+크랜베리, 양배추+적포도의 복합군이었으며 각 혼합비율에 따라서 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능은 각각 최대 18%와 12% 정도 산출값보다 증가된 상승효과를 나타냈다. 이러한 결과는 과일(토마토, 블랙베리, 사과, 라스베리 등), 야채(버섯, 브로콜리 등), 두류(대두, 검정콩 등)의 혼합에 따른 항산화 상승작용을 관측하고자 했던 Wang 등(12)의 결과와 비교해왔을 때 매우 높은 수치임을 확인할 수 있었다.
- 또한 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두에서 상승작용을 나타낸 양배추+적포도 복합군은 활성비율 70:30 (%:%)에서 산출값과 비교했을 때 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능 모두 산출값보다 약 17%와 11%가 증가된 것을 확인할 수 있었다. 이상과 같이 항산화 식품간의 혼합에 의해 항산화 상승효과를 발현시킬 수 있었으며 혼합비율에 따라 상승효과에 유의적인 차이가 나타남을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 항산화 식품들간의 상승작용을 이용한 활성 개선 및 상승작용의 기전 규명을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
- 측정하였다. 전체 시료 중 아사이베리가 총 페놀함량이 유의적으로 가장 높았으며 DPPH 라디컬 소거능과 FRAP 환원능모두에서 가장 유의적으로 높은 활성을 나타냈다. 항산화 상승효과를 알아보기 위하여 총 10종의 시료를 활성 비율 1:1로 혼합한 45군의 복합군의 항산화 활성을 DPPH 라디컬과 FRAP 환원 능을 통하여 측정하였다.
- 또한, 전 세계 과일 생산량의 약 30% 차지하고 있는 포도는 resveratrol 비롯한 각종 항산화 성분들이 함유되어있어 라디컬 소거능 및 환원능 등 우수한 항산화 활성이 보고되었다(5). 채소류의 총 페놀 함량과 항산화 활성에 대한 연구결과, 양파, 시금치, 양배추, 케일의 항산화 활성이 높았으며, 특히 시금치는 다른 채소류와 비교했을 때 페놀 함량이 월등히 높은 것으로 확인되었다(6). 이 외에도 감자, 마늘, 브로콜리 등도 항산화 활성이 높다고 보고되었으며 (7-9), 채소류의 항산화 활성 능력은 myricetin, quercetin 등의 플라보노이드류 조성에 의해 주로 결정된다고 알려져 있다(10).
후속연구
- 이상과 같이 항산화 식품간의 혼합에 의해 항산화 상승효과를 발현시킬 수 있었으며 혼합비율에 따라 상승효과에 유의적인 차이가 나타남을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 항산화 식품들간의 상승작용을 이용한 활성 개선 및 상승작용의 기전 규명을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
- 이는 동일한 식품군은 항산화 성분 또한 유사하기 쉬운 반면 다른 식품군은 서로 상이한 항산화 활성성분들이 서로 다른 기전에 의해 항산화 활성을 발현하므로 개별적으로 발현되는 활성들을 서로 보완해주기 때문인 것으로 추정된다(12). 항산화 상승작용을 나타내는 정확한 기전에 대해서는 아직까지 뚜렷하게 규명되지는 않았으나 이러한 연구는 천연 항산화 식품의 단점인 낮은 활성을 증진시키기 위한 연구의 기초 자료가 될 것으로 예측되며 동일한 복합군에서도 혼합비율 별로 다양한 상승작용이 관측되므로 보다 높은 상승작용을 발현시키기 위해서는 혼합비율에 따른 활성연구도 병행되어야할 것으로 판단된다.
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