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문제 정의
- 본 연구에서는 유기용매 추출물이 아닌 베리 열매 자체의 생리활성에 관한 정보와 천연보존료 및 건강기능식품 개발의 가능성을 모색하는데 기초자료를 제공하고자 다양한 종류의 베리 열매 착즙액의 항산화, 항균 작용 및 균 생육 억제 효과를 비교 . 조사하였다.
- 이에 따라, 본 연구에서는 다양한 종류의 베리 열매의 항산화, 항균 작용 및 균 생육 억제 효과를 비교 . 조사함으로써 유기용매 추출물이 아닌 베리 열매 자체의 생리활성에 관한 정보를 제공하고, 천연보존료 및 건강기능식품 개발의 가능성을 모색하는데 기초자료로 제공하고자 한다.
제안 방법
- DPPH 라디칼 소거능은 Blois MS(1958) 의 방법에 따라 안정한 유리 라디칼인 DPPH 에 대한 착즙액과의 전자공여 효과로써 이 반응에 의해 DPPH 라디칼이 감소하는 정도를 측정하였다. 각 착즙액을 농도별로 희석한 시료 100 μL 에 100 μM 의 농도로 제조된 DPPH 용액 900 μL 를 넣어 10초간 강하게 혼합하고, 암실에서 30분간 방치한 다음 ELISA plate reader 를사용하여 517 nm 에서 흡광도를 측정하였다.
- DPPH 라디칼 소거능은 (대조구 흡광도-시료첨가구 흡광도)/대조구 흡광도X100으로 계산하여 백분율로 나타내었다. FRAP(ferric reducing antioxidant power) 활성은 Benzie & Strain(1996) 의 방법을 변형하여 측정하였다. Acetate buffer(pH 3.
- 1907; Collins 등 1989)을 사용하였다. 각각의 균주를 액체배지에 접종하여 37C 에서 18시간씩 2회 계대 배양한 후, 균액의 농도를 McFarland 0.5 의 탁도로 조정하고, 균액 0.1 mL 를5 mL 의 중층용 배지에 접종하여 평판배지에 분주한 다음 응고시켰다. 멸균된 paper disc(Advantec, 8 mm, Toyo Roshi KaishaLtd.
- 1 mL 를5 mL 의 중층용 배지에 접종하여 평판배지에 분주한 다음 응고시켰다. 멸균된 paper disc(Advantec, 8 mm, Toyo Roshi KaishaLtd., Japan) 에 각각의 베리 열매 착즙액 80 μL 를 완전히 흡수시킨 것을 평판배지 위에 일정한 간격으로 올려놓고, 37℃ 배양기 (IB-25G, Jeio-Tech Co., Seoul, Korea) 에서 18 시간 배양하였다 대조구 disc 에는 생리식염수를 동량으로 완전히 흡수 시켜 사용하였으며, disc 주위의 생육저해환(clear zone) 의 크기 (mm) 를 비교하였다. 베리 열매 착즙액의 농도별 항균 효과를 측정하기 위해서는 항균활성을 나타낸 베리 열매 착즙액을멸균생리식 염수를 이용하여 희석하였으며(100%, 75%, 50%, 25%, 10%, 5%), paper disc diffusion 법으로 disc 주위의 생육 저해환(clear zone) 의 크기 (mm) 를 측정하여 나타내었다.
- , Seoul, Korea) 에서 18 시간 배양하였다 대조구 disc 에는 생리식염수를 동량으로 완전히 흡수 시켜 사용하였으며, disc 주위의 생육저해환(clear zone) 의 크기 (mm) 를 비교하였다. 베리 열매 착즙액의 농도별 항균 효과를 측정하기 위해서는 항균활성을 나타낸 베리 열매 착즙액을멸균생리식 염수를 이용하여 희석하였으며(100%, 75%, 50%, 25%, 10%, 5%), paper disc diffusion 법으로 disc 주위의 생육 저해환(clear zone) 의 크기 (mm) 를 측정하여 나타내었다.
- FRAP 활성은 산성 pH 에서 항산화제와 같이 환원력을 가진물질에 의해 ferric tripyridyltriazine(Fe3+-TPTZ) 복힙체가 ferrous tripyridyltriazine(Fe2+-TPTZ) 으로 환원되어 청색을 띄는 원리를 이용한 방법이다(Benzie & Strain 1996). 이에 따라 6가지 베리류의 FRAP 활성을 측정하였으며, 그 결과는 Fig. 3과 같다. 6가지 베리 열매 중 아로니아의 활성이 모든 농도에서 가장 높았으며, 100% 아로니아 착즙액의 FRAP 활성은 25% 포도 착즙액의 5배 이상이었다.
- (Jang & Yoon 2012). 이에 따라 6가지 베리류의 총 폴리페놀함량을 측정하였으며, 그 결과는 Fig. 1과 같다. 체리, 아로니아 및 크랜베리의 총 폴리페놀 함량은 착즙액 1 mL 당 369.
- 사용되고 있다. 이에 따라 6가지 베리류의 항산화 활성을 평가하기 위한 방법 중 하나로 DPPH 라디칼 소거능을 측정하였으며, 그 결과는 Fig. 2와 같다. 각 농도별로 측정한 베리 착즙액의 DPPH 라디칼 소거능은 모든 시료에서 농도에 따라 높아졌으며, 아로니아, 크랜베리 및 라즈베리의 소거능이 다른 베리류에 비해 높게 측정되었다.
- 이에 따라 식품 산업 분야에서는 미생물에 의한 부패와 변질을 막기 위해 합성보존료를 사용하고 있으나 안전성이 문제시되면서 천연보존료의 필요성이 대두되고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 다양한 종류의 베리 열매의 항산화, 항균 작용 및 균 생육 억제 효과를 비교 . 조사함으로써 유기용매 추출물이 아닌 베리 열매 자체의 생리활성에 관한 정보를 제공하고, 천연보존료 및 건강기능식품 개발의 가능성을 모색하는데 기초자료로 제공하고자 한다.
- 변형하여 측정하였다. 즉, 시료 50 μL에 2 N Folin- Ciocalteau's 시약 25 μL 를 가하고, 20% Na2COs 150 μL 를 가하여 실온에서 15분간 방치한 다음 ELISA plate reader(VersaMax Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)를 사용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다 Gallic acid 를 사용하여 작성한 표준 검량곡선을 통해 착즙액의 총 폴리페놀 함량을 계산하였으며, 착즙액 1 mL에 대한 μg 함량으로 나타내었다.
- 총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteau's 방법 (Sato 등 1996)을약간 변형하여 측정하였다. 즉, 시료 50 μL에 2 N Folin- Ciocalteau's 시약 25 μL 를 가하고, 20% Na2COs 150 μL 를 가하여 실온에서 15분간 방치한 다음 ELISA plate reader(VersaMax Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)를 사용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다 Gallic acid 를 사용하여 작성한 표준 검량곡선을 통해 착즙액의 총 폴리페놀 함량을 계산하였으며, 착즙액 1 mL에 대한 μg 함량으로 나타내었다.
대상 데이터
- 실험에서 사용된 Folin-Ciocalteu's reagent, 1, 1 -diphenyl-2-picryl hydrazyl(DPPH), 2, 4, 6-tris(2-pyridyl)-1, 3, 5-triazine(TPTZ) 및 gallic acid 는 Sigma Chemical Co.(St. Louis, MO, USA) 로부터 구입하여 사용하였으며, 그 외 시약은 분석용 특급시약(SamchunCo., Pyeongtaek, Korea) 을 사용하였다.
- 식품분석연구센터에 보관 중인 식중독균 미생물을 사용하였다. Gram 음성균은 Cronobacter sakazakii KCTC 2949, Escherichia coli O157:H7 KCCM 40406, Salmonella typhi- murium KCCM 11862, Vibrio parahaemolyticus KCTC 2471 4종의 균주를 사용하였으며, Gram 양성균은 Bacillus cereusKCCM 40935, Listeria monocytogenes KCTC 3569, Staphylococcusaureus KCTC 1621 3 종의 균주를 사용하였다. 균 활성 및 생육에 사용한 배지는 Difco laboratory(Detroit, MI, USA)사의 nutrient broth(NB)와 tryptic soy broth(TSB) 및 agar를 사용하였다.
- Gram 음성균은 Cronobacter sakazakii KCTC 2949, Escherichia coli O157:H7 KCCM 40406, Salmonella typhi- murium KCCM 11862, Vibrio parahaemolyticus KCTC 2471 4종의 균주를 사용하였으며, Gram 양성균은 Bacillus cereusKCCM 40935, Listeria monocytogenes KCTC 3569, Staphylococcusaureus KCTC 1621 3 종의 균주를 사용하였다. 균 활성 및 생육에 사용한 배지는 Difco laboratory(Detroit, MI, USA)사의 nutrient broth(NB)와 tryptic soy broth(TSB) 및 agar를 사용하였다.
- 베리 열매 착즙액의 항균력 실험에 사용한 균주는 수원여자대학교 식품분석연구센터에 보관 중인 식중독균 미생물을 사용하였다. Gram 음성균은 Cronobacter sakazakii KCTC 2949, Escherichia coli O157:H7 KCCM 40406, Salmonella typhi- murium KCCM 11862, Vibrio parahaemolyticus KCTC 2471 4종의 균주를 사용하였으며, Gram 양성균은 Bacillus cereusKCCM 40935, Listeria monocytogenes KCTC 3569, Staphylococcusaureus KCTC 1621 3 종의 균주를 사용하였다.
- 본 실험에서는 냉동상태로 보관된 베리류 즉, 체리, 포도, 블루베리, 아로니아, 크랜베리 및 라즈베리를 경기도 수원에위치한 대형마트에서 구입하였으며, 원액기 (NNJ-1415JM, NUC Co., Daegu, Korea) 로 착즙하고, 4 ℃, 8, 000 rpm 에서 30분간 2 회 원심분리 (Avanti J-26 XPI, Beckman Coulter, Fullerton, CA, USA) 하여 얻은 상등액을 0.45 um membrane filter(Millipore Co., Bedford, MA, USA) 로 여과한 다음, 실험에 사용하였다. 실험에서 사용된 Folin-Ciocalteu's reagent, 1, 1 -diphenyl-2-picryl hydrazyl(DPPH), 2, 4, 6-tris(2-pyridyl)-1, 3, 5-triazine(TPTZ) 및 gallic acid 는 Sigma Chemical Co.
데이터처리
- The results are expressed as mean±SD of triplicates. Bars followed by the same letter are not significantly (p<0.05) different by Duncan's multiple range test.
- 본 실험의 결과는 3회 이상 반복된 실험으로 얻어진 값의 평균과 표준편차로 나타내었으며, 각 실험 결과에 대한 통계분석은 SPSS 통계 프로그램(Statistics Package for the Social Science, Ver. 21.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 을 이용하여 나타내 었다. 즉, one-way ANOVA(analysis of variation) 로 분석한 뒤 p<0.
- , Chicago, IL, USA) 을 이용하여 나타내 었다. 즉, one-way ANOVA(analysis of variation) 로 분석한 뒤 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 실험군평균치 간의 유의적 차이를 검증하였다.
이론/모형
- 베리 열매 착즙액의 항균활성은 paper disc diffusion 법 (MFarland J 1907; Collins 등 1989)을 사용하였다. 각각의 균주를 액체배지에 접종하여 37C 에서 18시간씩 2회 계대 배양한 후, 균액의 농도를 McFarland 0.
성능/효과
- coli O157:H7에서만 항균활성을 보이지 않았다. 25% 라즈베리 착즙액은그람음성균인 S. typhimurium, V. parahaemolyticus ^ 대한 항균활성만 보였으며, 라즈베리 또한 크랜베리와 마찬가지로 10% 이하의 농도에서는 모든 식중독 원인균에 대해 항균 활성을 보이지 않았다.
- monocytogenes를 제외한 나머지 식중독균에 대해 저해활성을 보였다. 25% 크랜베리 착즙액은 S.typhimurium, V. parahaemolyticus, B. cereus에서만 항균활성을나타내었으며, 10% 이하의 농도에서는 모든 식중독 원인균에 대해 항균활성을 보이지 않았다. 100% 및 75% 라즈베리 착즙액의 경우, 6가지 식중독 원인균에 대해 항균활성을 나타내었으며, 50% 라즈베리 착즙액은 C.
- 3과 같다. 6가지 베리 열매 중 아로니아의 활성이 모든 농도에서 가장 높았으며, 100% 아로니아 착즙액의 FRAP 활성은 25% 포도 착즙액의 5배 이상이었다. 또한, 아로니아를 제외한 나머지 베리 중 체리의 활성이 다른 베리류에 비해 높게 측정되었으며, 포도의 활성은 모든 농도에서 낮았고, 대부분의 베리 열매 착즙액의 FRAP 활성이 농도에 따라 증가되었다.
- 특히, 아로니아, 크랜베리 및 라즈베리의 소거능이 다른 베리류에 비해 높은 것으로 확인되었다. FRAP 활성은 6가지 베리 열매 중 아로니아의 활성이 모든 농도에서 가장 높았으며, 100% 아로니아 착즙액의 FRAP 활성은 25% 포도 착즙액의 5배 이상이었다. 베리 열매 착즙액의 식중독 원인균에 대한 항균활성은 크랜베리와 라즈베리가 대부분의 식중독 균에 대해 활성을 나타내었으며, 대부분의 베리 열매 착즙액이 그람양성균보다 그람음성균에 대한 생육저해활성이 더 큰 것으로 확인되었다 크랜베리와라즈베리의 농도별 항균활성은 원액과 75%의 농도에서만 각각 7가지, 6가지 식중독 균에 대해 생육저해를 보였고, 50%, 25%의 농도에서는 식중독 균 중 일부만 생육저해를 나타내었으며, 10% 이하의 농도에서는 모든 식중독 원인균에 대한 항균 활성을 보이지 않았다.
- monocytogenes를 제외한S. typhimurium 25 mm, S. aureus 18 mm, V. parahaemolyticus 17 mm, B. cereus 15 mm, C. sakazakii 11 mm, E. coli O157:H79 mm 순으로 6종의 식중독 원인균에 대해 항균활성을 보였다 아로니아 착즙액은 그람 음성균인 S. typhimurium에 대해서만 11 mm 의 생육저해활성을 보였으며, 포도와 체리 착즙액 또한 그람 음성균인 V parahaemolyticus에 대해서만 각각 10 mm, 11 mm 의 생육저해활성을 보였다. 이상의 결과, 베리의 종류에 따른 차이는 있었으나, 블루베리를 제외한 모든 베리류는 그람음성균에 대한 생육저해활성을 보였으며, 그람양성균에 대한 저해활성은 라즈베리와 크랜베리만 있는 것으로 확인되었다.
- 2와 같다. 각 농도별로 측정한 베리 착즙액의 DPPH 라디칼 소거능은 모든 시료에서 농도에 따라 높아졌으며, 아로니아, 크랜베리 및 라즈베리의 소거능이 다른 베리류에 비해 높게 측정되었다. 특히, 아로니아는 10%의 농도에서도 약 96%의 소거능을 보여 시료 중 가장 활성이 우수하였으며, 이는 대부분의 농도에서 낮은 활성을 보인 포도 착즙액 소거능의 약 4배로 확인되었다.
- 6가지 베리 열매 중 아로니아의 활성이 모든 농도에서 가장 높았으며, 100% 아로니아 착즙액의 FRAP 활성은 25% 포도 착즙액의 5배 이상이었다. 또한, 아로니아를 제외한 나머지 베리 중 체리의 활성이 다른 베리류에 비해 높게 측정되었으며, 포도의 활성은 모든 농도에서 낮았고, 대부분의 베리 열매 착즙액의 FRAP 활성이 농도에 따라 증가되었다. Hwng등(2014)은 아로니아 및 블루베리 추출물의 항산화 활성을 측정한 결과, 아로니아의 FRAP 활성이 블루베리보다 더 높았다고 보고하여 본 연구결과와 일치하였으며, Pantelidis 등 (2007)은 체리와 라즈베리의 FRAP 활성이 수확시기에 따른 차이는 있으나, 일반적으로 유사한 경향을 보였다고 보고하여 본 연구결과와 차이를 나타내었다 이상의 결과, 베리 열매 착즙액의 항산화 활성은 실험방법에 따라 상이한 결과를 보였으며, 이는 두 방법 모두 높은 재현성을 가지고 있으나, 전자가 라디칼을 소거하는 활성을 측정하는데 반해, 후자는 환원력을 측정하는 원리의 차이 때문인 것으로 판단된다.
- FRAP 활성은 6가지 베리 열매 중 아로니아의 활성이 모든 농도에서 가장 높았으며, 100% 아로니아 착즙액의 FRAP 활성은 25% 포도 착즙액의 5배 이상이었다. 베리 열매 착즙액의 식중독 원인균에 대한 항균활성은 크랜베리와 라즈베리가 대부분의 식중독 균에 대해 활성을 나타내었으며, 대부분의 베리 열매 착즙액이 그람양성균보다 그람음성균에 대한 생육저해활성이 더 큰 것으로 확인되었다 크랜베리와라즈베리의 농도별 항균활성은 원액과 75%의 농도에서만 각각 7가지, 6가지 식중독 균에 대해 생육저해를 보였고, 50%, 25%의 농도에서는 식중독 균 중 일부만 생육저해를 나타내었으며, 10% 이하의 농도에서는 모든 식중독 원인균에 대한 항균 활성을 보이지 않았다. 이상의 결과로 아로니아, 크랜베리 및 라즈베리는 다른 베리에 비해 높은 항산화 및 항균 활성을 보임으로써 천연보존료 및 기능성식품 소재로써의 이용성이 높을 것으로 판단된다.
- 이는 그람음성균과 양성균의 세포 표면의 구조가 달라 추출물과의 반응에도 영향을 준 것으로 판단된다. 베리 열매 착즙액의 항균활성 결과를 바탕으로 크랜베리와 라즈베리 열매 착즙액의 농도별 항균활성을 측정한 결과는 Table 2 및 Table 3과 같다 100%와 75% 크랜베리 착즙액은 모든 식중독균에 대해 항균활성을 보였으며, 50% 크랜베리 착즙액은 E. coli O157:H7와 L. monocytogenes를 제외한 나머지 식중독균에 대해 저해활성을 보였다. 25% 크랜베리 착즙액은 S.
- 항균활성 결과는 Table 1과 같다. 생리식염수를 대조군으로 하여 disc 주위의 생육저해환(clear zone) 의 크기 (mm)를 비교한 결과, 크랜베리의 착즙액은 S. typhimurium 27 mm, S. aureus 20 mm, V. parahaemolyticus 19 mm, B. cereus 18 mm, C. sakazakii 13 mm, E. coli O157:H7 12 mm, L. monocytogenes10 mm 순으로 7 종의 식중독 원인균에 대해 모두 항균 활성을 나타내었고, 라즈베리 착즙액은 L. monocytogenes를 제외한S. typhimurium 25 mm, S.
- typhimurium에 대해서만 11 mm 의 생육저해활성을 보였으며, 포도와 체리 착즙액 또한 그람 음성균인 V parahaemolyticus에 대해서만 각각 10 mm, 11 mm 의 생육저해활성을 보였다. 이상의 결과, 베리의 종류에 따른 차이는 있었으나, 블루베리를 제외한 모든 베리류는 그람음성균에 대한 생육저해활성을 보였으며, 그람양성균에 대한 저해활성은 라즈베리와 크랜베리만 있는 것으로 확인되었다.
- 베리 열매 착즙액의 식중독 원인균에 대한 항균활성은 크랜베리와 라즈베리가 대부분의 식중독 균에 대해 활성을 나타내었으며, 대부분의 베리 열매 착즙액이 그람양성균보다 그람음성균에 대한 생육저해활성이 더 큰 것으로 확인되었다 크랜베리와라즈베리의 농도별 항균활성은 원액과 75%의 농도에서만 각각 7가지, 6가지 식중독 균에 대해 생육저해를 보였고, 50%, 25%의 농도에서는 식중독 균 중 일부만 생육저해를 나타내었으며, 10% 이하의 농도에서는 모든 식중독 원인균에 대한 항균 활성을 보이지 않았다. 이상의 결과로 아로니아, 크랜베리 및 라즈베리는 다른 베리에 비해 높은 항산화 및 항균 활성을 보임으로써 천연보존료 및 기능성식품 소재로써의 이용성이 높을 것으로 판단된다.
- 1과 같다. 체리, 아로니아 및 크랜베리의 총 폴리페놀 함량은 착즙액 1 mL 당 369.56 Ug GAE 에서부터 365.19 ug GAE 까지로 높은 수준을 보였으며, 체리, 아로니아 및 크랜베리와 유의적인 차이는 있었으나, 라즈베리 또한 350.86 ug GAE/mL 로 높은 함량을 나타내었다. 그러나 블루베리의 총 폴리페놀 함량은 231.
- 조사하였다. 총 폴리페놀은 체리, 아로니아 및 크랜베리가 다른 베리류에 비해 높게 함유되어 있었으며, 각 농도별로 측정한 베리 착즙액의 DPPH 라디칼 소거능은 모든 시료에서 농도에 따라 높아졌다. 특히, 아로니아, 크랜베리 및 라즈베리의 소거능이 다른 베리류에 비해 높은 것으로 확인되었다.
- 총 폴리페놀은 체리, 아로니아 및 크랜베리가 다른 베리류에 비해 높게 함유되어 있었으며, 각 농도별로 측정한 베리 착즙액의 DPPH 라디칼 소거능은 모든 시료에서 농도에 따라 높아졌다. 특히, 아로니아, 크랜베리 및 라즈베리의 소거능이 다른 베리류에 비해 높은 것으로 확인되었다. FRAP 활성은 6가지 베리 열매 중 아로니아의 활성이 모든 농도에서 가장 높았으며, 100% 아로니아 착즙액의 FRAP 활성은 25% 포도 착즙액의 5배 이상이었다.
- 각 농도별로 측정한 베리 착즙액의 DPPH 라디칼 소거능은 모든 시료에서 농도에 따라 높아졌으며, 아로니아, 크랜베리 및 라즈베리의 소거능이 다른 베리류에 비해 높게 측정되었다. 특히, 아로니아는 10%의 농도에서도 약 96%의 소거능을 보여 시료 중 가장 활성이 우수하였으며, 이는 대부분의 농도에서 낮은 활성을 보인 포도 착즙액 소거능의 약 4배로 확인되었다. Jeong 등(2008)은 블루베리와 라즈베리의 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과, 블루베리와 라즈베리의 활성은 농도 의존적인 결과를 보였으며, 두 시료의 활성이 유사하였다고 보고하였다.
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