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문제 정의
- 본 연구에서는 당쇄 분해효소의 활성을 가지고 있는 것으로 예상되는 다양한 젖산균들을 이용한 발효를 통해 베리류 또는 과채류들의 항산화 활성의 증대에 대한 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 채소류 중 양파, 시금치, 케일 등이 높은 총 페놀 함량을 나타내며 이로 인해 우수한 항산화 활성을 나타낸다고 보고된 바 있다[8]. Fig. 1의 결과를 통해 항산화 활성이 상대적으로 우수한 것으로 확인된 6종의 베리류 또는 과채류(아사이베리, 아로니아, 산머루, 블랙베리, 크랜베리, 시금치) 주스를 선정하였으며 젖산균 발효를 통해 이들의 항산화 활성을 증진시키기 위한 실험을 진행하였다.
- 발효는 37oC에서 200rpm 으로 교반하면서 36시간 동안 수행하였다. Fig. 1의 결과와 같이 DPPH 법과 ORAC 법으로 각각 베리류 또는 과채류 주스의 항산화 활성을 측정한 결과 두 가지 방법 동일하게 아사이베리가 가장 높은 항산화 활성을 나타내었으며 아로니아가 그 다음으로 높은 항산화 활성을 나타내었고 라즈베리, 시금치, 적포도의 순서로 가장 낮은 항산화 활성을 나타내었으므로 두 가지 방법이 유의적인 차이를 나타내지 않는다고 판단하여 이후 실험에서는 ORAC 분석방법을 사용하여 항산화 활성을 측정하였다(Fig. 1).
- ORAC 분석은 ORAC assay kit (Cell Biolabs, USA)를사용하여 측정하였다[22]. DPPH 분석과 ORAC 분석은 각 실험구별로 3개의 시료를 사용하여 3회 반복 시행하였으며 통계처리는 SPSS 21.
- 0으로 조절한 후 500 ml 플라스크에 100ml 부피로 제작하였다. 동결 건조된 형태의 젖산균은 건조중량을 기준으로 하여 1 g/l의 농도로 베리 또는 과채류 주스에 접종하여 발효를 진행하였다. 발효는 37oC에서 200rpm 으로 교반하면서 36시간 동안 수행하였다.
- 블랙베리, 블루베리, 크랜베리, 라즈베리, 아사이베리, 아로니아(aronia), 적포도(red grape), 산머루(wild grape), 양배추(cabbage), 시금치(spinach) 등의 8종의 베리류와 2종의 과채류 주스 중에 우수한 항산화 활성을 갖는 베리류 또는 과채류를 선정하기 위하여 각각 2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)와 ORAC 방법을 사용하여 항산화 활성을 측정하였다. DPPH 분석을 위해 베리 및 과채류 주스를 800 ×g로 5분간 원심분리한 후, 그 상등액을 사용하여 항산화 활성을 평가하였으며 DPPH 라디칼 소거능은 Blois MS (1958)의 방법을 이용하여 측정하였고 아래의 식을 사용하여 결정하였다[2].
- Oxygen radical absorbance capacity 측정 결과 아사이베리, 아로니아, 산머루, 블랙베리, 크랜베리, 시금치 주스로부터 높은 항산화 활성을 확인할 수 있었다. 선별된 베리 또는 과채류 주스의 항산화 활성을 증가시키기 위해 젖산균을 이용한 발효를 수행하였다. 아사이베리, 블랙베리, 또는 시금치 주스의 경우 Lactobacillus plantarum를 이용한 발효 후에 항산화 활성이 각각 943.
대상 데이터
- 젖산균 발효는 Table 1에서 제시된 상업적으로 판매되고 있는 단일 또는 혼합 젖산균 4가지 제품을 이용하여 발효 실험을 수행하였다. 제품명 LP-115의 경우 단일 젖산균인 Lactobacillus plantarum이 사용되었으며 YF-L811, ABT- 5, ABY-3의 경우는 두 종류 이상의 젖산균이 혼합된 형태이다.
데이터처리
- 측정하였다[22]. DPPH 분석과 ORAC 분석은 각 실험구별로 3개의 시료를 사용하여 3회 반복 시행하였으며 통계처리는 SPSS 21.0(IBM, USA)을 이용하여, Duncan의 다중범위검정법(multiple range test)으로 유의성을 검정하였다[6]. 분석방법에 따라 차이가 있었으나 DPPH를 이용한 방법과 ORAC을 이용한 방법 모두 공통적으로 아사이베리 주스가 상대적으로 가장 우수한 항산화 활성을 나타내었으며 아로니아, 산머루, 블랙베리, 크랜베리, 시금치 주스의 순서로 항산화 활성을 나타내었다(Fig.
이론/모형
- DPPH 분석을 위해 베리 및 과채류 주스를 800 ×g로 5분간 원심분리한 후, 그 상등액을 사용하여 항산화 활성을 평가하였으며 DPPH 라디칼 소거능은 Blois MS (1958)의 방법을 이용하여 측정하였고 아래의 식을 사용하여 결정하였다[2].
- Comparison of antioxidant activities of berry and vegetable juices including blackberry, blueberry, cranberry, raspberry, acai berry, aronia, red grape, wild grape, cabbage, and spinach by DPPH (A) and ORAC (B) methods. Trolox was used as a reference material in ORAC method.
성능/효과
- 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. Oxygen radical absorbance capacity 측정 결과 아사이베리, 아로니아, 산머루, 블랙베리, 크랜베리, 시금치 주스로부터 높은 항산화 활성을 확인할 수 있었다. 선별된 베리 또는 과채류 주스의 항산화 활성을 증가시키기 위해 젖산균을 이용한 발효를 수행하였다.
- 그러나 YF-L811와 ABT-5의 경우는 발효에 의한 항산화 활성의 변화를 확인할 수 없었다. 따라서 모든 젖산균이 발효를 통해 베리 또는 과채류 주스의 항산화 활성을 증가시키는 것이 아니라 특정 젖산균의 당쇄 분해효소 또는 생물 전환 계에 의해 베리 또는 과채류 주스의 항산화 활성이 증가된 것으로 사료된다. 이전 연구 결과에 따르면 김치로부터 다양한 젖산균들을 선별하였으며 이들로부터 당쇄 분해효소 중 하나인 β-glucosidase 활성이 크게 다르다는 결과가 보고된 바 있다[9].
- 2C). 따라서 젖산균 발효를 통해 시금치 주스의 항산화 활성(107.20±5.67−108.90±4.62 µmol TE/g)은 유의적으로 증가하였으며, 이는 젖산균 발효를 하지 않은 블랙베리 주스의 항산화 활성(110.87±6.17 µmol TE/g)과 유사한 수준이었다. YF-L811 또는 ABT-5를이용하여 젖산균 발효를 수행한 경우 발효시간의 경과에 따라 항산화 활성의 유의적인 증가를 확인할 수 없었으며 젖산균을 접종하지 않은 대조구의 경우에도 유사한 결과를 나타내었다.
- 20 µmol TE/g로 약 16−38% 향상되었다. 본 연구를 통해 아사이베리, 블랙베리, 또는 시금치 주스의 항산화 활성이 젖산균 발효를 통해 증가하는 것을 확인하였다.
- 본 연구에서 사용된 4종의 젖산균 제품(LP-115, YF-L811, ABT-5, ABY-3) 중에 단일 젖산균(Lactobacillus plantarum) 이사용된 LP-115로 발효를 수행한 경우 아사이베리, 블랙베리, 시금치 주스의 항산화 활성이 약 16−38% 정도 증가하였으며, 4가지 젖산균(Bifidobacterium species, Lactobacillus acidophilus, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus)이 혼합된 제품인 ABY-3의 경우 블랙베리와 시금치 주스의 항산화 활성을 약 16−40% 정도 향상시켰다. 그러나 YF-L811와 ABT-5의 경우는 발효에 의한 항산화 활성의 변화를 확인할 수 없었다.
- 0(IBM, USA)을 이용하여, Duncan의 다중범위검정법(multiple range test)으로 유의성을 검정하였다[6]. 분석방법에 따라 차이가 있었으나 DPPH를 이용한 방법과 ORAC을 이용한 방법 모두 공통적으로 아사이베리 주스가 상대적으로 가장 우수한 항산화 활성을 나타내었으며 아로니아, 산머루, 블랙베리, 크랜베리, 시금치 주스의 순서로 항산화 활성을 나타내었다(Fig. 1). 이러한 결과는 이전에 보고된 천연 항산화 물질에 대한 연구 결과에서 아사이베리를 포함한 블랙베리, 크랜베리 등 베리류의 항산화 활성이 매우 높은 것으로 보고된 결과와 유사하였다[11].
- 시금치 주스는 발효 전에 77.92±1.14 µmol TE/g이었던 항산화 활성이 ABY-3를 이용하여 젖산균 발효를 수행한 결과 발효 12시간 경과 후 108.90±4.62 µmol TE/g로 항산화 활성이 약 40% 증가하였으며, LP-115를 이용하여 젖산균 발효를 수행한 결과 24시간 발효 후에 107.20±5.67 µmol TE/ g로 약 38% 증가하였다(Fig. 2C). 따라서 젖산균 발효를 통해 시금치 주스의 항산화 활성(107.
- 36 µmol Trolox Equivalent (TE)/g로서 가장 우수한 항산화 활성을 나타내었다. 아로니아 주스의 경우 아사이베리 주스보다 유의적으로 낮은 항산화 활성을 나타내었으나 DPPH와 ORAC 측정 결과가 각각 0.56±0.12 mg/ml의 IC50과 380.78±3.53 µmol TE/g으로 나타나 두 번째로 높은 항산화 활성이 확인되었다. 일반적으로 항산화 활성이 우수하다고 알려진 블루베리 또는 라즈베리 주스보다 과채류인 시금치 주스가 높은 항산화 활성을 나타내었다.
- 선별된 베리 또는 과채류 주스의 항산화 활성을 증가시키기 위해 젖산균을 이용한 발효를 수행하였다. 아사이베리, 블랙베리, 또는 시금치 주스의 경우 Lactobacillus plantarum를 이용한 발효 후에 항산화 활성이 각각 943.2 µmol TE/g에서 1239.2 µmol TE/g로 110.87 µmol TE/g에서 128.04 μmol TE/g로 77.92 µmol TE/g에서 107.20 µmol TE/g로 약 16−38% 향상되었다. 본 연구를 통해 아사이베리, 블랙베리, 또는 시금치 주스의 항산화 활성이 젖산균 발효를 통해 증가하는 것을 확인하였다.
- 젖산균을 이용하여 발효를 수행한 결과 아사이베리의 경우 발효 전 943.2±19.6 µmol TE/g의 항산화 활성을 나타냈으나, 제품명 LP-115으로 발효한 경우 발효 12시간후에 1239.2±7.3 µmol TE/g로 항산화 활성이 약 31% 증가하였으며 발효 24시간 이후에는 항산화 활성이 점차 감소하였다 (Fig. 2A). 그러나 혼합 젖산균이 사용된 제품명 YF-L811, ABT-5, 또는ABY-3의 경우는 발효시간의 경과에 따라 항산화 활성이 점차 감소하였으며, 이는 젖산균을 접종하지 않은 대조 구와 유사한 경향을 나타내었다.
- 젖산균을 이용하여 블랙베리 주스를 발효한 경우 발효 전에 110.87±6.17 µmol TE/g이었던 항산화 활성이 ABY-3 또는 LP-115로 발효한 경우, 발효 24시간 후에 각각 129.50± 1.52와 128.04±1.94 µmol TE/g로 약 16% 증가하였다(Fig. 2B). 블랙베리 주스를 이용하여 발효한 경우 아사이베리 주스와 달리 젖산균 발효에 의하여 증가된 항산화 활성이 발효 24시간 이후에도 감소하지 않고 36시간까지 유지되었다.
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