The objective of the present study was to determine the total phenol and flavonoid contents and to evaluate the antioxidant potential, of different solvent extracts (ethyl acetate, n-butanol, chloroform, and water) from Robus idaeus in various radical scavenging models (DPPH activity, superoxide dis...
The objective of the present study was to determine the total phenol and flavonoid contents and to evaluate the antioxidant potential, of different solvent extracts (ethyl acetate, n-butanol, chloroform, and water) from Robus idaeus in various radical scavenging models (DPPH activity, superoxide dismutase (SOD) activity, reducing power, and nitrite scavenging activity), along with their antimicrobial potential. Measurement of total phenol and flavonoid content of the ethyl acetate extract of R. idaeus was found to be significantly higher than those of the other extracts. The ethyl acetate extract (at a concentration of $1,000{\mu}g/mL$) showed significantly higher reducing power and DPPH radical scavenging activity as compared to the other extracts. Results were dose-dependent. Moreover, the ethyl acetate extract of R. idaeus ($1,000{\mu}g/mL$) showed potent antioxidant efficacy ($85.5{\pm}1.18%$) as evidenced by nitrite scavenging ability at pH 1.2. All solvent extracts of R. idaeus showed lower SOD-like activity (13.72~20.54%). In addition, the antimicrobial activity of all solvent extracts except water extract showed strong inhibition (inhibitory zones in mm) of Staphylococcus aureus ($19.40{\pm}1.00mm$) and Bacillus cereus ($20.50{\pm}0.21mm$) growth. In particular, ethyl acetate extracts (100 mg/mL) showed antimicrobial activity comparable to that of tetracycline (0.01 mg/mL), which was used as a positive control. The results of this study indicate that the ethyl acetate extract of R. idaeus is a natural antioxidant and antimicrobial, with enriched phenols and flavonoids concentration, that has potential in the development of health-enhancing food products.
The objective of the present study was to determine the total phenol and flavonoid contents and to evaluate the antioxidant potential, of different solvent extracts (ethyl acetate, n-butanol, chloroform, and water) from Robus idaeus in various radical scavenging models (DPPH activity, superoxide dismutase (SOD) activity, reducing power, and nitrite scavenging activity), along with their antimicrobial potential. Measurement of total phenol and flavonoid content of the ethyl acetate extract of R. idaeus was found to be significantly higher than those of the other extracts. The ethyl acetate extract (at a concentration of $1,000{\mu}g/mL$) showed significantly higher reducing power and DPPH radical scavenging activity as compared to the other extracts. Results were dose-dependent. Moreover, the ethyl acetate extract of R. idaeus ($1,000{\mu}g/mL$) showed potent antioxidant efficacy ($85.5{\pm}1.18%$) as evidenced by nitrite scavenging ability at pH 1.2. All solvent extracts of R. idaeus showed lower SOD-like activity (13.72~20.54%). In addition, the antimicrobial activity of all solvent extracts except water extract showed strong inhibition (inhibitory zones in mm) of Staphylococcus aureus ($19.40{\pm}1.00mm$) and Bacillus cereus ($20.50{\pm}0.21mm$) growth. In particular, ethyl acetate extracts (100 mg/mL) showed antimicrobial activity comparable to that of tetracycline (0.01 mg/mL), which was used as a positive control. The results of this study indicate that the ethyl acetate extract of R. idaeus is a natural antioxidant and antimicrobial, with enriched phenols and flavonoids concentration, that has potential in the development of health-enhancing food products.
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문제 정의
산딸기의 소비를 증진시키기 위해서는 가공식품 형태 및 발효 식품의 형태로 개발하거나, 유용 성분을 추출하여 기능성 식품 소재로 사용하는 것이 유리할 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 산딸기의 용매별 추출물을 이용하여 항산화 및 항균 활성을 조사하여 기능성 식품 소재 및 첨가제로서의 이용 가능성에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
멸균된 8 mm paper disc를 균주를 도말한 평판 배지에 올리고 100 mg/mL로 메탄올에 용해한 시료를 40 μL씩 점적하였다. 37℃에서 24시간 배양한 후 disc 주변에 생성된 저해환(clear zone, mm)을 측정하여 항균 활성을 비교하였다. 양성 대조군으로 tetracycline을 사용하였고, 0.
각 추출물의 항균 활성은 각 균주를 대상으로 disc diffusion assay로 측정하였으며, 측정에 사용된 균주는 Bacillus cereus (B. cereus), Staphylococus aureus(S. aureus), Escherichia coli(E. coli) O157:H7, Listeria monocytogenes(L. monocytogenes)로 총 4종을 사용하였고, 성장 최적 조건에서 배양시켰다. 배양된 균주를 0.
, Seoul, Korea)를 이용하여 동결건조하였다. 건조된 에탄올 추출물을 증류수 300 mL에 용해한 후, 극성이 다른 용매인 n-hexane, chloroform, ethyl acetate, n-butanol을 순차적으로 분획하여 여과한 여액을 감압․농축한 후 동결건조한 후 각 분획의 수율을 구하였으며, 모든 시료는 -20℃에 보관하면서 실험에 사용하였다.
, Tokyo, Japan)을 이용하여 60℃에서 감압한 상태로 농축하였다. 농축한 에탄올 추출물을 동결건조기(Ilshin Lab Co., Seoul, Korea)를 이용하여 동결건조하였다. 건조된 에탄올 추출물을 증류수 300 mL에 용해한 후, 극성이 다른 용매인 n-hexane, chloroform, ethyl acetate, n-butanol을 순차적으로 분획하여 여과한 여액을 감압․농축한 후 동결건조한 후 각 분획의 수율을 구하였으며, 모든 시료는 -20℃에 보관하면서 실험에 사용하였다.
대조구는 증류수 400 μL를 가하여 상기와 동일한 방법으로 측정하여 잔존하는 아질산 양을 구하고, 아질산염 소거능은 추출액을 첨가하기 전과 후의 아질산염 백분율(%)로 표시하였다.
추출액의 DPPH 라디칼 소거능은 (1－(시료용액 첨가군의 흡광도/시료용액 무첨가군의 흡광도)) × 100으로 표기하였으며, 시료 용액의 첨가구와 무첨가구의 흡광도 감소율로 나타내었다. 또한 상대 활성 비교를 위하여 양성 대조군으로 ascorbic acid(Sigma, St. Louis, MO, USA)를 증류수에 녹여 사용하였다.
본 연구에서는 산딸기의 용매별 추출물에 함유된 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 정량하고, DPPH 라디컬 소거능, SOD 유사활성, 환원력 및 아질산염 소거능과 같은 항산화 활성과 식중독균에 대한 항균 활성을 측정하였다. 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량은 ethyl acetate 추출물이 다른 추출물에 비하여 전체적으로 높았으며, 환원력은 ethyl acetate 추출물에서 1,000 μg/mL일 때 1.
산딸기 추출액의 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 라디칼 소거 활성은 Blois MS(1958)의 방법을 약간 변형하여 측정하였다. 즉, 시료 50 μL에 0.
37℃에서 24시간 배양한 후 disc 주변에 생성된 저해환(clear zone, mm)을 측정하여 항균 활성을 비교하였다. 양성 대조군으로 tetracycline을 사용하였고, 0.01 mg/mL와 0.1 mg/mL의 2개의 농도로 측정하였다.
즉, 각 추출물 20 μL에 Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 혼합하여 실온에서 3분간 방치한 다음 10% Na2CO3 80 μL를 혼합하고 다시 실온에서 1시간 방치한 후에 spectrometer(Tecan, Mannedorf, Switzerland)를 이용하여 765 nm에서 흡광도를 측정하였다.
즉, 시료액 250 μL에 200 mM sodium phosphate buffer(pH 6.6) 250 μL, potassium hexacyanoferrate(Ⅲ)(10 mg/mL) 250 μL를 각각 혼합하여 50℃에서 20분간 반응시킨 후, 10% trichloroacetic acid 250 μL를 첨가하였다.
즉, 추출액 200 μL에 EtOH 800 μL와 2%(w/v) AlCl3 1,000 μL를 첨가하고, 실온에서 60분간 반응시킨 다음 분광광도계를 사용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였으며, quercetin을 표준물질로 이용하여 검량선을 작성한 다음 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용한 산딸기는 2015년 6월 전라북도 고창에서 생산한 것을 대구 시내의 마트에서 구입하여 세척한 후 믹서기로 갈아서 실험에 이용하였다. 산딸기의 일반 성분 분석은 Korea Food and Drug Administration(KFDA)의 방법에 따라 분석하였다.
탄수화물은 수분, 조단백질, 조지방, 식이섬유 및 회분의 양을 감하여 얻은 양으로서 표시하고, 일반 성분의 시험결과는 백분율로 표시하였다. 실험에 사용한 모든 시약과 용매는 Sigma-Aldrich사(St. Louis, MO, USA)의 제품을 사용하였다.
데이터처리
1) Values with different superscripts in a column are significantly different at p<0.05 by ANOVA with Duncan's multiple range test (n=3).
3) Values with different superscripts in a column are significantly different at p<0.05 by ANOVA with Duncan's multiple range test (n=3).
3) Values with different superscripts in a column are significantly different at p<0.05 by ANOVA with Duncan's multiple range test(n=3).
Values with different superscripts in a column on the same concentrations are significantly different at p<0.05 by ANOVA with Duncan's multiple range test.
본 실험 결과는 3회 반복 측정 후 평균±표준편차로 나타내었으며, SPSS(Statistical Package for the Social Science) 21.0 프로그램을 이용하여 각 실험군 간의 유의성을 검증한 후, p<0.05 수준에서 Duncan's multiple test에 따라 분석하였다.
이론/모형
산딸기 추출물의 총 플라보노이드 함량은 Kang 등(1996)의 방법을 이용하여 측정하였다. 즉, 추출액 200 μL에 EtOH 800 μL와 2%(w/v) AlCl3 1,000 μL를 첨가하고, 실온에서 60분간 반응시킨 다음 분광광도계를 사용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였으며, quercetin을 표준물질로 이용하여 검량선을 작성한 다음 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
산딸기 추출물의 환원력(reducing power)은 Oyaizu M(1986)의 방법에 의해 측정하였다. 즉, 시료액 250 μL에 200 mM sodium phosphate buffer(pH 6.
산딸기 추출액의 총 폴리페놀 함량은 AOAC의 Folin-Denis(1912)의 방법을 사용하여 Folin-reagent가 추출물의 페놀성 화합물에 의해 환원되어 몰리브덴 청색으로 발색되는 원리를 이용하여 정량하였다. 즉, 각 추출물 20 μL에 Folin-Ciocalteu reagent 100 μL를 혼합하여 실온에서 3분간 방치한 다음 10% Na2CO3 80 μL를 혼합하고 다시 실온에서 1시간 방치한 후에 spectrometer(Tecan, Mannedorf, Switzerland)를 이용하여 765 nm에서 흡광도를 측정하였다.
본 연구에 사용한 산딸기는 2015년 6월 전라북도 고창에서 생산한 것을 대구 시내의 마트에서 구입하여 세척한 후 믹서기로 갈아서 실험에 이용하였다. 산딸기의 일반 성분 분석은 Korea Food and Drug Administration(KFDA)의 방법에 따라 분석하였다. 즉, 수분과 회분 함량은 105℃ 상압가열건조법과 550℃ 회화법을 이용하였고, 조단백질과 조지방은 세미마이크로킬달법을 적용한 분석기와 에테르 추출법을 적용하여 측정하였다.
산딸기의 일반 성분 분석은 Korea Food and Drug Administration(KFDA)의 방법에 따라 분석하였다. 즉, 수분과 회분 함량은 105℃ 상압가열건조법과 550℃ 회화법을 이용하였고, 조단백질과 조지방은 세미마이크로킬달법을 적용한 분석기와 에테르 추출법을 적용하여 측정하였다. 탄수화물은 수분, 조단백질, 조지방, 식이섬유 및 회분의 양을 감하여 얻은 양으로서 표시하고, 일반 성분의 시험결과는 백분율로 표시하였다.
추출액의 SOD 유사활성은 Marklund와 Marklund의 방법을 변형한 Kim 등(2001)의 방법으로 과산화수소(H2O2)로 전환시키는 반응을 촉매하는 pyrogallol의 산화 정도를 측정하여 SOD 유사활성으로 나타내었다. 각 추출물 100 μL에 pH 8.
성능/효과
54의 활성을 나타내어 가장 우수하였다. DPPH 라디컬 소거 활성은 추출물의 농도가 높아질수록 억제효과가 증가하였으며, ethyl acetate 추출물에서 가장 높았고, 그 다음으로는 n-butanol, chloroform 순으로 나타났다. 그러나, SOD 유사활성은 모든 용매 추출물에서 13.
cereus에 대해서 모든 추출물에서 효과가 나타났고, ethyl acetate 추출물은 양성대조구로 사용한 tetracycline과 유사한 항균력이 있음을 확인하였다. S. aureus에 있어서는 water 추출물은 inhibition zone이 전혀 나타나지 않아 항균 활성이 없었으나, ethyl acetate, n-butanol, chloroform 추출물에서는 19.40 mm, 10.00 mm, 5.00 mm로 항균력을 확인하였다. E.
산딸기를 수세하여 갈은 후에 70% ethanol에서 추출하여 감압 농축한 후 고형분 함량을 추출 수율(%)로 계산한 결과는 Table 1과 같다. 극성이 낮은 용매인 n-hexane, chloroform, ethyl acetate 추출물에서는 각각 0%, 1.53%, 2.21%로 비교적 낮은 반면에, n-butanol과 water 추출물에서는 5.02%, 10.29%로 비극성 용매들에 비해서는 추출 수율이 높은 것으로 나타났다. 산딸기의 용매별 수율이 전반적으로 낮은 것은 원료의 수분 함량이 90% 이상이기 때문에 추출 수율이 10% 이하로 나타난 것으로 판단되며, 이는 수분 함량이 80~90% 이상인 채소 추출물의 수율이 10% 이하로 조사되었다는 결과와도 일치하였다(Kim 등 2012).
동일한 시료 농도 1,000 μg/mL에서 ethyl acetate 추출물 77.9%, chloroform 추출물 43.2%, n-butanol 추출물 25.63%, water 추출물 19.3%의 순으로 나타나 ethyl acetate 추출물의 활성이 가장 우수함을 확인하였다.
또한, 4가지 대표적인 식중독 유발균을 대상으로 항균 활성을 측정한 결과, 물 추출물을 제외한 모든 추출물에서 Staphylcoccus aureus(19.40±1.00 mm)와 Bacillus cereus(20.50±0.21 mm) 균주에 대하여 강한 항균 활성을 나타내었고, 특히, ethyl acetate 추출물은 양성대조구로 사용한 tetracycline과 유사한 항균 활성을 나타내었다.
이때 대조군으로 사용한 100% methanol과 50% methanol은 네 가지 균에 대한 항균 활성에 아무런 영향을 미치지 않았다(data not shown). 또한, ethyl acetate 추출물은 L. monocytogenes를 제외한 나머지 3개의 균주에서 가장 우수한 항균력을 나타내었으므로 산딸기를 항균용 소재로 이용할 경우, ethyl acetate 추출물을 제조하는 것이 가장 적합할 것으로 판단된다.
0과 비교하여 높았다. 또한, 추출 용매별로 차이를 보였으며, ethyl acetate 추출물이 아질산염 소거능이 가장 높았으며, n-butanol, chloroform, 그리고 water 추출물 순으로 나타났다. 이러한 결과는 조릿대잎(Park & Lim 2009)과 머루 과피(Choi 등 2006)의 분획에서 ethyl acetate, n-butanol, water 순으로 아질산염 소거작용이 높게 나타난 결과와 유사하였다.
본 연구에 사용한 산딸기의 일반성분은 수분 91.5%, 조단백질 1.25%, 조지방 0.35%, 탄수화물 6.90%으로 조사되었다. 산딸기를 수세하여 갈은 후에 70% ethanol에서 추출하여 감압 농축한 후 고형분 함량을 추출 수율(%)로 계산한 결과는 Table 1과 같다.
또한, Kim 등(2012)은 야채 추출물에서 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 높은 시료일수록 DPPH 라디컬 소거 활성이 높았다고 발표하였다. 본 연구에서도 산딸기 추출물 중에서 ethyl acetate 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성이 높았는데, 이 추출물에서는 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 높은 것으로 나타났으므로 상관관계가 있음을 확인하였다. Lee 등(2014)은 국내 여러 지역의 농가에서 재배 중인 산딸기와 자생 중인 산딸기를 수집해 총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디컬 소거능을 조사한 결과, 총 폴리페놀의 함량이 높은 시료일수록 항산화능이 높은 것으로 나타나, 본 연구 결과와 일치하는 결과를 나타내었다.
산딸기 추출물을 이용하여 식중독균에 대한 항균 활성을 분석한 결과, Table 3에서 보는 것과 같이 S. aureus, B. cereus 와 E. coli O157:H7균에서는 항균 활성이 나타났으나, L. mono- cytogenes에서는 항균 활성이 없는 것으로 나타났다. 특히, B.
산딸기 추출물의 SOD 활성을 측정한 결과(Fig. 3), 1,000 μg/mL의 동일한 농도에서 17.53, 20.54, 18.63, 13.72%의 활성을 나타내었으나, 양성대조구로 사용한 L-ascorbic acid의 85.63%보다는 매우 낮은 값을 보였다.
이러한 nitrosamine의 생성 억제 기전과 관련하여 phenol계 유도체들이 nitroso 화합물의 생성을 억제한다는 보고들이 있다(Lim 등 2007). 산딸기 추출물의 아질산염 소거능을 측정한 결과(Table 2), pH가 증가함에 따라 아질산염 소거능이 감소하는 경향을 나타났다. 즉, 인체내 위내의 pH와 유사한 pH 1.
아질산염에 대한 소거능을 측정한 결과, 앞의 결과와 마찬가지로 ethyl acetate 추출물에서 가장 높은 활성을 나타내었으며, pH 1.2의 조건에서는 1,000 μg/mL의 농도에서 85.5%로 가장 뛰어난 소거능을 보였다.
용매별 분획의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과(Table 1), ethyl acetate, n-butanol, chloroform, water 추출물 순으로 나타났으며, 이중 ethyl acetate 추출물은 76.32 mg/g으로 다른 용매 추출물에 비하여 유의적으로 높았다. 이러한 결과는 Kim 등(1996)이 신의대의 분획 추출물에 관한 실험에서 chloroform과 ethyl acetate 분획에 페놀과 유기산 및 지방산 일부와 이외에도 많은 성분들이 함유되어 있어 항산화 활성이 높다고 한 내용과도 유사하였다.
용매별로 산딸기 추출물을 첨가하여 금속이온의 환원력을 측정한 결과(Fig. 1), 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량이 가장 높았던 ethyl acetate 추출물의 활성이 가장 우수하였으며, 농도가 10 μg/mL에서 최대 O.D 값(700 nm) 0.24, 100 μg/mL에서 최대 O.D 값(700 nm) 0.82 및 1,000 μg/mL에서는 최대 O.D 값(700 nm) 1.54의 활성을 나타내어 시료의 농도가 증가할수록 환원력이 증가하는 것으로 나타났다.
산딸기 추출물의 아질산염 소거능을 측정한 결과(Table 2), pH가 증가함에 따라 아질산염 소거능이 감소하는 경향을 나타났다. 즉, 인체내 위내의 pH와 유사한 pH 1.2와 pH 3.0에서 아질산염 소거능이 pH 6.0과 비교하여 높았다. 또한, 추출 용매별로 차이를 보였으며, ethyl acetate 추출물이 아질산염 소거능이 가장 높았으며, n-butanol, chloroform, 그리고 water 추출물 순으로 나타났다.
총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량은 ethyl acetate 추출물이 다른 추출물에 비하여 전체적으로 높았으며, 환원력은 ethyl acetate 추출물에서 1,000 μg/mL일 때 1.54의 활성을 나타내어 가장 우수하였다.
총 플라보노이드 함량은 ethyl acetate>n-butanol>chloroform>water 순으로 각각 34.43, 26.04, 14.59 및 10.62 mg/g의 함량을 나타내어 ethyl acetate 추출물에서 가장 높았으며, 총 폴리페놀 함량의 결과와도 일치하였다.
mono- cytogenes에서는 항균 활성이 없는 것으로 나타났다. 특히, B.cereus에 대해서 모든 추출물에서 효과가 나타났고, ethyl acetate 추출물은 양성대조구로 사용한 tetracycline과 유사한 항균력이 있음을 확인하였다. S.
후속연구
21 mm) 균주에 대하여 강한 항균 활성을 나타내었고, 특히, ethyl acetate 추출물은 양성대조구로 사용한 tetracycline과 유사한 항균 활성을 나타내었다. 따라서, 본 연구 결과, 산딸기 용매별 추출물 중에서 ethyl acetate 추출물은 항산화 활성 및 우수한 항균 활성을 가지고 있으므로 항산화제 및 기능성 식품 개발의 소재로서 충분히 이용가치가 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산딸기를 이용한 가공 식품 형태는?
산딸기는 야산이나 산악지역에 자생하며(Han 등 2010), 6~7월에 성숙하여 수확하는 것과 9~10월에 수확하는 것이 있다(Ancos 등 2000; Zhang 등 2010). 산딸기는 주로 생과로 섭취되지만, 잼, 음료, 효소액 등의 가공 식품으로 개발되는 등 서구에서는 가장 널리 이용되고 있는 berry 과실의 일종이다(Lee 등 2014).
본초강목에 기록된 산딸기의 효능은?
산딸기는 본초강목의 자료에 의하면, 신장에 좋으며 간을 보하고, 양기를 일으킨다고 소개되어 있으며, 피부를 곱게 하고, 머리를 검게 하며, 폐질환에도 잘 듣는다고 기록되어 있다. 최근에는 산딸기 100 g 당 칼륨 130 mg을 함유, 칼륨이 풍부하게 들어있어 체내 노폐물 처리, 에너지 대사 및 뇌기능 활성화에 도움을 주며, 또한, 산딸기(100 g)에 많이 함유되어 있는 비타민 C(28 mg)는 피부미용 및 피로회복에 좋다는 연구결과가 발표되기도 하였다.
산딸기의 소비형태가 다양하게 이용되지 못하는 이유는 무엇인가?
산딸기는 callistephin, astragalin, isoquercitrin 등과 같은 다양한 종류의 phytochemical 물질을 다량 함유하고 있으며(Han 등 2010), Nam 등(2007)과 Choi 등(2008)은 산딸기 추출물에서 획득한 triterpenoid 성분이 동물실험에서 고혈당과 고지혈증 억제 효능이 있음을 발표하였다. 이러한 다양한 활성이 밝혀짐에도 불구하고, 다양하게 이용되지 못하고 있는 것은 연한 육질을 가진 산딸기의 특성으로 인한 낮은 저장성 때문이라고 할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 여러 가지의 개선책이 제안되고 있으나, 괄목할 만한 결과는 나타내지 못하고 있다(Han 등 2010).
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