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문제 정의
- 토종 민들레의 원가가 높다는 단점이 있다 해도 침출차에 사용하는 분량은 아주 소량이며 건강 지향을 목표로 음료에 대한 선택이 이루어지는 시점에 흰민들레가 차로 가공될 경우 충분히 마케팅 가능성이 있을 것으로 여겨진다. 따라서 본 연구에서는 추출 용매에 따른 흰민들레의 항산화성과 항균활성에 초점을 맞춘 침출음료를 실험하여 흰민들레의 우수성을 알리고 제품개발의 기초자료를 제시하고자 하였다.
- 본 연구에서는 우리나라 고유의 유용식물이며, 오래전부터 음식과 약으로 사용되어 온 토종 흰민들레를 활용하고자 추출물의 항산화특성과 항균특성을 측정하였고, 흰민들레를 침출음료에 응용하고자 볶음시간과 침출량에 따른 특성변화를 분석하였다. 흰민들레의 항산화특성은 DPPH radical scarvenging activity, flavonoid 정량, polyphenol 정량, total antioxidant activity의 총 4가지 실험을 하여 모든 실험에서 흰민들레의 열수추출물이 높은 항산화 특성을 보였고, 메탄올 추출물과 에탄올 추출물은 열수추출물보다는 낮은 항산화 특성을 나타내었다.
제안 방법
- 흰민들레 건초를 2 cm의 길이로 자른 후 예비실험을 거쳐 200°C의 볶음기(DR-1, Taehwan Automation Industry Co., Bucheon, Korea)에서 1회에 50 g씩 20분, 30분, 40분 동안 볶아 100°C의 distilled water 1 L당 각각 2.5 g, 5 g, 7.5 g을 넣고 5분간 침지한 후 여과하여 냉장하면서 실험하였다.
- 즉, 추출물 희석액에 diethylene glycol (Daejung, Siheung, Korea)과 1N NaOH(Junsei Chemical Co., LTD, Tokyo, Japan)를 첨가하여 37°C에서 반응시킨 후 420 nm에서 흡광도를 측정(Human Co.,)하였다.
- 시료 추출물 용액 50 μL에 6×10-5 M의 DPPH 용액(Sigma Chemical Co., St Louis, MO, USA)을 가한 후 1시간 방치하여 515 nm에서 흡광도(X-ma 3000, Human Co., Seoul, Korea)를 측정한 후 수소이온 라디칼 생성소거 활성을 계산하였다.
- 각 추출물의 산화방지 활성은 Blois MS(1958)의 방법을 변형하여 DPPH 라디칼 소거 활성으로 평가하였다. 시료 추출물 용액 50 μL에 6×10-5 M의 DPPH 용액(Sigma Chemical Co.
- 각 시료 추출물의 폴리페놀 함량은 Folin-Danis 변법 (Folin O & Denis W 1912)으로 정량하였다. 추출물 희석액에 Folin 시약(Sigma Chemical Co., St Louis, MO, USA)을 첨가하고 10% Na2CO3(Junsei Chemical Co., LTD, Tokyo, Japan)를 가하여 혼합, 발색시킨 후 700 nm 에서 흡광도를 측정하였다. 이 때 표준물질은 cathchin (Sigma Chemical Co.
- 흰민들레 침출음료의 pH는 pH meter(Orion 3-star, Thermo Scientific Inc, Waltham, MA, USA)를 이용하여 측정하였다. 가용성 고형분의 함량은 농축된 추출물 2 mL를 취하여 105°C에서 건조시킨 후 증발 잔사의 양으로 표시하였다.
- 색도와 탁도는 spectrophotometer(Ultra Scan VIS, Hunter Lab, Reston, VA, USA)를 사용하여 흰민들레 침출음료의 색도를 측정하였다. 그 값을 Hunter color value 즉 명도(L value), 적색도(a value), 황색도(b value)로 나타내었고, 탁도는 490 nm에서 흡광도로 나타내었다.
- 예비 관능평가에서 우수한 특성을 보인 5 g/L 침출음료를 선정하여 볶음 시간에 따른 관능적 특성을 평가하였다. 관능평가 방법은 색, 향, 쓴맛, 떫은맛, 구수한맛, 전체적인 수응도에 대해 7점 척도로 평가하였다.
- 예비 관능평가에서 우수한 특성을 보인 5 g/L 침출음료를 선정하여 볶음 시간에 따른 관능적 특성을 평가하였다. 관능평가 방법은 색, 향, 쓴맛, 떫은맛, 구수한맛, 전체적인 수응도에 대해 7점 척도로 평가하였다. 관능검사 요원은 식품영양 전공 학부생 30명으로 음료의 특성 및 평가방법에 대한 자세한 설명을 듣고 평가하였다.
- aureus와 Listeria monocytogenes에서 다른 균주보다 높은 활성을 나타내어 흰민들레의 유용성을 나타내었다. 흰민들레 열수추출물의 항산화특성이 우수한 것을 기초로 흰민들레 침출음료를 제조하였다. 볶음시간이 길어질수록 pH는 낮아졌고, 가용성 고형분 함량은 침출량이 많을수록 증가하였으며, 볶음시간에 따라서는 일정한 증감패턴을 볼 수 없었다.
대상 데이터
- 흰민들레 건초에 20배의 증류수, 에탄올(Daejung, Siheung, Korea), 메탄올(Daejung, Siheung, Korea)을 가해 100°C와 80°C에 서 3시간 동안 환류 냉각 추출하여 여과한 액을 rotary vacuum evaporator(N-1000, Eylea, Tokyo, Japan) 로 일정량으로 농축시킨 후 시료로 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 흰민들레는 토종 흰민들레 농원(경남 함안군)에서 유기농으로 재배한 흰민들레 지상부 건초를 구입하여 냉동고에서 보관하며 사용하였다. 흰민들레 건초에 20배의 증류수, 에탄올(Daejung, Siheung, Korea), 메탄올(Daejung, Siheung, Korea)을 가해 100°C와 80°C에 서 3시간 동안 환류 냉각 추출하여 여과한 액을 rotary vacuum evaporator(N-1000, Eylea, Tokyo, Japan) 로 일정량으로 농축시킨 후 시료로 사용하였다.
- aureus(KACC 10768), Listeria monocytogenes(KACC 10764), Bacillus subtilis(KACC 10111), Bacillus cereus(KACC 10001), Pseudomonas aeruglnosa(KACC 10185), Salmonella enterica subsp. enterica (KACC 10763), Escherichia coli(KACC 10005)를 사용하였다. 사면배지에 배양한 균주는 1백금이 취해 tryptic soy broth 250 mL에 접종하고 37°C incubator(VS 1203P3N, Vision Sci.
- 관능평가 방법은 색, 향, 쓴맛, 떫은맛, 구수한맛, 전체적인 수응도에 대해 7점 척도로 평가하였다. 관능검사 요원은 식품영양 전공 학부생 30명으로 음료의 특성 및 평가방법에 대한 자세한 설명을 듣고 평가하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 이상 반복 실시하였고 실험결과는 평균과 표준편차로 표시하였으며 SPSS 19.0(SPSS In., Chicago, IL, USA)프로그램을 사용하여 시료간 분산분석 후 Duncan's multiple range test로 α=0.05 수준에서 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 각 시료 추출물의 total antioxidant activity는 linoleic acid(Kanto Chemical Co., INC, Tokyo, Japan) 유화액을 이용하여 40°C에서 24시간 저장한 후 thiocyanate 법(Kim EY 등 2004)으로 측정하였다.
- 각 시료 추출물의 폴리페놀 함량은 Folin-Danis 변법 (Folin O & Denis W 1912)으로 정량하였다.
- 각 시료 추출물의 총 플라보노이드 함량은 diethylene 비색법(AOAC 1995)으로 정량하였으며 naringin을 표준 물질로 하였다. 즉, 추출물 희석액에 diethylene glycol (Daejung, Siheung, Korea)과 1N NaOH(Junsei Chemical Co.
- 추출물의 항균성 검색은 paper disc법(Kim MS 등 2000)을 참고하여 실험하였다. 균주는 총 7종으로 Staphylococcus aureus subsp.
성능/효과
- 흰민들레 추출물의 polyphenol 함량은 열수추출물이 34.46 mg/g, 메탄올 추출물이 25.60 mg/g, 에탄올 추출물이 18.71 mg/g으로 추출용매에 따라 유의적 차이가 있었으며 flavonoid 함량과 마찬가지로 열수추출 시 가장 높았다(p<0.001).
- 흰민들레 추출물의 flavonoid 함량은 열수추출물에서 27.91 mg/g으로 가장 많았으며, 에탄올 추출물이 24.88 mg/g 이었고 메탄올 추출물이 24.37 mg/g으로 가장 적게 나타났다(p<0.001).
- 흰민들레 추출물의 산화방지 활성을 알기 위해 라디칼 소거활성을 측정한 결과 열수추출물이 71.87%로 가장 높았고, 메탄올 추출물이 57.37%였으며, 에탄올 추출물이 가장 낮은 15.07%로 추출용매에 따른 유의적인 차이를 보였다(p<0.001).
- 흰민들레를 각각 증류수, 에탄올, 메탄올로 추출한 결과 수율은 증류수가 31.4%로 가장 높았고, 두 번째로 메탄올이 16.7%, 에탄올이 6.2%로 가장 낮았다(Table 1).
- 폴리페놀류는 지질의 과산화에 대한 항산화제, 혈압상승억제, 혈액 중의 콜레스테롤 상승 억제 등의 기능성을 가지는데(Min SH & Lee BR 2007), 식물에 존재하는 많은 phytochemical 중 폴리페놀 화합물과 flavonoid류는 여러 식품에 널리 분포되어 있으며(Choi SY 등 2005) 천연항산화제로서 작용할 수 있다는 연구들이 보고되고 있어 흰민들레가 항산화제로서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 여겨진다. 흰민들레의 total antioxidant activity는 열수 추출물이 53.96%로 가장 높았고, 에탄올 추출물이 50.35%, 메탄올추출물이 49.98%로 가장 낮은 수치를 나타냈는데 에탄올추출물과 메탄올추출물은 통계적으로 유의적인 차이가 없었다. 대조구의 수치는 비타민C가 96.
- 98%로 가장 낮은 수치를 나타냈는데 에탄올추출물과 메탄올추출물은 통계적으로 유의적인 차이가 없었다. 대조구의 수치는 비타민C가 96.72%, 비타민E가 93.10%로 측정되었다(Table 2). 식품이나 체내의 생체막에 존재하는 지질의 산화 연쇄반응에 관여하는 활성라디칼에 전자나 수소 원자를 공여하여 안정한 형태의 라디칼로 전환시켜 산화를 막는 것을 항산화작용이라고 하며(Min SH & Lee BR 2007), 이러한 라디칼을 환원시키거나 상쇄시키는 능력이 크다면 높은 항산화활성을 고 있다고 할 수 있다.
- 유지에 대한 민들레(Taraxacum platycarpum)의 항산화력을 측정한 연구에서는 열수추출물과 에탄올 추출물의 항산 화력이 높다고 하였으며(Choi W 등 1992), 민들레 추출물의 라디칼 소거활성을 측정하기 위하여 EPR(electron paramagnetic resonance)를 이용하여 superoxide anion radical을 측정한 결과, 대조구에 비해 에탄올 추출물은 5% 정도, 메탄올 추출물은 25% 정도, 열수물 추출물은 60% 정도로 물 추출물이 가장 효과적으로 superoxide anion radical을 제거하는 것으로 보고하였고, 물 분획물이 시판 항산화제인 BHT, BHA보다는 매우 높은 비타민 C와 동등한 활성을 나타내고 있다고 하였다(Kang MJ 등 2002). 이는 본 연구의 항산화특성 실험 결과에서 열수추출물이 가장 높은 활성을 보인 것과 같은 경향이며, 이로 미루어 보았을 때 흰민들레 침출차도 열수추출과 조건이 비슷하므로 항산화능이 높을 것으로 생각된다.
- 7.5 g/L 침출시에는 볶음시간이 증가할수록 가용성 고형분의 함량은 유의적으로 증가하였으며(p<0.001), 2.5 g/L와 5 g/L 침출시에는 40분 볶은 경우 20분 볶았을 때 보다 오히려 감소하는 결과를 보였다.
- aureus (KACC 10768), Listeria monocytogenes(KACC 10764), Bacillus subtilis(KACC 10111), Bacillus cereus(KACC 10001), Pseudomonas aeruglnosa(KACC 10185), Salmonella enterica subsp. enterica(KACC 10763), Escherichia coli (KACC 10005) 총 7종의 균으로 항균력을 측정하였는데, 모든 균주가 에탄올 추출물에서 가장 높은 항균효과를 나타내었다(Table 3). 열수추출물에서는 Listeria monocytogenes만이 항균효과를 나타내었고, Listeria monocytogenes 는 모든 추출물에서 각각 8, 15, 10 mm의 clear zone을 나타내었다.
- enterica(KACC 10763), Escherichia coli (KACC 10005) 총 7종의 균으로 항균력을 측정하였는데, 모든 균주가 에탄올 추출물에서 가장 높은 항균효과를 나타내었다(Table 3). 열수추출물에서는 Listeria monocytogenes만이 항균효과를 나타내었고, Listeria monocytogenes 는 모든 추출물에서 각각 8, 15, 10 mm의 clear zone을 나타내었다. 또한 Pseudomonas aeruglnosa와 Salmonella enterica subsp.
- )의 열수추출물, 에탄올 추출물의 Staphylococcus aureus subsp. aureus, Escherichia coli에 대한 항균효과의 연구에서 18 mm 이상의 활성을 보인 결과보다는 낮은 항균성을 보였다. Listeria monocytogenes는 호기성이며 냉장상태에서도 비교적 안정한 세균으로 본 실험에서 흰민들레 열수추출물이 Listeria monocytogenes에 항균효과가 있었으므로 개발하고자하는 추출 음료에 항균특성을 낼 수 있을 것으로 사료된다.
- 흰민들레 침출차의 가용성 고형분은 흰민들레 침출량이 많을수록 증가하였으며 볶음시간에 따라서는 일정한 증감 경향을 볼 수 없었다(Table 5). 7.
- 밝기는 볶음시간 증가에 따라 침지 중량과 관계없이 유의적으로 감소하였으며(p<0.001), 적색도는 2.5~5 g/L의 침지 중량까지는 볶음시간 증가에 따라 유의적으로 감소하였고(p<0.001), 7.5 g 사용한 침출차는 오히려 유의적으로 증가하는 결과를 보였다(p<0.001).
- 001). 탁도는 볶음시간이 길어질수록, 침출량이 많아질수록 유의적으로 높아졌다. 들깻잎차의 볶음 시간이 증가할수록 밝기, a, b값이 증가하였으나 유의성이 낮았다고 하였고(Han HS 등 2004), 구기자 열수추출물은 볶음시간 증가에 따라 밝기는 어두워졌고 적색도는 증가, 황색도는 감소하였다고 보고한 바 있다(Lee BY 등 1995).
- 흰민들레 침출차의 관능평가 결과는 Table 7에 나타내었다. 관능평가 결과, 색과 구수한 맛, 전체적인 수응도에서 시료간의 유의적인 차이가 있었다. 색은 볶는 시간이 길수록 색이 좋다고 하였고, 가장 구수한맛이 좋은 음료는 흰민들레를 40분간 볶은 것이며, 전체적인 맛 역시 흰 민들레를 40분간 볶은 음료가 가장 좋은 것으로 평가되었다.
- 관능평가 결과, 색과 구수한 맛, 전체적인 수응도에서 시료간의 유의적인 차이가 있었다. 색은 볶는 시간이 길수록 색이 좋다고 하였고, 가장 구수한맛이 좋은 음료는 흰민들레를 40분간 볶은 것이며, 전체적인 맛 역시 흰 민들레를 40분간 볶은 음료가 가장 좋은 것으로 평가되었다. 이상의 결과로 색과 구수한맛이 흰 민들레 음료의 전체적인 맛에 영향을 주는 중요한 요인임을 알 수 있다.
- 색은 볶는 시간이 길수록 색이 좋다고 하였고, 가장 구수한맛이 좋은 음료는 흰민들레를 40분간 볶은 것이며, 전체적인 맛 역시 흰 민들레를 40분간 볶은 음료가 가장 좋은 것으로 평가되었다. 이상의 결과로 색과 구수한맛이 흰 민들레 음료의 전체적인 맛에 영향을 주는 중요한 요인임을 알 수 있다.
- 본 연구에서는 우리나라 고유의 유용식물이며, 오래전부터 음식과 약으로 사용되어 온 토종 흰민들레를 활용하고자 추출물의 항산화특성과 항균특성을 측정하였고, 흰민들레를 침출음료에 응용하고자 볶음시간과 침출량에 따른 특성변화를 분석하였다. 흰민들레의 항산화특성은 DPPH radical scarvenging activity, flavonoid 정량, polyphenol 정량, total antioxidant activity의 총 4가지 실험을 하여 모든 실험에서 흰민들레의 열수추출물이 높은 항산화 특성을 보였고, 메탄올 추출물과 에탄올 추출물은 열수추출물보다는 낮은 항산화 특성을 나타내었다. 흰민들레 추출물의 항균작용은 Salmonella enterica subsp.
- 흰민들레 추출물의 항균작용은 Salmonella enterica subsp. enterica와 Escherichia coli을 제외한 모든 균주에서 에탄 올 추출물의 항균활성이 나타났고, 열수추출물은 Listeria monocytogenes만 항균활성을 보였다. 특히 위험한 식중독균으로 알려진 Staphylococcus aureus subsp.
- 특히 위험한 식중독균으로 알려진 Staphylococcus aureus subsp. aureus와 Listeria monocytogenes에서 다른 균주보다 높은 활성을 나타내어 흰민들레의 유용성을 나타내었다. 흰민들레 열수추출물의 항산화특성이 우수한 것을 기초로 흰민들레 침출음료를 제조하였다.
- 흰민들레 열수추출물의 항산화특성이 우수한 것을 기초로 흰민들레 침출음료를 제조하였다. 볶음시간이 길어질수록 pH는 낮아졌고, 가용성 고형분 함량은 침출량이 많을수록 증가하였으며, 볶음시간에 따라서는 일정한 증감패턴을 볼 수 없었다. 색도는 볶음시간이 길어질수록 밝기가 어두워졌으며 탁도는 볶음시간이 길어질수록 탁해짐을 알 수 있 었다.
- 볶음시간이 길어질수록 pH는 낮아졌고, 가용성 고형분 함량은 침출량이 많을수록 증가하였으며, 볶음시간에 따라서는 일정한 증감패턴을 볼 수 없었다. 색도는 볶음시간이 길어질수록 밝기가 어두워졌으며 탁도는 볶음시간이 길어질수록 탁해짐을 알 수 있 었다. 관능평가 결과 침지 중량 5 g에 볶음시간 40분의 흰민들레 침출차가 전체적인 기호도에서 가장 높은 점수를 받았다.
- 색도는 볶음시간이 길어질수록 밝기가 어두워졌으며 탁도는 볶음시간이 길어질수록 탁해짐을 알 수 있 었다. 관능평가 결과 침지 중량 5 g에 볶음시간 40분의 흰민들레 침출차가 전체적인 기호도에서 가장 높은 점수를 받았다.
- 이상의 결과를 종합하여 볼 때 흰민들레 열수추출물은 우수한 항산화성을 보이며, 식중독균에서 일부 항균효과를 낼 수 있는 유용한 식물자원이며, 음료로 제조시 볶음 시간 40분, 침출농도 5 g/L가 적당한 것으로 사료된다.
후속연구
- aureus, Escherichia coli에 대한 항균효과의 연구에서 18 mm 이상의 활성을 보인 결과보다는 낮은 항균성을 보였다. Listeria monocytogenes는 호기성이며 냉장상태에서도 비교적 안정한 세균으로 본 실험에서 흰민들레 열수추출물이 Listeria monocytogenes에 항균효과가 있었으므로 개발하고자하는 추출 음료에 항균특성을 낼 수 있을 것으로 사료된다.
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