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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 다양한 생리활성을 가진 헛개나무를 전주지역의 전통주인 모주에 활용하여 건강기능성 모주 및 무알코올 음료로써 모주의 가능성을 모색하고자 헛개나무 모주를 제조한 후 관능적, 이화학적 분석 및 항산화 활성과 동물실험을 통한 생리활성을 검증하였다.
제안 방법
- Protocol에 따라 96 well plate에 시약을 분주한 뒤 37°C에서 20분간 incubation 하였다. 450 nm에서 흡광도를 측정한 후 SOD의 superoxide anion의 생성 저해를 나타내는 SOD activity(inhibition rate%)를 계산하였다.
- 시료는 암호화하여 임의의 순서로 제시하였으며 각각의 시료 200mL를 1회용 종이컵에 담아 제시하였다. 5개의 sample(0, 0.5, 1, 5, 10%)을 대상으로 관능검사 항목은 향기(aroma), 단맛 (sweetness), 신맛(sourness), 구수한 맛(roasted nutty taste), 청량감(refreshing), 목넘김(swallowing), 뒷맛(aftertaste), 외관(appearance), 전체적인 기호도(overall acceptability)를 평가하였다. 평가 방법은 7점 척도법으로 ‘매우 좋다’를 7점, ‘매우 나쁘다’를 1점으로 평가하도록 하였다.
- SOD 활성은 SOD 측정용 kit # K335-100(BioVision, Mountain View, CA, USA)을 이용하여 측정하였다(24). SOD 농도는 superoxide anion이 SOD에 의해 산화되어 oxygen과 formazan을 형성하는데, 이때 생성된 formazan dye의 농도를 측정하였다. Protocol에 따라 96 well plate에 시약을 분주한 뒤 37°C에서 20분간 incubation 하였다.
- pH는 Docu-pH Meter(Sartorius, Göttingen, Germany)를 이용하여 측정하였고, 산도는 시료 10 mL에 0.1 N NaOH 용액을 가하여 pH가 8.4에 도달할 때까지 소요된 양으로부터 산출하여 젖산의 함량으로 환산하였다.
- 개발된 헛개나무 모주의 생리활성을 평가하기 위해 동물 실험을 실시하였다. 실험동물은 4주령 ICR 수컷 마우스 60 마리를 구입하여 1주일 동안 환경에 적응시킨 후 난괴법 (randomized block design)에 의해 총 6군으로 나누어 4주간 사육하였는데, 6군은 증류수섭취군(NC), 알코올섭취군 (EC), 알코올+일반 모주 저농도섭취군(MCL, 1 mL/kg bw), 알코올+일반 모주 고농도섭취군(MCH, 2 mL/kg bw), 알코올+헛개나무 모주 저농도섭취군(MDL, 1 mL/kg bw), 알코올+헛개나무 모주 고농도섭취군(MDH, 2 mL/kg bw)이다.
- 다양한 농도로 헛개나무를 첨가하여 제조한 헛개나무 모주의 관능검사 결과를 바탕으로 헛개나무 1% 첨가군을 최종 실험군(MH)으로 하였으며 일반 모주를 대조군(MC)으로 이화학적 분석, 항산화 활성 및 동물실험을 통한 생리활성 검증에 사용하였다. 실험군과 대조군의 레시피는 Table 2에 나타내었다.
- 4에 도달할 때까지 소요된 양으로부터 산출하여 젖산의 함량으로 환산하였다. 당도는 굴절당도계(ATAGO, Tokyo, Japan)로 측정하였고, 환원당은 DNS(3,5-dinitrosalicylic acid)(22)에 의해 측정하였다. 시료 농도는 0~25 mg/mL로 희석하였다.
- 증류수섭취군은 시료 대신 증류수를 20% 알코올과 동량으로 경구 투여하였다. 사육기간 중 실험동물의 체중은 1주일에 한 번 측정하였고 물과 식이는 자유롭게 섭취하도록 하였으며, 식이섭취량은 격일로 사료 잔량을 측정하여 1일 섭취량으로 환산하였다.실험 기간 동안 사육실의 온도는 23±1℃, 습도는 50~60%로 유지하였으며 명암은 12시간 주기로 하였다.
- 헛개나무 첨가량을 결정하기 위해 전북대학교 식품영양학과 대학생 및 대학원생 50명을 대상으로 전북대학교 생활 과학대학의 실험실에서 관능검사를 실시하였다. 시료는 암호화하여 임의의 순서로 제시하였으며 각각의 시료 200mL를 1회용 종이컵에 담아 제시하였다. 5개의 sample(0, 0.
- 평가 방법은 7점 척도법으로 ‘매우 좋다’를 7점, ‘매우 나쁘다’를 1점으로 평가하도록 하였다. 시료의 섭취 사이에는 다음 시료의 평가에 영향을 주지 않기 위해 생수를 제공하여 반드시 입안을 헹궈 평가하도록 하였다.
- 개발된 헛개나무 모주의 생리활성을 평가하기 위해 동물 실험을 실시하였다. 실험동물은 4주령 ICR 수컷 마우스 60 마리를 구입하여 1주일 동안 환경에 적응시킨 후 난괴법 (randomized block design)에 의해 총 6군으로 나누어 4주간 사육하였는데, 6군은 증류수섭취군(NC), 알코올섭취군 (EC), 알코올+일반 모주 저농도섭취군(MCL, 1 mL/kg bw), 알코올+일반 모주 고농도섭취군(MCH, 2 mL/kg bw), 알코올+헛개나무 모주 저농도섭취군(MDL, 1 mL/kg bw), 알코올+헛개나무 모주 고농도섭취군(MDH, 2 mL/kg bw)이다. 알코올 투여는 Moon과 Cha(25)의 방법에 준하여 체중 kg 당 20% 알코올 4 g을 경구 투여하였다.
- 5% 첨가한 일반 모주를 대조군으로 하였으며, 관능평가 결과 대부분 항목에서 높은 기호도를 나타낸 헛개나무 1% 첨가 모주를 실험군으로 제조하였다. 알코올 농도 5도인 막걸리 1,500mL, 대추 30g, 생강 30g에 대조군은 계피 1.5%, 실험군은 헛개나무 1%를 첨가하여 3시간 동안 가열한 후, 흑설탕 45g, 백설탕 45g을 넣고 30분 동안 재가열하여 제조하였다. 헛개나무 열매 추출물을 첨가한 식혜의 경우 헛개나무 열매 추출물의 첨가량이 많을수록 당도가 높아지는 등(13) 헛개나무가 단맛을 가지고 있다는 연구 결과(15,20)가 있어, 칼로리 등을 고려하여 헛개나무 모주의 설탕 함량은 막걸리의 6%, 대조군의 설탕 함량은 막걸리의 7%로 하였다.
- 제조한 모주는 육안으로 관찰 시 전체적으로 짙은 갈색의 액체 상태였으나 좀 더 정확한 각각의 물리적 특성을 알아보기 위하여 색도를 분석하였다. 명도를 나타내는 L값은 대조군이 38.
- 알코올 투여는 Moon과 Cha(25)의 방법에 준하여 체중 kg 당 20% 알코올 4 g을 경구 투여하였다. 증류수섭취군은 시료 대신 증류수를 20% 알코올과 동량으로 경구 투여하였다. 사육기간 중 실험동물의 체중은 1주일에 한 번 측정하였고 물과 식이는 자유롭게 섭취하도록 하였으며, 식이섭취량은 격일로 사료 잔량을 측정하여 1일 섭취량으로 환산하였다.
- 평가 방법은 7점 척도법으로 ‘매우 좋다’를 7점, ‘매우 나쁘다’를 1점으로 평가하도록 하였다.
- 헛개나무 모주의 항산화 활성을 알아보기 위하여 DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical) radical 소거능 및 SOD(superoxide dismutase) 활성을 측정하였다. DPPH radical에 대한 소거 효과는 Tung 등(23)의 방법에 준하여 평가하였다.
- 헛개나무 첨가량을 결정하기 위해 전북대학교 식품영양학과 대학생 및 대학원생 50명을 대상으로 전북대학교 생활 과학대학의 실험실에서 관능검사를 실시하였다. 시료는 암호화하여 임의의 순서로 제시하였으며 각각의 시료 200mL를 1회용 종이컵에 담아 제시하였다.
- 헛개나무를 이용한 모주에 관한 연구가 거의 전무하므로 기능성 소재를 이용한 음료 개발에 관련된 여러 선행연구(16-19)를 참고하였다. 헛개나무의 첨가량을 원주 대비 다양한 농도(0, 0.5, 1, 5, 10%)로 설정하였으며 열매와 줄기의 비율은 1:1로 하였고, 모주 제조 시 비율에 따라 무게를 측정하여 첨가하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용된 원주(알코올 5도 막걸리)는 (주)전주 주조(Jeonju, Korea)에서 구입하여 사용하였고, 첨가되는 부재료인 대추와 생강은 전주 중앙시장에서, 흑설탕과 백설탕(CJ Cheil Jedang Co., Incheon, Korea)은 대형 마트에서, 헛개나무 열매와 줄기는 금산건재약초(Jeonju, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 모든 재료는 4℃에서 냉장 보관하면서 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 모주는 전주지역 제조업체인 (주)전주 주조의 제조 방법을 사용하여 계피를 1.5% 첨가한 일반 모주를 대조군으로 하였으며, 관능평가 결과 대부분 항목에서 높은 기호도를 나타낸 헛개나무 1% 첨가 모주를 실험군으로 제조하였다. 알코올 농도 5도인 막걸리 1,500mL, 대추 30g, 생강 30g에 대조군은 계피 1.
데이터처리
- 각 군 간에 유의한 차이가 있을 경우 P<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test를 실시하여 검증하였다.
- 또한 두 군 간의 비교는 independent t-test를 실시하여 분석하였다(P<0.05).
- 통계처리는 SPSS 12.0 for windows program(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균(mean)±표준편차(standard deviation, SD)로 나타내었고, 각 군 간의 통계적 유의성 검증은 ANOVA 분석을 하였다.
이론/모형
- 헛개나무 모주의 항산화 활성을 알아보기 위하여 DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical) radical 소거능 및 SOD(superoxide dismutase) 활성을 측정하였다. DPPH radical에 대한 소거 효과는 Tung 등(23)의 방법에 준하여 평가하였다. Methanol에 용해시킨 0.
- , Seoul, Korea)으로 분석하였다. 간 조직에서 총 지질을 Folch 등(26)의 방법에 따라 추출한 후 중성지방 및 총 콜레스테롤 수준을 시판키트 (Asan Phamaceutical Co., Seoul, Korea)를 사용하여 효소법으로 측정하였다.
- 실험군과 대조군을 대상으로 AOAC 방법(21)에 준하여 일반성분을 분석하였다. 수분 함량은 105℃ 상압 가열건조법, 조지방 함량은 Soxhlet 추출법을 이용하여 분석하였다. 조단백질 함량은 Kjeldahl 질소정량법, 조회분 함량은 550℃에서 건식회화법으로 측정하였다.
- 실험군과 대조군을 대상으로 AOAC 방법(21)에 준하여 일반성분을 분석하였다. 수분 함량은 105℃ 상압 가열건조법, 조지방 함량은 Soxhlet 추출법을 이용하여 분석하였다.
- 실험동물은 4주령 ICR 수컷 마우스 60 마리를 구입하여 1주일 동안 환경에 적응시킨 후 난괴법 (randomized block design)에 의해 총 6군으로 나누어 4주간 사육하였는데, 6군은 증류수섭취군(NC), 알코올섭취군 (EC), 알코올+일반 모주 저농도섭취군(MCL, 1 mL/kg bw), 알코올+일반 모주 고농도섭취군(MCH, 2 mL/kg bw), 알코올+헛개나무 모주 저농도섭취군(MDL, 1 mL/kg bw), 알코올+헛개나무 모주 고농도섭취군(MDH, 2 mL/kg bw)이다. 알코올 투여는 Moon과 Cha(25)의 방법에 준하여 체중 kg 당 20% 알코올 4 g을 경구 투여하였다. 증류수섭취군은 시료 대신 증류수를 20% 알코올과 동량으로 경구 투여하였다.
- 수분 함량은 105℃ 상압 가열건조법, 조지방 함량은 Soxhlet 추출법을 이용하여 분석하였다. 조단백질 함량은 Kjeldahl 질소정량법, 조회분 함량은 550℃에서 건식회화법으로 측정하였다.
- 헛개나무를 이용한 모주에 관한 연구가 거의 전무하므로 기능성 소재를 이용한 음료 개발에 관련된 여러 선행연구(16-19)를 참고하였다. 헛개나무의 첨가량을 원주 대비 다양한 농도(0, 0.
- 혈중의 중성지방(TG) 및 총 콜레스테롤(TC)은 자동분석기(Fuji Film DRI-CHEM 3500i, Fujifilm, Tokyo, Japan), HDL-콜레스테롤은 phosphotungstic acid/MG2+ 침전효소법(Asan Phamaceutical Co., Seoul, Korea)으로 분석하였다. 간 조직에서 총 지질을 Folch 등(26)의 방법에 따라 추출한 후 중성지방 및 총 콜레스테롤 수준을 시판키트 (Asan Phamaceutical Co.
성능/효과
- SOD 활성은 대조군은 66.58%, 헛개나무 모주는 82.65%로 측정되었고, 헛개나무 모주의 값은 대조군에 비해 유의적으로 높은 값을 나타내었다(P<0.05).
- 05), 패널들이 걸쭉하고 진한 갈색인 시판되는 모주의 색에 익숙하기 때문으로 사료된다. 관능검사 결과를 보아 전체적인 기호도는 외관과 향기보다는 단맛, 목넘김, 뒷맛이 좋은 것이 기호도가 높은 것을 알 수 있었다. 향기를 제외한 대부분 항목에서 헛개나무 첨가량이 증가할수록 기호도가 증가하다가 헛개나무 첨가량 5% 이상에서 기호도가 감소하는 경향을 보였으며, 전반적으로 헛개나무 1% 첨가군이 가장 높은 기호도를 나타내었다.
- 5% 첨가군에서 가장 높은 기호도를 나타내었다. 구수한 맛은 대조군과 10% 첨가군에서 가장 낮고 0.5% 첨가군에서 가장 높은 기호도를 나타내었다. 청량감은 10% 첨가군에서 가장 낮고 1% 첨가군에서 점수가 높아 유의적인 차이가 있었다(P<0.
- 향기는 5% 첨가군이 가장 낮고 대조군이 가장 높은 기호도를 나타내었는데 이것은 패널들이 시판되는 모주의 계피향에 익숙하므로 대조군의 기호도가 높았던 것으로 사료된다. 단맛은 전체적으로 헛개나무를 첨가한 모주가 높았으며, 특히 1% 첨가군이 가장 높은 기호도를 나타내었다. 신맛은 대조군과 10% 첨가군에서 가장 낮고 0.
- 열량은 대조군(MC)과 헛개나무 모주(MH)에서 각각 57, 56 kcal/100 g으로 분석되었다. 대조군과 실험군 모두 수분 비율이 가장 높았는데 수분 함량은 대조군이 85.91 g/100 g, 실험군이 86.77 g/100 g으로 분석되었다. 실험군은 대조군보다 조지방, 조단백질의 함량이 높았으며, 대조군은 탄수화물, 조회분의 함량이 실험군보다 많았다.
- DPPH radical 소거법은 DPPH의 짙은 자색이 탈색되는 정도에 따라 그 물질의 항산화능을 나타낸다. 대조군과 헛개나무 모주의 DPPH radical 소거능은 약 51.76~52.07%로 측정되었으며 두 그룹 간의 유의적인 차이는 없었다(Table 5). 대조군과 실험군의 부재료인 계피와 헛개나무는 비슷한 수준의 높은 항산화 효과가 보고된 바 있다(31).
- 28%로 측정되었다. 대조군과 헛개나무 모주의 pH 및 산도는 거의 유사하여 헛개나무 모주가 모주의 일반적인 품질에 헛개나무의 영양학적 우수성을 겸비하였다고 사료된다. Kwon 등(5)의 연구에서는 12종의 전주 모주가 당도 4.
- 본 연구에서 HDL-콜레스테롤은 일반 모주 고농도섭취군(MCH) 170.64 ±19.92 mg/dL, 헛개나무 모주 저농도섭취군(MDL) 170.88 ±12.87 mg/dL, 헛개나무 모주 고농도섭취군(MDH) 178.01 ±19.20 mg/dL로 알코올섭취군(EC) 149.02±23.93 mg/dL에 비해 유의적으로 높은 수준을 나타내었다(P<0.05).
- 91로 헛개나무 모주가 비교적 높게 측정되었지만 유의적인 차이는 없었다. 산도는 막걸리의 발효 과정 중에 생성되는 산 물질(유기산, 탄산가스, 산성 아미노산, 기타 산 물질)의 함량을 나타내며, 휘발성 향기 성분과 함께 막걸리의 맛, 냄새, 보존성과 관련이 있는데, 대조군에서 0.3%, 헛개나무 모주에서 0.28%로 측정되었다. 대조군과 헛개나무 모주의 pH 및 산도는 거의 유사하여 헛개나무 모주가 모주의 일반적인 품질에 헛개나무의 영양학적 우수성을 겸비하였다고 사료된다.
- 77 g/100 g으로 분석되었다. 실험군은 대조군보다 조지방, 조단백질의 함량이 높았으며, 대조군은 탄수화물, 조회분의 함량이 실험군보다 많았다. 따라서 헛개나무 모주의 주된 성분은 수분과 탄수화물이었으며 약간의 조단백(1.
- 전반적인 기호도는 1% 첨가군이 가장 높았으며 유의적인 차이가 있었다(P<0.05).
- 05). 향기는 5% 첨가군이 가장 낮고 대조군이 가장 높은 기호도를 나타내었는데 이것은 패널들이 시판되는 모주의 계피향에 익숙하므로 대조군의 기호도가 높았던 것으로 사료된다. 단맛은 전체적으로 헛개나무를 첨가한 모주가 높았으며, 특히 1% 첨가군이 가장 높은 기호도를 나타내었다.
- 관능검사 결과를 보아 전체적인 기호도는 외관과 향기보다는 단맛, 목넘김, 뒷맛이 좋은 것이 기호도가 높은 것을 알 수 있었다. 향기를 제외한 대부분 항목에서 헛개나무 첨가량이 증가할수록 기호도가 증가하다가 헛개나무 첨가량 5% 이상에서 기호도가 감소하는 경향을 보였으며, 전반적으로 헛개나무 1% 첨가군이 가장 높은 기호도를 나타내었다.
- 1과 같다. 혈중 중성지방, 총 콜레스테롤 함량은 증류수섭취군(NC)에 비해 알코올섭취군(EC)에서 높은 값을 나타냈으며, HDL-콜레스테롤 함량은 낮은 값을 나타내었다. Baraona와 Lieber (34)는 알코올을 장기간 섭취 시 고중성지방혈증과 고콜레 스테롤혈증을 유발한다고 보고하였으며, Lee 등(35)도 에탄올 투여 시 혈청 내 총 지질 및 중성지방 함량이 대조군에 비해 증가됨을 보고하여 본 연구와 일치하는 결과를 보였다.
- 05). 혈중 지질 농도는 일반 모주 고농도섭취군(MCH)과 헛개나무 모주 저농도섭취군(MDL)에서 비슷한 경향을 보였는데 이와 같은 결과는 헛개나무 모주 섭취가 일반 모주 섭취보다 혈중 지질 농도에 더 효과적임을 나타낸 것이라 사료된다. Hong 등(37)과 Choi 등(6)의 연구에서도 헛개나무 추출물로 증가된 혈중 중성지방 및 콜레스테롤 함량이 감소되었다고 보고하여 본 연구 결과와 일치하였다.
- 혈중 총 콜레스테롤은 일반 모주 고농도섭취군(MCH) 133.4±23.21 mg/dL, 헛개나무 모주저농도섭취군(MDL) 139.67±20.89 mg/dL, 헛개나무 모주 고농도섭취군(MDH) 140.4±31.16 mg/dL로 알코올섭취군(EC) 167.72±31.15 mg/dL에 비해 유의적으로 낮은 수준을 나타내었다(P<0.05).
후속연구
- 본 연구 결과는 헛개열매 열수 추출물 및 헛개열매 추출액 발효물의 21일간 급여에서 간 조직 중성지방과 총 콜레스테롤이 유의적으로 감소하였다고 보고한 Choi 등(6)과 만성적인 에탄올 섭취 시간에서 지방산 합성은 촉진되고 분해는 억제되므로 지방이 축적되어 지방간을 유발하며 영양상태가 양호한 상태에서도 장기간의 에탄올 섭취로 지방간이 유발될 수 있다고 한 Decarli와 Lieber(38) 및 Lieber 등(39)의 보고와 유사한 결과를 보였다. 이상의 실험 결과들을 종합해 볼 때 헛개나무 모주는 에탄올 투여에 의해 나타나는 혈중 및 간 중 지질 수준에 긍정적인 영향을 미치고 있어 이를 이용한 기능성 음료의 가능성이 높다고 사료된다.
- 이러한 결과는 10종의 약용식물 추출물의 항산화 효과를 측정한 연구(32)에서 비교적 높은 superoxide 음이온 라디칼 소거능을 나타낸 헛개나무의 항산화 효과에 대한 연구 결과와 일치한다. 이에 높은 superoxide 음이온 라디칼 소거능을 나타낸 헛개나무 모주는 산화적 스트레스와 노화 예방에 좋은 효과를 가지고 있는 항산화 물질로써 이용 가치가 높다고 사료된다.
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