본 연구에서는 생물전환에 의한 품종별 참깨의 lignan 함량, 총 페놀 함량, 항산화 활성(DPPH radical 소거능, ORAC 지수)을 측정하였다. 그 결과 lignan 함량은 생물전환에 의한 발효 참깨 S-3가 6.58 mg/g으로 가장 높았으며 비발효 참깨 S-4가 2.17 mg/g으로 가장 낮은 수치를 나타냈다. 생물전환을 통한 발효 시 5가지 품종별 참깨 모두 lignan 함량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 총 페놀 함량은 발효 참깨 S-2, S-3가 51.90 51.65 mg GAE/g으로 가장 높았고, 비발효 참깨 S-5가 16.70 mg GAE/g으로 가장 낮았으나 발효 시 46.70 mg GAE/g으로 나타나 약 3배 이상의 증가된 함량을 보였다. DPPH radical 소거능은 총 페놀 함량과 마찬가지로 발효 참깨 S-3에서 82.57%로 가장 높은 DPPH radical 소거능을 나타냈으며, 비발효 참깨 S-5에서 37.95%의 가장 낮은 소거능을 나타냈다. ORAC 지수의 경우는 발효 참깨 S-2에서 $1,067.80{\mu}M$ TE/g으로 가장 높은 활성을 보였고 그다음 발효 참깨 S-3, S-4가 각각 997.19, $1,020.03{\mu}M$ TE/g으로 나타났다. 비발효 참깨 S-5에서 $172.34{\mu}M$ TE/g으로 가장 낮게 나타났으나 발효 시 $1,020.03{\mu}M$ TE/g으로 확연히 증가하였다. 본 연구 결과를 종합하여 볼 때 생물전환에 의한 참깨 발효 시 lignan 함량의 증가와 다양한 항산화 모델에서 효능을 증대시키는 것으로 나타나 건강기능식품, 기능성 원료로써 활용 가능성이 높을 것으로 사료된다.
본 연구에서는 생물전환에 의한 품종별 참깨의 lignan 함량, 총 페놀 함량, 항산화 활성(DPPH radical 소거능, ORAC 지수)을 측정하였다. 그 결과 lignan 함량은 생물전환에 의한 발효 참깨 S-3가 6.58 mg/g으로 가장 높았으며 비발효 참깨 S-4가 2.17 mg/g으로 가장 낮은 수치를 나타냈다. 생물전환을 통한 발효 시 5가지 품종별 참깨 모두 lignan 함량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 총 페놀 함량은 발효 참깨 S-2, S-3가 51.90 51.65 mg GAE/g으로 가장 높았고, 비발효 참깨 S-5가 16.70 mg GAE/g으로 가장 낮았으나 발효 시 46.70 mg GAE/g으로 나타나 약 3배 이상의 증가된 함량을 보였다. DPPH radical 소거능은 총 페놀 함량과 마찬가지로 발효 참깨 S-3에서 82.57%로 가장 높은 DPPH radical 소거능을 나타냈으며, 비발효 참깨 S-5에서 37.95%의 가장 낮은 소거능을 나타냈다. ORAC 지수의 경우는 발효 참깨 S-2에서 $1,067.80{\mu}M$ TE/g으로 가장 높은 활성을 보였고 그다음 발효 참깨 S-3, S-4가 각각 997.19, $1,020.03{\mu}M$ TE/g으로 나타났다. 비발효 참깨 S-5에서 $172.34{\mu}M$ TE/g으로 가장 낮게 나타났으나 발효 시 $1,020.03{\mu}M$ TE/g으로 확연히 증가하였다. 본 연구 결과를 종합하여 볼 때 생물전환에 의한 참깨 발효 시 lignan 함량의 증가와 다양한 항산화 모델에서 효능을 증대시키는 것으로 나타나 건강기능식품, 기능성 원료로써 활용 가능성이 높을 것으로 사료된다.
This study investigated the lignan content, total phenol content, and antioxidant activities [2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging and oxygen radical absorbance capacity (ORAC)] of fermented sesame by cultivars. The results showed that the lignan contents of fermented and non-ferm...
This study investigated the lignan content, total phenol content, and antioxidant activities [2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging and oxygen radical absorbance capacity (ORAC)] of fermented sesame by cultivars. The results showed that the lignan contents of fermented and non-fermented sesame ranged from 2.35~6.58 mg/g and 2.17 to 6.58 mg/g, respectively. The highest total phenol contents of fermented and non-fermented sesame were 51.90 mg gallic acid equivalent (GAE)/g and 25.94 mg GAE/g, respectively. DPPH radical scavenging and ORAC value ranged from 37.95 to 82.57% and from 172.34 to $1,067.80{\mu}M$ TE/g in non-fermented sesame and fermented sesame, respectively. Fermented sesame had higher lignan content, total phenol content and antioxidant activities. than those of non-fermented sesame. Fermented sesame subjected to bioconversion showed increased lignan content and high antioxidant activity.
This study investigated the lignan content, total phenol content, and antioxidant activities [2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging and oxygen radical absorbance capacity (ORAC)] of fermented sesame by cultivars. The results showed that the lignan contents of fermented and non-fermented sesame ranged from 2.35~6.58 mg/g and 2.17 to 6.58 mg/g, respectively. The highest total phenol contents of fermented and non-fermented sesame were 51.90 mg gallic acid equivalent (GAE)/g and 25.94 mg GAE/g, respectively. DPPH radical scavenging and ORAC value ranged from 37.95 to 82.57% and from 172.34 to $1,067.80{\mu}M$ TE/g in non-fermented sesame and fermented sesame, respectively. Fermented sesame had higher lignan content, total phenol content and antioxidant activities. than those of non-fermented sesame. Fermented sesame subjected to bioconversion showed increased lignan content and high antioxidant activity.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
제안 방법
DPPH radical 소거능은 Mensor 등(21)의 방법을 변형하여 측정하였다. 각 시료 0.
따라서 본 연구에서는 생물전환을 통한 참깨 발효물의 기능성 성분의 증가와 관련된 lignan 함량의 분석, 총 페놀 함량 및 항산화 효능(DPPH radical 소거능 및 ORAC)을 비교평가하였다.
사용된 효소는 0.1 ~0.2, 1~2%로 첨가하여 50~60°C 조건에서 1~3시간 동안 shaking(250 rpm) 하여 효소/기질 반응을 수행하였다.
참깨를 효소처리 및 멸균과정을 거쳐 배양배지화한 액상 참깨에 표고균사를 접종하여 표고균사에 의한 생물전환 발효공정을 통해 참깨 발효물을 생산한 후 2차 생물전환 공정의 효소처리 공정을 수행하였다. 생물전환 발효공정에 있어서 발효미생물로 선정한 표고버섯 균사의 접종량 및 배양시간을 최적화하기 위하여 종균배양에서의 growth curve fitting을 통해 각 발효미생물의 배양상태를 확인하고 growth curve에서 cell mass 농도에 따라 3 point를 선정하였으며, 접종량은 각각 10%, 20%를 본 발효배양에 접종하여 배양시간 및 접종량을 비교하여 최적화를 진행하였다.
참깨 추출물은 2.5 g의 시료에 50 mL methanol을 첨가한 후 60분간 Sonicator(JAC Utrasonic, KODO, Hwaseong, Korea)를 사용하여 추출하였다. 추출 후 원심분리 기(3,000 rpm, 10분)를 사용하여 추출물의 고형성분을 제거한 다음 -20°C에서 보관하며 사용하였다.
참깨를 효소처리 및 멸균과정을 거쳐 배양배지화한 액상 참깨에 표고균사를 접종하여 표고균사에 의한 생물전환 발효공정을 통해 참깨 발효물을 생산한 후 2차 생물전환 공정의 효소처리 공정을 수행하였다. 생물전환 발효공정에 있어서 발효미생물로 선정한 표고버섯 균사의 접종량 및 배양시간을 최적화하기 위하여 종균배양에서의 growth curve fitting을 통해 각 발효미생물의 배양상태를 확인하고 growth curve에서 cell mass 농도에 따라 3 point를 선정하였으며, 접종량은 각각 10%, 20%를 본 발효배양에 접종하여 배양시간 및 접종량을 비교하여 최적화를 진행하였다.
참깨에 함유된 Lignan 화합물을 분석하기 위하여 추출물 시료를 0.45 μm syringe filter(Whatman, Maidstone, UK)로 여과 후 HPLC 분석에 사용하였다.
총 페놀 함량 측정은 Kaur와 Kapoor(20)의 방법을 변형하여 측정하였다. 각 시료 1 mL에 10% Folin-Ciocalteu's phenol reagent 1 mL를 첨가 후 2% Na2CO3 용액을 넣고 혼합하여 암소에서 1시간 동안 방치하였다.
측정 직전 과산화 라디칼 생성제인 144 mM AAPH 25 μL를 첨가한 다음 fluorescence microplate reader(SpectraMax i3, Molecular Devices)를 이용하여 excitation 485 nm, emission 535 nm의 조건으로 37°C에서 90분 동안 3분 간격으로 형광의 감소율을 측정하였다.
그리고 microplate reader(SpectraMax i3, Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)를 사용하여 750 nm에서 흡광도를 측정 하였다. 표준물질로 gallic acid를 이용하였으며 표준 검량 곡선(y=17.662x－0.0312, R2 =0.9979)으로부터 총 페놀 함량을 계산하였다.
효소처리 생물전환 공정 최적화를 위해 배양 기질인 참깨와 발효 배양산물인 배양균사체의 세포벽을 구성하고 있는 성분 중 유용물질을 세포벽으로부터 효율적으로 추출하기 위하여 cellulase, hemi-cellulase, pectinase, β-glucanase, β-glucosidase, lysozyme 등 다양한 세포벽 분해효소를 사용하여 공정 최적화 실험을 수행하였다.
본 실험에서 사용한 참깨 시료는 품종별 5종(Table 1)으로 2014년에 수확된 참깨를 국립식량과학원(Milyang, Korea)에서 제공받아 사용하였다. Sesamol, sesamin, sesamolin은 Chengdu Biopurify Phytochemicals Ltd.
참깨 생물전환산물의 회수는 추출 및 제제화 작업 후 동결 건조하여 분말을 수득하여 실험에 사용하였다.
데이터처리
4)Means with the different letters are significantly different (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
Lignan 함량, 총 페놀 함량, 항산화 활성 결과 값의 통계처 리는 SAS version 9.4(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 분석하였다. 유의성 분석은 one-way ANOVA 검정을 실시하였으며 Duncan의 다중범위 검정법(Duncan's multiple range test)으로 유의성은 P<0.
Lignan 화합물의 HPLC 분석은 식품첨가물 규정 방법(19)에 준하여 실시하였으며 분석에 사용한 기기는 Waters 2695 Separation Module HPLC system과 Waters 996 Photodiode Array Detector(Waters Co., Milford, MA, USA)로 분석용 column은 Sunfire™ C 18(4.6 mm×250 mm, 5.0 μm, Waters Co.)을 사용하였으며, 조건은 Table 2와 같다.
성능/효과
Lignan 화합물을 HPLC로 분석한 결과 sesamol, sesamin, sesamolin의 retention time이 각각 4.0, 9.0, 11.0분 대로 분리되었다(Fig. 1).
34 μM TE/g을 나타냈지만 발효 시 약 6배의 활성을 증가시켰다. ORAC 지수도 총 페놀 함량, DPPH radical 소거능의 결과와 유사하게 생물전환에 의한 참깨 발효 시 약 1.5~6배의 활성을 증가시킴을 확인할 수 있었다. Kang 등(32)은 시료 중 환원력이 높은 페놀성 화합물이나 flavonoid에 의하여 높은 전자공여능을 나타내며 전자공여능이 높을수록 강한 항산화 활성을 나타낸다고 보고하였다.
ORAC 지수를 측정한 결과(Table 4) 생물전환을 통한 발효 참깨 S-2에서 1,067.80 μM TE/g으로 가장 높게 나타났으며, 그다음으로 발효 참깨 S-3, S-4에서 각각 997.19, 1,020.03 μM TE/g으로 나타났다.
참깨의 생물전환 공정을 통한 lignan 함량 변화는 Table 3과 같다. 가장 높은 lignan 함량을 보이는 참깨는 S-3 발효물로 6.58 mg/g의 함량을 나타냈으며 가장 적은 함량을 보이는 참깨는 S-4 비발효물 2.17 mg/g으로 lignan 함량에 있어서 상당한 차이를 보였다. 이는 흑색 참깨가 황색, 백색 참깨보다 적은 양의 lignan을 함유하고 있다는 Kim 등(3)과 Kang 등(4)의 결과와 유사한 경향을 나타냈다.
Kang 등(32)은 시료 중 환원력이 높은 페놀성 화합물이나 flavonoid에 의하여 높은 전자공여능을 나타내며 전자공여능이 높을수록 강한 항산화 활성을 나타낸다고 보고하였다. 따라서 앞선 결과와 같이 생물전환을 통한 참깨 발효 시 페놀 성분의 증대로 항산화 활성이 증대된 것으로 사료된다.
57% 범위로 나타났다. 생물전환을 통한 발효 참깨 S-3에서 가장 높은 82.57%로 가장 높은 DPPH radical 소거 활성을 보였으며 비발효 참깨 S-5에서 37.95%의 가장 낮은 값을 보였으나 발효 시 radical 소거능이 77.73%로 증가하여 두 번째로 높은 활성을 나타냈다. 이는 총 페놀 함량과 유사한 결과로 총 페놀 함량이 가장 높았던 참깨 발효물 S-3(51.
91 mg/g 값을 보였다. 생물전환을 통해 발효된 참깨에서 lignan 함량이 유의적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
73%로 증가하여 두 번째로 높은 활성을 나타냈다. 이는 총 페놀 함량과 유사한 결과로 총 페놀 함량이 가장 높았던 참깨 발효물 S-3(51.65 mg GAE/g)에서 DPPH radical 소거능이 가장 높게 나타났다.
2와 같다. 총 페놀 함량은 생물전환을 통한 발효 참깨 S-2, S-3이 각각 51.90, 51.65 mg GAE(gallic acid equivalent)/g으로 비발효 참깨에 비해 약 2배가량 높게 나타났다. 비발효 참깨의 총 페놀 함량은 Shahidi 등(26)의 연구와 비슷한 경향을 나타내었다.
생물전환에 의한 품종별 참깨의 DPPH radical 소거능을 측정한 결과는 Table 4와 같다. 측정 결과는 37.95~82.57% 범위로 나타났다. 생물전환을 통한 발효 참깨 S-3에서 가장 높은 82.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
생물전환이란 무엇인가?
생물전환(bioconversion)이란 생물공정(bioprocessing), 생물변환(biotransformation), 생합성(biosynthesis) 그리고 생촉매(biocatalysis) 등의 용어와 동일한 의미를 가지며 미생물 발효 및 효소처리 등의 생물학적 방법을 통해 천연물이 함유하고 있는 생리활성 물질의 구조적 변화를 유도하여 유용 성분의 생성을 유도하는 기술이다. 기존의 발효공정과 비교하였을 때 상대적으로 간단한 원료물질에서 출발하는 발효공정에 비해 생물전환 공정은 미생물 또는 효소의 기질에 대한 선택성을 이용하여 전구물질로부터 산물을 생산한 다는 점에서 차이를 보이고 있으며, 특히 의약품이나 화장품의 유용성, 효과성을 향상시키는 데 이용되고 있다(16).
lignan 화합 물의 생리활성으로는 무엇이 알려져 있는가?
5%, 회분 5%로 구성되어 있으며, 참깨의 특이한 성분인 sesamol, sesamin, sesamolin, sesaminol과 같은 lignan 화합 물이 함유되어 있어 체내에서 항산화 작용과 같은 생리활성을 보인다고 알려져 있다(5,6). 현재까지 보고된 lignan 화합 물의 생리활성으로는 항산화(7), 항염증(8) 및 피부 미백과 피부 보호 효과(9), 신경 세포 보호 효과(10), 방사선에 의한 DNA 손상 및 지질 과산화물 생성 억제(11), LPS를 투여하여 패혈증을 유발한 rats에서 나타난 패혈증 억제 효과(12) 등의 연구가 활발히 이루어지고 있다.
생물전환을 통한 발효 참깨가 항산화 활성이 증가된 이유는?
Kang 등(32)은 시료 중 환원력이 높은 페놀성 화합 물이나 flavonoid에 의하여 높은 전자공여능을 나타내며 전자공여능이 높을수록 강한 항산화 활성을 나타낸다고 보고 하였다. 따라서 앞선 결과와 같이 생물전환을 통한 참깨 발효 시 페놀 성분의 증대로 항산화 활성이 증대된 것으로 사료된다.
참고문헌 (32)
Makinde FM, Akinoso R. 2014. Comparison between the nutritional quality of flour obtained from raw, roasted and fermented sesame (Sesamum indicum L.) seed grown in Nigeria. Acta Sci Pol Technol Aliment 13: 309-319.
Kim SU, Oh KW, Lee MH, Lee BK, Pae SB, Hwang CD, Kim MS, Baek IY, Lee JD. 2014. Variation of lignan content for sesame seed across origin and growing environments. Korean J Crop Sci 59: 151-161.
Kang MH, Oh MK, Bang JK, Kim DH, Kang CH, Lee BH. 2000. Varietal difference of lignan contents and fatty acids composition in Korean sesame cultivars. Korean J Crop Sci 45: 203-206.
Kamal Eldin A, Appelqvist LA. 1994. Variation in fatty acid composition of the different acyl lipids in seed oils from four Sesamum species. J Am Chem Soc 71: 135-139.
Kikugawa K, Arai M, Kurechi T. 1983. Participation of sesamol in stability of sesame oil. J Am Chem Soc 60: 1528-1533.
Esmaeilzadeh Kenari R, Mohsenzadeh F, Amiri ZR1. 2014. Antioxidant activity and total phenolic compounds of Dezful sesame cake extracts obtained by classical and ultrasoundassisted extraction methods. Food Sci Nutr 2: 426-435.
Lee HJ, Son DJ, Kang MH, Lee BC, Hong JT. 2006. Effect of lignan compound of sesame on LPS-induced nitric oxide generation in murine macrophage RAW 264.7 cells. J Soc Cosmet Scientists Korea 32: 173-180
Srisayam M, Weerapreeyakul N, Barusrux S, Kanokmedhakul K. 2014. Antioxidant, antimelanogenic, and skin-protective effect of sesamol. J Cosmet Sci 65: 69-79.
Prasad NR, Menon VP, Vasudev V, Pugalendi KV. 2005. Radioprotective effect of sesamol on gamma-radiation induced DNA damage, lipid peroxidation and antioxidants levels in cultured human lymphocytes. Toxicology 209: 225-235.
Hsu DZ, Chen KT, Li YH, Chuang YC, Liu MY. 2006. Sesamol delays mortality and attenuates hepatic injury after cecal ligation and puncture in rats: role of oxidative stress. Shock 25: 528-532.
Mensor LL, Menezes FS, Leitao GG, Reis AS, dos Santos TC, Coube CS, Leitao SG. 2001. Screening of Brazilian plant extracts for antioxidant activity by the use of DPPH free radical method. Phytother Res 15: 127-130.
Huang D, Ou B, Hampsch-Woodill M, Flanagan JA, Prior RL. 2002. High-throughput assay of oxygen radical absorbance capacity (ORAC) using a multichannel liquid handling system coupled with a microplate fluorescence reader in 96-well format. J Agric Food Chem 50: 4437-4444.
Fukuda Y, Nagata M, Osawa T, Namiki M. 1986. Chemical aspects of the antioxidative activity of roasted sesame seed oil, and the effect of using the oil for frying. Agric Biol Chem 50: 857-862.
Kim BK, Lim JH, Cho YS, Park KJ, Kim JC, Jeong JW, Jeong SW. 2008. Study on characteristics of cold-pressed sesame oil and virgin sesame oil. J East Asian Soc Dietary Life 18: 812-821.
Zainol MK, Abd-Hamid A, Yusof S, Muse R. 2003. Antioxidative activity and total phenolic compounds of leaf, root and petiole of four accessions of Centella asiatica (L.) Urban. Food Chem 81: 575-581.
Lee JY, Kim BK, Park HJ. 2013. Antioxidant activities and quality characteristics of fermented Codonopsis lanceolata tea according to heating processes. Korean J Food & Nutr 26: 693-699.
Foti MC, Daquino C, Geraci C. 2004. Electron-transfer reaction of cinnamic acids and their methyl esters with the DPPH. radical in alcoholic solutions. J Org Chem 69: 2309-2314.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.