[논문]증포 삼채뿌리 메탄올추출물의 항산화 성분 및 항산화 활성

전현일; 양재헌; 송근섭; 김영수

doi:10.3746/jkfn.2016.45.12.1725

증포 삼채뿌리 메탄올추출물의 항산화 성분 및 항산화 활성
Antioxidant Compounds and Activities of Methanolic Extracts from Steam-Dried Allium hookeri Root 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.45 no.12, 2016년, pp.1725 - 1731

전현일 (전북대학교 식품공학과) , 양재헌 (전북대학교 헬스케어사업단) , 송근섭 (전북대학교 식품공학과) , 김영수 (전북대학교 식품공학과)

초록
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증포처리가 삼채뿌리 메탄올추출물의 항산화 성분(총 페놀성 화합물 함량, 갈변물질, 함황화합물) 및 항산화 활성(DPPH 라디칼 소거 활성, ABTS 라디칼 소거 활성, SOD 유사 활성, 환원력)에 미치는 영향을 조사하였다. 증포 횟수가 2회에서 4회로 증가함에 따라 생 삼채뿌리보다 총 페놀성 화합물 함량이 각각 2.1배와 2.3배 증가했으며 갈변물질도 파장에 상관없이 유사한 경향이었다. 반면 함황화합물은 alliin이 각각 159.2배와 479.9배, cycloalliin이 각각 1.9배와 1.7배 감소하였다. 생 및 증포 삼채뿌리 메탄올추출물의 항산화 활성의 $EC_{50}$ 값은 DPPH 라디칼 소거 활성이 0.43~1.81 mg/mL, ABTS 라디칼 소거 활성은 7.53~13.71 mg/mL, SOD 유사 활성은 0.34~3.23 mg/mL, 환원력은 2.20~8.38 mg/mL로 증포처리에 의해서 생 삼채뿌리보다 $EC_{50}$ 값이 감소하였다. 항산화 성분과 각 항산화 활성에 대한 $EC_{50}$ 값의 결정계수($R^2$)는 0.82 이상의 높은 값을 나타내어 강한 상관성을 나타내었다. 결과적으로 증포처리는 삼채뿌리의 항산화 활성을 증가시키는 데 효과적인 가공방법으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was carried out to investigate the effects of steam-drying on antioxidant compounds and antioxidant activity of Alliun hookeri root (AHR). The yield of methanolic extracts, total phenolic content (TPC), browning intensity (280 nm and 420 nm), and organosulfur compound contents (alliin and cycloalliin) in raw and steam-dried AHRs were 10.71~37.40%, $15.53{\sim}36.36{\mu}g/mg$, 0.48~2.09, 0.01~0.25, $1.46{\sim}700.61{\mu}g/mg$, and $1,173.95{\sim}2,182.60{\mu}g/mg$, respectively. Yield, TPC, and browning intensity of AHRs increased by steam-drying, whereas organosulfur compound contents decreased. Of all methanolic extracts from raw and steam-dried AHRs, four-time steam-drying showed the lowest $EC_{50}$ values (0.43, 7.53, 0.34, and 0.48 mg/mL, respectively) for DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity, SOD-like activity, and reducing power, whereas four-time steam-drying resulted in the highest TPC ($36.36{\mu}g/mg$) and browning intensity (2.09 and 0.25 at 280 and 420 nm, respectively). The antioxidant activities of methanolic extracts from raw and steam-dried AHRs were closely correlated with their TPC, browning intensity, and organosulfur compound content, showing correlation determination coefficient ($R^2$) values higher than 0.82. As a result, four-time steam-drying of AHRs could be useful as potential antioxidant sources.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

) 등 파속식물이 현재 건강기능식품으로 활용되는 상황에서 아직 삼채뿌리는 뛰어난 생리활성에도 불구하고 건강기능식품으로 활용이 미비한 실정이다(11). 이에 본 연구에서는 삼채뿌리를 항산화 용도의 건강기능식품으로 활용하기 위한 기초자료를 얻고자 증포처리 횟수가 삼채뿌리 메탄올추출물의 항산화 성분(페놀성 화합물, 갈변물질, 함황화합물 등)과 항산화 활성(DPPH 라디칼 소거 활성, ABTS 라디칼 소거 활성, SOD 유사 활성, 환원력 등)에 미치는 영향에 대하여 비교 분석하였다.

제안 방법

건조한 생 삼채뿌리 300g을 상압증자기(HD-300, Hyundaetotalmacine Co., Ltd., Gimpo, Korea)에 넣고 증자 (100℃, 4시간)한 후에 열풍 건조(60℃, 8시간)하는 증포처리 과정을 각각 2회와 4회 반복하였다. 증포처리한 삼채뿌리는 송풍 건조(30℃, 24시간)한 것을 완제품으로 하였다.
메탄올추출물 제조는 생삼채뿌리와 증포처리한 삼채뿌리를 제분(Single type stainless roller, Shinpoong Eng. Ltd., Gwangju, Korea)한 후에 표준망체(250 μm, Daihan Scientific Co., Ltd., Seoul, Korea)로 체질하였다. 체질한 삼채뿌리 100 g에 80% 메탄올 1,000 mL를 첨가하여 초음파 처리(25℃, 30분)한 후에 원심분리(5,000 rpm, 10 min) 및 여과(Whatman No.

대상 데이터

본 연구에 사용한 삼채는 전북 순창지역에서 2015년에 재배된 것으로 줄기와 뿌리를 절단한 후 뿌리만 열풍 건조(70℃, 12시간)하여 사용하였다. Pyrogallol, gallic acid, DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), ABTS(2,2-azino-bis-3-ethylbenzothiozoline-6-sulfonic acid), BHT (butylated hydroxytoluene), ascorbic acid, alliin 등은 Sigma-Aldrich사(St.

데이터처리

1, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었다. 각 시료 간의 유의성은 P< 0.05 수준에서 one way ANOVA로 분산분석한 후에 Duncan's multiple range test로 비교하였으며, 총페놀성 화합물과 갈변물질 같은 항산화 성분과 항산화 활성의 연관성은 Pearson 상관분석을 이용한 단순회귀분석(simple regression analysis)을 하여 비교하였다.

성능/효과

60 μg/mg으로 증포처리에 의해서 감소하였다. 즉 증포처리 횟수가 2회에서 4회로 증가함에 따라 생 삼채뿌리 메탄올추출물에 비하여 alliin은 각각 159.2배와 479.9배, cycloalliin은 각각 1.9배와 1.7배 감소하여 alliin이 증포처리 과정에서 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 삼채뿌리의 중요한 기능성 성분 중 하나인 함황화합물이 증포처리 횟수가 증가할수록 감소한다는 결과(2,24)와 유사하였으며, 이는 삼채뿌리에 존재하던 alliin이 증포처리 과정에서 파쇄, 절단, 전단, 휘발 등과 같은 물리적 요인과 alliinase와 같은 분해효소에 의해서 allicin, diallyl sulfide, diallyl disulfide, diallyl trisulfide 등과 같은 다양한 저분자 thiosulfinates로 전환되어 급격히 감소하는 것으로 추정된다(6).
36 μg/mg으로 증포처리에 의해서 증가하였다. 특히 증포처리 횟수가 2회에 서 4회로 증가함에 따라 생 삼채뿌리 메탄올추출물보다 수율은 각각 3.4배와 3.5배, 총페놀성 화합물 함량은 각각 2.1배와 2.3배 증가하였다. 삼채뿌리에는 gallic acid, chlorogenic acid, protocatechuic acid, hydroxybenzoic acid, vanillic acid, ferulic acid, sinapic acid, catechin, rutin 등과 같은 비배당체뿐만 아니라 ferulic acid-4-O-β-Dglucopyranoside와 같은 배당체 형태 등 다양한 페놀성 화합물이 존재한다고 알려져 있다(3,19).
006)은 양의 값을 나타내었다. 따라서 증포처리로 인한 삼채뿌리의 함황화합물 함량이 감소한다 할지라도 총페놀성 화합물과 갈변물질의 함량이 증가하여 삼채뿌리의 전체적인 항산화 활성이 증가된 것으로 판단된다. 이와 같은 결과는 귀리 메탄올추출물이 DPPH 라디칼 소거 활성, ABTS 라디칼 소거 활성, 환원력 등과 같은 항산화 활성에서 총페놀성 화합물이 높은 상관성을 보였으나 비타민 E는 상관성이 낮았다는 기존의 결과와 유사하였으며, 이는 항산화 성분의 종류와 특성에 따라 라디칼 소거능이나 금속이온 환원력이 변하기 때문으로 판단된다(30,31).
생 및 증포처리한 삼채뿌리 메탄올추출물의 항산화 활성에 대한 결과는 Table 2와 같다. 생 및 증포처리한 삼채뿌리 메탄올추출물을 0.01~15 mg/mL의 농도로 조제하여 DPPH 라디칼 소거 활성, ABTS 라디칼 소거 활성, SOD 유사 활성 및 환원력에 관한 항산화 활성을 EC₅₀ 값으로 산출한 결과, DPPH 라디칼 소거 활성은 0.43~1.81 mg/mL, ABTS 라디칼 소거 활성은 7.53~13.71 mg/mL, SOD 유사 활성은 0.34 ~3.23 mg/mL 및 환원력은 2.20~8.38 mg/mL로 나타났으며, 모든 측정방법에서 증포처리에 의해 생 삼채뿌리보다 크게 감소하였다. 또한, 증포처리 횟수가 2회에서 4회로 증가함에 따라 생 삼채뿌리보다 DPPH 라디칼 소거 활성의 EC₅₀ 값이 각각 3.

후속연구

결과적으로 증포처리는 삼채뿌리 특유의 이취와 매운맛을 감소시켜줄 뿐만 아니라 페놀성 화합물과 갈변물질 같은 항산화 성분 함량을 증가시켜주므로 항산화용 건강기능성 식품 소재로 활용하기 위한 적합한 방법으로 판단된다(27). 그러나 증포처리 조건에 따라 색, 영양성분, 기능성 성분 및 이화학적 특성이 변하기 때문에 소재의 활용도를 높이기 위해서는 다른 항산화 성분에 관한 추가적인 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	삼채란 무엇인가?	삼채(Allium hookeri)는 해발 1,400미터 이상의 고랭지에서 자생하는 백합과(Liliaceae)의 파속 식물(Allium species)로 원산지인 미얀마에서는 쥬밋이라고 불리며 식용과 약용으로 사용되는 국민채소이다(1). 삼채는 2011년 국내 현지화에 성공한 후에 전국 각지에서 재배되면서 생산량이 지속해서 증가하고 있으나 삼채의 뿌리, 잎, 꽃 등 각 부위 중에서 식품 가공원료로는 아직 뿌리가 주를 이루고 있다(2).
	삼채뿌리에 함유된 페놀성 화합물에는 무엇이 있는가?	삼채는 2011년 국내 현지화에 성공한 후에 전국 각지에서 재배되면서 생산량이 지속해서 증가하고 있으나 삼채의 뿌리, 잎, 꽃 등 각 부위 중에서 식품 가공원료로는 아직 뿌리가 주를 이루고 있다(2). 삼채뿌리(Allium hookeri root, AHR)는 gallic acid, chlorogenic acid, protocatechuic acid, hydroxybenzoic acid, vanillic acid, ferulic acid, sinapic acid, catechin, rutin 등 페놀성 화합물과 allicin을 포함한 alkyl thiosulfinate 형태의 함황화합물을 다량 함유하고 있어 항산화, 항당뇨, 항염증, 항노화 등 다양한 생리활성이 있다고 알려져 있다(3-6).
	증포처리한 삼채뿌리 메탄올추출물에서 생 삼채뿌리보다 총 페놀성 화합물 함량이 증가하는 이유는 무엇인가?	삼채뿌리에는 gallic acid, chlorogenic acid, protocatechuic acid, hydroxybenzoic acid, vanillic acid, ferulic acid, sinapic acid, catechin, rutin 등과 같은 비배당체뿐만 아니라 ferulic acid-4-O-β-Dglucopyranoside와 같은 배당체 형태 등 다양한 페놀성 화합물이 존재한다고 알려져 있다(3,19). 이와 같은 결과는 수삼보다 홍삼 메탄올추출물의 총페놀성 화합물 함량이 높았다는 기존의 연구결과와 유사하였으며, 이는 삼채뿌리가 고온에서 찌고 말리는 과정에서 삼채뿌리의 식물 세포벽 내부 로 증기의 유입과 배출이 반복되면서 고분자 페놀성 화합물이 저분자 페놀성 화합물로 분해되거나 세포벽과 결합한 bound형 페놀성 화합물이 추출용매에 손쉽게 용해되는 free형 페놀성 화합물로 전환되기 때문에 생 삼채뿌리보다 증포 삼채뿌리의 TPC가 증가한 것으로 추정된다(20,21).

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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