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문제 정의
- 따라서, 강한 생리활성을 갖는 강황을 다양한 식물성 식품소재로써 활용하기 위해 A. oryzae를 이용하여 발효 강황추출물을 제조하고 발효과정이 강황의 항산화, 항균활성에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 이에 따라, 일반강황(C.
- 본 연구는 강황의 천연 기능성 식품소재로서 활용성을 높이기 위해 무발효 CAS와 발효시킨 FCAS을 이용하여 항산화, 항균활성특성을 비교하였다. CAS의 수분함량은 13.
- oryzae를 이용하여 발효 강황추출물을 제조하고 발효과정이 강황의 항산화, 항균활성에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 이에 따라, 일반강황(C. aromatica Salisb. without fermentation, CAS)과 발효강황(Fermented C. aromatica Salisb., FCAS)의 천연 식품소재로써의 가치를 조명하고 식품산업에서 강황 활용을 위한 기초자료로 제공하고자 한다.
가설 설정
- 2) ND: Not detected.
제안 방법
- 37°C에서 24시간 배양한 후, 560 nm에서 흡광도를 측정(Woongi science Co.)하여 탁도가 나타나지 않은 시험관의 농도를 MIC값으로 측정 하였다.
- Louis, MO, USA) 2 mL를 가하여 vortex한 후 실온의 암소에서 30분간 반응시켰다. 510 nm에서 분광광도계를 사용하여 흡광도를 측정(Woongi science Co.)하였고, 표준물질로 naringin(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)을 분석하여 작성한 검량선에 흡광도를 대입하여 총 플라보노이드 함량(mg NE/100 g)을 산출하였다.
- 총 페놀함량은 시료의 페놀성화합물과 시약이 반응하여 청색으로 발색되는 Folin-Denis method(Folin O & Denis W 1915, Ra HN & Kim HY 2014)를 이용하여 분석하였다. 각각의 시료 추출물을 10배 희석하여 사용하였으며, 희석액 1 mL와 50% Folin-ciocalteu reagent(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 2 mL를 혼합하여 실온에서 3분간 방치한 후, 10% Na2NO3(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 1 mL를 혼합하고 vortex하여 실온에서 30분간 반응시켜 분광광도계(SP-2000UV, Woongi science Co., Seoul, Korea)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준곡선은 gallic acid를 표준물질로 하여 mg GAE/g으로 작성하였으며 3회 반복 실험하여 측정 하였다.
- , Seoul, Korea)로 측정하였다. 강황의 유기산 함량은 산도측정법으로 실시하였으며, 각 시료 5 g과 증류수 5 g을 혼합하여 0.1 N-NaOH (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)로 pH가 8.3이 될 때까지 적정하여 시료 5 g을 중화하는데 필요한 NaOH의 양을 젖산으로 환산하여 유기산(%, w/v)로 나타내었다.
- 4 mL를 가하여 교반한 후 실온에서 30분간 반응시켰다. 분광광도계(Woongi science Co.)를 이용하여 517 nm에서 3회 반복하여 흡광도를 측정하였고, 시료 무첨가군과 비교하여 DPPH 전자공여능을 다음과 같이 산출하였다. 이 때 무첨가군은 시료와 동량의 99.
- 균주에 대한 최소억제농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC)는 broth micro dilution method에 의해 분석 하였다(Kim SY 등 2011, Kim YS 등 2011). 시험관에 TSB를 0.5 mL씩 분주하여 시험균 배양액 1 mL를 제 1 시험관에 넣고 혼합한 후, 0.5 mL를 취해 제 7 시험관까지 넣어 교반시켜 4.00, 3.00, 2.00, 1.00, 0.50, 0.25, 0.13 mg/mL의 농도로 희석하였다. 37°C에서 24시간 배양한 후, 560 nm에서 흡광도를 측정(Woongi science Co.
- , Seoul, Korea)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준곡선은 gallic acid를 표준물질로 하여 mg GAE/g으로 작성하였으며 3회 반복 실험하여 측정 하였다.
- CAS 및 FCAS 추출물은 100 μL/mL 농도로 60 μL를 paper disc에 완전히 흡수시켜 최종 농도를 6 mg/disc로 하고, 배지 표면에 밀착시킨 후 각 균주의 배양 온도조건에 따라 24시간 배양하였다. 항균력은 disc 주위의 clear zone의 직경 (cm)을 3회 반복 측정하여 비교하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 강황은 인도산 가루타입으로 흥일당(Seoul, Korea)에서 구입하여 냉동보관하며 시료로 사용하였다. FCAS는 A. oryzae를 스타터로 이용하였으며, 99.7%의 강황과 0.3%의 A. oryzae로 제조되었다. 항산화 활성 및 항균활성 측정을 위해 각 시료 5 g에 ethanol (Sigma Chemical Co.
- 실험에 사용된 균주는 한국미생물보존센터(Seoul, Korea) 에서 분양받아 명시된 조건에 따라 72시간 계대배양하여 활성화시켰다. Gram positive는 Bacillus cereus KCCM 40935, Staphylococcus aureus KCCM 11335, Listeria monocytogenes KCCM 40307을 사용하였고, Gram negative는 Escherichia coli O157:H7 KCCM 11591를 사용하였다. 배지는 tryptic soy broth와 agar(Dfico Laboratories, Detroit, MI, USA), nutrient broth와 agar (Dfico)를 생육 배지로 사용하였다.
- Gram positive는 Bacillus cereus KCCM 40935, Staphylococcus aureus KCCM 11335, Listeria monocytogenes KCCM 40307을 사용하였고, Gram negative는 Escherichia coli O157:H7 KCCM 11591를 사용하였다. 배지는 tryptic soy broth와 agar(Dfico Laboratories, Detroit, MI, USA), nutrient broth와 agar (Dfico)를 생육 배지로 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 강황은 인도산 가루타입으로 흥일당(Seoul, Korea)에서 구입하여 냉동보관하며 시료로 사용하였다. FCAS는 A.
- 실험에 사용된 균주는 한국미생물보존센터(Seoul, Korea) 에서 분양받아 명시된 조건에 따라 72시간 계대배양하여 활성화시켰다. Gram positive는 Bacillus cereus KCCM 40935, Staphylococcus aureus KCCM 11335, Listeria monocytogenes KCCM 40307을 사용하였고, Gram negative는 Escherichia coli O157:H7 KCCM 11591를 사용하였다.
- 결과 값은 시료 첨가군과 무첨가군을 비교하여 radical 소거활성을 백분율(%)로 나타내었다. 이 때 무첨가군은 시료와 동량의 99.9% 에탄올을 사용하여 대조군으로 하였다.
- 결과 값은 시료 첨가군과 무첨가군을 비교하여 radical 소거활성을 백분율(%)로 나타내었다. 이 때 무첨가군은 시료와 동량의 99.9% 에탄올을 사용하여 대조군으로 하였다.
데이터처리
- CAS 및 FCAS의 비교를 위해 독립표본 t-test로 분석하였으며 p<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
- 통계분석은 SPSS Statistics(ver. 20.0, IBM Inc., New York, NY, USA)를 이용하여 평균±표준편차로 표시하였다.
이론/모형
- ABTS radical 소거활성은 Re R 등(1999)의 방법을 적용하여 측정하였다. 2,2'-azino-bis(Sigma Chemical Co.
- CAS 및 FCAS의 DPPH 전자공여능 측정은 Blois MS (1958) 및 Choi SJ & Kim HY(2014)의 방법에 준하여 수소공여효과를 측정하였다.
- CAS 및 FCAS의 pH는 AACC method 10-50D(2000)의 방법을 바탕으로 분석하였다. 시료 5 g과 증류수 45 mL를 비이커에 넣고 교반시킨 후 상등액을 pH meter(CP411, Sechang Instruments.
- CAS 및 FCAS의 총 플라보노이드 함량은 Moreno MI 등(2000) 및 Byeon YS & Kim HY(2015)의 방법을 적용하여 측정하였다.
- 균주에 대한 최소억제농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC)는 broth micro dilution method에 의해 분석 하였다(Kim SY 등 2011, Kim YS 등 2011). 시험관에 TSB를 0.
- 수분함량은 105°C의 상압가열 건조법 (J-DSA2, Jisico Co., Seoul, Korea), 회분은 550°C의 직접 회화법(J-FM, Jeil science Co., Gyeonggi, Korea)을 이용하여 분석하였다.
- 시료의 일반성분 분석은 AOAC(1980)의 방법을 참고하여 실시하였다. 수분함량은 105°C의 상압가열 건조법 (J-DSA2, Jisico Co.
- 지방의 함량은 산 분해법(OF-22GW, Jelo tech, Seoul, Korea)으로 측정하였고 단백질의 함량은 micro-Kjeldahl의 질소 정량법(Foss tecator digestor auto & Kjeltec auto 2300, Foss, MA, USA)을 사용하였으며, 탄수화물 함량은 100에서 수분, 조회분, 조단백질, 조지방의 중량을 뺀 값으로 계산하였다.
- 총 페놀함량은 시료의 페놀성화합물과 시약이 반응하여 청색으로 발색되는 Folin-Denis method(Folin O & Denis W 1915, Ra HN & Kim HY 2014)를 이용하여 분석하였다.
- 항균 활성 검사를 위해 디스크 확산법(paper disc method)을 통해 측정하였다(Kim SY 등 2011, Kim YS 등 2011). 활성화된 균 배양액은 560 nm에서 흡광도를 측정 (Woongi science Co.
성능/효과
- ABTS 활성소거능은 FCAS 시료군이 60.21%로 CAS 시료군의 42.76%와 비교하여 유의적으로 높은 결과를 보였으며(p<0.01), DPPH 전자공여능에서도 FCAS가 50.12%로 CAS에 비해 유의적으로 높은 라디컬 소거 활성을 나타내었다(p<0.001).
- CAS과 FCAS의 항균효과를 디스크 확산법으로 비교한 결과는 Table 5와 같다. B. cereus 균주의 plate에서 CAS 및 FCAS 추출물의 clear zone 직경이 각각 2.73 cm, 3.70 cm로 나타나 가장 큰 활성을 보였다. S.
- CAS 및 FCAS 추출물의 총 페놀함량 분석결과(Table 3), CAS는 g당 32.92 mg GAE로 나타나, FCAS의 23.07 mg GAE와 비교하여 다소 높은 함량을 보였으나 유의차는 없었다. 체내에서 산소 free radical 반응에 의한 생체조직의 노화나 질병으로부터 조직보호를 도와주는 폴리페놀류는 공기 중에서 폴리페놀 산화효소에 의해 산화되어 갈변화 되거나, 일부는 불용성물질을 만들어 폴리페놀 화합물의 양이 감소되면서 강황을 식품재료로 활용할 때단점이 되기도 하는 떪은 맛과 쓴맛이 없어지기도 한다 (Kim YS 등 2011, Yang CS 등 2000).
- 001). CAS와 FCAS의 항균효과를 확인하고 활성의 차이를 비교하기 위하여 실시한 디스크확산법에 의한 결과는 B. cereus 및 S. aureus 균주에서 CAS disc 및 FCAS disc 모두 균이 자라지 않는 clear zone이 관찰 되었는데, FCAS 시료군의 clear zone직경은 각각 3.70 cm, 2.70 cm로 나타났다. CAS 시료군은 각각 2.
- CAS의 수분함량은 13.07%로 나타나 FCAS의 7.33%와 비교하여 유의적으로 높은 결과를 보였으나(p<0.001), 단백질, 지방 및 탄수화물함량은 FCAS가 높은 경향을 보였다.
- DPPH 전자공여능 측정에서도 FCAS가 50.12%로 CAS에 비해 유의적으로 높게 나타났다(p<0.001).
- 001). FCAS의 단백질, 지방 및 탄수화물함량은 각각 10.09, 3.71 및 72.81%의 값으로 유의차는 없었으나 CAS의 8.80, 3.64 및 68.54%의 값보다 높은 경향을 보였다. Park HK & Kim JK(2008)의 연구에서 된장을 1주에서 3주 동안 발효 시켰을 때 대사산물인 butyric acid 함량이 증가 하였던 경우에서와 같이, 본 연구에서도 발효 과정 중 대사산물의 축적과 수분함량의 감소로 단위 무게 당 고형 물질이 증가한 결과로 사료된다.
- 97 cm로 측정되어 FCAS 추출물의 항균활성이 더 높은 것으로 분석되었다. L. monocytogenes 균주는 FCAS 추출물에서만 2.47 cm의 clear zone을 형성하였으며, 그람 음성균 E. coli는 CAS 및 FCAS 추출물 디스크에 clear zone이 형성되지 않아 미생물 생육저해 활성이 미비한 것으로 나타났다. Bae MS(2007)의 연구에서도 그람양성균인 S.
- 70 cm로 나타나 가장 큰 활성을 보였다. S. aureus 균주에서는 FCAS 추출물의 clear zone 직경이 2.70 cm로 나타났으며 CAS 추출물의 clear zone 직경은 1.97 cm로 측정되어 FCAS 추출물의 항균활성이 더 높은 것으로 분석되었다. L.
- 항균활성결과에 따라 CAS 및 FCAS 에탄올 추출물의 정량적 항균농도를 판단하기 위한 최소억제농도(MIC)분석 결과는 Table 6에 제시하였다. 디스크확산법에 의해 clear zone을 형성하여 억제 균주로 확인되었던 B. cereus는 FCAS추출물의 농도가 0.50 mg/mL일 때 불활성 되었고, 0.25 mg/mL에서 미생물 생장이 관찰되어 0.25-0.50 mg/mL의 MIC값을 보였다. CAS 추출물은 1.
- 0 mg/mL의 MIC값을 나타내었다. 반면, CAS 추출물은 2.00-3.00 mg/mL의 범위에서 MIC의 값을 보여 FCAS의 항균활성이 더 큰 것으로 측정되었다.
- 산도측정결과, FCAS의 유기산 함량은 0.41%로 CAS 0.27%와 비교하여 유의적으로 높은 결과를 보였다(p<0.001).
- 001). 총 페놀함량과 총 플라보노이드 함량 분석결과, CAS가 FCAS과 비교하여 다소 높은 활성을 보였으나 유의차는 없었다. ABTS 활성소거능은 FCAS 시료군이 60.
후속연구
- 00 mg/mL범위의 MIC값을 보여 항균효과를 위해 FCAS보다 많은 양의 시료가 요구되는 것으로 나타났다. 본 연구 결과 강황을 발효시키면 천연기능성 식품소재로서 유기물, 유기산함량과 radical 소거 및 항균활성이 높게 측정되었음을 확인하였으며, 발효 중 쓰고 떪은 맛은 감소되었을 것으로 사료되어 향후 식품산업에서 강황과 발효 강황을 이용할 때 항산화 및 항균성의 기초자료가 될 것으로 사료된다.
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