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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 비수리를 물과 에탄올을 사용하여 추출하여 추출조건에 따른 추출물의 이화학적 특성을 측정하고, 일반성분 함량을 비롯하여 플라보노이드와 폴리페놀 함량 등 몇 가지 기능성분의 함량을 측정하였으며, 환원력, DPPH radical 소거능 및 아질산염 소거능 등 몇 가지 생리활성을 탐색하였다. 또한 이들 결과와 비수리 담금주의 측정결과를 비교함으로써 자생력을 가진 천연 자원으로서의 비수리의 유용성에 대한 기초자료를 마련하고자 하였다.
- 전국의 산야에 자생하는 야생 초본의 하나인 비수리의 천연물 자원으로서의 유용성에 대한 자료를 마련하기 위하여 비수리의 물과 에탄올 추출물 및 담금주의 몇 가지 이화학적 특성과 항산화 활성을 측정한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- ABTS 라디칼을 이용한 항산화력의 측정은 ABTS(2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonic acid)cation decolorization assay에 의한 방법[18]을 변형하여 측정하였는데, 7 mM ABTS 용액과 2.45 mM potassium persulfate 용액을 1:1로 혼합하고 24시간 암실에 방치한 후 이를 용매로 2배 희석하였다.
- 철환원력(FRAP, ferric reducing antioxidant power)은 산화 및 환원반응에 따른 환원력을 이용하여 항산화력을 결정하는 방법으로서 다음과 같이 측정하였다[17]. pH 3.6의 0.3 M acetate 완충용액과 10 mM의 TPTZ(2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5- triazine)용액 및 20 mM의 염화제2철 용액을 10:1:1의 비율로 실험직전에 혼합하여 반응액을 조제하고, 이 반응액과 추출물 시료를 1:1로 4분간 혼합한 다음 흡광도를 측정(파장 593 nm)하였으며, 황산철 검량선으로부터 철환원력을 결정하였다.
- 그리고 아질산염 소거능(NSA, nitrite scavenging ability)을 측정[14]하기 위해 각 용매별 추출물 1 mL에 1 mM의 아질산나트륨 2 mL를 가하고, 0.1 M citric acid와 0.1 citrate 완충액을 사용하여 반응용액의 pH를 1.2, 4.0 및 6.0으로 조정한 다음 반응액의 부피를 10mL로 하였다. 이 용액을 37℃에서 1시간 정치 후 1 mL를 취하고, 여기에 2% 초산용액 5 mL를 가하고 0.
- 4 mL의 Griess시약(1%의 sulfanilic acid 초산용액과 1% naphthylamine 초산용액을 1:1로 혼합한 시약)을 가한 다음 실온의 암소에서 15분간 정치한 후 흡광도(파장 520nm)를 측정하였다. 동일한 방법으로 Griess시약 대신 증류수를 사용하여 공시험을 행하고, 추출물 시료 첨가구와 무첨가구의 흡광도로부터 아질산염 소거능을 구하였다.
- 따라서 본 연구에서는 비수리를 물과 에탄올을 사용하여 추출하여 추출조건에 따른 추출물의 이화학적 특성을 측정하고, 일반성분 함량을 비롯하여 플라보노이드와 폴리페놀 함량 등 몇 가지 기능성분의 함량을 측정하였으며, 환원력, DPPH radical 소거능 및 아질산염 소거능 등 몇 가지 생리활성을 탐색하였다. 또한 이들 결과와 비수리 담금주의 측정결과를 비교함으로써 자생력을 가진 천연 자원으로서의 비수리의 유용성에 대한 기초자료를 마련하고자 하였다.
- 추출물과 담금주의 방향족 화합물 함량, 플라보노이드 함량, 페놀성 화합물 함량 및 아미노산 함량, 당도 등 몇 가지 기능성분 함량과 이화학적 추출특성을 측정하여 추출용매에 따라 비교하였다. 방향족 화합물함량은 추출물을 용매로 10배 희석하여 분광광도계(Jasco, V-570)를 사용하여 흡광도 측정(파장 280 nm)으로 결정하였으며[13], 플라보노이드 함량은 추출물 1mL에 diethylene glycol 10 mL와 1 N NaOH를 1 mL를 가하여 잘 섞고, 이를 37℃에서 1시간 반응시킨 후 흡광도를 측정(파장 420 nm)하여 표준물질로 naringin에 대한 상당량으로 구하였다[14]. 페놀성 화합물 함량은Folin-Denis법을 변형하여[15] 추출물과 페놀시약을 5mL씩 혼합하여 1분간 진탕하고 3분간 방치한 다음 5mL의 10% Na2CO3용액을 가한 후 1시간 동안 정치한 다음 흡광도를 측정(파장 720 nm)하여 측정하여 gallic acid에 대한 상당량으로 결정하였다.
- 비수리 추출물의 항산화 활성으로 전자공여능, 철 환원력, ABTS radical 소거능 및 아질산염 소거능 등을 측정하였다.
- 0으로 조정한 다음 반응액의 부피를 10mL로 하였다. 이 용액을 37℃에서 1시간 정치 후 1 mL를 취하고, 여기에 2% 초산용액 5 mL를 가하고 0.4 mL의 Griess시약(1%의 sulfanilic acid 초산용액과 1% naphthylamine 초산용액을 1:1로 혼합한 시약)을 가한 다음 실온의 암소에서 15분간 정치한 후 흡광도(파장 520nm)를 측정하였다. 동일한 방법으로 Griess시약 대신 증류수를 사용하여 공시험을 행하고, 추출물 시료 첨가구와 무첨가구의 흡광도로부터 아질산염 소거능을 구하였다.
- 전자공여능(EDA, electron donating ability)은 DPPH(1,1’-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 라디칼 소거활성을 기준하여 Burda와 Oleszek의 방법[16]을 변형하여 측정하였는데, 각 용매별 추출물 3 mL와 3 mL의 에탄올 및 0.5 mM의 DPPH를 섞은 후 암실에서 30분간 반응시켜 흡광도를 측정(파장 517 nm)으로 전자공여능을 결정하였다.
- 추출수율은 추출물 중의 가용성 고형분 함량을 측정하여 추출전 건조시료 중량에 대한 백분율로 추출수율을 결정하였다. 추출물과 담금주의 방향족 화합물 함량, 플라보노이드 함량, 페놀성 화합물 함량 및 아미노산 함량, 당도 등 몇 가지 기능성분 함량과 이화학적 추출특성을 측정하여 추출용매에 따라 비교하였다. 방향족 화합물함량은 추출물을 용매로 10배 희석하여 분광광도계(Jasco, V-570)를 사용하여 흡광도 측정(파장 280 nm)으로 결정하였으며[13], 플라보노이드 함량은 추출물 1mL에 diethylene glycol 10 mL와 1 N NaOH를 1 mL를 가하여 잘 섞고, 이를 37℃에서 1시간 반응시킨 후 흡광도를 측정(파장 420 nm)하여 표준물질로 naringin에 대한 상당량으로 구하였다[14].
- 추출수율은 추출물 중의 가용성 고형분 함량을 측정하여 추출전 건조시료 중량에 대한 백분율로 추출수율을 결정하였다. 추출물과 담금주의 방향족 화합물 함량, 플라보노이드 함량, 페놀성 화합물 함량 및 아미노산 함량, 당도 등 몇 가지 기능성분 함량과 이화학적 추출특성을 측정하여 추출용매에 따라 비교하였다.
- 추출은 일정량의 건조시료에 이 양의 15배에 해당되는 증류수와 에탄올을 추출용매로 사용하여 상온에서 24시간 동안 진탕 추출하고, GF/C 여과지로 흡인여과하여 시료 추출액을 얻었다. 이 때 에탄올을 용매로 사용한 경우 환류냉각기를 부착하여 용매의 손실을 방지하였다.
- 방향족 화합물함량은 추출물을 용매로 10배 희석하여 분광광도계(Jasco, V-570)를 사용하여 흡광도 측정(파장 280 nm)으로 결정하였으며[13], 플라보노이드 함량은 추출물 1mL에 diethylene glycol 10 mL와 1 N NaOH를 1 mL를 가하여 잘 섞고, 이를 37℃에서 1시간 반응시킨 후 흡광도를 측정(파장 420 nm)하여 표준물질로 naringin에 대한 상당량으로 구하였다[14]. 페놀성 화합물 함량은Folin-Denis법을 변형하여[15] 추출물과 페놀시약을 5mL씩 혼합하여 1분간 진탕하고 3분간 방치한 다음 5mL의 10% Na2CO3용액을 가한 후 1시간 동안 정치한 다음 흡광도를 측정(파장 720 nm)하여 측정하여 gallic acid에 대한 상당량으로 결정하였다.
- 항산화 활성 측정용 대조구로 ascorbic acid를 사용하여 각 항목에서 동일한 방법으로 측정하여 활성을 비교하였으며, 모든 측정은 3회 반복하여 그 평균값으로 결정하였다.
- 45 mM potassium persulfate 용액을 1:1로 혼합하고 24시간 암실에 방치한 후 이를 용매로 2배 희석하였다. 희석된 용액 3 mL에 각 추출물 2.4 mL를 가하고 7분 후에 흡광도를 측정(파장 734 nm)하여 시료를 첨가하지 않은 흡광도 값에 대한백분율로 ABTS 소거능을 결정하였다.
대상 데이터
- 실험재료로 사용된 비수리는 야생에서 전초로 채취하여 흐르는 물과 증류수로 세척한 다음 50℃에서 12시간 동안 풍건하고, 이를 1~2 cm 크기로 세절하여 재료로 사용하였다.
- 이 때 에탄올을 용매로 사용한 경우 환류냉각기를 부착하여 용매의 손실을 방지하였다. 추출물과 비교하기 위한 비수리 담금주는 건조된 비수리 시료 일정량에 시료 질량의 6.5배에 해당하는 H사의 시판 담금용 소주(농도 35%)를 가하여 음지에서 3개월간 상온 숙성시킨 후 GF/C 여과지로 여과하여 여액을 담금주 시료액으로 사용하였다. 여기서 담금용 소주 자체가 미치는 영향은 별도로 측정하지 않았다.
이론/모형
- 추출 시료와는 별도로 세절된 비수리 재료를 후드믹서로 분쇄하여 10 mesh 이하의 크기로 분말화한 다음AOAC(Association of Official Analytical Chemists)법에 따라 수분, 단백질, 지방 및 회분 등 일반성분 함량을 측정하였다.
성능/효과
- 1. 비수리의 유리 아미노산은 모두 22종이 검출되었고, 함량은 phosphoethanolamine 20.36> L-proline 18.02>ammonia 14.48>L-aspartic acid 12.96>γ-amino-n-butyric acid 10.67 % 등의 순서로 측정되었다.
- 2. 추출물의 방향족 화합물 함량은 농도 의존적으로 증가하였으며, naringin 함량으로 환산한 총플라보노이드 함량 및 gallic acid 함량으로 환산한 총페놀성 화합물 함량 모두 담금주>물 추출물>에탄올 추출물의 순서로 측정되었다.
- 3. DPPH라디칼 소거능에 기준한 전자 공여능은 담금주가 ascorbic acid의 81.4%로 가장 높았으며, 에탄올 추출물>증류수 추출물의 순서로 측정되었다.
- 4. 철 환원력과 ABTS라디칼 소거능은 담금주>증류수 추출물>에탄올 추출물의 순서로서 추출물 중의 플라보노이드와 페놀성 화합물 함량에 비례하였다.
- 5. 아질산염 소거능은 전자공여능의 순서와 같이 담금주>에탄올 추출물>물 추출물의 순서로 비교되었으며, 담금주의 경우 pH 1.2에서 96.6%로서 물 추출물의 2.6배에 해당되는 높은 소거활성으로 측정되었다.
- 가용성 고형분 함량을 기준한 추출수율은 증류수와에탄올 용매의 경우 각각 8.46%와 1.11%, 담금주의 수율은 11.84%로 측정되었고, 당도는 에탄올 추출물이 18.1 Brix로 가장 높게 나타났다.
- 8%로서 담금주의 전자공여능이 가장 높게 나타났다. 그러나 각 추출물의 가용성 고형분 함량에 대응되도록 ascorbic acid 용액을 조제하여 DPPH 라디칼 소거활성을 비교한 결과 ascorbic acid의 전자공여 능에 비하여 증류수 추출물은 22.7%, 에탄올 추출물은 76.4% 그리고 담금주는 81.4%의 활성을 보이는 것으로 측정되었다
- 담금주 96.6%, 에탄올 추출물 73.9% 그리고 물 추출물 36.9% 순으로서 앞서 방향족화합물 함량과 총플라보노이드 및 총페놀성 화합물 함량은 담금주>물추출물>에탄올 추출물의 순으로 측정되었고, 철 환원력과 ABTS라디칼 소거능도 동일한 경향이었으나 아질산염 소거능은 DPPH 라디칼 소거능에 의한 전자공여능의 순서와 같이 담금주>에탄올 추출물>물 추출물의 순으로 나타났다.
- 88 mM/g의 순으로 증가하였다. 담금주의 값은 그 가용성 고형분의 함량과 동일한 농도의 ascorbic acid의 철 환원력에 비하여 약 53.74%의 환원력으로 나타났다.
- 또한 Fig. 3으로 도시된 각 추출물의 페놀성 화합물함량은 gallic acid 함량으로 환산하여 담금주에서 270.8mg GAE/100g으로 가장 높게 나왔고, 물 추출물은 210mg GAE/100g, 에탄올 추출물은 87.3 mg GAE/100g으로 나타나 플라보노이드 함량과 동일한 순서로 측정되었다.
- 비수리 추출물과 담금주의 pH에 따른 아질산염 소거 능은 Fig. 7로 도시되어 가장 낮은 pH인 pH 1.2에서 가장 높게 측정되었다. 담금주 96.
- 비수리 추출물의 농도별 방향족 화합물의 함량을 흡광도 측정으로 도시한 결과 Fig. 1과 같이 농도 의존적으로 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 에탄올 추출물(BE)과 물 추출물(BW)은 농도 증가에 따라 흡광도 증가가 완만하게 증가하였으나 담금주(s.
- 비수리 추출물의 총 플라보노이드 함량은 naringin 함량으로 환산하였을 때 Fig. 2와 같이 물 추출물은 239.3mg NE/100g, 에탄올 추출물은 122.2 mg NE/100g으로 나타났으나 담금주의 경우 1532.6 mg NE/100g으로서 물 추출물의 6.4배에 해당하는 높은 함량이었다.
- 비수리의 증류수 추출물에 대하여 유리아미노산 함량을 분석한 결과 phosphoethanolamine을 비롯한 22종이 25.69 mg/100g함량으로 검출되었으며, phosphoethanolamine20.36>L-proline 18.02>ammonia 14.48>L-aspartic acid 12.96>γ-amino-n-butyric acid 10.67 % 등의 순서로 측정되었다.
- 에탄올 추출물(BE)과 물 추출물(BW)은 농도 증가에 따라 흡광도 증가가 완만하게 증가하였으나 담금주(s.liquor)의 경우는 큰 폭으로 증가하여 농도가 증가할수록 방향족 화합물의 함량도 증가하였으며, 용매별 추출물의 방향족 화합물 함량순서는 담금주>물>에탄올의 순서로 얻어졌다.
- 6배에 해당되는 높은 소거활성으로 측정되었다. 이들 측정결과 비수리 추출물 보다 비수리 담금주의 항산화 활성이 우수한 것으로 확인되었다.
- 증류수 추출물이나 에탄올 추출물 보다 담금주의 소거능이 가장 높았고, 이는 담금주의 고형분 함량에 대응되는 함량으로 측정한 ascorbic acid의 소거능과 거의 동일하게 높은 소거능으로 측정되었다.
- 4와 같이 얻어졌다. 증류수추출물의 경우 21.73%, 에탄올 추출물의 경우 73.71%,담금주의 경우 77.8%로서 담금주의 전자공여능이 가장 높게 나타났다. 그러나 각 추출물의 가용성 고형분 함량에 대응되도록 ascorbic acid 용액을 조제하여 DPPH 라디칼 소거활성을 비교한 결과 ascorbic acid의 전자공여 능에 비하여 증류수 추출물은 22.
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3.1 이화학적 추출특성
추출시료로 사용한 비수리의 일반성분 함량은 수분, 단백질, 지방 및 회분이 각각 8.9%, 12.5%, 2.3% 및 4.9%로 측정되었다. 비수리 건조중량 대비 15배 부피의 용매를 사용한 상온에서의 추출물의 수율과 담금주의 수율 및 당도 등 몇 가지 이화학적 특성을 Table 1에 나타내었다.
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