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문제 정의
- 선행연구에서 쌀 배아는 효소적인 방법 등으로 액화시켜도 특유의 쌀뜨물 냄새나 텁텁한 맛, 아린맛 및 떫은맛 등이 나타나, 기호도가 떨어지는 문제점이 발견되었다(Song HN 2007). 이에 본 연구에서는 미생물을 이용하여 발효 쌀 배아를 제조한 후 그 품질특성과 생리활성을 분석하였기에 보고하고자 하였다.
가설 설정
- 2) The enzyme activity was determined at 5 mg/mL of each samples.
제안 방법
- 5 mL를 넣어 진탕한 후 암실에서 5분간 반응을 유도 하였다. 517 nm에서 흡광도를 측정하여 DPPH 자유라디칼을 50% 억제하는데 요구되는 농도(IC50)를 계산하였다(Song HN 2013b).
- Angiotensin converting enzyme 저해효과측정은 Cushman과 Cheung(1971)의 방법을 변형하여 다음과 같이 측정하였다. 반 응구는 0.
- Folin-Ciocalteu reagent가 시료의 폴리페놀성 물질에 의해 환원된 결과, 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 측정 하였다(Song HN 2013a). 시료 1 mL에 2 N Folin-Denis reagent 1 mL를 가하여 진탕하고, 3분 후 10% Na2CO3 용액 5 mL를 가한 다음 실온에서 1시간 동안 반응시켰다.
- 쌀 배아의 활용가능성을 높이기 위한 기초연구로서 미생물을 이용하여 발효 쌀 배아를 제조한 후 품질특성과 생리활성을 분석하였다. 대조군인 왕겨와 쌀 배아 30% 및 70% 함유 시료를 Bacillus 속의 발효균으로 발효시켰다. 일반성분 분석 결과, 쌀 배아 함량이 증가할수록 조단백질 함량이 유의적으로 증가하였고, 발효 전에 비해 발효 후에 유의적으로 높았다.
- 시료 1 mL에 2 N Folin-Denis reagent 1 mL를 가하여 진탕하고, 3분 후 10% Na2CO3 용액 5 mL를 가한 다음 실온에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응액을 분광 광도계로 760 nm에서 흡광도를 측정하였고, gallic acid로 작 성한 표준곡선으로부터 total polyphenol 화합물의 함량을 구 하였다.
- 시료를 3배 희석하여 0.1% phenolphtalein 지시약 2~3방울을 가한 후, 0.1N NaOH 용액으로 pH 8.3이 될 때까지 적정하고, 소비된 0.1N NaOH 용액의 양을 식에 대입하여 계산 하였다.
- 쌀 배아 발효 전․후의 항산화 효과는 DPPH 법에 의한 전자공여능(Electron Donating Ability, EDA%)을 측정한 후, DPPH 자유라디칼을 50% 억제하는데 요구되는 농도인 IC50으로 비교하여, Table 4에 나타내었다. 대조군의 IC50은 가장 낮았으며 발효 전 3.
- 쌀 배아 시료는 도정시 미강과 쌀 배아의 비율을 달리하여 주문 제조하였다. 혼입된 배아의 비율에 따라 미강(Control), 쌀 배아 30% 함유시료(rice germ 30%; 이하 RG30) 및 쌀 배아 70% 함유시료(rice germ 70%; 이하 RG70)를 발효 전 시료로 사용하였다.
- 쌀 배아의 발효 전․후 일반성분을 비교하였다(Table 1). 수 분함량은 발효 전 11.
- 쌀 배아의 발효 전․후 품질 특성을 비교하였다(Table 2). 발효 전 pH는 5.
- 쌀 배아의 발효를 위하여 전보(Jung & Song 2009)에서와 같이 Bacillus 속의 초산발효균 원모배양액을 각 시료 무게의 40% 중량비로 접종하여 30일간 1차 발효시키고.
- 쌀 배아의 활용가능성을 높이기 위한 기초연구로서 미생물을 이용하여 발효 쌀 배아를 제조한 후 품질특성과 생리활성을 분석하였다. 대조군인 왕겨와 쌀 배아 30% 및 70% 함유 시료를 Bacillus 속의 발효균으로 발효시켰다.
대상 데이터
- 쌀 배아의 생리활성 분석을 위해 시료분말을 80% methanol 로 추출하여 실험에 이용하였다.
- 쌀 배아 시료는 도정시 미강과 쌀 배아의 비율을 달리하여 주문 제조하였다. 혼입된 배아의 비율에 따라 미강(Control), 쌀 배아 30% 함유시료(rice germ 30%; 이하 RG30) 및 쌀 배아 70% 함유시료(rice germ 70%; 이하 RG70)를 발효 전 시료로 사용하였다.
데이터처리
- 통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, USA)을 이용하 여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고, 처리간의 차이 유무를 one-way ANOVA(Analysis of variation)로 분석한 뒤, Duncan's multiple range test를 이용하여 p<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다
이론/모형
- , Torrington, CT, USA)로 분쇄하여 분말로 만들고, AOAC 방법(AOAC 1996)에 준하여 분석하였다. 수분함량은 105℃ 상압건조법, 회분함량은 550℃에서 직접회화법으로 분석하였다. 조단백질 함량은 micro-Kjeldahl 법을 이용한 단백질 자동분석기(Kjeltec protein analyzer, Tecator Co.
- 일반성분은 각 시료를 와링블렌더(Variable speed laboratory blender, LB20ES, Waring Lab., Torrington, CT, USA)로 분쇄하여 분말로 만들고, AOAC 방법(AOAC 1996)에 준하여 분석하였다. 수분함량은 105℃ 상압건조법, 회분함량은 550℃에서 직접회화법으로 분석하였다.
- 수분함량은 105℃ 상압건조법, 회분함량은 550℃에서 직접회화법으로 분석하였다. 조단백질 함량은 micro-Kjeldahl 법을 이용한 단백질 자동분석기(Kjeltec protein analyzer, Tecator Co., Hoeganaes, Sweden)로, 조지방 함량은 Soxhlet 법을 이용하여 분석하였다. 탄수화물은 전체 100%에서 수분, 조단백질, 조지방과 조회분 함량을 제외한 값으로 나타내었다.
- 총당 함량은 phenol-sulfuric acid 법으로 측정하였다. 시료 희석액에 5% phenol 1 mL를 가하여 진탕하고, 진한 H2SO4 5 mL를 가하여 다시 진탕한 후 10분간 방치하였다.
성능/효과
- 2) Inhibitory activity was expressed as the mean of 50% inhibitory concentration of triplicate determins, obtained by interpolation of concentration-activity curve.
- 플라보노이드 함량은 시료별 및 발효 전․후의 차이가 미미한 것으로 나타났다. DPPH 자유라디칼에 대한 전자공여능을 분석한 결과, 대조군의 IC50은 가장 낮았으며, 발효 전 3.77 mg/mL에서 발효 후 3.36 mg/mL로 유의적으로 감소하였다. 쌀 배아 30% 함유시료는 발효 전․후 각각 6.
- 69%로 증가하였으며, 모든 시료 중 가장 높았다. RG30 및 RG70 또한 발효 전 각각 43.12% 및 49.81%에서 발효 후 51.32% 및 59.32%로 유의적으로 활성이 증가하였다. Yeo 등(1995)은 녹차, 오룡차 및 홍차 추출물의 XO 저해활성 연구결과, polyphenol 화합물인 catechin 분획의 효소저해력이 가장 높았으며, 농도가 증가할수록 저해력도 증가하는 것으로 보고하였다.
- 51%로 증가한 것으로 나타났다. RG30은 발효 전 14.79%에서 발효 후 22.69%로 활성이 증가하였고, RG70은 각각 28.54%에서 33.91%로 유의적으로 증가하였다. 일반적으로 녹차의 catechin, 메밀의 rutin과 같은 polyphenol 성분들이 주요 ACE의 활성 저해인자로 알려져 있으며(Maruyama 등 1985), 일부 팥 유래 peptide 등도 ACE 저해효과가 있는 것으로 보고된 바 있다(Kwon 등 2000).
- 혈장내 증가된 요산은 용해도가 낮기 때문에 관절에 축적되어 심한 통증을 유발하는 통풍을 일으키며, 따라서 xanthine oxidase를 저해하는지의 여부는 통풍의 예방과 치료 예측에 중요한 지표가 된다(Cho 등 1993). 대조군의 xanthine oxidase 저해활성은 발효 전 59.65%에서 발효 후 63.69%로 증가하였으며, 모든 시료 중 가장 높았다. RG30 및 RG70 또한 발효 전 각각 43.
- 53 mg/mL로 감소하였다. 발효 전․후 폴리페놀 함량은 대조군이 0.59 및 0.73 mg GAE/g으로 가장 높았고 쌀 배아 30% 및 70% 함유시료는 발효 전 각각 0.26 및 0.28 mg GAE/g에서 발효 후 0.52 및 0.70 mg GAE/g과 같이 유의적으로 증가하였다. 플라보노이드 함량은 시료별 및 발효 전․후의 차이가 미미한 것으로 나타났다.
- (Song & Gil 2002; Osawa T 1994). 발효 전․후 폴리페놀 함량은 대조군이 0.59 및 0.73 mg GAE/g으로 가장 높았고, RG30과 RG70은 발효 전 0.26 및 0.28 mg GAE/g에서 발효 후 0.52 및 0.70 mg GAE/g과 같이 유의적으로 증가하였다. 버섯발효액의 생리기능성 분석에 대한 Kim & Lee(2003)의 연구결과에서도 총 폴리페놀함량은 모든 균주에서 발효 전보다 발효 후 유의적으로 높은 함량을 나타내어, 본 연구 결과와 일치하는 경향을 보였다.
- 수분함량은 발효 후 현저히 감소하였다. 발효 후 pH는 5.83~6.26에서 4.77~4.93으로 급격히 감소하였고, 총산도는 증가하였다. 총고형분 함량은 0.
- 일반적으로 녹차의 catechin, 메밀의 rutin과 같은 polyphenol 성분들이 주요 ACE의 활성 저해인자로 알려져 있으며(Maruyama 등 1985), 일부 팥 유래 peptide 등도 ACE 저해효과가 있는 것으로 보고된 바 있다(Kwon 등 2000). 본 연구에서 쌀 배아의 발효 후 ACE 저해력 증가는 폴리페놀 성분의 증가에 의한 것으로 사료된다.
- Yeo 등(1995)은 녹차, 오룡차 및 홍차 추출물의 XO 저해활성 연구결과, polyphenol 화합물인 catechin 분획의 효소저해력이 가장 높았으며, 농도가 증가할수록 저해력도 증가하는 것으로 보고하였다. 본 연구에서도 폴리페놀 함량이 가장 높은 대조군의 효소저해 활성이 가장 높게 나타났고, 발효 후 폴리페놀 함량이 증가함에 따라 효소저해 활성도 증가한 결과로 미루어 폴리페놀 함량과 XO 저해활성은 매우 밀접한 상관관계가 있는 것으로 사료된다.
- 69%로 증가하였으며, 모든 시료 중 가장 높았다. 쌀 배아 30% 및 70% 함유시료는 발효 전 각각 43.12% 및 49.81%에서 발효 후 51.32% 및 59.32%로 유의적으로 활성이 증가하였다. ACE 저해활성은 대조군이 발효 전․후에 가장 높아 36.
- 51%로 증가하였다. 쌀 배아 30% 함유시료는 14.79%에서 22.69%로 활성이 증가하였고, 70% 함유시료는 28.54% 에서 33.91%로 유의적으로 증가하였다. 종합적으로 쌀 배아의 함량이 증가할수록 단백질 함량은 증가하고, DPPH 라디칼 소거능, XO 및 ACE 저해활성은 낮아지나, 미생물 발효에 의 해 이와 같은 생리활성이 증진되는 것으로 나타났다.
- 77% 로 현저히 감소하였다. 쌀 배아 함유량이 증가할수록 조단백질 함량도 증가하여 쌀 배아 함량 70%인 시료가 발효 전․후 각각 20.25% 및 23.47%로 가장 높았다. 이는 Choi 등(2000)이 보고한 16.
- 이러한 부작용을 해결하기 위한 천연물의 ACE 저해효과는 매우 중요한 의미가 있어 고혈압 치료제로서의 개발 가능성이 제시된 후, 각종 식물 및 생약재에서 분리한 물질들에 대한 연구가 많이 이루어져 왔다(Messerli FH 1999). 쌀 배아의 ACE 저해활성은 대조군이 발효 전․후에 가장 높아 36.11% 에서 40.51%로 증가한 것으로 나타났다. RG30은 발효 전 14.
- 대조군인 왕겨와 쌀 배아 30% 및 70% 함유 시료를 Bacillus 속의 발효균으로 발효시켰다. 일반성분 분석 결과, 쌀 배아 함량이 증가할수록 조단백질 함량이 유의적으로 증가하였고, 발효 전에 비해 발효 후에 유의적으로 높았다. 수분함량은 발효 후 현저히 감소하였다.
- 91%로 유의적으로 증가하였다. 종합적으로 쌀 배아의 함량이 증가할수록 단백질 함량은 증가하고, DPPH 라디칼 소거능, XO 및 ACE 저해활성은 낮아지나, 미생물 발효에 의 해 이와 같은 생리활성이 증진되는 것으로 나타났다. 따라서 미생물 발효는 향후 쌀 배아의 이용가능성 증진에 효과적인 것으로 사료된다.
- 총고형분 함량은 0.40~0.87 °Bx에서 발효 후 1.63~ 2.20 °Bx로 증가하였고, 총당 함량은 377.56~450.64 mg/mL에 서 136.81~151.53 mg/mL로 감소하였다.
- 플라보노이드류 화합물은 2개의 방향족 고리를 포함한 3개의 고리가 결합한 구조로 각 고리구조 내부의 작용기에 의해 항산화, 항균, 항염, 항알레르기 및 항혈전 등의 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 알려져 있다(Velioglu 등 1998). 폴리페놀 화합물과 함께 항산화 활성에 기여할 수 있는 쌀 배아의 플라보노이드 함량은 시료별 및 발효 전․후의 차이가 미미한 것으로 나타났다.
후속연구
- 이와 같이 발효 후 고형분 함량이 증가한 것은 미생물 발효에 따른 물리화학적 변화에 의해 고분자 물질이 수용성의 저분자 물질로 분해되었거나, 조직의 파괴에 의해 가용성 성분이 쉽게 분리되어 나왔기 때문인 것으로 추측된다(Ryu 등 1997). Lee 등(2004)은 침출차의 특성 모니터링 연구를 통해 가용성 고 형분 함량 증가는 관능평가시 전반적인 기호도의 증가와 밀 접한 상관관계가 있는 것으로 보고한 바, 본 연구에서 나타난 발효 쌀 배아의 고형분 함량 증가 또한 향후 침출차 등의 제품 개발에 매우 유리한 특성이 될 것으로 기대된다.
- 그러나, 미강으로부터 순수한 쌀눈을 분리하는 새로운 도정장치에 대한 연구가 끊임없이 진행되고 있는 추세이므로, 쌀 배아를 식품의 소재로 폭넓게 활용할 수 있는 기술 또한 개발되어야 하며, 그 우수한 영양과 생리활성을 지닌 다양한 식품의 개발에도 많은 관심과 노력이 절실히 필요하다.
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