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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 섬애약쑥을 일반 음건한 시료와 이를 일정 기간 숙성시킨 시료, 덖음 공정을 거친 시료의 에탄올 농도별 추출물을 제조하여 이화학적 성분을 비교하고, 이에 함유된 총 polyphenol 및 총 flavonoid의 함량 그리고 항산화 활성 등을 비교하여 가장 효과적인 추출 방법을 제시하고, 향후 천연물을 활용한 기능성 식품 소재 개발 및 산업화 활용의 기초자료로 활용하고자 한다.
가설 설정
- 3)A-C Means with different superscript in the same row are significantly different at p<0.05.
제안 방법
- 3가지 방법으로 처리한 후 조분쇄한 섬애약쑥 각 100 g에 30, 50, 70 및 90% 에탄올을 쑥 무게 대비 20배를 가하여 상온에서 24시간 정치한 다음 여과지(Filter paper, No. 2, Advantec, Tokyo, Japan)로 여과한 여액을 시료로 하였다.
- Analytical column은 4.6×250 mm, 5 μm의 Agilent Zorbax SB-C 18 (Agilent Technologies)를 사용하였고, 이동상은 (A) 0.1% formic acid containing water와 (B) 0.1% formic acid containing acetonitrile을 시간에 따라 gradient로 용리하여 분석하였다.
- DPPH (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical 소거활성은 DPPH에 대한 전자공여 활성으로 나타낸 것으로 Blois[1]의 방법을 응용하여 측정하였다. 즉, DPPH 용액(5 mg/100 ml methanol) 80 μl와 시료 120 μl를 혼합한 다음 실온에서 20분간 반응시킨 후 분광광도계를 이용하여 525 nm에서 흡광도를 측정하여 시료 무첨가구에 대한 시료첨가구의 흡광도비로 계산하여 %로 나타내었다.
- 8 ml를 차례로 가한 후 혼합하여 실온의 암실에서 40분간 정치한 다음 분광광도계를 이용하여 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin (Sigma Co.)을 표준물질로 하여 얻은 검량선으로부터 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
- 가용성 고형분은 시료액을 일정량 취하여 자동굴절당도계 (PR-201 α, Atago, Tokyo, Japan)로 3회 반복 측정하였다.
- 각각의 시료 추출 여액을 취하여 0.45 μm syringe filter로 재여과한 후 HPLC-DAD (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)로 분석하였다.
- Louis, MO, USA) 1 ml를 넣고 3분 후 10% Na 2 CO 3(Daejung, Siheung, Korea) 용액 1 ml씩을 혼합하여 실온의 암실에서 1시간 정치한 다음 분광광도계(Libra S 35, Biochrom, Cambridge, England)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 gallic acid (Sigma Co.)를 사용하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 검량선으로부터 총 폴리페놀 함량을 계산하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 섬애약쑥(Artemisia Argyi H.)은 경남 남해군에서 2016년 6월에 수확한 섬애약쑥을 남해섬애약쑥영농조합 법인으로부터 제공받아 세척한 후 바람이 잘 통하는 실내에서 음건한 것을 음건쑥으로 하였으며, 숙성쑥은 음건된 쑥을 한지로 포장한 후 스테인레스 용기에 담아 수분 증발을 억제하 면서 60℃에서 7일간 숙성하여 제조하였다. 덖음쑥은 음건한 쑥을 160℃로 예열된 덖음 솥에서 저어주면서 30분간 건열덖음 처리하여 제조하였다.
데이터처리
- 측정값은 각 분석항목에 대하여 3회 반복 측정하였으며, SPSS (Statistical Package for Social Science, IBM Corporation, Endicott, NY, USA) 통계 package를 이용하여 평균±표준편차로 표시하였고, 통계적 유의성 검정은 일원배치 분산분석을 한 후 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 비교분석 하였다.
이론/모형
- ABTS [2,2-azinobis-(3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulphonate)] radical 소거활성은 Re 등[43]의 방법에 따라 7 mM의 ABTS 용액에 potassium persulfate를 2.4 mM이 되도록 용해시킨 다음 암실에서 12~16시간 동안 반응시킨 후 415 nm에서 흡광 도가 1.5가 되도록 증류수로 조정한 ABTS 용액을 사용하였다.
- 총 페놀 화합물의 함량은 폴리페놀성 물질인 phosphomo-lybdic acid와 반응하여 청색을 나타내는 원리로 Folin-Denis법[3]에 따라 시료액 1 ml에 2 M Folin-Ciocalteau 시약(SigmaCo., St. Louis, MO, USA) 1 ml를 넣고 3분 후 10% Na 2 CO 3(Daejung, Siheung, Korea) 용액 1 ml씩을 혼합하여 실온의 암실에서 1시간 정치한 다음 분광광도계(Libra S 35, Biochrom, Cambridge, England)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 gallic acid (Sigma Co.
- 플라보노이드 함량은 Moreno 등[36]의 방법에 따라 시료액 1 ml에 10% aluminum nitrate 0.1 ml, 1 M potassium acetate 0.1 ml 및 80% ethanol 3.8 ml를 차례로 가한 후 혼합하여 실온의 암실에서 40분간 정치한 다음 분광광도계를 이용하여 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin (Sigma Co.
성능/효과
- 3)A-D Means with different superscript in the same row are significantly different at p<0.05.
- 전처리 방법과 에탄올의 비율을 달리하여 추출한 각각의 섬애약쑥 추출물을 500 μg/ml 농도로 조절하여 ABTS radical 소거활성 결과는 Table 8과 같다. ABTS radical 소거 활성도 DPPH radical 소거활성과 동일한 경향으로 음건쑥 추출물은 10.45~29.90%의 낮은 활성을 보인데 반해 숙성쑥과 덖음쑥 추출물은 90% 에탄올 추출물을 제외하고는 활성이 80% 이상으로 음건쑥 추출물에 비해 약 2.6배 더 활성이 높았다. 추출용매의 에탄올 농도에 따른 ABTS radical 소거활성은 섬애약쑥의 전처리 방법에 관계없이 90% 에탄올 추출물이 유의적으로 가장 활성이 낮았고, 음건쑥과 덖음쑥은 30~70% 에탄올 추출물 간에는 활성에 유의적인 차이가 없었다.
- DPPH radical 소거활성과 ABTS radical 소거활성은 모두 항산화 활성 측정법으로서 자주 이용되는 방법이지만 본 연구의 결과에서는 ABTS radical 소거활성이 DPPH radical 소거 활성보다 상대적으로 높게 측정되었다. 이는 ABTS 방법이 DPPH 방법보다 수소공여항산화제(hydrogen-donating antioxidant)와 연쇄절단형 항산화제(chain-breaking antioxidant)를 모두 측정할 수 있고, 수용상(aqueous phase)과 유기상 (organic phase) 모두에 적용이 가능한 장점이 있기 때문에 ABTS radical 소거활성이 더 sensitive하게 나타나는 것으로 판단된다는 Re 등[43]과 Jeong 등[14]의 연구와 일치하였다.
- 2배 더 높았다. Eupatilin도 jaceosidin과 동일하게 덖음쑥 70% 에탄올 추출물에서 0.37 mg/g으로 가장 높아 함량이 가장 낮은 시료들에 비해 37배 더 높았다.
- 쑥 3종의 jaceosidin과 eupatilin 함량은 덖음쑥이 상대적으로 가장 많았고 다음으로 음건쑥, 숙성쑥 순이었다. Jaceosidin 함량은 덖음쑥을 70% 에탄올로 추출하였을 때 0.96 mg/g으로 가장 함량이 높아 0.03 mg/g으로 가장 함량이 낮은 숙성쑥 30% 에탄올 추출물에 비해 19.2배 더 높았다. Eupatilin도 jaceosidin과 동일하게 덖음쑥 70% 에탄올 추출물에서 0.
- Jaceosidin과 eupatilin 함량을 추출용매 중 에탄올 비율에 따라 분석한 결과 음건쑥은 그 함량이 에탄올 비와 양(+)의 상관 관계를 보였으나 숙성쑥과 덖음쑥은 30%, 50%, 70% 에탄올 추출물까지는 증가하다가 90% 에탄올 추출물에서는 다시 감소하여 30% 에탄올 추출물보다는 높고 50% 에탄올 추출보다는 유의적으로 낮은 함량이었다.
- Jaceosidin과 eupatilin이 플라보노이드계 화합물로 약쑥의 기능성 성분으로 알려진 바 있으나 본 연구에서는 이들 물질이 총 플라보노이드 함량에 비해 상대적으로 미량 검출되었고총 플라보노이드 함량의 경향과 완전히 일치하지 않는 점을 비추어볼 때 섬애약쑥은 여타의 다양한 플라보노이드계 물질을 함유하고 있는 것으로 사료된다. 과거의 선행연구 중 쑥이 함유한 페놀화합물 및 플라보노이드 물질 연구 결과, Kang 등[20]은 쑥 열수 추출물은 총 페놀물질 중 chlorogenic acid 함량이 약 40%를 차지한다고 보고하였으며, 개똥쑥에는 protocatechuic acid, chlorogenic acid, salicylic acid 등 총 12종의 페놀화합물과 rutin, quercetin 및 kaempferol 3종의 플라보노이드 물질이 검출되었다고 보고된 바 있다[46].
- 추출용매 중 에탄올 농도에 따른 색도를 분석한 결과, 음건 쑥과 덖음쑥 추출물은 추출용매 중 에탄올의 비율이 높아질수록 L값이 유의하게 증가하였으나 숙성쑥 추출물은 반대로 에탄올의 농도가 증가할수록 L값은 감소하였다. a값의 경우, 숙성쑥 추출물은 에탄올 비율과 음(-)의 상관관계를 보인데 반해 음건쑥과 덖음쑥 추출물은 30%~70% 에탄올 추출물까지는 추출용매 중의 에탄올 농도가 높을수록 a값이 감소하였으나 90% 에탄올 추출물에서는 유의적으로 그 값이 증가하였다. 추출물들의 b값은 추출용매 중의 에탄올 비율이 증가할수록 유의적으로 감소하는데, 이는 오미자 추출물의 b값이 에탄올 농도가 증가할수록 유의적으로 감소하였다는 보고[37]와 일치 하는 결과였다.
- 51%의 활성을 나타낸 음건쑥 추출물보다 그 활성이 높은 경향이었다. 또한 덖음쑥 추출물은 숙성쑥 추출물의 활성보다 유의하게 높아 세 전처리 조건 중 DPPH radical 소거활성이 가장 높았다.
- 추출용매의 에탄올 농도에 따른 ABTS radical 소거활성은 섬애약쑥의 전처리 방법에 관계없이 90% 에탄올 추출물이 유의적으로 가장 활성이 낮았고, 음건쑥과 덖음쑥은 30~70% 에탄올 추출물 간에는 활성에 유의적인 차이가 없었다. 반면, 숙성쑥 추출물은 50% 에탄올 추출물의 활성이 유의적으로 높고, 다음으로 70% 에탄올 추출물이 90.79%로 높은 활성을 나타내었다.
- 반면 가용성 고형분 함량에 대한 본 연구의 결과와 상반된 연구 결과도 있었는데 생약재 중 인삼은 에탄올 농도가 높아질수록 추출물의 가용성 고형분 수율이 낮아진다고 보고된 바 있다[34]. 본 연구의 결과와 상기 연구의 결과들은 천연물 추출물의 가용성 고형분 함량은 원료나 원료의 가공특성에 따라 그 값이 최대가 되는 에탄올 농도가 달라짐을 시사한다.
- 또한 열처리 온도와 시간에 따른 고려홍삼의 수용성 갈변물질에 대한 연구에서 색도의 경우 L값과 b값은 감소되었다고 보고된 바 있다[31]. 상기의 결과들과 비교해 볼 때 본연구의 결과도 숙성쑥과 덖음쑥이 열처리 과정을 거침으로 인해 갈변화되면서 L값이 감소하고, a값과 b값도 음건쑥이 비해 더 낮았으며, 가열온도 보다는 시간에 더 큰 영향을 받아 숙성쑥에서 a값과 b값이 더 낮아진 것으로 추정된다.
- 섬애약쑥 추출물 중의 총 페놀 화합물 함량을 측정한 결과 (Table 4), 덖음쑥을 70% 에탄올로 추출하였을 때 페놀성 화합물의 함량이 가장 높아 210.62 mg/ml인데 반해 90% 에탄올로 추출한 음건쑥 추출물에서 5.66 mg/ml로 가장 낮아 그 함량 차는 약 37.2배였다. 쑥의 전처리 조건에 따라 페놀 화합물의 함량은 뚜렷한 차이를 보였는데 덖음쑥의 페놀성 화합물 함량이 가장 많았고, 숙성쑥, 음건쑥 순이었다.
- 쑥의 건조방법뿐만 아니라 추출용매 중의 에탄올 비율에 따라서는 총 페놀 화합물의 함량이 상이하였는데, 음건쑥 추출물은 30%와 50% 에탄올 추출물 중 총 페놀 화합물에 차이가 없다가 70% 에탄올 추출물부터는 그 함량이 오히려 감소하였 다. 숙성쑥과 덖음쑥은 70% 에탄올 추출물에서 가장 함량이 높았고 90% 에탄올 추출물에서는 각각 9.54 mg/100 ml과 40.18 mg/100 ml로 그 함량이 대차를 보이며 낮았다. 이러한 결과는 에탄올 농도(25, 50, 75, 100%)를 달리한 로즈마리 추출물의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 50%와 75% 에탄올 추출 물의 총 폴리페놀 함량이 여타 비율의 에탄올 추출물에 비해 더 높았다는 보고[27]와 일치하는 경향이었다.
- 쑥의 건조방법뿐만 아니라 추출용매 중의 에탄올 비율에 따라서는 총 페놀 화합물의 함량이 상이하였는데, 음건쑥 추출물은 30%와 50% 에탄올 추출물 중 총 페놀 화합물에 차이가 없다가 70% 에탄올 추출물부터는 그 함량이 오히려 감소하였 다. 숙성쑥과 덖음쑥은 70% 에탄올 추출물에서 가장 함량이 높았고 90% 에탄올 추출물에서는 각각 9.
- 74%로 다른 농도의 에탄올 추출물에 비해 유의적으로 활성이 낮았다. 음건쑥은 70% 에탄올 추출물의 활성이 30.51% 로 유의적으로 높았고, 30%, 50% 및 90% 에탄올 추출물 간의 활성은 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 51) 순으로 높았다. 음건쑥의 명도값은 덖음쑥이나 숙성쑥에 비해 더 높았으며, 열처리 온도는 낮으나 장시간을 열처리한 숙성쑥 추출물은 적색도와 황색도 모두 다른 시료에 비해 유의적으로 낮았다.
- 92 mg/100 ml) 순으로 유의하게 높았다. 전처리 조건별 쑥추출물 모두 50% 에탄올 추출물의 플라보노이드 함량이 가장 높았고, 90% 에탄올 추출물에서 가장 낮았다.
- 전처리 조건을 달리한 섬애약쑥 3종(음건쑥, 숙성쑥, 덖음 쑥)의 에탄올 추출물을 500 μg/ml로 농도를 조정하여 DPPH radical 소거활성을 측정한 결과(Table 7), 덖음쑥과 숙성쑥 추출물이 각각 45.74~77.11%와 12.26%~70.02%의 활성을 나타내어 25.33~30.51%의 활성을 나타낸 음건쑥 추출물보다 그 활성이 높은 경향이었다.
- Table 3은 전처리 방법을 달리한 섬애약쑥 에탄올 추출물의 가용성 고형분 함량을 측정한 결과이다. 전처리 특성에 따른 고형분 함량은 덖음쑥, 숙성쑥, 음건쑥 추출물 순으로 높아 열처리 과정을 거친 시료의 가용성 고형분 함량이 더 높았다.
- Table 6은 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과이다. 총 플라보노이드는 총 페놀 함량과 마찬가지로 덖음쑥(23.34~119.84 mg/100 ml), 숙성쑥(4.99~41.50 mg/100 ml), 음건쑥(1.99~ 9.92 mg/100 ml) 순으로 유의하게 높았다. 전처리 조건별 쑥추출물 모두 50% 에탄올 추출물의 플라보노이드 함량이 가장 높았고, 90% 에탄올 추출물에서 가장 낮았다.
- 전처리방법을 달리한 3종류(음건쑥, 숙성쑥, 덖음쑥)의 섬애약쑥에 30%, 50%, 70% 및 90% 에탄올을 가하여 추출한 추출물의 수율은 Table 1에 나타내었다. 추출물들의 수율은 5.84~7.83%의 범위였는데, 음건쑥 추출물이 숙성쑥 추출물과 덖음쑥 추출물에 비해 전반적으로 수율이 낮았다. 쑥 추출물들의 수율은 추출용매의 에탄올 농도보다는 쑥의 전처리 특성에 따른 차이가 두드러졌다.
- 추출용매 중 에탄올 농도에 따라서는 음건쑥, 숙성쑥, 덖음쑥 모두 70% 에탄올 추출물의 DPPH radical 소거활성이 가장 높았는데, 추출물별 활성은 각각 30.51%, 70.02% 및 77.71%였 다. 반면 숙성쑥과 덖음쑥의 90% 에탄올 추출물은 각각 12.
- 추출용매 중 에탄올 농도에 따른 색도를 분석한 결과, 음건 쑥과 덖음쑥 추출물은 추출용매 중 에탄올의 비율이 높아질수록 L값이 유의하게 증가하였으나 숙성쑥 추출물은 반대로 에탄올의 농도가 증가할수록 L값은 감소하였다. a값의 경우, 숙성쑥 추출물은 에탄올 비율과 음(-)의 상관관계를 보인데 반해 음건쑥과 덖음쑥 추출물은 30%~70% 에탄올 추출물까지는 추출용매 중의 에탄올 농도가 높을수록 a값이 감소하였으나 90% 에탄올 추출물에서는 유의적으로 그 값이 증가하였다.
- 추출용매 중 에탄올의 비에 따른 고형분 함량은 전처리 방법에 따른 차이보다 두드러졌는데, 에탄올 비율이 증가할수록 고형분의 함량은 유의적으로 증가하여 30% 에탄올로 추출시 11.87~12.40 brix이던 것이 90% 에탄올로 추출 시 20.87~21.00 brix로 높아졌다.
- 6배 더 활성이 높았다. 추출용매의 에탄올 농도에 따른 ABTS radical 소거활성은 섬애약쑥의 전처리 방법에 관계없이 90% 에탄올 추출물이 유의적으로 가장 활성이 낮았고, 음건쑥과 덖음쑥은 30~70% 에탄올 추출물 간에는 활성에 유의적인 차이가 없었다. 반면, 숙성쑥 추출물은 50% 에탄올 추출물의 활성이 유의적으로 높고, 다음으로 70% 에탄올 추출물이 90.
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