[논문]현미 품종별 에탄올 추출물의 항산화 성분 및 항산화 활성

김현주; 이지혜; 이병원; 이유영; 이병규; 우관식

doi:10.9799/ksfan.2018.31.6.949

현미 품종별 에탄올 추출물의 항산화 성분 및 항산화 활성
Antioxidant Compounds and Antioxidant Activities of Ethanolic Extracts from Brown Rice Cultivars 원문보기

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.31 no.6, 2018년, pp.949 - 956

김현주 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 이지혜 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 이병원 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 이유영 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 이병규 (농촌진흥청 국립식량과학원) , 우관식 (농촌진흥청 국립식량과학원)

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated chemical components, antioxidant compounds, and activity of brown rice cultivars, to select good cultivar to be used for processing of mixed-rice in the food industry. Proximate compositions, phytic acid, phenolic compounds, and antioxidant activity of brown rice were significantly different among cultivars. Moisture, crude ash, fat, protein, and carbohydrate contents of brown rice were 9.51~12.82, 1.05~1.93, 1.84~6.24, 5.90~9.60 and 71.75~80.34 g/100 g, respectively. Phytic acid content of brown rice cultivars was 7.39~0.87 mg/g. Total polyphenol content of Joeunheukmi and Geonganghongmi cultivars, were 615.25 and $311.14{\mu}g\;GAE/g$, total flavonoid content was 267.75 and $100.67{\mu}g\;CE/g$, respectively. DPPH radical scavenging activity of Geonganghongmi, Joeunheukmi and Hyeugkwang cultivars was 89.17, 87.94 and 43.17%, ABTS radical scavenging activity was 113.57, 113.34, and $93.53{\mu}mol\;TE/g$, and ferric reducing antioxidant potential was 951.67, 1,075.75, and $508.33{\mu}M/g$, respectively. As a result, phenolic compounds and antioxidant activities of pigmented brown rice were high, and it could be used as a functional material.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. The proximate compositions of brown rice cultivars
그림 Fig. 1. Phytic acid contents of brown rice cultivars.
그림 Fig. 2. Total polyphenol and flavonoid contents of ethanolic extracts on the brown rice cultivars.
그림 Fig. 4. The ferric reducing antioxidant potential (FRAP) of ethanolic extracts on the brown rice cultivars.
표 Fig. 3. DPPH and ABTS radical scavenging activity of ethanolic extracts on the brown rice cultivars.
표 Table 2. Correlation coefficients among proximate compositions, phytic acid, total polyphenol (TPC), flavonoid contents (TFC), radical scavenging activity, and FRAP of brown rice cultivars

AI 본문요약
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문제 정의

그래서 많은 연구자들은 이러한 현미의 식미 향상 및 질감의 개선을 위한 노력이 계속되고 있으며(Kim 등 2012), 한국에서는 쌀 소비 확대를 위한 다양한 연구 및 기술개발이 시급한 실정이다(Cho 등 2017). 따라서 본 연구에서는 식품산업에서 가공용 또는 혼반용 등으로 활용 가능한 우수한 품종 선정의 일환으로 국내에서 육성된 많은 품종들 중에서 11품종을 선정하여 현미에 대한 기능성분과 항산화 활성을 분석하여 추후 품종 선정의 기초 자료로 활용하고자 하였다.

제안 방법

DPPH radical 소거활성은 0.2 mM DPPH 용액(99.9% ethanol에 용해) 200 μL에 시료(추출물 농도 0.1 g/mL) 10 μL를 첨가한 후 520 nm에서 정확히 30분후에 흡광도를 측정하였다.
1 g/mL) 10 μL를 첨가한 후 520 nm에서 정확히 30분후에 흡광도를 측정하였다. DPPH radical 소거활성은 시료구와 비첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 구하였다. ABTS radical 소거활성은 ABTS 7.
계산은 25, 50, 100, 200, 500, 1,000 및 2,000 μM 의 농도로 반복하여 작성한 FeSO4 ․7H2O의 검량식(y=0.0004x+ 0.063, R2 =1)에 대입하여 환산하였다.
총 폴리페놀 함량은 추출물 10 μL 에 2% Na2CO3 용액 200 μL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 10μL를 가하였다.
총 플라보노이드 함량은 추출물 50 μL에 증류수 200 μL 와 5% NaNO2 15 μL를 가한 다음, 5분 후 10% AlCl3 ․6H2O 30 μL를 가하여 6분 방치하고, 1 N NaOH 100 μL를 첨가해 11분 후 반응액의 흡광도 값을 510 nm에서 측정하였다.
추출물에 대한 radical 소거활성은 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, Sigma-Aldrich) 및 ABTS(2,2'-azino-bis-3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulfonic acid, Sigma-Aldrich) radical 소거활 성을 측정하였다(Woo 등 2016).
현미 품종별 phytic acid 함량 분석은 megazyme phytic acid kit(Megazyme, Wicklow, Ireland)를 이용하여 분석하였다. 시료 1 g을 정확히 칭량하여 삼각플라스크에 넣고 0.
현미 품종별 페놀성분 및 항산화 활성을 분석하기 위해 Vibrating sample mill(CMT Co. Ltd., Tokyo, Japan)로 분쇄한 시료 10 g에 5배량의 80% 에탄올을 넣고 homogenizer로 균질화시킨 후, 상온에서 24시간 동안 진탕추출(WiseCube WISRL010, Daihan Scientific Co., Ltd., Seoul, Korea)한 다음 여과 하였고, 잔사에 다시 80% 에탄올을 가하여 추출한 후 두 추출물을 합쳐 -20℃ 냉동고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다.
희석된 ABTS 용액 200 μL에 추출액 10 μL를 가하여 흡광도의 변화를 정확히 30분 후에 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 현미 품종은 청품(O. sativa L. cv. Cheongpum; CP), 친들(cv. Chindeul; CD), 단미(cv. Danmi; DM), 도담쌀(cv. Dodamssal; DD), 건강홍미(cv. Geonganghongmi; GH), 일품(cv. Ilpum; IP), 조은흑미(cv. Joeunheukmi; JH), 삼광(cv.Samkwang; SK), 하이아미(cv. Haiami; HA), 현품(cv. Hyunpum;HP) 및 흑광(cv. Heugkwang; HK) 등 11품종이며, 경기 수원 소재의 국립식량과학원 중부작물부 시험용 포장에서 2017년 생산된 산물을 시험용 재료로 사용하였다. 현미 제조는 제현기(Model SY88-TH, Ssangyong Machine Ind.
Heugkwang; HK) 등 11품종이며, 경기 수원 소재의 국립식량과학원 중부작물부 시험용 포장에서 2017년 생산된 산물을 시험용 재료로 사용하였다. 현미 제조는 제현기(Model SY88-TH, Ssangyong Machine Ind., Incheon, Korea)를 이용하여 시험재료를 제조하였고, 4℃ 냉장고에 저장하면서 시료로 사용하였다.
현미 품종별 일반성분 분석을 위해 Vibrating sample mill (CMT Co. Ltd., Tokyo, Japan)로 분쇄하여 분석용 시료로 사용하였다. 수분 함량은 105℃에서 상압가열건조법(DS-80S, Dasol Scientific, Hwaseong, Korea)으로 측정하였으며, 조단백질 함량은 Kjeldahl 방법(Apodest 50SC-KTL20S, C.

데이터처리

2) Means in the same group with the different letters (a~f) are significantly (p<0.05) different by one-way analysis of variance (ANOVA) using Duncan’s multiple range test.
2) Means in the same group with the different letters (a~g) are significantly (p<0.05) different by one-way analysis of variance (ANOVA) using Duncan’s multiple range test.
2) Means in the same group with the different letters (a~h) are significantly (p<0.05) different by one-way analysis of variance (ANOVA) using Duncan’s multiple range test.
Means with different superscripts within a column ( a~j ) are significantly different at p<0.05 by one-way analysis of variance (ANOVA) using Duncan’s multiple range test.
또한, 얻어진 결과를 통계프로그램(Statistical Analysis System; version 9.2, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 다중범위검정(Duncan’s multiple range test)을 실시하였으며, 각 분석항목 간의 상관관계를 분석하였다.

이론/모형

수분 함량은 105℃에서 상압가열건조법(DS-80S, Dasol Scientific, Hwaseong, Korea)으로 측정하였으며, 조단백질 함량은 Kjeldahl 방법(Apodest 50SC-KTL20S, C. Gerhardt GmbH &Co. KG, Königswinter, Germany)으로 정량 분석하였다.
조지방 함량은 Soxhlet 방법(Sox416, C. Gerhardt GmbH &Co. KG)으로 분석하였고, 조회분 함량은 600℃ 직접회화법 (DS-84E-1, Dasol Scientific, Hwaseong, Korea)으로 분석하였다.
추출물에 대한 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 Woo 등(2016)의 방법에 따라 Folin-Ciocalteu regent가 시료의 페놀성 물질에 의해 환원된 결과, 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 분석하였다. 총 폴리페놀 함량은 추출물 10 μL 에 2% Na₂CO₃ 용액 200 μL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent(Sigma-Aldrich, St.
품종별 현미 에탄올 추출물의 FRAP는 Benzie &Strain (1996)의 방법에 따라 Fe3+ 가 Fe2+ 로 환원되어 TPTZ와 결합 하여 blue 계열의 색을 나타내어 환원력을 흡광도 값으로 나타내는 방법으로 측정하였다.

성능/효과

DPPH 및 ABTS radical 소거활성, FRAP 활성은 조단백질, 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 높은 정의 상관(p<0.001)을 나타내었고, 조회분 함량(p<0.01)과도 정의 상관을 보였다.
Phytic acid 함량은 단미 품종이 10.87 mg/g으로 유의적으로 높게 나타났으며, 현품 품종이 7.39 mg/g으로 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05).
Phytic acid 함량은 조회분, 조지방 및 조단백질 함량과 높은 정의 상관을 나타내었으며(p<0.001), 탄수화물 함량과는 높은 부의 상관(－0.7593, p<0.001)을 나타내었다.
식품산업에서 가공용 또는 혼반용 등으로 활용 가능한 우수한 품종 선정의 일환으로 국내 육성 현미 품종에 대해 일반 성분, 기능성분과 항산화 활성을 분석한 결과, 수분, 조회분, 조지방, 조단백 및 탄수화물 등 일반성분 함량은 품종에 따라 유의적인 차이를 보였다. 현미 품종별 phytic acid 함량은 단미 품종이 10.
일반 현미 중에서는 하이아미, 단미, 친들 품종이 각각 111.63, 110.24 및 108.86 μg GAE/g으로 다른 일반 현미 품종에 비해 높은 함량을 나타내었다.
일반 현미는 10.46~18.17 μg CE/g의 범위로 조사되어 유색미 품종이 높은 플라보노이드 함량을 보이는 것으로 나타났다.
93 g/100 g으로 하이아미가 낮았고, 단미 품종이 높은 함량을 나타내었다. 조지방 함량은 1.84~6.24 g/100 g으로 단미 품종이 높은 함량을 나타내었으며, 조단백질 함량은 5.90~ 9.60 g/100 g으로 단미 품종이 높았다. 탄수화물 함량은 71.
82 g/100 g으로 삼광과 하이아미가 다른 품종에 비해 낮게 나타났다. 조회분 함량은 1.05~1.93 g/100 g으로 하이아미가 낮았고, 단미 품종이 높은 함량을 나타내었다. 조지방 함량은 1.
총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 조회분(p<0.05) 및 조단백질 함량(p<0.001)과 정의 상관을 나타내었다.
60 g/100 g으로 단미 품종이 높았다. 탄수화물 함량은 71.75~ 80.34 g/100 g으로 삼광 품종이 다른 품종에 비해 유의적으로 높았으며, 단미 품종이 낮은 함량을 보이는 것으로 나타났다.Lee 등(2017)은 2015년 경기 수원에서 수확한 삼광 현미의 수분, 조회분, 조지방, 조단백 및 탄수화물 함량을 11.
39 mg/g으로 유의적으로 낮게 나타났다. 페놀 성분과 radical 소거활성, FRAP 활성은 유색미 품종이 유의적으로 높게 나타났다. 현미 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 조은흑미 품종이 각각 615.
품종에 따른 현미 에탄올 추출물의 radical 소거활성을 분석한 결과, Fig. 3과 같이 품종에 따라 유의적인 차이를 보이는 것으로 나타났다(p<0.05).
품종에 따른 현미 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 분석한 결과, Fig. 2와 같이 품종에 따라 유의적인 차이를 보이는 것으로 나타났다(p<0.05).
현미 에탄올 추출물의 ABTS radical 소거활성은 건강홍미와 조은흑미 추출물이 각각 113.57 및 113.34 μmol TE/g으로 높은 활성을 보였고, 흑광 품종 또한 93.53 μmol TE/g으로 비교적 높은 활성을 나타내었다.
현미 에탄올 추출물의 DPPH radical 소거활성은 건강 홍미, 조은흑미 및 흑광 품종이 각각 89.17, 87.94 및 43.17% 로 나타났고, ABTS radical 소거활성은 각각 113.57, 113.34 및 93.53 μmol TE/g, FRAP 활성은 각각 951.67, 1,075.75 및 508.33 μM/g으로 높은 활성을 보였다.
05). 현미 에탄올 추출물의 DPPH radical 소거활성은 추출물의 농도를 0.1 g/mL의 농도로 측정하였으며, 건강홍미와 조은흑미 추출물에서 각각 89.17 및 87.94%로 높은 활성을 보였다. 흑광 품종은 43.
현미 에탄올 추출물의 FRAP 활성은 조은흑미 추출물이 1,075.75μM/g으로 가장 높은 활성을 보였고, 건강홍미와 흑광 추출물은 각각 951.67 및 508.33 μM/g의 활성을 나타내었으며, 나머지 품종은 202.50~305.83 μM/g의 활성을 나타내었다.
현미 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 조은흑미 품종이 각각 615.25 μg GAE/g 및 267.75 μg CE/g으로 유의적으로 높게 나타났으며, 건강홍미 품종은 각각 311.14 μg GAE/g 및 100.67 μg CE/g으로 조사되었다.
식품산업에서 가공용 또는 혼반용 등으로 활용 가능한 우수한 품종 선정의 일환으로 국내 육성 현미 품종에 대해 일반 성분, 기능성분과 항산화 활성을 분석한 결과, 수분, 조회분, 조지방, 조단백 및 탄수화물 등 일반성분 함량은 품종에 따라 유의적인 차이를 보였다. 현미 품종별 phytic acid 함량은 단미 품종이 10.87 mg/g으로 유의적으로 높게 나타났으며, 현품 품종이 7.39 mg/g으로 유의적으로 낮게 나타났다. 페놀 성분과 radical 소거활성, FRAP 활성은 유색미 품종이 유의적으로 높게 나타났다.
현미 품종별 phytic acid 함량을 분석한 결과, Fig. 1과 같이 품종별로 유의적인 차이를 보이는 것으로 나타났다(p<0.05).
현미 품종별 에탄올 추출물의 FRAP 활성은 Fig. 4와 같이 품종에 따라 유의적인 차이를 보였다(p<0.05).
현미 품종별 일반성분 함량을 분석한 결과, Table 1과 같이 품종에 따라 유의적인 차이를 보이는 것으로 나타났다 (p<0.05).
현미의 총 폴리페놀 함량은 검정색의 유색미인 조은흑미 품종이 615.25μg GAE/g으로 유의적으로 높게 나타났으며(p<0.05), 건강홍미와 흑광 품종은 각각 311.14 및 170.85 μg GAE/g으로 조사되었다.
현미의 총 플라보노이드 함량은 조은흑미 품종이 267.75 μg CE/g으로 유의적으로 높게 나타났으며(p<0.05), 건강홍미 품종은 100.67 μg CE/g 으로 조사되었다.
94%로 높은 활성을 보였다. 흑광 품종은 43.17%의 활성을 보였고, 나머지 현미 품종은 15.20~24.13%의 활성을 보이는 것으로 나타났다. 현미 에탄올 추출물의 ABTS radical 소거활성은 건강홍미와 조은흑미 추출물이 각각 113.

후속연구

그러나 최근에는 phytic acid이 소장에서 free radical을 생성하는 철과 함께 결합하여 불용성 복합체를 형성하여 free radical 생성을 억제하므로 항암작용, 항산화 효과, 체내 지방산화 감소 효과 및 calcium oxalate의 생성억제효과가 보고되어 관심이 높아지고 있다(Anderson &Wolf 1995; Al-Wahsh 등 2005; Kim 등 2010). 따라서 phytic acid 함량이 높은 품종을 식품 가공에 이용하면 건강에 이로운 영향을 줄 것으로 생각되며, 가공 후 성분의 이행이나 함량 변화 등에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
31μmol Fe(II)/g DW로 유색미가 FRAP value가 높은 것으로 보고하였다. 이상의 결과, 유색미 현미가 높은 페놀 성분 함량과 항산화 활성을 보여 이를 이용한 기능성 소재로 활용이 가능할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현미란 무엇인가?	현미(whole grain, brown rice)는 벼(rough rice)의 왕겨(hull)를 제거한 것으로 지방, 단백질, 비타민, 식이섬유 및 각종 미네랄과 효소 등이 풍부하여 영양성과 기능성이 뛰어나다(Mo 등2006; Lee 등 2016). 또한, 현미에는 α-tocopherol, α-tocotrienol, γ-tocopherol, γ-aminobutyric acid(GABA), arabinoxylan, ferulic acid, vitamin B 1 , vitamin E 등과 같은 항산화, 항당뇨, 항고혈압, 면역기능 증진 등의 생리기능성 물질들이 백미, 보리 및 밀 등의 기타 곡물보다 상대적으로 많이 함유되어 있다(Ha 등 1999; Krishna 등 2001; Kang 등 2003; Kim 등 2004; Moon 등 2010).
	농촌진흥청에서 시행하는 쌀 소비 확대 정책은 무엇인가?	이러한 어려움을 해결하기 위해 쌀 소비 확대 정책으로 농림수산식품부에서는 쌀 가공 산업 활성화 방안을 마련하고, 가공용 쌀 소비를 확대하기 위해 중장기 계획을 세우기도 하였다(Park 등 2016). 또한, 농촌진흥청은 가공용으로 적합한 다수성 벼와 밥쌀용 벼로 구분하여 품종을 육성하고, 재배 및 생산하는 등 쌀 품종 개발에 대한 연구를 지속적으로 진행해 오고 있다.
	현미의 생리기능성 물질은 무엇인가?	현미(whole grain, brown rice)는 벼(rough rice)의 왕겨(hull)를 제거한 것으로 지방, 단백질, 비타민, 식이섬유 및 각종 미네랄과 효소 등이 풍부하여 영양성과 기능성이 뛰어나다(Mo 등2006; Lee 등 2016). 또한, 현미에는 α-tocopherol, α-tocotrienol, γ-tocopherol, γ-aminobutyric acid(GABA), arabinoxylan, ferulic acid, vitamin B 1 , vitamin E 등과 같은 항산화, 항당뇨, 항고혈압, 면역기능 증진 등의 생리기능성 물질들이 백미, 보리 및 밀 등의 기타 곡물보다 상대적으로 많이 함유되어 있다(Ha 등 1999; Krishna 등 2001; Kang 등 2003; Kim 등 2004; Moon 등 2010). 그러나 현미가 가지고 있는 뛰어난 효능에도 불구하고, 현미는 단단한 껍질과 phytic acid 등으로 인하여 식감이 거칠고 소화가 잘 되지 않는 단점을 가지고 있어 주로 한국을 포함한 많은 아시아 국가에서는 백미를 주식으로 섭취 하고 있는데, 이는 현미가 가수율이 낮고 식감이 거칠며 딱딱 하기 때문이다(Park &Woo 1991; Ohtsubo 등 2005).

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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