생여주의 산화방지, 알파글루코시데이스 저해 활성 및 여주초절임의 카란틴과 루테인 함량 변화 Antioxidant and α-glucosidase inhibitory activities of fresh bitter melon and change of charantin and lutein content upon brining and blanching treatments of pickling원문보기
This study aimed to analyze charantin and lutein from fresh bitter melon (FBM) for their antioxidant and ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activities. We subsequently compared our results with charantin and lutein content of pickled bitter melon (PBM11, PBM13, PBM51, and PBM53), obtained ...
This study aimed to analyze charantin and lutein from fresh bitter melon (FBM) for their antioxidant and ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activities. We subsequently compared our results with charantin and lutein content of pickled bitter melon (PBM11, PBM13, PBM51, and PBM53), obtained by brining (1 and 5% salt) and blanching (1 and 3 min). Charantin, lutein, $\text\tiny{L}$-ascorbic acid, and total polyphenolic content in FBM were $777.92{\pm}27.59$, $16.87{\pm}2.07$, $94.78{\pm}0.61$, and $22.07{\pm}0.74mg$ catechin equivalents/g on dry basis, respectively. Antioxidant activity of 5 mg/L FBM extract was $31.76{\pm}0.42%$ in ABTS assay and $56.19{\pm}2.39%$ in DPPH assay; ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activity of 0.5 mg/L FBM extract was $55.60{\pm}1.34%$. Charantin and lutein content of all PBM samples were higher than control without brining and blanching treatments, those in PBM53 being $375.63{\pm}9.03$ and $4.07{\pm}0.40mg/100g$, respectively. These showed that brining and blanching in pickling process were very effective in retaining charantin and lutein in bitter melon.
This study aimed to analyze charantin and lutein from fresh bitter melon (FBM) for their antioxidant and ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activities. We subsequently compared our results with charantin and lutein content of pickled bitter melon (PBM11, PBM13, PBM51, and PBM53), obtained by brining (1 and 5% salt) and blanching (1 and 3 min). Charantin, lutein, $\text\tiny{L}$-ascorbic acid, and total polyphenolic content in FBM were $777.92{\pm}27.59$, $16.87{\pm}2.07$, $94.78{\pm}0.61$, and $22.07{\pm}0.74mg$ catechin equivalents/g on dry basis, respectively. Antioxidant activity of 5 mg/L FBM extract was $31.76{\pm}0.42%$ in ABTS assay and $56.19{\pm}2.39%$ in DPPH assay; ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activity of 0.5 mg/L FBM extract was $55.60{\pm}1.34%$. Charantin and lutein content of all PBM samples were higher than control without brining and blanching treatments, those in PBM53 being $375.63{\pm}9.03$ and $4.07{\pm}0.40mg/100g$, respectively. These showed that brining and blanching in pickling process were very effective in retaining charantin and lutein in bitter melon.
본 연구에서는 생여주의 산화 방지 활성과 알파글루코시데이스 저해 활성을 측정하고 폴리페놀, 아스코브산, 카란틴, 루테인 등 유효성분의 함량을 분석함으로서 여주의 기능적 가치를 살펴보고자 한다. 또한 조리가공조건에서 여주에 함유된 유효성분의 변화를 비교하기 위해 전처리 방법을 달리한 여주초절임조건에서 카란틴과 루테인 함량의 변화를 분석하고자 하였다.
본 연구에서는 생여주의 산화 방지 활성과 알파글루코시데이스 저해 활성을 측정하고 폴리페놀, 아스코브산, 카란틴, 루테인 등 유효성분의 함량을 분석함으로서 여주의 기능적 가치를 살펴보고자 한다. 또한 조리가공조건에서 여주에 함유된 유효성분의 변화를 비교하기 위해 전처리 방법을 달리한 여주초절임조건에서 카란틴과 루테인 함량의 변화를 분석하고자 하였다.
제안 방법
여주 초절임은 전처리방법의 차이에 따른 변화를 비교하기 위해 이전 연구(Park 등, 2016)와 동일한 방법으로 제조하였다. 시료군(PBM11, PBM13, PBM51, PBM53)은 소금물침지농도(1, 5%)와 데치기시간(1분, 3분)을 달리하여 제조하였으며 전처리를 시행하지 않은 대조군(control)과 비교하였다. 생여주를세척한 후 물기를 제거하고 세로로 잘라 씨를 제거한 후 두께가 5 mm가 되도록 자르고, 시료군별로 소금물(1%, 5%)에 20분 동안 침지한 후 데치기(1분, 3분)를 실시하였으며, 여주채 100 g당초절임액(물 48.
본 실험에 사용된 여주는 땅끝제일영농조합(Haenam, Jeollanamdo, Korea)에서 재배, 수확된 미성숙 생여주를 구입하여 사용하였다. 카란틴은 ChromaDexTM (Irvine, CA, USA), 루테인(lutein)은 Carotenature (Erlenauweg, Münsingen, Switzerland), LC용 메탄올은 J.
데이터처리
모든 분석실험은 3회 이상 반복 수행하여 평균과 표준편차를 구하였으며 SAS 프로그램(Window Version 8.0, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 ANOVA 분산분석을 실시하였고 던칸의 다중검증을 이용하여 p<0.05 수준에서 유의성을 검토하였다.
이론/모형
0 mL/min, 주입량 10 μL, 칼럼의 온도는 37℃로 30분간 시행하였다. 루테인의 함량측정은 Kang 등(2016)의 방법에 따라 가속용매추출장치(ASE, accelerated solvent extraction, ASE 150, Dionex, Sunnyvale, CA, USA)로 추출하고 UPLC (Waters Co.)를 이용하여 분석하였다. 여주분말시료 1g을 22 mL 추출용 셀 thimble (ASE-Non-Stick Thimbles for extraction, Whatman, Schleicher & Schuell, Bioscience, Dassel, Germany)에 넣고 규조토(ASE Prep Diatomaceous Earth, Dionex)를 담아 빈 공간 없이 규조토로 채워 압착한 뒤에 추출조건은 static time 3분, static cycles 3회, nitrogen purge 60초, 압력 1500 psi, 온도 100℃에서 100% 아세톤으로 추출하였고 질소농축기(TurboVap LV-Biotage, Uppsala, Sweden)를 이용하여 60℃ 수욕상에서 질소 가스로 농축 후 전처리를 시행하였다.
미성숙 생여주는 과육을 분리하여 냉동 건조한 후 분말화하고 탈지를 위해 분말시료 1g에 헥세인 20mL를 첨가하여 20분 방치 후 헥세인을 제거하였으며 이 과정을 2회 반복하여 분말시료를 제조하였다. 여주 초절임은 전처리방법의 차이에 따른 변화를 비교하기 위해 이전 연구(Park 등, 2016)와 동일한 방법으로 제조하였다. 시료군(PBM11, PBM13, PBM51, PBM53)은 소금물침지농도(1, 5%)와 데치기시간(1분, 3분)을 달리하여 제조하였으며 전처리를 시행하지 않은 대조군(control)과 비교하였다.
카란틴 함량 측정은 Lee 등(2015b)의 방법에 따라 시행하였다. 카란틴 분석을 위한 추출은 Horax 등(2005)의 방법에 의해 여주 분말시료 0.
성능/효과
그러나 Thomas 등(2012)은 생여주의 찌기(steaming), 끓이기(boiling), 데치기(blanching), 마이크로파(microwave) 등 조리법에 따라 카란틴의 함량이 감소하였고, Cho(2017)는 찌기와 볶기(roasting) 등의 전처리 과정에서 조리시간이 길고 조리온도가 높을수록 카란틴의 함량이 감소한다고 하여 여주의 조리과정 중 기능성 성분의 감소를 보고하였다. 그러나 본 연구에서는 생여주를 5% 소금용액에 20분간 침지한 후 3분 데치기를 실시할 경우 카란틴 함량이 375.63±9.03 mg/100 g으로 전처리를 하지 않은 대조군보다 약 5배의 카란틴을 함유하고 있었으며 생여주의 약 48.2%를 보유하고 있는 것으로 나타났다. 여주초절임은 당과 염 등의 조미액이 여주세포 내로 유입되어 총중량 중 조미액의 비율이 증가한 점을 감안할 때 여주초절임의 카란틴 함량은 전처리에 의해 상당량 손실되지 않고 보유된 것으로 판단된다.
따라서 여주의 쓴맛을 감소시키기 위해 소금용액에 침지하여 데치는 전처리과정을 거친 여주초절임은 카란틴과 루테인과 같은 유용성분의 보유에도 매우 효과적인 것으로 판단된다.
여주초절임의 카로테노이드의 성분 중 루테인의 함량은 PBM111.57±0.13 mg/100 g, PBM13 1.99±0.28 mg/100 g, PBM51 3.18±0.52 mg/100 g, PBM53 4.07±0.40 mg/100 g이며 대조군은 0.70±0.07 mg/100 g으로 나타나 여주초절임의 루테인의 함량 또한 카란틴과 같이 소금침지와 데치기와 같은 전처리가 루테인의 파괴를 억제한 것으로 판단된다. Jo와 Jung(2000)의 녹황색 채소류의카로테노이드 함량과 데치기(blanching)에 의한 변화 연구에서 당근의 루테인 함량이 34 mg/100 g이고, 3% 소금물에 데친 경우 40mg/100 g이었으며, 깻잎의 루테인함량은 5,547 mg/100 g, 3% 소금물에 데친 경우 7,697 mg/100 g으로 나타나 3% 소금물에 데칠 경우 카로테노이드가 보유 또는 증가함을 보고하였다.
후속연구
3 g의 식물스테롤을 섭취하는 것이 심혈관질환예방에 도움이 된다고 발표하였다. 여주 유래 카란틴은 스티그마스테롤과 시스토스테롤의 혼합물로 알려져 있으나 본 연구의 여주 시료에서는 스티그마스테롤만 검출되어 여주의 기능적 가치에 차이가 있을 것으로 판단되며, 여주의 품종별, 재배조건별 카란틴 조성의 차이에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
카란틴은 어떤 혼합물인가?
여주 특유의 쓴맛은 주로 트라이노쿠쿠비탄(trinorcucurbitane), 쿠쿠비탄(cucurbitane), 트라이테페노이드(triterpenoids), 카란틴(charantin) 등(Cha 등, 2011)의 성분에서 기인하는 것으로 알려지고 있다. 카란틴은 구조적으로 쿠쿠비탄의 스티그마스테롤 글루코사이드(stigmasterol glucoside)과 베타시토스테롤 글루코사이드(βsitosterol glucoside)의 혼합물(Desai과 Tatke, 2015)로 알려지고 있으며, 강한 극성 용매나 강한 비극성 용매에 녹지 않는 극성 지방으로 분류(Pitipanapnong 등, 2007)된다. 여주는 당뇨 유발 흰쥐에 식이로 제공했을 때 혈당 조절 효과(Kim, 2013)를 보였으며, 제2형 당뇨 db/db 마우스에 여주 추출물의 경구 투여 시 혈당이 유의적으로 낮아지는 것으로 보고되었다(Jeong 등, 2008).
여주의 초절임조건에서 루테인과 카란틴 보존에 가장 효과적인 조건은?
이는 여주초절임을 제조할 때 소금물침지와 데치기 단계가 여주에 함유된 카란틴과 루테인과 같은 유용성분의 손실이나 파괴를 방지하는 효과가 있는 것으로 판단된다. 특히, 5%소금물 침지와 3분 데치기를 한 PBM53군이 여주초절임의 루테인과 카란틴을 보존하는데 가장 효과적인 것으로 나타났다.
여주는 어떤 성분을 함유하고 있는가?
여주(Momordica charantia)는 쓴맛이 강한 한해살이 박과 식물로 아프리카, 남아메리카, 동남아시아, 뉴질랜드, 인도, 중국, 일본 등에서 널리 재배(Park 등, 2007)되고 있으며, 바이타민 A, 바이타민 C, 포타슘, 철 등이 풍부하고 글리코사이드, 사포닌, 알칼로이드, 테페노이드 등을 함유하고 있어 항괴사, 항고혈당과 당뇨합병증 예방 효능(Lee 등, 2015a; Moon 등, 2015)과 항암 효능(Raina 등, 2016)이 보고되면서 기능성 소재로서 각광받고 있다. 여주의 색상은 미숙과에서는 엽록소에 의해 짙은 녹색으로 보이지만 과숙상태가 되면 표면은 노란색, 여주의 씨앗은 붉은 색으로 변하는데 이는 숙성단계별로 카로테노이드가 발현되면서 나타나는 색의 변화로 숙성될수록 다양한 카로테노이드가 발현되고 그 함량이 증가하는 것으로 보고되고 있다(Cuong 등, 2017;Tuan 등, 2011).
참고문헌 (44)
Ahn MJ, Yuk HJ, Lee HY, Hwang CE, Jeong YS, Hong SY, Kwon OK, Kang SS, Kim HR, Park DS, Cho KM. Effect of the enhanced biological activities and reduced bitter taste of bitter melon (Momordica charantia L.) by roasting. J. Agric Life Sci. 49: 107-119 (2015)
Cha JY, Jin JS, Cho YS. Biological activity of methanolic extract from Ganoderma lucidum, Momordica charantia, Fagopyrum tataricum and their mixtures. Korean J. Life Sci. 21: 1016-1024 (2011)
Cho IS. Effect on quality characteristics of chicken seasoning sauce using steaming and roasting of bitter melon (Momordica charantia L.) powder for reducing bitter taste. PhD thesis, Sejong University, Seoul, Korea (2017)
Chu YF, Sun J, Wu X, Liu RH. Antioxidant and antiproliferative activities of common vegetables. J. Agr. Food Chem. 50: 6910-6916 (2002)
Cuong DM, Arasu MV, Jeon J, Park YJ, Kwon SJ, Al-Dhabi b NA, Park SU. Medically important carotenoids from Momordica charantia and their gene expressions in different organs. Saudi J. Biol. Sci. 24: 1913-1919 (2017)
Desai S, Tatke P. Charantin: An important lead compound from Momordica charantia for the treatment of diabetes. J. Pharmacogn. Phytochem. 3: 163-166 (2015)
El-Said SM, Al-Barak AS. Extraction of insulin like compounds from bitter melon plants. Am. J. Drug Discov. Dev. 1: 1-7 (2011)
Folin O, Denis W. On phosphotungstic-phosphomolybdic compounds as color reagents. J. Biol. Chem. 12: 239-243 (1912)
Food and Drug Administration. Department of Health and Human Services: Food labeling; Health claim; Phytosterols and risk of coronary heart disease; Proposed rule. Fed. Reg. 75.235: 76526-76571 (2010)
Gabay O, Sanchez C, Salvat C, Chevy F, Breton M, Nourissat G, Wolf C, Jacques C, Berenbaum F. Stigmasterol: a phytosterol with potential anti-osteoarthritic properties. Osteoarthr. Cartilage 18: 106-116 (2010)
Horax R, Hettiarachchy N, Islam S. Total phenolic contents and phenolic acid constituents in 4 varieties of bitter melons (Momordica charantia) and antioxidant activities of their extracts. J. Food Sci. 70: 275-280 (2005)
Jeong JH, Lee SH, Hue JJ, Lee KN, Nam SY, Yun YW, Jeong SW, Lee YH, Lee BJ. Effect of bitter melon (Momordica charantia L.) on anti-diabetic activity in C57BL/6J db/db mice. Korean. J. Vet. Res. 48: 327-336 (2008)
Jo JO, Jung IC. Changes in carotenoid contents of several green-yellow vegetables by blanching. Korean J. Food Cook. Sci. 16: 17-21 (2000)
Kang JH, Kim SN, Moon BK. Optimization by response surface methodology of lutein recovery from paprika leaves using accelerated solvent extraction. Food Chem. 205: 140-145 (2016)
Kim MW. Effect of bitter melon on plasma blood glucose and cholesterol levels in streptozotocin induced diabetic rats. J. East Asian Soc. Diet. Life 23: 704-712 (2013)
Kim BC, Hwang JY, Wu HJ, Lee SM, Cho HY, Yoo YM, Shin HH, Cho EK. Quality changes of vegetables by different cooking methods. Korean J. Culinary Res. 18: 40-53 (2012)
Kim MJ, Kim JH, Oh HK, Chang MJ, Kim SH. Seasonal variations of nutrients in Korean fruits and vegetables: Examining water, protein, lipid, ascorbic acid, and ${\beta}$ -carotene contents. Korean J. Food Cook. Sci. 23: 423-432 (2007)
Kim AK, Lee HJ, Oh MM, Lee WM, Lee SG, Chae WB, Choi HS, Yang EY, Huh YC, Park DK and Kim S. Selection of bitter gourd (Momordica charantia L.) germplasm for improvement anti-diabetic compound contents. Korean J. Breed. Sci. 45: 332-338 (2013)
Kim YK, Park WT, Uddin MR, Kim YB, Bae HH, Kim HH, Park KW, Park SU. Variation of charantin content in different bitter melon cultivars. Asian J. Chem. 26: 309-310 (2014)
Lee SW, Kim JK, Uddin MdR, Kim YB, Kim HH, Chung ES, Lee JH, Park SU. Variation of carotenoid content in different bitter melon cultivars. Asian J. Chem. 26: 461-463 (2014)
Lee HJ, Lee SG, Kim SK, Choi CS. Variation on charantin contents of various organs and harvest seasons in bitter gourd. Korean J. Hortic. Sci. 34: 701-707 (2016a)
Lee JW, Lee HS, Na YW, Kang MJ, Jeon YA, Sung JS, Ma KH, Lee SY. Investigation of physicochemical properties according to different parts and maturity of Momordica charantia L. Korean J. Plant Res. 28: 382-390 (2015b)
Lee HY, Park KS, Joo OS, Hwang CE, Ahn MJ, Jeong YS, Hong SY, Kwon OK, Kang SS, Yuk HJ, Kim HR, Park DS, Cho KM. Changes in quality characteristics and antioxidant activity of bitter melon (Momordica charantia L.) pickle during ageing. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 44: 401-411 (2015a)
Lee BR, Yang H, Park PS. Effects of green tea polyphenol and vitamin C on Type 2 diabetic rats induced by low dose streptozotocin following high fat diet. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 45: 167-173 (2016b)
Lee MY, Yoo MS, Whang YJ, Jin YJ, Hong MH, Pyo YH. Vitamin C, total polyphenol, flavonoid contents and antioxidant capacity of several fruit peels. Korean J. Food Sci. Technol. 44: 540-544 (2012)
Mahmoud MF, El Ashry FE, El Maraghy NN, Fahmy A. Studies on the antidiabetic activities of momordica charantia fruit juice in streptozotocin-induced diabetic rats. Pharm. Biol. 55: 758-765 (2017)
Ministry of Food and Drug Safety. Korean food standards codex. Available from: http://fse.foodnara.go.kr/residue/RS/jsp/menu_02_01_03.jsp?idx317. Accessed Oct. 2, 2015
Moon JH, Choi DW, Kim SE, Seomoon JH, Hong SY, Kim HK, Cho KM, Song J, Kang SS, Kim KH, Kwon OK. Comparison of biological activities of ethanol extracts of unripe fruit of bitter melon (Momordica charantia L.) cultivated in hamyang, Korea. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 44: 1637-1644 (2015)
Nagarani G, Abirami A, Siddhuraju P. Food prospects and nutraceutical attributes of Momordica species: A potential tropical bioresources-A review. Food Sci. Human Wellness 3: 117-126 (2014)
Park Y, Boo HO, Park YL, Cho DH, Lee HH. Antioxidant activity of Momordica charantia L. extracts. Korean J. Medicinal Crop Sci. 15: 56-61 (2007)
Park JH, Kim SN, Moon BK. Changes in carotenoids, ascorbic acids, and quality characteristics by the pickling of paprika (Capsicum Annuum L.) cultivated in Korea. J. Food Sci. 76: C1075-C1080 (2011)
Park HS, Moon BK, Kim SN. Reduction in bitter taste and quality characteristics in pickled bitter melon (Momordica charantia L.) by different pretreatment conditions. Korean J. Food Sci. Technol. 48: 466-473 (2016)
Perry A, Rasmussen H, Johnson EJ. Xanthophyll (lutein, zeaxanthin) content in fruits, vegetables and corn and egg products. J. Food Compos. Anal. 22: 9-15 (2009)
Pierre LL, Moses NM. Isolation and characterisation of stigmasterol and ${\beta}$ -sitosterol from Odontonema Strictum (Acanthaceae). JIPBS. 2: 88-95 (2015)
Pitipanapong J, Chitprasert S, Goto M, Jiratchariyakul W, Sasaki M, Shotipruk A. New approach for extraction of charantin from Momordica charantia with pressurized liquid extraction. Sep. Purif. Technol. 52: 416-422 (2007)
Raina K, Kumar D, Agarwal R. Promise of bitter melon (Momordica charantia) bioactives in cancer prevention and therapy. Semin. Cancer Biol. 40-41: 116-129 (2016)
Re R, Pellegrini N, Proteggente A, Pannala A, Yang M, Rice-Evans C. Antioxidan activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radical Bio. Med. 26: 1231-1237 (1999)
Thomas CT, Reddy PY, Devanna N. Impact of cooking on charantin estimated from bitter melon fruits using high performance thin layer chromatography. IRJP. 3: 149-154 (2012)
Tuan PA, Kim JK, Park Nl, Lee SY, Park SU. Carotenoid content and expression of phytoene synthase and phytoene desaturase genes in bitter melon (Momordica charantia). Food Chem. 126: 1686-692 (2011)
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