[논문]효소처리 노니주스와 시판 노니주스의 기능성 성분, 산화방지 활성 및 NO 생성 억제 효과

김자민; 전연희; 정용진; 윤경영

doi:10.9721/kjfst.2020.52.1.75

효소처리 노니주스와 시판 노니주스의 기능성 성분, 산화방지 활성 및 NO 생성 억제 효과
Comparison of bioactive composition, antioxidant activity, and nitric oxide inhibition effect of enzyme-treated and commercial noni juice 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.52 no.1, 2020년, pp.75 - 80

김자민 (영남대학교 식품영양학과) , 전연희 ((주)KMF) , 정용진 ((주)KMF) , 윤경영 (영남대학교 식품영양학과)

초록
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본 연구는 다양한 생리활성을 지닌 노니의 활용성을 향상시키고 기능성이 증진된 노니주스를 제조하기 위하여 미숙과 및 완숙과에 cellulase와 pecitnase를 처리하여 노니주스를 제조하고, 이들의 기능성 성분의 함량 및 생리활성을 효소 무처리 주스 및 6종의 시판 노니주스외 비교하여 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 효소처리 노니 미숙과 주스가 1.61 mg/mL로 유의적으로 가장 높았으며, 스코폴레틴 함량은 효소처리 노니 완숙과 주스가 123.88 ㎍/mL로 유의적으로 가장 높았다. DPPH 라디칼 및 ABTS 라디칼 소거 활성은 효소처리에 의해 증가되었으며, 시판 노니주스보다 효소처리 노니주스가 높은 소거활성을 보였다. 즉, 효소처리 노니 완숙과 주스가 가장 높은 소거활성을 보였으며, 다음으로 효소처리 노니 미숙과 주스가 높은 활성을 보였다. NO 저해능은 효소처리 노니 완숙과 주스와 NJ5가 높은 저해활성을 보였다. 이상의 결과, 효소를 처리하여 제조된 노니 주스는 높은 폴리페놀과 스코폴레틴을 함유하고 있었으며, 높은 산화방지 활성과 항염증 작용을 보였다. 따라서 주스 제조 시 cellulase 및 pectinase 처리는 주스의 기능성 성분의 함량 및 생리기능성을 향상시킬 수 있으며, 특히 노니 완숙과를 이용하여 제조할 경우 그 생리기능성이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과 노니 완숙과를 이용하여 효소처리된 노니주스는 기능성 주스로써의 활용성이 매우 클 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to compare the functional component content, antioxidant activity, and nitric oxide (NO) inhibition effect of non-enzyme treated, enzyme-treated, and commercial noni juice samples. Enzyme-treated noni juice samples were prepared by cellulase (0.1%) and pectinase (0.1%) treatment of unripe fruits (EUN) and ripe fruits (ERN). Total polyphenol content of the noni juice samples ranged between 0.36 and 1.61 mg/mL. The EUN had the highest total polyphenol content (1.61 mg/mL), while the ERN had the highest scopoletin content (123.88 ㎍/mL) and the highest antioxidant activity. Nitric oxide levels in ERN and NJ5 were lower (55.95 and 60.14%, respectively) than those in other samples. Based on these observations, it was confirmed that enzyme treatment could improve the functional component content and physiological activity of noni juice. In particular, EUN prepared using the ripened noni fruit is expected to have greater utilization value due to its enhanced functionality.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. List of commercial noni juices used in experiment
표 Table 2. Total polyphenol and scopoletin contents of noni juices
그림 Fig. 1. Antioxidant activities of noni juices.
그림 Fig. 2. Effect of the noni fruit juices on the cell viability of RAW 264.7 cells.
그림 Fig. 3. Effect of the noni fruit juices on NO levels in LPS-induced RAW 264.7 cells.
표 Table 3. Pearson's correlation coefficients among total polyphenol, scopoletin, antioxidant activity, and NO production inhibitory effect of noni juices

AI 본문요약
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문제 정의

또한 이들 효소는 과일주스 제조 시 여과성을 높이거나 청징화에 의한 품질향상을 위해 사용되고 있으며, 식물로부터 기능성 성분 추출 시 수율 증대에도 기여한다고 보고되어(Lee 등, 2012; Park과 Kim, 2009), 최근 새로운 가공공정으로 과실을 사용하여 천연주스나 과실주를 제조하는 과정에서 cellulase 및 pectinase의 사용이 증가되고 있다. 따라서 본 연구는 노니주스의 생산 효율을 높이고 생리기능성을 증진시키기 위해 노니 열매에 cellulase 및 pectinase를 처리하여 노니주스를 제조하였다. 또한 제조된 효소처리 노니주스와 시판중인 노니 착즙주스의 기능성 성분과 생리활성을 비교함으로써 향후 노니열매의 주스제조 등 식품으로써의 활용성을 증진하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
그러나 염증 반응에서 과발현된 NO는 염증반응을 촉진시킬 뿐만 아니라 조직의 산화적 손상, 유전자 변이 등을 가져오는것으로 알려져 있다(Kang 등, 2014; Cho 등, 2017). 따라서 본 연구에서는 LPS로 유도된 RAW 264.7 세포에 대한 노니주스의 NO생성 저해 정도를 측정하고자 하였으며, 그 결과는 Fig. 3과 같다. LPS 단독 처리구 기준으로 LPS와 함께 노니주스를 처리하였을 때 NO 생성량이 55.
따라서 본 연구는 노니주스의 생산 효율을 높이고 생리기능성을 증진시키기 위해 노니 열매에 cellulase 및 pectinase를 처리하여 노니주스를 제조하였다. 또한 제조된 효소처리 노니주스와 시판중인 노니 착즙주스의 기능성 성분과 생리활성을 비교함으로써 향후 노니열매의 주스제조 등 식품으로써의 활용성을 증진하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

ABTS 라디칼 소거활성은 Kim 등(2019)의 방법을 변형하여 측정하였다. ABTS 라디칼 형성을 위해 7.
8 mL를혼합한 후 실온의 암소에서 30분간 반응시킨 후 분광광도계(UV1800, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH 라디칼 소거능 활성은 시료 첨가군과 무첨가군을 비교하여 백분율(%)로 나타내었다.
생성된 NO는 Griess 시약을 이용하여 측정하기 위해 세포배양 상등액 100 µL와 Griess 시약 100 µL를 혼합하여 15분간 실온암소에서 반응시킨 후 microplate reader (Ep℃h, BioTek)를 사용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. LPS만 첨가한 군에서 생성된 NO의 양을 100%로 하여 시료가 첨가된 경우에 측정된 흡광도를 환산하여 표기하였다.
Nitric oxide (NO) 측정을 위한 시료의 농도를 설정하기 위해 MTT assay를 이용하여 RAW 264.7 세포의 생존율을 확인 하였다. 즉, 세포를 5×104 cells/well이 되도록 96 well plate에 분주하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 24시간 배양한 후 시료 20 µL를 처리하여 24시간 동안 배양하였다.
각 well에 배지를 제거한 후 5 mg/mL 농도로 제조한 MTT 용액을 20 µL를 첨가하여 3시간 배양한 후 배양액을 제거하고 각 well에 150 µL의 DMSO를 가하여 실온에서 30분간 반응시킨 뒤 microplate reader (Ep℃h, BioTek, Winooski, VT, USA)로 540 nm에서 흡광도를 측정하여 세포 생존율을 백분율로 계산하였다.
, Korea)에서 1시간 처리한 후, 착즙 및 여과하였다. 각 여과액을 20oBx로 농축한 후, 37℃ incubator (JSMI-04T, JSResearch Inc., Korea)에서 2주간 숙성하였고, 7일 후 paper filter (NO. 3, Advantec, Camlab, UK)로 여과하여 효소처리 노니 미숙과 주스(EUN) 및 효소처리 노니 완숙과 주스(ERN)를 제조하였다. 대조군으로 노니 미숙과 및 완숙과를 착즙한 여과액을 20oBx로 농축한 후 노니 미숙과 주스(UN) 및 노니 완숙과 주스(RN)로 명명하여 사용하였다.
노니 미숙과 및 완숙과를 파쇄한 후 각각 200 g에 0.1% (w/w)의 pectinase (3500 PGNU/g, Novozymes, NC, USA)와 0.1%(w/w) cellulase (700 EGU/g, Novozymes, NC, USA)를 첨가하여 55℃ 항온수조(JSWB-30T, JSResearch Inc., Korea)에서 1시간 처리한 후, 착즙 및 여과하였다. 각 여과액을 20oBx로 농축한 후, 37℃ incubator (JSMI-04T, JSResearch Inc.
3, Advantec, Camlab, UK)로 여과하여 효소처리 노니 미숙과 주스(EUN) 및 효소처리 노니 완숙과 주스(ERN)를 제조하였다. 대조군으로 노니 미숙과 및 완숙과를 착즙한 여과액을 20oBx로 농축한 후 노니 미숙과 주스(UN) 및 노니 완숙과 주스(RN)로 명명하여 사용하였다.
7 세포에 대한 독성이 나타나지 않았다. 따라서 이후 NO 생성 억제 활성 연구는 5배 희석한 효소처리 노니주스와 시판 노니주스로 진행하였다.
, Kyoto, Japan)을 이용하였다. 이동상 용매로는 0.1% trifluoroacetic acid in distilled water와 0.1% trifluoroacetic acid in acetonitrile을 사용하였으며, 분석 시간에 따라 이동상의 조성을 변경하였다. 시료는 0.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법(1912)을 변형하여 측정하였다. 시료 0.
효소처리 노니주스 및 시판 노니주스의 산화방지 활성을 확인하고자 DPPH 라디칼과 ABTS 라디칼의 소거활성을 측정하였으며, 결과는 Fig. 1과 같다. DPPH 라디칼은 산화방지 물질에 의해 전자나 수소를 받아 불가역적으로 안정한 분자를 형성하여 환원됨으로써 짙은 자색이 탈색되는 원리를 이용한 방법으로 천연소재의 산화방지능을 측정하기 위해 많이 이용되는 방법이다(Kim등, 2017).

대상 데이터

RAW 264.7 murine macrophage cell line은 한국세포주은행(Seoul, Korea)에서 분양받았으며, 세포 성장을 위한 기본배지로는 10% FBS와 1% penicillin을 첨가한 DMEM 배지를 사용하였다. 세포배양은 37℃ 조건으로 CO2 incubator (5% CO2, 95% air)에 적응시켜 계대배양 하였다.
본 연구에 사용한 노니 열매 미숙과 및 완숙과는 2018년 베트남에서 수확한 것을 냉동보관 하면서 시료로 사용하였다. 시판되고 있는 노니주스는 온라인을 통해 구입하여 각각 NJ1, NJ2, J3, NJ4, NJ5, NJ6으로 명명하였으며, 각 주스의 상세한 정보는 Table 1과 같다.

데이터처리

또한 노니주스의 기능성 성분과 산화방지 활성 및 항염증 활성과의 상관관계를 알아보기 위하여 Pearson’s correlation test를 실시하였다.
본 실험결과의 통계분석은 SPSS (25, Chicago, IL, USA) 통계프로그램을 이용하여 각 시료군 간의 유의적인 차이를 one-way ANOVA로 분석하여 Duncan’s multiple range test를 실시하여 분석하였다.

이론/모형

7 cells. Cell viability was determined by MTT assay. Cont: not treated any sample.
RAW 264.7 세포에서 생성되는 NO의 양은 Jang 등(2017)의 방법에 따라 측정하였다. 즉, RAW 264.
스코폴레틴 함량은 Bansal과 Bansal(2015)의 방법을 활용하여 HPLC (Agilent 1260, Waldbronn, Germany)로 분석하였으며, ODS-H80 column (4.6×250 mm, YMC Co., Ltd., Kyoto, Japan)을 이용하였다.

성능/효과

3과 같다. LPS 단독 처리구 기준으로 LPS와 함께 노니주스를 처리하였을 때 NO 생성량이 55.95-86.77% 정도 감소하였으며, 특히 NJ5는 55.95%의 NO 생성량을 보여 가장 높은 NO 저해능을 보였다. 다음으로 ERN의 NO 생성량이 60.
64%로 유사한 소거능을 나타내었다. NJ4, RN, NJ6 및 NJ5의 DPPH 라디칼 소거능은 각각 53.27,52.02, 50.85, 50.78%로 측정되었으며, UN, NJ2 및 NJ3의 DPPH 라디칼 소거능은 각각 29.48, 10.08, 8.93%로 유의적으로 낮은 소거능을 보였다. Bramorski 등(2010)은 브라질에서 시판되고 있는 블루베리주스와 포도주스를 혼합한 노니주스의 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과, 64.
95%의 NO 생성량을 보여 가장 높은 NO 저해능을 보였다. 다음으로 ERN의 NO 생성량이 60.14%으로 높은 NO 저해능을보였는데, 이는 효소처리를 하지 않은 RN의 NO 생성량(85.45%)보다 약 25% 높은 NO 저해능을 나타내었다. 반면 NJ1, NJ2, NJ3의 NO 생성량은 각각 82.
뿐만 아니라, 식물성분의 폴리페놀 함량과 산화방지활성간의 직접적인 상관관계가 보고되고 있으며(Kim, 2015; Li등, 2009), Dussossoy 등(2011)은 노니열매 주스의 산화방지 활성은 노니 열매에 존재하는 스코폴레틴을 비롯한 다양한 폴리페놀 화합물에 기인하는 것으로 보고하였다. 따라서 효소처리 노니주스의 높은 산화방지 활성은 시판 노니주스에 비해 높은 스코폴레틴 및 폴리페놀 함량에 기인 한 것으로 판단된다.
08%)에 비해 높은 소거활성을 나타내었다. 또한 효소를 처리하지 않은 UN와RN의 ABTS 라디칼 소거능은 각각 9.85, 18.69%로 효소처리에 의해 소거활성이 각각 3.21, 2.32배 증가되었다. Cho 등(2018)은 현미 가루의 기능성 향상을 위해 세포벽 분해효소를 처리하고 이들의 산화방지 활성을 측정한 결과, cellulase와 pectinase 처리를 통해 제조된 현미 가루가 비처리군에 비해 DPPH 라디칼 및 ABTS 라디칼이 증가하였다고 보고하여, 본 연구와 같은 결과를 나타내었다.
36 mg/mL로 매우 낮은 함량을 보였다. 또한 효소를 처리하지 않은 노니 미숙과 주스(UN)와 완숙과 주스(RN)의 총 폴리페놀 함량은 각각 1.00, 0.75 mg/mL로 pectinase와 cellulase 처리에 의해 폴리페놀 함량이 유의적으로 증가하였다. 폴리페놀은 식물의 이차대사산물이자 산화방지 성분으로 잘 알려져 있으며, 노니 열매의 주요한 폴리페놀 물질로는 담나칸탈(damnacanthal), 스코폴레틴(scopoletin), 모린돈(morindone), 알리자린(alizarin), 어쿠빈(aucubin),노르담나칸탈(nordamnacanthal) 등이 있으며, 이들은 노니 열매의다양한 약리작용에 기여한다(Chan-Blanco 등, 2006; Dussossoy 등,2011; Kim 등, 2017).
45%)보다 약 25% 높은 NO 저해능을 나타내었다. 반면 NJ1, NJ2, NJ3의 NO 생성량은 각각 82.21, 82.46, 86.77%로 유의적으로 낮은 NO 저해능을 보였다. Assanga 등(2013)은 2-3월과 5-6월에 수확된 노니 성숙과가 미숙과보다 유의적으로 높은 NO 저해능을 나타내었다고 보고하여 본 연구와 유사하였다.
사모아, 인도네시아, 중국, 하와이, 태국, 타히티에서 재배된 노니 열매 착즙액의 스코폴레틴 함량을 분석한 결과 2.76-8.62 mg/100 mL의 범위로 나타났으며(Kim 등, 2017),13개 국가에서 시판되고 있는 노니주스의 스코폴레틴 함량은 0.88-34.01 µg/mL의 범위를 보여(Deng 등, 2010), 본 연구에서 제조된 EUN과 ERN이 이들 주스에 비해 2-3배 이상 높은 스코폴레틴을 함유하는 것을 확인하였다.
노니주스의 ABTS 라디칼 소거능은 DPPH 라디칼 소거능과 유사한 경향을 나타내었다. 즉, ERN과 EUN의 ABTS 라디칼 소거능은 각각 43.41, 31.69%로 시판 노니주스(2.15-30.08%)에 비해 높은 소거활성을 나타내었다. 또한 효소를 처리하지 않은 UN와RN의 ABTS 라디칼 소거능은 각각 9.
총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능 및 NO 저해능의 r2값은 각각 0.825 (p<0.01), 0.717 (p<0.01) 및 0.451 (p<0.05)로 유의적인 상관관계를 보였다.
61 mg/mL의 범위로 나타났다. 효소처리 노니 미숙과 주스인 EUN의 폴리페놀 함량이 1.61 mg/mL로 유의적으로 가장 높았으며, 다음으로 NJ1과 NJ4의 폴리페놀 함량이 1.34 mg/mL으로 높게 나타났다. 반면 NJ2와 NJ3의 폴리페놀 함량은 0.
효소처리 노니 완숙과 주스인 ERN의 스코폴레틴 함량은 123.88 µg/mL로 유의적으로 가장 높은 함량을 나타내었으며, 이는 효소처리를 하지 않은 노니 완숙과 주스인 RN의 스코폴레틴 함량(108.97 µg/mL)보다 1.13배 높았다.
효소처리 노니주스 및 시판 노니주스에 의한 세포생존율을 평가하기 위하여 마우스 대식세포주인 RAW 264.7 세포에 샘플을 5배 희석하여 처리하여 MTT assay를 수행한 결과(Fig. 2), 모든 시료의 세포 생존율이 93.61-107.57% 범위로 RAW 264.7 세포에 대한 독성이 나타나지 않았다. 따라서 이후 NO 생성 억제 활성 연구는 5배 희석한 효소처리 노니주스와 시판 노니주스로 진행하였다.
DPPH 라디칼은 산화방지 물질에 의해 전자나 수소를 받아 불가역적으로 안정한 분자를 형성하여 환원됨으로써 짙은 자색이 탈색되는 원리를 이용한 방법으로 천연소재의 산화방지능을 측정하기 위해 많이 이용되는 방법이다(Kim등, 2017). 효소처리 노니주스 및 시판 노니주스의 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과, ERN이 95.44%로 유의적으로 가장 높았고, EUN 86.55% 및 NJ1 84.64%로 유사한 소거능을 나타내었다. NJ4, RN, NJ6 및 NJ5의 DPPH 라디칼 소거능은 각각 53.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	노니의 열매에는 어떤 효능이 있는가?	)는 꼭두서니과에 속하는 다년생 식물로 폴리네시아, 하와이, 말레이시아, 남태평양, 동남아시아 등의열대지역에 많이 분포되어 있으며, 특히 해안가 저지대의 화산질토양에서 주로 자생한다(Kim 등, 2017). 노니는 뿌리, 줄기, 잎, 열매 등의 식물체 전체 부위가 생리기능성을 가져 건강기능식품 및 의약품으로 사용되고 있으며, 특히 열매는 소염진통, 혈당 상승 억제, 변비 해소 및 염증해소 등 다방면에 효능이 탁월한 것으로 알려져 있다(Yoo 등, 2004). 노니 열매는 길이 3-10 cm, 너비 3-6 cm 정도로 겉면이 울퉁불퉁하고 연중 수확이 가능하다.
	노니 열매의 주요한 기능성 성분은 스코폴레틴과 담나칸탈 등의 폴리페놀줄질인데 이중에서 스코플레틴은 어떤 효과를 가지고 있는가?	특히 스코폴레틴(scopoletin)과 담나칸탈(damnacanthal) 등의 폴리페놀물질은 노니 열매의 주요한 기능성 성분으로 잘 알려져 있다. 스코폴레틴은 쿠마린계열의 물질로 혈액 내 세로토닌 분비를 조절하고 진통완화에 효과적이며, 항균활성, 항고혈압 및 산화방지 활성을 가진다(Levand와 Larson, 1979; Chan-Blanco 등,2006; Kim 등, 2017). 노니 열매는 주로 착즙하여 섭취되고 있으며, 과즙 역시 비타민 C 등 영양성분이 풍부하고 다양한 생리활성을 가진다(Chan-Blanco 등, 2006; Kim 등, 2017).
	노니는 무엇인가?	노니(Morinda citrifolia L.)는 꼭두서니과에 속하는 다년생 식물로 폴리네시아, 하와이, 말레이시아, 남태평양, 동남아시아 등의열대지역에 많이 분포되어 있으며, 특히 해안가 저지대의 화산질토양에서 주로 자생한다(Kim 등, 2017). 노니는 뿌리, 줄기, 잎, 열매 등의 식물체 전체 부위가 생리기능성을 가져 건강기능식품 및 의약품으로 사용되고 있으며, 특히 열매는 소염진통, 혈당 상승 억제, 변비 해소 및 염증해소 등 다방면에 효능이 탁월한 것으로 알려져 있다(Yoo 등, 2004).

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Potterat O, Hamburger M. Morinda citrifolia (Noni) fruit-phytochemistry, pharmacology, safety. Planta Med. 73: 191-199 (2007)

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Yang S, Chen T, Li K, Tsai T. Change in phenolic compound content, reductive capacity and ACE inhibitory activity in noni juice during traditional fermentation. J. Food Drug Anal. 15: 290-298 (2007)
Yoo JS, Hwang JT, Yoo ES, Cheun BS. Study on herbal extract on the noni (Morinda citriforia). Korean J. Biotechnol. Bioeng. 19: 110-112 (2004)
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저자의 다른 논문 :

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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