[논문]벌꿀 폴리페놀 함량 및 항산화 활성의 간단지표로서의 400 nm 흡광도

표수진; 김종식; 이동희; 손호용

doi:10.5352/jls.2020.30.6.555

벌꿀 폴리페놀 함량 및 항산화 활성의 간단지표로서의 400 nm 흡광도
Absorbance as Simple Indicator for Polyphenol Content and Antioxidant Activity of Honey 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.30 no.6, 2020년, pp.555 - 562

표수진 (안동대학교 식품영양학과) , 김종식 (안동대학교 생명과학과) , 이동희 (안동대학교 산학협력단) , 손호용 (안동대학교 식품영양학과)

초록
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본 연구에서는 국내의 다양한 지역(강원, 경기, 경남, 경북, 광주, 대구, 대전, 부산, 울산, 전남, 전북, 충남, 충북의 66개 시군), 다양한 밀원(밤꿀 41종, 아카시아꿀 42종, 때죽꿀 5종 및 잡화꿀 62종)에서 2018년 생산된 150종 벌꿀의 유용성분, 항산화 활성 및 적혈구 용혈활성을 평가하고 분석인자간의 상관관계를 검토하였다. 그 결과 벌꿀의 성분 및 생리활성은 밀원에 의해 차별화되며, 양봉농가 및 지역에 따른 차이는 인정되지 않았다. 벌꿀의 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 분석 결과, 밤꿀에서 가장 높은 88.6±29.8 및 1.2±0.82 mg/100 g을 나타내었다. 반면, 단백질 함량은 때죽꿀에서 가장 높은 21.2±5.1 mg/100 g을 나타내었으며, 400 nm에서의 흡광도는 밤꿀에서 0.161±0.044의 흡광도를 나타내어 다른 여타의 꿀보다 확연히 높은 값을 나타내었다. 모든 벌꿀 시료는 1 mg/ml 농도까지 적혈구 용혈활성이 나타나지 않았다. 한편 DPPH, ABTS, nitrite 소거능 및 환원력 평가 결과 밤꿀에서 우수한 활성을 확인하였다. 분석인자간의 상관성을 계산한 결과, 총 폴리페놀 함량과 ABTS 양이온 소거능에서 가장 높은 상관계수(0.726)가 확인되었으며, 400 nm 흡광도는 폴리페놀 함량과 0.644, ABTS 소거능과 0.661의 높은 상관관계를 보였다. 2017년 및 2018년 벌꿀의 품질인자간 상관관계 비교 결과, 벌꿀 종류 및 채취 년도에 따라 유용성분 및 항산화 활성간의 상관계수의 차이가 있을 수 있으나, 400 nm 흡광도 측정은 간편하고 경제적인 폴리페놀 함량 및 항산화 활성 평가법으로 유용함을 확인하였다. 현재 밀원별 벌꿀의 폴리페놀 성분에 대한 분석 연구 및 400 nm 흡광 물질 분석이 진행 중에 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study analyzed the total polyphenol (TP), total flavonoid (TF), and protein content, the Absorbance at 400 nm (A400), and the antioxidant and hemolytic activities of 150 Korean honey products, including 41 chestnut (CH), 42 acacia (AH), 62 multi-floral (MH), and five Styrax japonica (TH) varieties. Our results showed that the components and antioxidant activities of honey are dependent on botanical origin rather than farming area or farmer. CH showed the highest levels of TP (88.6±29.8 mg/100 g) and TF (1.20±0.82 mg/100 g), whereas TH had the highest protein (21.5±5.1 mg/100 g). A400 was the highest in CH (0.161±0.044). All of the honey products exhibited negligible hemolytic activity against human red blood cells up to 1 mg/ml. Potent radical scavenging activities for 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH), 2,2-azobis(3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonate) (ABTS), nitrite and reducing power were also observed in CH. Correlation coefficients (CCs) between analysis parameters were calculated and the highest was identified between TP and ABTS scavenging activity (0.726). The CCs between A400 and TP and A400 and ABTS scavenging activity were 0.644 and 0.661, respectively, suggesting that A400 could be used as a quality indicator for the polyphenol content and antioxidant activity of particular honeys. Future research on polyphenol by flower origin and the identification of compounds for A400 is necessary.

주제어

표/그림 (5)

표 Table 1. List of Korean honey products used in this study, and their component and antioxidant activity
그림 Fig. 1. Comparison of (A) total polyphenol, (B) total flavonoid, (C) protein content and (D) OD 400nm in Korean honey products prepared from different plant flower.
그림 Fig. 2. Comparison of (A) DPPH scavenging activity, (B) ABTS scavenging activity, (C) nitrite scavenging activity and (D) reducing power in Korean honey products prepared from different plant flower.
표 Table 2. Correlation matrix between quality parameters in the Korean honey products
그림 Fig. 3. Comparison of the correlation coefficients between the quality factors of 2017' honey (120 samples) and 2018' honey (150 samples).

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구팀 에서는 2017년 생산된 120종의 국내 시판 벌꿀의 밀원별 유용 생리활성과 벌꿀의 다양한 품질특성을 평가하여 벌꿀의 폴리페놀 함량 및 항산화 활성의 지표로 400 nm 흡광도를 제안한바 있다[36]. 본 연구는 기존 연구의 후속 연구로, 2018년 국내의 다양한 지역, 다양한 밀원으로 생산된 벌꿀 150종을 대상으로 이들의 유용성분, 항산화 활성 및 인간 적혈구 용혈활성을 평가하고 분석인자간의 상관관계를 검토하여 벌꿀 400 nm 흡광도가 간편 품질인자로 이용가능한지 가능성을 확인하고자 실시하였다.

제안 방법

15 M sodium chloride에 녹인 bovine serum albumin (BSA)을 표준품으로 하여 검량선을 작성하였으며, 단백질 함량은 BSA-mg/100 g으로 나타내었다. 벌꿀의 색차 분석을 위한 흡광도 분석은 Biotek Epoch Spectrophotometer (Biotek Instruments, Inc, VT, USA)를 이용하여 400 nm 흡광도를 측정하였다. 각각의 분석결과는 3회 반복한 실험의 평균과 편차로 나타내었다.
벌꿀의 항산화 활성은 기존의 보고[1]한 DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 음이온 소거능, ABTS [2,2-azobis(3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonate)] 양이온 소거능, nitrite 소거능 및 환원력 측정으로 평가하였으며, DPPH, ABTS 및 환원력 측정은 벌꿀시료의 최종농도가 5 mg/ml, nitrite 소거능은 2 mg/ml 농도가 되도록 조정하여 평가하였다. 이때 활성 대조 구로는 vitamin C (Sigma Co.
먼저 PBS로 3회 수세한 인간 적혈구 (4%) 100 μl를 96-well microplate에 가하고 다양한 농도의 시료용액 100 μl를 가한 다음 37℃에서 30분간 반응시켰으며, 이후, 반응액을 10분간 원심분리(1,500 rpm)하여 상등액 100 μl를 새로운 microtiter plate로 옮긴 후 용혈에 따른 헤모글로빈 유출 정도를 414 nm에서 측정하였다. 시료의 용매 대조구 로는 멸균 증류수를 사용하였으며, 활성 대조구로는 triton X-100과 amphotericin B를 사용하였다. 용혈활성은 다음의 식을 이용하여 계산하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 벌꿀은 2018년 국내 양봉농가에서 수확한 아카시아꿀 42종, 밤꿀 41종, 때죽꿀 5종 및 잡화꿀 62종으로총 150종을 사용하였다. 지역별로는 경북산(경산, 경주, 구미, 군위, 문경, 봉화, 상주, 안동, 영덕, 영주, 예천, 울진, 의성, 청도, 포항) 35종, 전남산(강진, 화순, 해남, 함평, 장흥, 영암, 보성, 구례, 광양, 곡성) 27종, 충북산(괴산, 옥천, 충주, 영동, 증평, 청주, 음성, 제천, 진천, 단양, 음성, 충주) 22종, 경남산 18종 (거창, 남해, 사천, 산청, 진주, 창녕, 창원, 합천), 전북산(진안, 정읍, 임실, 완주, 순창) 13종, 충남산(아산, 논산, 공주, 보령) 11종, 강원산(철원, 영월, 양구, 인제, 삼척, 횡성, 홍천) 9종, 경기산(의왕, 양평, 연천) 5종, 광주산 4종, 대구산 2종, 대전산 2종, 부산산 2종 및 울산산 2종을 사용하였다.
벌꿀의 항산화 활성은 기존의 보고[1]한 DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 음이온 소거능, ABTS [2,2-azobis(3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonate)] 양이온 소거능, nitrite 소거능 및 환원력 측정으로 평가하였으며, DPPH, ABTS 및 환원력 측정은 벌꿀시료의 최종농도가 5 mg/ml, nitrite 소거능은 2 mg/ml 농도가 되도록 조정하여 평가하였다. 이때 활성 대조 구로는 vitamin C (Sigma Co.)를, 용매 대조구로는 DMSO를 사용하였다.
본 실험에 사용된 벌꿀은 2018년 국내 양봉농가에서 수확한 아카시아꿀 42종, 밤꿀 41종, 때죽꿀 5종 및 잡화꿀 62종으로총 150종을 사용하였다. 지역별로는 경북산(경산, 경주, 구미, 군위, 문경, 봉화, 상주, 안동, 영덕, 영주, 예천, 울진, 의성, 청도, 포항) 35종, 전남산(강진, 화순, 해남, 함평, 장흥, 영암, 보성, 구례, 광양, 곡성) 27종, 충북산(괴산, 옥천, 충주, 영동, 증평, 청주, 음성, 제천, 진천, 단양, 음성, 충주) 22종, 경남산 18종 (거창, 남해, 사천, 산청, 진주, 창녕, 창원, 합천), 전북산(진안, 정읍, 임실, 완주, 순창) 13종, 충남산(아산, 논산, 공주, 보령) 11종, 강원산(철원, 영월, 양구, 인제, 삼척, 횡성, 홍천) 9종, 경기산(의왕, 양평, 연천) 5종, 광주산 4종, 대구산 2종, 대전산 2종, 부산산 2종 및 울산산 2종을 사용하였다. 본 벌꿀들은 수분함량, 안정탄소동위원소비율, 당 조성 및 Hydroxy-methylfurfural 함량 등의 국내 벌꿀 식품규격에 모두 충족함을 확인하였다[19, 21].

데이터처리

05로 하였다. 분석인자들간의 상관관계는 각각의 측정값의 그래프를 linear regression하여 상관계수를 계산하였다.
실험 결과는 SPSS 25.0 version (2019, IBM SPSS Statistics USA)을 사용하여 mean ± SD로 나타내었으며, 각 군간의 차이는 ANOVA로 분석하였으며, Duncan 다중비교 검증법으로 통계적 유의성 검정을 조사하였다.

이론/모형

벌꿀의 Total flavonoid (TF) 및 Total polyphenol (TP) 함량 측정은 기존의 보고된 방법[35]에 따라 측정하였으며, 각각 rutin과 tannic acid를 표준시약으로 사용하였다. TF의 경우 시험관에 시료 100 μl와 10% aluminum nitrate 20 μl, 1 M potassium acetate 20 μl, 에탄올 300 μl를 혼합한 이후 증류수 560 uL를 가하여 1시간 동안 방치하였다.
시료의 흡광도는 tannic acid로 표준곡선을 작성하여 TAE (tannic acid equivalent)로 나타내었다. 벌꿀의 단백질 함량은 BCA법[4]으로 측정하였으며, 0.15 M sodium chloride에 녹인 bovine serum albumin (BSA)을 표준품으로 하여 검량선을 작성하였으며, 단백질 함량은 BSA-mg/100 g으로 나타내었다. 벌꿀의 색차 분석을 위한 흡광도 분석은 Biotek Epoch Spectrophotometer (Biotek Instruments, Inc, VT, USA)를 이용하여 400 nm 흡광도를 측정하였다.

성능/효과

2017년산 벌꿀 120종의 평균 분석결과와 비교할 때, 2018년 150종벌꿀은 폴리페놀 함량과 단백질 함량은 상대적으로 높은 반면 플라보이드 함량은 다소 낮음을 알 수 있었으며, 400 nm흡광 도는 2017년 120종 벌꿀의 0.082±0.041보다 2018년 벌꿀이 0.105±0.051를 보여 상대적으로 높은 값을 보였다[36].
3에 나타내었다. 400 nm 흡광도와 폴리페놀 함량과의 상관계수는 2017년 0.804에서 2018년 0.644로 감소하였으며, 400 nm 흡광도와 ABTS 소거능과의 상관계수는 2017년 0.879에서 2018년 0.726으로 약간의 감소가 나타났다. 반면, 400 nm 흡광도와 환원력 과의 상관계수는 2017년 0.
단백질 함량은 때죽꿀(21.2±5.1 mg/100 g)에서 유의적으로 가장 높게 나타났으며, 밤꿀(17.4±6.6 mg/100 g), 잡화꿀(12.2±5.3 mg/100 g), 아카시아꿀(7.6±5.1 mg/100 g) 순으로 나타났다(Fig. 1C).
455로 각각 큰 감소가 확인되었다[36]. 따라서 벌꿀 종류및 채취 년도에 따라 유용성분 및 항산화 활성간의 상관계수의 차이가 있을 수 있으나, 400 nm 흡광도 측정은 간편하고 경제적인 폴리페놀 함량 및 항산화 활성 측정법으로 유용함을 확인하였다. 본 연구결과는, 고가의 장비나 전문 분석기술 없이도, 벌꿀의 400 nm 흡광도 측정에 의한 간편 품질 평가가 가능함을 재확인하였으며, 향후 밀원별 벌꿀의 폴리페놀 성분에 대한 분석 연구, 400 nm 흡광 물질의 분석이 필요하다고 판단된다.
이러한 결과는, 기존 120종 벌꿀 분석결과[36]와 동일하게, 벌꿀이 활성 음이온보다는 활성 양이온에 대한 소거능이 더욱 우수함을 의미하고 있다. 또한 벌꿀의 항산화 활성은 단백질 함량, 총 플라보노이드 함량과는 매우 낮은 상관관계를 가지며, nitrite 소거능은 총폴리페놀, 총 플라보노이드, 단백질 함량 및 400nnm 흡광도와 무관하며, DPPH, ABTS 및 환원력과도 매우 낮은 상관관계를 보였다(Table 2). 한편, 400 nm 흡광도는 폴리페놀 함량과 0.
먼저 150종 벌꿀의 총 폴리페놀 및 총 플라보 노이드 평균 함량은 각각 47.23±42.43 mg/100 g 및 0.76±1.03 mg/100 g 이었으며, 평균 단백질 함량은 12.64±6.84 mg/100 g으로 벌꿀의 종류에 따라 많은 차이를 나타내었다.
먼저 총 폴리페놀 함량 분석 결과, 밤꿀이 가장 높은 88.6±29.8 mg/100 g을 나타내었으며, 잡화꿀(47.3± 37.9 mg/100 g), 아카시아꿀(12.1±17.9 mg/100 g), 때죽꿀 (2.5±3.4 mg/100 g)순으로 나타났다(Fig. 1A).
밀원별 벌꿀의 400 nm 흡광도 측정 결과, 밤꿀이 0.161±0.044의 흡광도를 나타내어 다른 여타의 꿀보다 확연히 높은 값을 나타내어 차별화 되었으며, 잡화꿀(0.100±0.038), 때죽꿀(0.074±0.010), 아카시아꿀(0.062±0.013)의 순으로 나타났다(Fig. 1D).
벌꿀은 일부 사람들에게 알러지[10] 또는 적혈구 용혈활성 [33]을 나타낼 수 있음이 보고되어 있으므로, 150종 벌꿀에 대한 인간 적혈구 용혈활성을 평가하였으며, 그 결과 모든 시료는 1 mg/ml 농도까지 5% 이상의 유의적인 용혈활성은 나타나지 않았다(dada not shown). 따라서 국내 벌꿀의 경우 봉독및 기타 유해물질에 오염되지 않는 경우 용혈활성은 나타나지 않을 것으로 판단된다.
식물의 항산화 활성은 폴리페놀 함량과 상관관계가 있음이 보고[37]되어 있으며, 슬로베니안 벌꿀의 항산화 활성 역시 높은 폴리페놀 함량때문으로 알려져 있다[5, 25]. 본 연구에서 가장 높은 상관계수는 총 폴리페놀 함량과 ABTS 양이온 소거능(0.726)에서 나타났으며, 특이하게 총 폴리페놀 함량과 DPPH 음이온 소거능은 0.213의 상관계수를 보여 상대 적으로 관련성이 낮음을 알 수 있었다. 이러한 결과는, 기존 120종 벌꿀 분석결과[36]와 동일하게, 벌꿀이 활성 음이온보다는 활성 양이온에 대한 소거능이 더욱 우수함을 의미하고 있다.
총 플라보노이드 함량의 경우 밤꿀(1.2±0.8 mg/100 g)에서 가장 높은 함량을 보였으며 (Fig. 1B), 잡화꿀, 아카시아꿀, 때죽꿀 순으로 나타났으나 통계적으로 유의적이지는 않았다(p<0.05).
최종 농도 5 mg/ml에서 벌꿀의 평균 항산화 활성 평가 결과, DPPH 음이온 및 ABTS 양이온 소거활성은 6.85±6.37% 및 22.08±9.27% 로 나타나 벌꿀의 경우 활성 양이온 소거능이 활성 음이온 소거능보다 강력함을 확인하였다.
3%로 벌꿀 밀원의 차이가 있으며, 또한 2017년/2018년 수확기 기후적인 차이에 의한 것으로 이해된다. 한편 150종 벌꿀 중, 가장 높은 총 폴리페놀, 총 플라보 노이드 및 단백질 함량은 각각 강원도 영월산 잡화꿀(148.9mg/100 g), 경북 봉화산 잡화꿀(5.2 mg/100 g) 및 전북 순창산 밤꿀(33.9 mg/100 g)로 나타났으며, 가장 강력한 DPPH 및 ABTS 라디컬 소거능은 각각 충북 음성산 밤꿀(21.82%) 및 충남 공주산 밤꿀(41.92%)에서 나타났다. 환원력은 강원도 철원산 잡화꿀(0.
한편 150종 벌꿀의 nitrite 소거능 평가 결과 19.25±36.15% 를 나타내어 제한된 벌꿀에서만 nitrite 소거활성을 가짐을 알수 있었으며, 벌꿀의 400nm 평균 흡광도는 0.105±0.051로 벌꿀 종류에 따라 색상도 다양하게 나타남을 확인하였다.
한편 밀원별 벌꿀의 항산화 활성을 평가한 결과, 가장 우수한 DPPH, ABTS, nitrite 소거능 및 환원력은 밤꿀에서 확인되 었다(Fig. 2). 환원력은 밤꿀, 잡화꿀, 아카시아꿀, 때죽꿀의 순으로 우수하였다(Fig.
또한 벌꿀의 항산화 활성은 단백질 함량, 총 플라보노이드 함량과는 매우 낮은 상관관계를 가지며, nitrite 소거능은 총폴리페놀, 총 플라보노이드, 단백질 함량 및 400nnm 흡광도와 무관하며, DPPH, ABTS 및 환원력과도 매우 낮은 상관관계를 보였다(Table 2). 한편, 400 nm 흡광도는 폴리페놀 함량과 0.644, ABTS 소거능과 0.661의 높은 상관계수를 보여 400 nm 흡광도가 높을수록 총 폴리페놀 함량과 항산화 활성이 높음을 알 수 있었다.
92%)에서 나타났다. 환원력은 강원도 철원산 잡화꿀(0.379)에서 높았으며, nitrite 소거능은 충북 옥천산 잡화꿀 및 강원 약구산 잡화꿀에서 가장 높은 85% 이상의 소거능을 나타내었다.

후속연구

본 연구결과는, 고가의 장비나 전문 분석기술 없이도, 벌꿀의 400 nm 흡광도 측정에 의한 간편 품질 평가가 가능함을 재확인하였으며, 향후 밀원별 벌꿀의 폴리페놀 성분에 대한 분석 연구, 400 nm 흡광 물질의 분석이 필요하다고 판단된다.

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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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