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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.49 No.2 pp.107-119
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2015.49.2.107

Effect of the Enhanced Biological Activities and Reduced Bitter Taste of Bitter Melon(Momordica charantia L.) by Roasting

Min Ju Ahn1, Heung Joo Yuk2, Hee Yul Lee1, Chung Eun Hwang1, Young Sim Jeong1, Su Young Hong3, Oh Kyung Kwon3, Sang Soo Kang4, Haeng-Ran Kim2, Dong-Sik Park2, Kye Man Cho1*
1Dept. of Food Science, College of Life Science, Gyeongnam National University of Science and Technology
2Functional Food & Nutrition Division, Dept. of Agrofood Resources, NASS, RDA
3Advanced Food Materials Research Institute, SBT Business Division, Kolmar BNH Inc.
4Dept. of Anatomy, Institute of Health Science and School of Medicine, Gyeongsang National University
Corresponding author: Kye Man Cho Tel: +82-55-751-3272 Fax: +82-55-751-3279 kmcho@gntech.ac.kr
October 20, 2014 April 3, 2015 April 20, 2015

Abstract

In this study, changes in the total phenolics, total flavonoids, maillard reaction products (MRPs), antioxidant activities, and α-glucosidase inhibition activity of bitter melon during roasting were investigated. Also, the reduction effect of alkaloid compounds and bitter taste of bitter melon were evaluated. The total phenolics, total flavonoids, and MRPs contents, and antioxidant and α-glucosidase inhibition activities of bitter melon increased as the roasting temperature and time increased. Particularly, the bitter melon roasted at 200°C for 15 min showed the highest total phenolics, total flavonoids, and MRPs contents and antioxidant and α -glucosidase inhibition activities compared to any other roasted samples. However, the alkaloid compounds and bitter taste of bitter melon were significantly decreased by roasting. These results suggest that the roasting process could reduce the bitter taste and their extracts could be used as a potential source of natural antioxidants in certain food applications.


여주 볶음처리에 따른 생리활성 증진 및 쓴맛 저감 효과

안 민주1, 육 흥주2, 이 희율1, 황 정은1, 정 영심1, 홍 수영3, 권 오경3, 강 상수4, 김 행란2, 박 동식2, 조 계만1*
1경남과학기술대학교 식품과학부
2농촌진흥청 기능성식품과
3콜마비앤에이치(주) 신소재식품연구소
4경상대학교 해부학 교실

초록

본 연구에서는 볶음 처리 후 여주의 총 phenolics, 총 flavonoids, 갈변물질(MRPs, maillard reaction products), 항산화 활성 및 α-glucosidase 저해활성을 비교하였다. 또한 alkaloids 유도체와 쓴맛 저감 효과를 평가하였다. 볶음 온도 및 시간이 증가함에 따라 볶음 처리된 여주는 총 phenolics, 총 flavonoids, MRPs, 항산화 활성 및 α-glucosidase 저해활성 역시 증가하였으나, alkaloid계 화합 물 및 쓴맛은 감소하였다. 특히 200°C에서 15분 동안 볶은 여주는 총 phenolics, 총 flavonoids, MRPs, 항산화 활성 및 α-glucosidase 저해활성이 가장 높았고 alkaloid계 화합물 및 쓴맛은 가장 낮 게 나타났다. 이 결과로부터 볶음 여주는 쓴맛이 저감되고 이들 추출물은 식품에서도 잠재적인 천연 항 산화제로 사용할 수 있을 것으로 판단되었다.


    Rural Development Administration
    PJ010003032015

    Ⅰ서론

    항산화제는 현대판 불로초로 불리며 신체적, 정신 적 스트레스 속에서 살고 있는 현대인들에게 끊임없 이 발생되는 산화적 스트레스를 줄여주는 역할을 한 다. 평소에 우리는 항산화제가 많이 들어있는 채소 와 과일 같은 작물을 적절히 섭취하며 규칙적인 운 동이 필요하지만 바쁜 현대인들은 시중에 나와 있는 다양한 비타민제나 항산화제와 같은 합성화합물들을 복용하기도 한다. 이러한 이유로 최근에는 식용 가 능한 작물을 대상으로 항산화 활성이 높으며 인체에 무해한 성분을 찾으려는 시도가 활발히 진행되고 있 는 추세이다(Kim et al., 2013). 자연계에 존재하고 있는 식물들은 자연적인 산화와 자외선으로부터 자 신을 보호하기 위해 항암효과, 항당뇨 효과 등을 가 지는 polyphenol계의 항산화 물질을 함유하고 있으 며, flavonoid 유도체는 알러지, 암 및 산화에 대한 활성이 있다(Park et al., 2010; Shim et al., 2012).

    여주(Momordica charantia L.)는 특유의 쓴맛 과 향미를 지닌 1년생 박과식물로 여주, 여자 또는 고야라는 다양한 이름으로 불리고 있다(Lee et al., 2009). 한국에서는 관상용으로만 재배되어 오다가 요즘에는 당뇨의 민간요법 치료에 효과가 탁월하다 고 많이 알려져 있어 소비섭취가 증대되고 있는 추세이다. 여주는 triterpenoids, polypeptides, saponins, alkaloids, 비타민 C, 비타민 K, Ca과 Mg 등의 미네랄 및 β-carotene 등 여러 가지 생리 활성물질들과 항산화 성분을 함유 하고 있으며(Cho et al., 2012), 주요 활성 성분으로는 flavan -3-ol 유도체와 phenolic acids가 보고되어 있으며, 항암, 항괴사, 항고혈당, 항 돌연변이, 항균작용 등과 같 은 여러 가지의 효능이 보고되고 있다(Choi et al., 2014; Lee et al., 2009). 특히 여주의 과실과 종자 에 주로 함유된 지용성물질인 charantin은 인슐린 내성과 관련해 혈당 조절에 큰 도움을 주는 것으로 알려져 있다(Lee et al., 2012). 그러나 여주는 특유 의 쓴맛이 너무 강해 일반적으로 여주 생과를 섭취 하기는 어려움이 있어 여주의 이용성 증대를 위하여 쓴맛을 저감시킬 필요성이 대두되고 있다.

    식품의 열처리 중 하나인 볶음 공정은 여주처럼 쓴맛을 지닌 식품에서 갈변반응을 촉진하며, 다른 공정과 달리 향기성분의 생성이 수반됨으로써 쓴 맛 을 감소시켜 기호성을 높여준다(Cho & Joo, 2012; Lee et al., 2014). 열처리시 과채류는 특히 비타민 C 함량을 감소시킨다는 보고가 있지만 식물체 내에 서 이화학적 변화에 의해 노화 억제와 퇴행성 질환 및 암을 예방하는데 아주 효과적인 페놀성 화합물이 증가된다는 연구 결과가 보고되고 있으며, 식품성분 들이 다양한 반응을 통해 유용성분이 생성됨으로써 여러 기능성을 나타내기도 한다. 볶음 처리에 있어 온도 및 시간은 제품의 품질을 결정하는 큰 요인이 며, 이들이 제품에 미치는 영향을 밝히는 것이 새로 운 소재의 제품 적용에 중요하다(Kwak et al., 2013; Lee et al., 2013b).

    본 연구에서는 여주를 이용한 차 개발의 일환으 로 볶음 온도와 시간에 따른 총 phenolics, 총 flavonoids와 갈변물질(MRPs, mallard reaction products) 함량 및 항산화 활성과 α-glucosidase 저해활성을 평가하였다. 부가적으로 쓴맛으로 추정 되는 alkaloid계 화합물과 기호성을 평가하여 여주 의 이용성 증진을 위한 기초자료를 제공하는 바이 다.

    Ⅱ재료 및 방법

    2.1.재료 및 시약

    본 실험에 사용한 여주는 함양군 수동면 일대에 서 2013년 7∼8월 사이 재배, 수확하여 3회 세척 한 후 45℃ ± 3에서 2∼3일간 냉풍 건조한 여주 를 함양영농조합(Hamyang, Korea)로부터 제공 받아 사용하였다. Folin-Cicalteu phenol, 2,2- diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH), 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid) diammonium salt(ABTS), 2,4,6-tripyridyl-s-triazine(TPTZ), α-glucosidase(EC 3.2.1.20, Baker’s Yeast), p -nitrophenyl-α-glucopyranoside(p -NPG), gallic acid 및 rutin은 Sigma-Aldrich사(Saint Louis, MO, USA)에서 구입하였고 이외에 분석 시약들 역시 Sigma-Aldrich사에서 특급품을 구입 하여 사용하였다. HPLC 분석을 위한 methanol, acetonitrile 및 water는 J. T. Baker사 (Philipsbug, NJ, USA)에서 구입하여 사용하였다.

    2.2.볶음처리

    건조 여주는 초퍼기(HD07026-5003, Hyundae Household Appliances Co., Ltd., Seoul, Korea) 로 약 1 cm 정도 분쇄하여 시료를 준비하였다. 볶 음하기 전 볼을 150℃ 및 200℃로 설정하고 10분간 평형상태가 되도록 유지시켜준 후 시료 200 g을 각 각 150℃ 및 200℃에서 5, 10 및 15분 볶음 처리하 였다. 볶음 처리된 여주는 –20℃에 보관하면서 실험 에 사용하였다.

    2.3.추출물 제조

    총 phenolics와 총 flavonoids 함량 및 생리활성 측정을 위한 시료의 추출은 Choi et al.(2012)의 방 법을 약간 변형하여 추출하였다. 즉 시료 10 g을 정확히 칭량한 후 50% 발효주정(Il-San Trading Co., LTD, Haman, Korea)에 10배 분량인 100 mL을 가하고 300 rpm에서 12시간 추출하였다. 추 출액을 90 mm 여과지에 여과한 후에 다시 여과액 일부는 0.45 μm 필터(Dismic-25CS, Toyoroshikaisha, Ltd, Tokyo, Japan)로 여과하여 총 phenolics 및 총 flavonoids 함량 분석에 사용하였고 나머지 여 과액은 감압농축기를 이용하여 농축하고 –70℃에서 동결한 후 동결건조기를 이용하여 동결 건조하여 분말을 얻었다. 동결 분말 시료에 추출용매인 50% 발효주정으로 다시 녹여 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 및 1 mg/mL 농도로 제조하여 항산화 활성을 검정하 였다.

    갈변물질 함량 측정을 위한 시료의 추출은 Cho & Joo(2012)의 방법으로 추출하였다. 시료를 정확하게 1 g을 칭량하고 HPLC용 물을 100배 분량(100 mL) 을 가하여 300 rpm에서 12시간 추출하여 추출액을 원심분리한 후 상등액은 0.45 μm 필터(Dismic- 25CS)로 여과하여 준비하였다.

    Alkaloid계 화합물 함량 측정을 위한 시료 추출은 시료를 정확하게 0.3 g을 칭량하고 HPLC용 물을 10 mL을 가하여 80 ± 5℃에서 1시간 추출하여 추 출액을 원심분리한 후 상등액은 0.45 μm 필터 (Dismic-25CS)로 여과하여 HPLC 분석을 위한 시 료로 준비하였다.

    2.4.총 phenolics 함량

    총 phenolics 함량은 Folin Denis법(Folin & Denis, 1912)으로 측정하였다. 100배 희석한 추출물 0.5 mL를 시험관에 분주하고 25% Na2CO3 용액 0.5 mL를 첨가하여 3분간 정치시켰다. 다시 2N Folin-Ciocalteu phenol 시약 0.25 mL를 첨가하여 혼합한 다음 30℃에서 1시간 동안 정치시켜 발색시 켰다. 발색된 청색은 750 nm에서 분광광도계 (Spectronic 2D, Thermo Elecrton Co, Marietta, Ohio, USA)를 사용하여 흡광도를 측정하였다. 이때 총 phenolics 함량은 gallic acid를 이용하여 작성 한 표준곡선으로부터 함량을 구하였다.

    2.5.총 flavonoids 함량

    총 flavonoids 함량은 Davis변법(Davis, 1947)으 로 측정하였다. 총 flavonoids 함량은 10배 희석한 추출물 0.5 mL를 시험관에 분주하고 diethylene glycol용액 1 mL, 1 N NaOH 0.01 mL를 첨가한 다음 37℃에서 1시간 동안 방치하여 발색시킨 후 분 광광도계(Spectronic 2D)를 이용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 flavonoid 함량은 rutin을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 함량을 구한다.

    2.6.갈변물질 함량

    갈변물질의 함량은 비효소적 갈변도 측정 방법을 이용하였다. 그 여과액을 분광광도계(Spectronic 2D)를 사용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다 (Cho & Joo, 2012).

    2.7.DPPH 라디칼 소거 활성

    DPPH 라디칼 소거 활성은 Choi et al.(2012)의 방법을 약간 변형하여 측정하였다. 1.5×10-4 M DPPH 에탄올 용액 0.8 mL과 적당히 희석한 여과 액 0.2 mL를 가하고 10초간 vortex로 균질화시켜 실온에서 30분 방치 후 분광광도계(Spectronic 2D) 를 사용하여 525 nm에서 흡광도를 측정하였다. 음 성 대조구 실험은 시료대신에 추출용매 0.2 mL를 취하여 실험하였으며, DPPH 라디칼 소거활성은 실 험구와 음성대조구의 흡광도를 구하여 백분율(%)로 나타내었다.

    2.8.ABTS 라디칼 소거 활성

    ABTS 라디칼 소거 활성은 Choi et al.(2012)의 방법에 준하여 측정하였다. 7 mM ABTS·+ 5 mL과 2.45 mM K2S2O8 5 mL를 섞어 실온의 암실에서 12 ∼ 16 시간을 반응 시킨 후 ABTS 라디칼(ABTS·+) 을 생성시켰다. 메탄올과 1:88 비율로 섞어 732 nm 에서 대조구의 흡광도 값이 0.7±0.02가 되도록 조 절한 ABTS·+ 용액을 사용하였다. 적당히 희석된 여 과액 0.1 mL과 ABTS·+ 용액 0.9 mL를 첨가하여 혼합한 후 3분 정치 시켜 732 nm에서 분광광도계 를 사용하여 흡광도를 측정하였다. 음성 대조구 실 험은 시료대신에 추출용매 0.1 mL를 취하여 실험하 였으며, 실험구와 음성 대조구의 흡광도를 구하여 백분율(%)로 나타내었다.

    2.9.Hydroxyl 라디칼 소거 활성

    Hydroxyl(∙OH) 라디칼 소거활성 측정은 10 mM FeSO4.7H20-EDTA 0.2 mL, 10 mM 2-deoxyribose 0.2 mL, 10 mM H2O2 0.2 mL, 시료 1.4 mL 혼합 한 뒤 37℃에서 4시간 동안 반응시켰다. 이 혼합액 에 1% thiobarbituric acid와 2.8% trichloroaceric acid를 각각 1 mL를 가하여 100℃에서 20분간 가 열하고 냉각시킨 후 520 nm에서 흡광도를 측정하 였다. 음성대조구 실험은 시료 대신에 PBS 완충액 (NaCl 8.76 g, NaH2PO4 0.11 g, Na2HPO4 0.596 g)을 사용하였다. Hydroxyl 라디칼 소거활성은 시 료용액의 첨가구와 무첨가구 사이의 흡광도의 차이 를 백분율(%)로 나타내었다(Sin et al., 2011).

    2.10.Ferric Reducing/Antioxidant Power (FRAP) 활성

    FRAP는 Cho & Joo(2012)의 방법에 준하여 측정 하였다. 추출물의 항산화력을 측정하였다. Acetate buffer(30 mM, pH 3.6), TPTZ 시약(10 mM in 40 mM HCl), 및 FeCl3 용액(20 mM in DW)을 10:1:1 (v/v/v)의 비율로 혼합하여 FRAP 측정 시약을 조제 하였다. 37℃ 항온기에서 15분 예비반응 후 시료 50 μL와 FRAP 시약 950 μL를 시험관에 분주하여 37℃ 에서 15분 반응시키고 분광광도계를 사용하여 590 m에서 흡광도를 측정하였다. 음성 대조구 실험은 시료대신에 추출용매를 사용하였다.

    2.11.α-Glucosidase 저해활성

    각각의 시료 용액 30 μL와 1.0 U/mL α -glucosidase 효소액 70 μL를 200 mM 인산나트 륨 완충액(pH 6.8) 50 μL를 혼합하여 37℃에서 10 분간 예비 배양한 후, 5 mM이 되게 p-NPG를 녹 인 인산나트륨 완충액(pH 6.8)을 100 μL 가하여 37℃에서 10분간 반응시켰다. 반응 액에 100 mM Na2CO3 750 mL를 첨가하여 반응을 정지시키고 420 nm에서 흡광도를 측정하였다(Lee et al., 2011). 음성 대조구 실험은 시료 대신에 추출 용매 로 실험하였다.

    2.12.Alkaloid계 화합물 분석 및 저감율

    Alkaloid계 화합물 분석은 HPLC (high performance liquid chromatography, Agilent 1200 series, Agilent Co, Forest Hill, Vic, Australia)를 이용하여 분석하였다. 분석 칼럼은 Hydro-RP 칼럼 (4.6 × 250 mm, 4 μm, Phenomenex, Torrance, CA, USA)을 사용하였고 이동상 용매는 0.1% glacial acetic acid in water(solution A)와 0.1% glacial acetic acid in acetonitrile(solution B)로 분석하였 다. 이동상 조건은 A 용매 기준으로 0분-100%, 1분 -95%, 20분-95% 및 27분-0%로 유지하였다. 시료는 20 μL를 주입하였으며, 이동상 조건은 30℃에서 0.6-0.8 mL/분으로 유지하였다. 검출기는 photo array detector (PAD)를 사용하여 UV 274 nm에서 검출하였다.

    한편 alkaloid계 화합물의 저감율은 건조 여주의 HPLC 분석 피크 면적 값에 볶음 처리된 여주의 HPLC 분석 피크 면적 값을 다음과 같은 식으로 계 산하여 저감율을 계산하였다. Alkaloid계 화합물 저 감율(%) = [1-(볶음 여주 건조 여주의 HPLC 분석 피크 면적 값 ÷ 건조 여주의 HPLC 분석 피크 면 적 값)] × 100.

    2.13.맛 평가

    건조 여주 및 볶음 처리된 여주에 대한 기호성 평 가는 함양영농조합법인 직원 10명 및 경남과학기술 대학교 식품을 전공한 20명의 학생을 대상으로 ‘매 우 좋다 5점, 좋다 4점, 보통이다 3점, 나쁘다 2점, 매우 나쁘다 1점’으로 하는 5점 척도법으로 쓴맛과 구수한 맛을 평가하였다.

    2.14.통계 분석

    각 실험 결과는 SPSS 12.0 package를 사용하여 분산 분석을 수행하였고 평균±표준편차로 나타내었 다. 각 실험 분석 결과에 대한 유의성 검정은 분산 분석 후 p<0.05 수준에서 Dumcan’s multiple range test를 실시하였다.

    Ⅲ결과 및 고찰

    3.1.여주 볶음처리에 따른 총 phenolics, 총 flavonoids 및 갈변물질 함량

    건조 여주 및 볶음 여주 추출물의 총 phenolics, 총 flavonoids 함량은 Fig. 1과 같았다. 볶음 처리 온도 및 시간이 증가할수록 총 phenolics 및 총 flavonoids 함량은 증가하였다.

    건조 여주의 총 phenolics 함량은 11.23 mg/g이 었고 볶음 처리 여주의 경우 총 phenolics 함량은 150℃에서 5분 처리 시 12.86 mg/g, 10분 처리 시 13.42 mg/g 및 15분 처리 시 13.66 mg/g이었고 200℃에서 5분 처리 시 13.66 mg/g, 10분 처리 시 14.77 mg/g 및 15분 처리 시 15.03 mg/g로 나타났 다. 따라서 200℃에서 15분 볶음 처리에서 총 phenolics 함량이 가장 높았다(Fig. 1A).

    식물계에 널리 분포하고 있는 2차 대사산물의 일 종인 polyphenol 화합물은 항산화, 항암 및 혈압강 하 작용 등의 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 알려져 있다(Cho & Joo, 2012; Choi et al., 2012; Lee et al., 2013c). Cho & Joo(2012)는 자색고구 마의 볶음처리에 따라 총 phenolics 함량이 증가한 다고 보고하여 본 연구와 동일하였으며, Hwang et al.(2006)은 배를 열처리 시 총 phenolic 함량이 원 료의 경우 0.23 mg/g 이었지만 열처리 조건에 따라 0.62 mg/g으로 증가한다고 보고하였다. 한편 Lee et al.(2009)은 발아한 벼의 볶음기 표면온도 250℃ 에서 30분 볶음처리 후 5분 침출 시 1.212 mg/g로 200℃에서 30분 볶음처리 후 5분 침출한 0.722 mg/g보다 1.6배 정도 높았다고 보고하였다. 본 연 구에서 볶음 온도 및 시간이 높아질수록 총 phenolics 함량이 증가하는 유사한 경향을 보였으 며, 이는 볶음처리에 의해 단백질과 결합된 고분자 의 polyphenol 화합물이 파괴 또는 새로운 phenolics 화합물이 생성된 것으로 추정되었다(Cho & Joo, 2012; Jeon et al., 2013). 한편 총 phenolics 함량과 생리활성과의 상관관계 분석 결과 총 phenolics 함량이 증가할수록 항산화 활성 등이 증가하는 양의 상관관계를 나타내는 것으로 보고되 어 있다(Cho & Joo, 2012; Choi et al., 2012; Lee et al., 2013a).

    한편 건조 여주의 총 flavonoids 함량은 9.79 mg/g이었고 볶음 처리 여주의 총 flavonoids 함량 은 150℃에서 5분 볶음처리 시 10.53 mg/g, 10분 볶음처리시 10.54 mg/g 및 15분 볶음처리 시 10.54 mg/g으로 증가하였고 200℃에서 5분 볶음처리 시 11.73 mg/g, 10분 처리 시 14.51 mg/g 및 15분 처 리 시 16.06 mg/g을 나타나, 200℃ 15분 처리 시 가장 높은 함량을 보였다.

    Polyphenol 화합물의 일종인 flavonoids는 식물 계에 약 4,000종 이상이 존재하는 천연항산화제로 다양한 생리기능을 가지며 과잉 섭취하여도 특별한 부작용이 없는 것으로 알려져 있다(Cha & Cho, 2001). Cho & Joo(2012)는 자색고구마의 볶음처리 에 따라 총 flavonoids 함량이 증가한다고 보고하여 본 연구와 동일하였으며, Kim et al.(2008)은 멜론, 사과, 토마토, 참외 및 수박 5가지 과채류에서 총 flavonoids 함량이 열처리 온도가 증가함에 따라 증 가하였으며, 무처리 멜론에서 4.54 μg/g이었던 것 이 150℃에서 148.8 μg/g로 약 37배 함량 증가의 차이를 보였다. Kwon et al.(2006)은 생마늘의 총 flavonoids 함량은 32.06 μg/g이었으나 150℃에서 1시간 열처리한 마늘에서 532.73 μg/g으로 증가되 었다고 보고하였다. 열처리 시 총 phenolics 함량의 증가와 마찬가지로 총 flavonoids 함량도 열처리에 의해 증가한 것으로 판단되었으며, 총 flavonoids 함량과 항산화 활성과의 상관관계 분석 결과 총 flavonoids 함량이 증가할수록 항산화 활성도 증가 하는 양의 상관관계를 나타내는 것으로 보고되어져 있다(Cho & Joo., 2012; Choi et al., 2012; Lee et al., 2013a; Park et al., 2010).

    볶음 처리에 따른 여주의 갈변물질 함량의 변화를 측정한 결과 Table 1과 같았다. 볶음 처리를 위하여 고정시킨 150℃와 200℃의 온도 중 200℃에서 시간 이 증가함에 따라서 갈변물질 함량이 더 높은 것으 로 나타났다. 볶음 처리를 하지 않은 여주의 함량은 2.031 ± 0.08있었고, 150℃에서 5분 볶음처리 시 2.037 ± 0.08, 10분 볶음처리 시 2.039 ± 0.08, 15분 볶음처리 시 2.044 ± 0.12으로 증가하였고 200℃에서 5분 볶음처리 시 2.057 ± 0.10, 10분 처리시 2.066±0.08 및 15분 처리 시 2.086 ± 0.08을 나타내었다. Cho & Joo(2012)는 자색고구마 의 볶음처리에 따라 갈변물질 함량이 증가한다고 보 고하여 본 연구와 동일하였으며, Chung et al. (2006)의 연구에서 율무추출액의 추출온도 및 볶음 시간이 증가함에 따라 갈변물질 함량이 증가한다고 보고하였다. 본 연구에서도 볶음처리 온도 및 시간 이 증가함에 따라 갈변물질 함량이 유의적으로 증가 하는 유사한 경향을 나타내었다. 고온 장시간의 볶 음처리는 수용성 갈변물질을 많이 생성 시키며, 이 런 갈변물질은 다양한 생리활성이 있는 것으로도 알 려져 있다(Sin et al., 2011; Chung & Youn, 2006). 한편 mallard 반응에 의해서 생성되는 melanoidin은 유리 라디칼의 소거능이 높으며 반응 생성물들 중에서 고분자 화합물이 저분자화합물보다 소거능이 높은 것으로 알려져 있다. Melanoidin은 지질의 산화율을 낮춰 줄 뿐만 아니라 금속이온 제 거와 함께 라디칼 소거활성이 높아 항산화 능력도 높은 것으로 알려져 있다(Song et al., 2013).

    3.2.여주 볶음처리에 따른 항산화 활성

    건조 여주와 볶음 처리된 여주 추출물의 항산화 활성은 Fig. 2와 같았다. 볶음처리 온도는 200℃에 서 활성이 더 높은 것으로 나타났으며, 시간이 증가 함에 따라서 활성이 증가하는 경향을 나타냈다.

    건조 여주와 볶음 처리된 여주 추출물의 DPPH 라디칼 소거활성은 Fig. 2A와 같았다. 1 mg/mL의 농도에서 건조 여주는 16.42%, 150℃에서 5분 볶음 처리 시 18.69%, 10분 볶음처리 시 19.13% 및 15분 볶음처리 시 19.71%으로 증가하였고 200℃에서 5분 볶음처리 시 19.71%, 10분 처리 시 28.05% 및 15분 처리 시 37.71%을 나타내었고 200℃에서 15분 처리 시 가장 높은 활성을 나타났다. DPPH 라디칼 소거 능은 phenolic 구조 및 방향족 amine 화합물을 대 상으로 사용하는 방법으로 측정 방법이 간단하여 가 장 널리 사용되는 항산화 활성 측정 방법 중 하나이 며, phenol 화합물과 flavonoids 등에 대한 항산화 의 지표로 활용되고 있다(Hong et al., 1998; Choi et al., 2012; Lee et al., 2013a). Hwang et al. (2011)Cho & Joo.(2012)의 연구에서는 총 phenolics 및 총 flavonoids 함량이 높아짐에 따라 DPPH 라디칼 소거활성이 증가함을 보여 높은 상관 관계가 있는 것으로 보고되어지며 본 연구에서도 높 은 상관관계를 보였다.

    건조 여주와 볶음 처리된 여주 추출물의 ABTS 라디칼 소거활성은 Fig. 2B와 같았다. 처리 농도 1 mg/mL에서 건조 여주는 35.37%, 150℃에서 5분 볶음처리 시 39.33%, 10분 볶음처리 시 41.95% 및 15분 볶음처리 시 43.69%로 증가하였고 200℃에서 5분 볶음처리 시 48.32%, 10분 처리 시 58.99% 및 15 분 처리 시 71.61%을 나타났다. ABTS법은 potassium persulfate와의 반응에 의해 생성된 ABTS 라디칼이 시료 중의 항산화성 물질에 의해 제 거되어 라디칼 특유의 청록색이 탈색되는 것을 이용 하여 항산화력을 측정하는 방법으로 DPPH와 유사 하게 볶음처리 온도와 시간의 증가에 비례하여 항산 화 활성이 증가한다고 보고되어져 있으며 본 연구에 서도 볶음 온도 및 시간이 증가함에 따라 활성이 증 가하는 것으로 나타났다(Cho & Joo, 2012; Choi et al., 2012; Lee et al., 2013a).

    건조 여주와 볶음 처리된 여주 추출물의 hydroxyl 라디칼 소거 활성은 Fig. 2C와 같았다. 처리 농도 1 mg/mL에서 건조 여주는 79.36%, 15 0℃에서 5분 볶음처리 시 80.06%, 10분 볶음처리 시 81.49% 및 15분 볶음처리 시 81.62% 있었고 200℃에서 5분 볶음처리 시 83.05%, 10분 처리 시 83.56% 및 15분 처리 시 83.62%로 200℃에서 15분 볶음 처리 시 가장 높은 활성을 나타내었다. Hydroxyl 라디칼은 활성 산소 라디칼 중에서 화학 적으로 가장 반응성이 크며 기질을 산화시키는 라디 칼로 Fenton reaction에 의해 생성된 hydroxyl 라 디칼이 deoxyribose를 분해하고 생성된 malonaldehyde 의 양을 측정함으로써 시료의 hydroxyl 라디칼 소 거활성을 측정하는 항산화능의 중요한 척도로 이용 된다(Sin et al., 2011). Park (2013)의 연구에서는 hydroxyl 라디칼 소거능을 측정한 결과 90% 이상의 높은 소거능을 보였으며 천연항산화제인 sesamol보 다 높은 소거활성을 보였을 뿐만 아니라 100℃에서 15분 볶음처리 흑임자 시료에서 소거능 효과가 유의 적으로 나타났다고 보고하였다. 본 연구에서도 볶음 처리에 따라 건조 여주보다 높은 소거능을 나타내어 이전의 연구결과와 유사한 결과를 보였다.

    건조 여주와 볶음 처리된 여주 추출물의 FRAP 활성은 Fig. 2D와 같았다. 1 mg/mL의 처리 농도에 서 건조 여주는 0.139, 150℃에서 5분 볶음처리 시 0.147, 10분 볶음처리 시 0.154 및 15분 볶음처리 시 0.160로 증가하였고 200℃에서 5분 볶음처리 시 0.186, 10분 처리 시 0.254 및 15분 처리 시 0.333 로 나타나 200℃에서 15분 볶음처리 시 가장 높은 활성을 보였다. 산화환원 반응에 의한 항산화력을 측정하는 방법인 FRAP 활성은 DPPH와 ABTS와 같 이 널리 사용되고 있는 측정 방법 중 하나이다 (Kwon et al., 2007). Lee et al.(2013b)의 연구에 서는 발효한 더덕 차 대조구의 FRAP가 4.38 μM/g 으로 전체 시료 중 가장 낮게 나타났으며 가장 높은 온도인 200℃의 그룹에서의 값은 4.90~7.13 μM/g 의 범위로 나타나, 볶음 온도 및 시간이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다. Cho & Joo(2012)의 연구에서도 자색고구마를 200℃에서 10분 볶음 처 리 했을 경우 1.450으로 활성이 가장 높게 나타나 본 연구 결과와 유사하였다.

    3.3.여주 볶음처리에 따른 α-glucosidase 저해 활성

    당뇨병은 암 및 순환기 질환과 더불어 3대 질병의 하나로 지목되고 있다. 다당류를 섭취함으로써 α -amylase를 통해 이당류로 분해되고 분해된 이당류 는 α-glucosidase에 의해 단당류로 분해되어 소장 에 존재하는 융털을 통해 흡수되어 혈관으로 당을 이동시켜 준다(Van de Larr et al., 2005). 그로 인하여 혈당이 증가되어 당뇨병의 환자일 경우 혈당 을 조절하지 못하여 여러 가지 합병증을 유발시킨 다. 이당류의 분해효소인 α-glucosidase를 억제시 켜 분해되는 이당류의 양을 감소시켜 흡수되는 양을 줄여 급격한 혈당의 증가를 억제시켜 준다(Cha et al., 2011; Lo et al., 2013). 그리하여 건조 여주와 볶음 처리된 여주 추출물의 α-glucosidase의 저해 효과를 살펴본 결과 Fig. 3과 같았다.

    α-Glucosidase 저해활성은 처리 농도가 증가할수 록 활성은 증가하였으며, 1.0 mg/mL처리 시 건조 여주는 10.23%, 150℃에서 5분 볶음처리 시 11.24%, 10분 볶음처리 시 12.30% 및 15분 볶음처리 시 13.22%로 증가하였고 200℃에서 5분 볶음처리 시 14.01%, 10분 처리 시 16.98% 및 15분 처리 시 18.89%로 나타나 가장 높은 활성을 보였다(Fig. 3).

    Nhiem et al.(2010)은 여주로부터 분리한 cucurbitane triterpene 계열의 α-glucosidase 저해활성은 4.37 ∼21.71% 수준으로 보고하였다. 한편 이전 연구에서 여주 추출물 및 여주 유래 cucurbitane triterpenoids 와 polypeptide 등은 세포 모델 혹은 당뇨 동물 모 델과 고지방식 동물 모델에서 혈당 조절 효과가 보 고되어 있다(Tan et al., 2008; Nhiem et al., 2010; Cheng et al., 2012Lo et al., 2013). 특히 charantin은 분자량이 약 9.7 kDa 정도의 펩타이드 성 물질로 인슐린 분비에 결정적인 역할을 하는 베 타 세포를 활성화시키고 혈당을 조절하는 지용성 성 분이 함유되어 있다(Lee et al., 2012; Wang et al., 2014). 이러한 결과는 여주의 품종, 재배환경, 추출조건 등에 따라 차이가 나는 것으로 판단되었 다. 향후 볶음 처리된 여주의 품종 및 추출조건 등 의 연구뿐만 아니라 세포 모델 혹은 동물 모델에서 의 확인이 필요할 것으로 판단되었다.

    3.4.여주 볶음처리에 따른 쓴맛 저감 정도

    Chlorophyll과 flavonoids는 차 등에 싱그러운 향기와 외관을 만들고 품질을 평가하는 기준이 되기 도 한다. 한편 alkaloids 성분은 식품에서 쓴맛의 성분이자 일반적으로 독성을 나타내는 화합물이 많 이 존재한다(Kim, 2010).

    건조 여주 및 볶음 처리된 여주로부터 쓴맛으로 추정되는 alkaloid계 화합물의 저감율을 살펴본 결 과 Fig. 4 및 Table 2와 같았다. 건조 여주 및 볶음 처리된 여주의 alkaloid계 화합물 HPLC 분석 크로 마토그램은 Fig. 4에 보는 바와 같이 특히 볶음 처 리 온도 및 시간이 증가할수록 피크가 감소하는 것 을 확인할 수 있었으며, 향후 alkaloid계 화합물(특 히 화살표 표기)에 대해서 분리 및 동정을 통한 물 질의 확인이 필요하다. 한편 alkaloid계 화합물의 저감율은 150℃에서 5분 볶음처리 시 23.2%, 10분 볶음처리 시 25.4% 및 15분 볶음처리 시 38.9%와 200℃에서 5분 볶음처리 시 52.8%, 10분 처리 시 60.2% 및 15 분 처리 시 71.7%로 나타나 가장 높은 저감율을 나타내었다(Table 2).

    건조 여주 및 볶음 처리된 여주에 대해서 쓴맛과 구수한 맛에 대해서 맛 평가 결과는 Table 3과 같 았다. 볶음처리 온도와 시간이 증가할수록 쓴맛은 감소하는 반면 구수한 맛은 증가하였다. 볶음 처리 에 따라 식품 중 쓴맛을 나타내는 alkaloids 성분이 감소함으로서 여주의 쓴맛이 감소한 것으로 판단되 며, 또한 볶음 처리에 의해 다양한 풍미 성분이 생 성됨으로서 구수한 맛이 증가한 것으로 판단되었다. 한편 여주의 과실, 잎, 뿌리, 꽃에 함유되어 있는 monordicin은 alkaloids 물질로 여주의 쓴맛을 내 는 대표적인 성분으로 알려져 있다(Kim et al., 2013). 그러나 현재 HPLC 분석으로는 정확한 alkaloids 화합물을 확인할 수 없어 향후 이에 대한 단일 물질로 분리 후 구조 동정이 필요할 것으로 판 단되었다.

    본 연구에서는 여주의 이용성 증대를 위한 일 환으로 볶음처리에 따른 총 phenolics, 총 flavonoids 및 갈변물질 함량을 측정하고 항산화 활성과 α-glucosidase 저해활성을 살펴보았다. 부 가적으로 쓴맛으로 추정되는 alkaloids 성분의 저 감율과 기호성 평가를 실시하였다. 볶음 처리 온도 와 시간이 증가할수록 총 phenolics, 총 flavonoids 및 갈변물질 함량 증가하였고 이에 상응하여 항산 화 활성과 α-glucosidase 저해활성 역시 증가하였 다. 그러나 쓴맛으로 추정되는 alkaloids 성분과 쓴맛은 감소하였다. 이 결과로부터 볶음 처리한 여 주는 쓴맛을 감소시켜 활용성을 증대시킬 수 있고 볶음 처리된 여주는 잠재적인 천연 항산화제로 사 용할 수 있을 것으로 사료되며, 향후 alkaloids 성 분의 정확한 구조 동정과 항당뇨에 대한 심도 깊 은 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

    Figure

    JALS-49-107_F1.gif

    Effect of roasting on total phenolic (A) and total flavonoid (B) contents of bitter melon. Values are expressed as mean and SD in triplicate. Means with different lowercase letters (a, b, and c) indicate significant (p<0.05) differences of roasting process by Tukey’'s multiple range test.

    JALS-49-107_F2.gif

    Effect of roasting on DPPH (A), ABTS (B), and hydroxyl (C) radical scavenging, and FRAP (D) activities. Values are expressed as mean and SD in triplicate. Means with different lowercase letters (a ∼i) indicate significant (p<0.05) differences of roasting process by Tukey’'s multiple range test.

    JALS-49-107_F3.gif

    Effect of roasting on α-glucosidase inhibitory activities. Values are expressed as mean and SD in triplicate. Means with different lowercase letters (a∼g) indicate significant (p<0.05) differences of roasting process by Tukey’'s multiple range test.

    JALS-49-107_F4.gif

    HPLC-PDA alkaloid profiles (at 274 nm) of hot water extracts bitter melon roasted under the different conditions. (A) unroasted BM; (B) BM roasted at 150℃ for 15 min; and (C) BM roasted at 200℃ for 15 min.

    Table

    Effect of roasting on the non-enzymatic browning degrees

    1)Values are expressed as mean and SD in triplicate. Means with different lowercase letters (a) indicate significant (P<0.05) differences of roasting process by Tukey’'s multiple range test.

    Effect of roasting on the reduction ratio of alkaloid derivative in bitter melon

    1)Values are expressed as mean and SD in triplicate. Means with different lowercase letters (a, b, and c) indicate significant (P<0.05) differences of roasting process by Tukey’'s multiple range test.

    Changes in the taste of bitter melon during roasting

    1)Values indicate the mean of thirty replications. Means with different lowercase letters (a, b, c, and d) indicate significant (P<0.05) differences of roasting process by Tukey’'s multiple range test.

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