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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.52 No.4 pp.109-120
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2018.52.4.109

Physiochemical Characteristics of Panax ginseng C. A Meyer Sprout Cultivated with Nanobubble Water and Antioxidant Activities of Enzymatic Hydrolysates

Dong-Gyu Kim, Jung-Hye Shin, Min-Jung Kang*
Namhae Garlic Research Institute, Namhae, 52430, Korea
Corresponding author: Min-Jung Kang Tel: +82-55-860-8952 Fax: +82-55-860-8960 E-mail: jung-75@hanmail.net
April 30, 2018 August 1, 2018 August 13, 2018

Abstract


This study was conducted to investigate the physiochemical properties of Panax ginsengsprout cultivated with nanobubble water and antioxidative activity of its enzymatic hydrolysates. Panax ginsengsprout was cultivated for 4 months according to two cultivation methods:ginseng sprouttreated with nanobubble water(NB-4) or normalwater(NA-4). Nanobubble water promoted the height and thickness of Panax ginsengsprout compared to normal water. In the general composition, such as ash, crude fat and crude protein, it was not significantly difference compared with the other groups. The contents of crude saponin, total ginsenoside, total polyphenol and flavonoid were higher in NB-4 than in NA-4, Only Rb2 was higher in leaves of NB-4 than that of NA-4. Three enzymes(viscozyme, celluclast, and fungamyl) were selected to improve the functionality of NB-4. The DPPH and ABTS radical scavenging activities increased according to an increase in the concentrations of 3 types of hydrolysates. The viscozyme hydrolysate has the highest DPPH radical scavenging activity and the fungamyl hydrolysate has the highest ABTs radical scavenging activity among the hydrolysates. Based on these results, ginseng sprouts cultivated with nanobubble water has higher functionality than that of cultivated with normal water. Enzymatic hydrolysates of this sprout ginseng will have higher physiological activity.



나노버블수로 재배한 새싹인삼의 이화학적 특성 및 효소가수분해물의 항산화활성

김 동규, 신 정혜, 강 민정*
(재)남해마늘연구소

초록


본 연구에서는 나노버블수로 재배한 새싹인삼(NB-4)과 일반수로 4개월간 재배한 새싹인삼(NA-4)의 이화학적 차이와 조사포닌 및 진세노사이드의 함량을 비교하여 나노버블수로 재배한 새싹인삼의 우수성 을 확인하였다. 또한 NB-4 새싹인삼의 상업적 적용 가능성에 대한 기초자료를 확보하고자 시판 효소 3종으로 가수분해하여 이화학적 특성 및 항산화 활성을 비교 하였다. 생장 특성에서는 NB-4 새싹인삼 이 NA-4 새싹인삼에 비해 길이나 굵기 면에서 더 높은 생육 증진 효과가 확인되었다. 잎과 뿌리 모두 에서 회분과 조지방 함량은 시료간에 유의적인 차이가 없었다. 조사포닌 함량은 NB-4 새싹인삼에서 더 높았으며, 총 진세노사이드 함량은 NA-4가 더 높았는데 특히 잎에서의 Rb2 함량은 NB-4 새싹인삼에 더 높았다. 총 페놀화합물의 함량은 NB-4의 잎과 NA-4의 뿌리에서 유의적으로 높은 함량이었고, 플 라보노이드는 잎에서만 검출되었으며, NB-4와 NA-4 간에는 유의적인 차이가 없었다. 상대적으로 조 사포닌 함량이 높았던 NB-4를 viscozyme, cellulast 및 fungamyl 각각으로 가수분해 한 결과 viscozyme으로 가수분해 했을 때, pH는 가장 낮고, 산도, 환원당 함량과 총 페놀화합물의 함량은 가장 높았다. 효소 분해물의 항산화 효능을 DPPH와 ABTS 라디칼소거능으로 평가한 결과 각각 viscozyme과 fungamyl 분해물의 항산화 활성이 우수한 것으로 확인되었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 나노버블 수로 재배한 새싹인삼에서 사포닌함량이 더 높으며, 효소분해물 제조시는 적용되는 효소에 따라 항산화 활성을 높일 수 있으므로 액상 추출물의 제조에는 효소의 적용이 적합한 것으로 판단된다.



    Ministry of SMEs and Startups

    서론

    인삼(Panax ginseng C.A Meyer)은 두릅나무과의 파낙스(Panax)속에 속하는 다년생 초본류로 고려인 삼을 포함해 현재 17종이 보고되어 있으며, 오래 전 부터 그 효능을 인정받으며 명약으로 사용되고 있는 약용식물이다(Ha & Ryu, 2005). 현재 건강에 대한 관심이 높아지면서 약용식물을 활용한 다양한 건강식 품이 증가하고 있는 추세이며 그중 인삼을 활용한 건 강식품은 꾸준히 각광받고 있다(Choi et al., 2016). 인삼에 포함되어 있는 많은 약리성분 중 특히 인삼 사포닌의 일종인 ginsenoside는 인삼의 중요한 약리 성분으로 알려지고 있으며, tetracyclic dammarane 골격을 갖는 두 개의 group, 즉 protopanaxadiol (PPD)계와 protopanaxatriol(PPT)계로 나누어진다. PPD계에 속하는 ginsenoside는 중추신경 진정, 항 염 및 진통억제 등의 효과가 있으며, ginsenoside Ra, Rb1, Rb2, Rc 및 Rd 등이 이에 속하고, PPT 계는 피로회복, 운동근력 증진 및 콜레스테롤 감소 등의 효능이 있으며, ginsenoside Re, Rf, Rg1 및 Rg2 등이이에속한다(Park, 1996; Nam et al., 2016). 인삼의 사포닌은 뿌리 12.8%, 꽃 6.9%, 줄 기에 1.6% 정도 함유되어 있으며, 인삼 잎의 경우 뿌리보다는 약 4~5배, 줄기보다는 9배 이상 많고 구성 진세노사이드 함량도 인삼 뿌리와 유사하다고 알려져 있다(Zhang et al., 1990; Chang, 2003).

    인삼은 수확이 가능하기까지 최소 4년의 재배기간 이 소요되며, 보통 밭 재배에서 인삼의 수확 후 휴 작기간이 10년 이상으로 길어 타 작물에 비하여 토 지 생산성이 매우 낮고, 생육기간 동안 동일한 위치 에서 자라기 때문에 타 작물에 비하여 토양 특성에 따른 영향을 더 많이 받는다(Jin et al., 2009). 또 한 인삼 재배에는 모잘록병과뿌리썩음병 같은 토양 전염병과, 호우나 생육기간 동안의 온도변화와 같은 불리한 기상 조건 등 극복해야 하는 장애가 많다 (Li, 2005). 반면 새싹인삼은 24개월 미만인 묘삼을 농장에서 특수배양토로 단기간 수경재배하여 새싹을 키운 것으로, 상대적으로 재배 기간이 짧고 잎과 뿌 리를 함께 섭취할 수 있다는 장점이 있어 최근 재배 량이 증가하고 있다.

    새싹인삼에는 다년근 수삼에서는 거의 검출되지 않 는 Rh1 성분이 16.91% 함유되어 있고, ginseniside Rg1, Rb1 성분이 63.8% 정도 함유되어 있으며, 간 보호작용 및 항종양작용에 효과가 있는 것으로 알 려져 있다(Kim et al., 2010). 120일 재배한 새싹 인삼의 부위별 ginsenoside 함량은 뿌리 1.58%, 잎 14.08%, 줄기 0.88%로 특히 잎에서 그 함량이 가 장 높은 것으로 보고되어 있다. 또한 새싹인삼 잎 에는 페놀 화합물인 p-coumaric acid의 함량이 956.9μg/g로 뿌리(14.8μg/g)에 비해 다량 함유되어 있다(Choi et al., 2012).

    최근에 활발한 연구가 진행되고 있는 나노버블은 직경이 200nm 이하로 다른 직경의 미세나 마이크 로버블보다 긴 수명을 가지고 있고, 동물과식물의성 장을촉진하는효과가있는것으로보고되어있다(Ebina et al., 2013). Ebina et al.(2013)은 상용 나노버블 생성기를 통해 생성한 나노버블수(nanobubble water) 로 재배한 상추가 그렇지 않은 상추에 비해 크고 잎이 많았으며, 또한 은어, 무지개송어 및 쥐(DBA1/J mice) 에서도 성장이 증가하는 현상이 나타났다고 보고한 바 있다. 이 외에도 나노버블은 토양 정화(Jung et al., 2017), 초음파반사(Wang et al., 2010), 약물 전달(Zhou et al., 2014), 세척(Liu et al., 2008) 등의 기능이 있는 것으로 알려져 있다. 최근에는 나노버블의 잠재적 응용분야를 밝히기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 나노버블의 계면 특성 을 이용한 부선법(flotation)으로의 응용(Calgaroto et al., 2014)과 수소 나노버블을 이용한 항산화 효과 향상(Kato et al., 2018)에 관한 연구 결과가 발표되어 관련 분야가 새롭게 부각되고 있다.

    본 연구에서는 나노버블수로 재배된 새싹인삼의 이 화학적 특성을 확인하고 상업화를 위한 소재로서의 가능성을 확인하고자 기존 재배 방식으로 배양된 새 싹인삼과 그 특성을 비교 분석하였으며, 또한 시판용 효소로 가수분해하여 항산화 활성을 검증하였다.

    재료및 방법

    1 실험재료

    새싹인삼은 4개월된 묘삼에서부터 4개월간 서로 다른 조건에 의해 재배된 것의 이화학적 품질 특성 차이를 분석하였다. 씨앗을 4개월간 자연 차광하에 서 수돗물로 재배하여 묘삼을 얻었으며, 이 묘삼을 일반수로 재배한 것(NA-4)과 나노버블수를 적용하 여 재배한 것(NB-4)으로 구분하였다. 본 실험에 사 용된 나노버블수는 수조내에 발생 장치를 설치하여 유입되는 물과 외부 공기를 강제 혼합하여 10μm 이 하의 아주 작은 입자의 거품을 포함하는 재배수이다 (Shin & Shin, 2017). 실험에 사용된 새싹인삼은 흐 르는 물에서 세척한 후 30분 정도 자연건조 한 다음 뿌리의 시작 부분으로부터 1~2cm가 내려오는 지점 에서 뿌리부분의 굵기를 디지털 캘리퍼스로 측정하 였다. 새싹인삼 전체의 길이와 뿌리의 길이를 각각 측정한 후 냉동보관하면서 실험에 사용하였다. 이화 학적 분석을 위해서는 각각을 뿌리부분과 나머지 부 분으로 구분하여 분쇄한 후 -80℃에서 보관 하였다.

    2 나노버블수 재배 새싹인삼의 효소분해

    새싹인삼의 유효성분 추출에 적합한 효소를 선정 하기 위하여 상업적으로 널리 사용되는 효소 3종 (viscozyme, celluclast, fungamyl)을 각각 가하여 효소분해 한 후 항산화 활성을 비교하였다. 이 때 대조구는 효소를 가하지 않고 물을 가하여 동일한 조건에서 반응을 진행하였다. 전체를 분쇄한 새싹인 삼에 20g에 물 180mL를 가하고, 효소를 총 무게 대비 1%씩을 첨가하여 50℃에서 24시간 효소분해하 였다. 분해 완료후에는 90℃에서 30분간 가열하여 효소를 실활시킨 후 여과지로 여과한 여액을 시료로 사용하였다.

    3 새싹인삼의 이화학적 분석

    새싹인삼 자체에 함유된 일반성분중 수분은 적외선 수분 측정기(MB25, OHAUS, Zurich, Switzerland) 를 이용하여 측정하였으며, 회분은 550℃ 직접회화 법, 조지방은 soxhlet 추출법, 조단백은 Semi-micro Kjeldahl법으로 분석하였다. 추출액의 색도는 색차 계(Ultra Scan VIS, Hunter Associates Laboratory Inc., Reston, VA, USA)를 이용하여 측정하였다. 이 때 표준색판의 L, a, b 값은 각각 99.41, -0.13 및 0.06이었으며, 각 시료는 5회 이상 반복 측정하 여 평균값으로 나타내었다.

    시료에 정제수를 가하여 10배 희석한 후 여과한 여액을 이용하여 가용성 고형분은 여액 일정량을 자 동굴절당도계(PR-201 α, Atago Co,, Tokyo, Japan) 로 3회 반복 측정하였다. pH와 산도는 여액 1mL을 취하여 자동적정기(G20 compact titrator, Mettler Toledo, Langacher, Greifensee, Switzerland)를 이용해 동시에 분석하였다. 탁도는 일정량의 여액을 분광광도계(Libra S 35, Biochrom, Cambridge, Cambridgeshire, England)를 이용하여 600nm에서 transmission(%)을 측정하였다.

    4 새싹인삼의 환원당 및 조사포닌 함량

    환원당은 dinitrosalicylic acid(DNS)법(Gusakov et al., 2011)에 따라 증류수로 희석한 시료 액 1mL 를 취하여 DNS시약 3mL을 가한 후 끓는 물에서 15분간 중탕 가열 한 다음 찬물에서 냉각하였다. 이것을 분광광도계(Libra S 35, Biochrom Ltd., Cambridge, England)로 570nm에서 흡광도를 측정 하여 glucose(Sigma-Aldrich Co., St, Louis, MO, USA)를 표준물질로 한 검량곡선에 따라 정량하였다.

    조사포닌 정량을 위해 시료 5g을 증류수 30mL에 용해시킨 후 ethyl ether 50mL를 가해 충분히 혼합 한 다음 증류수층을 회수하였다. 여기에 20mL의 n-butanol을 가해 3회 반복 추출하였다. 미리 항량 으로 한 농축플라스크에 추출액을 옮겨 감압 농축하 여 n-butanol을제거한후 70℃ 항온건조기에서 건조 하여 항량을 구하였다. 조사포닌 함량은 n-butanol 층을 농축 건조한 후의 플라스크 무게에서 항량으로 한 빈 플라스크의 무게를 뺀 값을 시료채취량으로 나누어 산출하였다.

    5 새싹인삼의 진세노사이드 함량 분석

    분쇄한 새싹인삼 3g에 30mL의 50% MeOH을 가 한 후 15분 동안 초음파 추출하여 여과하였다. Sep- Pak Plus C18 cartridge에 MeOH 3mL를 서서히 용출시켜 conditioning 하고 다시 증류수 3mL로 2차 conditioning 시켰다. 추출 시료액 2mL을 cartridge 에 loading하고 증류수 10mL로 서서히 용출하여 당류 등을 제거하였다. 이 cartridge에 MeOH 2mL 를 천천히 가하여 ginsenoside 성분을 용출한 다음 0.45μm membrane filter로 여과하였다. Ginsenoside 함량은 HPLC-DAD(Agilent 1260, Agilent Technologies, Santa clara, CA, USA)로 분석하였다. 분석 컬럼은 Agilent Zorbax SB-C18(4.6×250 mm, 5μm, Agilent Technologies, Santa clara, CA, USA)를 사용하고, 컬럼 온도는 40℃, UV 검출 기의 파장은 203nm, 시료 주입량 20μL로 하였다. 이동상 용매는 물과 acetonitrile을 70:30-5:95의 비율로변화시키면서유속을 0.8mL/min로 조정하여 70분간 분석하였다. 진세노사이드 표준물질 10종 (Sigma-Aldrich Co.)을 시료와 동일한 조건에서 분 석하여 머무름 시간 비교해 확인하며 검량 곡선으로 부터 그 함량을 산출하였다.

    6 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량 측정

    총 페놀화합물은 시료 추출 여액 1mL에 Foline- Ciocalteau 시약 0.5mL를 넣고 3분간 충분히 교반 한 다음 10% Na2CO3용액을 0.5mL 가하여 실온의 암실에서 1시간 정치한 후 760nm에서 흡광도를 측정 하였다. 표준물질로 gallic acid(Sigma-Aldrich Co.) 를 사용하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 검량선으로부터 총 페놀 화합물의 함량을 계산하여 gallic acid equivalent(mg GAE/100g sample)로 표기하였다.

    총플라보노이드 함량은 각각의 시료에 10% aluminium nitrate 0.1mL과 1M potassium acetate 0.1mL 및 80% 에탄올 4.3mL를 차례로 가하여 혼합한 다음 실온에서 40분간 방치한 후 microplate reader (Perkin-Elmer Inc., Waltham, MA, USA)를 이용 하여 415nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin (Sigma-Aldrich Co.)을 표준물질로 사용하여 얻은 표준검량 선으로부터 플라보노이드 함량을 산출하여 quercetin equivalent(mg QE /100g sample)로 표 기하였다.

    7 새싹인삼 효소분해물의 항산화활성 측정

    새싹인삼 효소분해 액의 항산화 활성은 1, 1- Diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)와 2, 2'-azinobis( 3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) 라디칼 소거활성을 통해 평가하였다. DPPH 라디칼 소거활성은 Blois(Blois, 1958)의 방법을 변 형하여 에탄올로 0.15mM 농도가 되도록 조절한 DPPH 용액 100μL와 시료 100μL를 혼합한 다음 실 온에서 20분간 반응시킨 후 525nm에서 흡광도를 측정해 시료 무첨가구에 대한 시료첨가구의흡광도비 로 계산하여 %로 나타내었다.

    ABTS 라디칼 소거활성은 Re et al.(1999)의 방법 에 따라 7mM ABTS 용액에 potassium persulfate 를 2.4mM이 되도록 용해시킨 다음 암실에서 12~16 시간 동안 반응시킨 후 415nm에서 흡광도가 1.5가 되도록 증류수로 희석하였다. 이 용액 100μL에 농 도별 시료액을 100μL 가하여 실온에서 5분간 반응 시킨 후 415nm에서 흡광도를 측정하였으며, ABTS 라디칼소거능은 시료 첨가구와 무첨가구의 흡광도 비로 나타내었다.

    8 통계처리

    모든 실험은 3회 이상 반복하여 실시하였으며 실험 으로부터 얻은 결과는 SPSS 18.0(IBM Corporation, Endicott, NY, USA)을 사용하여 분석하였다. 결과 치는 실험군당 평균±표준편차로 표시하였다. 나노 버블수와 일반수로 재배한 새싹인삼 간의 생육특징, 이화학적 특성, 조사포닌, ginsenoside, 총페놀, 플 라보노이드 함량에 대한 통계적유의성은 p<0.05, p<0.01, p<0.001 수준에서 t-test로 검증하였으 며,나노버블수로 재배한 새싹인삼의 효소가수분해물 의 이화학적특성, 총페놀화합물 함량, DPPH, ABTS 라디칼소거능은 일배치 분산분석한 후 p<0.05 수준 에서 Duncan’s multiple range test로 검증하였다.

    결과 및 고찰

    1 이화학적 특성

    묘삼을 나노버블수로 재배한 새싹인삼(NB-4)과 일반수로 재배한 새싹인삼(NA-4)의 생육적 차이는 Table 1과 같다. 새싹인삼의 개체당 무게는 NB-4 가 4.54g이었고, NA-4는 3.20g으로 두 시료간에 는 유의적인 차이가 없었으며, 총 길이와 뿌리 길 이 및 굵기 또한 두 시료 간에는 유의적인 차이는 관찰되지 않았다.

    재배 방법에 따른 두 가지 새싹인삼 잎과 뿌리의 일반성분은 Table 2와 같다. 잎의 수분 함량은 87.01~88.06%의 범위였고, 뿌리의 수분 함량은 75.55~77.09%의 범위로 잎에서 수분의 함량이 더 높았다. 하지만 회분의 함량은 잎에서 1.08~1.35%, 뿌리에서는 1.18~1.35%의 범위로 새싹인삼의 부위 에 따른 차이는 없었다. 조지방의 경우 잎에서는 2.40~2.96%, 뿌리에서는 4.05~4.31%의 범위였는 데, 각각의 부위에서 생육조건에 따른 통계적인 차 이는 없었다. 조단백의 함량 역시 잎과 뿌리 각각에 서는 통계적인 유의차가 없었지만 전체적으로 잎에 비해 뿌리에서 조단백 함량 높게 나타났다.

    2 조사포닌 및 ginsenoside 함량

    사포닌은 인삼의 대표적인 유효성분으로 배당체로 존재하는 다양한 ginsenoside 화합물을 통칭한다. 사포닌은 항통증, 항암, 항당뇨, 간기능 개선, 항혈 전, 항염증 등 다양한 생리활성을 가지고 있으며 인 삼에 3-6% 함유되어 있는 약리성분이다(Park et al., 1986; Park et al., 2003; Kong et al., 2008; Ryu et al., 2012).

    새싹인삼 2종의 조사포닌 함량을 측정한 결과는 Table 3과 같다. 나노버블수와 일반수를 이용하여 새싹인삼을 재배하였을 때 조사포닌의 함량은 잎에 서는 1.07-1.22mg/g의 범위로 시료간에 유의적인 차이가 없었으며, 뿌리에서는 나노버블수로 재배한 NB-4에서 1.37mg/g으로 NA-4의 1.11mg/g)에 비 해 유의적(p<0.05)으로 조사포닌의 함량이 높았다.

    생육조건을 달리한 새싹인삼을 잎과 뿌리로 나누 어 진세노사이드 함량을 분석 비교한 결과는 Table 4와 같다. 총 ginsenoside 함량에서는 나노버블을 적용한 새싹인삼이 일반수로 재배한 새싹인삼보다 낮게 나타났으며 뿌리에 비해 잎의 ginsenoside 총 량이 더 높았고, 검출되는 ginsenoside 종류 에서도 차이를 보였다. 즉, 나노버블수로 재배한 NB-4 잎 의 총 ginsenoside 함량은 396.56mg/100g sample인 데 반해 뿌리에서 총 ginsenoside 함량은 229.21mg/ 100g sample이었으며, 잎과 뿌리 모두에서 Rg3와 Rh2가 미량 검출되었고, 뿌리에서는 Rf, Rb1, Rb2가 잎에서 보다 높게 검출되었다. 잎에서의 ginsenoside 함량을 살펴보면 잎의 경우 ginsenoside Rb2만이 NB-4에서 높게 나타났다. 뿌리의 경우 분석에 사용 된 총 10종의 ginsenoside 함량 모두가 NB-4와 NA-4 사이에 유의성은 발견되지 않았다.

    Kim et al.(2011)은 인삼의 사포닌 성분인 총 ginsenoside 함량이 뿌리보다 잎에서 더 높으며, 같 은 재배조건에서 잎의 함량은 줄기와 뿌리보다 25-83배 정도 더 높게 분포하고 있었다고 보고하였 다. 이 결과로 보아 나노버블수로 재배한 새싹인삼 에서도 뿌리보다는 잎 부분이 영양적 가치가 더 높 을 것으로 사료된다. 지금까지 나노버블수가 식물의 영양성분 변화에 영향을 미친다는 기존 논문은 존재 하지 않는 실정이며, 다만 나노버블수가 식물의 생 장을 증가시키고(Ebina et al., 2013) 또한 상추 등 과 같은 다엽 채소의 신선도 및 건조 중량을 증가시 킨다는 보고가 있다(Jiang et al., 2016). 따라서 나 노버블수로재배한새싹삼의 총 길이 증가는 단순히 제품품질 측면뿐만이 아닌 사포닌 및 ginsenoside 같은 주요 영양성분의 변화에도 영향을 미친 것으로 사료된다.

    3 총 페놀화합물과 플라보노이드 함량

    식물계에 널리 분포되어 있는 폴리페놀 화합물은 과일 및 엽채류에 다량 함유되어 있으며 폴리페놀 화합물은 식물의 2차 대사산물의 일종으로 히드록실 기를 갖는 방향족 화합물이다(Kanter, 1998). 현재 까지 식물계에서 10,000여 개의 구조가 알려져 있으 며 페놀성 화합물이라고도 한다(Del et al., 2010). 분자 내 페놀성수산기가 효소 단백질과 같은 거대 분자들과 결합하는 성질이 있기 때문에 항산화 작 용, 항암 및 콜레스테롤 저하작용 등의 다양한 생리 활성을 가지는 것으로 알려져 있다(Jeong et al., 2007). 또한, 플라보노이드는 항균, 항암 및 항염증 활성 등이 보고되어 있다(Cha et al., 1999).

    재배조건별 새싹인삼 2종의 총 페놀화합물과 총 플라보노이드 함량을 측정하여 Table 5에 나타내었 다. 새싹인삼 잎의 총 페놀화합물 함량은 NB-4에서 46.51 mg GAE/100g sample으로 NA-4에 비해 유 의적(p<0.05)으로 높았으며, 뿌리에서는 NA-4가 23.55mg GAE/100g sample으로 가장 높은 함량이 었다.

    총플라보노이드의 함량의 경우 잎에서는 NB-4가 5.97 mg QE/100g sample으로 NA-4(5.67mg QE/ 100g sample)와는 유의적인 차이가 없었으며, 뿌리 에서는 모든 시료에서 플라보노이드가 검출 한계 미 만(0.01mg/100g sample)이었다.

    이러한 결과는 나노버블수를 사용하여 재배한 새 싹인삼(NB-4)은 일반수로 재배한 새싹인삼(NA-4) 에 비해 총 페놀과 플라보노이드 함량이 증가하며 이러한 현상은 뿌리보다 잎에서 현저하게 나타남을 확인할 수 있다. 나노버블수가 총 페놀이나 플라보 노이드를 증가시킨다는 보고는 없지만 Kato et al. (2018)은 나노버블수가 일반 수소수에 비해 더 높은 항산화 활성을 가진다고 보고하였는데 이러한 효과 가 재배과정에도 관여한 것으로 추정된다.

    4 NB-4 효소분해물의 이화학적 특성 및 환원당, 총페놀 함량

    앞선 실험결과를 통해 가장 높은 진세노사이드 및 총 페놀, 플라보노이드 함량을 가지는 NB-4를 상업 적으로 활용하기 위하여 가장 많이 이용되는 효소 3 종(viscozyme, cellulast, fungamyl)으로 가수분해 하여 pH, 산도, 환원당을 측정하였고 그 결과는 Table 6에 나타내었다.

    효소를 넣지 않고 반응을 진행한 대조군의 pH는 6.28이었으며, viscozyme 분해물의 pH는 5.30으로 가장 낮았고, 그 다음 순으로 cellulast와 fungamyl 분해물이 각각 5.83과 6.07이었다. 산도는 viscozyme 으로 가수분해 시 0.14%로 가장 높았으며, cellulast 와 fungamyl 분해물은 0.12%로 산도가 동일하였다.

    환원당 함량은 visocozyme 분해물에서는 6.38g/100g sample, cellulast 분해물에서는 3.85g/100g sample, fungamyl 분해물에서는 2.08g/100g sample으로 효 소무처리군(1.55g/100g sample) 대비 유의적(p<0.05) 으로 증가하였으며, 효소 무처리군보다 visocozyme 분해물은 약 4.1배, cellulast 분해물은 약 2.5배의 증가가 나타났다.

    Son & Ryu(2009)의 연구에서 백삼의 환원당 함량 은 5.69g/100g sample이었고, Yang et al.(2008)의 연구에서는 증류수에 현탁된 산삼배양근 현탁액의 환원당 함량이 1.12g/100g sample으로 보고되어 있 는데, 대조군을 기준으로 볼 때 새싹인삼의 환원당 함량은 백삼에 비해서는 낮으나 visocozyme과 같은 효소로 분해할 경우 그 함량을 백삼에 비해 더 높일 수 있었다.

    페놀성 물질(phenolic acids)은 최근 인삼에서 비 사포닌계 성분들 중 지용성 성분들에 대한 약리효능 결과들이 발표되면서 페놀성 성분들에 대한 관심이 높아지고 있다(Kim et al., 2009). 인삼이 함유하고 있는 페놀 화합물로는 caffeic acid, ferulic acids, vanillic acid, matol 등이 대표적이며, 약리효능으 로는 지질과산화억제(Cha & Cho, 1999), 항산화능 (Lee et al., 1995) 등이 알려져 있다.

    효소 3종(viscozyme, cellulast, fungamyl)으로 가수분해된 새싹인삼의 총 페놀화합물 함량을 gallic acid 당량으로 환산하여 Table 6에 나타내었다. Viscozyme 분해물, fungamyl 분해물 및 cellulast 분해물에서의 총 페놀화합물 함량은 각각 69.61mg GAE / 100g sample, 64.54mg GAE / 100g sample 및 55.39mg GAE / 100g sample으로 측정되어 효 소 무처리군(49.11mg GAE/100g sample)에 비하여 12.79~41.74% 정도 증가 하였다. 이러한 결과는 실 험에 사용된 탄수화물 분해효소 3종이 새싹삼의 다 당류와 결합하고 있는 페놀성 화합물의 분해를 촉진 하여 총 페놀화합물 함량을 증가시킨 것으로 사료된 다. 또한 효소처리가 배(Lee et al., 2014), 흑마늘 (Chae et al., 2011), 황기(Kwon et al., 2010)의 총 폴리페놀 함량을 증대시킨다는 기존의 보고들과도 유사하였다.

    5 NB-4 효소분해물의 항산화 활성

    Free 라디칼 소거능은 항산화 시스템의 중요한 요소로 다양한 질환의 예방 및 치료에 효과적이라고 알려져 있다(Kim et al., 2011). 본 실험에서 DPPH 와 ABTS 라디칼 소거활성을 통해 항산화 활성을 평 가한 결과는 Table 7과 같다.

    DPPH는 비교적 안정한 라디칼로서 항산화제나 방향족 아민류 등의 전자 공여에 의해 지질 과산화 연쇄반응이 유발될 때 관여하는 산화성자유라디칼의 억제 활성을 측정하는 방법으로 어떠한 반응계에서 전자를 공여 받게 되면 보라색에서 노란색으로 탈색 되는 원리로 항산화 활성을 측정하는데 사용된다 (Ancerewicz et al., 1998). DPPH 라디칼소거 활성 을 25~100mg/mL의 농도 범위에서 측정한 결과, viscozyme 분해물은 18.61-34.39%, cellulast 분해 물은 5.46~20.17%, fungamyl은 11.18~30.74%의 범 위였는데, 100 mg/mL 농도에서는 viscozyme 분해물 만이 대조군과 유의적인 차이가 없었으며, cellulast 와 fungamyl 분해물의 활성은 대조군보다 유의적 (p<0.05)으로 더 낮았다.

    ABTS 라디칼소거 방법은 극성과 비극성 시료의 소거 활성을 모두 측정 할 수 있으므로 DPPH 유리기 소거법보다 적용 범위가 넓다(Roberty et al., 1999). 또한 DPPH는 free radical이고 ABTS는 cation 유리 기이므로 기질의 특성이 다르기 때문에 추출물의 특 성에 따라 자유 라디칼과 cation 유리기와의 결합 정 도가 다를 수 있으며, 두 기질과 반응물과의 결합 정 도가 상이하여 free radical 소거 활성에도 차이가 발 생한다고 알려져 있다(Yu et al., 2008).

    25~100mg/mL의 농도 범위에서 ABTS 라디칼 소 거활성은 fungamyl 효소분해물이 63.52~94.40%로 타 시료에 비해 유의적(p<0.05)으로 활성이 높았 고, 다음으로 viscozyme 분해물이 45.03~80.08% 의 활성을 나타내었다. 25mg/mL의 저농도에서는대 조군과 cellulast 처리군간에 유의적인 활성차가 없 었으나 100mg/mL 농도에서는 대조군의 활성이 오 히려 더 높았다.

    Kang et al.(1996)은 전자공여능이 phenolic acids 와 기타 phenol성 물질에 대한 항산화작용의 지표 라고 하였으며, 이러한 물질은 환원력이 큰 것일수록 전자공여능이 높다고 하였다. 또한 Lee et al.(2012) 도 polyphenol 함량이 높을수록 양이온 소거활성 역시 높게 나타났다고 보고하였다. 본 연구의 결과 에서도 DPPH radical 소거능은 총 페놀화합물의 함 량이 높았던 viscozyme 분해물에서 가장 높았으나, ABTS radical 소거능은 fungamyl 분해물이 viscozyme 분해물 보다 더 높았다. 이러한 차이는 앞서 설명한 바와 같이 소거하는 radical의 종류가 다르며, 또한 페놀물질의 종류에 따라 기질에 결합하는 정도가 다 름(Roberty et al., 1999)으로 인한 것으로 사료된다.

    감사의 글

    본 논문은 중소벤처기업부의 지역주력산업육성사업 창의 융합 R&D 과제(R0006093) 추진 성과의 일부 입니다.

    Figure

    Table

    Growth characteristics of P. ginsengsprout according to two different cultural methods

    Proximate compositions of P. ginsengsprout by cultural method

    Crude saponin contents of P. ginsengsprout by cultural method

    Ginsenoside composition of P. ginsengsprout by cultural method (unit: mg/100 g sample)

    Total polyphenol compound(TPC) and flavonoid(TF) contents of P. ginsengsprout by cultural method

    pH, acidity, reducing sugar and total phenolic compound(TPC) contents of NB-4 hydrolyzed with commercial proteases

    DPPH and ABTS radical scavenging activity of NB-4 hydrolyzed with commercial proteases

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