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Antioxidative, Antimicrobial, and Anti-proliferative Activities of Floret and Stalk of Broccoli (Brassica oleracea L.)

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Academic year: 2021

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(1)

브로콜리 꽃송이 및 줄기의 항산화, 항균 및 대장암 세포 생육억제효과

김미선1, 이예슬1, 권하영1, 김종식2, 손호용1*

1안동대학교식품영양학과

2안동대학교생명과학과

Received: January 27, 2014 / Revised: March 3, 2014 / Accepted: March 6, 2014

서 론

브로콜리

(Brassica oleracea L.)

십자화과

(Brassicaceae)

속하는배추과배추속에속하는작물로“양배추의꽃머 리”라는이탈리아어원을가지고있으며

,

녹색꽃양배추로도 불린다

.

브로콜리는지중해연안의야생양배추종에서유래 되었으며

,

유럽

,

미국서양에서주로많이소비되고있는 야채이다

.

세계적으로는중국과인도에서

75%

이상을 산하고있으며

,

국내에서는

2000

이후기능성채소에

선호도증가와함께브로콜리재배와소비가증가되고

[9, 21].

브로콜리의경우

,

작은꽃봉오리가다발로이루어 꽃송이부위를주로식용하며잎과줄기는대부분버려 지고있으며

[13],

식용꽃봉오리는생으로먹거나

,

생즙을 들어먹으며

,

식감을증대시키고섭취를용이하게하기위해

서는물에살짝데쳐먹는다

[10].

최근에는브로콜리를이용

가공식품개발에관심이집중되고있는데

,

특히브로콜리

분말을첨가하여제조한파운드케익

[21],

머핀개발

연구

[4]

보고되어있으며

,

기존에는먹지않았던부위 등을이용한장류발효식품개발

[22]

진행되고있다

.

브로콜리는

ascorbic acid,

β

-carotene, rutin, selenium, glutathione, quercetin

등이다량함유되어있어영양성뿐 아니라

,

기능성도우수한것으로알려져있으며

,

민간에

Antioxidative, Antimicrobial, and Anti-proliferative Activities of the Floret and Stalk of Broccoli ( Brassica oleracea L.) Mi-Sun Kim

1

, Ye-Seul Lee

1

, Ha-Young Kwon

1

, Jong Sik Kim

2

, and Ho-Yong Sohn

1

*

1

Department of Food and Nutrition, Andong National University, Andong 760-749, Republic of Korea

2

Department of Life Science, Andong National University, Andong 760-749, Republic of Korea

In the course of study for a use for non-edible parts of broccoli (Brassica oleracea L), and the development of processed food utilizing these parts, edible floret and non-edible stalk were extracted with ethanol and different organic solvent fractions were prepared. With 10 different extracts and fractions, their useful components and various biological activities, such as antioxidant, antimicrobial and anti-proliferation activity, were investigated. The stalk has more abundant water soluble carbohydrate when compared with the floret, and floret has higher hexane-soluble pigments. Analysis of total flavonoid and total polyphenol con- tents showed that the floret has 1.5~1.99 times higher concentrations than the stalk. Among the fractions, ethylacetate (EA) fractions have the highest amount of total flavonoid and total polyphenol. The stalk and floret possessed 9.45 and 42.01 mg- total flavonoid/g, respectively. In the antioxidation activity assay, the EA fraction of floret showed strong radical scavenging activity and reducing power, while the n-hexane fraction of the stalk exhibited nitrite scavenging activity. In the antimicrobial activity assay, the EA fraction of floret showed a strong and broad-range of antibacterial activity, irrespective of gram positive or gram negative bacteria. In a while, the hexane and EA fractions revealed anti-proliferative effects against the human colorectal cancer cell HCT-116. Strong anti-proliferative activities were found in the hexane fraction of stalk (18.4% of cell viability), and the n-butanol fraction of floret (6.9% of cell viability). Our results suggest that the further study of the characterization of active fractions and the identification of active components from different parts of broccoli are needed to develop functional foods or novel plant-derived medicines.

Keywords: Brassica oleracea L floret, stalk, antioxidation, antimicrobial, anti-proliferation

*Corresponding author

Tel: +82-54-820-5491, Fax: +82-54-820-7804 E-mail: [email protected]

© 2014, The Korean Society for Microbiology and Biotechnology

(2)

서는브로콜리가신경을진정시키고간장의기능을활발하 하는기능이있다고알려져있다

.

과거에는주로브로콜 리의재배

,

수확

,

저장

[17]

브로콜리싹의발아연구

[16]

이루어졌으나

,

최근에는유용기능성평가활성성분에 대한연구가집중되고있다

.

브로콜리에서보고된유용생리 활성으로는

,

항비만콜레스테롤저하효과

[15],

항염증

[7],

항산화효과

[11], ovalbumin

유도성 천식 완화효과

[23]

고압열수추출물의그람양성균에대한항세균

[13]

등이알려져있다

.

또한브로콜리에는높은함량의

glucosynolate

함유되어있는데

[14],

대표적인

glucosynolate

전환체인

sulforaphane [25]

발암억제활성

[3, 6, 20], non- small lung cancer, chondrosarcoma

인간자궁암세포의 사멸효과

[18, 19, 24, 28],

세포주기인자의조절활성

[3]

등이 효과가알려지면서항암예방기능성식품소재로서 심이 집중되고있다

.

또한 최근

sulforaphane

혈소판의

platelet adenylate cyclase

활성화효과

[5]

보고되어혈액 순환개선효과도있는것으로보고되어있다

.

연구에서는브로콜리의비가식부위의효율적인이용 브로콜리의가공식품개발연구의일환으로브로콜리의 주요가식부위인부위

(floret)

비가식부위인줄기부분

(stalk)

대상으로각각에탄올추출물이들의순차적

기용매분획물을조제하여항산화

,

항균대장암세포 육억제능을평가하였다

.

결과

,

브로콜리줄기의 용성

hexane

분획물

ethylacetate

분획물이우수한항산

,

항균대장암세포생육억제효과를나타냄을확인하였 으며

,

선호도가낮은브로콜리줄기를이용한가공식품개발 가능함을제시하고있다

.

재료 및 방법

실험재료

실험에사용된브로콜리는

2012

6

월에

H

사에서 입하였고

,

흐르는물에세척꽃송이

(floret)

줄기

(stalk)

각각구분하여사용하였다

.

시료조제를위해서는수세한

1 kg

브로콜리줄기꽃송이를각각세절하여

10 L

탄올

(Daejung Chemicals & Metals Co., Ltd. Korea)

가하여실온에서

24

시간씩

2

추출하였으며

,

각각의추출 액은여과지

(Whatsman No. 2)

거른

55

o

C

에서감압

(Eyela Rotary evaporator N-1000, Tokyo Rikakikai Co., Ltd., Japan)

하여조제하였다

.

각각의추출물의유기용 분획물조제를위해서각각의추출물을증류수에현탁한

n-hexane, ethylacetate

n-butanol

이용하여순차적 으로분획하고최종적으로잔류물을회수하였으며

,

여과 지로거른

55

o

C

에서감압건조하여분말화하였다

.

각각 시료는

DMSO

적당한농도로녹여

in-vitro

항산화

,

암세포생육억제활성평가에사용하였다

.

기타사용 시약은시약급이상으로

Sigma Co. (USA)

제품을 입하여사용하였다

.

실험에사용한브로콜리꽃송이줄기 시료는안동대학교식품영양학과에서보관하고있다

(voucher specimen 2012-BO-F1~F5

2012-BO-S1~S5).

항산화 활성

브로콜리추출물이의분획물의항산화활성은

DPPH

(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) anion scavenging activity [DSA], ABTS [2,2-azobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)]

cation scavenging activity [ASA], nitrite scavenging activity [NSA]

환원력측정으로평가하였다

[8].

먼저

DSA

측정 경우

,

다양한농도로희석한시료

20

µ

l

99.5% ethanol

용해시킨

2

×

10

4

M DPPH

용액

380

µ

l

넣고혼합하여

37

o

C

에서

30

동안반응시킨

, 516 nm

에서

microplate reader (Asys Hitech, Expert96, Asys Co., Austria)

사용 하여흡광도를측정하였다

. DSA(%)

시료첨가구와비첨 가구의백분율로표시하였다

[2]. ASA

측정의경우

, 7 mM ABTS (Sigma Co., USA) 5 ml

140 mM potassium persulfate 88 ml

섞은상온에서

16

시간빛을차단하여

ABTS

양이온을형성시켰으며

,

이후용액을

414 nm

에서 흡광도값이

1.5

되도록

ethanol

희석하였다

.

조제된 석용액

190

µ

l

시료

10

µ

l

혼합한상온에서

6

분간

응시킨

734 nm

에서흡광도를측정하고다음의식에

ASA(%)

결정하였다

[1].

ASA (%) = [(C

S)/C]

×

100

C: DMSO

첨가시흡광도

S:

시료첨가시흡광도

한편

NSA

측정의경우

,

아질산염용액

(1 mM)

시료용액 가하고여기에

0.1 N HCl

가해

pH 1.2

조정한

, 37

o

C

에서

1

시간 반응시킨

Griess reagent (Sigma Co., USA)

가하고혼합하였다

.

이후

15

분간실온에서방치

520 nm

에서흡광도를측정하여잔존

nitrite

양을측정하였

. NSA(%)

다음의식에의해계산하였다

[2].

NSA (%) = [1

(A

C)/B]

×

100

A: 1 mM nitrite

용액에시료를첨가하여

1

시간반응시킨 후의흡광도

B: 1 mM nitrite

용액의흡광도

C:

브로콜리시료의흡광도

환원력평가의경우

Oyaizu

등의방법을변형하여측정하

였다

[2]. Ethanol

용해한 시료

2.5 ml

0.2 M sodium

phosphate buffer (pH 6.6) 2.5 ml

10% potassium

(3)

ferricyanide 2.5 ml

첨가하고

50

o

C

에서

20

분간반응시킨

, 10% trichloroacetic acid 2.5 ml

첨가하여반응을 료하고

4,000 rpm

에서

10

분간원심분리하여상등액을회수 하였다

.

회수한상등액은증류수로

2

희석한

,

신선하게 조제된

0.1% ferric chloride

용액과

5:1 (v/v)

비율로혼합하

700 nm

에서흡광도를측정하여평가하였다

.

상기의

산화실험에서대조구로는

vitamin C (Sigma Co., USA)

사용하였으며

,

용매대조구로는

DMSO

사용하였다

.

각각 활성평가는각각

3

반복한실험의평균과편차로 시하였다

.

항균 활성

조제된브로콜리의추출물이의분획물의항균활성은 기존의보고된방법과동일하게평가하였다

[8].

항세균활성 평가를위한 그람양성세균으로는

Staphylococcus aureus KCTC1916, Listeria monocytogenes KACC10550, Bacillus subtilis KCTC1924

사용하였으며

,

그람 음성세균으로

Escherichia coli KCTC1682, Pseudomonas aeruginosa KACC10186, Proteus vulgaris KCTC2433, Salmonella

typhimurium KCTC1926,

항진균 활성 평가를 위해서는

Candida albicans KCTC1940

Saccharomyces cerevisiae IF00233

사용하였다

.

항세균활성평가의경우

, Nutrient broth (Difco Co., USA)

각각의세균을접종하여

37

o

C

에서

24

시간 동안 배양한

,

균주를

OD

600

0.1

조정하여

Nutrient agar (Difco Co., USA)

배지를 포함하는 멸균

petri dish (90

×

15 mm, Green Cross Co., Ltd. Korea)

100

µ

l

도말하고

,

각각의시료

5

µ

l

멸균

disc-paper(

지름

6.5 mm, Whatsman No.2)

가하여

, 37

o

C

에서

24

시간동안 배양하였으며

[1],

진균의 경우에는

Sabouraud dextrose (Difco Co., USA)

이용하여동일한방법으로

30

o

C

에서

24

동안배양

,

생육저지환의크기를측정하여항균활성을 평가하였다

[12].

대조구로는항세균제인

ampicillin

항진 균제인

miconazole (Sigma Co., USA)

각각

1

µ

g/disc

도로사용하였으며

,

생육저지환의크기는육안으로생육이 나타나지않는부분의지름을

mm

단위로측정하였고

, 3

이상평가대표결과로나타내었다

.

대장암세포 생육억제 활성

인간유래대장암세포

HCT-116

세포주의배양계대에

Dulbecco's Modified Egle Medium (Gibco-BRL Inc., USA)

사용하였으며

, 10% fetal bovine serum (Gibco- BRL Inc., USA), 1% penicillin

streptomycin (WelGene Inc., Deageon, Korea)

첨가하여사용하였다

[26].

브로콜

꽃송이줄기시료들의

HCT-116

세포주의생육에

치는 영향은

One solution cell proliferation assay kit

(Promega, USA)

이용하여평가하였다

.

, 96 well plate

well

3

×

10

3개의 세포를접종하고

24

시간 배양한

1 mg/ml

농도로브로콜리추출물분획물들을각각처리

하고

24

시간동안반응시킨

3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5- (3-carboxymethoxphenyl)-2-(sulfophenyl)-2H-tetrazolium (MTS; Promega, USA)

용액을

well

20

µ

l

넣고

37

o

C, 5% CO

2

incubator

에서

4

시간동안반응시켰으며

,

종료

96 well plate reader (Expert 96 UV ASYS Hitech, Austria)

이용하여

490 nm

에서흡광도를측정하 성장률을계산하였다

[26].

결과수치는

4

개의독립적인

well

에서수행한값을평균과편차값으로나타내었다

.

기타 분석

브로콜리꽃송이줄기의수분함량은적외선수분측정

(HG53 Halogen Moisture Analyzer, Mettler-Toledo International Inc., Zurich, Switzerland)

측정하였으며

,

각각의추출물분획물의

flavonoid

함량측정은

존의보고한방법

[8]

따라측정하였으며

,

각각의시료를

18

시간메탄올교반추출하고여과한추출검액

400

µ

l

90%

diethylene glycol 4 ml

첨가하고다시

1 N NaOH 40

µ

l

넣고

37

o

C

에서

1

시간반응

420 nm

에서흡광도를 정하였다

.

표준시약으로는

rutin

사용하였다

.

polyphenol

함량은추출검액

400

µ

l

50

µ

l

Folin-ciocalteau, 100

µ

l

Na

2

CO

3포화용액을넣고실온에서

1

시간방치한

725 nm

에서흡광도를측정하였다

[27].

표준시약으로는

tannic acid

사용하였다

.

총당정량의경우에는

sucrose

표준물질로 하여

phenol-sulfuric acid

법을

,

환원당 정량의 경우에는

glucose

표준물질로하여

DNS

변법을이용하여측정하였

[2].

각각의분석결과는

3

반복한실험의평균과편차로 나타내었다

.

통계분석

실험결과는

SPSS 21.0

버전을사용하여

mean

±

SD

타내었으며

,

군간의 차이는

ANOVA

분석하였으며

,

Duncan

다중비교검증법으로통계적유의성검정을조사하

였다

.

유의수준은

p < 0.05

하였다

.

결과 및 고찰

브로콜리 줄기 및 꽃송이의 성분 비교

브로콜리줄기꽃송이의수분함량은각각

90.9

±

3.1%

86.8

±

2.5%

나타나유의적인차이를보이지않았으나

,

에탄올추출효율은각각시료량대비

4.13%

5.35%

송이의추출효율이줄기부위보다높게나타났다

.

줄기 추출물 꽃송이 추출물의

n-hexane, ethylacetate, n-

(4)

butanol

순차적분획의경우

,

각각분획효율은

ethanol

출물대비

2.69, 1.05, 21.87%

6.94, 1.93, 29.53%

나타 났으며

,

분획후의잔류물은줄기추출물에서는

74.15%,

꽃송이추출물에서는

57.61%

나타나

,

에탄올추출물의 부분이수용성물질로구성되어있음을확인하였다

(Table 1).

특히

n-hexane

분획물

ethylacetate

분획물의분획효 율에서있듯이

,

꽃송이의경우줄기보다지용성물질

2.4

많이함유하고있었으며

,

반면수용성물질은 기가꽃송이보다

1.3

높은함량을나타내었다

.

이러한 결과는브로콜리꽃송이가줄기보다지용성색소성분 성분을더욱많이함유하고있어나타난결과로판단된

.

한편에탄올추출물의총당환원당함량은줄기가 송이보다

1.47-1.65

높은함량을나타내었으나

,

플라보

노이드함량폴리페놀함량은꽃송이가줄기보다

1.50-

1.99

높은함량을나타내었다

.

,

브로콜리줄기의경우 수용성당류를많이포함하며꽃송이는줄기보다상대적으 지용성물질을많이포함하고있었다

.

분획물의경우

,

플라보노이드함량은줄기꽃송이의

ethylacetate

분획이

9.45 mg/g

42.01 mg/g

으로가장높게나타났으며

,

리페놀 함량도 꽃송이

ethylacetate

분획이

181.12 mg/g- extract

가장높게나타났으며

,

줄기

ethylacetate

분획보

4.83

높은함량을나타내었다

(Table 1).

브로콜리의 줄기 및 꽃송이의 항산화 활성

브로콜리줄기꽃송이의에탄올추출물분획물들의 항산화활성을평가한결과는

Fig. 1

Table 2

나타내었

.

먼저대조구로사용된

vitamin C

경우

25

µ

g/ml

농도 에서

62.8

±

1.4%

DPPH

음이온 소거능

, 84.9

±

0.4%

nitrite

소거능

1.0

±

0.04 (OD

700

)

환원력을나타내었으

, 12.5

µ

g/ml

농도에서

90.6

±

0.2%

강력한

ABTS

양이 소거능을나타내었다

.

이러한

vitamin C

항산화활성 농도의존적으로증가하였으며

,

브로콜리추출물분획 물에서도농도의존적인항산화활성증가가나타났다

.

조제된 브로콜리 시료들을 대상으로 다양한 농도에서

DPPH

음이온소거능을평가한결과

,

줄기꽃송이의

탄올 추출물 경우

500

µ

g/ml

농도에서 각각

15.15%

17.18%

소거능을나타낸반면

,

꽃송이줄기의

ethylacetate

분획은

500

µ

g/ml

농도에서각각

65.9

±

0.8

51.0

±

3.2%

우수한

DPPH

소거능을나타내었다

.

다음으로꽃송이

n-butanol

분획이동일농도에서

34.85

±

0.69%

소거능을 타내었으며

,

기타분획물들의

DPPH

소거능은상대적으로 미약하였다

(Fig. 1A). ABTS

양이온소거능의경우

,

꽃송이

줄기추출물

,

분획물모두에서

DPPH

음이온소거능보다

우수한활성을나타내었으며

,

꽃송이시료들이줄기시료들 보다우수한소거활성을나타내었다

(Fig. 1B).

꽃송이

ethanol Table 1. The yields of ethanol extraction and organic solvent fractions of broccoli and their components analysis of extracts and fractions.

Samples Extract/fraction Yield (%)

Content (mg/g) Total flavonoid

(RE)

2)

Total polyphenol (TE)

3)

Total sugar (SE)

4)

Reducing sugar (GE)

5)

Stalk ethanol extract 4.13 2.76 ± 0.00

6),a

16.87 ± 0.35

c

189.51 ± 2.38

e

172.96 ± 2.61

h

n-hexane fr.

1)

2.69 4.82 ± 0.48

bc

22.37 ± 0.92

cd

44.90 ± 0.69

b

20.65 ± 0.82

b

ethylacetate fr. 1.05 9.45 ± 1.05

d

37.47 ± 0.79

e

39.99 ± 0.18

b

12.17 ± 0.16

a

n-butanol fr. 21.87 4.25 ± 0.32

b

26.45 ± 0.88

de

258.19 ± 13.16

g

232.69 ± 3.26

i

water residue. 74.15 1.62 ± 0.16

a

7.88 ± 0.48

a

205.86 ± 1.46

f

129.95 ± 0.98

f

Floret ethanol extract 5.35 5.79 ± 0.40

c

25.34 ± 6.25

d

128.83 ± 0.09

cd

104.71 ± 0.98

f

n-hexane fr. 6.94 4.02 ± 0.48

b

19.92 ± 0.70

c

31.21 ± 0.91

a

27.10 ± 0.65

c

ethylacetate fr. 1.93 42.01 ± 1.21

f

181.12 ± 2.64

g

132.84 ± 1.37

d

51.32 ± 2.61

d

n-butanol fr. 29.53 11.85 ± 1.70

e

44.89 ± 0.84

f

194.61 ± 2.19

e

165.12 ± 1.30

g

water residue. 57.61 5.85 ± 0.38

c

11.74 ± 1.01

b

123.79 ± 1.64

c

93.06 ± 0.65

e

1)

fr.: fraction.

2)

RE: rutin equivalent.

3)

TE: tannic acid equivalent.

4)

SE: sucrose equivalent.

5)

GE: glucsoe equivalent.

6)

Values are means ± SD of triplicate determinations.

Different letters within a column differ significantly (p < 0.05).

(5)

추출물

, n-hexane

분획

, ethylacetate

분획

, n-butanol

분획 잔류물의

ABTS

소거능

IC

50 각각

235.4

µ

g/ml, 190.4

µ

g/ml, 45.6

µ

g/ml, 178.9

µ

g/ml

431.8

µ

g/ml

산되어브로콜리꽃송이가다양한지용성수용성성분의

ABTS

양이온 소거물질을 함유하고있음을 있었다

(Table 2).

한편대조구로사용된

vitamin C

ABTS

소거능

IC

50

4.0

µ

g/ml

나타났다

. Nitrite

소거능의경우

,

줄기

n-hexane

분획의

nitrite

소거능이우수하였으며

,

꽃송이의 경우에는

n-hexane

분획

ethylacetate

분획에서우수한 소거능이나타났다

.

특히줄기

n-hexane

분획의

nitrite

거능의

IC

50

24.1

µ

g/ml

계산된

,

이는

vitamin C

IC

50

17.6

µ

g/ml

필적하는강력한활성으로확인되었으며

,

꽃송이

ethanol

추출물

, n-hexane

분획

ethylacetate

획의

nitrite

소거능

IC

50각각

99.1

µ

g/ml, 80.2

µ

g/ml

Fig. 1. Comparison of antioxidant and nitrite scavenging activities of the ethanol extracts and their organic solvent fractions of

broccoli. Symbols for Vitamin C: , 0 µg/ml; , 3.1 µg/ml; , 6.2 µg/ml; and , 12.5 µg/ml, respectively.

(6)

58.9

µ

g/ml

계산되어줄기꽃송이에매우강력한지용

nitrite

소거물질을 함유하고있음을있었다

(Fig.

1C, Table 2).

한편환원력측정의경우는전체적으로모든

시료에서미약한활성을나타내었으나

,

꽃송이

ethylacetate

분획과

n-butanol

분획에서는

500

µ

g/ml

농도에서

0.74

±

0.20

0.55

±

0.02

흡광도

(OD

700

)

나타내어우수한

Table 2. The radical scavenging activities (IC

50

s) of the ethanol extracts and their organic solvent fractions of different parts of broccoli.

Samples/

Chemicals Extract./fr.

1)

Radical scavenging activity: IC

50

(µg/ml)

DPPH ABTS Nitrite

Stalk ethanol extract >500 454.5 ± 5.7

e

>100

n-hexane fr. >500 >500 24.1 ± 0.8

a

ethylacetate fr. 489.3 ± 5.2

b

159.7 ± 11.2

b

>100

n-butanol fr. >500 448.8 ± 3.2

e

>100

water residue. >500 >500 >100

Floret ethanol extract >500 235.4 ± 5.2

d

99.1 ± 3.1

d

n-hexane fr. >500 190.4 ± 4.1

c

80.2 ± 2.2

c

ethylacetate fr. 214.7 ± 1.9

a

45.6 ± 1.5

a

58.9 ± 3.0

b

n-butanol fr. >500 178.9 ± 7.5

b

>100

water residue. >500 431.8 ± 5.2

de

>100

Vitamin C - 15.2 4.0 17.6

1)

fr.: fraction.

Different letters within a column differ significantly (p < 0.05).

Table 3. Antimicrobial activity of the ethanol extracts and their organic solvent fractions of different parts of broccoli against pathogenic and food-spoilage bacteria and fungi.

Samples/

Chemicals Extract/fr.

1)

Growth inhibition zone (mm)

Gram positive Gram negative Fungi

SA

2)

LM BS EC PA PV ST CA SC

Stalk ethanol extract 8.0 -

3)

8.0 - - - - - -

n-hexane fr. 14.0 - 9.0 - - 8.0 - - -

ethylacetate fr. - - - - - - - - -

n-butanol fr. 9.0 - 8.0 - - - - - -

water residue. - - - - - - - - -

Floret ethanol extract - - 9.0 - - - - - -

n-hexane fr. - - 8.0 - - - - - -

ethylacetate fr. 11.0 10.0 13.0 15.0 12.0 18.0 13.0 - -

n-butanol fr. - 8.0 10.0 - - - - - -

water residue. - - - - - - - - -

Ampicillin - 25.0 24.0 26.0 10.0 13.0 38.0 16.0 - -

Miconazole - - - - - - - - 20.0 21.0

1)

fr.: fraction.

2)

SA: Staphylococcus aureus, LM: Listeria monocytogenes, BS: Bacillus subtilis, EC: Escherichia coli, PA: Pseudomonas aeruginosa, PV: Proteus vulgaris, ST: Salmonella typhimurium, CA: Candida albicans, SC: Saccharomyces cerevisiae.

3)

-: No inhibition.

The concentrations of the extract/fractions and antibiotics used were 500 µg/disc and 1 µg/disc, respectively. The growth inhi-

bition zone expressed was included size of disc-paper (6.5 mm of diameter). The data represent a classical result of three

independent determinations.

(7)

원력을나타내었다

.

상기의항산화력평가결과

,

브로콜리 송이에탄올추출물의

ethylacetate

분획이

DPPH

음이온

거능

, ABTS

양이온소거능환원력평가에서가장우수

활성을나타내었으며

, nitrite

소거능의경우에는줄기의

n-hexane

분획이가장강력한활성을나타내었다

.

상기의 과는브로콜리꽃송이의우수한항산화력과더불어

,

거친 감으로인해조리시제거되며또한선호도가낮은브로콜리 줄기부위를섭취하는경우

,

위내에서생성되는발암성물질 니트로소아민의생성억제에크게기여할있음을 미한다

.

브로콜리 줄기 및 꽃송이의 항균활성 비교

브로콜리줄기꽃송이의에탄올추출물이의순차

유기용매분획물의항균활성평가결과는

Table 3

타내었다

.

먼저대조구로사용된

ampicillin

miconazole

각각

1

µ

g/disc

농도에서다양한병원성세균

,

식중독세균 진균에우수한항균활성을나타내었다

.

브로콜리꽃송이

-

줄기의 열수 추출물이 그람 양성균

Bacillus

amyloliquefaciens

대해서만우수한항균활성을보이며

, Staphylococcus aureus

같은다른그람양성균그람 성균에대해서는항균활성이나타나지않는다는등의

[13]

유사하게

,

연구의브로콜리줄기꽃송이 탄올추출물도

500

µ

g/disc

농도에서

Bacillus subtilis

선택적인항균활성을나타내었다

.

한편줄기추출물의

n- hexane

n-butanol

분획은

Staphylococcus aureus

Bacillus subtilis

대해항균활성을나타낸

,

이는사용 시료가추출물과정제된분획물에서기인한결과로판단 된다

.

브로콜리시료가장강력한항균활성은꽃송이의

ethylacetate

분획에서나타났으며

,

실험에사용된그람 그람음성세균모두에강력한항균력을나타내어 브로콜리꽃송이의

ethylacetate

분획은식품용항세균 재로개발가능함을확인하였다

.

이는꽃송이

ethylacetate

분획물에포함된주요항균성물질인

sulforaphane

다른

isothiocyanate

물질에의한항균활성으로추측되며

, sulforaphane

보다넓은항균

spectrum

고려하면

,

꽃송이

ethylacetate

분획물에는다양한항균성물질이존재할것으로판단된다

.

브로콜리 줄기 및 꽃송이의 대장암세포 생육억제 활성 브로콜리줄기꽃송이의에탄올추출물이의순차 유기용매분획물들의인간대장암세포생육억제활성

과는

Table 4

나타내었다무처리구에비해줄기꽃송

추출물

(1 mg/ml)

77%

세포생존율을나타내었으

,

이들의분획물들은

6.9-86%

다양한세포생존율을 타내었다

.

줄기 꽃송이에서 모두

n-hexane

분획

ethylacetate

분획에서우수한세포생육억제활성을나타내

었으며

,

줄기의경우

n-hexane

분획에서세포생존율

18.4%

나타내어가장강력한활성이나타났으나

,

꽃송이에서는 특이하게도

n-butanol

분획에서가장강력한활성이나타났

.

이러한결과는 브로콜리주요 암세포성장억제물질인

sulforaphane

등의

isothiocyanate

들이 거의

n-hexane

ethylacetate

층에서검출됨을고려할

[25],

브로콜리꽃송

이의

n-butanol

분획에는기존의알려지지않은강력한

세포성장억제물질이존재하리라예측된다

.

브로콜리 줄기 및 꽃송이의 유용성분과 생리활성과의 상관관계 브로콜리줄기 꽃송이의추출물분획물들의

total polyphenol

total flavonoid

함량과상기의생리활성과의 상관관계를검토하였으며

,

결과는

Table 5

나타내었다

.

항균활성의경우줄기의

ethylacetate

분획에서만유의적인 활성이인정되므로분석에서제외하였다

.

먼저유용성분과 항산화활성과의상관관계를검토한결과

,

줄기의

DPPH

이온

ABTS

양이온소거활성은

total polyphenol

total flavonoid

함량과

0.846-0.912

높은상관계수를나타내었

으며

,

꽃송이의경우에는

DPPH

음이온소거능환원력에

total polyphenol

total flavonoid

함량과

0.858-0.936

높은상관관계를나타내었다

.

따라서꽃송이의우수한 이온소거능은다양한물질에의해나타남을추측할

Table 4. Anti-proliferative activity of the ethanol extracts and their organic solvent fractions of different parts of broccoli against HCT-116 human cancer cell line.

Samples Extract/fr.

1)

Relative cell proliferation (%)

DMSO - 100.0 ± 5.2

2)

Stalk ethanol extract 77.9 ± 3.0

d

n-hexane fr. 18.4 ± 1.2

b

ethylacetate fr. 23.0 ± 2.5

b

n-butanol fr. 86.1 ± 1.6

e

water residue. 82.5 ± 2.6

d

Floret ethanol extract 77.0 ± 7.5

d

n-hexane fr. 22.5 ± 3.9

b

ethylacetate fr. 30.0 ± 1.9

c

n-butanol fr. 6.9 ± 2.3

a

water residue 77.5 ± 6.5

d

1)

fr.: fraction.

2)

Values are means ± SD of triplicate determinations.

The samples (1 mg/ml) were used to treat into HCT-116

human colorectal cell in 96 well microplate for 24 h, respec-

tively, and the cell proliferation was determined using One-

solution cell proliferation assay kit. Different letters within a

column differ significantly (p < 0.05).

(8)

었다

.

한편줄기꽃송이모두에서

nitrite

소거능과대장 암세포생육억제활성과는의미있는상관관계는나타나지

, nitrite

소거능과대장암세포생육억제활성은

polyphenol

성분이아닌다른 활성성분에의해나타남을추측하였

.

이상의결과와같이

,

향후항균항산화활성이강력 꽃송이의

ethylacetate

분획과대장암세포생육억제활성 우수한

n-butanol

분획

nitrite

소거능이우수한줄기

n-hexane

분획을대상으로관련활성물질의탐색연구가

필요하며

,

현재이에대한연구가진행중에있다

.

연구 결과는향후의브로콜리를이용한식의약품소재개발의 본자료로이용될것이다

.

요 약

연구에서는브로콜리의비가식부위의효율적인이용 브로콜리의가공식품개발연구의일환으로브로콜리의 주요가식부위인꽃송이와비가식부위인줄기부분을대상 으로각각에탄올추출물이들의순차적유기용매분획 물을조제하여이들의유용성분분석항산화

,

항균

,

대장

세포생육억제능을평가하였다

.

먼저성분분석결과브로 콜리줄기는꽃송이보다수용성당류를많이포함하고있으

,

꽃송이는상대적으로지용성물질을많이포함하고있었

,

플라보노이드폴리페놀은꽃송이가줄기보다

1.50-1.99

높은함량을나타내었다

.

분획물의플라보노 이드함량은줄기꽃송이의

ethylacetate

분획이

9.45 mg/g

42.01 mg/g

으로가장높게나타났으며

,

폴리페놀 량도꽃송이

ethylacetate

분획이

181.12 mg/g

으로가장 나타났다

.

항산화활성평가결과

,

브로콜리꽃송이에탄 추출물의

ethylacetate

분획에서강력한

DPPH

음이온

거능

, ABTS

양이온 소거능 환원력을 확인하였으며

,

nitrite

소거능의경우에는줄기의

n-hexane

분획이강력한 성을나타내었다

.

항균활성평가에서는

,

꽃송이의

ethylacetate

분획에서실험에사용된그람양성그람음성세균모두 에서강력한항균력을나타내었다

.

대장암세포성장억제활 평가에서는

,

줄기꽃송이에서모두

n-hexane

분획

ethylacetate

분획에서우수한생육억제활성을나타내었으

,

줄기의경우

n-hexane

분획에서세포생존율

18.4

±

1.2%,

꽃송이에서는

n-butanol

분획에서세포생존율

6.9

±

2.3%

Table 5. Correlation analysis between the content of total polyphenol and bioactivity or between the content of total flavonoid and bioactivity of different parts of broccoli .

Samples X Y Calculation equation

(X versus Y) Correlation coefficient

Stalk Total polyphenol DPPH SA

1)

Y = 0.227X + 9.10 0.912

ABTS SA Y = 0.147X + 45.5 0.876

Reducing power Y = 2.839X + 0.15 0.200

Nitrite SA Y = -0.063X + 49.5 0.221

Anti-Proliferation Y = -1.813X + 97.8 0.348

Total flavonoid DPPH SA Y = 0.977X + 8.17 0.891

ABTS SA Y = 0.638X + 44.9 0.846

Reducing power Y = 1.378X + 0.15 0.241

Nitrite SA Y = -0.316X + 50.3 0.283

Anti-Proliferation Y = -8.286X + 95.5 0.539

Floret Total polyphenol DPPH SA Y = 0.309X + 11.23 0.905

ABTS SA Y = 0.080X + 69.3 0.262

Reducing power Y = 2.306X + 0.15 0.858

Nitrite SA Y = -0.227X + 9.10 0.578

Anti-Proliferation Y = -0.153X + 51.4 0.110

Total flavonoid DPPH SA Y = 1.389X + 9.41 0.936

ABTS SA Y = 0.335X + 69.2 0.232

Reducing power Y = 0.010X + 0.13 0.876

Nitrite SA Y = 0.552X + 43.8 0.490

Anti-Proliferation Y = -0.628X + 51.5 0.095

1)

SA : scavenging activity .

수치

Table 2. The radical scavenging activities (IC 50 s) of the ethanol extracts and their organic solvent fractions of different parts of broccoli.

참조

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