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.)
는십자화과(Brassicaceae)
에속하는배추과배추속에속하는작물로“양배추의꽃머 리”라는이탈리아어원을가지고있으며,
녹색꽃양배추로도 불린다.
브로콜리는지중해연안의야생양배추종에서유래 되었으며,
유럽,
미국등서양에서주로많이소비되고있는 야채이다.
전세계적으로는중국과인도에서75%
이상을생 산하고있으며,
국내에서는2000
년이후기능성채소에대한선호도증가와함께브로콜리재배와소비가증가되고있 다
[9, 21].
브로콜리의경우,
작은꽃봉오리가다발로이루어 진꽃송이부위를주로식용하며잎과줄기는대부분버려 지고있으며[13],
식용꽃봉오리는생으로먹거나,
생즙을만 들어먹으며,
식감을증대시키고섭취를용이하게하기위해서는물에살짝데쳐먹는다
[10].
최근에는브로콜리를이용한가공식품개발에관심이집중되고있는데
,
특히브로콜리분말을첨가하여제조한파운드케익
[21],
머핀및떡개발연구
[4]
가보고되어있으며,
기존에는먹지않았던잎부위 등을이용한장류발효식품개발[22]
도진행되고있다.
브로콜리는
ascorbic acid,
β-carotene, rutin, selenium, glutathione, quercetin
등이다량함유되어있어영양성뿐 만아니라,
기능성도우수한것으로알려져있으며,
민간에Antioxidative, 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
서는브로콜리가신경을진정시키고간장의기능을활발하 게하는기능이있다고알려져있다
.
과거에는주로브로콜 리의재배,
수확,
저장[17]
및브로콜리싹의발아연구[16]
가 이루어졌으나,
최근에는유용기능성평가및활성성분에 대한연구가집중되고있다.
브로콜리에서보고된유용생리 활성으로는,
항비만및콜레스테롤저하효과[15],
항염증효 과[7],
항산화효과[11], ovalbumin
유도성 천식 완화효과[23]
및고압열수추출물의그람양성균에대한항세균활성
[13]
등이알려져있다.
또한브로콜리에는높은함량의glucosynolate
가함유되어있는데[14],
대표적인glucosynolate
전환체인sulforaphane [25]
은발암억제활성[3, 6, 20], non- small lung cancer, chondrosarcoma
및인간자궁암세포의 사멸효과[18, 19, 24, 28],
세포주기인자의조절활성[3]
등이 효과가알려지면서항암및암예방기능성식품소재로서관 심이 집중되고있다.
또한 최근sulforaphane
의 혈소판의platelet adenylate cyclase
활성화효과[5]
도보고되어혈액 순환개선효과도있는것으로보고되어있다.
본연구에서는브로콜리의비가식부위의효율적인이용 및브로콜리의가공식품개발연구의일환으로브로콜리의 주요가식부위인꽃부위
(floret)
와비가식부위인줄기부분(stalk)
을대상으로각각에탄올추출물및이들의순차적유기용매분획물을조제하여항산화
,
항균및대장암세포생 육억제능을평가하였다.
그결과,
브로콜리꽃및줄기의지 용성hexane
분획물및ethylacetate
분획물이우수한항산 화,
항균및대장암세포생육억제효과를나타냄을확인하였 으며,
선호도가낮은브로콜리줄기를이용한가공식품개발 이가능함을제시하고있다.
재료 및 방법
실험재료
본실험에사용된브로콜리는
2012
년6
월에H
사에서구 입하였고,
흐르는물에세척후꽃송이(floret)
와줄기(stalk)
를각각구분하여사용하였다.
시료조제를위해서는수세한1 kg
브로콜리줄기및꽃송이를각각세절하여10 L
의에탄올
(Daejung Chemicals & Metals Co., Ltd. Korea)
을첨 가하여실온에서24
시간씩2
회추출하였으며,
각각의추출 액은여과지(Whatsman No. 2)
로거른후55
oC
에서감압건 조(Eyela Rotary evaporator N-1000, Tokyo Rikakikai Co., Ltd., Japan)
하여조제하였다.
각각의추출물의유기용 매분획물조제를위해서각각의추출물을증류수에현탁한 후n-hexane, ethylacetate
및n-butanol
을이용하여순차적 으로분획하고최종적으로물잔류물을회수하였으며,
여과 지로거른후55
oC
에서감압건조하여분말화하였다.
각각 의시료는DMSO
에적당한농도로녹여in-vitro
항산화,
항균및암세포생육억제활성평가에사용하였다
.
기타사용 한시약은시약급이상으로Sigma Co. (USA)
의제품을구 입하여사용하였다.
실험에사용한브로콜리꽃송이및줄기 시료는안동대학교식품영양학과에서보관하고있다(voucher specimen 2012-BO-F1~F5
및2012-BO-S1~S5).
항산화 활성
브로콜리추출물및이의분획물의항산화활성은
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]
및환원력측정으로평가하였다[8].
먼저DSA
측정 의경우,
다양한농도로희석한시료20
µl
에99.5% ethanol
에용해시킨2
×10
−4M DPPH
용액380
µl
를넣고혼합하여37
oC
에서30
분동안반응시킨후, 516 nm
에서microplate reader (Asys Hitech, Expert96, Asys Co., Austria)
를사용 하여흡광도를측정하였다. DSA(%)
는시료첨가구와비첨 가구의백분율로표시하였다[2]. ASA
측정의경우, 7 mM ABTS (Sigma Co., USA) 5 ml
와140 mM potassium persulfate 88 ml
를섞은후상온에서16
시간빛을차단하여ABTS
양이온을형성시켰으며,
이후이용액을414 nm
에서 흡광도값이1.5
가되도록ethanol
로희석하였다.
조제된희 석용액190
µl
와시료10
µl
를혼합한후상온에서6
분간반응시킨후
734 nm
에서흡광도를측정하고다음의식에의해
ASA(%)
를결정하였다[1].
ASA (%) = [(C
−S)/C]
×100
C: DMSO
첨가시흡광도S:
시료첨가시흡광도한편
NSA
측정의경우,
아질산염용액(1 mM)
에시료용액 을가하고여기에0.1 N HCl
을가해pH 1.2
로조정한후, 37
oC
에서1
시간 반응시킨후Griess reagent (Sigma Co., USA)
를가하고혼합하였다.
이후15
분간실온에서방치후520 nm
에서흡광도를측정하여잔존nitrite
양을측정하였 다. NSA(%)
는다음의식에의해계산하였다[2].
NSA (%) = [1
−(A
−C)/B]
×100
A: 1 mM nitrite
용액에시료를첨가하여1
시간반응시킨 후의흡광도B: 1 mM nitrite
용액의흡광도C:
브로콜리시료의흡광도환원력평가의경우
Oyaizu
등의방법을변형하여측정하였다
[2]. Ethanol
에 용해한 시료2.5 ml
에0.2 M sodium
phosphate buffer (pH 6.6) 2.5 ml
와10% potassium
ferricyanide 2.5 ml
를첨가하고50
oC
에서20
분간반응시킨 후, 10% trichloroacetic acid 2.5 ml
를첨가하여반응을종 료하고4,000 rpm
에서10
분간원심분리하여상등액을회수 하였다.
회수한상등액은증류수로2
배희석한후,
신선하게 조제된0.1% ferric chloride
용액과5:1 (v/v)
비율로혼합하고
700 nm
에서흡광도를측정하여평가하였다.
상기의항산화실험에서대조구로는
vitamin C (Sigma Co., USA)
를 사용하였으며,
용매대조구로는DMSO
를사용하였다.
각각 의활성평가는각각3
회반복한실험의평균과편차로표 시하였다.
항균 활성
조제된브로콜리의추출물및이의분획물의항균활성은 기존의보고된방법과동일하게평가하였다
[8].
항세균활성 평가를위한 그람양성세균으로는Staphylococcus aureus KCTC1916, Listeria monocytogenes KACC10550, Bacillus subtilis KCTC1924
를 사용하였으며,
그람 음성세균으로Escherichia coli KCTC1682, Pseudomonas aeruginosa KACC10186, Proteus vulgaris KCTC2433, Salmonella
typhimurium KCTC1926,
항진균 활성 평가를 위해서는Candida albicans KCTC1940
및Saccharomyces cerevisiae IF00233
를사용하였다.
항세균활성평가의경우, Nutrient broth (Difco Co., USA)
에각각의세균을접종하여37
oC
에서24
시간 동안 배양한 후,
각균주를OD
6000.1
로조정하여Nutrient agar (Difco Co., USA)
배지를 포함하는 멸균petri dish (90
×15 mm, Green Cross Co., Ltd. Korea)
에100
µl
도말하고,
각각의시료5
µl
를멸균disc-paper(
지름6.5 mm, Whatsman No.2)
에가하여, 37
oC
에서24
시간동안 배양하였으며[1],
진균의 경우에는Sabouraud dextrose (Difco Co., USA)
를이용하여동일한방법으로30
oC
에서24
시 간동안배양후,
생육저지환의크기를측정하여항균활성을 평가하였다[12].
대조구로는항세균제인ampicillin
과항진 균제인miconazole (Sigma Co., USA)
을각각1
µg/disc
농 도로사용하였으며,
생육저지환의크기는육안으로생육이 나타나지않는부분의지름을mm
단위로측정하였고, 3
회 이상평가후대표결과로나타내었다.
대장암세포 생육억제 활성
인간유래대장암세포
HCT-116
세포주의배양및계대에 는Dulbecco's Modified Egle Medium (Gibco-BRL Inc., USA)
를 사용하였으며, 10% fetal bovine serum (Gibco- BRL Inc., USA), 1% penicillin
및streptomycin (WelGene Inc., Deageon, Korea)
을첨가하여사용하였다[26].
브로콜리꽃송이및줄기시료들의
HCT-116
세포주의생육에미치는 영향은
One solution cell proliferation assay kit
(Promega, USA)
을이용하여평가하였다.
즉, 96 well plate
에well
당3
×10
3개의 세포를접종하고24
시간 배양한후1 mg/ml
농도로브로콜리추출물및분획물들을각각처리하고
24
시간동안반응시킨후3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5- (3-carboxymethoxphenyl)-2-(sulfophenyl)-2H-tetrazolium (MTS; Promega, USA)
용액을 각well
당20
µl
씩 넣고37
oC, 5% CO
2incubator
에서4
시간동안반응시켰으며,
반 응 종료 후96 well plate reader (Expert 96 UV ASYS Hitech, Austria)
를이용하여490 nm
에서흡광도를측정하 여성장률을계산하였다[26].
결과수치는4
개의독립적인well
에서수행한값을평균과편차값으로나타내었다.
기타 분석
브로콜리꽃송이및줄기의수분함량은적외선수분측정 기
(HG53 Halogen Moisture Analyzer, Mettler-Toledo International Inc., Zurich, Switzerland)
로측정하였으며,
각각의추출물및분획물의총
flavonoid
의함량측정은기존의보고한방법
[8]
에따라측정하였으며,
각각의시료를18
시간메탄올교반추출하고여과한추출검액400
µl
에90%
diethylene glycol 4 ml
를첨가하고다시1 N NaOH 40
µl
를넣고37
oC
에서1
시간반응후420 nm
에서흡광도를측 정하였다.
표준시약으로는rutin
을사용하였다.
총polyphenol
함량은추출검액400
µl
에50
µl
의Folin-ciocalteau, 100
µl
의Na
2CO
3포화용액을넣고실온에서1
시간방치한후725 nm
에서흡광도를측정하였다[27].
표준시약으로는tannic acid
를사용하였다.
총당정량의경우에는sucrose
를표준물질로 하여phenol-sulfuric acid
법을,
환원당 정량의 경우에는glucose
를표준물질로하여DNS
변법을이용하여측정하였다
[2].
각각의분석결과는3
회반복한실험의평균과편차로 나타내었다.
통계분석
실험결과는
SPSS 21.0
버전을사용하여mean
±SD
로나 타내었으며,
각 군간의 차이는ANOVA
로 분석하였으며,
Duncan
다중비교검증법으로통계적유의성검정을조사하였다
.
유의수준은p < 0.05
로하였다.
결과 및 고찰
브로콜리 줄기 및 꽃송이의 성분 비교
브로콜리줄기및꽃송이의수분함량은각각
90.9
±3.1%
와
86.8
±2.5%
로나타나유의적인차이를보이지않았으나,
에탄올추출효율은각각시료량대비4.13%
와5.35%
로꽃 송이의추출효율이줄기부위보다더높게나타났다.
줄기 추출물 및 꽃송이 추출물의n-hexane, ethylacetate, n-
butanol
의순차적분획의경우,
각각분획효율은ethanol
추 출물대비2.69, 1.05, 21.87%
및6.94, 1.93, 29.53%
로나타 났으며,
분획후의물잔류물은줄기추출물에서는74.15%,
꽃송이추출물에서는57.61%
로나타나,
에탄올추출물의상 당부분이수용성물질로구성되어있음을확인하였다(Table 1).
특히n-hexane
분획물및ethylacetate
분획물의분획효 율에서알수있듯이,
꽃송이의경우줄기보다지용성물질 을약2.4
배많이함유하고있었으며,
반면수용성물질은줄 기가꽃송이보다약1.3
배높은함량을나타내었다.
이러한 결과는브로콜리꽃송이가줄기보다지용성색소성분및정 유성분을더욱많이함유하고있어나타난결과로판단된 다.
한편에탄올추출물의총당및환원당함량은줄기가꽃 송이보다1.47-1.65
배높은함량을나타내었으나,
총플라보노이드함량및총폴리페놀함량은꽃송이가줄기보다
1.50-
1.99
배높은함량을나타내었다.
즉,
브로콜리줄기의경우 수용성당류를많이포함하며꽃송이는줄기보다상대적으 로지용성물질을많이포함하고있었다.
분획물의경우,
총 플라보노이드함량은줄기및꽃송이의ethylacetate
분획이9.45 mg/g
및42.01 mg/g
으로가장높게나타났으며,
총폴 리페놀 함량도 꽃송이ethylacetate
분획이181.12 mg/g- extract
로가장높게나타났으며,
줄기ethylacetate
분획보 다4.83
배높은함량을나타내었다(Table 1).
브로콜리의 줄기 및 꽃송이의 항산화 활성
브로콜리줄기및꽃송이의에탄올추출물및분획물들의 항산화활성을평가한결과는
Fig. 1
및Table 2
에나타내었 다.
먼저대조구로사용된vitamin C
의경우25
µg/ml
농도 에서62.8
±1.4%
의DPPH
음이온 소거능, 84.9
±0.4%
의nitrite
소거능및1.0
±0.04 (OD
700)
의환원력을나타내었으 며, 12.5
µg/ml
농도에서90.6
±0.2%
의강력한ABTS
양이 온소거능을나타내었다.
이러한vitamin C
의항산화활성 은농도의존적으로증가하였으며,
브로콜리추출물및분획 물에서도농도의존적인항산화활성증가가나타났다.
조제된 브로콜리 시료들을 대상으로 다양한 농도에서
DPPH
음이온소거능을평가한결과,
줄기및꽃송이의에탄올 추출물 경우
500
µg/ml
농도에서 각각15.15%
및17.18%
의소거능을나타낸반면,
꽃송이및줄기의ethylacetate
분획은500
µg/ml
농도에서각각65.9
±0.8
및51.0
±3.2%
로우수한
DPPH
소거능을나타내었다.
그다음으로꽃송이n-butanol
분획이동일농도에서34.85
±0.69%
소거능을나 타내었으며,
기타분획물들의DPPH
소거능은상대적으로 미약하였다(Fig. 1A). ABTS
양이온소거능의경우,
꽃송이및줄기추출물
,
분획물모두에서DPPH
음이온소거능보다우수한활성을나타내었으며
,
꽃송이시료들이줄기시료들 보다우수한소거활성을나타내었다(Fig. 1B).
꽃송이ethanol 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),a16.87 ± 0.35
c189.51 ± 2.38
e172.96 ± 2.61
hn-hexane fr.
1)2.69 4.82 ± 0.48
bc22.37 ± 0.92
cd44.90 ± 0.69
b20.65 ± 0.82
bethylacetate fr. 1.05 9.45 ± 1.05
d37.47 ± 0.79
e39.99 ± 0.18
b12.17 ± 0.16
an-butanol fr. 21.87 4.25 ± 0.32
b26.45 ± 0.88
de258.19 ± 13.16
g232.69 ± 3.26
iwater residue. 74.15 1.62 ± 0.16
a7.88 ± 0.48
a205.86 ± 1.46
f129.95 ± 0.98
fFloret ethanol extract 5.35 5.79 ± 0.40
c25.34 ± 6.25
d128.83 ± 0.09
cd104.71 ± 0.98
fn-hexane fr. 6.94 4.02 ± 0.48
b19.92 ± 0.70
c31.21 ± 0.91
a27.10 ± 0.65
cethylacetate fr. 1.93 42.01 ± 1.21
f181.12 ± 2.64
g132.84 ± 1.37
d51.32 ± 2.61
dn-butanol fr. 29.53 11.85 ± 1.70
e44.89 ± 0.84
f194.61 ± 2.19
e165.12 ± 1.30
gwater residue. 57.61 5.85 ± 0.38
c11.74 ± 1.01
b123.79 ± 1.64
c93.06 ± 0.65
e1)
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).
추출물
, n-hexane
분획, ethylacetate
분획, n-butanol
분획 및 물 잔류물의ABTS
소거능IC
50는 각각235.4
µg/ml, 190.4
µg/ml, 45.6
µg/ml, 178.9
µg/ml
및431.8
µg/ml
로계 산되어브로콜리꽃송이가다양한지용성및수용성성분의ABTS
양이온 소거물질을 함유하고있음을 알수있었다(Table 2).
한편대조구로사용된vitamin C
의ABTS
소거능IC
50는4.0
µg/ml
로나타났다. Nitrite
소거능의경우,
줄기n-hexane
분획의nitrite
소거능이우수하였으며,
꽃송이의 경우에는n-hexane
분획및ethylacetate
분획에서우수한 소거능이나타났다.
특히줄기n-hexane
분획의nitrite
소 거능의IC
50는24.1
µg/ml
로계산된바,
이는vitamin C
의IC
5017.6
µg/ml
에필적하는강력한활성으로확인되었으며,
꽃송이ethanol
추출물, n-hexane
분획및ethylacetate
분 획의nitrite
소거능IC
50는각각99.1
µg/ml, 80.2
µg/ml
및Fig. 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.
58.9
µg/ml
로계산되어줄기및꽃송이에매우강력한지용 성nitrite
소거물질을 함유하고있음을알수있었다(Fig.
1C, Table 2).
한편환원력측정의경우는전체적으로모든시료에서미약한활성을나타내었으나
,
꽃송이ethylacetate
분획과n-butanol
분획에서는500
µg/ml
농도에서0.74
±0.20
과0.55
±0.02
의흡광도(OD
700)
를나타내어우수한환Table 2. The radical scavenging activities (IC
50s) 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
aethylacetate fr. 489.3 ± 5.2
b159.7 ± 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
d99.1 ± 3.1
dn-hexane fr. >500 190.4 ± 4.1
c80.2 ± 2.2
cethylacetate fr. 214.7 ± 1.9
a45.6 ± 1.5
a58.9 ± 3.0
bn-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.
원력을나타내었다
.
상기의항산화력평가결과,
브로콜리꽃 송이에탄올추출물의ethylacetate
분획이DPPH
음이온소거능
, ABTS
양이온소거능및환원력평가에서가장우수한활성을나타내었으며
, nitrite
소거능의경우에는줄기의n-hexane
분획이가장강력한활성을나타내었다.
상기의결 과는브로콜리꽃송이의우수한항산화력과더불어,
거친식 감으로인해조리시제거되며또한선호도가낮은브로콜리 줄기부위를섭취하는경우,
위내에서생성되는발암성물질 인니트로소아민의생성억제에크게기여할수있음을의 미한다.
브로콜리 줄기 및 꽃송이의 항균활성 비교
브로콜리줄기및꽃송이의에탄올추출물및이의순차
적유기용매분획물의항균활성평가결과는
Table 3
에나타내었다
.
먼저대조구로사용된ampicillin
과miconazole
은 각각1
µg/disc
농도에서다양한병원성세균,
식중독세균 및진균에우수한항균활성을나타내었다.
브로콜리꽃송이및 꽃
-
줄기의 열수 추출물이 그람 양성균 중Bacillus
amyloliquefaciens
에대해서만우수한항균활성을보이며, Staphylococcus aureus
와같은다른그람양성균및그람음 성균에대해서는항균활성이나타나지않는다는이등의보 고[13]
와유사하게,
본연구의브로콜리줄기및꽃송이에 탄올추출물도500
µg/disc
농도에서Bacillus subtilis
에대 해선택적인항균활성을나타내었다.
한편줄기추출물의n- hexane
및n-butanol
분획은Staphylococcus aureus
및Bacillus subtilis
에대해항균활성을나타낸바,
이는사용 한시료가추출물과정제된분획물에서기인한결과로판단 된다.
브로콜리시료중가장강력한항균활성은꽃송이의ethylacetate
분획에서나타났으며,
실험에사용된그람양 성및그람음성세균모두에강력한항균력을나타내어향 후브로콜리꽃송이의ethylacetate
분획은식품용항세균소 재로개발가능함을확인하였다.
이는꽃송이ethylacetate
분획물에포함된주요항균성물질인sulforaphane
및다른isothiocyanate
물질에의한항균활성으로추측되며, sulforaphane
보다넓은항균spectrum
을고려하면,
꽃송이ethylacetate
분획물에는다양한항균성물질이존재할것으로판단된다.
브로콜리 줄기 및 꽃송이의 대장암세포 생육억제 활성 브로콜리줄기및꽃송이의에탄올추출물및이의순차 적유기용매분획물들의인간대장암세포생육억제활성결
과는
Table 4
에나타내었다무처리구에비해줄기및꽃송이추출물
(1 mg/ml)
은약77%
의세포생존율을나타내었으 며,
이들의분획물들은6.9-86%
의다양한세포생존율을나 타내었다.
줄기 및 꽃송이에서 모두n-hexane
분획 및ethylacetate
분획에서우수한세포생육억제활성을나타내었으며
,
줄기의경우n-hexane
분획에서세포생존율18.4%
를나타내어가장강력한활성이나타났으나
,
꽃송이에서는 특이하게도n-butanol
분획에서가장강력한활성이나타났 다.
이러한결과는 브로콜리주요 암세포성장억제물질인sulforaphane
등의isothiocyanate
들이 거의n-hexane
및ethylacetate
층에서검출됨을고려할때[25],
브로콜리꽃송이의
n-butanol
분획에는기존의알려지지않은강력한암세포성장억제물질이존재하리라예측된다
.
브로콜리 줄기 및 꽃송이의 유용성분과 생리활성과의 상관관계 브로콜리줄기 및꽃송이의추출물및분획물들의
total polyphenol
및total flavonoid
함량과상기의생리활성과의 상관관계를검토하였으며,
그결과는Table 5
에나타내었다.
항균활성의경우줄기의ethylacetate
분획에서만유의적인 활성이인정되므로분석에서제외하였다.
먼저유용성분과 항산화활성과의상관관계를검토한결과,
줄기의DPPH
음 이온및ABTS
양이온소거활성은total polyphenol
및total flavonoid
함량과0.846-0.912
의높은상관계수를나타내었으며
,
꽃송이의경우에는DPPH
음이온소거능및환원력에서
total polyphenol
및total flavonoid
함량과0.858-0.936
의높은상관관계를나타내었다.
따라서꽃송이의우수한양 이온소거능은다양한물질에의해나타남을추측할수있Table 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
dn-hexane fr. 18.4 ± 1.2
bethylacetate fr. 23.0 ± 2.5
bn-butanol fr. 86.1 ± 1.6
ewater residue. 82.5 ± 2.6
dFloret ethanol extract 77.0 ± 7.5
dn-hexane fr. 22.5 ± 3.9
bethylacetate fr. 30.0 ± 1.9
cn-butanol fr. 6.9 ± 2.3
awater residue 77.5 ± 6.5
d1)
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).
었다
.
한편줄기및꽃송이모두에서nitrite
소거능과대장 암세포생육억제활성과는의미있는상관관계는나타나지않 아, nitrite
소거능과대장암세포생육억제활성은polyphenol
계성분이아닌다른 활성성분에의해나타남을추측하였 다.
이상의결과와같이,
향후항균및항산화활성이강력 한꽃송이의ethylacetate
분획과대장암세포생육억제활성 이우수한n-butanol
분획및nitrite
소거능이우수한줄기의
n-hexane
분획을대상으로관련활성물질의탐색연구가필요하며
,
현재이에대한연구가진행중에있다.
본연구 결과는향후의브로콜리를이용한식의약품소재개발의기 본자료로이용될것이다.
요 약
본연구에서는브로콜리의비가식부위의효율적인이용 및브로콜리의가공식품개발연구의일환으로브로콜리의 주요가식부위인꽃송이와비가식부위인줄기부분을대상 으로각각에탄올추출물및이들의순차적유기용매분획 물을조제하여이들의유용성분분석및항산화
,
항균,
대장암세포생육억제능을평가하였다
.
먼저성분분석결과브로 콜리줄기는꽃송이보다수용성당류를많이포함하고있으 며,
꽃송이는상대적으로지용성물질을많이포함하고있었 고,
총플라보노이드및총폴리페놀은꽃송이가줄기보다1.50-1.99
배높은함량을나타내었다.
분획물의총플라보노 이드함량은줄기및꽃송이의ethylacetate
분획이9.45 mg/g
및42.01 mg/g
으로가장높게나타났으며,
총폴리페놀함 량도꽃송이ethylacetate
분획이181.12 mg/g
으로가장높 게나타났다.
항산화활성평가결과,
브로콜리꽃송이에탄 올추출물의ethylacetate
분획에서강력한DPPH
음이온소거능
, ABTS
양이온 소거능 및 환원력을 확인하였으며,
nitrite
소거능의경우에는줄기의n-hexane
분획이강력한활 성을나타내었다.
항균활성평가에서는,
꽃송이의ethylacetate
분획에서실험에사용된그람양성및그람음성세균모두 에서강력한항균력을나타내었다.
대장암세포성장억제활 성평가에서는,
줄기및꽃송이에서모두n-hexane
분획및ethylacetate
분획에서우수한생육억제활성을나타내었으며
,
줄기의경우n-hexane
분획에서세포생존율18.4
±1.2%,
꽃송이에서는n-butanol
분획에서세포생존율6.9
±2.3%
를Table 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)