여주를 첨가한 요구르트의 품질 특성과 기능성 박수인

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여주를 첨가한 요구르트의 품질 특성과 기능성

박수인․이새롬․김미숙 단국대학교 식품영양학과

Quality Characteristics and Functionality of Yogurt Added with Momordica charantia L.

Suin Park, Saerom Lee, and Misook Kim

Department of Food Science and Nutrition, Dankook University

ABSTRACT Skimmed milk was fermented with different amounts of 1^∼3% Momordica charantia L. powder by a commercial starter culture for 6 h. The total number of viable cells of M. charantia L. yogurt ranged from 7.43 to 8.87 log CFU/mL. The pH and total acid contents of M. charantia L. yogurt were within a range, 3.95^∼5.85 and 2.97^∼9.62%, respectively. The supplementation of M. charantia L. increased the inhibitory activity of α-amylase, α-glucosidase, and lipase. 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activity and ferric reducing antioxidant power activity increased with increasing amounts of M. charantia L. powder. These results suggest that a yogurt of M. charantia L. possesses the balanced inhibitory activity of digestive enzymes and antioxidant activity, and is expected to be used as a functional health beverage.

Key words: Momordica charantia L., yogurt, α-glucosidase inhibition, α-amylase inhibition, antioxidant activity

Received 20 September 2018; Accepted 8 November 2018 Corresponding author: Misook Kim, Department of Food Science and Nutrition, Dankook University, Cheonan, Chungnam 31116, Korea

E-mail: [email protected], Phone: +82-41-550-3494

서 론

최근 경제 성장과 함께 변화된 식생활 양식의 변화와 각종 스트레스로 인하여 고혈압, 비만, 암, 심장병 등의 각종 만성 퇴행성질환의 발병률이 증가하였다. 만성 퇴행성질환의 주 요 원인은 체내 생물학적 연소 과정에서 생성되는 활성산소 (reactive oxygen species)인 superoxide(O2-), singlet oxygen(O21), hydrogen peroxide(H2O2) 등이 체내에 과량 으로 존재하여 세포의 주요 구성 성분인 지질, 단백질, DNA 등의 손상을 일으켜 생기는 산화적 스트레스이다(1).

세계 음료 시장은 약 2.5조 달러로 식품 시장에서 약 41.1

%를 차지하고 있으며 그중 탄산음료가 주를 이루고 있으나 소비자의 건강과 웰빙에 대한 관심이 급증하면서 건강 지향 적이고 자연 친화적인 기능성 음료나 발효 음료와 같은 웰빙 형 음료에 대한 요구가 증가하고 있다(2). 이에 따라 많은 연구자가 블루베리, 아사이베리, 석류, 홍삼 등을 이용한 항 산화 음료나 생리활성 물질이 풍부한 다양한 음료를 개발하 고, 품질 특성을 연구하고 있다(3,4).

요구르트는 건강식품으로써 세계적으로도 수요가 크게 증가하고 있으며 미국의 건강기능성 식품 최근 동향에서도

2013년 미국에서 잘 팔리는 식음료제품에서 요구르트 제품 이 높은 비중을 차지했으며, 정장 효과를 가진 발효유에 대 한 선호도 꾸준히 증가하고 있다고 보고하였다(5). 또한 요 구르트를 포함한 발효유에 다양한 곡류와 한약재, 오디, 마 늘 등을 첨가하여 기호도 증진과 새로운 기능성을 부여하는 연구가 활발하게 진행되고 있다(6-9).

여주(Momordica charantia L.)는 박과에 속하는 덩굴성 한해살이 식물로 특유의 쓴맛으로 인해 bitter melon, bitter gourd, bitter squash라고 불리어 왔고, 비타민 C, glyco- sides, saponins, alkaloids 등 생리활성이 뛰어난 물질들을 다량 함유하고 있어 예로부터 건강식품 소재나 약재로 널리 사용되어 왔다(10). 특히 여주의 혈당 저하 화합물로 알려진 charantin은 insulin-like peptide인 steroidal saponin 화 합물로써 aglicon 또는 steroidal 부분으로 구성되어 있고 chloroform과 dichloromethan과 같은 비극성 용매에 잘 녹 는다. Charantin은 인슐린 분비에 결정적 역할을 하는 베타 세포를 활성화함으로써 인슐린의 분비를 촉진하여 혈당 저 하 역할을 한다고 보고되었다(11). 여주는 주로 용매를 이용 하여 추출한 후 항산화(12-15), 항당뇨(16,17), 항균(18), 항암 활성(19,20) 등의 건강 기능성에 관한 연구는 진행되어 왔으나, 이를 활용한 식품 개발에 관한 연구는 미비한 실정 이다. 따라서 본 연구에서는 생리활성이 뛰어난 물질들을 다량 함유하고 있어 예로부터 건강식품 소재나 약재로 널리 사용되고 있는 여주를 요구르트 발효 시에 첨가하여 α- amylase와 α-glucosidase의 저해 활성과 lipase 저해 활성

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등 건강 기능성이 강화된 요구르트를 개발하고자 하였다.

재료 및 방법

실험재료

여주는 2013년 경남 함양군에서 재배된 미성숙한 여주를 동결 건조한 가루(천령식품, Hamyang, Korea)를 구입하여 본 연구에 사용하였다. Folin-Ciocalteu reagent, gallic acid, ascorbic acid, aluminum nitrate, FeCl3, potassium acetate, aluminum nitrate, quercetin, 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl(DPPH), FeSO₄･7H₂O(Iron(Ⅱ) sulfate hep- tahydrate), potassium persulfate는 Sigma-Aldrich Co.

(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였고, 2,4,6-tri(2-pyr- idyl)-1,3,5-triazine(TPTZ)은 Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.(Tokyo, Japan)에서 구입하였다.

여주 요구르트 제조

여주 요구르트는 85°C에서 30분간 살균된 10% 탈지분 유(Seoulmilk, Seoul, Korea) 용액에 여주 가루 1, 2, 3%를 각각 첨가한 후 85˚C에서 30분 동안 다시 살균하여 30°C가 될 때까지 식혔다. 살균한 우유에 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus가 혼합된 요구르트 종균 Y430A(Lyofast, Clerici-Sacco, Como, Italy)를 5%(v/v) 접종하여 39°C에서 6시간 동안 발효하였 다.

pH와 총산 함량 측정

여주 요구르트의 pH 측정은 원액을 pH meter기(Orion 3 star Benchtop, Thermo Orion, Beverly, MA, USA)를 사용하였고, 요구르트는 10배 희석액으로 측정하였다. 총산 함량은 여주 요구르트 5 mL에 증류수 20 mL를 가한 후 균질화한 다음 0.1 N NaOH로 pH 값이 8.2가 될 때까지 적정하고, 젖산 함량으로 환산하여 백분율로 표시하였다.

환원당 측정

여주 요구르트의 환원당 측정은 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) 방법을 이용하였다(21). 여주 요구르트는 9,425×g 에서 5분간 원심분리 한 후 상등액 0.2 mL에 DNS 시약 0.6 mL를 가하고 100°C에서 5분 동안 끓여 반응시켰다. 반응액 에 증류수 3 mL를 첨가한 후 UV/Visible Spectrophoto- meter(Ultrospec 2100 pro, Biochrom Lyd, Cambridge, UK)를 이용하여 파장 550 nm에서 흡광도를 측정하였다.

표준곡선 작성에는 glucose를 사용하였다.

유산균 수 측정

일정량의 여주 요구르트를 채취한 후 멸균 펩톤수를 이용 하여 단계별로 희석한 후 MRS 평판배지(Difco, Becton Dickinson and Co., Sparks, MD, USA)에 도말하여 37°C

에서 24~48시간 동안 배양하였다. 유산균 수는 형성된 colony 수를 세어 시료당 colony forming unit(CFU/mL)으로 나타내었다.

α-Amylase 저해 활성 측정

여주 요구르트의 α-amylase 저해 활성을 측정하기 위해 서 100배 희석한 음료에 1 mg/mL α-amylase 150 µL와 0.02 M sodium phosphate buffer(pH 6.8) 50 µL를 혼합하 여 37°C에서 1분 동안 방치한 후 1% 전분 용액을 기질로 하여 37°C에서 10분 동안 반응하였다. 반응액에 DNS 시약 1 mL를 첨가한 후 95°C에서 5분 동안 끓여 반응을 정지시 킨 다음 증류수 2 mL를 넣고 냉각시켜 UV/Visible Spec- trophotometer를 이용해 540 nm의 파장에서 흡광도를 측 정하여 저해 효과(%)를 측정하였다. 저해 활성(%)은 다음 식에 의하여 계산하였다.

α-Amylase

저해 활성(%)＝1－ 시료 첨가구 효소 활성 시료 무첨가구 효소 활성 ×100

α-Glucosidase 저해 활성 측정

여주 요구르트의 α-glucosidase 저해 활성을 측정하기 위해 음료에 2.5 unit/mL α-glucosidase(Sigma-Aldrich Co.) 효소액(0.02 M sodium phosphate buffer, pH 6.8)을 넣어 혼합한 후 2 mM p-nitrophenyl α-D-glucopyrano- side(Sigma-Aldrich Co.)을 가한 다음 37°C에서 10분 동 안 반응하였다. 반응액에 0.1 M Na2CO3를 첨가하여 반응을 종결시킨 후 냉각한 용액을 UV/Visible Spectrophotome- ter를 이용하여 405 nm의 파장에서 흡광도를 측정하여, 다 음 식에 의하여 계산하였다.

α-Glucosidase

저해 활성(%) ＝1－ 시료 첨가구 효소활성 시료 무첨가구 효소활성 ×100

Lipase 저해 활성 측정

여주 요구르트의 lipase 저해 활성은 Dolenc(22)의 방법 을 변형하여 측정하였다. 음료 250 µL에 동량의 porcine pancreatic lipase(1 mg/mL in 0.1 mM potassium phosphate buffer, pH 6.0)를 혼합한 후 기질 p-nitrophenyl- palmitate 250 µL를 첨가한 후 37°C에서 1시간 동안 반응 시킨 다음 405 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 저해 활성(%)은 다음 식에 의하여 계산하였다.

Pancreatic lipase

저해 활성(%) ＝1－ 시료 첨가구 효소활성 시료 무첨가구 효소활성 ×100

총 페놀 함량 측정

여주 요구르트의 총 페놀 함량은 Folin-Denis법(23)을 변 형하여 측정하였다. 음료 200 µL에 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent(Sigma-Aldrich Co.) 100 µL를 가한 후 실온에 서 3분 동안 반응시킨 다음 10% Na2CO3 300 µL를 가하여 실온에서 2시간 동안 반응하였다. 반응액은 UV/Visible

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Table 1. Changes in viable cell counts, pH, and total acid con- tents in yogurts added with Momordica charantia L.

Sample¹⁾ 0 h 6 h

Viable cell counts (log CFU/mL) Control

1% MC 2% MC 3% MC

6.11±0.01âB2) 6.07±0.02âB 6.09±0.03âB 6.11±0.01âB

7.53±0.04^cA 8.55±0.15^bA 8.87±0.02^aA 7.43±0.13^cA pH

Control 1% MC 2% MC 3% MC

6.27±0.01^aA2) 6.15±0.01^bA 6.16±0.01^bA 6.09±0.02^cA

5.01±0.03^bB 3.95±0.04^cB 3.95±0.05^cB 5.85±0.03^aB Total acid contents (% lactic acid) Control

1% MC 2% MC 3% MC

1.49±0.05^cB 1.82±0.05^bcB 2.02±0.08^abB 2.33±0.27^aA

3.59±0.05^bA 9.53±0.05^aA 9.62±0.08^aA 2.97±0.18^bA

1)Yogurt fermented in the absent of M. charantia L. (Control) and in the presence of 1∼3% M. charantia L. (1% MC, 2%

MC, 3% MC).

2)Mean±standard deviation of three replicates; Means with different superscripts in a row (A,B) and a column (a-c) are sig- nificantly different at P<0.05 by Tukey’s multiple range test.

spectrophotometer를 이용하여 765 nm에서 흡광도를 측 정하였다. 총 페놀 함량은 gallic acid로 표준곡선을 작성하 여 계산하였으며 1 g에 대한 mg gallic acid equivalent (GAE)로 나타내었다.

총 플라보노이드 함량 측정

여주 요구르트의 총 플라보노이드 함량은 Woisky와 Salatino(24)의 방법을 변형하여 측정하였다. 음료 0.5 mL 에 2 mL의 증류수를 가한 후 5% NaNO2 용액 0.3 mL를 가하고 5분 동안 실온에서 반응시켰다. 이 용액에 10%

AlCl₃ 용액 0.3 mL를 가하고 6분 동안 반응시킨 후 1 M NaOH 용액 2 mL를 첨가하고 다시 11분 동안 반응시킨 다 음 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 총 플라보노이 드 함량은 quercetin(Sigma-Aldrich Co.)을 이용하여 작성 한 표준곡선으로부터 환산하여 구하였다.

항산화 활성 측정

DPPH 라디칼 소거 활성을 확인하기 위해 Blois의 방법 (25)을 변형하여 실험하였다. 2배 희석한 음료 300 µL에 1.2 mL의 0.2 mM DPPH(Sigma-Aldrich Co.)를 가하여 암실 에서 30분 동안 반응시킨 후 517 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. DPPH 라디칼 소거능은 3회 반복하여 평균을 낸 다음 대조구에 대한 흡광도의 감소 정도를 다음 식에 의 하여 계산하였다.

DPPH 라디칼 소거능(%)＝

(

^1－ ^A⁰_A^－A

)

^×100

0 A0: 시료가 첨가되지 않은 DPPH 용액의 흡광도 A: 반응 용액 중의 DPPH와 시료의 반응 흡광도

Ferric reducing antioxidant power(FRAP) 활성은 Benizie와 Strain의 방법을 변형하여 실험하였다(26). 300 mM sodium acetate buffer(pH 3.6), TPTZ 용액과 FeCl3

용액을 10:1:1(v/v/v)로 혼합한 용액 2.9 mL를 음료 0.1 mL와 혼합한 후 37°C에서 15분 동안 반응하여 590 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다.

저장 기간에 따른 품질 변화

여주 요구르트를 4°C에서 1~28일간 저장하면서 1일, 3 일, 1주일, 2주일, 3주일, 4주일 간격으로 유산균 수, pH, 총산 함량 및 이수율을 측정하였다. 이수율은 각각의 시료 1 g을 넣고 4°C에서 28일간 저장하면서 다음 식을 이용하여 계산하였다.

이수율(%)＝ 분리된 액체량(g) 겔 무게(g) ×100

통계처리

모든 분석은 3회 반복하여 평균과 표준편차로 나타내었 다. 데이터의 통계처리는 Minitab version 16(Minitab Inc.,

State College, PA, USA)을 이용하여 분산분석을 통해 각 샘플 간의 유의성 검증을 수행하였으며, Tukey test를 이용 하여 5% 수준에서 검정하였다.

결과 및 고찰

여주 분말 첨가 요구르트의 발효 특성

L. bulgaricus와 S. thermophilus가 혼합된 시판 요구르 트 종균을 이용하여 여주 첨가량에 따른 요구르트의 발효 특성에 대해 연구하였다(Table 1). 여주 요구르트의 초기 유산균 수는 6.07~6.11 log CFU/mL였으나 발효 6시간 후 7.43~8.87 log CFU/mL로 증가하였다. 이는 Kang과 Kim (27)의 메밀 싹 첨가 요구르트의 초기 유산균 수가 6.85~

7.62 log CFU/mL에서 6시간 발효 후 7.46~7.87 log CFU/

mL로 증가하는 연구 결과와 유사하였다. Lee(28)는 땅콩을 L. bulgaricus와 S. salivarius subsp. thermophilus로 발효 하여 땅콩유를 제조한 결과 단일 균주로 사용한 경우보다 혼합 균주로 사용하였을 때 유산균의 생육이 더 촉진되었다 고 하였다. Kang과 Kim(27)은 메밀 싹을 첨가하여 L. bul- garicus와 S. thermophilus를 단독 또는 혼합 배양한 결과 모두 유산균 수가 발효 시간에 따라 증가하였으며 큰 차이는 없다고 하였다. 유산균은 영양소의 제한적인 생합성 능력을 가지기 때문에 비타민, 아미노산, 푸린 또는 피리딘 등의 복 합 영양소가 필요하다(29). Tuorila와 Cardello(30)는 과일 이나 채소 주스는 유산균이 생육하기 좋은 기질로 작용할 수 있다고 하였다.

여주 발효 요구르트의 유산균 수는 2% MC가 가장 많았고

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Table 2. Total phenolic contents and total flavonoid contents in yogurts added with Momordica charantia L.

Sample¹⁾ Total phenol contents

(mg GAE/100 g) Total flavonoid contents (mM QE/g) Control

1% MC 2% MC 3% MC

45.67±0.88^b2) 83.31±7.42â 90.43±5.07â 89.25±6.16â

9.33±0.34^d 13.61±0.91^c 17.23±0.62^b 20.24±1.71^a

1)Yogurt fermented in the absent of M. charantia L. (Control) and in the presence of 1∼3% M. charantia (1% MC, 2% MC, 3% MC).

2)Mean±standard deviation of three replicates; Means with different superscripts in a column are significantly different at P<0.05 by Tukey’s multiple range test.

Table 3. DPPH scavenging activity and FRAP activity in yo- gurts added with Momordica charantia L.

Sample¹⁾ DPPH (%) FRAP

(mM FeSO4･7H2O equivalent/g) Control

1% MC 2% MC 3% MC

23.91±0.06^d2) 62.08±1.56^c 70.90±0.66^b 96.73±1.27^a

52.37±1.13^c 75.53±0.20^bc 94.86±13.45^b 181.33±20.77^a

MC, 3% MC).

(8.87 log CFU/mL), 1% MC는 8.55 log CFU/mL, Control 은 7.53 log CFU/mL, 3% MC는 7.43 log CFU/mL 순으로 많았다. 본 연구 결과로 2% 이내의 MC 첨가가 유산균의 증 식을 촉진한다는 것을 알 수 있었다. 우리나라 축산물의 가 공기준 및 성분규격(2)에 의하면 발효유의 총 유산균 수 기 준은 7 log CFU/mL, 농후 발효유는 8 log CFU/mL 이상으 로 규정되어 있는데, 본 실험에서는 6시간 이후 발효유의 유산균 수가 7~8 log CFU/mL로 성분규격에 적합하였다.

유산균은 당을 소비하여 유기산을 생성하면서 pH를 낮춘 다. 초기 여주 요구르트의 pH는 6.09~6.27이었으나, 6시간 발효 후 pH는 군별로 상이하였다. Control은 pH 5.01이었 으나, 1%와 2% MC 첨가군은 pH 3.95, 3% MC 첨가군은 pH 5.85였다. 요구르트 발효 시 건강 기능성을 부여하기 위하여 다른 유용 물질들을 첨가한 연구들이 많이 진행되고 있는데, Bae 등(31)은 구기자 추출액을 첨가하였을 때 pH 가 대조구와 같이 감소하여 정상적으로 발효하였다는 것을 연구하여 보고하였다.

초기 여주 첨가 요구르트의 총산 함량은 1.49~2.33%로 MC가 첨가될수록 높았다. 발효 6시간 후 총산 함량은 2.97

~9.62%로 증가하였으며 1%와 2% MC는 약 5배 증가하였 다. 3% MC의 총산 함량은 Control과 유의적으로 차이가 없었으며, 이는 증식된 유산균 수의 경향과 유사하였다. 여 주 가루의 비율을 3%로 첨가하였을 때 탈지분유 용액을 응 고시켜 유산균의 발효가 잘 진행되지 않았다. 본 연구에서 요구르트의 pH와 총산 함량은 반비례하였으며, 이는 메밀 싹 첨가 요구르트의 발효 특성을 연구한 Kang과 Kim(27)의 결과와 유사하였다. 요구르트 발효 시 균주의 단독 배양보다 혼합 배양이 균주들의 시너지 작용에 의해 산 생성이 증가한 다고 보고된 바 있다(28,32).

총 페놀 및 총 플라보노이드 함량

식물에 널리 존재하는 phytochemical 중 폴리페놀 화합 물은 여러 식물체에 함유되어 있어 천연 항산화제의 작용이 우수할 뿐 아니라 각종 질병의 예방 및 치료에 효과가 있다 고 알려져 있다(33). 여주는 미성숙과가 성숙과보다 페놀 함량이 많으며(12), 페놀 함량과 플라보노이드 함량의 품종 별 차이는 크지 않았다고 보고되었다(34). 여주 분말 첨가 요구르트의 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 Table 2와 같 다. 총 페놀 함량은 여주 요구르트가 83.31~90.43 mg GAE/

100 g으로 Control보다 높았으나(45.67 mg GAE/100 g), 군별 유의적인 차이는 없었다(P>0.05). Boo 등(34)은 재배 국가별 여주 9품종의 총 폴리페놀 함량을 분석한 결과 12.82

~16.82 μg/mL로 품종별로 차이가 있었으며, 한국 재래종 이 16.82 μg/mL로 가장 높았다. 여주에 포함된 페놀 구성물 은 gallic acid, tannic acid, (+)-catechin, caffeic acid, p-coumaric acid, ferulic acid, benzoic acid, gentisic acid, chlorogenic acid 등으로 알려져 있다(12).

총 플라보노이드 함량은 여주 첨가량에 따라 유의적으로

증가하였다(P<0.05). 3% MC가 20.24 mM QE/g으로 가장 높았으며, 2% MC는 17.23 mM QE/g, 1% MC는 13.61 mM QE/g, Control은 9.33 mM QE/g 순이었다. 여주 9품종의 총 플라보노이드 함량을 분석한 결과는 2.39~4.38 μg/mL 였다(34).

항산화 활성

항산화 활성은 대기오염 물질, 방사선 조사, 방향족 탄화 수소류 등에 노출되기 쉬운 현대인의 건강관리에 꼭 필요하 며(35), 각종 성인병 및 노화 촉진 등의 생물학적 손상의 주 요 요인이 되는 활성산소를 제거하는 항산화제에 관한 연구 가 보고되었다(34).

여주 분말 첨가 요구르트의 항산화 활성은 Table 3과 같 다. DPPH 라디칼 소거 활성과 FRAP 활성 모두 여주 분말 첨가량에 따라 유의적으로 증가하였다(P<0.05). 3% MC는 DPPH 라디칼 소거 활성이 96.73%, FRAP 활성은 181.33 mM FeSO4･7H2O equivalent/g으로 가장 높았으며, Con- trol은 23.91%와 52.37 mM FeSO₄･7H₂O equivalent/g으 로 가장 낮았다. 메밀 싹을 첨가한 요구르트의 DPPH 라디칼 소거 활성은 23.81~40.95%였으며(27), 오디 요구르트는 19.78~49.08%로 첨가량에 따라 활성이 증가는 하였으나 (36) 여주 요구르트보다는 낮았다.

여주 요구르트의 FRAP 활성은 3% MC가 181.33 mM FeSO₄･7H₂O equivalent/g으로 가장 높았으며, 2% MC는

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Table 4. α-Amylase and α-glucosidase inhibitory activity in yo- gurts added with Momordica charantia L. (%)

Sample¹⁾ α-Amylase inhibition

activity α-Glucosidase inhibition activity Control

1% MC 2% MC 3% MC

15.72±4.97^b2) 45.01±5.67â 48.58±6.26â 55.55±9.90â

38.56±0.41^c 63.70±1.18^b 66.04±1.72^ab 67.86±0.44^a

MC, 3% MC).

2)Mean±standard deviation of three replicates; Means with differ- ent superscripts in a column are significantly different at P<

0.05 by Tukey’s multiple range test.

Table 5. Lipase inhibitory activity in yogurts added with Mo- mordica charantia L. (%)

Sample¹⁾ Lipase inhibition activity Control

1% MC 2% MC 3% MC

7.41±6.30^b2) 19.45±4.26â 21.80±0.03â 18.29±0.42â

MC, 3% MC).

94.86 mM FeSO₄･7H₂O equivalent/g, 1% MC는 75.53 mM FeSO₄･7H₂O equivalent/g, Control은 52.37 mM FeSO4･7H2O equivalent/g 순으로 낮아졌다. Lee와 Hong 의 연구(37)에서는 오디 유산균 발효물의 FRAP 활성이 37.03~762.13 μM의 값을 나타냈다. Kang 등(38)은 총 페 놀 화합물과 플라보노이드 등의 함량이 많을수록 전자공여 능이 높아 높은 항산화 활성을 보인다고 하였다. 본 연구에 서는 총 플라보노이드 함량이 여주 첨가량에 따라 증가하였 으나 총 페놀 화합물은 여주 첨가량에 따라 차이가 없었다.

따라서 여주 첨가량에 따른 항산화 활성의 증가는 총 플라보 노이드 함량의 증가와 함께 발효에 따른 환원력이 큰 페놀 화합물의 생성이 주요한 역할을 했을 것으로 생각된다.

탄수화물 및 지질 가수분해 효소에 대한 저해 활성 식사를 통해 섭취된 전분은 α-amylase에 의해 α-D-(1,4) 결합을 가수분해하여 올리고당이나 맥아당의 형태로 전환 된 후 α-glucosidase의 가수분해 작용에 의해 포도당의 형 태로 전환되어 체내에서 이용되어 혈당 상승에 중요한 역할 을 한다(39). 이들 효소의 활성 저해는 인슐린 분비를 통하 지 않고 당질의 소화와 흡수를 지연시키는 역할을 하여 식후 혈당 수치가 높아지는 것을 막아준다(9,35). 여주 분말 첨가 요구르트의 탄수화물 관련 효소의 저해 활성은 Table 4와 같다.

여주 분말 첨가 요구르트의 α-amylase 저해 활성은 45.01

~55.55%로 Control(15.72%)보다 높았다. 3% MC는 55.55

%로 가장 높았으며, 2% MC는 48.58%, 1% MC는 45.01%

순이었다. 여주 분말 첨가 요구르트의 α-glucosidase 저해 활성 또한 Control(38.56%)보다 유의적으로 높았다. 3%

MC는 67.86%로 가장 높았으며, 2% MC는 66.04%, 1%

MC는 63.70% 순이었다. Cho 등(6)의 연구에서는 오미자 발효액 30%(0.9 mg/mL)의 농도에서 α-glucosidase 활성 을 15.8% 저해하였다. Bae 등(31)은 구기자, 구기엽 및 지 골피 4% 추출물을 첨가한 요구르트에서 7.3~8.8%의 α- glucosidase 저해 활성을 나타냈는데, 이는 구기자의 특정 성분과 요구르트가 혼합되어 정상적인 효소의 작용을 억제 하기 때문이라고 하였다. 동일한 조건으로 acarbose(1 mg/

mL)의 α-amylase 저해 활성은 90.37%, α-glucosidase 저 해 활성은 99.79%였다. 그러나 α-amylase와 α-glucosidase 활성이 모두 높은 경우는 식후 혈당 상승을 효과적으 로 억제할 수 있으나 분해되지 않은 복합 탄수화물들의 장내 이행으로 인한 복부 팽만감이나 통증 등 부작용의 가능성이 제기되어 왔다. 따라서 효과적으로 당뇨와 비만을 예방하고 치료하기 위해서 완만한 α-amylase 저해 활성과 높은 α- glucosidase 저해 활성이 바람직하다(9,40).

여주 분말 첨가 요구르트의 lipase 저해 활성은 Table 5와 같다. 2% MC의 lipase 저해 활성은 21.80%로 가장 높았으 며, 1% MC가 19.45%, 3% MC가 18.29%, Control이 7.41

% 순이었다. Ado 등(41)은 여주 메탄올 추출물의 lipase 저해 활성을 측정한 결과 83.6%로 여주 요구르트보다 높은 저해 활성을 보였다. Lee 등(42)의 연구에서는 lipase 활성 을 구기자가 20.0~47.8%, 도라지는 44.5% 저해하였다고 보고했다. 지질과 탄수화물 가수분해 효소의 저해 작용이 모두 우수한 여주 분말 첨가 요구르트는 비만과 당뇨의 예방 과 치료를 위한 후보가 될 수 있다고 생각된다.

저장성 평가

여주 분말 첨가 요구르트의 저장성 평가는 Fig. 1과 같다.

발효가 완료된 여주 분말 첨가 요구르트의 저장성을 알아보 기 위해 4°C에서 보관하며 4주 동안 유산균 수, pH, 총산 함량, 이수율을 측정하였다. 냉장저장 중 Control의 유산균 수는 완만하게 감소하는 경향을 나타냈으며 1% MC는 저장 3일째 약간 증가하다 1주째 감소하고 2% MC는 1주까지 유산균 수가 증가하다가 감소하였으며, 3% MC는 1주까지 감소하다 약간 증가하는 경향을 보였고 4주 후에도 6 log CFU/mL 이상을 유지하였다. Control과 여주 분말 첨가 요 구르트의 유산균 수는 저장 3주가 지나면서 6.62~7.20 log CFU/mL로 감소하였지만 1% MC와 2% MC는 저장 2주까 지 8 log CFU/mL의 값을 유지하여 국내 발효유의 성분규격 에 부합하였다. Control의 pH는 1일에 5.16에서 3일 후 4.96으로 감소하였고 7일까지 유의적 차이가 없었으며, 1%

MC와 2% MC는 저장 3일에 3.99~4.02로 감소하였고 3주 까지 유의적인 차이가 없었다. 3% MC의 pH는 1일째 5.95 에서 2주째 6.04로 유의적인 차이가 없었으며 3주째 5.51로

(6)

5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00

0 5 10 15 20 25 30

Day

Viable cell counts (log CFU/mL) . ^Control ^{1% MC} ^{2% MC} ^{3% MC} aA

dA cA

bB

cBC dD

cB

bB aAB

bCD

bC abC

abB

bB cB

bC aBaB aB

aA aA aA

bB aA

^3.00

3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50

0 5 10 15 20 25 30

Day

pH .

bBC

bC cBC cC

cAcBC

cA bA cA cA

cA

aC bBC bC

bA aC

aB aA aA

aA

bB

cB aA

cA

2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00

0 5 10 15 20 25 30

Day

Total acid contents (% lactic acid) . _Control _{1% MC} _{2% MC} _{3% MC} aA

cA cA dA dA

dA bA

bA cA bA

bA cA cA

aAB aAB bAB bAB

aA bB

aA aA aA

aA aA

^20.00

25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00 65.00 70.00

0 5 10 15 20 25 30

Day

Syneresis (%) .

bcC cAB cBC cCbC

cA cA

cAB bcB bAB

bA

bB bAB aAB

bC bC

aA

aB aB aB

aB aB

bAB bBC

Fig. 1. Changes in pH, total acid contents, viable cell counts, and syneresis in yogurts added with Momordica charantia L. during 28 day storage at 4°C. Means with different letters were significantly different among days (A-D) and among groups (a-d) at P<0.05 by Tukey’s multiple range test.

감소하여 4주째 5.02로 감소하였다. Control의 총산 함량은 저장 1일째 4.74%에서 4주째 4.58%로 저장기간 동안 유의 적인 차이가 없었으며, 1% MC와 2% MC는 1일째 8.47%, 10.21%에서 3일째 9.59%, 10.26%로 증가하다가 4주까지 미미한 변화를 나타내었지만 유의적인 차이는 없었다. 3%

MC의 경우 저장 1일째 3.39%에서 21일까지 유의적인 차이 가 없었고 4주째 3.66%로 조금 증가하였다. 여주 요구르트 의 저장기간에 따른 이수율은 1일 차에 30.61~36.39%로 Control의 49.80%보다 낮은 이수율을 나타냈다. 3일 차에 서도 1일 차와 비슷한 수치의 이수율을 나타냈고 7일 차에 는 여주 요구르트의 이수율이 39.65~46.35%로 증가하였 으며 Control은 54.28%로 증가하였다. 14일과 21일 차에 도 비슷한 값을 나타냈고 4주 차인 28일 경과 후에는 44.96

~52.18%로 증가하였으며 특히 Control은 61.13%로 증가 하였다. 이상의 결과와 같이 Control보다 여주 분말을 첨가 하는 것이 저장성에 긍정적인 영향을 주었고 특히 1%와 2%

MC의 저장성이 가장 우수하였다.

요 약

본 연구에서는 식물성 인슐린으로 알려진 여주를 이용해 유 산균 발효를 하여 건강 기능성을 갖춘 요구르트를 제조하고, 이들의 발효 특성을 분석하고 총 페놀 및 플라보노이드 함

량, 항산화 활성과 α-amylase, α-glucosidase, lipase 등 소화효소의 억제 효과를 알아보았다. 여주 요구르트는 탈지 분유에 여주 분말(1~3%)을 첨가하여 살균 후 L. bulgar- icus와 S. thermophilus가 혼합된 요구르트 종균을 접종하 여 39°C에서 6시간 동안 발효하여 제조하였다. 발효 후 여 주 분말 첨가 요구르트의 pH는 3.95~5.85로 감소하였고 총 산 함량은 2.97~9.62%로 증가하였으며, 유산균 수는 7.43

~8.87 log CFU/mL로 증가하였다. 특히 2% MC에서 유산 균의 증식이 가장 활발하였다. 총 페놀과 총 플라보노이드 함량은 Control에 비해 높았으며 총 플라보노이드 함량은 여주 분말 첨가량에 따라 증가하였다. DPPH 라디칼 소거 활성과 FRAP 활성에서 모두 여주 분말 첨가량에 따라 증가 하였고 특히 3% MC는 Control보다 3배 이상 증가하였다.

여주 분말 첨가 요구르트의 α-amylase와 α-glucosidase 저해 활성은 Control보다 높았다. Lipase 저해 활성은 2%

MC가 21.80%로 가장 높았고, Control이 7.41%로 가장 낮 았다. 여주 분말 첨가 요구르트를 4°C에서 보관하며 저장성 평가를 수행한 결과 2% 이내 여주 첨가가 저장에 긍정적인 영향을 주었다. 본 연구를 통하여 개발한 여주 요구르트의 probiotic 효과가 탁월할 뿐 아니라 탄수화물 분해효소 저해 활성 및 항산화 활성이 우수함을 확인하였으며, 향후 이들이 기능성 음료로서의 이용 가능성이 높을 것으로 기대된다.

(7)

감사의 글

본 논문은 한국연구재단(2016R1D1A1B03934137)의 지 원에 의해 이루어진 것으로 이에 감사드립니다.

REFERENCES

1. Zhang YJ, Gan RY, Li S, Zhou Y, Li AN, Xu DP, Li HB.

2015. Antioxidant phytochemicals for the prevention and treatment of chronic diseases. Molecules 20: 21138-21156.

2. Food Information Statistics System. Key statistics for the food industry in 2016. https://www.atfis.or.kr/article/M0010 40000/view.do?articleId=2233 (accessed May 2017).

3. Food Information Statistics System. Market status of proc- essed food (fermented milk). https://www.atfis.or.kr/article/

M001050000/view.do?articleId=809 (accessed May 2017).

4. Kwon HJ, Park CS. 2008. Biological activities of extracts from Omija (Schizandra chinensis Baillon). Korean J Food Preserv 15: 587-592.

5. Kim OS, Sung JM. 2015. Optimization of curd yogurt pro- duction using saccharified rice solution by response surface methodology. Korean J Food Cook Sci 31: 485-496.

6. Cho EK, Cho HE, Choi YJ. 2010. Inhibitory effects of angio- tensin converting enzyme and α-glucosidase, and alcohol metabolizing activity of fermented omija (Schizandra chi- nensis Baillon) beverage. J Korean Soc Food Sci Nutr 39:

655-661.

7. Lee SM. 2009. Study on the consumers’ recognition of anti- oxidant health functional foods. MS Thesis. Chung-Ang Uni- versity, Seoul, Korea.

8. Jang EK, Seo JH, Lee SP. 2008. Physiological activity and antioxidative effects of aged black garlic (Allium sativum L.) extract. Korean J Food Sci Technol 40: 443-448.

9. Kim HY, Lim SH, Park YH, Ham HJ, Lee KJ, Park DS, Kim KY, Kim S. 2011. Screening of α-amylase, α-glucosidase and lipase inhibitory activity with Gangwon-do wild plants extracts. J Korean Soc Food Sci Nutr 40: 308-315.

10. Nam SW, Kim M. 2015. A study on inhibitory activities on carbohydrase and anti-inflammatory activities of hot-water and ethanol extracts from immature dried bitter melon (Mo- mordica charantia L.). J East Asian Soc Diet Life 25: 999- 1006.

11. Harinantenaina L, Tanaka M, Takaoka S, Oda M, Mogami O, Uchida M, Asakawa Y. 2006. Momordica charantia con- stituents and antidiabetic screening of the isolated major compounds. Chem Pharm Bull 54: 1017-1021.

12. Kubola J, Siriamornpun S. 2008. Phenolic contents and anti- oxidant activities of bitter gourd (Momordica charantia L.) leaf, stem and fruit fraction extracts in vitro. Food Chem 110: 881-890.

13. Sathishsekar D, Subramanian S. 2005. Antioxidant proper- ties of Momordica charantia (bitter gourd) seeds on strepto- zotocin induced diabetic rats. Asia Pac J Clin Nutr 14: 153- 158.

14. Park Y, Boo HO, Park YL, Cho DH, Lee HH. 2007. Antiox- idant activity of Momordica charantia L. extracts. Korean J Med Crop Sci 15: 56-61.

15. Chanwitheesuk A, Teerawutgulrag A, Rakariyatham N. 2005.

Screening of antioxidant activity and antioxidant compounds of some edible plants of Thailand. Food Chem 92: 491-497.

16. Subratty AH, Gurib-Fakim A, Mahomoodally F. 2005. Bitter melon: an exotic vegetable with medicinal values. Nutr Food

Sci 35: 143-147.

17. Virdi J, Sivakami S, Shahani S, Suthar AC, Banavalikar MM, Biyani MK. 2003. Antihyperglycemic effects of three ex- tracts from Momordica charantia. J Ethnopharmacol 88: 107- 111.

18. Roopashree TS, Dang R, Shobha Rani RH, Narendra C.

2008. Antibacterial activity of antipsoriatic herbs: Cassia tora, Momordica charantia and Calendula officinalis. Int J Appl Res Nat Prod 1: 20-28.

19. Chang CI, Chen CR, Liao YW, Cheng HL, Chen YC, Chou CH. 2006. Cucurbitane-type triterpenoids from Momordica charantia. J Nat Prod 69: 1168-1171.

20. Braca A, Siciliano T, D’Arrigo M, Germanò MP. 2008. Chem- ical composition and antimicrobial activity of Momordica charantia seed essential oil. Fitoterapia 79: 123-125.

21. Miller GL. 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for de- termination of reducing sugar. Anal Chem 31: 426-428.

22. Dolenc A, Govedarica B, Dreu R, Kocbek P, Srčič S, Kristl J. 2010. Nanosized particles of orlistat with enhanced in vitro dissolution rate and lipase inhibition. Int J Pharm 396: 149- 155.

23. Folin O, Denis W. 1915. A colorimetric method for the deter- mination of phenols (and phenol derivatives) in urine. J Biol Chem 22: 305-308.

24. Woisky RG, Salatino A. 1998. Analysis of propolis: some parameters and procedures for chemical quality control. J Apic Res 37: 99-105.

25. Blois MS. 1958. Antioxidant determinations by the use of stable free radical. Nature 181: 1199-1200.

26. Benzie IF, Strain JJ. 1999. Ferric reducing/antioxidant power assay: direct measure of total antioxidant activity of biological fluids and modified version for simultaneous meas- urement of total antioxidant power and ascorbic acid con- centration. Methods Enzymol 299: 15-27.

27. Kang H, Kim CJ. 2010. Effect of single or mixed culture of Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus on fermentation characteristics of buckwheat sprout-added yoghurt. Korean J Food Cult 25: 76-81.

28. Lee C. 2013. Effect of lactic-fermentation on the n-hexanal content of peanut milk. Korean J Food Nutr 26: 146-149.

29. Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Brock biology of microorganisms. 10th ed. Prentice Hall, New York, NY, USA. p 504-506.

30. Tuorila H, Cardello AV. 2002. Consumer responses to an off-flavor in juice in the presence of specific health claims.

Food Qual Prefer 13: 561-569.

31. Bae HC, Cho IS, Nam MS. 2005. Effects of the biological function of yogurt added with Lycium chinence Miller ex- tract. J Anim Sci Technol 47: 1051-1058.

32. Galesloot TE, Hassing F, Veringa HA, Davelaar H. 1968.

Symbiosis in yoghurt. NIZO-Versl 22: 111-112.

33. Fizpatrick DF, Fleming RC, Bing B, Maggi DA, O’Malley RM. 2000. Isolation and characterization of endothelium-de- pendent vasorelaxing compounds from grape seeds. J Agric Food Chem 48: 6384-6390.

34. Boo HO, Lee HH, Lee JW, Hwang SJ, Park SU. 2009. Dif- ferent of total phenolics and flavonoids, radical scavenging activities and nitrite scavenging effects of Momordica char- antia L. according to cultivars. J Korean Med Crop Sci 17:

15-20.

35. Kim JH, Lee SY, Kwon OJ, Park JH, Lee JY. 2013. Anti-ag- ing and anti-diabetes effects of Aconitum pesudo-laeve var.

erectum extracts. J Life Sci 23: 616-621.

36. Sung JM, Choi HY. 2014. Effect of mulberry powder on

(8)

antioxidant activities and quality characteristics of yogurt.

J Korean Soc Food Sci Nutr 43: 690-697.

37. Lee DH, Hong JH. 2016. Physicochemical properties and antioxidant activities of fermented mulberry by lactic acid bacteria. J Korean Soc Food Sci Nutr 45: 202-208.

38. Kang YH, Park YK, Lee GD. 1996. The nitrite scavenging and electron donating ability of phenolic compounds. Kore- an J Food Sci Technol 28: 232-239.

39. Puls W, Keup U. 1975. Inhibition of sucrase by tris in rat and man, demonstrated by oral loading tests with sucrose.

Metabolism 24: 93-98.

40. Krentz AJ, Bailey CJ. 2005. Oral antidiabetic agents: current role in type 2 diabetes mellitus. Drugs 65: 385-411.

41. Ado MA, Abas F, Mohammed AS, Ghazali HM. 2013. Anti- and pro-lipase activity of selected medicinal, herbal and aquatic plants, and structure elucidation of an anti-lipase compound. Molecules 18: 14651-14669.

42. Lee HJ, Moon JH, Lee WM, Lee SG, Kim AK, Woo YH, Park DK. 2012. Charantin contents and fruit characteristics of bitter gourd (Momordica charantia L.) accessions. J Bio-Environ Control 21: 379-384.