쌍기어 방식의 가정용 녹즙기로 제조한 밀싹 및 새싹보리 착즙 주스의 이화학적 특성 및 대사활성 변화
박혜정1․이송민1․김지윤1․김희숙1․이상현2․장정수1․이문현1
1(주)엔젤
2신라대학교 바이오산업학부 제약공학전공
Metabolic Activity and Physiological Characteristics of Wheat and Barley Grass Juices Extracted by a Household Extractor Equipped with a Twin Gear
Hye-Jung Park1, Song Min Lee1, Ji-Youn Kim1, Hee Sook Kim1, Sang-Hyeon Lee2, Jeong Su Jang1, and Mun Hyon Lee1
1Food Research Center, Angel Co., Ltd.
2Major in Pharmaceutical Engineering, Division of Bioindustry, Silla University
ABSTRACT This study was conducted to investigate the quality characteristics of wheat and barley grass juices prepared using a low-speed household extractor equipped with a twin-gear and to analyze the antioxidant activities and changes in polyphenol content during digestion after intake of the juices to determine changes in metabolism.
The mean particle size of wheat and barley grass juices was 117.7 μm and 203.1 μm, respectively, indicating that fine particles were distributed in the juices. Moreover, because wheat and barley grass juices were rich in various nutrients, including vitamin C and polyphenols, the juices showed high antioxidant activities in both superoxide dis- mutase activity and lipid peroxidation inhibition assays. To investigate the changes in metabolic activities according to intake of these juices, an in vitro digestion model was used. First, analysis of polyphenol and flavonoid contents according to different digestive processes showed significant increases after gastrointestinal digestion. Significant in- creases in the reducing power and 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging ability of wheat and barley grass juices were also confirmed. The increase in polyphenol contents and antioxidant activities showed strong positive correlations. Moreover, analysis of angiotensin Ⅰ converting enzyme inhibitory activity accord- ing to different digestive processes showed appreciable increases in inhibitory activity during gastrointestinal digestion.
Therefore, this study identified the quality characteristics of wheat and barley grass juices and confirmed that physio- logical activity can be greatly increased through metabolic changes involving gastrointestinal and intestinal digestion based on intake of these juices.
Key words: grass juice, wheatgrass, barley grass, in vitro digestion, household juice
Received 7 June 2019; Accepted 11 July 2019
Corresponding author: Jeong Su Jang, Food Research Center, Angel Co., Ltd., Busan 46988, Korea
E-mail: [email protected], Phone: +82-51-852-3636 Author information: Sang-Hyeon Lee (Professor)
서 론
밀(Triticum aestivum)은 벼과 식물에 속하는 중요한 작 물로써 예로부터 식품 소재로 오랫동안 사용되어 왔다. 밀은 겨(bran), 배아(germ), 배젖(endosperm)으로 구성되어 있 으며, 전분성 배젖(starchy endosperm)은 전체 밀 씨앗의 80%를 차지하고 있다. 하지만 밀 알곡보다 6~15일간 자란 밀싹의 영양성분적 가치가 높다는 것이 알려지면서 1980년 대부터 건강식품으로써 기능성 시장에서 거래되어 왔다 (Khanthapok 등, 2015; Kulkarni 등, 2006a). 밀싹은 유기
인, 효소, 환원당, 폴리페놀류를 다량 함유하고 있어 라디칼 소거능이 뛰어난 것으로 알려져 있으며(Marsili 등, 2004), 실제로 싹이 나지 않은 알곡, 맥아(wheat germ) 혹은 어린 밀(young wheat plants)에 비해 밀싹의 항산화 분자 수준 (antioxidant molecules level)이 높은 것으로 나타났다 (Bonfili 등, 2009). 그뿐만 아니라 밀싹으로부터 분리된 항 산화 성분들은 높은 DNA 보호 효과를 나타내며, 밀싹은 항 암 효과, 항궤양, 항산화, 항관절염, 혈액순환, 소화, 알코올 해독에 효과적이라고 알려져 있다(Singh 등, 2012).
벼과에 속하는 한해살이 작물인 보리(Hordeum vulgare L.) 또한 가장 오래된 식량작물 중 하나로서 우리나라의 경 우 쌀 다음으로 많이 소비되는 곡물이다(Kim 등, 2006). 새 싹보리는 보리의 어린 순으로 발아 과정을 거치면서 비타민 과 미네랄, 효소, 단백질 함량이 증가하는 것으로 알려져 있 다(Lorenz와 D’Appolonia, 1980). 새싹보리는 비타민과 미
네랄뿐만 아니라 superoxide dismutase(SOD), catalase (CAT)와 같은 항산화 효소와 chlorophyll을 풍부하게 함유 하고 있어 훌륭한 영양공급원으로써의 역할을 할 뿐만 아니 라 다양한 생리활성을 나타낸다(Lahouar 등, 2015). 특히 페놀성 화합물과 플라보노이드가 풍부하게 함유되어 있으 며(Markham와 Mitchell, 2003), lutonarin, saponarin, β- glucan, hexacosanol과 같은 성분에 의한 항산화, 항염증, 혈압 강하, 항알레르기, 해독작용 등 다양한 기능성이 밝혀져 있다(Kamiyama와 Shibamoto, 2012; Lahouar 등, 2015).
이렇듯 새싹류는 알곡보다 풍부한 효소, 각종 아미노산, 비타민, 무기질을 비롯한 식이섬유소와 기능성 물질을 다량 함유하고 있다고 알려져 건강기능식품으로 주목받고 있다 (Carver와 Walker, 1995; Lorenz와 D’Appolonia, 1980).
우리나라에서도 비빔밥 및 샐러드 형태로의 새싹채소의 소 비가 증가하고 있지만 밀싹과 새싹보리의 경우 다른 새싹채 소와 달리 녹즙, 분말, 환 혹은 알약의 형태로 소비되고 있으 며, 예로부터 전라남도지역에서는 새싹보리를 봄철에 떡과 된장국에 넣어 먹는 정도로만 이용되고 있다. 밀싹과 새싹보 리의 기능성이 알려지면서 다양한 형태로의 연구 개발이 진 행 중이지만 아직 식품으로써 밀싹과 새싹보리의 활용은 미 미한 실정이다. 그뿐만 아니라 이들 주스의 섭취 후 대사과 정에 따른 생리활성 변화 및 생체이용률에 관한 연구는 부족 한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 발아 후 10일 이내의 밀싹과 새싹보리를 가정용 녹즙기로 착즙한 후 영양성분 및 분쇄된 입자의 크기 분석 등을 통해 주스의 품질 특성을 확 인하였다. 또한 주스 섭취에 따른 대사활성 변화를 조사하기 위해 in vitro digestion 모델에서 위장 및 소장 소화를 거쳐 이에 따른 항산화 성분 및 활성 변화 측정을 통해 생체접근 율(bioaccessibility) 및 생체이용률(bioavailability) 변화 를 조사하였다.
재료 및 방법
실험재료 및 착즙
본 실험에서 사용한 밀싹과 새싹보리는 강원도 지역에서 재배된 것으로 발아 후 9일 이내의 새싹을 지역 재래시장 (Busan, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 구입한 밀싹과 새싹보리는 투입량을 달리하여 쌍기어 방식의 저속 녹즙기 (Angelia 8000, Angel Co., Ltd., Busan, Korea)를 이용하 여 착즙하였으며, 착즙률(%)은 원재료 중량 대비 착즙액의 중량에 100을 곱한 값으로 정의하였다.
일반성분의 분석
밀싹 및 새싹보리 착즙액의 일반성분 함량은 식품공전 (MFDS, 2019a)의 방법에 따라서 분석하였다. 수분 함량은 105°C 상압가열건조법, 조단백질 함량은 자동 질소 정량분 석기(Kjeltec Auto 2300, Foss, Laurel, MD, USA)를 이용 한 micro-Kjeldahl법, 조지방 함량은 산분해법, 조회분 함
량은 직접회화법으로 각각 분석하였다.
미네랄 분석
미네랄 함량은 식품공전(MFDS, 2019a)의 방법에 따라 밀싹 및 새싹보리 착즙액 1 g과 HNO3 용액 10 mL를 혼합하 여 microwave(Multiwave 3000, Anton Paar GmbH, Graz, Austria)로 190°C에서 35분간 온도를 높이면서 용매를 완 전히 없앤 후 방랭시킨 다음 분석하였다. 분석은 ICP-OES (Optima 8300, PerkinElmer, Waltham, MA, USA)를 이용 한 분광분석법으로 분석하였다.
비타민 함량 분석
비타민 B군과 C의 분석은 Martins-Junior 등(2008) 및 Furusawa(2000)의 방법으로 분석하였다. β-Carotene의 분석은 식품공전(MFDS, 2019a)의 방법에 따라 High Per- formance Liquid Chromatography(HPLC, Agilent 1200, Agilent Co., Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 분석하였 다.
클로로필 함량 분석
클로로필 함량을 분석하기 위해 밀싹 및 새싹보리 주스 3 g에 85% 아세톤 100 mL를 가하여 3분간 진탕 추출한 후 2,000×g로 10분간 원심분리 하였다. 잔사에 다시 85%
아세톤을 넣어 추출하는 조작을 3회 반복하여 얻은 상등액을 모아 500 mL로 정용하였다. 이 액 25 mL를 취하여 분액여 두에 옮긴 후 여기에 에테르 50 mL와 증류수 25 mL를 가하 고 1분간 진탕한 다음 에테르층을 취하는 조작을 3회 반복 하여 모은 에테르층에 소량의 sodium sulfate를 가하여 잔 존하는 수분을 제거한 후 에테르로 100 mL가 되게 정용하고 이 중 3 mL를 취하여 600 nm와 642.5 nm에서의 흡광도를 측정하여 총 클로로필, 클로로필 a, b의 함량을 산출하였다.
입도 분석
착즙 방법에 따라 제조된 밀싹 및 새싹보리 주스의 입자 분포 양상을 측정하기 위해 입도분석기(Beckman Coulter LS 13 320, Beckman Coulter, Brea, CA, USA)를 사용하 여 0.04 μm에서 2,000 μm까지 입자크기를 측정하였다. 입 도 분포는 최소 입자(×10, 10%), 중간 입자(×50, 50%), 최대 입자(×90, 90%)를 측정하여 평균값(mean), 중앙값 (median), 차빈값(mode)으로 나타냈다.
SOD 유사 활성 측정
밀싹 및 새싹보리 주스의 SOD 유사 활성은 SOD assay kit(Dojindo Molecular Technologies, Kumamoto, Japan) 을 이용하여 조사하였다. 40 μL의 밀싹 및 새싹보리 주스 메탄올 추출물(1:4)에 WST-1 solution 400 μL와 enzyme solution 40 μL를 가하여 충분히 혼합한 후 40°C에서 20분 간 반응시킨 다음 450 nm에서 흡광도를 측정하였다.
지질과산화 억제 활성
Mitsuda 등(1966)의 방법에 따라 4 mL의 밀싹 및 새싹보 리 주스 메탄올 추출물에 2.5% linoleic acid를 함유한 에탄 올 4.1 mL를 가하며 여기에 0.02 M sodium phosphate buffer(pH 7.0) 8 mL를 넣고 증류수로 전체 부피가 20 mL 가 되게 하였다. 이 시료액을 40°C에서 배양하면서 1일 간 격으로 측정하였다. 측정 방법은 시료액 0.1 mL에 75% 에 탄올 9.7 mL를 넣고 30% ammonium thiocyanate 용액 0.1 mL와 0.02 M ferrous chloride를 함유한 3.5% 염산용액 0.1 mL를 가하여 정확히 3분 후에 500 nm에서 흡광도를 측정하여 과산화물량을 나타내었다.
소화효소 활성 측정
Protease 활성은 식품첨가물공전의 식물 단백질 가수분 해효소(plant protease) 시험법(MFDS, 2019b)에 따라 측 정하였다. 1.0%(w/v) casein 기질용액(pH 6.0) 5 mL를 40°C에서 15분간 가온한 후 조효소액 2 mL와 혼합하여 40°C에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나면 30%(v/v) trichloroacetic acid(Junsei Chemical Co., Ltd., Tokyo, Japan) 용액 3 mL를 가하여 반응을 중지시키고 40°C에서 30분간 방치하여 단백질을 응고시켰다. 이후 여과를 진행하 여 분광광도계로 280 nm에서 흡광도를 측정하였다. 1 unit (U)은 상기 시험조건 하에서 1시간 동안에 tyrosine 1 μg 상당량을 유리시키는 효소의 양으로 정의하였다. α-Amy- lase 활성 측정은 Doehlert와 Duke(1983)의 방법을 변형 하여 수행하였다. 먼저 β-amylase 및 기타 protease의 불 활성화를 위해 Ca2+의 존재 하에 70°C에서 20분간 가열하 였다. 가열 전처리한 시료 0.1 mL와 0.5%(w/v) soluble starch(Junsei Chemical Co., Ltd.) solution 0.4 mL를 혼 합하여 55°C에서 10분간 반응시켰다. 3,5-Dinitrosalicylic acid solution(DNS) 0.25 mL를 가하여 100°C에서 15분 동안 boiling 하고 ice를 이용해 냉각한 후 증류수로 희석하 여 분광광도계(Multiskan Go, Thermo Scientific, Vantaa, Finland)를 이용해 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. α- Amylase 활성의 1 unit은 starch로부터 1 μg의 maltose에 상응하는 환원당을 생성하는 효소량으로 정의하였다.
In vitro 소화 시험
In vitro 소화 시험은 Attri 등(2017)의 방법을 일부 변형 하여 진행하였다. Pepsin-HCl solution은 8.0 g/L NaCl (Samchun Pure Chemical Co., Ltd., Pyeongtaek, Korea) 과 1.2 g/L pepsin(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 혼합하여 35% HCl(Duksan Pure Chemical, Ansan, Korea)로 pH 1.2로 조정하여 제조하였으며, pancreatin solution은 0.1 M phosphate buffer에 0.94 g/L pan- creatin(Sigma-Aldrich Co.)을 가하여 녹인 후 pH 7.5로 조정하여 제조하였다. 각 착즙 주스 5 mL와 pepsin-HCl solution 20 mL를 넣고 37°C에서 1시간 동안 소화시켰다.
소화가 끝난 후 소화액 5 mL와 pancreatin solution 8 mL 를 첨가하여 37°C에서 2시간 소화를 진행하였다. 대조군으 로 증류수를 이용하여 동일한 소화 과정을 거치도록 수행하 였다. 각 소화 단계별로 시료를 일정량 회수하여 -20°C에서 보관하며 이후 실험을 진행하였다.
총 폴리페놀 함량 측정
총 폴리페놀 함량은 Folin과 Denis(1912)의 방법을 응용 하여 측정하였다. 착즙 주스의 단계별 소화물 500 μL와 0.1 N Folin-Ciocalteu’s phenol reagent(Sigma-Aldrich Co.) 500 μL를 혼합하여 상온에서 3분 동안 방치한 후 10%
Na2CO3(Junsei Chemical Co., Ltd.) 500 μL를 가하여 암실 에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 시료를 원심분리 (12,000×g, 25°C, 10분) 하여 상등액을 회수한 후 분광광 도계로 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. Gallic acid(Sig- ma-Aldrich Co.)로 동일하게 분석하여 작성한 검량선으로 부터 총 폴리페놀 함량을 구하였으며, 실험은 3회 반복 수행 하여 평균값으로 표시하였다.
총 플라보노이드 함량 측정
총 플라보노이드 함량은 Davis(1947) 변법으로 측정하 였다. 착즙 주스의 단계별 소화물 60 μL와 diethylene gly- col(Junsei Chemical Co., Ltd.) 600 μL 및 1 N NaOH (Duksan Pure Chemical Co., Ltd.) 60 μL를 혼합하여 37
°C 항온수조에서 1시간 동안 반응시킨 후 분광광도계를 이 용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. Naringin(Sig- ma-Aldrich Co.)으로 검량선을 작성한 후 총 플라보노이드 함량을 구하였으며, 실험은 3회 반복 수행하여 평균값으로 표시하였다.
환원력 측정
FRAP(ferric reducing antioxidant power) assay는 Benzie와 Strain(1996)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시 험 전에 FRAP reagent를 만들어 사용하였으며, FRAP re- agent는 300 mM acetate buffer(pH 3.6), 40 mM HCl에 용해한 10 mM 2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine(Sigma- Aldrich Co.), 20 mM iron(Ⅱ) chloride hexahydrate (FeCl3･6H2O, Kanto Chemical Co., Inc., Tokyo, Japan) 를 10:1:1(v/v/v)로 혼합하여 제조하였다. 착즙 주스의 단계 별 소화물 250 μL와 FRAP reagent 750 μL를 혼합하여 37°C에서 10분간 반응시킨 후 분광광도계로 593 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 ferrous sulfate(FeSO4･ 7H2O, Junsei Chemical Co., Ltd.)를 사용하여 검량선을 작성하였으며, μM FeSO4 equivalent/g으로 표시하였다.
ACE 저해 활성 측정
ACE(angiotensin Ⅰ converting enzyme) 저해 활성은 Cushman과 Cheung(1971)의 방법을 변형하여 분석하였
Table 1. Comparison of juice yield by input amount
Input amount 50 g 100 g 150 g 200 g 300 g 400 g 500 g 600 g WGJ yield (%)
BGJ yield (%)
37.80±2.60a 32.60±2.69a
62.50±1.56b 64.40±0.95b
72.07±3.19c 68.20±2.34c
74.10±2.23cd 73.00±2.48d
76.50±0.77d 76.35±1.20e
79.75±0.55e 79.42±0.16f
80.45±0.22e 79.65±0.49f
80.88±0.36e 80.89±0.24f WGJ: wheatgrass juice, BGJ: barley grass juice.
Data are mean±SD of at least three replicates of each samples.
Means with different letters in the same row indicated significant differences among samples at P<0.05.
다. 착즙 주스의 단계별 소화물 25 μL에 0.1 M sodium bo- rate buffer(pH 8.3) 75 μL와 HHL(N-hippuryl-histidyl- leucine, Sigma-Aldrich Co.) 50 μL를 혼합한 후 ACE 조효 소액 100 μL를 가하여 37°C에서 1시간 동안 반응하였다.
반응 후 1 N HCl 250 μL를 첨가하여 반응을 정지시킨 다음, ethyl acetate(Duksan Pure Chemical Co., Ltd.) 1.3 mL 를 가해 15초 동안 교반한 후 원심분리기(LABOGENE Co., Ltd., Daejeon, Korea)를 이용하여 원심분리(10,000×g, 25°C, 5분) 한 다음 상등액 1 mL를 회수하였다. 회수한 상 등액을 완전히 건조시킨 후 증류수 1 mL를 넣어 잘 교반한 다음 분광광도계를 이용하여 228 nm에서 흡광도를 측정하 였다.
통계분석
모든 분석은 3회 이상 수행하여 평균±표준편차(mean±
SD)로 표현하였다. 평균값의 유의한 차이는 SPSS(version 20.0 for Windows, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용 하여 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)의 Duncan’s multiple range test와 Student's t-test를 사용하였으며, 유의성 검증은 신뢰구간 P<0.05에서 분석하였다.
결과 및 고찰
밀싹과 새싹보리 투입량에 따른 착즙률 비교
밀싹과 새싹보리를 쌍기어가 장착된 가정용 저속 녹즙기 를 이용하여 투입량에 따라 착즙한 결과를 Table 1에 나타 내었다. 먼저 쌍기어 방식의 저속 녹즙기 외에 외기어 방식 및 원심분리형 고속 녹즙기를 이용하여 밀싹과 새싹보리의 착즙을 시도했으나, 밀싹과 새싹보리 단독 소재만 투입했을 경우 소음이 크게 발생하고 작동이 멈추는 등의 기계적 오작 동이 발생하면서 착즙이 거의 불가능하였다. 따라서 쌍기어 를 장착한 가정용 저속 녹즙기를 이용하여 밀싹과 새싹보리 를 착즙하였다.
투입량 증가에 따른 착즙액과 찌꺼기 분출구의 온도를 각 각 측정한 결과 착즙액 분출구에서는 온도 변화가 거의 없었 으며, 찌꺼기 분출구에서는 착즙망을 빠져나가지 못한 섬유 질이 엉켜 배출되면서 다소 온도가 증가하였지만 전체적으 로 28°C를 넘지 않았다. 착즙 과정에서 발생하는 과도한 온 도 상승은 밀싹과 새싹보리에 함유된 영양성분 파괴를 초래 할 수 있다(Palermo 등, 2014). 따라서 본 연구에서도 밀싹 과 새싹보리 주스는 제조과정에서 과도한 온도 상승이 관찰
되지 않았기 때문에 영양성분의 파괴 및 변형 등의 영향을 받지 않았을 것으로 사료되며, 이는 신선한 착즙 주스의 품 질 지표가 될 수 있다고 생각된다.
투입량에 따른 착즙률을 조사한 결과 밀싹과 새싹보리의 투입량이 증가함에 따라 착즙률이 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 투입량을 600 g까지 늘렸을 때 밀싹과 새싹보리 의 착즙률은 80.88% 및 80.89%로 가장 높게 나타났다. 50 g에서 100 g으로 밀싹과 새싹보리의 투입량을 늘렸을 때 밀싹이 1.65배, 새싹보리가 1.98배로 가장 큰 착즙률 증가를 보였으며 재료의 투입량이 400 g 이상으로 늘어나면 착즙률 증가폭이 급격히 감소하는 것을 확인하였다. 또한 두 종류 새싹 모두 투입량이 100 g 이하일 때 상당히 낮은 착즙률을 보였는데, 50% 이상의 착즙 효율을 나타내기 위해서는 쌍기 어에 의해 압착 및 착즙될 수 있는 최소량이 요구되는 것으 로 사료된다. 이에 따라 본 연구에서는 투입 최소량을 100 g 이상이 적합할 것으로 판단하였다. 그뿐만 아니라 재료 투입량 증가에 따른 착즙률의 향상 효과는 400 g 이상에서 부터 다소 미미하게 나타나며 이는 최대 착즙 효율에 도달했 기 때문으로 판단하여, 본 연구에서는 밀싹과 새싹보리의 투입량을 500 g으로 선정하여 계속된 실험을 수행하였다.
밀싹 및 새싹보리 주스의 입도분석
착즙 주스의 경우 분쇄된 식물 조직들이 다량 함유되어 있어 일반 음료류보다도 입자의 평균 크기가 크고, 그로 인 해 층 분리 안정성이 상당히 낮은 편이다. 그뿐만 아니라 주스에 분산된 입자들의 크기는 목 넘김과 같은 주스의 관능 에도 큰 영향을 미친다. 따라서 입자의 크기는 시각적으로도 영향을 줄 뿐만 아니라 부드러운 목 넘김과 같은 미각적 요 소에도 핵심적인 역할을 하므로 착즙 주스의 매우 중요한 품질 지표가 된다(Igual 등, 2014).
쌍기어를 장착한 가정용 녹즙기로 제조된 밀싹 및 새싹보 리 주스의 입자크기를 분석한 결과를 Fig. 1C에 나타내었 다. 두 종류의 새싹 주스는 부유성 입자인 고체상과 액체상 으로 구성된 혼탁 주스로 액체상에는 수용성 성분을 함유하 고 있고 부유성 입자는 식물 조직으로부터 분쇄되어 나온 다양한 크기와 모양의 입자들로 구성되어 있다. 밀싹 주스에 분산된 평균 입자크기는 117.7±1.28 µm로 나타났으며, 새 싹보리 주스의 경우 203.1±2.16 µm로 밀싹보다 평균 입자 크기가 1.73배 큰 것으로 나타났다. 하지만 입자들의 차빈값 의 경우 각각 31.51±1.17 µm와 37.67±1.01 µm로 평균 입자크기가 1.73배 차이 난 것에 비해 큰 차이가 없는 것으
A
B
C
Contents Wheatgrass Barley grass
<10% (μm)
<25% (μm)
<50% (μm)
<75% (μm)
<90% (μm) Mean (μm) Median (μm) Mode (μm) Variance (μm2)
5.55±0.49 17.89±0.83 49.39±2.11 157.20±1.80 384.50±2.01 117.7±1.28 49.37±2.21 31.51±1.17 22,764±28.46
8.84±0.15**
22.03±0.48**
59.57±1.44**
231.40±2.08***
677.20±4.37***
203.1±2.16***
59.57±1.44* 37.67±1.01***
89,185±38.19***
Fig. 1. Particle size distribution of wheatgrass juice and barley grass juice. Particle size distribution of wheatgrass juice (A) and barley grass juice (B). (C) Particle size of grass juices. Data are mean±SD of at least three replicates of each samples. Level of significance was identified statistically (*P<0.05, **P<0.01 and ***P<0.001) using the Student's t-test.
로 확인되었다.
두 종류 주스의 입도 분포도를 보면(Fig. 1A, 1B) 새싹보 리 주스가 밀싹보다 200 µm 이상에서 더 많은 입도 분포를 보이는 것을 확인하였으며, 이로 인해 새싹보리 입자의 평균 크기가 증가한 것으로 판단된다. 밀싹과 새싹보리 주스의 입도 분포는 중력의 영향을 받지 않는 크기(<2 µm) 이상으 로 콜로이드 분포를 보이지 않았지만, 밀싹과 새싹보리의 질긴 섬유질로부터 식물 조직 분쇄가 고르게 잘 이루어진 것으로 판단된다.
밀싹 및 새싹보리 주스의 영양성분 분석
밀싹과 새싹보리 주스의 영양성분 조성을 Table 2에 나 타내었다. 밀싹과 새싹보리 주스의 수분 함량은 94.51% 및 95.28%로 가장 높게 나타났으며 다음으로 조지방, 탄수화 물, 단백질 순으로 나타났다. Kim 등(1994)의 연구 결과에 따르면 착즙하지 않은 새싹보리의 경우 수분 함량이 85.9%
로 본 연구의 새싹보리 주스보다는 다소 낮고 착즙률보다는 다소 높은 수치로 나타났다. 또한 Kim 등(1994)은 회분과
조지방 함량이 새싹보리의 성숙시기에 따라 큰 변화를 보이 지 않았으나, 수분 함량의 경우 새싹보리가 성숙해짐에 따라 감소하고 섬유질의 함량은 성숙시기에 따라 크게 2.16배까 지 증가한다고 보고하였다. 또한 새싹보리를 다양한 온도 조건에서 발아시켜 단백질 함량 변화를 조사한 연구에서는 새싹보리가 성장함에 따라 단백질 함량은 증가하지만, 최대 치에 도달하면 오히려 단백질 함량이 감소한다고 나타내었 다(Sung 등, 2005). 이와 유사한 결과로 Becker 등(1991) 및 Lorenz와 D’Appolonia(1980)는 밀의 단백질 함량이 발 아과정을 거치면서 증가한다고 보고하였으며, 30°C에서 발 아시키는 경우 7일 차까지 단백질 함량이 꾸준히 증가하다 가 10일 차에서 감소한다고 보고하였다. 이들 결과와 비교 했을 때 본 연구에서 밀싹 및 새싹보리 주스의 단백질 함량 은 건조 감량 기준으로 밀싹이 9.12%, 새싹보리가 8.46%로 착즙하기 전 새싹보리의 단백질 함량이 20.8%(Becker 등, 1991)로 나타난 것에 비해 비교적 낮은 함량을 보였다.
미네랄 함량의 경우 새싹보리 주스가 밀싹 주스보다 더욱 많은 양의 미네랄을 함유한 것으로 나타났으며, 특히 칼륨이 새싹보리에 1.29배 많이 함유되어 있었다. 칼륨의 경우 식물 의 성장에 있어 중요한 미네랄 중 하나로 Kulkarni 등(2006a) 의 연구에 따르면 칼륨은 성장 조건에 관계없이 밀싹의 성숙 기간에 따른 함량 증가가 가장 높게 나타난 미네랄로서, 성 장 8일 차 이후에는 씨앗보다도 많은 양의 칼륨이 밀싹에 함유되는 것으로 나타났다. 본 연구에서도 발아 후 9일 이내 에 수확된 밀싹과 새싹보리 주스 모두에서 높은 함량의 칼륨 이 함유된 것을 확인하였다. 밀싹 주스에는 칼륨(171.59 mg/100 g)과 인(73.52 mg/100 g)이 가장 많이 함유된 것으 로 나타났으며, 다음으로 마그네슘(17.07 mg/100 g)과 칼 슘(15.62 mg/100 g)이 많이 함유되어 있었다. 이는 밀싹과 밀싹 주스 동결건조물의 영양성분 함량을 비교한 논문과도 유사한 결과로 나타났다(Ghumman 등, 2017). 또한 밀싹의 성숙기간에 따른 미네랄 변화에 대한 연구 결과에 따르면 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 망간 그리고 염소 함량은 밀 싹이 성장함에 따라 점차 증가하며, 아연과 철의 경우는 8일 차까지 증가하다가 이후에는 함량이 일정하게 유지된다고 보고하였다(Kulkarni 등, 2006a). 반면 새싹보리의 경우 10 cm 이상 50 cm까지 성장함에 따라 마그네슘, 칼륨, 나트륨 함량이 감소한다고 알려져 있다(Kim 등, 1994).
밀싹은 발아 기간이 증가함에 따라 최대 7일까지 비타민 C와 E, β-carotene 함량이 증가한다고 알려져 있으며(Kul- karni 등, 2006a), 이와 일치하는 결과로써 본 연구에서도 밀싹 주스의 비타민 C의 함량이 41.75 mg/100 g으로 상당 히 높게 나타났다. 이는 새싹보리 주스보다 1.78배 높은 수 치로 양성 대조군으로 사용된 레몬 착즙액(38.96 mg/100 g, data not shown)보다도 높은 수치로 나타났다. 예로부터 밀싹에는 몇 가지 항산화 성분을 포함하여 최소 13종류의 비타민이 함유되어 있다고 알려져 있으며(Rana 등, 2011), 이로 인해 밀싹은 다양한 항산화 활성과 항암 효과를 나타낼
Table 2. Nutrition composition of wheatgrass juice and barley grass juice
Composition Unit WGJ BGJ
General composition
Carbohydrate Crude protein Crude lipid Crude ash Moisture Calorie
g/100 g g/100 g g/100 g
%
% kcal/100 g
1.46±0.01 0.50±0.01 3.07±0.01 0.45±0.01 94.51±0.01 22.68±0.06
1.59±0.02* 0.40±0.04***
2.09±0.02**
0.65±0.01**
95.28±0.07**
18.30±0.38**
Mineral
Magnesium (Mg) Phosphorus (P) Calcium (Ca) Potassium (K)
mg/100 g mg/100 g mg/100 g mg/100 g
17.07±0.12 73.52±0.24 15.62±0.09 171.59±0.29
20.72±0.21**
77.04±0.37**
27.14±0.05**
220.70±0.20***
Vitamin
β-Carotene Vitamin B1
Vitamin B2
Vitamin B3
Vitamin C
mg/100 g mg/100 g mg/100 g mg/100 g mg/100 g
0.83±0.02 0.05±0.00 0.18±0.01 0.64±0.00 41.75±0.01
2.81±0.01***
0.09±0.03**
0.10±0.01***
0.25±0.01***
23.50±0.02***
Chlorophyll
Chlorophyll a Chlorophyll b Total chlorophyll
mg/100 g mg/100 g mg/100 g
920.73±12.79 548.82±25.35 1,531.33±32.70
405.21±10.36* 268.34±12.70* 673.04±32.70* Phenolic compounds TPC
TFC
mg GAE/100 g mg NE/100 g
406.12±0.51 87.89±0.42
375.23±0.38**
28.59±0.53* WGJ: wheatgrass juice, BGJ: barley grass juice.
TPC: total polyphenolic content, expressed in mg of GAE (gallic acid equivalents)/100 g of sample.
TFC: total flavonoid content, expressed in mg of NE (naringin equivalents)/100 g of sample.
Data are mean±SD of at least three replicates of each samples.
Level of significance was identified statistically (*P<0.05, **P<0.01 and ***P<0.001) using the Student's t-test.
수 있다고 보고되어 왔다. 비록 밀싹 주스보다는 다소 낮은 비타민 C 함량을 보였으나, 새싹보리 또한 예로부터 비타민 C를 풍부하게 함유하고 있어 우수한 항산화 활성을 갖는다 고 알려져 왔다(Lahouar 등, 2015).
밀싹과 새싹보리에는 chlorophyll이 풍부하게 함유되어 있다(Lahouar 등, 2015; Rana 등, 2011). Chlorophyll은 혈 액 내에 존재하는 hemoglobin과 매우 유사한 구조를 하고 있으며, chlorophyll의 중심원자는 마그네슘이고, hemo- globin의 중심원자는 철이라는 차이가 있다. 이러한 이유로 chlorophyll을 풍부하게 함유한 밀싹과 새싹보리는 green blood라고도 불리며, 실제로 chlorophyll은 적혈구와 헤모 글로빈의 농도를 70~80% 증가시켰으며 빈혈동물의 혈액 생성을 촉진하는 것으로 알려져 있다(Rana 등, 2011). 그뿐 만 아니라 chlorophyll은 지방입자에 녹아 있기 때문에 림프 계를 통해 직접적으로 혈액에 흡수될 수 있다. 본 연구에서 chlorophyll 함량은 새싹보리보다 밀싹 주스에서 더 높게 나타났으며, 이는 일반성분 조성 중 밀싹 주스의 조지방 함 량이 유의적으로 높은 것과도 관련이 있을 것으로 사료된다.
착즙 과정 중에서 조지방 성분이 함께 착즙되면서 chloro- phyll이 조지방 성분에 녹아 나왔을 것으로 생각된다. 이러 한 chlorophyll의 함량은 새싹보리의 성숙기간에 따라 증가 하다가 20 cm 이상의 성장을 보이면서 점차 감소하는 것으 로 알려져 있다(Kim 등, 1994). 또한 Kim 등(1994)은 새싹 보리에는 청록색을 나타내는 chlorophyll a와 황록색을 나
타내는 chlorophyll b가 3:1의 비율로 존재한다고 보고하였 다. 본 연구에서 새싹보리 주스에 함유된 chlorophyll b의 함량과는 유사하게 나타났으나 chlorophyll a 함량은 비교 적 낮게 나타났다.
체내에 흡수되어 다양한 생리활성 기능을 나타내는 것으 로 알려진 폴리페놀 함량은 밀싹이 406.12 mg GAE/100 g으로 새싹보리(375.23 mg GAE/100 g)보다 높은 함량을 나타냈다. 플라보노이드 함량 또한 밀싹이 새싹보리보다 3.07배 많은 양의 플라보노이드를 함유한 것을 확인하였다.
밀싹에는 119 mg GAE/100 g의 폴리페놀과 235 mg of quercetin/100 g의 플라보노이드가 함유되어 있으며(Kul- karni 등, 2006a), 주로 apigenin, quercetin, luteolin과 같 은 플라보노이드 성분이 다량 함유되어 있어 높은 항산화 활성을 나타낸다고 알려져 있다(Singh 등, 2012). 본 연구에 서 나타난 밀싹 주스의 총 폴리페놀 함량은 406.12 mg GAE/100 g으로 Kulkarni 등(2006b)의 연구 결과와 비교해 약 1.72배 높은 함량을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한 새싹보리에는 saponarin, lutonarin과 같은 폴리페놀이 다 량 함유된 것으로 알려져 있다(Lee 등, 2015). Yoo 등 (2017)과 Yu 등(2004)의 연구에 따르면 새싹보리에 104.3 mg/100 g 및 291.6 mg/100 g의 폴리페놀이 함유되어 있는 데, 본 연구에서 사용된 새싹보리 주스의 폴리페놀 함량이 3.60배 높은 것으로 확인되었다. 이와 같은 차이는 착즙과 같은 시료의 처리 방법 및 새싹보리의 재배시기에 따른 차이
0 20 40 60 80 100 120
1000 500 250 100 50 100% 50% 10% 5% 100% 50% 10% 5%
L-Ascorbic acid (µg/mL) WGJ BGJ
SOD like activity (%) .
l k
f
c b
ij h g
a
j i
e d
Fig. 2. SOD-like activity of wheatgrass juice and barley grass juice. Data are mean±SD of at least three replicates of each samples. WGJ, wheatgrass juice; BGJ, barley grass juice. Means with different letters indicated significant differences among samples at P<0.05.
일 것으로 사료된다.
따라서 본 연구에서는 밀싹과 새싹보리 주스의 일반 조성 을 확인하였고 미네랄뿐만 아니라 비타민, chlorophyll 그리 고 폴리페놀 및 플라보노이드가 풍부하게 함유된 것을 확인 하였다. 이는 밀싹과 새싹보리 주스의 섭취가 항산화 활성을 비롯한 다양한 생리활성을 나타낼 수 있으며 이를 통해 다양 한 건강 증진 효과를 보일 수 있음을 나타낸다. 따라서 밀싹 및 새싹보리 주스는 다양한 영양 성분을 보충해줄 수 있는 훌륭한 영양 공급원 역할을 할 수 있을 것이라고 제안한다.
다음으로 밀싹과 새싹보리의 항산화 활성을 분석하고 주스 섭취 후 소화 과정에 따른 대사활성 변화를 조사하였다.
밀싹 및 새싹보리 주스의 항산화 활성
체내에는 다양한 원인에 의해 유해 활성산소종이 축적되 며, 제거되지 못한 유해 활성산소종은 세포의 구성성분인 지질, 단백질, DNA 등에 산화적 손상을 주어 암을 비롯한 뇌졸중, 파킨슨병, 심장질환, 동맥경화, 피부질환, 소화기질 환, 염증, 류마티스, 자가면역질환 등의 다양한 질병을 야기 한다(Alfadda와 Sallam, 2012). 따라서 본 연구에서는 밀싹 과 새싹보리 주스의 항산화 활성을 조사하기 위해 SOD 유사 활성과 지질과산화 저해 활성을 측정하였다.
SOD 유사 활성을 측정한 결과를 Fig. 2에 나타내었다.
SOD는 CAT, glutathione peroxidase 및 glutathione re- ductase와 같은 필수적인 항산화 효소로 superoxide(O2･-) 를 과산화수소(H2O2)로 분해하는 것을 촉매한다(Khan 등, 2010). 양성 대조군으로 사용된 L-ascorbic acid의 경우 농도가 증가함에 따라 SOD 유사 활성이 증가하는 것을 확인 했으며, 1,000 µg/mL 농도에서 최대 활성을 나타내었다.
또한 밀싹과 새싹보리 주스를 메탄올로 5배 희석하여 추출 한 메탄올 추출물을 100%로 하여 SOD 유사 활성을 측정하 였다. 그 결과 메탄올 추출물 100%의 SOD 유사 활성은 각 각 81.82% 및 82.77%로 높은 활성을 보였으며, 50% 희석 액에서도 77.27, 80.75%로 높은 활성을 보였다. 새싹 주스
메탄올 추출물 50% 희석액은 L-ascorbic acid 250 µg/mL 보다 높은 SOD 유사 활성을 보였으며, 이를 통해 밀싹과 새싹보리의 우수한 항산화 활성을 확인할 수 있었다. 밀싹에 는 protease, amylase를 포함한 다양한 효소를 함유하고 있다고 알려져 있으며, 그중에서도 SOD를 풍부하게 함유하 고 있어 항산화 활성을 기반으로 하는 다양한 생리활성 효과 를 나타낸다고 알려져 있다(Singh 등, 2012). Kulkarni 등 (2006a)은 Mn-SOD 활성과 직접적 관련이 있는 망간이 밀 싹에 다량 함유되어 있으며, 밀싹의 성장 기간이 증가함에 따라 망간 함유량 또한 높아져 우수한 생화학적 활성을 나타 낼 수 있다고 제안하였다. 그뿐만 아니라 새싹보리 또한 풍 부한 SOD를 함유하고 있어 DNA 보호 효과 및 항암작용을 나타낸다고 알려져 있다(Lahouar 등, 2015). Byun 등 (2018)은 신경세포에 새싹보리 잎, 뿌리 및 줄기를 농도별 로 처리하여 세포 내 SOD 활성 증가 여부를 측정하였다.
그 결과 새싹보리 잎과 뿌리에 의해 세포 내 SOD 활성이 증가하였으며, 특히 잎에서 가장 높은 활성을 보였다고 나타 내면서 본 연구 결과와도 일치하였다.
밀싹과 새싹보리 주스의 지질과산화 저해 활성을 조사하 였다(Fig. 3). Linoleic acid를 40°C에서 9일간 방치하여 밀 싹 및 새싹보리 처리 유무에 따른 지질의 산화 정도를 thio- cyanate 방법을 이용하여 측정하였다. 산화 과정에서 생성 된 지질 과산화물(LOOH)은 ferrous thiocyanate와 반응하 여 Fe3+-thiocyanate complex를 형성하며, 이는 500 nm 에서 최대 흡광을 나타낸다. 7일까지 반응시간이 증가함에 따라 지질이 산화되면서 Fe3+-thiocyanate complex의 형 성에 따른 흡광도 증가가 관찰되었으며, 8일 이후에는 Fe3+- thiocyanate complex의 생성량이 오히려 감소하면서 흡광 도 값 또한 감소하였다. 반면 밀싹과 새싹보리 주스를 메탄 올로 5배 희석하여 추출한 메탄올 추출물을 100%로 하여 희석 농도별로 linoleic acid에 처리한 결과, linoleic acid의 산화가 상당히 저해되어 흡광도 증가가 미미하게 나타났다.
이는 양성 대조군으로 사용된 천연 항산화제인 α-tocoph- erol보다도 높은 수준의 지질과산화 저해 활성을 갖는 것으 로 확인되었다. 밀싹 주스의 경우 7일 차에서 67.49%의 최 대 저해율을 보였으며 새싹보리는 8일 차에서 57.25%로 최 대 저해율을 나타냈다. 두 가지 새싹주스 모두 높은 지질과 산화 저해능을 보였으나, 밀싹 주스 메탄올 추출물 10% 농 도가 새싹보리 50% 희석액과 비슷한 저해능을 보이면서 밀 싹 주스가 더욱 우수한 활성을 갖는 것을 확인하였다. 이와 유사한 결과로 Kulkarni 등(2006b)은 밀싹의 재배 조건에 따른 지질과산화 억제율을 조사하였으며, 재배 조건에 따라 11.4~52.9% 수준의 지질과산화 억제율을 갖는다고 보고하 였다. 따라서 본 연구 결과에서는 SOD 유사 활성 및 지질과 산화 저해 활성을 확인함으로써 밀싹과 새싹보리의 높은 항 산화 활성을 확인할 수 있었다. 이들의 우수한 항산화 활성 은 폴리페놀 및 플라보노이드, 비타민 C와 같은 유용 성분들 이 풍부하게 함유되어 있기 때문으로 사료된다. Chauhan
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Incubation time (day)
Absorbance at 500 nm . Negative control α-Tocopherol
WGJ 100% WGJ 50%
WGJ 10%
A
a
b cd e
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Incubation time (day)
Absorbance at 500 nm .
Negative control α-Tocopherol
BGJ 100% BGJ 50%
BGJ 10%
B
a
bc de
Fig. 3. Inhibition activity of lipid peroxidation by wheatgrass juice (A) and barley grass juice (B). WGJ, wheatgrass juice; BGJ, barley grass juice. Data are mean±SD of at least three replicates of each samples. Means with different letters indicated significant differences among samples at P<0.05 by Duncan's multiple range test.
Table 3. Digestive enzyme activities of wheatgrass juice and barley grass juice
Contents WGJ BGJ
100% 50% 10% 100% 50% 10%
Protease activity (unit/g) α-Amylase activity (unit/g)
108.54±7.07e 2.75±0.49d
52.84±6.11d 1.90±0.10c
12.21±3.65b 0.30±0.07a
26.47±1.96c 1.55±0.10c
14.84±2.45b 0.75±0.11b
1.20±0.87a 0.07±0.03a WGJ: wheatgrass juice, BGJ: barley grass juice.
Data are mean±SD of at least three replicates of each samples.
Means with different letters indicated significant differences among samples at P<0.05.
(2014)의 연구보고에 따르면 밀싹의 경우 성장 7일 차에서 잠재적 항산화능이 최대일 것이라고 나타났으며, Lahouar 등(2015)은 12~14인치 크기의 새싹보리를 수확했을 때 가 장 높은 효율을 나타낼 것이라고 보고하였다.
밀싹 및 새싹보리 주스의 소화효소 활성
밀싹과 새싹보리 주스의 생리학적 특성을 규명하기 위해 protease 및 α-amylase 활성 측정을 통해 소화효소 활성을 조사하였다(Table 3). 그 결과 밀싹 주스에서 108.54 unit/g 의 높은 protease 활성을 갖는 것을 확인하였다. 반면 새싹 보리의 경우 26.47 unit/g으로 밀싹에 비해 4.10배 낮은 활 성을 보였으며, 이는 밀싹 주스 50% 희석액보다도 낮은 수 치로 나타났다. 예로부터 밀싹에는 protease, amylase, li- pase, cytochrome oxidase, transhydrogenase, SOD와 같은 다양한 종류의 효소를 풍부하게 함유하고 있다고 알려 져 있으며, 그로 인해 혈액 순환 및 소화작용을 도울 수 있다 고 보고되어 왔다(Singh 등, 2012). 이는 본 연구에서 밀싹 이 높은 protease 활성을 나타내는 것과도 일치하는 결과이 다. Protease 효소 활성은 신선한 착즙 주스의 품질 지표로 서 사용 가능하며, 높은 protease 활성으로 인해 밀싹 주스 의 섭취는 소화작용을 돕는 데 효과적일 것으로 판단된다.
반면 새싹보리 주스에는 소화효소가 밀싹에 비해 다소 적게 함유된 것으로 확인되었다. 비교적 높은 활성을 보였던 protease와는 달리 밀싹과 새싹보리의 α-amylase 활성은 다소 낮은 수치를 보였으나, 두 가지 주스 모두 기질로 사용
된 전분의 분해 활성이 확인되었다. 다양한 논문에서 밀싹과 새싹보리에 amylase가 풍부하게 함유되어 있다고 보고되 었으나(Lahouar 등, 2015; Singh 등, 2012), 본 연구에서 α-amylase 활성 수치가 낮게 나타난 것으로 보아 대부분 β-amylase 형태로 존재할 것으로 사료된다. 따라서 밀싹과 새싹보리 주스의 섭취는 protease를 풍부하게 함유하고 있 어 단백질 소화 작용을 크게 개선할 수 있을 것으로 생각되 며, 두 가지 소화효소의 활성은 신선한 주스의 품질 지표로 써 밀싹과 새싹보리 주스가 착즙 과정에서 온도 상승 등의 원인으로 영양성분 및 효소들 파괴가 일어나지 않았음을 보 여주는 결과라고 생각된다.
밀싹 및 새싹보리 주스의 in vitro 소화 과정에 따른 항산화 성분 변화
밀싹 및 새싹보리 주스를 섭취 후 소화 과정에 따른 성분 변화와 그로 인한 생리활성 변화를 조사하기 위해 in vitro digestion 모델에서 위장 및 소장 소화 단계를 거침에 따른 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 변화를 조사하였다(Fig.
4A). 밀싹에는 apigenin, quercetin, luteolin과 같은 플라보 노이드 성분이 다량 함유되어 있어 높은 항산화 활성을 나타 낸다고 알려져 있으며(Singh 등, 2012), 새싹보리에는 sap- onarin, lutonarin과 같은 폴리페놀이 다량 함유되어 있다고 보고되어 왔다(Lee 등, 2015). 단백질 분해 효소인 pepsin 이 관여하는 위장 소화를 거치면 밀싹과 새싹보리의 총 폴리 페놀 함량은 각각 1.16배, 1.12배 증가하였으며, 총 플라보
0 5 10 15 20 25
Before digestion
Stomach Small intestine
Before digestion
Stomach Small intestine
WGJ BGJ
Contents (mg/100 g) .
TPC (mg GAE/100 g) TFC (mg NE/100 g)
d
B c
B b
A a D f
C e
C
A
0 50 100 150 200 250 300
Before digestion
Stomach Small intestine
Before digestion
Stomach Small intestine
WGJ BGJ
Reducing power (µM FeSO4/g) .
100% 50% 10%
c
a b c
a b c
aa a bc d e
bc d e
a b
B
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Before
digestion Stomach Small intestine Before
digestion Stomach Small intestine
WGJ BGJ
ABTS radical scavenging activity (%) . 100% 50% 10%
j
f
b l
i
c k
i
d h
e
a j
g
b j
h
c
C
Fig. 4. Total polyphenolics contents and antioxidant activities of wheatgrass juice and barley grass juice by in vitro digestion.
(A) Total polyphenolic compound and flavonoid content. Reduc- ing power (B) and ABTS radical scavenging activities (C) of wheatgrass juice and barley grass juice by in vitro digestion.
WGJ, wheatgrass juice; BGJ, barley grass juice. Data are mean±
SD of at least three replicates of each samples. Means with differ- ent letters indicated significant differences among samples at P<0.05.
노이드 함량은 각각 1.12배, 1.50배 증가하는 것을 확인하 였다. 반면 pancreatin 효소에 의한 소장 소화 과정에서는 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 증가가 1.02~1.05배로 위장 소화에 비해 미미한 증가율을 보였다. 이와 일치하는 결과로 Wootton-Beard 등(2011)은 23가지 채소 주스에 대해 in vitro digestion 과정에 따른 폴리페놀 함량과 항산 화 활성 변화에 조사하였다. 그 결과 위장 소화 과정을 거치 면 23가지 채소 주스의 폴리페놀 함량이 모두 증가하였으나 소장 소화 과정에서는 18가지의 채소 주스만 폴리페놀 함량 이 증가하였다. 위장 소화보다 소장 소화 이후에 총 폴리페 놀 증가율은 비교적 낮은 것으로 확인되어 본 연구와도 일치 하였다. 이러한 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량 증가는 소화 과정을 거치면서 화합물들의 다양한 구조적 변화 및 분해 때문으로 사료된다. 이는 항산화 성분들의 생체접근율 과 생체이용률이 증가할 수 있으며 이들의 항산화 능력 또한 증가할 수 있음을 의미한다(Wootton-Beard 등, 2011). 실 제로 새싹보리에 함유된 SOD의 경우 새싹보리의 산 가수분 해(acid hydrolysis)로 생성된 플라보노이드인 2”-O-GIV 와 같은 다양한 phytonutrients와 시너지 효과를 보이면서 SOD 활성이 더욱 증가할 수 있다고 알려져 있다(Lahouar 등, 2015; Markham와 Mitchell, 2003). 따라서 본 연구에 서는 in vitro digestion 과정에 따른 항산화 활성 및 ACE 저해능 변화를 조사하여 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 증가와의 상관관계를 확인하고, 새싹 주스 섭취 후에 나타날 수 있는 대사활성 변화를 조사하기 위해 계속된 실험을 수행
하였다.
밀싹 및 새싹보리 주스의 in vitro 소화 과정에 따른 환원력 변화
밀싹과 새싹보리 주스의 섭취 후 소화 과정에 따른 환원력 변화를 조사하기 위해 in vitro digestion 모델에서 FRAP assay를 수행하였다(Fig. 4B). 가장 먼저 소화 단계를 거치 기 전 새싹 주스의 환원력은 밀싹 MeOH 추출물 100%가 86.69 μM FeSO4/g, 새싹보리 MeOH 추출물 100%가 14.92 μM FeSO4/g으로 밀싹이 새싹보리보다 5.81배 높은 환원력 을 보였다. 소화 단계를 거치기 전 새싹 주스의 환원력은 비교적 낮은 편이었으나 위장 소화 과정을 거치면서 밀싹과 새싹보리의 환원력은 각각 3.04배 및 5.64배로 크게 증가하 는 것을 확인하였다. 새싹보리 주스는 밀싹 주스 50% 희석 액보다 낮은 환원력을 보였으나, 위장 소화 과정을 거치면서 소화 과정을 거치지 않은 밀싹 주스와 유사한 수준까지 환원 력이 증가하였다. 하지만 높은 환원력 증가를 보였던 위장 소화와 달리 소장 소화 단계에서는 환원력 증가가 관찰되지 않았으며, 밀싹과 새싹보리 모두 일정 수준의 환원력을 유지 하는 것으로 확인되었다. 이러한 환원력 증가는 소화 과정과 같은 대사과정을 거치면서 밀싹과 새싹보리에 함유된 폴리 페놀 및 플라보노이드와 같은 활성 성분의 구조 변화 및 분해 되면서 높은 환원력을 나타내는 구조로 변했기 때문인 것으 로 사료된다. 실제로 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 변화와 FRAP 활성 간의 상관관계를 분석한 결과, 폴리페놀과 FRAP
