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ISSN : 1225-4339(Print)
ISSN : 2287-4992(Online)
The Korean Journal of Food And Nutrition Vol.30 No.4 pp.771-779
DOI : https://doi.org/10.9799/ksfan.2017.30.4.771

In Vitro Antioxidant Activities and Antimicrobial Activity of Lotus (Leaf, Stem, and Seed Pod) Extracts

Ki-Won Lee, Yong-Hwan Kim*, Kyung-Ok Shin†
Dept. of Food and Nutrition, Sahmyook University, Seoul 01795, Korea
*Dept. of Food Science and Biotechnology, Kyonggi University, Suwon 16227, Korea
Corresponding author: Kyung-Ok Shin, Dept. of Food and Nutrition, Sahmyook University, Seoul 01795, Korea. +82-2-3399-1657, +82-2-3399-1655, skorose@syu.ac.kr
20170425 20170525 20170703

Abstract

The purpose of this study was to investigate and analyze the total phenolic content (TPC), antioxidant activities (FRAP, ABTS, and DPPH), and antibacterial properties of lotus (Nelumbo nucifera) extracts. Lotus leaves, stems, and seed pods were extracted with deionized water at 95℃, and with 70.5% ethanol at 85℃. The TPC ranged from 8.12 to 215.12 GAE mg/g. The ethanol extract of the seed pod had the highest TPC, and the TPC of the corresponding deionized water extract was 161.45 mg/g. FRAP values ranged from 104.03 to 3,546.39 TEAC μmol/g, ABTS radical cation scavenging activities ranged from 105.11 to 3,956.94 TEAC μmol/g, and DPPH radical scavenging activities ranged from 37.29 to 2,549.46 TEAC μmol/g. EC50 values ranged from 0.26 to 9.63 mg/mL, and 0.31 to 21.21 mg/mL for ABTS and DPPH, respectively. The ethanol and deionized water extracts of the seed pod showed higher TPC and stronger antioxidant properties (FRAP, ABTS, and DPPH) than those of characteristic of the leaf extracts. The ethanol and deionized water extracts of the seed pod showed antimicrobial activity against Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, and Pseudomonas aeruginosa with inhibition zones of 9.0 to 14.0 mm, and the ethanol extract of the leaf showed antimicrobial activity against B. subtilis and S. aureus with inhibition zones of 9.0 and 10.0 mm, respectively. Thus, the lotus seed pod could be used to produce novel teas, and could be a potential source of therapeutic ingredients for food and medicine.


연잎, 연 줄기 및 연자방 추출물의 In Vitro 항산화 활성과 항균 활성에 관한 연구

이 기원, 김 용환*, 신 경옥†
삼육대학교 식품영양학과
*경기대학교 식품생물공학과

초록


    서 론

    Well-being 시대를 지나 well-dying 추세인 백세시대(百歲 時代)를 맞아 질병 없이 활기찬 노후를 생각하여 건강에 대 한 관심이 증대되고 있는 요즘 약(藥)보다 자연식품으로 이 를 보완하고자 하는 추세이며, 각종의 생리활성 효과를 가 지는 식물(植物)에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 이 에 부응하여 각종 wild herb, medicinal plants, herbal tea 등의 항산화 활성에 대한 보고와 항균 활성 및 약리성분에 관한 다수의 보고(Mothana & Lindequist 2005; Shunying 등 2005; Apetrei 등 2011; Lee 등 2013; Shin 등 2016; Zhang 등 2017)가 있다.

    최근 새로운 기능성 자원으로서의 활용을 위하여 연(蓮) 재배 및 수확 과정에서의 부산물에 대한 검토 필요성이 제 기되고 있다. 연(蓮)은 Genus Nelumbo Adans(Lotus) Species Nelumbo nucifera Gaen(Sacred lotus)으로서 온대로부터 열대 기후에 이르기까지 폭 넓게 분포되어 있으며, 수심 2.5 m 이 내의 범람지역, 호수, 습지, 늪, 호수 및 연못 등에서 서식하 며, 인공재배도 하고 있다. 연은 이집트를 비롯한 중동지역 과 인도, 중국 등에서 오래전부터 꽃, 잎, 열매(연밥, 蓮子) 및 뿌리(연근, 蓮根)까지 식품과 의약품으로 사용되어져 왔 다. 아시아 지역에서는 잎으로 밥을 싸서 먹거나, 어린 잎 또 는 어린 줄기를 다른 채소와 함께 샐러드나 피클로 만들어 먹기도 하며, 뿌리를 각종 요리의 재료로 다양하게 조리하여 soup, 튀김 등으로 섭취해 왔다. 또한 Dhanarasu & Al-Hazimi (2013)의 연구에서는 연이 약초로서도 다양하게 활용되어 설사, 비정상적 출혈, 소화불량, 발열, 불면증에 대한 전통 적인 민간요법 치료제로 사용되어 왔다고 보고하였다. Pal & Dey (2015)는 잎, 줄기, 열매 및 뿌리가 식용과 질병 치료를 위한 전통의약품으로 사용되어 왔으며, 완숙된 열매는 양질 의 단백질 자원 및 유지 자원으로 활용되기도 하고, 간 보호, 면역력 증진, 진통 효과, antiperkinsonian, 저혈당, 피부병 등 에 효과를 가지고 있다고 보고하였다. Hazarika 등(2016)은 연 이 중국과 인도 지역에서 생장하는 Asian lotus(Nelumbo nucifera)와 북미의 동부 및 남부 지역에서 생장하는 American lotus (Water chinquapin or Nelumbo lutea)로 분류되며, 해열, 면역력 증진, 항산화, 항바이러스, 설사 방지, 항염증, 항암, 간 보호, 상부 위장관 출혈, 저혈당 등에 효과를 가지고 있다 고 보고하였다. Huang 등(2011)Rather 등(2016)은 연근과 연잎 추출물의 육가공품 및 돼지고기와 쇠고기에 대한 항산 화 효과에 대하여 보고하였으며, Qi & Zhou(2013)는 연밥 껍 질 추출물의 Chinese cantonese sausage에 대한 항산화 및 비 만 방지 효과에 대한 유용성을 보고하였다. 또한 연잎 차 제 조와 그 품질 특성 및 연꽃이 기능성 음료로서의 항산화 효 과에 대한 Kim 등(2006)Nanasombat 등(2015)의 보고, 연잎 분말의 첨가가 설기떡과 절편에 대한 항균효과를 나타내었 다는 보고(Han & Yoon 2007; Yoon SJ 2007), 연근 분말 첨가 가 식빵 반죽 품질과 된장 품질에 미치는 영향에 대한 보고가 있다(Kim 등 2002; Park 등 2005). 이외에도 연잎과 연밥 및 연 근의 항산화 활성과 항균 활성을 검토한 다수의 선행 연구가 있다(Jung 등 2003; Lee 등 2005; Lee 등 2006a; Rai 등 2006; Li 등 2008; Akinjogunla 등 2009; Lee 등 2010; Yi 등 2016).

    우리나라에서는 백련의 꽃과 잎을 건조시켜 연꽃차와 연 잎차로 활용하며, 당뇨병 및 간 기능 증진에 효과가 있다고 알려져 차(茶)로 음용하고 있다. 또한 잎과 연근 및 연밥을 식용으로 광범위하게 사용하고 있다. 그러나 연밥을 채취한 후 연자방(蓮子房, seed pod)은 사찰 등에서 차와 술 등으로 일부 활용되기도 하지만, 대부분 토끼 등 초식동물의 사료로 일부 사용되거나, 폐기물로 분리되어 버려지고 있는 실정이 며, 연 줄기 역시 활용되지 못하고 폐기되고 있다. 이들 폐기 자원을 활용하기 위한 시도로 Kim 등(2016a)의 연잎, 연 줄기 및 연자방 분말이 흰쥐의 혈중 생화학적 인자에 미치는 영향 에 대한 보고, Al-Khafaji AH(2012)Devi & Krishna(2012)Gnana & Estherlydia(2014)의 연밥 껍질과 연 줄기의 항균효 과와 항산화 효과를 검토한 보고 등으로 관련 연구는 아직 미 미한 실정으로서 추가적인 연구가 더 이루어져야 할 것이다.

    이에 본 연구는 연 줄기나 연자방의 분말이나 이들의 추 출물을 새로운 음용 차(茶)로 제조하거나, 부가가치가 높은 생리활성 효과를 가지고 있는 기능성 자원으로서의 활용을 위한 기초자료를 제공하고자 항산화 및 항균 활성을 측정하 였다.

    재료 및 방법

    1.시료 준비

    연구에 사용된 연(蓮)은 백련으로서, 잎과 줄기는 2014년 9 월 중순, 연자방(蓮子房)은 연밥(蓮子)이 제거된 상태로 2014 년 10월 하순에 경기도 시흥에 위치한 연(蓮) 농원에서 구입 하였으며, 탈 이온수로 불순물을 세척하고 음건하여 분쇄 하고, 진공포장 후 -18℃ 냉동실에 보관하여 사용하였다. 이 들 분쇄한 재료들 20 g씩을 500 mL의 95℃ 탈 이온수와 85 ℃ 70.5% 에탄올에 각각 가하여 환류냉각기가 부착된 heating mantle에서 3시간씩 2회 추출하였다. 추출액은 압착 여과 후 원심분리(6,000 rpm, 30 min, 4℃)하고, 상등액을 45℃에서 진 공농축 후, 동결건조(LYPH-LOCK 12, Labconco, USA)하여 분말 시료로 하였다.

    2.시약

    본 실험에 사용된 시약들은 각각 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline- 6-sulfonic acid) diammonium salt form(ABTS), 6-hydroxy- 2,5,7,8-tetramethylchloroman-2-carboxylic acid(Trolox)는 Fluka(Switzerland) 제품, Folin-Ciocalteu reagent(FC reagent), 2, 4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine(TPTZ), 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), potassium persulfate는 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA) 제품, gallic acid, sodium carbonate, sodium acetate, acetic acid, FeCl3․6H2O는 Riedel de Haën(Selze, Germany) 제품을 사용하였으며, 기타 시약과 용매는 analytical grade를 사용하 였다.

    3.항산화 활성 측정

    1)측정용 시료 조제

    80% methanol 10 mL에 동결건조 분말(1 g)을 가하고, 1시 간 초음파 처리하여 용해시켜 상온에서 24시간 방치 후, 원심 분리(8,000 rpm, 10 min, 4℃)하여 조제 시료(100 mg/mL)를 제 조하였으며, 이를 24시간 이내에 사용하였다.

    2)총 페놀 함량 측정(Total Phenilic Content: TPC)

    연잎, 연 줄기 및 연자방의 총 페놀 함량 측정은 Waterhouse AL(2002)의 방법에 의하여 측정하였다. 조제 시료 20 μL에 탈 이온수 1.58 mL를 가하고, Folin-Ciocalteau’s(FC) reagent 100 μL를 첨가하여 vortex로 혼합하였다. 실온에서 5분간 반 응시킨 후, 20% sodium carbonate 용액 300 μL를 첨가하여 실 온의 암소에서 2시간 반응시키고 765 nm에서 흡광도를 측정 하였다. 총 페놀 함량은 조제 시료 1 g에 해당하는 gallic acid 의 용량(GAE mg/g dry weight)으로 표시하였다.

    3)FRAP에 의한 환원력 측정

    연잎, 연 줄기 및 연자방의 FRAP 환원력은 Pulido 등(2000) 의 방법에 의하여 측정하였다. FRAP 용액은 40 mM HCl에 10 mM TPTZ(2,4,6-tripyridy-s-triazine)을 녹인 용액 2.5 mL와 20 mM FeCl3․6H2O 2.5 mL 그리고 300 mM acetate buffer(pH 3.6) 25 mL를 혼합하여 37℃에서 보관하여 준비하였다. FRAP 용액 900 μL에 시료 30 μL와 탈 이온수 90 μL를 혼합하여 37℃에서 30분간 반응 시킨 후 595 nm 파장에서 흡광도(Spectrophotometer; Human corporation, Korea)를 측정하였다. 시료의 환원력은 trolox를 이용하여 TEAC μmol/g dry weight로 표시 하였다.

    4)ABTS 래디칼 소거활성 측정

    ABTS 래디칼 소거활성은 Re 등(1999)의 방법을 일부 변형 하여 측정하였다. 7 mM ABTS 용액과 140 mM potassium persulfate(K2S2O8)를 혼합하여 12~16시간 암소에서 반응시 킨 후 phosphate buffered saline(PBS, pH 7.4)를 사용하여 734 nm 파장에서 흡광도 값 0.7(±0.02)이 되도록 희석하여 사용하 였다. Radical inhibition(%)이 20~80%가 되도록 희석한 조제 시료 10 μL와 ABTS 용액 1 mL를 혼합하여 15분간 반응시킨 후, 734 nm 파장에서 흡광도(Spectrophotometer; Human corporation, Korea)를 측정하였다. ABTS radical cation scavenging capacity는 제시된 공식 (1)에 의하여 계산하였으며, 각 시료 의 래디칼 소거능은 TEAC μmol/g dry weight로 나타내었다.

    ABTS Scavenging activity(%) = [(ABTS Control  - ABTS Sample )/ABTS Control ]×100
    (1)

    • ABTSControl = Absorbance of a blank sample at the beginning of the reaction (t=0 min)

    • ABTSSample = Absorbance of a test sample at the end of the reaction (t=15 min)

    5)DPPH 래디칼 소거활성 측정

    DPPH 래디칼 소거활성은 Thaipong 등(2006)의 방법에 의 하여 측정하였다. DPPH stock solution은 DPPH 24 mg을 methanol 100 mL에 용해시킨 후 -20℃에서 보관하면서 사용 하였다. DPPH 용액은 515 nm 파장에서 흡광도 값 1.1(±0.02) 이 되도록 methanol로 희석하여 사용하였다. Radical inhibition (%)이 20~80%가 되도록 희석한 조제 시료 50 μL와 DPPH 용 액 2 mL를 혼합하여 실온의 암소에서 30분간 반응시킨 후, methanol을 blank로 하여 515 nm에서 시료의 잔존 흡광도를 측정하였다. DPPH radical scavenging capacity는 제시된 공 식 (2)에 의하여 계산하였으며, 각 시료의 래디칼 소거능은 TEAC μmol/g dry weight로 나타내었다.

    DPPH Scavenging activity(%) = [(DPPH Control  - DPPH Sample )/DPPH Control ]×100
    (2)

    • DPPHControl = Absorbance of a blank sample at the beginning of the reaction (t=0 min)

    • DPPHSample = Absorbance Absorbance of a test sample at the end of the reaction (t=30 min)

    6)EC50 value 측정

    ABTS radical cation scavenging capacity와 DPPH radical scavenging capacity의 EC50 value는 Alexander 등(1999)의 방법 에 따라 제시된 공식 (3)에 의하여 계산하였다.

    EC 50  = D -  [(A-50% max response) × (D - C)]/(A - C)]/(A - B)
    (3)

    • A = Immediately higher response of 50% max response

    • B = Immediately lower response of 50% max response

    • D = log concentration corresponding to A response

    • C = log concentration corresponding to B response

    4.항균 활성 측정

    1)Preparation of bacterial cultures

    연잎, 연 줄기 및 연자방의 항균 활성 측정을 위한 그람 양성균 및 그람 음성균은 한국생명공학연구원 유전자은행 (KCTC, Daejeon, Korea)에서 구입하였으며, 실험에 사용된 균 주와 배지는 Table 1에 제시하였다. 각 균주를 해당 배지에 접종하여 30 및 37℃에서 2회 계대 배양 후 항균 활성 실험 시까지 glycerol(20%, v/v)을 가하여 -80℃에서 보관하였다.

    2)Antibacterial assay

    추출물의 항균 활성은 disk diffusion 법으로 측정하였다 (EUCAST 2015). 항균 활성 평가를 위해 해당 배지(Difco, USA) 에 각 균주를 접종하여 30 및 37℃에서 18시간 동안 배양한 후, 각 균주를 0.5 McFarland turbidity standards로 조정하여 Mueller-Hinton agar(Difco, USA)에 100 μL 도말하고, 각 시료 추출물 20 μL를 흡착시킨 paper disc(6mm, Whatman, USA)를 Mueller-Hinton agar에 놓고, 35±1℃에서 16~20시간 배양 후 생육저지환(mm)의 크기를 측정하여 항균 활성을 평가하였 다. 대조구로는 ceftazidime 30 μg, gentamycin 10 μg, cefotaxime 30 μg, chloramphenicol 30 μg antibiotic disc(Oxoid Basingstoke, United Kingdom)를 사용하였으며, 생육저지환의 크기는 육안 으로 생육이 나타나지 않는 부분의 지름을 mm 단위로 측정 하였고, 3회 이상 평가 후 대표 결과로 나타내었다.

    5.통계처리

    모든 분석 항목에 대한 측정은 3회 반복하여 실시하였고, 획득한 결과는 SPSS(version 18.0; SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 를 이용하여 평균±표준편차를 구하였다.

    결과 및 고찰

    1.항산화 활성

    1)총 페놀 함량

    95℃ 탈 이온수와 85℃ 70.5% 에탄올 추출물의 총 페놀함 량은 Table 2에서와 같이 연잎, 연 줄기 및 연자방의 총 페놀 함량은 8.12~215.12 GAE mg/g으로 나타났다. 이중 연자방의 70.5% 에탄올 추출물의 경우, 가장 많은 215.12 GAE mg/g을, 연자방의 탈 이온수 추출물의 경우 161.45 GAE mg/g을 나타 내어 연잎에 비하여 5.1~6.2배의 함량을 나타내었다. 그러나 연 줄기는 탈 이온수 추출물과 70.5% 에탄올 추출물이 각각 8.12 GAE mg/g과 16.26 GAE mg/g을 나타내어 연잎에 비하 여 소량(31~39%)의 함량만을 나타내었다. 선행연구(Jeong 등 2010)에서는 백련잎, 백련근, 홍련잎 및 홍련근의 에탄올 추 출물의 총 페놀화합물의 함량이 각각 24.33, 5.13, 23.25 및 4.92 mg/g이라고 보고하였으며, 연잎의 80% 에탄올 추출물 ethyl acetate 분획물의 총 페놀 함량이 346 mg/g이라고 보고 (Lee 등 2015)하였다. 또한 112종의 traditional Chinese medicinal plant의 메탄올 추출물의 총 페놀 함량이 0.22~50.3 mg/100 g 이라는 보고(Cai 등 2004), herbal medicine인 Withania somniferaEnicostemma littorale의 열수 추출물과 hot methanol 추출 물의 총 페놀 함량이 9.9~44.41 mg/g이라는 보고(Vinotha 등 2014), medicinal plant 4종의 80% 메탄올 추출물의 총 페놀 함량이 33.42~84.8 mg/g이라는 보고(Johnson & Ayoola 2015), E. arvense(root, reproductive stem, vegetative stem)의 열수 추 출물과 70.5% 에탄올 추출물의 시료 농도에 따른 총 페놀 함 량이 각각 36.53~409.20, 17.87~203.20 및 16.53~167.87 mg/g 이라는 보고가 있다(Kim 등 2016b).

    2)FRAP 환원력

    95℃ 탈 이온수와 85℃ 70.5% 에탄올 추출물의 FRAP 환 원력은 Table 2에서와 같이 연잎, 연 줄기 및 연자방의 환 원력은 104.03~3,546.39 TEAC μmol/g으로 나타났다. 이 중 연자방의 70.5% 에탄올 추출물의 경우, 가장 높은 3,546.39 TEAC μmol/g을 보였으며, 연자방의 탈 이온수 추출물의 경 우 2,776.94 TEAC μmol/g을 나타내어 연잎에 비하여 5.2~6.2 배의 환원력을 나타내었다. 그러나 연 줄기는 70.5% 에탄올 추출물과 탈 이온수 추출물이 207.19 TEAC μmol/g과 104.03 TEAC μmol/g을 나타내어 연잎에 비하여 낮은 환원력(23~ 30%)을 나타내었다. 한편, 45종의 medicinal plant의 80% 메 탄올 추출물의 환원력이 1.23~453.53 μmol/g이라는 보고(Li 등 2008), 열수 추출한 black tea가 0.788 mol/kg, green tea가 1.825 mol/kg, 13종의 herbal tea가 0.127~1.725 mol/kg, 11종의 fruit tea가 0.301~1.121 mol/kg의 환원력을 나타내었다는 보 고(Veljković 등 2013), herbal medicine인 Withania somnifera 의 열수 추출물과 hot methanol 추출물이 677 μmol/g과 1,266 μmol/g, Enicostemma littorale의 열수 추출물과 hot methanol 추출물이 244 μmol/g과 659 μmol/g의 환원력을 나타내었다는 보고(Vinotha 등 2014)가 있다. 개망초의 열수 추출물과 70.5% 에탄올 추출물의 환원력이 33.54 μmol/g과 42.21 μmol/g이라 는 보고(Kim & Choi 2015), moss(H. plumaeforme, T. kanedae, L. juniperoideum)의 열수 추출물과 70.5% 에탄올 추출물의 환원력이 393.19~1,070.14 μmol/g이라는 보고(Shin 등 2016), E. arvense(root, reproductive stem, vegetative stem)의 열수 추출 물과 70.5% 에탄올 추출물의 시료 농도에 따른 환원력이 각 각 157.92~1,574.58 μmol/g, 160.14~1,234.58 μmol/g 및 161.25~ 1,985.14 μmol/g이라는 보고(Kim 등 2016b)되었으며, foxtail millet의 혼합용매(absolute EtOH:water:HOAC) 추출물의 환 원력이 3.02~26.94 μmol/g이라는 보고도 있다(Zhang 등 2017).

    3)ABTS 래디칼 소거활성

    ABTS 래디칼 소거활성은 Table 3에서와 같이 연잎, 연 줄 기 및 연자방의 소거활성은 105.11~3,956.94 TEAC μmol/g으 로 나타났다. 이중 연자방의 70.5% 에탄올 추출물의 경우, 가 장 높은 3,956.94 TEAC μmol/g을, 연자방의 탈 이온수 추출 물의 경우, 3,187.55 TEAC μmol/g을 나타내어 연잎에 비하 여 4.1~6.7배의 소거활성을 나타내었다. 그러나 연 줄기는 70.5% 에탄올 추출물과 탈 이온수 추출물이 287.39 TEAC μmol/g과 105.11 TEAC μmol/g을 나타내어 연잎에 비하여 낮 은 소거활성(23~30%)을 나타내었다. 한편, 112종의 traditional Chinese medicinal plant의 메탄올 추출물의 소거활성이 46.7~ 17,323 μmol/100 g이라는 보고(Cai 등 2004), 45종의 medicinal plant의 80% 메탄올 추출물의 소거활성이 0.97~265.43 μmol/g 이라는 보고(Li 등 2008), 열수 추출한 3종의 tea(green, white, black)가 1,772~1,328 μmol/g, 4종의 herbal tea(lemon balm, puerh tea, peppermint, chamomile)가 610~180 μmol/g의 소거활성 을 나타내었다는 보고(Anna 등 2010)가 있다. 열수 추출한 black tea가 3.21 mol/kg, green tea가 3.21 mol/kg, 13종의 herbal tea가 3.17~3.27 mol/kg, 11종의 fruit tea가 2.59~3.23 mol/kg의 소거활성을 나타내었다는 보고(Veljković 등 2013), herbal medicine인 Withania somnifera의 열수 추출물과 hot methanol 추출물이 88.42 μmol/g과 389.07 μmol/g, Enicostemma littorale 의 열수 추출물과 hot methanol 추출물이 38.95 μmol/g과 253.80 μmol/g의 소거활성을 나타내었다는 보고(Vinotha 등 2014)하였다. 개망초의 열수 추출물과 70.5% 에탄올 추출 물의 소거활성이 90.10 μmol/g과 116.97 μmol/g이라는 보고 (Kim & Choi 2015), moss(H. plumaeforme, T. kanedae, L. juniperoideum)의 열수 추출물과 70.5% 에탄올 추출물의 소거 활성이 1,078.11~2,587.33 μmol/g이라는 보고(Shin 등 2016), E. arvense(root, reproductive stem, vegetative stem)의 열수 추 출물과 70.5% 에탄올 추출물의 시료 농도에 따른 소거활성 이 각각 317.00~3,529.56, 285.89~2,627.33 및 383.67~3,951.78 μmol/g이라는 보고(Kim 등 2016b), foxtail millet의 혼합용매 (absolute EtOH:water:HOAC) 추출물의 소거활성이 3.69~59.92 μmol/g이라는 보고도 있다(Zhang 등 2017).

    4)DPPH 래디칼 소거활성

    DPPH 래디칼 소거활성은 Table 4에서와 같이 연잎, 연 줄 기 및 연자방의 소거활성은 37.29~2,549.46 TEAC μmol/g으 로 나타났다. 이중 연자방의 70.5% 에탄올 추출물의 경우 가 장 높은 2,549.46 TEAC μmol/g을, 연자방의 탈 이온수 추출물 의 경우 1,567.46 TEAC μmol/g을 나타내어 연잎에 비하여 7.4~9배의 소거활성을 나타내었다. 그러나 연 줄기는 70.5% 에탄올 추출물과 탈 이온수 추출물이 114.46 TEAC μmol/g 과 37.29 TEAC μmol/g을 나타내어 연잎에 비하여 낮은 소 거활성(21~33%)을 나타내었다. 한편, 열수 추출한 black tea 가 0.181 mol/kg, green tea가 0.18 mol/kg, 13종의 herbal tea 가 0.062~1.18 mol/kg, 11종의 fruit tea가 0.034~0.181 mol/kg 의 소거활성을 나타내었다는 보고(Veljković 등 2013), herbal medicine인 Withania somnifera의 열수 추출물과 hot methanol 추출물이 23.84 μmol/g과 134.41 μmol/g, Enicostemma littorale 의 열수 추출물과 hot methanol 추출물이 5.89 μmol/g과 41.31 μmol/g의 소거활성을 나타내었다는 보고(Vinotha 등 2014) 가 있다. 개망초의 열수 추출물과 70.5% 에탄올 추출물의 소 거활성이 10.80 μmol/g과 14.90 μmol/g이라는 보고(Kim & Choi 2015), moss(H. plumaeforme, T. kanedae, L. juniperoideum) 의 열수 추출물과 70.5% 에탄올 추출물의 소거활성이 42.11~ 298.78 μmol/g이라는 보고(Shin 등 2016), E. arvense(root, reproductive stem, vegetative stem)의 열수 추출물과 70.5% 에탄올 추출물의 시료 농도에 따른 소거활성이 각각 49.33~940.44, 96.00~ 1044.89 및 119.33~1,021.00 μmol/g이라는 보고(Kim 등 2016b)가 있으며, foxtail millet의 혼합용매(absolute EtOH: water:HOAC) 추출물의 소거활성이 0.93~4.74 μmol/g이라는 보고도 있다(Zhang 등 2017).

    5)EC50 value

    ABTS 래디칼 소거활성의 EC50 value는 Table 3에서와 같이 0.26~9.63 mg/mL로 나타났으며, 연자방의 70.5% 에탄올 추출 물의 경우, 0.26 mg/mL, 연자방의 탈 이온수 추출물의 경우 0.32 mg/mL로 나타났다. DPPH 래디칼 소거활성의 EC50 value 는 Table 4에서와 같이 0.31~21.21 mg/mL로 나타났으며, 연자 방의 70.5% 에탄올 추출물의 경우, 0.31 mg/mL, 연자방의 탈 이온수 추출물의 경우, 0.50 mg/mL를 나타내었다. 이를 통하 여 연자방의 70.5% EtOH 추출물과 탈 이온수 추출물이 연잎 의 추출물과 연 줄기의 추출물에 비하여 대단히 높은 ABTS 소거활성과 DPPH 소거활성을 나타내었다는 것을 알 수 있었 다.

    2.항균 활성

    연잎과 연자방의 95℃ 탈 이온수 추출물과 85℃ 70.5% 에 탄올 추출물의 5종의 균주에 대한 항균 활성은 Table 5에서 와 같이 3종의 균주에 대해서만 9.0~14.0 mm의 생육저지환 을 나타내었으며, 연잎의 에탄올 추출물이 B. subtilis 10.0 mm, S. aureus 9.0 mm, 연자방의 탈 이온수 추출물이 B. subtilis 12.5 mm, S. aureus 13.0 mm, P. aeruginosa 9.0 mm, 연자방의 에탄올 추출물이 B. subtilis 13.0 mm, S. aureus 14.0 mm, P. aeruginosa 9.0 mm를 나타내었다. 그러나 E. aerogenesE. coli에는 항균 활성을 나타내지 않았으며, 연잎 탈 이온수 추 출물과 연 줄기 추출물은 5종의 균주 모두에 대하여 항균 활성을 나타내지 않았다. 이는 S. aureus에 대한 연잎의 95% 에탄올 추출물과 70℃ 증류수 추출물이 14.3 mm, 10.3 mm 의 생육저지환을 나타내었으나, E. coli에 대해서는 항균 활 성을 나타내지 못했다는 보고(Yisa J 2009)와 연잎의 50~95% 에탄올 추출물이 S. aureus에 대하여 10.68~7.22 mm의 생육 저지환을 나타내었다는 보고(Lee 등 2012)와 유사한 경향을 나타내었다. 그러나 Arjun 등(2009)이 보고한 연잎의 메탄올 (50~100%) 추출물의 생육저지환이 B. subtilis 13.0~15.0 mm, S. aureus 10.0~12.0 mm로서 유사한 경향을 보였으나, E. coli 9.0~11.0 mm의 경우와는 상이한 결과를 나타내었다. 또한 연잎의 70% 에탄올 추출물의 증류수 분획이 B. subtilis, S. aureus, E. coli에 항균 활성을 나타내지 않았다는 보고(Lee 등 2006b), E. coli에 대하여 연 줄기의 메탄올 추출물(5~15 μg/ mL)이 1.1~1.4 mm의 확산을 보였다는 보고(Devi & Krishna 2012)와 유사한 경향을 나타내었다. 한편, 설기떡과 절편에 첨가한 연잎 분말이 항균효과를 나타내었다는 보고(Han & Yoon 2007; Yoon SJ 2007), 연꽃의 hydro distilled water 추출 물인 essential oil이 B. subtilis, S. aureus, P. aeruginosa에 대하여 항균 활성을 나타내지 못했으나, E. coli에 대하여 19.3 mm의 생육저지환을 나타내었다는 보고(Sittiwet C 2009), 연꽃의 열 수 추출물과 80% 에탄올 추출물이 B. subtilis, S. aureus, E. coli에 대하여 18.0~33.0 mm, 20.0~36.0 mm의 생육저지환을 나타내었다는 보고(Hassan 등 2009)와 연밥 껍질의 추출물이 E. coli에 대하여 12.0 mm의 생육저지환을 나타내었다는 Al-Khafaji AH(2012)의 보고도 있다.

    요약 및 결론

    본 연구에서는 연잎 및 연밥 채취 후 폐기되는 연 줄기 및 연자방을 새로운 자원으로 활용하기 위한 기초자료로 사용 하고자 항산화 및 항균활성을 측정하였다. 총 페놀 함량은 8.12~215.12 GAE mg/g 범위로서, 연자방의 에탄올 추출물이 가장 높았으며, 연자방의 탈 이온수 추출물은 161.45 mg/g으 로 나타났다. FRAP 환원력은 104.03~3,546.39 TEAC μmol/g 범위, ABTS 소거활성은 105.11~3,956.94 TEAC μmol/g 범위, DPPH 소거활성은 37.29~2,549.46 TEAC μmol/g 범위로서, 연 자방의 에탄올 추출물이 FRAP 환원력과 ABTS 소거활성 및 DPPH 소거활성이 가장 높게 나타났으며, 연자방의 탈 이온수 추출물은 FRAP 환원력 2,776.94 μmol/g, ABTS 소거 활성 3,187.55 μmol/g, DPPH 소거활성 1,567.46 μmol/g을 나타 내었다. EC50 value는 0.26~9.63 mg/mL(ABTS)와 0.31~21.21 mg/mL(DPPH) 범위로서 연자방 에탄올 추출물이 가장 높은 ABTS 및 DPPH 소거활성을 나타내었다. 연자방의 에탄올 및 탈 이온수 추출물의 B. subtilis, S. aureusP. aeruginosa에 대한 항균 활성은 9.0~14.0 mm의 생육저지환을 나타내었으 며, 연잎의 에탄올 추출물의 B. subtilisS. aureus에 대한 항 균 활성은 9.0~10.0 mm의 생육저지환을 나타내었다.

    이상의 결과를 종합해 보면, 연자방의 70.5% 알코올 및 열수 추출물은 연잎에 비하여 총 페놀 함량이 다량 존재하 며, 대단히 높은 FRAP 값과 ABTS 소거활성 및 DPPH 소거활 성을 가지고 있어서 기존의 차(茶) 등으로 활용되는 연잎을 대체하여 새로운 차(茶) 자원 식품의 이용 증대 및 약리효과 를 가지고 있는 자원으로서의 활용 가능성을 기대할 수 있다 고 판단된다. 또한 일부 균주에 대하여 항균 활성을 나타내어 새로운 항균 자원으로서의 가치도 있다고 하겠다.

    Figure

    Table

    Microorganisms and culture media
    Total phenolic content and FRAP value of lotus
    1)Deionized water extract at 95°C.
    2)70.5% ethanol extract at 85°C.
    3)Values represented mean±S.D. of three parallel measurements.
    ABTS radical cation scavenging activity of lotus
    1)Deionized water extract at 95°C.
    2)70.5% ethanol extract at 85°C.
    3)Values represented mean±S.D. of three parallel measurements.
    DPPH radical scavenging activity of lotus
    1)Deionized water extract at 95°C.
    2)70.5% ethanol extract at 85°C.
    3)Values represented mean±S.D. of three parallel measurements.
    Antibacterial activity of different common natural extracts concentrations and antibiotics against pathogenic bacteria using disc diffusion method
    1)Deionized water extract at 95°C.
    2)70.5% ethanol extract at 85°C.
    3)NIZ: No inhibition zone.

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