산양삼 분말을 첨가한 선식의 미용기능성 식품으로서의 응용 가능성
Applicability of Sunsik with Cultivated Wild Ginseng Powder as a Beauty Food
含有野山参粉的禅食（Sunsik）作为美容功能性食品的适用性
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Abstract
목적
본 연구에서는 산양삼 분말을 첨가한 선식의 항산화 활성을 확인하여 미용기능성 식품으로서의 응용 가능성을 검증하고자 하였다.
방법
산양삼 분말이 함유된 선식을 70% 에탄올로 추출하여 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical 소거능으로 항산화 활성을 측정하였다. 이화학적 분석은 AOAC 방법에 준하여 수분, 조지방, 조회분, 조단백질 함량을 측정하였으며 무기질 분석은 유도결합 플라즈마 측정법으로 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨의 함량을 분석하였다. 실험결과는 SPSS statistics 21을 이용하여 평균과 표준편차를 구하였으며 각 실험군에 대해 분산 분석(ANOVA)을 실시하였고, Duncan's multiple range test로 각 시료의 평균차이에 대한 사후 검정은 유의수준 5%에서 실시하였다.
결과
15년산 산양삼 분말 0.6%가 첨가된 선식의 총 폴리페놀 함량이 많았으며, DPPH radical 소거능도 우수하였다. 15년산 산양삼 분말 0.4%가 첨가된 선식의 일반 성분과 무기질 성분을 분석한 결과, 조단백질, 조회분 등은 대조군과 차이가 없었다.
결론
산양삼 분말이 첨가된 선식은 항산화 활성이 우수하므로, 체내 항산화 기능을 증진시킬 수 있는 미용기능성 식품으로서의 응용 가능성이 높은 것으로 판단된다
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Purpose
This study was carried out to investigate antioxidant activities of Sunsik supplemented with cultivated wild ginseng powder and its applicability as a beauty food.
Methods
After obtaining extracts from cultivated wild ginseng powder and Sunsik using 70% ethanol, the antioxidant activity of Sunsik supplemented with cultivated wild ginseng powder was measured using the radical scavenging activities of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH). The contents of calcium, phosphorus, magnesium, potassium, and sodium were also measured by an inductively coupled plasma method. The mean and standard deviation were calculated using SPSS statistics 21. ANOVA was performed for each test group and Duncan’s multiple range test was performed at the significance level of 5%.
Results
Total polyphenol contents of Sunsik with 0.6% 15-year cultivated wild ginseng powder (15yrWS0.6) were determined to be the highest one in all the samples, as was the DPPH radical scavenging activity of 15yrWS0.6.
Conclusion
Therefore, this study demonstrates that Sunsik possesses antioxidant activity, suggesting that supplemented with cultivated wild ginseng powder can act as an effective functional inner beauty food for health.
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目的
确认添加栽培野山参粉的禅食的抗氧化活性，鉴定美容健康食品的应用可行性。
方法
含有栽培野山参粉的禅食用70%乙醇提取，并利用1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl（DPPH）自由基消除法测定抗氧化活性。按照AOAC方法，通过物理化学分析测定水分，粗脂肪，粗灰分，粗蛋白。钙、磷、镁、钾和钠的含量也通过电感耦合等离子体方法测量。使用 SPSS statistics 21统计数据计算平均值和标准偏差，对每个测试组进行分散分析（ANOVA），并且在5％的显着性水平下进行Duncan的多范围测试。
结果
含有0.6％15年栽培野山参粉禅食 (15yrWS0.6）的总多酚含量被确定为是所有样品中最高的，而15yrWS0.6的DPPH自由基清除活性也是很优秀。测定含有0.4％15年栽培野山参粉禅食的一般成分和矿物质成分分析结果：粗灰分，粗蛋白含量与对照群相比无差异。
结论
含有栽培野山参粉的禅食的抗氧化性优秀，因此，作为一种增强体内抗氧化作用的美容健康食品充分具有应用可行性。
Introduction
현대사회는 경제발전, 생명과학기술의 획기적인 진보, 식생활 향상과 더불어 평균 수명이 증가되어 고령화 사회로의 진입이 가속화되고 있으며 건강한 삶에 대한 열망이 증대되고 있다(Lee et al. , 2015). 이를 위한 내적인 건강에 대한 관심, 신체 외적인 건강과 아름다움에 대한 기대 욕구도 증가하고 있다(Kim, 2005). 또한 뷰티 산업의 활성화는 건강한 아름다움에 대한 욕구를 가속화시켜 외면의 아름다움의 바탕이 되는 피부미용에 대한 관심이 고조되어 있다(Kang et al. , 2011). 이러한 피부 건강에 영향을 미치는 요인에는 피부 관리, 정신, 심리적 요인, 식생활 습관, 생리적 요인(내분비이상), 외부 환경적 요인(자외선, 기온변화), 생활 요인(수면부족, 피로) 등이 있다(Jung & Hwang, 2015). 균형 잡힌 영양섭취는 신체 발육을 양호하게 할뿐 아니라 정서적 안정 유지와 피부의 일차적 영양 기능에 매우 중요한 역할을 한다(Kim et al. , 2014). 이와 같은 시대적 요구에 부응하여 최근 미용기능성 식품에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 라벤더 향의 스트레스에 대한 연구(Kang et al. , 2013), 블루베리 등 추출물의 화장품 소재로서의 효능 연구(Jang, 2017)와 같은 기능성 식품의 outer beauty 연구와 특히 인삼을 이용한 피부 관련 식품에 대한 연구도 진행되고 있다(Yeom et al. , 2010). 인삼(Panax ginseng )은 오가피과(두릅나무과, Araliaceae )에 속하는 다 년생 초본으로 생장 환경에 따라 산에 야생하는 산삼, 산림에서 직파 또는 이식 재배하는 산양삼(장뇌삼), 일반 경작지에서 재배하는 재배삼으로 구별하고 있다(Shin et al. , 2001). 야생의 자연환경에서 성장한 산삼과 산양삼은 재배성장 조건의 인위적 조정 하에 생육한 재배삼보다 methionine, cysteine 및 tryptophan 같은 아미노산 함량이 1.9배 높아 항우울, 혈압저하, 면역력 강화 등의 활성에서 재배삼을 앞선다(Kim et al. , 2012). 또한 산양삼은 염증매개를 억제하고 항염증 매개체 생성을 증진시켜 염증으로부터 간을 보호하며(Kim et al. , 2015), 재배삼에서는 발견되지 않는 항암 관련 ginsenoside Rh2와 칼슘수산화 결정이 함유되어 있다(Choi et al. , 2007). 또한 산양삼은 홍삼보다 혈중 지질을 개선시키고 혈당을 감소시켰으며(Yun et al. , 2004), 암세포의 apoptosis에 영향을 미치는 인자들인 nitric oxide (NO) 생성, tumor necrosis factor alpha (TNFα) 활성이 산삼, 산양삼, 인삼 순으로 높아 항암 효과도 큰 것으로 나타났다(Kim et al. , 2004). 인삼류의 면역 증강 효과를 비교한 연구에서도(Kwon & Chung, 2004) interferon gamma (IFNγ) 발현은 산삼, 산양삼, 재배삼이 모두 증가되었으며, interleukin 12 (IL12) 생성에서는 산양삼이 높고, interleukin 4 (IL4) 생성에서는 산삼이 높게 나타나는 등 각기 다른 면역 조절효과를 보여 주고 있다. 그러나 산양삼이 미용기능성 식품으로서 연구된 바 없다. 한편 선식은 곡류, 채소 등의 식품 원료를 자연 건조하거나 60℃ 이하의 송풍 건조 또는 동결 건조 후 분말화한 생식과는 달리 선식을 구성하는 식품들을 열풍 건조 및 자연 건조 등으로 가공 처리한 제품으로 음용 편리성과 미생물 위해 정도가 생식보다 낮아 위생적으로 안전하다(Chung & Han, 2003). 선식은 구성 식품의 종류 및 비율 변화에 따라 열량은 낮고 각종 아미노산, 지방산, 무기질, 비타민 등의 영양소들을 다양하고 풍부하게 제공할 수 있는 영양 밀도가 우수한 가공 식품으로(Kim et al. , 2005) 영양적, 기능적, 관능적 특성을 달리 할 수 있는 다양성이 있다(Lee et al. , 2010). 현대인들은 건강한 아름다움에는 관심이 많으나 바쁜 생활로 식사를 불규칙하게 하거나 거르는 경우가 많아 영양 불균형을 초래할 수 있으며 이는 피부건강에 긍정적이지 않다. 선식은 쉽게 구입할 수 있고 조리과정을 최소화할 수 있는 편리성이 있으며 식물성 위주의 각종 영양소를 골고루 함유하고 있는 식품이다.
이에 본 연구에서는 산양삼을 첨가한 선식을 제조하여 일반 성분과 항산화 활성을 측정하여 미용기능성 식품으로서의 가능성을 알아보고자 하였다.
Methods
1. 연구재료
본 실험에 사용된 산양삼은 (주)지더블유씨(Korea)에서 구입하였다. 산양삼 첨가 선식에 들어가는 곡물류인 귀리, 현미, 찹쌀, 쌀보리, 발아보리, 대두, 흑태, 잎채류인 시금치, 양배추, 부추, 브로콜리, 근채류인 산약마, 천마, 우엉, 야콘, 연근, 더덕, 도라지, 견과류인 아몬드, 코코넛, 기타 단호박, 다시마, 표고버섯 등의 부재료는 ㈜한국뉴팜 퍼플네이처(Korea)에서 구입하여 사용하였다.
2. 추출물 제조
산양삼 분말 추출 시료는 산양삼 분말 무게 대비 20배 부피의 70% ethanol (EtOH; Sigma-Aldrich, USA)을 첨가한 후 72 h 동안 상온에서 추출시켜 여과지(Whatman filter paper No.3; GE Healthcare, USA)를 사용하여 여과하여 얻었다. 이렇게 얻은 추출액은 농축기(Rotary Evaporator, EYELA N-1110; Tokyo Rikakikai, Japan)로 용매를 증발시킨 후 동결건조기(FD5808; IlShinBioBase, Korea)로 동결 건조하여 분말화 한 후 냉동보관하여 사용하였다.
3. 산양삼 분말을 첨가한 선식 제조
산양삼은 65℃에서 8 h 건조 후 분쇄하여 40 mesh (Hahnshin S&T, Korea) 체에 내려 분말화 하였다. 기본 선식 즉 대조군에 10년산 산양삼 분말 및 15년산 산양삼 분말을 첨가하여 Table 1과 같이 시료를 제조하였다.
The ingredients of Sunsik prepared with 10- and 15-year-old cultivated wild ginseng powder
4. Total polyphenol 함량
10년산, 15년산 산양삼 분말 첨가량(0%, 0.2%, 0.4% 및 0.6%)을 달리하여 제조한 산양삼 분말 첨가 선식의 총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis의 방법(Folin & Denis, 1912)을 변형하여 측정하였다. 1,000 μg/mL 농도의 산양삼 분말 첨가 선식 추출물 희석액 1 mL를 취하여 sodium carbonate (Na2CO3; Sigma-Aldrich) 용액 1 mL를 가한 후 3 min간 정치한 후, 50% Folin-Ciocalteu 시약(Sigma-Aldrich) 0.2 mL를 가하여 반응시켜 microplate reader (BN 02514; Molecular Devices, USA)를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 tannic acid (Sigma-Aldrich)를 이용하여 작성한 표준곡선을 바탕으로 환산하여 나타내었다.
5. DPPH radical 소거능
10년산, 15년산 산양삼 분말 첨가량(0%, 0.2%, 0.4% 및 0.6%)을 달리하여 제조한 산양삼 첨가 선식 에탄올 추출물 시료의 DPPH (Sigma-Aldrich) 라디칼 소거능은 Blois (1958)의 방법을 변형하여 다음과 같이 실시하였다. 시료 0.1 mL에 1.5×10-4 M DPPH 용액을 가하여 실온 암소에서 30 min간 정치한 후 microplate reader를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 모든 실험은 3회 반복하여 평균값으로 계산하였다.
6. 산양삼 분말을 첨가한 선식의 이화학적 성분 분석
1) 일반성분
선식의 이화학적 성분은 AOAC (2005) 방법에 준하여 분석하였다. 즉 수분함량은 건조기(HAHNVAPOR HS-2005V-N; Hanshin S&T)를 이용하여 105℃에서 상압 가열 건조법(Jeong et al ., 2008)으로 측정하였고, 조지방 정량은 Soxhlet 추출장치(ROT-X-TRACT-S; Organomatio, USA)로 추출하여 측정하였으며, 조회분은 550℃에서 직접 회화법(Kim et al. , 2006)으로 분석하였으며, 조단백질 함량은 Auto-kjeldah법(Lee et al. , 2002)으로 분석하였으며, 탄수화물 함량은 100에서 조단백질, 조지방, 조회분 및 수분함량을 모두 더한 값을 빼는 탄수화물 계산법(Kong et al. , 2008)으로 산출하였다.
2) 무기질
선식의 무기질 분석은 유도결합 플라즈마 측정법(Hwang et al ., 2014)으로 칼슘(Ca), 인(P), 마그네슘(Mg), 칼륨(K) 및 나트륨(Na)의 함량을 측정하였다.
7. 통계처리
실험결과는 SPSS statistics 21 (IBM, USA)을 이용하여 평균과 표준편차를 구하였으며 각 실험군에 대해 분산 분석(analysis of variance, ANOVA)을 실시하였고 Duncan's multiple range test로 유의수준 5%에서 시료간의 유의차 검정을 실시하였다(p <0.05).
Results and Discussion
1. Total polyphenol 함량
1) 산양삼 분말의 total polyphenol 함량
총 폴리페놀은 항산화 활성에 대한 지표생리 활성물질로 수산기를 가지는 방향족 화합물이며 항산화, 항균, 항암작용 등에 관여하는 것으로 알려져 있다(Park et al. , 2016). 10년산 및 15년산 산양삼 에탄올 추출물 시료의 총 폴리페놀 함량은 Table 2에 제시된 바와 같다. 10년산 산양삼 분말의 총 폴리페놀 함량은 321.17±2.50 mg TAE/100 g이고, 15년산 산양삼 분말의 총 폴리페놀 함량은 334.86±9.50 mg TAE/100 g으로 10년산 산양삼 분말보다 유의적으로 높게 측정되었다. 이는 생장 년 수의 차이에서 나는 것으로 추측된다.
The total polyphenol content of 10- and 15-year-old cultivated wild ginseng
2) 산양삼 분말 첨가 선식의 total polyphenol 함량
산양삼 분말 첨가량(0, 0.2%, 0.4% 및 0.6%)을 달리하여 제조한 산양삼 첨가 선식 에탄올 추출물 시료의 총 폴리페놀 함량은 Table 3에 제시된 바와 같다. 산양삼 분말 첨가량이 0%인 대조군의 총 폴리페놀 함량은 163.54±2.45 mg TAE/100 g으로 측정되었고, 10년산 산양삼 0.2, 0.4, 0.6% 첨가 선식의 총 폴리페놀 함량은 각각 188.43±1.35, 197.48±2.63, 205.92±5.20 mg TAE/100 g으로 측정되었다. 그리고 15년산 산양삼 0.2, 0.4, 0.6% 첨가 선식의 총 폴리페놀 함량은 각각 190.61±4.63, 199.26±2.76, 207.82±3.46 mg TAE/100 g으로 측정 되었다.
The total polyphenol content of Sunsik prepared with 10- and 15-year-old cultivated wild ginseng powder
10년산 및 15년산 산양삼 분말 첨가량이 증가할수록 산양삼 분말 첨가 선식의 총 폴리페놀 함량 측정값은 유의성 있게 증가하였다(p <0.05). 이는 대조군보다 상대적으로 더 많은 폴리페놀을 함유하고 있는 산양삼 첨가량의 증가에 따른 것으로 보여진다.
2. DPPH radical 소거능 측정
1) 산양삼 분말의 DPPH radical 소거능
10년산 및 15년산 산양삼 에탄올 추출물 시료의 DPPH radical 소거능은 Table 4에 제시된 바와 같다. 10년산, 15년산 산양삼 분말의 DPPH radical 소거능은 각각 72.24±1.19, 80.17±1.64%로, 15년산 산양삼 분말의 DPPH radical 소거능이 10년산 산양삼 분말보다 상대적으로 높게 측정되었다. 산양삼의 생장 년 수의 차이에 따라 총 폴리페놀 함량에 차이가 나는 것처럼 DPPH radical 소거능도 산양삼 생장 년 수에 따라 증가하였다. 이는 Rhim et al. (2009)의 산양삼 추출물 농도가 증가함에 따라 활성산소 소거능이 증가하였다는 결과와 같은 양상을 보였다.
The DPPH radical scavenging activity of 10- and 15-year-old cultivated wild ginseng powder
2) 산양삼 분말을 첨가한 선식의 DPPH radical 소거능
산양삼 분말 첨가량(0, 0.2%, 0.4% 및 0.6%)을 달리하여 제조한 산양삼 첨가 선식 에탄올 추출물 시료의 DPPH radical 소거능은 Table 5에 제시된 바와 같다. DPPH radical 소거능 측정결과, 대조군의 경우는 34.46±0.24%로 나타났고, 10년산 산양삼 0.2, 0.4, 0.6% 첨가 선식의 경우는 각각 35.78±0.32, 36.64±0.27, 37.21±0.29%로 나타났으며, 15년산 산양삼 0.2, 0.4, 0.6% 첨가 선식의 경우는 각각 36.73±0.25, 37.74±0.19, 39.22±0.21%로 나타났다. 산양삼 분말 첨가량이 증가할수록 DPPH radical 소거능은 유의적으로 증가하여(p <0.05), 총 폴리페놀함량의 증가와 유사한 결과를 보였다. 이는 Jang et al . (2008)의 산양삼 비교연구에서 산양삼 추출물이 인삼에 비해 총 항산화능이 유의하게 높은 이유는 추출물 내에 존재하는 총 폴리페놀의 함량이 높기 때문이었다는 연구결과처럼 산양삼 분말 첨가량이 증가 할수록 총 폴리페놀 함량이 증가함에 따른 것으로 추측된다.
The DPPH radical scavenging activity of Sunsik prepared with 10- and 15-year-old cultivated wild ginseng powder
3. 산양삼 분말을 첨가한 선식의 이화학적 성분
1) 일반성분
대조군과의 관능평가 결과, 기호도가 가장 우수했던 15년산 산양삼 분말 0.4% 첨가 선식의 일반성분 함량을 분석한 결과는 Table 6에 제시된 바와 같다. 기본 선식은 100 g 당 수분이 6.10±0.05 g, 탄수화물 80.50±0.13 g, 조단백질 8.79±0.07 g, 조지방 2.40±0.12 g, 조회분 2.20±0.07 g으로 나타났다. 15년산 산양삼 분말 0.4% 첨가 선식의 일반성분 함량은 100 g 당 수분이 6.14±0.06 g, 탄수화물 80.79±0.12 g, 조단백질 8.84±0.08 g, 조지방 2.40±0.15 g, 조회분 2.22±0.08 g이었다. 이 같은 결과는 Lee et al. (2010)의 현미선식의 연구에서 탄수화물 81.0±5.2%, 조단백질 10.5±0.1%, 조지방 3.0±0.6%, 조회분 2.6±0.3%와 비슷한 결과를 보였다. 대조군과 비교하여 15년산 산양삼 분말 0.4% 첨가 선식의 탄수화물, 단백질, 조지방, 조회분 함량 등의 일반 성분 함량은 변화를 보이지 않았다.
General compositions of basic Sunsik and Sunsik prepared with 15-year-old cultivated wild ginseng powder (Unit: g/100 g)
2) 무기질
대조군과의 관능평가 결과 기호도가 가장 우수했던 15년산 산양삼 분말 0.4% 첨가 선식의 무기질 함량을 분석한 결과는 Table 7에 제시된 바와 같다. 대조군은 100 g 당 칼슘 56.03±0.21 mg, 인 220.96±5.44 mg, 나트륨 308.97±5.67 mg, 칼륨 505.59±7.72 mg, 마그네슘 63.40±0.24 mg으로 나타났다. 15년산 산양삼 분말 0.4% 첨가 선식의 칼슘은 56.91±0.49 mg, 인은 221.76±4.92 mg, 나트륨은 309.83±4.73 mg, 칼륨은 506.63±5.22 mg, 마그네슘은 64.16±0.21 mg으로 두 군간의 차이는 나타나지 않았다. 산양삼 함유 선식이나 대조군 모두 야생당근 등 많은 과채류가 첨가되어 칼륨 함량이 높게 나타난 것은 고혈압 등의 예방에 긍정적일 것으로 사료된다.
Mineral contents of basic Sunsik and Sunsik prepared with 15-year-old cultivated wild ginseng powder (Unit: mg/100 g)
Conclusion
본 연구는 산양삼 분말을 첨가한 선식의 항산화 활성 및 이화학적 성분을 분석하여 산양삼의 미용기능성 식품으로서의 가능성을 탐색하고자 하였다. 그 결과 총 폴리페놀 함량은 산양삼의 첨가량이 많을수록 높게 나타났으며 DPPH radical 소거능도 산양삼의 첨가량이 많은 시료에서 높게 나타났다. 또한 산양삼 15년산이 첨가된 선식이 산양삼 10년산이 첨가된 선식보다 폴리페놀 함량이 많았으며, DPPH radical 소거능 또한 높았다. 산양삼 분말 0.4% 첨가한 선식의 단백질, 조지방, 조회분 등의 일반 성분 및 무기질 함량은 대조군과 차이가 없었으나, 무기질 성분인 칼륨이 많이 함유되어 있어서 고혈압 예방에도 긍정적일 것으로 판단된다. 결론적으로 산양삼 첨가 선식은 총 폴리페놀 함량이 많고 DPPH radical 소거능이 높아 향후 항산화 미용기능성 식품으로서의 활용 가능성 뿐만 아니라 식사대용식, 환자식, 유아식 등으로 응용되는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 향후 산양삼을 이용한 미용기능성 식품에 관한 다양한 연구가 이루어지길 기대하는 바이다.