감귤 과피 발효물 및 정유성분의 생리활성에 관한 연구

Abstract

제주에서 생산량이 가장 많은 과수인 감귤은 가공용으로 많은 양이 소비되고 있다. 가공 후 발생하는 부산물은 감귤 수확 후 짧은 기간 동안 막대한 양이 되는데 이를 처리하기 위해 드는 비용 때문에 대부분 자연에 투기하거나 방치시키는 실정이다. 이러한 가공 부산물을 효율적으로 처리하기 위하여 여러 분야에서 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 감귤 과피에서 추출한 정유성분의 항산화 및 항균활성, 과피 발효 추출물의 항산화 및 항염 활성 확인을 통한 새로운 기능성 소재로서의 활용 가능성을 검토하고자 하였다. 먼저, 온주밀감(C. unshiu)의 완숙과와 세토카(천혜향??, [Citrus unshiu x Citrus sinensis] x Citrus reticulate] x [Citrus reticulata x Citrus sinensis])의 미숙과, 완숙과 과피의 정유성분을 각각 추출하였다. ESR을 통한 항산화 활성(DPPH radical)은 세토카 미숙과가 가장 좋은 활성을 나타내었다. Paper disc diffusion 법에 의한 항균활성은 식중독 유발균 Listeria monocytogen 및 여드름균 Propionibacterium acnes에 대하여 우수한 항균활성을 보였고 특히, 세토카 미숙과에서 가장 높은 항균활성을 나타내었다. 두 번째 연구로는 감귤 과피를 이용하여 발효를 실시하고, 발효 후 추출물의 생리활성 변화를 확인하였다. 분말화시킨 온주밀감 과피를 열수추출 한 후, Aspergillus niger 를 첨가하고 5일간 진탕 배양하여 ethyl acetate로 추출하였다. 대조군으로는 A. niger 첨가 전, 열수 추출한 과피를 ethyl acetate로 추출하였다. 항산화 활성(DPPH, superoxide anion radical)을 ESR을 통하여 측정한 결과 발효 후 추출물이 발효 전 추출물에 비하여 농도 의존적으로 우수한 활성을 나타내었다. 또한, LPS로 자극시킨 RAW264.7 macrophage cell을 이용하여 추출물의 항염 효과를 확인하였다. 발효 후 추출물이 발효 전 추출물보다 NO(Nitric Oxide) 생성이 유의하게 감소하였으며, iNOS와 COX-2 단백발현도 발효 후 추출물이 유의성 있게 감소하였다. Pro-inflammatory cytokine인 TNF-α와 IL-6 생성 또한 발효 후 추출물에서 억제효과를 보였다. HPLC를 통한 발효 전•후 추출물의 성분분석 결과 발효 후 neohesperidin의 양이 현저히 증가하였고, 발효 전에는 없었던 hesperetin-7-O-glucose와 feruloyl methane이 새로 생성됨을 확인하였다. 많은 양이 증가되었던 neohesperidin을 실험해 본 결과 크게 활성을 띄지 않았으므로 새로 생성된 단일물질에 대한 추가적인 실험을 통하여 항 염증 작용기전을 확인해 볼 수 있을 것으로 기대한다. 본 연구 결과와 더불어 감귤 과피 등의 부산물을 기능성 도출 및 증대는 제주도 감귤의 새로운 활용방안으로 기대될 것이다.

'Satuma mandarin' of Citrus, yield of which is the highest among fruits produced in Jeju Island, is extensively consumed for processed food items. The amount of by-products of citrus produced from the processing within a short period after the harvest is tremendous. These by-products are mostly dumped into land or neglected because of coast involved in processing them. Various studies are currently underway to effectively deal with these by-products. In the present study, we aimed to explore the usefulness of the by-products as a new material by examining the anti-oxidative and anti-microbial activity of essential oil extracted from citrus peels, and anti-oxidative and anti-inflammatory activity of fermented extracts of citrus peels. First, essential oils were extracted from peels of mature fruit of Unshu (Citrus unshiu), and of immature and mature fruit of Setoka (Citrus unshiu x Citrus sinensis] x Citrus reticulate] x [Citrus reticulata x Citrus sinensis]), and the anti-oxidative activity (DPPH radical) of the essential oil was measured. The anti-oxidative activity of immature fruit of Setoka was the highest. Test of anti-microbial activity using paper disc method showed that the essential oils of citrus was excellent against food poisoning bacteria, L. mono and acne causing bacteria P. acnes. In particular, the anti-microbial activity of immature fruit of Setoka was the highest. Second, the peel of Unshu (C. unshiu) was fermented and the changes in physiological activity of extracts from the fermented peels were examined. Hydrothermal extraction of pulverized peels of citrus was performed, and Aspergillus niger was added to the extract. Then the extract was shake-cultured, and extraction was performed using EtOAc. As a control group, we extracted peel from hydrothermal extraction to EtOAc in advance addition A. niger. Anti-oxidative activity (DPPH, Superoxide anion radical) measured by ESR spectrophotometer showed that extracts obtained after fermentation had better concentration-dependent activity than extracts obtained before fermentation. In addition, anti-inflammatory activity of the extracts was examined using RAW264.7 murine macrophage cells stimulated with LPS. NO production, iNOS, and COX-2 expression significantly decreased more in extracts obtained after fermentation than extracts obtained before fermentation. TNF-α and IL-6 production, both of which are pro-inflammatory cytokine were inhibited by extracts obtained after fermentation. HPLC analysis of the extracts obtained before and after fermentation showed that neohesperidin level considerably increased after fermentation, and hesperetin-7-O-glucose and feruloyl methane that were not observed before fermentation were found after the fermentation. As neohesperidin which increased a lot did not show considerable activity, further test of newly produced single material is expected to reveal anti-inflammatory mechanism. It is expected that the identification and promotion of the function of the by-products of citrus will help find a new use of citrus of Jeju Island.