Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(1): 1 ~ 9 http://dx.doi.org/10.4163/jnh.2017.50.1.1 pissn 2288-3886 / eissn 2288-3959 Research Article 시판천연과일주스와채소주스의항산화능과임파구 DNA 손상방지효능비교 * 조미란 이혜진 강명희 민혜선 한남대학교식품영양학과 Comparison of antioxidant activity and prevention of lymphocyte DNA damage by fruit and vegetable juices marketed in Korea* Cho, Miran Lee, Hye-Jin Kang, Myung-Hee Min, Hyesun Department of Food & Nutrition, Hannam University, Daejeon 34124, Korea ABSTRACT Purpose: Fruit and vegetable juices are known to be rich sources of antioxidants, which have beneficial effects on diseases caused by oxidative stress. The purpose of this study was to directly compare the antioxidant activities of fruit and vegetable juices marketed in Korea. Methods: We analyzed four fruit juices, two vegetable juices, two yellow-green juices, and six mixed vegetable juices. Antioxidant activities were analyzed using 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) test, 2,2'- azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonate) (ABTS) test, and oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay. Protective effects against DNA damage were determined using an ex vivo comet assay with human lymphocytes. Results: DPPH radical scavenging activities were in the following order: blueberry juice > mixed vegetable C juice > kale juice > mixed vegetable P juice > grape juice. ABTS radical scavenging activities were in the following order: blueberry juice > mixed vegetable C juice > grape juice > mixed vegetable P juice > kale juice. Peroxyl radical scavenging activities as assessed by ORAC assay were in the following order: blueberry juice > kale juice > mixed vegetable C juice > grape juice. Grape or blueberry juice showed strong abilities to prevent DNA damage in lymphocytes, and the difference between them was not significant according to the GSTM1/GSTT1 genotype. Conclusion: Antioxidant activities of fruit and vegetable juices and ex vivo DNA protective activity increased in the order of blueberry juice, grape juice, and kale juice, although the rankings were slightly different. Therefore, these juices rich in polyphenols and flavonoids deserve more attention for their high antioxidant capacity. KEY WORDS: fruit juice, vegetable juice, blueberry juice, antioxidant activity, comet assay 서론 여러역학연구와영양중재연구에서과일과채소의섭취량이증가할수록심장순환계질환으로인한사망률과고혈압및뇌졸중의위험이감소한다는결과가비교적일관성있게보고되고있다. 1-3 채소와과일에는칼륨, 엽산, 비타민, 섬유소및페놀화합물등이풍부하여산화스트레스를줄여주고, 혈중지질개선, 혈압저하, 인슐린민감성증가및인체항상성조절에도움을주는것으로보고되고있다. 과일과채소섭취에따른건강증진효과를설명하는직접적인작용기전은확실히규명되지않았으나비타민 C, 카로티노이드등의항산화비타민과페놀화합물의생리적기능과활성이중요한요인으로연구되고있으며, 대체로과채류에함유되어있는폴리페놀화합물함량과관련성이높은것으로알려져있다. 특히과일과채소의성분가운데활성산소및활성질소에의한손상으로부터조직을보호해주는비타민및생리활성물질들의항산화효과가활발하게보고되고있으며, 4,5 과채류주스도지질과산화를지연시키고 DNA를손상으로부터보호하는항산화활성이높아서심혈관계질환, 암등만성질환발병위험을낮추어주는건강에이로운식품으로보고되고있다. 6-8 과일과채소의건강증진효과가밝혀지면서미국과유 Received: November 25, 2016 / Revised: December 22, 2016 / Accepted: January 16, 2017 *This research was supported by 2015 Hannam University Research Funds. To whom correspondence should be addressed. tel: +82-42-629-8792, e-mail: hsmin@hnu.kr 2017 The Korean Nutrition Society This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
2 / 시판주스의항산화능및 DNA 손상방지효과비교 럽각국에서는과일과채소를충분히섭취하도록권장하고있다. 이들국가에서는전체과일섭취량가운데 ⅔를천연과일로섭취하고 1/3을과일주스로섭취하고있는것으로조사되고있다. 9 일반적으로가공하지않은천연과일과채소가비타민과생리활성물질을더많이보유하므로건강증진에우수한효과를나타내지만, 시판과일주스와채소주스는편리하게이용할수있다는장점이있으므로과일과채소대용품인과채류주스의선호도및소비량이꾸준히증가하고있다. 최근우리나라소비자들의건강에대한높은관심으로인해건강에도움이되는먹거리에대한요구가커지면서단일재료주스, 녹즙및혼합주스등다양한형태의주스가제조 판매되어항산화효능을마케팅기반으로시판되고있다. 2008년도국민건강영양조사자료에의하면우리나라사람들은오렌지주스, 포도주스, 감귤주스, 토마토주스, 사과주스, 석류주스, 파인애플주스등의과채류주스를가장많이섭취하고있었으며이가운데오렌지주스는전체섭취량의 50.1% 를차지하고있어서가장대중적인주스인것으로보고되었다. 10 지금까지우리나라에서시판중인과채류주스를대상으로수행된연구들은단일과일주스나단일채소주스를대상으로이화학적특성과기능성, 11 항균, 항산화, 항혈전활성, 12 총페놀함량 6,7 등을보고하였으며, 혼합주스나녹즙의항산화활성에대한연구는드물다. 따라서우리나라에서시판되고있는과일및채소주스, 녹즙, 혼합주스의항산화활성및항산화기능성에대한연구가필요하다. 식품내에서항산화활성을나타내는생리활성성분은종류가다양하며각성분들은서로다른반응기전에의해항산화활성을나타낼수있으므로, 항산화활성을측정하기위해서는다양한항산화분석법을이용하여항산화활성을평가하고가능한한생리적조건에가까운조건에서분석하는것이중요하다. 13,14 이와같이한가지항산화활성측정방법으로는식품의항산화활성을정확하게반영하기어려우므로본연구에서는세가지다른항산화활성분석법 [DPPH radical 소거활성측정법, oxygen radical absorbance capacity (ORAC) 분석법, trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) 에의한항산화활성측정법 ] 을적용하여우리나라에서시판되고있는 14종의과채주스의항산화활성을측정하였으며, 주스의항산화기능성을측정할목적으로항산화활성이가장높게나타난과채주스 4종을대상으로 comet 분석을수행하여 ex vivo DNA 손상방지효과를조사하였다. 연구방법 재료본연구에서조사한주스는시중에서판매되는 100% 천연과채류주스가운데폴리페놀화합물함량이높으면서대중들에게기호도와접근성이높은주스가운데우리나라국민들이많이소비하고있는과채류주스를참고하여선정하였다. 9 과일주스 4종 ( 포도주스, 오렌지주스, 파인애플주스, 블루베리주스 ), 채소주스와녹즙 4종 ( 채소주스 ; 당근주스, 토마토주스 : 녹즙 : 케일녹즙, 명일엽녹즙 ), 시판혼합주스 6종 ( 채소혼합주스 A, B, C, Y, R, P) 을선택하여총 14종의주스를분석하였다. 분석용주스는제조회사가노출되는것을피하는방식으로명명하였다. 주스는신선한제품을시중에서구입한후동결건조기 (PVTFS10R, 일신랩, Korea) 를이용하여선반 -40 o C, 챔버 -60 o C 이하의조건으로동결건조한후 -80 o C에보관하면서분석에이용하였다. DPPH 라디컬소거활성측정 DPPH 유리라디칼소거활성은 Chen 등 15 의방법을일부수정하여측정하였다. DPPH는화학적으로안정된유리라디칼을가지고있는수용성물질로항산화활성이있는물질과만나면전자를내주면서라디칼이소멸되고색이변하므로, 시료의전자공여에의한유리라디칼소거능의측정에이용된다. 시료를증류수에녹여농도별로희석한시료 10 μl에 120 μm DPPH/ 에탄올용액 190 μl를가하여 37 o C에서 30분동안항온유지한후 517 nm에서흡광도를측정하였다. 시료의농도는선행연구를토대로 100, 500, 1,000 μg/ml로희석하여사용하였으며, 농도별로희석한시료대신증류수를첨가한것을 blank로사용하였다. 각농도별측정값은 blank값과비교하여 % Inhibition 로표현하였다. % Inhibition Absorbance = control Absorbance --------------------------------------------------------------------------------------------- sample 100 Absorbance control Absorbance blank Oxygen radical absorbance capacity (ORAC) 측정 ORAC 분석법은 peroxyl radical의소거능을분석하는방법으로서유리라디칼에의한형광표지물질인 fluorescein 의감소율을측정하여짧은시간존재하는라디칼에대한항산화반응을검정하는방법이다. 본연구에서는 Ghiselli 등 16 의방법을이용하였으며, 96-well microplate (black) 에 75 mm phosphate buffer 에녹인 80 nm fluorescein 용
Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(1): 1 ~ 9 / 3 액 100 μl와측정시료 50 μl ( 시료농도 : 10 μg/ml) 를넣고 80 mm 2,2'-azobis(2-amidino-propane)dihydrochloride (AAPH) 50 μl를첨가하여잘혼합한다음 GENios fluorescence plate reader (TECAN Trading AG, Switzerland) 를이용해 37 o C에서 2분간격으로형광값을측정하였다 (excitation wavelength 485 nm, emission wavelength 535 nm). 시료의 ORAC값은각시료의형광값과 blank의형광값간의넓이차이로계산하였다. Trolox (6-hydroxy- 2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid) 를표준물질로사용하였으며모든결과는 trolox equivalent (mm TE) 로환산하여나타내었다. TEAC (trolox equivalent antioxidant capacity) 에의한항산화활성측정주스의 TEAC에의한항산화활성은 Aruma 등 17 의방법에의해측정하였다. 2',2'-Azinobis(3-ethylbenzothiazline- 6-sulfonate) (ABTS) 는유리기와반응하여안정된양이온인 ABTS + radical을생성하므로 ABTS + 용액과과황산칼륨용액을반응시켜생성되는 ABTS + radical의환원반응에의해항산화능을측정하였다. TEAC 분석에사용한시료의농도는선행연구를토대로 100, 500, 1,000 μg/ml로희석하여사용하였으며, ABTS 용액 990 μl에시료용액 10 μl 를첨가하여 37 o C 에서 6 분간반응시키면서 734 nm 에서흡광도를측정하였다. TEAC값은 trolox를항산화표준물질로사용하여측정한검정곡선을이용하여계산하였다. Comet assay Comet assay는 Singh 등 18 의방법을일부수정하여수행하였다. 19 이상의세가지 in vitro 분석결과에서항산화활성이가장높게나온주스 4종 ( 블루베리주스, 채소혼합주스 C, 케일녹즙, 포도주스 ) 을대상으로인체임파구를이용한 comet assay 방법으로 DNA 손상방지효과를측정하였다. Comet assay에사용한임파구는 glutathione S-transferase (GST) 유전자다형성을기준으로각유전자별로 4 군으로분류하여주스시료전처리에의한 DNA 손상보호효과를측정하였다. GST는외부유해물질에대해해독작용을하는 phase II 효소계의대표적인항산화효소로서친전자성화합물과글루타티온을결합시키는작용을촉진하여산화스트레스에의해생기는화합물들을불활성화하여생체를보호하는효소이다. 20 따라서본연구에서는과채주스의임파구 DNA 손상감소효과를조사함과동시에 GST 유전자별 DNA 손상감소효과를분석하였다. 채혈및임파구처리본연구는한남대학교 IRB 심의절차를거쳐승인을받은후 20대건강한흡연중인남자 50명내외대상자들의자발적인동의하에수행하였다 (IRB No. 2012-03K). 흡연이산화스트레스를높이는것으로알려져있으므로흡연하는성인남자를대상자로선정하여 GST 유전자다형성을기준으로네가지유전자별로 3명씩총 12명의실험대상자를최종확정하였다. 채혈하기전 8시간이상금식하도록지도하였다. GSTM1과 GSTT1 유전자는 Bell 등 21 의방법과 Pemble 등 22 의방법을각각이용하여분석하였다 (Table 1). 헤파린이처리된 100 μl 멸균튜브에전혈을담아 3시간이내에임파구를분리한후 storage buffer에넣어현탁액상태로 -20 o C에서한시간냉동한후, -80 o C로옮겨냉동저장해두고분석에사용하였다. 과채류주스시료의처리농도범위를결정하기위해예비실험을수행한결과, 각주스시료의농도 10~1,000 μg/ ml 범위가 DNA 손상감소효과가나타나기시작하는농도와 DNA 손상감소효과가더이상증가하지않는안정농도로조사되었다. 즉, DNA 손상정도가산화스트레스유발제인 H 2 O 2 를사용하는 positive control과아무것도처리하지않은 negative control의범주내에속하도록시료의농도를설정하였다. 비교군으로비타민 C를사용하였으며예비실험에서비타민 C와 4종의주스 ( 블루베리주스, 채소혼합주스 C, 케일녹즙, 포도주스 ) 모두가 10 μg/ml에서임파구 DNA 손상감소효과를나타냈으므로, 시료농도 10 μg/ml에서 comet assay를수행하였다. 전처리된임파구를 PBS로세척한후, 산화스트레스에의한 DNA 손 Table 1. Primer sequences used in the PCR reaction for GST genotyping Primer GSTT1-forw. GSTT1-rev. GSTM1-forw. GSTM1-rev. β-globin-forw. β-globin-rev. Seqeunce (5' ------- 3') ttc ctt act ggt cct cac atc tc tca ccg gat cat ggc cag ca gaa ctc cct gaa aag cta aag c gtt ggg ctc aaa tat acg gtg a caa ctt cat cca cgt tca cc gaa gag cca agg aca ggt ac
4 / 시판주스의항산화능및 DNA 손상방지효과비교 상을유발하기위해 100 μm H 2 O 2 로 4 o C에서 5분동안반응시켰다. PBS로세척한후 comet assay를실시하여임파구의 DNA 손상을측정하였다. Comet assay 임파구세포와 low melting agarose gel (LMA) 을혼합하여슬라이드에분산시킨후 4 o C 냉장고에보관하였다. 젤이굳으면 LMA를한겹더덮은후, 슬라이드를완충용액에담가세포를용해시키고 DNA 이중나선구조를풀어주었다. 세포용해가끝난슬라이드를전기영동장치에배열하고 4 o C의완충용액을채워 20분간전기영동을실시하였다. 전기영동이끝난후 tris 완충용액으로충분히세척하였으며, 핵을염색한후형광현미경에서관찰하면서 comet 영상을분석하였다. 각세포핵영상은 comet image analyzing system이설치된컴퓨터상에서분석하였다. 시료의농도범위 (10~1,000 μg/ml) 를나누어임파구 DNA 손상지표중 tail length 값에 tail %DNA를곱해준 tail moment (TM) 값으로나타냈다. 핵으로부터이동한 DNA 파편거리를정량하여임파구 DNA 손상정도를분석하였다. 자료의통계처리항산화활성실험은각시료별로세번반복하여수행하여평균치 ± 표준편차를구하였다. 각군별로유의성검증은 one-way 분산분석 (ANOVA) 을시행하여 F 값을구하였고사후분석에는 Duncan's multiple range test를이용하였다. 모든통계는 SPSS-PC+ 통계패키지 (version 19.0) 를이용하여처리하였다. 결 DPPH, TEAC, ORAC에의한항산화활성비교각주스제품의 DPPH 라디칼소거활성을측정한결과는 Table 2와같았다. DPPH 라디칼소거능은블루베리주스의산화억제값 (% inhibition) 이 99.1% 로선정한시판과채주스가운데항산화활성이가장높게나타났다. 그다음이채소혼합주스 C 86.2%, 케일녹즙 69.7%, 채소혼합주스 P 56.2%, 포도주스 54.8%, 오렌지주스 37.0%, 파인애플주스 34.3%, 채소혼합주스 B 32.4%, 채소혼합주스 R 25.3%, 채소혼합주스 A 20.2%, 당근주스 19.1%, 채소혼합주스 Y 19.0%, 토마토주스 16.4%, 명일엽녹즙 11.2% 순으로나타났다. TEAC 분석법에의해각주스제품의항산화활성을측정한결과는 Table 2와같았다. TEAC 분석에서도블루베리주스 (30.0 μmol/ml) 의항산화활성이가장높았으며, 과 Table 2. Antioxidant capacity of commercial fruit and vegetable juices in Korea 1) Juices DPPH (% inhibition) TEAC (μmol/ml) ORAC (μmol of TE 2) /ml) Blueberry 99.1 ± 1.2 30.0 ± 0.1 3.9 ± 0.1 Mixed vegetable C 86.2 ± 1.6 28.4 ± 0.1 2.1 ± 0.1 Kale 69.7 ± 1.3 23.0 ± 0.1 3.1 ± 0.2 Mixed vegetable P 56.2 ± 0.9 23.5 ± 0.4 0.9 ± 0.1 Grape 54.8 ± 0.2 25.1 ± 0.2 1.7 ± 0.1 Orange 37.0 ± 1.0 19.1 ± 0.3 1.5 ± 0.2 Pineapple 34.3 ± 0.6 10.1 ± 0.1 0.7 ± 0.1 Mixed vegetable B 32.4 ± 0.8 13.6 ± 0.1 0.8 ± 0.2 Mixed vegetable R 25.3 ± 0.2 7.7 ± 0.3 0.5 ± 0.1 Mixed vegetable A 20.0 ± 0.7 7.8 ± 0.1 0.3 ± 0.1 Carrot 19.1 ± 1.5 9.6 ± 0.2 0.3 ± 0.1 Mixed vegetable Y 19.0 ± 0.0 2.5 ± 0.2 0.3 ± 0.1 Tomato 16.4 ± 0.8 5.2 ± 0.1 0.6 ± 0.1 Angelica 11.2 ± 1.1 18.5 ± 0.3 1.0 ± 0.1 1) DPPH, free radical scavenging acitivity by diphenyl-1-picrylhydazyl radical; TEAC, Trolox equivalent antioxidant capacity; ORAC, oxygen radical absorbing capacity; Values are mean value ± S.D. 2) TE: trolox equivalent 채소혼합주스 C (28.4 μmol/ml), 포도주스 (25.1 μmol/ ml), 채소혼합주스 P (23.5 μmol/ml), 케일녹즙 (23.0 μmol/ml), 오렌지주스 (19.1 μmol/ml), 명일엽녹즙 (18.5 μmol/ml), 채소혼합주스 B (13.6 μmol/ml), 파인애플주스 (10.1 μmol/ml), 당근주스 (9.6 μmol/ml), 채소혼합주스 A (7.8 μmol/ml), 채소혼합주스 R (7.7 μmol/ml), 토마토주스 (5.2 μmol/ml), 채소혼합주스 Y (2.5 μmol/ ml) 순으로나타났다. ORAC 분석법에의해각주스제품의항산화활성을측정한결과는 Fig. 1과같았다. ORAC값은블루베리주스 (3.9 mm TE) 가가장높았으며, 케일녹즙 (3.1 mm TE), 채소혼합주스 C (2.1 mm TE), 포도주스 (1.7 mm TE), 오렌지주스 (1.45 mm TE), 명일엽녹즙 (1.0 mm TE), 채소혼합주스 P (0.9 mm TE), 채소혼합주스 B (0.8 mm TE), 파인애플주스 (0.7 mm TE), 토마토주스 (0.6 mm TE), 채소혼합주스 R (0.5 mm TE), 채소혼합주스 A (0.3 mm TE), 당근주스 (0.3 mm TE), 채소혼합주스 Y (0.3 mm TE) 순으로나타났다. 시판주스의항산화활성을전체적으로비교해보면, 위의세가지 in vitro 분석법으로측정된항산화활성은다소의차이는있었지만대체로유사한순으로나타났다. 시판과채주스가운데블루베리주스의항산화활성이가장높았으며다음과같은순으로항산화활성이높았다 : 블루베리주스 > 케일녹즙 > 채소혼합주스 C > 포도주스 > 채소혼합주스 P > 오렌지주스 > 명일엽녹즙 > 채소혼합주스 >
Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(1): 1 ~ 9 / 5 Fig. 1. Comparison of ORAC values of ethanol extracts of commercial vegetable and fruit juices in Korea. Each bar represents the mean value with standard deviation. Fig. 2. The ex vivo effects of vitamin C, blueberry juice, mixed vegetable C juice, kale juice, and grape juice on H 2 O 2 -induced DNA damage in human lymphocytes. Each bar represents the mean value with standard deviation. Each DNA damage (%) was calculated using tail moment by comparing with positive control. Vitamin C was used as a reference pure compound. N; negative control, P; positive control 파인애플주스 > 당근주스 > 채소혼합주스 A > 채소혼합주스 R > 토마토주스 > 채소혼합주스 Y. GST 유전자다형성별항산화주스의 DNA 손상방지효과 GST는활성산소종으로부터세포를보호해주는효소로서항산화과정에서중요한효소이므로실험대상자들을 GST 유전자인 GSTM1 및 T1 유전자형에따라 4군으로나누어과채류주스의 DNA 손상방지효과를조사하였다. 분리한인체임파구에비타민 C 와시판과채류주스 4 종 ( 블루베리주스, 채소혼합주스 C, 케일녹즙, 포도주스 ) 을각 각 10 μg/ml로전처리한후 DNA 손상감소효과를분석하였다. 전체임파구에서측정한 tail moment로부터상대적인 DNA 손상정도계산하여 Fig. 2에나타냈다. 과채주스또는비교군으로사용한비타민 C를임파구에전처리하였을때모든유전자군에서 H 2 O 2 처리한 positive control에비해 DNA 손상이유의적으로저하되었으며, 비타민 C > 포도주스 > 블루베리주스 > 채소혼합주스 C > 케일녹즙순으로 DNA 손상감소효과가높게나타났다 (Fig. 2). 인체임파구를 GSTM1 및 GSTT1 유전자를기준으로 GSTM1+/GSTT1+ (1군 ), GSTM1+/GSTT1- (2군 ), GSTM1- /GSTT1+ (3군), GSTM1-/GSTT1- (4군) 으로나누어각유
6 / 시판주스의항산화능및 DNA 손상방지효과비교 Table 3. Levels of lymphocyte DNA damage expressed as TD, TL, TM of vitamin C, blueberry, mixed vegetable C, kale, and grape juice according to GSTM1 and T1 polymorphism GSTM1/ GSTT1 1) DNA damage N 2) P 3) Vitamin C Juices Blueberry Mixed vegetable C Kale Grape +/+ TD 4) TL 5) TM 6) 7.2 ± 0.2 a7) 53.5 ± 2.3 a 4.3 ± 0.6 a 16.3 ± 0.3 d 165.4 ± 15.8 d 28.1 ± 0.3 c 8.1 ± 0.2 b 89.6 ± 3.2 b 8.8 ± 0.6 b 8.9 ± 0.4 bc 101.1 ± 3.9 bc 10.7 ± 0.6 b 9.5 ± 0.2 c 114.2 ± 5.9 c 11.8 ± 0.8 b 9.20 ± 0.3 c 111.4 ± 6.4 bc 11.7 ± 0.8 b 8.7 ± 0.3 bc 103.5 ± 5.8 bc 10.0 ± 0.7 b +/- TD TL TM 7.4 ± 0.3 a 58.34 ± 3.9 a 4.8 ± 0.4 a 16.6 ± 0.2 e 165.9 ± 5.7 e 28.2 ± 0.8 e 8.3 ± 0.6 ab 83.7 ± 4.8 b 8.5 ± 0.9 b 9.0 ± 0.4 bc 103.3 ± 4.2 c 10.8 ± 0.7 c 10.6 ± 0.4 d 121.2 ± 5.0 d 13.7 ± 0.9 d 9.6 ± 0.2 cd 123.2 ± 6.0 d 12.9 ± 0.7 d 8.9 ± 0.2 bc 97.8 ± 2.6 c 9.4 ± 0.4 bc -/+ TD TL TM 7.0 ± 0.2 a 49.8 ± 1.8 a 3.9 ± 0.2 a 16.3 ± 0.3 d 165.6 ± 9.7 e 27.7 ± 1.5 e 8.1 ± 0.4 b 91.8 ± 7.9 b 8.6 ± 1.0 b 9.0 ± 0.4 b 96.4 ± 9.3 bc 9.9 ± 0.9 bc 10.2 ± 0.2 c 133.1 ± 7.2 d 14.2 ± 0.9 d 10.4 ± 0.4 c 1201 ± 5.5 cd 13.1 ± 0.9 cd 8.9 ± 0.6 b 106.8 ± 11.4 bc 11.1 ± 1.6 bcd -/- TD TL TM 8.5 ± 0.6 a 55.3 ± 4.1 a 5.2 ± 0.6 a 16.8 ± 0.3 c 164.2 ± 5.0 e 28.4 ± 1.0 e 7.9 ± 0.3 a 93.6 ± 4.8 b 8.6 ± 0.3 ab 9.4 ± 0.6 a 100.2 ± 9.1 b 11.2 ± 1.4 bc 9.8 ± 0.5 ab 124.4 ± 7.2 cd 13.8 ± 1.4 cd 11.7 ± 1.5 b 133.1 ± 10.1 d 17.3 ± 3.8 d 8.8 ± 0.3 a 107.9 ± 8.3 bc 10.4 ± 0.9 bc 1) Blood samples from three subjects for each GST genotype were used for analysis. 2) N: negative control 3) P: positive control 4) TD: tail DNA % 5) TL: tail length 6) TM: tail moment 7) Means ± SD with different letters are significantly different among groups by Duncan's multiple range test. 전자형별로과일및채소주스의 DNA 손상감소효과가차이가있는지를조사하였다 (Table 3). 3군 (GSTM1-/ GSTT1+) 유전자형을제외한나머지유전자형에서비타민 C > 포도주스 > 블루베리주스 > 채소혼합주스 C > 케일녹즙순으로 DNA 손상감소효과를보여포도주스의 DNA 손상감소효과가가장높은반면녹즙의 DNA 손상감소효과가다른군에비해유의적으로낮았다. 3군 (GSTM1-/GSTT1+) 유전자형에서만임파구 DNA 손상감소효과가비타민 C > 블루베리주스 > 포도주스 > 케일녹즙 > 채소혼합주스 C 순으로나타나다소차이가있었다. 이결과를요약하면, 모든 GST 유전자형에서포도주스와블루베리주스의임파구 DNA 손상감소효과가다른주스에비해우수했으나, 이들주스의 DNA 손상감소효과는 GST 유전자다형성에따라유의적인차이가없었다. 고찰 과일과채소주스가건강증진에이로운식품으로알려지면서다양한과채류주스가우리나라에서시판되고있다. 많은소비자들이식품들의항산화활성에대해관심이높으므로국내에서판매되고있는주스류의항산화활성에대한조사가필요한실정이다. 본연구에서시료의전자공여에의한유리라디칼소거능을측정하는방법인 DPPH test로항산화활성을측정한결과블루베리주스, 채소혼합주스 C, 케일녹즙, 채소혼합주스 P, 포도주스순으로나타났다. DPPH test는비용과시간이적게소요되는간편하므로가장널리이용되고있는항산화활성을측정하는방법이나 ph에변화에의해영향 받는것으로알려져있으므로 ABTS 라디칼소거능을측정하는 TEAC 측정방법을병행하였다. TEAC 방법은넓은범위의 ph에서친수성과소수성용매에광범위하게사용할수있으므로이를보완할수있는방법이다. 23 TEAC 분석결과항산화활성은블루베리주스, 채소혼합주스 C, 포도주스, 채소혼합주스 P, 케일녹즙순으로높게나타났다. DPPH와 TEAC 방법은전자전달이론에따른측정법으로보통식물에존재하는페놀성화합물의함량과상관관계가있는것으로알려져있으므로페놀함량예측에유용하게사용할수있다. 24 본실험결과에서 DPPH 방법과 TEAC 방법모두블루베리주스가항산화활성이가장높게나타났고이어서채소혼합주스 C 및 P, 케일녹즙, 포도주스순으로나타나측정결과가비교적유사했으며높은페놀화합물의함량과관계가있을것으로보인다. ORAC은 DPPH 및 TEAC과더불어널리사용되고있는항산화활성측정방법으로서다른항산화활성측정법에비해반응이민감한것으로알려져있다. 14 본연구에서 ORAC 방법으로측정한항산화활성은블루베리주스가가장높았고, 이어서케일녹즙, 채소혼합주스 C, 포도주스, 오렌지주스순으로나타나 DPPH 및 TEAC 결과와경향이유사했으나일부차이가있었다. 따라서 DPPH, TEAC, ORAC 등세가지 in vitro 측정법으로측정한항산화능모두블루베리주스, 케일녹즙, 채소혼합주스 C, 포도주스, 채소혼합주스 P가다른주스들에비해항산화능이좋은것으로나타나유사한결과를보였으며, 채소혼합주스 A, B, R, Y와토마토주스, 당근주스의항산화능은상대적으로낮게조사되었다.
Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(1): 1 ~ 9 / 7 Comet assay는 in vitro 항산화분석법과달리인체의혈액에서분리한임파구에주스시료를전처리한후 H 2 O 2 에의해유발된 DNA 손상을감소시키는정도를직접확인할수있는생체외분석을통해항산화능을측정하는방법이다. 본연구에서 4종의과채주스를대상으로 comet assay 로분석한결과블루베리주스와포도주스의 DNA 손상감소효과가채소혼합주스 C 와케일녹즙보다유의적으로높았다. 따라서블루베리주스는 4가지항산화분석법에서동일하게가장높게측정된반면, 포도주스의항산화활성은 comet assay 방법에서다른 DPPH, TEAC, ORAC 값들보다높은수준으로측정되어다소차이가있었다. 일부과일이나채소는이취, 쓴맛, 떫은맛등으로인해단독으로주스를만들지않고채소혼합주스형태로출시되고있다. 채소혼합주스 C는보라당근농축액과레드비트로제조된채소혼합주스이며채소혼합주스 P는콩코드포도농축액과보라당근농축액으로제조된제품이므로페놀성화합물과플라보노이드가풍부한제품이다. 이에비해나머지채소혼합주스 B, R, A 및 Y는상대적으로이들재료의함량이낮거나함유되어있지않는제품들이다. 이와같이블루베리주스와포도주스및보라당근, 레드비트가혼합된채소주스가다른혼합야채주스에비해상대적으로높은항산화활성을나타냈으므로, 항산화활성이높은주스를제조하기위해서는블루베리, 포도, 보라당근및레드비트를적절히혼합하여활용하는것이바람직할것으로보인다. 베리류인블루베리는플라보노이드성분이많이함유되어있어항산화활성이높은것으로알려져있다. Jeong 등 25 은국내에서시판되고있는블루베리의총페놀함량을측정한결과라즈베리보다높았으며 DPPH와 ABTS 라디칼소거능도블루베리가더높은것으로보고하였다. 또한미국에서시판되고있는폴리페놀이풍부한음료들의항산화능을살펴본연구에서도블루베리주스가오렌지주스보다항산화능이더높았으며, 26 ORAC 방법으로측정한결과에서도블루베리가레드치커리, 파인애플, 오렌지및사과보다라디칼소거능이우수한것을조사되어본연구와유사했다. 27 본연구에서블루베리다음으로항산화능이높았던단일재료과일주스는포도주스로조사되었다. 포도는이미그항산화활성뿐아니라혈압강하, 8,27,28 DNA 손상감소 29,30 및항세균활성 12 등에대한생리적기능도잘알려져있다. Lee 등 6 은국내시판과일및채소 8종의항산화활성을 DPPH 및 ABTS 라디칼소거능으로평가한결과포도주스가강력한활성을나타내는것으로보고하였으나이연구에서는블루베리주스는분석하지않았다. 또다른 시판과일주스의항산화활성을분석한 Chung 11 의연구에서도포도와블루베리주스의 DPPH 소거능과아질산염소거능이가장높게조사되어본연구결과와일치했다. 14 Lee 등 10 의연구에서도포도주스의 DPPH 및 ABTS 라디칼소거능이사과주스, 오렌지주스, 파인애플주스및토마토주스보다높았다. 우리나라에서시판되고있는포도주스 10종의항산화활성과페놀함량을조사한연구 6 에의하면포도주스 10종의총페놀함량이각기만든제조사에따라차이를보이나오렌지주스나사과, 파인애플주스등보다높았으며항산화활성도포도주스가더높게조사되었다. 또한이연구에서총페놀함량과항산화활성이매우높은상관성 (r = 0.97) 을보였으므로포도주스의항산화활성은페놀성화합물로인한것임을시사하였다. 한편 Chung 11 의연구에서는페놀성화합물과플라보노이드가풍부한주스가항산화활성이높은것으로보고하였다. 블루베리에함유된주된페놀성화합물은 phenolic acid, 안토시아닌및플라보노이드등이며포도에는 proanthocyanidin, resveratrol 등이주된페놀성화합물인것으로알려져있다. 이는오렌지나토마토에함유되어있는페놀성화합물과차이가있는것으로보고되고있다. 본연구에서주스의총페놀함량은측정하지않았으나블루베리주스와포도주스의항산화활성또한페놀성화합물에기인하는것으로보인다. 채소혼합주스 C는안토시아닌이풍부한보라색채소가들어있는채소혼합주스로블루베리주스및포도주스와마찬가지로풍부한페놀성화합물로인해항산화활성을나타낸것으로보인다. 신선한채소를즙으로만들어흡수하기쉬운형태로제조된녹즙의 DNA 손상회복효과, 31,32 항돌연변이효과 33 및항산화영양상태개선효과 8 등이밝혀지면서녹즙류의상품개발과더불어음용도증가하고있다. 녹즙은가열처리하지않은생즙의형태이기때문에비타민과항산화물질이파괴되지않아풍부하며페놀성화합물과플라보노이드등의생리활성물질을함유하고있어항산화활성이높은것으로보인다. 8 본연구에서명일엽녹즙보다케일녹즙이항산화활성이높았는데이는케일에는 α-, β-, γ- tocopherol 및비타민 C 함량이높은것과관련이있는것으로보인다. 34,35 이외에도 β-카로틴함량도명일엽녹즙에비해케일녹즙이높았으며미량이기는하나총페놀함량도케일녹즙이명일엽녹즙에비해약두배정도더높았음이보고되었다. 32,36 Jeon 등 31 이케일녹즙과명일엽녹즙의총항산화능을 TRAP (total radical-trapping antioxidant potential) 으로측정한결과케일녹즙이명일엽뿐만아니라당근, 돌미나리녹즙에비해높았다. 따라서본연구에
8 / 시판주스의항산화능및 DNA 손상방지효과비교 서케일녹즙의항산화능이다른녹즙이나혼합주스들보다높은수준으로조사된것은케일에함유된다양한항산화물질에기인하는것으로보인다. 이상의연구결과에서국내에서시판하고있는 100% 천연주스 14종가운데페놀성화합물과플라보노이드가풍부한것으로알려진블루베리주스와포도주스의항산화활성이가장높게나타났고, 혼합주스로는안토시아닌이풍부한보라색을띄는채소혼합주스의항산화활성이높았다. 생즙인녹즙중에는다양한항산화비타민이풍부한케일녹즙의항산화활성이높았다. 우리나라음료시장이점점확대되면서다양한상품이계발되고이에대한소비도증가하고있는추세에있어본연구결과는유용한자료로사용될수있을것이라생각되며더다양한음료의항산화활성에대한연구가많이이루어져야할것이다. 본연구는신선한시판주스를시료로선정하여분석한연구이므로과채주스의제조사별제조방법, 신선도, 저장조건및기간, 유통과정등에따라항산화활성이차이가있을것이다. 또한본연구의제한점으로, 이상에서조사된 in vitro 항산화활성과 ex vivo DNA 손상방지효능은주스의항산화성분의생체이용율, 생체내안정성, 조직보유율및실제조직내에서의반응성등에의한차이가고려되지않았다는점에서실제인체에서나타내는항산화활성과다소차이가있을것이다. 추후에과채류주스를섭취한후혈장, 조직및소변등의인체시료를분석하여항산화활성측정결과의타당성을증명할수있는후속연구가필요할것으로사료된다. 요약 우리나라에서많이이용되고있으며항산화활성이높은것으로알려진시판 100% 천연과채류주스중과일주스, 채소주스, 녹즙및채소혼합주스의항산화활성을측정하여비교하였다. 항산화활성의측정법으로는 DPPH, TEAC, ORAC 법등세가지 in vitro 측정법과 comet assay를이용한 ex vivo 분석법으로과채류주스의항산화능을비교분석하였다. DPPH 분석법으로항산화능을측정한결과블루베리주스, 채소혼합주스 C, 케일녹즙, 채소혼합주스 P, 포도주스순으로높았으며, TEAC 방법으로측정한주스시료들의항산화활성은블루베리주스, 채소혼합주스 C, 포도주스, 채소혼합주스 P, 케일녹즙순으로높았다. 또한, ORAC으로측정한항산화활성은블루베리주스, 케일녹즙, 채소혼합주스 C, 포도주스, 오렌지주스순으로나타났다. 세가지 in vitro 측정법에따른결과를종합하였을때블루베리주스가항산화능이가장우수했 으며이어서포도주스, 채소혼합주스 C, 케일녹즙순으로항산화활성이높았다. 인체의임파구 DNA의손상을감소시키는정도를 ex vivo 분석법인 comet assay로분석한결과블루베리주스와포도주스의 DNA 손상감소효과가가장우수한것으로나타난반면, GSTM1/GSTT1 유전형에따른차이가크지않았다. 결론적으로본연구에서조사한국내에서시판하고있는 100% 천연주스 14종가운데페놀성화합물과플라보노이드가풍부한것으로알려진블루베리주스, 포도주스의항산화활성이가장높았으며채소혼합주스로는안토시아닌이풍부한보라색을띄는주스류의항산화활성도가높은것으로조사되었다. References 1. Slavin JL, Lloyd B. Health benefits of fruits and vegetables. Adv Nutr 2012; 3(4): 506-516. 2. Rimm EB, Ascherio A, Giovannucci E, Spiegelman D, Stampfer MJ, Willett WC. Vegetable, fruit, and cereal fiber intake and risk of coronary heart disease among men. JAMA 1996; 275(6): 447-451. 3. Boeing H, Bechthold A, Bub A, Ellinger S, Haller D, Kroke A, Leschik-Bonnet E, Müller MJ, Oberritter H, Schulze M, Stehle P, Watzl B. Critical review: vegetables and fruit in the prevention of chronic diseases. Eur J Nutr 2012; 51(6): 637-663. 4. Boyer J, Liu RH. Apple phytochemicals and their health benefits. Nutr J 2004; 3: 5. 5. Thomasset S, Berry DP, Cai H, West K, Marczylo TH, Marsden D, Brown K, Dennison A, Garcea G, Miller A, Hemingway D, Steward WP, Gescher AJ. Pilot study of oral anthocyanins for colorectal cancer chemoprevention. Cancer Prev Res (Phila) 2009; 2(7): 625-633. 6. Lee HR, Jung BR, Park JY, Hwang IW, Kim SK, Choi JU, Lee SH, Chung SK. Antioxidant activity and total phenolic contents of grape juice products in the Korean market. Korean J Food Preserv 2008; 15(3): 445-449. 7. Jeong SM, Son MH, Lee SH. A survey on contents of phenolic compounds of market fruit and vegetables juices. J Basic Sci 2003; 18: 117-123. 8. Blumberg JB, Vita JA, Chen CY. Concord grape juice polyphenols and cardiovascular risk factors: dose-response relationships. Nutrients 2015; 7(12): 10032-10052. 9. Lichtenthäler R, Marx F. Total oxidant scavenging capacities of common European fruit and vegetable juices. J Agric Food Chem 2005; 53(1): 103-110. 10. Lee BH, Kim SY, Cho CH, Chung DK, Chun OK, Kim DO. Estimation of daily per capita intake of total phenolics, total flavonoids, and antioxidant capacities from fruit and vegetable juices in the Korean diet based on the Korea National Health and Nutrition Examination Survey 2008. Korean J Food Sci Technol 2011; 43(4): 475-482. 11. Chung HJ. Comparison of physicochemical properties and physiological activities of commercial fruit juices. Korean J Food Preserv 2012; 19(5): 712-719. 12. Lee MH, Kim MS, Shin HG, Sohn HY. Evaluation of antimicro-
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