한국외국어대학교 부속 외국어고등학교

정승우, 손우영

탐구 동기

탐구 동기 및 제안

영명 Japanese apricot, 학명 Prunus mume

중국, 일본, 한국에 분포. 전라남도에서 주로 재배

본초강목에는 건위, 해독, 진통, 구토, 살균, 구충 등의 효과가 전해진다.최근의 연구로 당뇨병 개선, 간기능 회복, 항암작용, 항산화작용이 밝혀졌다.

주위에서 식중독에 매실차가 좋다는 말을 듣고 매실에 항균효과가 있는지, 또한 매실의 어떠한 성분이 이러한 항균효과를 내는지 의문점이 생겼다.

매실에 대하여

식중독을 막기 위한 인공 합성 방부제는 건강상 이롭지 못하므로 안전한 천연적 식품 보존제가 요구되고 있다. 매실의 천연 방부제로서의 이용성을 검토해 본다.

유기산에 대하여 유기산은 보통 식품보존제로 사용되는데, 대표적으로 Citric Acid, Succinic Acid 등이 있다. Citric Acid는 주로 식품산화방지제로 쓰이며, Succinic Acid는 식품첨가제로 쓰인다.

예비 실험

과연 매실이 항균 효과가 있을까?과연 매실이 세균을 억제하는 효과가 있는지 검증하는 기초 실험이다.

세균에 대한 항생제 감수성검사를 응용하였다.(살모넬라균 사용, paper disc diffusion test 방법으로 실시)

살모넬라균에 대한 증식 억제 효과가 확인되었다.

기대 만큼 항균 효과가 강하지 않아 매실을 재구입 한 뒤 본 실험을 하기로하였다. 항균 효과의 강약은 숙매와 청매의 성분의 차이로 추정되었다.

100%

매실 착즙액

20%

50%

청매 숙매

실험 결과

탐구 계획

탐구에 필요한 실험 계획

과연 매실 착즙액이 세균의 증식을 억제할 수 있는지한 종류의 세균으로 실험을 한다.농도별로 매실 착즙액을 희석한 배지에서 시간이 경과함에 따라 세균의 사멸하는 정도를 알아 본다.

인공 합성 보존제가 해로운데 비해 천연 보존제로서의매실 안전성을 검토하기 위해 생쥐에 생체 실험을 한다.

현실적인 천연 보존제로 응용하기 위해 매실의 함유물 중우수한 항균 효과를 보이는 성분을 분석한다.

식품에 존재하는 임의의 세균에 대해서도 매실 착즙액이항균 효과를 발휘하는 것을 시간별, 농도별로 조사하여식품 보존제로서의 기능을 검증한다.

항균 효과 실험

항균 성분 분석

마우스 실험

식품 보존 효과

생육도 실험

여러 종류의 식중독 유발 세균에 대해서도 매실 착즙액이항균 효과가 있는지를 농도별로 희석하여 조사한다.

실험1. 매실 착즙액에 대한 식중독 세균의 생육도 측정

실험 가설 농도별 매실 착즙액 속에 세균을 배양했을 때 시간이 경과함에 따라세균이 사멸될 것이다.

실험 방법

2시간 경과 후 생육도 5시간 경과후 생육도 8시간 경과 후 생육도

탐구 방법 및 탐구 과정

실험 결과

세균 억제 효과 확인,20%에서는 5시간 이후 세균이 자라지 못했으며, 10%에서는 처음에는 세균이 생존하다가 24시간 이후 사멸되었다.

1%,5%에서는 24시간이 경과할 때까지 세균 억제 효과가 없었다.

TSB배지를 121℃에 멸균하면서 항균 성분의 열 안정성이 염려되었으나,

세균 억제 효과의 결과로 열 안정성이 입증되었다.

TSB 배지농도별 매실착즙액 함유

탐구 방법 및 탐구 과정

실험2. 식중독 유발 세균에 대한 매실의 항균 효과

실험 재료

실험 방법

탐구 방법 및 탐구 과정

매실이 다양한 종류의 식중독 유발 세균에도 항균 효과가있을 것이다.

실험 가설

세균의 항생제 감수성 검사를 응용한 방법으로 실시하였다.

실험 결과

포도상구균과 리스테리아균에 항균 효과가 제일 좋았다. (19mm,25mm)

20% 이상의 농도에서는 모두 항균 효과가 있다.

그람 음성균 보다 그람 양성균(포도상구균,리스테리아균)에 항균 효과가 더 좋았다.

탐구 방법 및 탐구 과정

실험3. 매실 착즙액의 식품 보존 효과

실험 가설

실험 방법

실험 결과

매실 착즙액이 세균의 생존을 억제한다면, 식품에 첨가했을 때 식품이부패하는 것을 지연시키는 방부제 효과도 있을 것이다.

10,20% 이상에서는 부패 방지 효과가 있었다.10%에서 120시간 후 세균이 증식하기 시작했다.1,5%에서는 부패 방지 효과가 적었다.

탐구 방법 및 탐구 과정

실험 결과

120시간 경과 8시간 경과 48시간 경과

8시간 경과 24시간 경과 48시간 경과

부패가 진행되면 상층액이 흐려지면서 악취가 생겼다. 4℃의 실험은 배제하였다. 쌀밥과 생선도 배제하였다.

일정 농도 이상에서는 천연물로서의 부패 방지 효과가 입증되었다.

탐구 방법 및 탐구 과정

실험4. 매실의 생쥐 실험

실험 가설

실험 결과

실험 방법

생쥐에게 매실 착즙액을 투여하여도 각종 혈중 수치가정상 혈중치를 벗어나지 않을 것이다.

해독작용이 있는 간과 노폐물을 배설하는 신장 둘 다 기능 이상은 없었다.

외부적인 건강상태도 양호하였다. 식품 보존제로서의 매실의 안전성이 입증되었다.

탐구 방법 및 탐구 과정

실험5. 유기용매로 추출한 매실 분획물의 항균 효과

매실 함유물을 유기용매로 추출하는 순서

실험 동기/결과 매실의 어떤 물질이 항균 효과가 있는지 궁금해졌다.

각종 유기용매마다 녹는 매실의 성분이 다른 것을 이용하여유기 용제 분획물을 만들고 어느 분획물이 가장 항균효과가뛰어난지를 조사하였다.

Ethyl acetate 분획물이 가장 항균 효과가 좋았다.

Ethyl acetate fraction,Staphylococcus aureus

탐구 방법 및 탐구 과정

실험6. 성분 분석

기기 명칭

제품명

Peak 동정

시료

Gas chromatograpy/Mass spectrometry

Agilent 6890GC/5973MS Palo Alto, USA

NIST chemical library(Wiley 275L)

항균 효과가 가장 좋은 Ethyl acetate 분획물

실험 방법

크로마토그램-1

두번째 peak

세번째 peak

※ 이 실험은 전북대학교 공동실험실습관

정윤조 박사님께 의뢰한 것임.

탐구 방법 및 탐구 과정

크로마토그램-2

분석 결과

두번째 peak는 분자량 118인 Butanedioic acid로 밝혀졌다.

MS-두번째 peak MS-세번째 peak

세번째 peak는 분자량 192인 Citric acid로 밝혀졌다.

최종적 결론

매실에 함유된 각종 유기산에 강한 항균 효과가 있음이 입증되었다.

탐구 방법 및 탐구 과정

결론

결론 및 제언 매실로 착즙액을 만들어 식중독 유발 세균에 적용한 결과 항균 효과의

우수성이 입증되었다. 또한 생쥐에게 매실 착즙액을 공격 투여한 결과

천연 식품 보존제로서의 안전성도 검증되었다.

매실 중의 항균 효과가 있는 물질의 성분 분석 결과 Citric acid와

Butanedioic acid가 검출되었으며, 이로써 매실의 강력한 항균 효과는

매실에 함유된 각종 유기산에 의한 것임을 알 수 있었다.

다만 이러한 유기산들이 어떠한 화학적 작용을 통해 세균을 사멸시키는지에대한 연구를 하지 못한 아쉬움이 있다.

참고 문헌1) 생명 생물의 과학 Life Science, 교보문고, 이관웅 외 다수

2) 매실(Prunus mume)의 항산화성, 한국식품과학회지, 황자영 외 다수

3) 매실추출물의 Staphylococcus aureus에 대한 항균효과 연구, 한국

식품과학회지, 김용두

4) www.chemicalland21.com/arokorhi/specialtychem/perchem/

TRIETHYL%20CITRATE.htm