Antioxidant and Antimicrobial Activities of Ethanol Extract from Six Vegetables Containing Different Sulfur Compounds

황 함유 채소 에탄올 추출물의 항산화 및 항균활성

This study investigated the antioxidant activities, and antimicrobial activity $in$ $vitro$ of an 80% ethanol extract from garlic, daikon, leek, ginger, onion, and green onion, which are widely-used ingredients in Korean food that contain sulfur. The total polyphenol content in ginger and leek extracts showed a high value ($233.63{\pm}4.59$ and $220.98{\pm}10.56$ mg/g GAE) and onions, leeks, garlic, and daikon followed by with $69.07{\pm}1.42$, $68.83{\pm}2.11$, $19.41{\pm}0.40$, $19.05{\pm}03.32$ mg/g GAE, respectively. DPPH radical scavenging activity was highest with ginger extracts ($1.57{\pm}0.15$ mg/mL as $IC_{50}$) followed in order of decreasing activity by leeks, onions, daikon, green onions, and garlic. The results of ABTS radical scavenging activity and FRAP value showed higher antioxidant activity in extracts from ginger and leek. The order of vegetables with most to least prevalent ABTS radical scavenging activity was green onions, onions, garlic, and finally daikon. From greatest to least FRAP value, the relevant vegetables were green onions, onions, daikon, and garlic (p<0.05). Ginger extracts showed promise against seven strains of microbes: $Bacillus$ $cereus$, $Bacillus$ $subtillis$, $Staphylococcus$ $aureus$, $Lactobacillus$ $plantarum$, $Escherichia$ $coli$, $Salmonella$ $enterica$, and $Pseudomonas$ $aeruginosa$. Garlic extracts (5 mg/disc) showed strong antimicrobial activity against $B.$ $cereus$ (22.3 mm) and $E.$ $coli$ (24.3 mm). Extracts of both onion and green onion showed antimicrobial activity against only $E.$ $coli$ (12.7 and 10.3 mm) and $B.$ $cereus$ (12.0 and 12.5 mm) at 10 mg/disc, and the inhibition zone diameter from extracts of garlic and leeks were 18.0 mm and 10.4 mm vs. $L.$ $plantarum$ at 10 mg/disc. This study showed positive antioxidant activities for ginger and leeks, and positive antimicrobial activities for leeks and garlic. These sulfur-containing vegetables are widely used in Korean food. Leeks especially could serve as a functional food preservative.

본 연구는 황 함유 채소류 중 사용범위가 넓은 마늘, 무, 부추, 생강, 양파, 파를 80% 에탄올에 추출하여 항산화 및 항균효과에 대해 평가하였다. 추출 수율은 2.33~10.12%를 나타내었으며, 총 폴리페놀 함량은 생강이 $233.63{\pm}4.59$, 부추가 $220.98{\pm}10.56$ mg/g GAE로 높은 함량을 나타내었고, 양파, 파, 마늘, 무 순으로 $69.07{\pm}1.42$, $68.83{\pm}2.11$, $19.41{\pm}0.40$, $19.05{\pm}03.32$ mg/g GAE의 함량을 나타내었다. DPPH radical 소거활성을 측정한 결과, 생강의 $IC_{50}$ 값이 $1.57{\pm}0.15$ mg/mL로 가장 높았으며, 이어 부추>양파>무>파>마늘의 순이었다. ABTS 라디칼 소거활성 및 FRAP value의 측정 결과 역시 생강 및 부추 추출물에서 높은 항산화활성을 나타내었으며 ABTS 라디칼 소거활성의 경우 파>양파>마늘>무, FRAP value의 경우 파>양파>무>마늘의 순으로 항산화 활성을 나타내었다. 항산화 활성 측정결과 전체적으로 생강에서 가장 높은 항산화활성을 나타내었다. 항균활성 측정결과, 부추의 경우 실험에 사용된 7가지 균주에 대해 모두 항균 활성을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 마늘의 경우(5 mg/disc), $B.$ $cereus$(22.3 mm) 및 $E.$ $coli$(24.3 mm)에 대해 높은 항균활성을 나타내었다. 양파와 파는 10 mg/disc 농도에서 $E.$ $coli$(12.7 및 10.3 mm)와 $B.$ $cereus$(12.0 및 12.5 mm) 균주에 대해서만 항균력을 나타내었고, $L.$ $plantarum$ 균주(10 mg/disc)에 대해서는 마늘(18.0 mm)과 부추(10.4 mm)가 항균활성을 나타내었다. 본 연구결과, 다양한 한국음식에 광범위하게 이용되는 황 함유채소류 중 생강 및 부추는 항산화 활성이, 부추 및 마늘은 항균력이 높아 특히 부추의 경우 식품 첨가물 및 식품 보존제로서도 활용될 수 있을 것으로 사료된다.