삼백초(Saururus chinensis Baill.)의 항산화 성분과 동맥경화 예방 기능성 소재화 Study on the anti-atherosclerosis functional materization of natural antioxidant from the aerial part of Saururus chinensis Baill.원문보기
지역 특용식물자원인 삼백초 (Saururus chinensis Baill.)의 건강 기능성 소재화를 위하여 삼백초 중의 항산화 성분을 구명하고 동물실험을 통한 동맥경화예방 활성의 검증 및 미세캡슐화 기술을 통한 소재화를 시도하였다. 삼백초 지상부의 용매분획한 추출물의 항산화 활성을 in vitro assay를 통해 측정하였으며, 생리활성이 강한 획분으로부터 용매분획, 칼럼크로마토그라피 및 분취 HPLC를 통하여 ...
지역 특용식물자원인 삼백초 (Saururus chinensis Baill.)의 건강 기능성 소재화를 위하여 삼백초 중의 항산화 성분을 구명하고 동물실험을 통한 동맥경화예방 활성의 검증 및 미세캡슐화 기술을 통한 소재화를 시도하였다. 삼백초 지상부의 용매분획한 추출물의 항산화 활성을 in vitro assay를 통해 측정하였으며, 생리활성이 강한 획분으로부터 용매분획, 칼럼크로마토그라피 및 분취 HPLC를 통하여 항산화 물질을 분리하여 그 화학적 구조를 MS, NMR 등의 기기분석을 통하여 동정하였다. 또한, 삼백초의 추출용매 및 시간 별로 유용성분의 변화를 모니터링하여 삼백초 유용성분의 최적 추출조건을 설정하였으며, 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물 투여가 고콜레스테롤 식이를 섭취한 흰쥐의 혈청 지질구성과 간장 기능 및 항산화 효소계에 미치는 영향을 조사하여 삼백초의 생체 항산화 및 항동맥경화 활성을 검증하였다. 삼백초 추출물을 분무건조 방법으로 사이클로덱스트린을 기질로 하여 건강 기능성 미세캡슐을 제조하였다. 1. 삼백초 지상부의 항산화 활성과 활성 물질의 분리 삼백초 지상부의 용매분획을 통해 60% 아세톤 추출물, 디에틸에테르, 에틸아세테이트 및 물 분획을 얻었으며, 이중 에틸아세테이트 분획이 높은 활성을 나타내었다. 에틸 아세테이트 분획의 활성산소종의 소거 활성이 우수하여 Sephadex LH-20 column을 이용하여 4개의 분획을 분리 정제하였으며, silica gel G 60 column을 이용하여 8개의 분획을 분리 정제하였다. Sephadex LH-20 column을 통해 얻은 분획 중 활성이 가장 강한 Fr. Ⅳ로부터 2개의 주요 peak를 확인하고 SC3 및 SC4을 분리하였다. 또한, silica gel G 60 column을 통해 얻은 분획 중 활성이 가장 강한 fr. 8로부터 주요 peak를 1개를 확인하고 SC9으로 명명한 분획물을 분리하였다. 2. 삼백초 지상부 중 항산화 활성 물질의 구조 동정과 사람의 저밀도단백질 산화 억제 효과 1H-NMR, 13C-NMRspectrum 및 FAB-MS 스펙트럼을 이용하여 삼백초 지상부로부터 분리한 SC3, SC4 및 SC9 성분들을 각각 quercetin-3-O-α-L-rhamnoside, kaempferol-3-O-α-L-rhamnoside 및 quercetin-3-O-rutinoside로 동정하였다. 삼백초 지상부로부터 분리한 항산화 성분 중 quercetin 배당체인 SC3와 SC9 성분들이 비교적 강한 conjugate dienes 생성억제 및 지질과산화를 억제하였으며, apolipoprotein B 100 fragment에서는 이들 성분의 LDL산화 억제를 확인할수 있었다. 3. 삼백초 지상부 유용성분 최적 추출조건 확립 삼백초 지상부의 에탄올 농도 및 추출시간에 따른 수율, 전자공여능, 총페놀함량, 총플라보노이드 및 quercetrin함량을 측정한 결과, 삼백초 지상부의 최적의 추출 조건은 40% 에탄올을 사용하여 4시간 추출하는 것이 가장 적합한 것으로 나타났다. 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물의 무기질, 유리당, 유기산 및 유리아미노산 함량을 조사한 결과, 무기질은 K의 함량이 1011.66 mg/100g로 가장 높게 나타났으며, 유리당은 fructose의 함량이 16.98mg/100g으로 가장 높았다. 유기산 함량은 D-malic acid가 27.97mg/100g 으로서 가장 높은 값을 나타났으며, 유리 아미노산 중 serine, asparagine이 높은 함량을 나타내었다. 4. 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물의 항동맥경화 예방 효과 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물 투여가 고콜레스테롤 식이를 섭취한 흰쥐의 혈청지질구성과 간장 기능 및 항산화능에 미치는 영향을 조사하였다. 체중은 고콜레스테롤 식이급여로 모두가 정상군보다 높은 수치를 보였으나, 추출물 투여군에서는 삼백초 지상부의 농도에 관계없이 체중의 증가가 유의적으로 감소하였다. 식이섭취량 및 효율은 각 처리군 간에 유의한 차이를 나타내지 않았다. 단위 체중 당 간장의 중량은 정상군에 비해 고콜레스테롤 식이군에서 증가하는 경향을 보였다. 총 콜레스테롤의 농도는 정상군에 비해 고콜레스테롤 식이군에서 높았으며, 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물의 투여에 따라 다소 감소하는 경향을 보였고, 동맥경화와 밀접한 상관관계가 있는 LDL 콜레스테롤 농도와 동맥경화 지수는 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물 투여군에서 유의적으로 감소하였다. 혈장 중 AST 및 ALT의 활성은 고콜레스테롤 식이군에서 증가하였고, 0.5% 삼백초 지상부 추출물을 식이로 투여한 군에서는 감소하는 경향을 나타내었다. 삼백초 지상부의 급여로 지질과산화물은 유의적으로 감소하였고, 유리기 해독계에 관여하는 SOD와 catalase의 활성은 더욱 증가되었다. 이를 통해 삼백초 에탄올 추출물의 동물실험계에서의 항동맥경화 예방 효과를 검증할수 있었다. 5. 삼백초 지상부의 항산화 및 항동맥경화 건강기능성 소재화 항산화 및 항동맥경화 활성이 검증된 삼백초 지상부 추출물을 이용하여 산업적으로 이용 가능한 미세캡슐을 제조하였으며, 편리하게 섭취 할 수 있는 캡슐과 타블렛을 제조하였다. 미세캡슐화시 cyclodextrin으로 제조된 삼백초 지상부 분말이 용해성과 색도가 우수하여 기질로서 적합하였으며, 주사전자 현미경으로 미세캡슐 입자를 관찰한 결과 cyclodextrin 첨가한 것이 입자가 균일하고 구형에 가까운 형태를 나타내었다. 미세분말의 DPPH radical 소거활성을 측정한 결과 67.65%의 억제 활성을 나타내었으며, TBARS 함량에 의한 LDL 산화 억제활성은 25.52%를 나타내었다.
지역 특용식물자원인 삼백초 (Saururus chinensis Baill.)의 건강 기능성 소재화를 위하여 삼백초 중의 항산화 성분을 구명하고 동물실험을 통한 동맥경화예방 활성의 검증 및 미세캡슐화 기술을 통한 소재화를 시도하였다. 삼백초 지상부의 용매분획한 추출물의 항산화 활성을 in vitro assay를 통해 측정하였으며, 생리활성이 강한 획분으로부터 용매분획, 칼럼크로마토그라피 및 분취 HPLC를 통하여 항산화 물질을 분리하여 그 화학적 구조를 MS, NMR 등의 기기분석을 통하여 동정하였다. 또한, 삼백초의 추출용매 및 시간 별로 유용성분의 변화를 모니터링하여 삼백초 유용성분의 최적 추출조건을 설정하였으며, 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물 투여가 고콜레스테롤 식이를 섭취한 흰쥐의 혈청 지질구성과 간장 기능 및 항산화 효소계에 미치는 영향을 조사하여 삼백초의 생체 항산화 및 항동맥경화 활성을 검증하였다. 삼백초 추출물을 분무건조 방법으로 사이클로덱스트린을 기질로 하여 건강 기능성 미세캡슐을 제조하였다. 1. 삼백초 지상부의 항산화 활성과 활성 물질의 분리 삼백초 지상부의 용매분획을 통해 60% 아세톤 추출물, 디에틸에테르, 에틸아세테이트 및 물 분획을 얻었으며, 이중 에틸아세테이트 분획이 높은 활성을 나타내었다. 에틸 아세테이트 분획의 활성산소종의 소거 활성이 우수하여 Sephadex LH-20 column을 이용하여 4개의 분획을 분리 정제하였으며, silica gel G 60 column을 이용하여 8개의 분획을 분리 정제하였다. Sephadex LH-20 column을 통해 얻은 분획 중 활성이 가장 강한 Fr. Ⅳ로부터 2개의 주요 peak를 확인하고 SC3 및 SC4을 분리하였다. 또한, silica gel G 60 column을 통해 얻은 분획 중 활성이 가장 강한 fr. 8로부터 주요 peak를 1개를 확인하고 SC9으로 명명한 분획물을 분리하였다. 2. 삼백초 지상부 중 항산화 활성 물질의 구조 동정과 사람의 저밀도단백질 산화 억제 효과 1H-NMR, 13C-NMRspectrum 및 FAB-MS 스펙트럼을 이용하여 삼백초 지상부로부터 분리한 SC3, SC4 및 SC9 성분들을 각각 quercetin-3-O-α-L-rhamnoside, kaempferol-3-O-α-L-rhamnoside 및 quercetin-3-O-rutinoside로 동정하였다. 삼백초 지상부로부터 분리한 항산화 성분 중 quercetin 배당체인 SC3와 SC9 성분들이 비교적 강한 conjugate dienes 생성억제 및 지질과산화를 억제하였으며, apolipoprotein B 100 fragment에서는 이들 성분의 LDL산화 억제를 확인할수 있었다. 3. 삼백초 지상부 유용성분 최적 추출조건 확립 삼백초 지상부의 에탄올 농도 및 추출시간에 따른 수율, 전자공여능, 총페놀함량, 총플라보노이드 및 quercetrin함량을 측정한 결과, 삼백초 지상부의 최적의 추출 조건은 40% 에탄올을 사용하여 4시간 추출하는 것이 가장 적합한 것으로 나타났다. 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물의 무기질, 유리당, 유기산 및 유리아미노산 함량을 조사한 결과, 무기질은 K의 함량이 1011.66 mg/100g로 가장 높게 나타났으며, 유리당은 fructose의 함량이 16.98mg/100g으로 가장 높았다. 유기산 함량은 D-malic acid가 27.97mg/100g 으로서 가장 높은 값을 나타났으며, 유리 아미노산 중 serine, asparagine이 높은 함량을 나타내었다. 4. 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물의 항동맥경화 예방 효과 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물 투여가 고콜레스테롤 식이를 섭취한 흰쥐의 혈청지질구성과 간장 기능 및 항산화능에 미치는 영향을 조사하였다. 체중은 고콜레스테롤 식이급여로 모두가 정상군보다 높은 수치를 보였으나, 추출물 투여군에서는 삼백초 지상부의 농도에 관계없이 체중의 증가가 유의적으로 감소하였다. 식이섭취량 및 효율은 각 처리군 간에 유의한 차이를 나타내지 않았다. 단위 체중 당 간장의 중량은 정상군에 비해 고콜레스테롤 식이군에서 증가하는 경향을 보였다. 총 콜레스테롤의 농도는 정상군에 비해 고콜레스테롤 식이군에서 높았으며, 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물의 투여에 따라 다소 감소하는 경향을 보였고, 동맥경화와 밀접한 상관관계가 있는 LDL 콜레스테롤 농도와 동맥경화 지수는 삼백초 지상부 40% 에탄올 추출물 투여군에서 유의적으로 감소하였다. 혈장 중 AST 및 ALT의 활성은 고콜레스테롤 식이군에서 증가하였고, 0.5% 삼백초 지상부 추출물을 식이로 투여한 군에서는 감소하는 경향을 나타내었다. 삼백초 지상부의 급여로 지질과산화물은 유의적으로 감소하였고, 유리기 해독계에 관여하는 SOD와 catalase의 활성은 더욱 증가되었다. 이를 통해 삼백초 에탄올 추출물의 동물실험계에서의 항동맥경화 예방 효과를 검증할수 있었다. 5. 삼백초 지상부의 항산화 및 항동맥경화 건강기능성 소재화 항산화 및 항동맥경화 활성이 검증된 삼백초 지상부 추출물을 이용하여 산업적으로 이용 가능한 미세캡슐을 제조하였으며, 편리하게 섭취 할 수 있는 캡슐과 타블렛을 제조하였다. 미세캡슐화시 cyclodextrin으로 제조된 삼백초 지상부 분말이 용해성과 색도가 우수하여 기질로서 적합하였으며, 주사전자 현미경으로 미세캡슐 입자를 관찰한 결과 cyclodextrin 첨가한 것이 입자가 균일하고 구형에 가까운 형태를 나타내었다. 미세분말의 DPPH radical 소거활성을 측정한 결과 67.65%의 억제 활성을 나타내었으며, TBARS 함량에 의한 LDL 산화 억제활성은 25.52%를 나타내었다.
The present study was performed to the development of the health-benefit functional material and natural antioxidant from the aerial part of Saururus chinensis Baill., a regional medicinal plant resources in Korea. Through the scavenging assays of reactive oxygen radical species, the antioxidant act...
The present study was performed to the development of the health-benefit functional material and natural antioxidant from the aerial part of Saururus chinensis Baill., a regional medicinal plant resources in Korea. Through the scavenging assays of reactive oxygen radical species, the antioxidant activities were examined, and the isolation and purification of the active compounds were executed by solvent fractionation, Sephadex LH-20 column and silica gel G 60 column chromatography. The chemical structures of the active compound, SC3, SC4 and SC9, isolated from the aerial part of Saururus chinensis were identified by the 1H NMR, 13C NMR and FAB-MS analyses. The optimum extraction of the active compound were set up by the monitoring experiment of the change of yield, DPPH, total phenolic compounds content, total flavonoid content, quercetin and quercetrin content dependent on the extraction condition, such as, extract times and ethanol concentration. The anti-atherosclerosis effect of the 40% ethanol extracts of the aerial part of Saururus chinensis were investigated by the Sprague-dawleys rat experiment fed with high-choleresterol diet. The microencapsulation materials of the extracts supplemented with cyclodextrin were developed by the spray drying techniques and the capsule and tablet were prepared using this material. The efficacy of the antioxidant and anti-athrosclerosis and the quality of the microencapsulation materials were also evaluated in vitro. 1. Antioxidant from the aerial part of Saururus chinensis Baill. The reactive oxygen radical scavenger activities was investigated on the isolated crude extract and fractions from the aerial parts of Saururus chinensis. Baill. The crude extract of the dried powder was fractionated with diethyl ether and ethyl acetate, and water. The reactive oxygen radical scavenging activities of the ethyl acetate fraction from S. chinensis exhibited fairly strong activities than any other fractions. The ethyl acetate fraction of the aerial part of S. chinensis were further separated and isolated by the Sephadex LH-20 and silica gel G 60 column chromatography. The Fr. Ⅳ and the fr. 8, isolated by the Sephadex LH-20 column and the silica gel G 60 column chromatography, respectively, had the strongest reactive oxygen radical scavenging activities. Both SC3 and SC4 from the Fr. Ⅳ and SC9 from the fr. 8 were isolated and purified by preparatory ODS-HPLC. 2. Identification of active flavonoids from the aerial part of Saururus chinensis Baill. and their inhibition effects on human LDL oxidation The chemical structures of SC3, SC4 and SC9 were identified as quercetin-3-O-α-L-rhamnoside,kaempferol-3-O-α-L-rhamnoside, quercetin-3-O-rutinoside (rutin), respectively, by FAB-MS, 1H-NMR, and 13CNMR analyses. Three compunds isoalted from Saururus chinensis were examined by low density lipoprotein (LDL) oxidation inhibition activity, such as cyclodiene conjugation (CDs) assays, the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) assay and the apo B 100 fragmentation by SDS-PAGE. The isolated 3 compounds, SC3, SC4 and SC9 showed the inhibitive activities of 58.46%, 24.12% and 67.70%, respectively. These findings shows that Saururus chinensis with active flavonoids may have a role in anti-atherosclerosis. 3. Optimum extract condition of the aerial part of Saururus chinensis Baill. At the optimum extraction solvent(40% ethanol solvent), yield, DPPH, total phenolic compounds and total flavonoid in the extract of S. chinensis were 13.50%, 83.50%, 2.60mg/㎖ and 2.09mg/㎖, respectively. At the optimum extraction time (4hrs), yield, DPPH, total phenolic compounds and total flavonoid in the extract of S. chinensis were 12.79%, 71.13%, 2.83mg/㎖ and 2.16mg/㎖, respectively. The 40% ethanol extract which was extracted for 4 hrs (optimum conditions) from the aerial parts of Saururus chinensis showed higher contents of quercetrin(360.13mg/100g) and quercetin(1379.54mg/100g). The general composition and the mineral, free sugar and organic acid composition of the 40 % ethanol extract was investigated. The major mineral compounds were K (1011.66mg/100g) and Ca (4.23mg/100g), and the major free sugar was fructose (16.98mg/100g). The major free organic acid was D-malic acid (27.97mg/100g). The result from the anlaysis of amino acid show that serine and aspargain conetents were 4391μg, 3834μg, respectively. 4. Anti-atherosclerosis effect of the aerial part of Saururus chinensis Baill. extract The anti-atherosclerosis effect of the 40% ethanol extracts of the aerial part of Saururus chinensis were investigated by the Sprague-dawleys rat experiment adminersterd high-choleresterol diet for 4 weeks. Weight showed a tendency to decrease in rat with high-fat and 40% ethanol extract. Total plasma and LDL cholesterol contents of the rats fed with 40% ethanol extract were lower than other treatments. AST, ALT activities and lipid peroxide level were decreased, and SOD, catalase activities were progressively increased in 40% ethanol extract of S. Chinensis feeding rats. The 40% ethanol extract from the aerial parts of S. Chinensis was verified to reveal the activity of preventing atherosclerosis based on these results. 5. Health-benefit materialization of the aerial part of Saururus chinensis Baill. extract. The microencapsulation material of the 40% ethanol extract of the aerial part of S. chinensis supplemented with cyclodextrin was deveolped by the spray drying techniques. The microencapsulation material prepared with cyclodextrin was the best for the soulbility and appearance. In scanning electron micrographs obesrvation, it had regular and spherical shapes.
The present study was performed to the development of the health-benefit functional material and natural antioxidant from the aerial part of Saururus chinensis Baill., a regional medicinal plant resources in Korea. Through the scavenging assays of reactive oxygen radical species, the antioxidant activities were examined, and the isolation and purification of the active compounds were executed by solvent fractionation, Sephadex LH-20 column and silica gel G 60 column chromatography. The chemical structures of the active compound, SC3, SC4 and SC9, isolated from the aerial part of Saururus chinensis were identified by the 1H NMR, 13C NMR and FAB-MS analyses. The optimum extraction of the active compound were set up by the monitoring experiment of the change of yield, DPPH, total phenolic compounds content, total flavonoid content, quercetin and quercetrin content dependent on the extraction condition, such as, extract times and ethanol concentration. The anti-atherosclerosis effect of the 40% ethanol extracts of the aerial part of Saururus chinensis were investigated by the Sprague-dawleys rat experiment fed with high-choleresterol diet. The microencapsulation materials of the extracts supplemented with cyclodextrin were developed by the spray drying techniques and the capsule and tablet were prepared using this material. The efficacy of the antioxidant and anti-athrosclerosis and the quality of the microencapsulation materials were also evaluated in vitro. 1. Antioxidant from the aerial part of Saururus chinensis Baill. The reactive oxygen radical scavenger activities was investigated on the isolated crude extract and fractions from the aerial parts of Saururus chinensis. Baill. The crude extract of the dried powder was fractionated with diethyl ether and ethyl acetate, and water. The reactive oxygen radical scavenging activities of the ethyl acetate fraction from S. chinensis exhibited fairly strong activities than any other fractions. The ethyl acetate fraction of the aerial part of S. chinensis were further separated and isolated by the Sephadex LH-20 and silica gel G 60 column chromatography. The Fr. Ⅳ and the fr. 8, isolated by the Sephadex LH-20 column and the silica gel G 60 column chromatography, respectively, had the strongest reactive oxygen radical scavenging activities. Both SC3 and SC4 from the Fr. Ⅳ and SC9 from the fr. 8 were isolated and purified by preparatory ODS-HPLC. 2. Identification of active flavonoids from the aerial part of Saururus chinensis Baill. and their inhibition effects on human LDL oxidation The chemical structures of SC3, SC4 and SC9 were identified as quercetin-3-O-α-L-rhamnoside,kaempferol-3-O-α-L-rhamnoside, quercetin-3-O-rutinoside (rutin), respectively, by FAB-MS, 1H-NMR, and 13CNMR analyses. Three compunds isoalted from Saururus chinensis were examined by low density lipoprotein (LDL) oxidation inhibition activity, such as cyclodiene conjugation (CDs) assays, the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) assay and the apo B 100 fragmentation by SDS-PAGE. The isolated 3 compounds, SC3, SC4 and SC9 showed the inhibitive activities of 58.46%, 24.12% and 67.70%, respectively. These findings shows that Saururus chinensis with active flavonoids may have a role in anti-atherosclerosis. 3. Optimum extract condition of the aerial part of Saururus chinensis Baill. At the optimum extraction solvent(40% ethanol solvent), yield, DPPH, total phenolic compounds and total flavonoid in the extract of S. chinensis were 13.50%, 83.50%, 2.60mg/㎖ and 2.09mg/㎖, respectively. At the optimum extraction time (4hrs), yield, DPPH, total phenolic compounds and total flavonoid in the extract of S. chinensis were 12.79%, 71.13%, 2.83mg/㎖ and 2.16mg/㎖, respectively. The 40% ethanol extract which was extracted for 4 hrs (optimum conditions) from the aerial parts of Saururus chinensis showed higher contents of quercetrin(360.13mg/100g) and quercetin(1379.54mg/100g). The general composition and the mineral, free sugar and organic acid composition of the 40 % ethanol extract was investigated. The major mineral compounds were K (1011.66mg/100g) and Ca (4.23mg/100g), and the major free sugar was fructose (16.98mg/100g). The major free organic acid was D-malic acid (27.97mg/100g). The result from the anlaysis of amino acid show that serine and aspargain conetents were 4391μg, 3834μg, respectively. 4. Anti-atherosclerosis effect of the aerial part of Saururus chinensis Baill. extract The anti-atherosclerosis effect of the 40% ethanol extracts of the aerial part of Saururus chinensis were investigated by the Sprague-dawleys rat experiment adminersterd high-choleresterol diet for 4 weeks. Weight showed a tendency to decrease in rat with high-fat and 40% ethanol extract. Total plasma and LDL cholesterol contents of the rats fed with 40% ethanol extract were lower than other treatments. AST, ALT activities and lipid peroxide level were decreased, and SOD, catalase activities were progressively increased in 40% ethanol extract of S. Chinensis feeding rats. The 40% ethanol extract from the aerial parts of S. Chinensis was verified to reveal the activity of preventing atherosclerosis based on these results. 5. Health-benefit materialization of the aerial part of Saururus chinensis Baill. extract. The microencapsulation material of the 40% ethanol extract of the aerial part of S. chinensis supplemented with cyclodextrin was deveolped by the spray drying techniques. The microencapsulation material prepared with cyclodextrin was the best for the soulbility and appearance. In scanning electron micrographs obesrvation, it had regular and spherical shapes.
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