산초열매의 채집 시기별 일반성분, 항산화, 항균 및 항암 활성에 관한 연구 Studies on proximate composition, antioxidant, antimicrobial and anticancer activities of zanthoxylum schinifolim fruit according to ripening stages원문보기
산초나무 열매가 형성되어 성숙되는 8월부터 10월까지 5단계 즉, 8월초 (Z1), 8월중 (Z2), 9월중 (Z3), 10월초 (Z4), 10월중 (Z5)의 열매들의 생리활성을 분석·비교하였다. 색의 변화는 Z1(노란색), Z2(연녹색), Z3(녹색), Z4(녹색), Z5(갈색)로 변화되었다. 산초 열매의 중량은 Z1이 4.8 mg에서 Z5에는 50.7 mg으로 약 10배 증가되었다. 수분 함량은 Z1이 74.6%이었고, Z5는 55.2%로 생육이 진행됨에 따라 수분 함량이 감소됨을 알 수 있었다. 조단백질의 함량은 열매의 생육 진행에 따라 일정하게 유지되었다. 조지방 함량은 Z1에서 1%가량 함유되어 있었지만, Z5에서는 10.6%로 증가하였다. ...
산초나무 열매가 형성되어 성숙되는 8월부터 10월까지 5단계 즉, 8월초 (Z1), 8월중 (Z2), 9월중 (Z3), 10월초 (Z4), 10월중 (Z5)의 열매들의 생리활성을 분석·비교하였다. 색의 변화는 Z1(노란색), Z2(연녹색), Z3(녹색), Z4(녹색), Z5(갈색)로 변화되었다. 산초 열매의 중량은 Z1이 4.8 mg에서 Z5에는 50.7 mg으로 약 10배 증가되었다. 수분 함량은 Z1이 74.6%이었고, Z5는 55.2%로 생육이 진행됨에 따라 수분 함량이 감소됨을 알 수 있었다. 조단백질의 함량은 열매의 생육 진행에 따라 일정하게 유지되었다. 조지방 함량은 Z1에서 1%가량 함유되어 있었지만, Z5에서는 10.6%로 증가하였다. 회분 함량은 Z1이 1.6%, Z5가 2.7%로 열매성숙에 따라 약간 증가되는 경향이었다. 전체 지방산 함량은 Z1이 117.1 μg/g로 최저였고, Z4에서는 3,355 μg/g으로 최고로 많았다. 지방산의 비율은 Z1에서는 palmitic acid(C16:0)와 linoleic acid(C18:2)가 각각 43.1, 47.9 μg/g으로 가장 많이 함유되어 있었으며, Z2에서도 유사한 경향이었다. Z3에서는 oleic acid(C18:1)와 linoleic acid(C18:2)가 주요 지방산으로 각각 852.5, 544.1 μg/g 함유되어 있었다. 특히, oleic acid(C18:1)는 Z1과 비교해서 함량이 현저히 증가된 것을 알 수 있었다. Z4는 Z3과 비교해서 지방산의 함량이 급격히 증가되었고 특히 oleic acid(C18:1)는 1,613.7 μg/g으로 가장 많이 함유되어 있었다. 지방산의 구성비는 생육초기인 Z1에서 linoleic acid(C18:2) > palmitic acid(C16:0) > oleic acid(C18:1)의 순서였고 전체 지방산 중 이들 3종의 지방산 비율은 80%정도였으며, Z3 시기 이후에는 oleic acid(C18:1) > linoleic acid(C18:2) > palmitic acid(C16:0)의 순서로 생육초기에 비하여 지방산 구성이 변화되었고, 비율 또한 전체의 90% 이상으로 증가되었음을 알 수 있었다. 산초열매추출물의 불포화지방산의 비율은 Z1이 약 60%이었고 Z3 이후로 80%로 20% 가량 증가하였으며 Z4에서 불포화지방산 함량이 2753 μg/g으로 가장 많이 함유되어 있었다. 한편, 산초 열매에서 총 46종의 휘발성 성분을 확인하였는데, 그 중 주요성분으로는 α-pinene, β-myrcene, β-ocimene, 2-nonanone, estragole, 2-undecanone, β-caryophyllene 등 이었다. Z1에서는 β-ocimene이 20.8 peak area %로 가장 많았으며 α-pinene이 9.7 peak area %, β-myrcene이 1.8 peak area %, estragole은 2.1 peak area % 함유되어 있었다. Z2에서는 Z1과 비교하여 estragole의 함량이 30.1 peak area %로 급격히 증가되었고, α-pinene, β-myrcene, β-ocimene은 각각 0.4, 0.3, 0.6 peak area %로 급격히 감소되었다. 특히, estragole은 산초 열매가 성숙됨에 따라 양이 급격히 증가되어 Z3와 Z4에서 각각 91.2 와 92 peak area %로 정유성분의 대부분을 차지하였다. 산초열매 메탄올 추출물 (ZM)을 제조하여 열매의 채집시기별 항산화, 항균, 항암활성을 분석·비교하였다. DPPH radical scavenging activity는 ZM1의 IC50값이 1,239 μg/mL로 가장 높았고, ABTS radical scavenging activity는 ZM5의 IC50값이 180 μg/mL으로 가장 활성이 높았으며, 환원력은 ZM4를 제외한 전체시료에서 비슷한 활성을 보였다. 아질산 소거능은 pH 3.0 조건에서 가장 높았으며 특히, 시료농도가 2500 μg/mL에서 ZM2가 33.7%으로 가장 높았으며, 총페놀함량은 ZM1이 48.6 GAE μg/mL으로 전체 시료중 가장 많았다. 항산화 활성간의 상관관계분석 결과 산초열매 메탄올추출물의 총페놀함량과 DPPH radical scavenging activity 간에는 고도로 유의한 상관관계가 있었다(r=0.98). 산초열매의 채집시기별 항균활성을 Paper disc 법을 이용하여 7종의 식품 위생 미생물에 대하여 측정하였는데, 이중 5종의 미생물에 대한 항균활성을 보였다. Bacillus cereus에 대한 산초 열매 메탄올 추출물의 항균활성은 ZM1, ZM2 > ZM3 > ZM5, ZM4의 순으로 나타났다. Bacillus subtilis에 대한 항균활성을 측정한 결과 시료농도 5 mg/mL에서는 ZM1, ZM2 > ZM3, ZM4, ZM5의 순서로 항균활성의 강도를 보였으나, 50 mg/mL 시료농도에서의 항균활성의 세기는 ZM3, ZM4 > ZM1, ZM2, ZM5 의 순서로 시료농도에 따라 다른 결과를 보였다. Streptococcus mutans에 대한 항균활성은 5 mg/mL 시료농도에서는 ZM1, ZM2 > ZM3, ZM4, ZM5 의 순서였고, 50 mg/mL 농도에서는 ZM2, ZM3, ZM4, ZM5 > ZM1의 순으로 나타났다. Staphylococcus aureus에 대한 채집시기별 산초열매의 항균활성 세기는 0.5 mg/mL 시료농도에서 ZM1 > ZM2, ZM3, ZM4, ZM5 순이었으나, 5 mg/mL에서 ZM1 > ZM2, ZM3 > ZM4, ZM5의 결과를 보였다. Vibrio parahaemolyticus에 대한 항균활성 결과는 50 mg/mL 시료농도에서는 ZM2, ZM3 > ZM1, ZM4, ZM5의 결과를 보였다. Paper disc method에서 항균활성을 보인 5종의 미생물을 대상으로 산초 열매의 메탄올 추출물의 성장저해 효과를 조사하였다. Bacillus cereus 에 산초추출물 처리시 ZM1처리구가 배양 36시간까지 완벽히 균의 성장을 억제하였으며, Bacillus subtilis에 대한 산초 열매 추출물의 성장저해효과는 ZM1과 ZM2처리구가 약 10시간의 성장 억제 효과를 보였으며, Streptococcus mutans에 대한 성장저해효과는 ZM1과 ZM2처리시 약 30시간의 성장 억제 효과를 나타내었다. Staphylococcus aureus에 대한 추출물들의 성장 저해효과는 ZM1처리구가 15시간 동안 생육을 억제하였으며, Vibrio parahaemolyticus에 대한 성장 저해효과는 모든 처리구에서 미약하게 나타났다. 최소생육저해농도 (MIC)를 분석한 결과, S. mutans 에 대한 MIC는 ZM1 62.5 μg/mL로 가장 강한 항균활성을 보였고, S. aureus에 대한 MIC는 ZM1이 125 μg/mL로 가장 강한 활성을 보였으며, 그람양성 간균인 B. cereus와 B. subtilis에 대한 MIC는 ZM1이 각각 125와 500 μg/mL으로 가장 활성이 강하였고, 그람음성균인 E. coli와 그람양성균 중 젖산균인 L. plantarum에 대한 MIC는 ZM1～ZM5 모두 1000 μg/mL 이상 이었다. 총페놀함량과 B. subtilis와 S. mutans에 대한 MIC와의 r값이 -0.93으로 매우 밀접한 관계를 보였으며, B. cereus와 S. aureus 또한 r값이 각각 -0.71과 -0.74으로 산초열매의 채집시기별 항균활성은 함유된 페놀성 화합물들의 종류와 함량에 관련된 것으로 생각되어진다. 산초열매메탄올추출물 (ZM)의 항암활성을 MTT reduction assay와 위상차 현미경을 통한 형태적 관찰로 수행하였다. 인간 자궁경부암세포주 HeLa cell에 대한 세포 독성을 조사한 결과, 추출물농도 500 μg/mL 농도로 추출물을 처리했을 때 ZM1과 ZM2 처리구에서 암세포생존율이 각각 4.0, 3.6%로 암세포를 대부분 사멸시키는 강력한 활성을 보였고, 위상차 현미경으로 관찰한 결과, 추출물을 500 μg/mL로 처리한 세포는 전체적인 암세포의 수가 적었고, 형태가 응축, 변형되고 세포사멸이 나타난 것을 알 수 있었다. 특히, ZM1과 ZM2를 처리한 세포에서 더 많은 세포사멸이 일어났다. 인간 췌장암 세포주 PANC-1 cell에 처리했을 때 MTT reduction assay결과 ZM2 13.5%로 가장 저해효과가 좋았고, 현미경 관찰 결과 또한 현저한 암세포수의 감소와 형태적 변형으로 암세포의 사멸이 일어난 것을 알 수 있었다. 인간 대장암 유래의 세포주 HT-29 cell에 대한 산초열매 메탄올 추출물의 세포독성결과는 500 μg/mL 농도로 추출물을 암세포에 처리했을 때 ZM1 14.6%의 강력한 암세포 억제효과를 보였다. Gas chromatography와 time-of-flight mass spectroscopy(TOFMS)를 이용하여 산초열매메탄올추출물(ZM)의 주요성분을 분석한 결과 estragole과 xanthoxylin이 검출되었다. estragole의 함량은 ZM1에서 0.13 mg/mL로 적게 함유되어 있었으나, 생육이 진행될수록 함량이 증가하여, ZM2에서 ZM4까지 각각 2.13, 8.10, 6.34 mg/mL로 증가되는 경향이었으며, ZM5에서는 19.77 mg/mL로 전 생육시기 중 가장 많이 함유되어 있었다. Xanthoxylin의 함량은 채집시기별 산초시료 중 8월 초순시료인 ZM1에서 19.4 mg/mL로 가장 많이 함유되어 있었으며, ZM2에서 ZM5까지 각각 7.66, 1.64, 0.40, 0.01 mg/mL로 함유되어 있었으며 생육이 진행될수록 감소되는 경향을 보였다. 이상의 결과에서, 열매가 형성되는 시기인 8월초의 산초열매 (Z1)는 성숙열매 (Z5)와 비교 시 중량이 10배 정도 적었지만, 정유성분에 있어서 향기요법의 원료나 향수원료로 이용되는 monoterpene 계통의 α-pinene, β-myrcene, β-ocimene의 함량이 가장 많이 함유되어 있었고, 5단계의 성장시기 중 가장 높은 항산화 활성, 항균활성, 항암활성을 보였고, 산초주요약리성분인 xanthoxylin의 함량이 가장 많았다. 열매가 완전히 성숙되는 10월초의 산초열매 (Z4)에는 지방산 함량이 3,355 μg/g, 불포화 지방산이 2,753 μg/g으로 5단계 성장시기 중 가장 많이 함유되어 있었다.
산초나무 열매가 형성되어 성숙되는 8월부터 10월까지 5단계 즉, 8월초 (Z1), 8월중 (Z2), 9월중 (Z3), 10월초 (Z4), 10월중 (Z5)의 열매들의 생리활성을 분석·비교하였다. 색의 변화는 Z1(노란색), Z2(연녹색), Z3(녹색), Z4(녹색), Z5(갈색)로 변화되었다. 산초 열매의 중량은 Z1이 4.8 mg에서 Z5에는 50.7 mg으로 약 10배 증가되었다. 수분 함량은 Z1이 74.6%이었고, Z5는 55.2%로 생육이 진행됨에 따라 수분 함량이 감소됨을 알 수 있었다. 조단백질의 함량은 열매의 생육 진행에 따라 일정하게 유지되었다. 조지방 함량은 Z1에서 1%가량 함유되어 있었지만, Z5에서는 10.6%로 증가하였다. 회분 함량은 Z1이 1.6%, Z5가 2.7%로 열매성숙에 따라 약간 증가되는 경향이었다. 전체 지방산 함량은 Z1이 117.1 μg/g로 최저였고, Z4에서는 3,355 μg/g으로 최고로 많았다. 지방산의 비율은 Z1에서는 palmitic acid(C16:0)와 linoleic acid(C18:2)가 각각 43.1, 47.9 μg/g으로 가장 많이 함유되어 있었으며, Z2에서도 유사한 경향이었다. Z3에서는 oleic acid(C18:1)와 linoleic acid(C18:2)가 주요 지방산으로 각각 852.5, 544.1 μg/g 함유되어 있었다. 특히, oleic acid(C18:1)는 Z1과 비교해서 함량이 현저히 증가된 것을 알 수 있었다. Z4는 Z3과 비교해서 지방산의 함량이 급격히 증가되었고 특히 oleic acid(C18:1)는 1,613.7 μg/g으로 가장 많이 함유되어 있었다. 지방산의 구성비는 생육초기인 Z1에서 linoleic acid(C18:2) > palmitic acid(C16:0) > oleic acid(C18:1)의 순서였고 전체 지방산 중 이들 3종의 지방산 비율은 80%정도였으며, Z3 시기 이후에는 oleic acid(C18:1) > linoleic acid(C18:2) > palmitic acid(C16:0)의 순서로 생육초기에 비하여 지방산 구성이 변화되었고, 비율 또한 전체의 90% 이상으로 증가되었음을 알 수 있었다. 산초열매추출물의 불포화지방산의 비율은 Z1이 약 60%이었고 Z3 이후로 80%로 20% 가량 증가하였으며 Z4에서 불포화지방산 함량이 2753 μg/g으로 가장 많이 함유되어 있었다. 한편, 산초 열매에서 총 46종의 휘발성 성분을 확인하였는데, 그 중 주요성분으로는 α-pinene, β-myrcene, β-ocimene, 2-nonanone, estragole, 2-undecanone, β-caryophyllene 등 이었다. Z1에서는 β-ocimene이 20.8 peak area %로 가장 많았으며 α-pinene이 9.7 peak area %, β-myrcene이 1.8 peak area %, estragole은 2.1 peak area % 함유되어 있었다. Z2에서는 Z1과 비교하여 estragole의 함량이 30.1 peak area %로 급격히 증가되었고, α-pinene, β-myrcene, β-ocimene은 각각 0.4, 0.3, 0.6 peak area %로 급격히 감소되었다. 특히, estragole은 산초 열매가 성숙됨에 따라 양이 급격히 증가되어 Z3와 Z4에서 각각 91.2 와 92 peak area %로 정유성분의 대부분을 차지하였다. 산초열매 메탄올 추출물 (ZM)을 제조하여 열매의 채집시기별 항산화, 항균, 항암활성을 분석·비교하였다. DPPH radical scavenging activity는 ZM1의 IC50값이 1,239 μg/mL로 가장 높았고, ABTS radical scavenging activity는 ZM5의 IC50값이 180 μg/mL으로 가장 활성이 높았으며, 환원력은 ZM4를 제외한 전체시료에서 비슷한 활성을 보였다. 아질산 소거능은 pH 3.0 조건에서 가장 높았으며 특히, 시료농도가 2500 μg/mL에서 ZM2가 33.7%으로 가장 높았으며, 총페놀함량은 ZM1이 48.6 GAE μg/mL으로 전체 시료중 가장 많았다. 항산화 활성간의 상관관계분석 결과 산초열매 메탄올추출물의 총페놀함량과 DPPH radical scavenging activity 간에는 고도로 유의한 상관관계가 있었다(r=0.98). 산초열매의 채집시기별 항균활성을 Paper disc 법을 이용하여 7종의 식품 위생 미생물에 대하여 측정하였는데, 이중 5종의 미생물에 대한 항균활성을 보였다. Bacillus cereus에 대한 산초 열매 메탄올 추출물의 항균활성은 ZM1, ZM2 > ZM3 > ZM5, ZM4의 순으로 나타났다. Bacillus subtilis에 대한 항균활성을 측정한 결과 시료농도 5 mg/mL에서는 ZM1, ZM2 > ZM3, ZM4, ZM5의 순서로 항균활성의 강도를 보였으나, 50 mg/mL 시료농도에서의 항균활성의 세기는 ZM3, ZM4 > ZM1, ZM2, ZM5 의 순서로 시료농도에 따라 다른 결과를 보였다. Streptococcus mutans에 대한 항균활성은 5 mg/mL 시료농도에서는 ZM1, ZM2 > ZM3, ZM4, ZM5 의 순서였고, 50 mg/mL 농도에서는 ZM2, ZM3, ZM4, ZM5 > ZM1의 순으로 나타났다. Staphylococcus aureus에 대한 채집시기별 산초열매의 항균활성 세기는 0.5 mg/mL 시료농도에서 ZM1 > ZM2, ZM3, ZM4, ZM5 순이었으나, 5 mg/mL에서 ZM1 > ZM2, ZM3 > ZM4, ZM5의 결과를 보였다. Vibrio parahaemolyticus에 대한 항균활성 결과는 50 mg/mL 시료농도에서는 ZM2, ZM3 > ZM1, ZM4, ZM5의 결과를 보였다. Paper disc method에서 항균활성을 보인 5종의 미생물을 대상으로 산초 열매의 메탄올 추출물의 성장저해 효과를 조사하였다. Bacillus cereus 에 산초추출물 처리시 ZM1처리구가 배양 36시간까지 완벽히 균의 성장을 억제하였으며, Bacillus subtilis에 대한 산초 열매 추출물의 성장저해효과는 ZM1과 ZM2처리구가 약 10시간의 성장 억제 효과를 보였으며, Streptococcus mutans에 대한 성장저해효과는 ZM1과 ZM2처리시 약 30시간의 성장 억제 효과를 나타내었다. Staphylococcus aureus에 대한 추출물들의 성장 저해효과는 ZM1처리구가 15시간 동안 생육을 억제하였으며, Vibrio parahaemolyticus에 대한 성장 저해효과는 모든 처리구에서 미약하게 나타났다. 최소생육저해농도 (MIC)를 분석한 결과, S. mutans 에 대한 MIC는 ZM1 62.5 μg/mL로 가장 강한 항균활성을 보였고, S. aureus에 대한 MIC는 ZM1이 125 μg/mL로 가장 강한 활성을 보였으며, 그람양성 간균인 B. cereus와 B. subtilis에 대한 MIC는 ZM1이 각각 125와 500 μg/mL으로 가장 활성이 강하였고, 그람음성균인 E. coli와 그람양성균 중 젖산균인 L. plantarum에 대한 MIC는 ZM1～ZM5 모두 1000 μg/mL 이상 이었다. 총페놀함량과 B. subtilis와 S. mutans에 대한 MIC와의 r값이 -0.93으로 매우 밀접한 관계를 보였으며, B. cereus와 S. aureus 또한 r값이 각각 -0.71과 -0.74으로 산초열매의 채집시기별 항균활성은 함유된 페놀성 화합물들의 종류와 함량에 관련된 것으로 생각되어진다. 산초열매메탄올추출물 (ZM)의 항암활성을 MTT reduction assay와 위상차 현미경을 통한 형태적 관찰로 수행하였다. 인간 자궁경부암 세포주 HeLa cell에 대한 세포 독성을 조사한 결과, 추출물농도 500 μg/mL 농도로 추출물을 처리했을 때 ZM1과 ZM2 처리구에서 암세포생존율이 각각 4.0, 3.6%로 암세포를 대부분 사멸시키는 강력한 활성을 보였고, 위상차 현미경으로 관찰한 결과, 추출물을 500 μg/mL로 처리한 세포는 전체적인 암세포의 수가 적었고, 형태가 응축, 변형되고 세포사멸이 나타난 것을 알 수 있었다. 특히, ZM1과 ZM2를 처리한 세포에서 더 많은 세포사멸이 일어났다. 인간 췌장암 세포주 PANC-1 cell에 처리했을 때 MTT reduction assay결과 ZM2 13.5%로 가장 저해효과가 좋았고, 현미경 관찰 결과 또한 현저한 암세포수의 감소와 형태적 변형으로 암세포의 사멸이 일어난 것을 알 수 있었다. 인간 대장암 유래의 세포주 HT-29 cell에 대한 산초열매 메탄올 추출물의 세포독성결과는 500 μg/mL 농도로 추출물을 암세포에 처리했을 때 ZM1 14.6%의 강력한 암세포 억제효과를 보였다. Gas chromatography와 time-of-flight mass spectroscopy(TOFMS)를 이용하여 산초열매메탄올추출물(ZM)의 주요성분을 분석한 결과 estragole과 xanthoxylin이 검출되었다. estragole의 함량은 ZM1에서 0.13 mg/mL로 적게 함유되어 있었으나, 생육이 진행될수록 함량이 증가하여, ZM2에서 ZM4까지 각각 2.13, 8.10, 6.34 mg/mL로 증가되는 경향이었으며, ZM5에서는 19.77 mg/mL로 전 생육시기 중 가장 많이 함유되어 있었다. Xanthoxylin의 함량은 채집시기별 산초시료 중 8월 초순시료인 ZM1에서 19.4 mg/mL로 가장 많이 함유되어 있었으며, ZM2에서 ZM5까지 각각 7.66, 1.64, 0.40, 0.01 mg/mL로 함유되어 있었으며 생육이 진행될수록 감소되는 경향을 보였다. 이상의 결과에서, 열매가 형성되는 시기인 8월초의 산초열매 (Z1)는 성숙열매 (Z5)와 비교 시 중량이 10배 정도 적었지만, 정유성분에 있어서 향기요법의 원료나 향수원료로 이용되는 monoterpene 계통의 α-pinene, β-myrcene, β-ocimene의 함량이 가장 많이 함유되어 있었고, 5단계의 성장시기 중 가장 높은 항산화 활성, 항균활성, 항암활성을 보였고, 산초주요약리성분인 xanthoxylin의 함량이 가장 많았다. 열매가 완전히 성숙되는 10월초의 산초열매 (Z4)에는 지방산 함량이 3,355 μg/g, 불포화 지방산이 2,753 μg/g으로 5단계 성장시기 중 가장 많이 함유되어 있었다.
Biological characteristics of 5 Zanthoxylum schinfolium fruits according to ripening stages were evaluated. In general growth properties, color of the fruits was changed from yellow (Z1) to brown (Z5) depending on growing stages. As fruits ripened, average weight of Zs increased from 4.8 mg (Z1) to ...
Biological characteristics of 5 Zanthoxylum schinfolium fruits according to ripening stages were evaluated. In general growth properties, color of the fruits was changed from yellow (Z1) to brown (Z5) depending on growing stages. As fruits ripened, average weight of Zs increased from 4.8 mg (Z1) to 50.7 mg (Z5), while moisture contents decreased from 74.6% (Z1) to 55.2% (Z5). Crude protein contents of Zs remained relatively constant during ripening. Crude fat contents of the fruits during ripening increased from 1% (Z1) to 10.6% (Z5). Ash contents of Z1 and Z5 were 1.6% and 2.7%, respectively. The major fatty acids in Zs were palmitic (C16:0), palmitoleic (C16:1), oleic (C18:1), and linoleic (C18:2) acids. Linoleic acid (C18:2) was a main of fatty acid in Z1 and Z2, whereas, oleic acid (C18:1) was found as a main fatty acid in other Zs. The ratio of unsaturated fatty acid to total fatty acids increased from 60% (Z1) to 80% (Z3 ～ Z5) during ripening. Among ripening stages, Z4 had the highest contents of total fatty acids (3,355 μg/g) and total unsaturated fatty acids (2,753 μg/g). Forty six volatile compounds in Zs were also identified. The major volatile compounds were α-pinene, β-myrcene, β-ocimene, 2-nonanone, estragole, 2-undecanone, and β-caryophyllene. Major volatile components of Z1 were β-ocimene (20.8 peak area %) and α-pinene (9.7 peak area %). In Z2, estragole (30.1 peak area %) was a main volatile compound, but the contents of α-pinene (0.4 peak area %), β-myrcene (0.3 peak area %), and β-ocimene (0.6 peak area %) were lower than those in Z1. Especially, estragole used as perfumes and as a food additive for flavor was drastically increased to 91.2(Z3) and 92% (Z4) as fruits ripened. A 95% methanol extract(ZM) of each Zathoxylum schinifolium fruit was prepared to observe changes in antioxidant, antimicrobial, and anticancer activities of Zs during ripening. Antioxidant activity was evaluated by DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity, nitrate scavenging activities, reducing power, and total phenol contents(TPC). The methanol extract from Zs (ZM1) had the highest DPPH radical scavenging activity(1,239 μg/mL of IC50 value) and the highest phenol contents(48.6 GAE/mL). For ABTS radical scavenging activity, ZM5 exhibited the highest activity with 180 μg/mL of IC50 value. ZM2 at pH 3.0 showed the highest nitrate scavenging activity (33.7%). Reducing power was similar to all of ZMs except for ZM4. The result of correaltion analysis showed a significant correlation between TPC and DPPH radical scavenging activity(r=0.98). Antimicrobial activity of ZMs was evaluated by a paper disc method and a broth medium method against 7 microorganisms such as Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus, Vibrio parhaemolyticus, Lactobacillus plantarum and Escherichia coli. For a paper disc method, ZMs had significant antimicrobial activities against five strains except for L. plantarum and E. coli. At 5 mg/mL of concentration, ZM1 exhibited relatively strong antimicrobial activity against B. cereus, B. subtilis, S. mutans and S. aureus. compared to other ZMs. A broth medium method also showed that ZM1 had relatively strong antimicrobial activity against B. cereus, B. subtilis, S. mutans and S. aureus by inhibiting the growth of microorganisms. Correaltion analysis was evaluated between TPC and antimicrobial activities(AA). The result showed a significant correlation between TPC and several antimicrobial activities. The correlation values between TPC and AA to B. subtilis, TPC and AA to B. mutans and TPC and AA to S. aureus were -0.93, -0.93 and -0.74, respectively. The cytotoxic effect of each ZM was measured by a MTT reduction assay and a phase-contrast microscophy on HeLa, PANC-1, and HT-29 cells. Among ZMs, ZM1 and ZSF2 showed the highest inhibition activity on the growth HeLa , PANC-1 and HT-29 cell. Estragole and xanthoxylin were identified in ZMs by GC-TOFMS. Estragole was increased from 2.13 mg/mL(ZM1) to 19.77 mg/mL(ZM5), while xanthoxylin was decreased from 19.4 mg/mL(ZM1) to 0.01 mg/mL(ZM5) during ripening. The results in this study showed that Zanthoxylum schinifolium fruit had various biological activities and these activities varied by ripening stage. Finally this study provided important scientific data for the application of Zanthoxylum schinifolium fruit, suggesting its potential use on food or cosmetic industries.
Biological characteristics of 5 Zanthoxylum schinfolium fruits according to ripening stages were evaluated. In general growth properties, color of the fruits was changed from yellow (Z1) to brown (Z5) depending on growing stages. As fruits ripened, average weight of Zs increased from 4.8 mg (Z1) to 50.7 mg (Z5), while moisture contents decreased from 74.6% (Z1) to 55.2% (Z5). Crude protein contents of Zs remained relatively constant during ripening. Crude fat contents of the fruits during ripening increased from 1% (Z1) to 10.6% (Z5). Ash contents of Z1 and Z5 were 1.6% and 2.7%, respectively. The major fatty acids in Zs were palmitic (C16:0), palmitoleic (C16:1), oleic (C18:1), and linoleic (C18:2) acids. Linoleic acid (C18:2) was a main of fatty acid in Z1 and Z2, whereas, oleic acid (C18:1) was found as a main fatty acid in other Zs. The ratio of unsaturated fatty acid to total fatty acids increased from 60% (Z1) to 80% (Z3 ～ Z5) during ripening. Among ripening stages, Z4 had the highest contents of total fatty acids (3,355 μg/g) and total unsaturated fatty acids (2,753 μg/g). Forty six volatile compounds in Zs were also identified. The major volatile compounds were α-pinene, β-myrcene, β-ocimene, 2-nonanone, estragole, 2-undecanone, and β-caryophyllene. Major volatile components of Z1 were β-ocimene (20.8 peak area %) and α-pinene (9.7 peak area %). In Z2, estragole (30.1 peak area %) was a main volatile compound, but the contents of α-pinene (0.4 peak area %), β-myrcene (0.3 peak area %), and β-ocimene (0.6 peak area %) were lower than those in Z1. Especially, estragole used as perfumes and as a food additive for flavor was drastically increased to 91.2(Z3) and 92% (Z4) as fruits ripened. A 95% methanol extract(ZM) of each Zathoxylum schinifolium fruit was prepared to observe changes in antioxidant, antimicrobial, and anticancer activities of Zs during ripening. Antioxidant activity was evaluated by DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity, nitrate scavenging activities, reducing power, and total phenol contents(TPC). The methanol extract from Zs (ZM1) had the highest DPPH radical scavenging activity(1,239 μg/mL of IC50 value) and the highest phenol contents(48.6 GAE/mL). For ABTS radical scavenging activity, ZM5 exhibited the highest activity with 180 μg/mL of IC50 value. ZM2 at pH 3.0 showed the highest nitrate scavenging activity (33.7%). Reducing power was similar to all of ZMs except for ZM4. The result of correaltion analysis showed a significant correlation between TPC and DPPH radical scavenging activity(r=0.98). Antimicrobial activity of ZMs was evaluated by a paper disc method and a broth medium method against 7 microorganisms such as Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus, Vibrio parhaemolyticus, Lactobacillus plantarum and Escherichia coli. For a paper disc method, ZMs had significant antimicrobial activities against five strains except for L. plantarum and E. coli. At 5 mg/mL of concentration, ZM1 exhibited relatively strong antimicrobial activity against B. cereus, B. subtilis, S. mutans and S. aureus. compared to other ZMs. A broth medium method also showed that ZM1 had relatively strong antimicrobial activity against B. cereus, B. subtilis, S. mutans and S. aureus by inhibiting the growth of microorganisms. Correaltion analysis was evaluated between TPC and antimicrobial activities(AA). The result showed a significant correlation between TPC and several antimicrobial activities. The correlation values between TPC and AA to B. subtilis, TPC and AA to B. mutans and TPC and AA to S. aureus were -0.93, -0.93 and -0.74, respectively. The cytotoxic effect of each ZM was measured by a MTT reduction assay and a phase-contrast microscophy on HeLa, PANC-1, and HT-29 cells. Among ZMs, ZM1 and ZSF2 showed the highest inhibition activity on the growth HeLa , PANC-1 and HT-29 cell. Estragole and xanthoxylin were identified in ZMs by GC-TOFMS. Estragole was increased from 2.13 mg/mL(ZM1) to 19.77 mg/mL(ZM5), while xanthoxylin was decreased from 19.4 mg/mL(ZM1) to 0.01 mg/mL(ZM5) during ripening. The results in this study showed that Zanthoxylum schinifolium fruit had various biological activities and these activities varied by ripening stage. Finally this study provided important scientific data for the application of Zanthoxylum schinifolium fruit, suggesting its potential use on food or cosmetic industries.
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