전세계적으로 자국의 생물자원을 발굴, 연구하여 이를 자원화하려는 노력이 계속되고 있다. 또한, 2014년 10월 나고야의정서가 본격적으로 비준되어 각국별 생물자원을 둘러싼 이용 및 이익공유에 많은 국가간의 분쟁이 심화될 것으로 예측된다. 이에 대표적인 생물자원 이용국인 우리나라도 국내 자생식물에 대한 연구 및 이의 산업화가 시급한 실정이다. 따라서, 본 연구는 국내 자생하고 있는 식물 소재 중 학술적, 산업적으로 가치가 있는 식물을 연구하여 이를 자원화하는 데 있다. 본 연구에서는 국내 대표적인 수생식물인 어리연꽃속(Nymphoides spp.) 식물에 대한 성분 및 효능 연구를 수행하였다. Nymphoides indica (L.) Kuntze는 Menyanthaceae 의 한 속으로 전세계적으로 약 50여종이 분포하며 한국에는N. indica, Nymphoides peltata (J.G.Gmelin) Kuntze, 그리고, Nymhoides coreana (Lev.) Hara 3종이 분포하고 있다. 이 중 대표종인 N. indica은 생약명이 금은련화로 알려져 있으며 예로부터 구갈(口渴), 구건(口乾), 수종(水腫), 열림(熱淋), 제창종독(諸瘡腫毒) 등의 병증 치료에 사용되었다고 한다. 하지만, 성분 및 효능에 대한 과학적인 연구는 이루어지지 않고 있다. N.indica을 추출, 용매 분획한 후, 분석을 통해 주요 성분이 속해 있을 것으로 추정되는 ...
전세계적으로 자국의 생물자원을 발굴, 연구하여 이를 자원화하려는 노력이 계속되고 있다. 또한, 2014년 10월 나고야의정서가 본격적으로 비준되어 각국별 생물자원을 둘러싼 이용 및 이익공유에 많은 국가간의 분쟁이 심화될 것으로 예측된다. 이에 대표적인 생물자원 이용국인 우리나라도 국내 자생식물에 대한 연구 및 이의 산업화가 시급한 실정이다. 따라서, 본 연구는 국내 자생하고 있는 식물 소재 중 학술적, 산업적으로 가치가 있는 식물을 연구하여 이를 자원화하는 데 있다. 본 연구에서는 국내 대표적인 수생식물인 어리연꽃속(Nymphoides spp.) 식물에 대한 성분 및 효능 연구를 수행하였다. Nymphoides indica (L.) Kuntze는 Menyanthaceae 의 한 속으로 전세계적으로 약 50여종이 분포하며 한국에는N. indica, Nymphoides peltata (J.G.Gmelin) Kuntze, 그리고, Nymhoides coreana (Lev.) Hara 3종이 분포하고 있다. 이 중 대표종인 N. indica은 생약명이 금은련화로 알려져 있으며 예로부터 구갈(口渴), 구건(口乾), 수종(水腫), 열림(熱淋), 제창종독(諸瘡腫毒) 등의 병증 치료에 사용되었다고 한다. 하지만, 성분 및 효능에 대한 과학적인 연구는 이루어지지 않고 있다. N.indica을 추출, 용매 분획한 후, 분석을 통해 주요 성분이 속해 있을 것으로 추정되는 ethyl acetate(EtOAc)층과 n-butanol(BuOH)층으로부터 화합물을 분리, 정제하였다. 이를 통해 EtOAc층으로부터 주요 화합물인 3,7-di-O-methylquercetin-4'-O-β-glucoside(compound 1, QDG) 및 isoquercitrin(compound 2) 2종을, n-BuOH층에서 sweroside(compound 3) 1종을 분리하였다. 분리한 3종의 화합물 중 주성분인 QDG와 sweroside에 대하여 생리활성을 연구하였다. 그 결과, 특히 QDG의 경우, 1~100 μg/ml 농도에서 농도의존적으로 외부 자극물질에 의한 세포 손상 회복, 피부 수분 및 노화 관련 신호전달물질 조절 등 다양한 효능을 나타내었다. 이러한 우수한 효과를 갖는 성분을 함유하고 있는 어리연꽃과 이의 산업적 이용을 위하여 동속 식물인 어리연꽃, 노랑어리연꽃, 좀어리연꽃에 대한 성분 패턴 연구를 수행하여 그 차이를 밝히고자 하였다. 어리연꽃과 노랑어리연꽃, 좀어리연꽃 3종에 대하여 liquid chromatography/quadrupole time-of-flight tandem-mass spectrometry(LC QTOF-MS/MS)를 통한 principal component analysis(PCA) 분석을 수행한 결과, 종속 간의 뚜렷한 구별됨을 확인하였다. 특히 어리연꽃과 좀어리연꽃과는 성분 유사성을 보였으나 노랑어리연꽃과는 큰 차이점을 나타내었다. 어리연꽃으로부터 분리한 주성분인 QDG의 경우, 노랑어리연꽃에는 존재하지 않는 것을 확인하였으며 이를 통하여 어리연꽃의 산업화 이용시, 식물체만으로 구분할 수 없는 두 원재료에 대하여 지표성분으로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 소재의 산업화 적용을 위하여 주 효능 성분의 함량의 최대화를 위한 재배조건을 최적화하고 수경재배를 통한 연중 생산이 가능한 시스템을 구축함으로써 국내 고유종인 어리연꽃에 대한 표준화된 원재료 수급 조건을 확립하였다. 따라서 본 연구 결과는 향후 제약, 건강식품, 기능성 화장품 등 다양한 분야에서의 어리연꽃의 활용에 응용될 수 있을 것으로 기대된다. Efforts to develop natural resources of their own countries are actively underway around the world. In addition, the Nagoya Protocol was ratified in October 2014, which may cause disputes among many countries on the use of biological resources. Korea depends on the imports for the secure of natural resources and researches on native plants and their industrialization are required. Therefore, this study was conducted to establish academic and industrial values for the development of plant material which is native to Korea. Nymphoides spp. is a representative aquatic plant in Korea which belongs to the family of Menyanthaceae. They consist of about 40 species in worldwide and three Nymphoides spp., namely N.peltata, N.coreana, and N.indica are mainly distributed in Korea. Among them, N.indica which is the representative species, is known as "Geum Eun Lyeon Hwa(금은련화, 金銀蓮花)" and has been known that it traditionally used for the treatment of diseases such as thirsty, ederma, hydronephrosis, feverish gonorrhea, and epidemic poisoning. However, there have been little scientific studies on the ingredients and efficacy of N.indica. In this study, the components and efficacy of Nymphoides spp. were investigated. N.indica was extracted and subjected to separation using column chromatography, which resulted in the purification of three major constituents. The structures of isolated compounds were identified as 3,7-di-O-methylquercetin-4'-O-β-glucoside(compound 1, QDG), isoquercitrin(compound 2) and sweroside(compound 3) by spectroscopic analysis. The biological activities of these compounds were characterized using skin cells. Among them, QDG(1) showed various protective effects on skin such as regeneration of cell damage by external stimulant, regulation of skin moisture and aging-related signaling substance at concentrations of 1~100 μg/ml. For industrial use of N.indica and its ingredients for skin protective products, securing and identification of varieties are essential. Therefore, a component pattern on the same genus plants was analyzed to clarify the difference. Principal component analysis(PCA) of three species of N.indica, N.peltata and N.coreana through liquid chromatography/quadrupole time-of-flight tandem-mass spectrometry(LC QTOF-MS/MS) confirmed the distinction between species. N.indica showed similarity with N.coreana, whereas different from N.peltata. Especially, QDG(1), the main component of N.indica, was not found in N.peltata. Through this study, it can be used as an index component between two species for the industrialization of N.indica. In addition, cultivation conditions of N.indica was optimized to maximize the content of the main active ingredient for industrial application. A system capable of producing all year round through hydroponics was settled up for a standardized raw material supply condition for the domestic native plant N.indica. Therefore, the results of this study are expected to be applied to the utilization of the N.indica in various fields such as pharmaceuticals, health food, and functional cosmetics in the future.
전세계적으로 자국의 생물자원을 발굴, 연구하여 이를 자원화하려는 노력이 계속되고 있다. 또한, 2014년 10월 나고야의정서가 본격적으로 비준되어 각국별 생물자원을 둘러싼 이용 및 이익공유에 많은 국가간의 분쟁이 심화될 것으로 예측된다. 이에 대표적인 생물자원 이용국인 우리나라도 국내 자생식물에 대한 연구 및 이의 산업화가 시급한 실정이다. 따라서, 본 연구는 국내 자생하고 있는 식물 소재 중 학술적, 산업적으로 가치가 있는 식물을 연구하여 이를 자원화하는 데 있다. 본 연구에서는 국내 대표적인 수생식물인 어리연꽃속(Nymphoides spp.) 식물에 대한 성분 및 효능 연구를 수행하였다. Nymphoides indica (L.) Kuntze는 Menyanthaceae 의 한 속으로 전세계적으로 약 50여종이 분포하며 한국에는N. indica, Nymphoides peltata (J.G.Gmelin) Kuntze, 그리고, Nymhoides coreana (Lev.) Hara 3종이 분포하고 있다. 이 중 대표종인 N. indica은 생약명이 금은련화로 알려져 있으며 예로부터 구갈(口渴), 구건(口乾), 수종(水腫), 열림(熱淋), 제창종독(諸瘡腫毒) 등의 병증 치료에 사용되었다고 한다. 하지만, 성분 및 효능에 대한 과학적인 연구는 이루어지지 않고 있다. N.indica을 추출, 용매 분획한 후, 분석을 통해 주요 성분이 속해 있을 것으로 추정되는 ethyl acetate(EtOAc)층과 n-butanol(BuOH)층으로부터 화합물을 분리, 정제하였다. 이를 통해 EtOAc층으로부터 주요 화합물인 3,7-di-O-methylquercetin-4'-O-β-glucoside(compound 1, QDG) 및 isoquercitrin(compound 2) 2종을, n-BuOH층에서 sweroside(compound 3) 1종을 분리하였다. 분리한 3종의 화합물 중 주성분인 QDG와 sweroside에 대하여 생리활성을 연구하였다. 그 결과, 특히 QDG의 경우, 1~100 μg/ml 농도에서 농도의존적으로 외부 자극물질에 의한 세포 손상 회복, 피부 수분 및 노화 관련 신호전달물질 조절 등 다양한 효능을 나타내었다. 이러한 우수한 효과를 갖는 성분을 함유하고 있는 어리연꽃과 이의 산업적 이용을 위하여 동속 식물인 어리연꽃, 노랑어리연꽃, 좀어리연꽃에 대한 성분 패턴 연구를 수행하여 그 차이를 밝히고자 하였다. 어리연꽃과 노랑어리연꽃, 좀어리연꽃 3종에 대하여 liquid chromatography/quadrupole time-of-flight tandem-mass spectrometry(LC QTOF-MS/MS)를 통한 principal component analysis(PCA) 분석을 수행한 결과, 종속 간의 뚜렷한 구별됨을 확인하였다. 특히 어리연꽃과 좀어리연꽃과는 성분 유사성을 보였으나 노랑어리연꽃과는 큰 차이점을 나타내었다. 어리연꽃으로부터 분리한 주성분인 QDG의 경우, 노랑어리연꽃에는 존재하지 않는 것을 확인하였으며 이를 통하여 어리연꽃의 산업화 이용시, 식물체만으로 구분할 수 없는 두 원재료에 대하여 지표성분으로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 소재의 산업화 적용을 위하여 주 효능 성분의 함량의 최대화를 위한 재배조건을 최적화하고 수경재배를 통한 연중 생산이 가능한 시스템을 구축함으로써 국내 고유종인 어리연꽃에 대한 표준화된 원재료 수급 조건을 확립하였다. 따라서 본 연구 결과는 향후 제약, 건강식품, 기능성 화장품 등 다양한 분야에서의 어리연꽃의 활용에 응용될 수 있을 것으로 기대된다. Efforts to develop natural resources of their own countries are actively underway around the world. In addition, the Nagoya Protocol was ratified in October 2014, which may cause disputes among many countries on the use of biological resources. Korea depends on the imports for the secure of natural resources and researches on native plants and their industrialization are required. Therefore, this study was conducted to establish academic and industrial values for the development of plant material which is native to Korea. Nymphoides spp. is a representative aquatic plant in Korea which belongs to the family of Menyanthaceae. They consist of about 40 species in worldwide and three Nymphoides spp., namely N.peltata, N.coreana, and N.indica are mainly distributed in Korea. Among them, N.indica which is the representative species, is known as "Geum Eun Lyeon Hwa(금은련화, 金銀蓮花)" and has been known that it traditionally used for the treatment of diseases such as thirsty, ederma, hydronephrosis, feverish gonorrhea, and epidemic poisoning. However, there have been little scientific studies on the ingredients and efficacy of N.indica. In this study, the components and efficacy of Nymphoides spp. were investigated. N.indica was extracted and subjected to separation using column chromatography, which resulted in the purification of three major constituents. The structures of isolated compounds were identified as 3,7-di-O-methylquercetin-4'-O-β-glucoside(compound 1, QDG), isoquercitrin(compound 2) and sweroside(compound 3) by spectroscopic analysis. The biological activities of these compounds were characterized using skin cells. Among them, QDG(1) showed various protective effects on skin such as regeneration of cell damage by external stimulant, regulation of skin moisture and aging-related signaling substance at concentrations of 1~100 μg/ml. For industrial use of N.indica and its ingredients for skin protective products, securing and identification of varieties are essential. Therefore, a component pattern on the same genus plants was analyzed to clarify the difference. Principal component analysis(PCA) of three species of N.indica, N.peltata and N.coreana through liquid chromatography/quadrupole time-of-flight tandem-mass spectrometry(LC QTOF-MS/MS) confirmed the distinction between species. N.indica showed similarity with N.coreana, whereas different from N.peltata. Especially, QDG(1), the main component of N.indica, was not found in N.peltata. Through this study, it can be used as an index component between two species for the industrialization of N.indica. In addition, cultivation conditions of N.indica was optimized to maximize the content of the main active ingredient for industrial application. A system capable of producing all year round through hydroponics was settled up for a standardized raw material supply condition for the domestic native plant N.indica. Therefore, the results of this study are expected to be applied to the utilization of the N.indica in various fields such as pharmaceuticals, health food, and functional cosmetics in the future.
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