[국내논문]백작약 열수추출물의 산화적 스트레스 억제효과 및 유효성분 동정 Inhibitory Effect of Hot-Water Extract of Paeonia japonica on Oxidative Stress and Identification of Its Active Components원문보기
백작약(Paeonia japonim)의 열수추출물로부터 산화적 스트레스에 대한 억제 효과를 나타내는 유효 성분을 규명하고자 하였다. 열수추출물은 총매의 극성도에 따라 4종의 분획물(CHCl$_3$, EtOAc, n-BuOH, water)로 구분하였다. 항산화활성 시험 중 hydroxyl 라디칼 소거 시험에서는 열수추출물 및 각 용매 분획물은 모두 아주 낮은 활성을 보였다. 지질 과산화 시험에서는 열수추출물과 EtOAc 및 물 층 분획물이 50%(50 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$ 농도에서 ) 이상의 억제활성을 보였다. DPPH 라디칼 소거 시험에서는 열수추출물과 EtOAc 및 n-BuOH 분획물이 80% 이상의 높은 활성을 보였으며, 특히 EtOAc 분획물은 50과 100 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 농도에서 BHA와 거의 동등한 전자 공여능(EDA값)을 나타내었다. 따라서, EtOAc 분획물에서 2종의 단일 물질을 분리하였다. 분리된 단일 물질인 PJE021-1과 PJE024-l은 10 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 농도에서 BHA보다 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타냈다. PJE021-1은 $H_2O$$_2$에 의한 DNA의 산화적 손상에 대해 최고농도50 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$에서 $H_2O$$_2$처리구에 비해 93%의 경감 효과를 나타냈고, PJE024-1은 0.5 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 낮은 농도에서 71%의 경감 효과를 나타냈다. 이상의 결과로부터 이 2종의 단일 물질이 산화적 스트레스 억제 유효 성분임을 확인하였다. 이 단일 물질은 분광학적기기 분석과 물리적 특성을 분석한 결과 gallic acid(PJE021-1)와 (+)-catechin(PJE024-1)으로 동정되었다. 상기의 결과로부터 백작약은 산화적 스트레스에 대한 경감제로서의 가능성이 시사되었다.
백작약(Paeonia japonim)의 열수추출물로부터 산화적 스트레스에 대한 억제 효과를 나타내는 유효 성분을 규명하고자 하였다. 열수추출물은 총매의 극성도에 따라 4종의 분획물(CHCl$_3$, EtOAc, n-BuOH, water)로 구분하였다. 항산화활성 시험 중 hydroxyl 라디칼 소거 시험에서는 열수추출물 및 각 용매 분획물은 모두 아주 낮은 활성을 보였다. 지질 과산화 시험에서는 열수추출물과 EtOAc 및 물 층 분획물이 50%(50 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$ 농도에서 ) 이상의 억제활성을 보였다. DPPH 라디칼 소거 시험에서는 열수추출물과 EtOAc 및 n-BuOH 분획물이 80% 이상의 높은 활성을 보였으며, 특히 EtOAc 분획물은 50과 100 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 농도에서 BHA와 거의 동등한 전자 공여능(EDA값)을 나타내었다. 따라서, EtOAc 분획물에서 2종의 단일 물질을 분리하였다. 분리된 단일 물질인 PJE021-1과 PJE024-l은 10 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 농도에서 BHA보다 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타냈다. PJE021-1은 $H_2O$$_2$에 의한 DNA의 산화적 손상에 대해 최고농도50 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$에서 $H_2O$$_2$처리구에 비해 93%의 경감 효과를 나타냈고, PJE024-1은 0.5 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 낮은 농도에서 71%의 경감 효과를 나타냈다. 이상의 결과로부터 이 2종의 단일 물질이 산화적 스트레스 억제 유효 성분임을 확인하였다. 이 단일 물질은 분광학적기기 분석과 물리적 특성을 분석한 결과 gallic acid(PJE021-1)와 (+)-catechin(PJE024-1)으로 동정되었다. 상기의 결과로부터 백작약은 산화적 스트레스에 대한 경감제로서의 가능성이 시사되었다.
This study was carried out to investigate the antioxidative activity and to identify the active components of hot-water extract of Paeoniajaponica (PJ), which was a main ingredient of a herb mixture preparation recently established as a potent candidate of radioprotector in our laboratory. The water...
This study was carried out to investigate the antioxidative activity and to identify the active components of hot-water extract of Paeoniajaponica (PJ), which was a main ingredient of a herb mixture preparation recently established as a potent candidate of radioprotector in our laboratory. The water extract was fractionated with CHCl$_3$, EtOAc and n-BuOH. The extract and its fractions showed very low activity in hydroxyl radical scavenging test. In lipid peroxidation test, the extract, EtOAc and water fractions showed moderate inhibition with the ratio above 50%. In DPPH radical scavenging test, the extract, EtOAc and water fraction showed high activity with the ratio above 80%, especially. EtOAc fraction scavenged the radicals as much as synthetic antioxidant (BHA), even at low concentration. It is suggested that mai or partition for antioxidative activity of Paeonia japonica was EtOAc fraction. Subsequently, two active compounds (PJE021-1 and JE024-1) from EtOAc fraction were isolated by using MCI gel and silica gel column chromatography The two compounds inhibited remarkedly the $H_2O$$_2$-induced DNA damage in human peripheral blood lymphocytes, measured by single-cell gel electrophoresis (SCGE). PJE021-1 protected the cells to almost negative control level, dose-dependently. PJE024-1 exhibited a potent inhibition with the ratio of 71% at even low concentration (0.5 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$). Finally, their chemical structures were identified as gallic acid (PJE021-1) and (+)-catechin (PJE024-1), respectively, on the basis of the speculation of spectral and physical data.
This study was carried out to investigate the antioxidative activity and to identify the active components of hot-water extract of Paeoniajaponica (PJ), which was a main ingredient of a herb mixture preparation recently established as a potent candidate of radioprotector in our laboratory. The water extract was fractionated with CHCl$_3$, EtOAc and n-BuOH. The extract and its fractions showed very low activity in hydroxyl radical scavenging test. In lipid peroxidation test, the extract, EtOAc and water fractions showed moderate inhibition with the ratio above 50%. In DPPH radical scavenging test, the extract, EtOAc and water fraction showed high activity with the ratio above 80%, especially. EtOAc fraction scavenged the radicals as much as synthetic antioxidant (BHA), even at low concentration. It is suggested that mai or partition for antioxidative activity of Paeonia japonica was EtOAc fraction. Subsequently, two active compounds (PJE021-1 and JE024-1) from EtOAc fraction were isolated by using MCI gel and silica gel column chromatography The two compounds inhibited remarkedly the $H_2O$$_2$-induced DNA damage in human peripheral blood lymphocytes, measured by single-cell gel electrophoresis (SCGE). PJE021-1 protected the cells to almost negative control level, dose-dependently. PJE024-1 exhibited a potent inhibition with the ratio of 71% at even low concentration (0.5 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$). Finally, their chemical structures were identified as gallic acid (PJE021-1) and (+)-catechin (PJE024-1), respectively, on the basis of the speculation of spectral and physical data.
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문제 정의
최근에는 방사선에 대한 재생 조직 및 면역 조혈계의 방호와 회복 촉진을 위해 생약복합조성물(PHM-1)을 개발하였다. 본 연구에서는 구성 원료의 하나인 백작약CPaeom'a丿aponica)의 열수 추출물 및 그의 용매별 분획에 대해 항산화 활성을 측정하여 가장 높은 활성을 보인 분액층으로부터 항산화 활성 주성분을 분리하고자 하였으며 이 생약조성물의 산화적 스트레스에 대한 방어 효과 입증과 그 주성분의 구조를 결정하고 라디칼 소거효과와 DNA의 산화적 손상에 대한 억제 효과를 검토하였다.
나타내었다(Table 5). 따라서, 이 2종의 단일 물질을 유효 성분으로 간주하였으며, 세포내에서 산화적 스트레스에 의한 DNA의 손상에 대한 경감 효과를 검토하였다.
제안 방법
건조 세절한 백작약(1.2 kg)에 10배 가량의 증류수를 가하여 3시간씩 2회 열수추출한 다음 여과 후 감압 농축하여 조 추출물(182.5g)을 얻었다. 조추출물을 물에 해리시킨 후 분액여두를 이용하여 CHC& EtOAc, n-BuOH, water 순으로 순차 분액하여 얻은 분획물을 농축하여 -70℃에서 동결 건조시켜 시료로 사용하였다.
1). 유효성분의 분리를 위해 칼럼 크로마토그래피는 충진제로서 MCI gel(역상, Mitsubishi사) 및 silica gel (순상, 230 — 400 mesh, Merk사)을 사용하여 분리 하였다. 즉, 백작약의 EtOAc fraction을 Fig.
유효성분의 분리를 위해 칼럼 크로마토그래피는 충진제로서 MCI gel(역상, Mitsubishi사) 및 silica gel (순상, 230 — 400 mesh, Merk사)을 사용하여 분리 하였다. 즉, 백작약의 EtOAc fraction을 Fig. 1과 같이 MCI gel column chromatography-f- 이용하여 MeOH-HzO 용매 계로 methanol 농도를 20, 30, 50, 70%까지 step-wise 방법으로 용출 분획하고 TLC로 각 분획물을 전개시켜 7개의 fraction을 얻었다. 각각의 fraction에 대한 항산화 실험에서 PJE021과 PJE-024°1 높은 활성을 보여서 재차 silica gel column chromatography에서 CHCk-EtOAc-MeOH(9 :1:1 또는 10 : 1 : 1) 용매계를 사용하여 각각 순수 단일 물질인 PJE021-1 과PJE-024-1을 얻었다.
각각의 fraction에 대한 항산화 실험에서 PJE021과 PJE-024°1 높은 활성을 보여서 재차 silica gel column chromatography에서 CHCk-EtOAc-MeOH(9 :1:1 또는 10 : 1 : 1) 용매계를 사용하여 각각 순수 단일 물질인 PJE021-1 과PJE-024-1을 얻었다. 두 화합물의 구조분석을 위해 !H NMR과 , 3C NMRe CDCh 및 acetone-de 용매내의 TMS를 내부 기준물질로 하여 Broker AW-500 Spectrophotometer'S* 사용하였다. 질량 분석은 JEOLJMS-700 mass spectrometer를이 용하였고 고유광 회 전도는 JASCO DIP-1000 polarimeter 로 측정하였다.
두 화합물의 구조분석을 위해 !H NMR과 , 3C NMRe CDCh 및 acetone-de 용매내의 TMS를 내부 기준물질로 하여 Broker AW-500 Spectrophotometer'S* 사용하였다. 질량 분석은 JEOLJMS-700 mass spectrometer를이 용하였고 고유광 회 전도는 JASCO DIP-1000 polarimeter 로 측정하였다.
0) 9 mL 와 혼합한 후 37℃에서 24시간 반응시 켰 다. 반응액 100 虬를 75% ethanol 9.7 mL에 희석한 후 30% ammonium thiocyanate 용액 100 虬와 20 mM FeCh/3.5% HC1 혼합용액을 100 UL 가한 후, 3분 동안 진탕 시 킨 다음 분광 광도계 (Shimadzu UV-1201, Japan)를 이용하여 500 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 시료의 과산화물 생성 억제능은 아래 식에 따라 계산하였다.
정상인(남자)의 말초혈액을 채취하여 Ficoll-Histopaque gradient 방법으로 림프구(세포)를 분리 하여 HBSS에 수세한 후 10% fetal bovine serum, L-glutamine, antibiotics가 첨가된 RPMI1640배지 에 부유시켰다. 림프구 배양 시험관에 PJE021-1 과 PJE04-1 을 각각 최 고 농도 50, 5 Ug/mL로 첨가하여 3시간 동안 배양한 다음, 산화적 스트레스를 부가하기 위 해 压02를 200 UM 농도로 첨가하여 30분간 배양시 켰다.
RPMI1640배지 에 부유시켰다. 림프구 배양 시험관에 PJE021-1 과 PJE04-1 을 각각 최 고 농도 50, 5 Ug/mL로 첨가하여 3시간 동안 배양한 다음, 산화적 스트레스를 부가하기 위 해 压02를 200 UM 농도로 첨가하여 30분간 배양시 켰다. 림프구를 회수하여 수세한 다음 전기 영동을 시행하기 전까지 4℃에서 보관하였다.
Singh 등(18)의 방법에 따라 压。2에 의한 혈액 림프구(세포)의 DNA 손상 정도를 측정하였다.
염 색 및 관찰 : 슬라이드를 건조시 킨 후 60 虬의 ethidium bromide(20 μg/mL)로 염 색하였다. 형광 현미경 하에서 이미지 분석 프로그램 (Komet 4.0, Kinetic Imaging, Ltd., Great Britain)을 사용해 60개의 세 포를 선택 하여 분석하였다. DNA 손상 정 도는 [tail moment = (tail mean - head mean) x tail %DNA/10이으로 정의되는 tail moment로 나타내었다.
백작약의 열수추출물 및 각 용매 분획물의 항산화 효과를 알아보기 위해, 시험관 내에서 Fenton 반응으로 생성되는 hydroxyl 라디칼을 소거하는 정도를 측정하였다. 열수 추출물은 250, 500 Ug/mL의 농도에서 각각 28% 및 47%의 hydroxyl 라디칼 소거 효과를 보였다(Table 1).
EtOAc 분획 물(5.9 g)을 MCI gel column에 loading한 후 TLC로 monitoring을 병 행하면서 10 ~50% MeOH의 순으로 용출시켜 PJE021 ~PJE027의 분획물로 구분하였다. 이 분획물 중에서 PJE021과 PJE024의 분획 이 가장 강한 DPPH 라디칼 소거 활성을 보였으며 (Table 5), silica g이 칼럼 크로마토그래피에 의한 재 정제에 의해 PJE021-1과 PJE024-1의 단일물질로 각각 분리되었다.
구조 분석은 분광학적 기기 및 참고문헌의 data와 비교하여 동정 하였다(Table 4). PJE021-1의 NMR 분석 에서 벤젠환의 2H로 보이는 단일 peak가 7.
사람 림프구에서 과산화수소(H2O2)에 의한 DNA의 산화적 손상에 대한 PJE021-1과 PJE024-1의 경 감 효과를 측정하였다. PJE021-1은 모든 농도(1, 5, 50 μg/mL)에서 80% 이상의 DNA의 산화적 손상 경감 효과를 보였으며(p<0.
대상 데이터
본 실험에 사용한 백작약(Paeonia japonica)은 2002년 6월경 서울 경동 시장에서 구입한 전남 보성 품종으로 실온에 보관하면서 시 료로 사용하였다. Ferric chloride, ammonium thiocyanate, CD3OD, CD3COCD3, 2-deoxyribose, DPPH( a, a-diphenyl-P -picryIhydrazy 1), linoleic acid, BHA(butyl-hydroxy anisole), Silica gele Sigma Chemical Co.
이론/모형
Fenton 반응으로 생성된 hydroxyl 라디칼에 의한 2-de-oxyHbose의 산화 정도를 Gutteridge(15)의 방법에 따라 측정 하였다. 시 험관에 0.
Nakatani와 Kikuzaki(16)의 방법에 따라 linoleic acid를 기질로 하여 과산화물 생성 정도를 측정하였다, 80% ethanol 에 각각 10, 50 Ug/mL 농도로 녹인 시 료액 120 虬를 2.51% linoleic acid 2.88 mL, 40 mM phosphate buffer(pH 7.0) 9 mL 와 혼합한 후 37℃에서 24시간 반응시 켰 다. 반응액 100 虬를 75% ethanol 9.
각종 화합물이 DPPH( a, a -diphenyl-0-picrylhydrazyl) radical에 전자를 공여 (donating)함으로써 라디 칼을 소거 홍}" 는 효과를 측정한 Blois(17)의 방법에 따라 시료의 전자공여 ^■(electron donating ability, EDA)을 측정하였다. 시료 용액 (0.
성능/효과
유해산소)의 존재 가능성이 시사되었다. 이 ROS들은 생 체 내에서 에너지 공급을 위해 생화학적 반응이 지속적으로 일어나는 과정에서 발생하며, 항산화 효소계 등 자기 방어기구의 제거 기작에 의해 소멸되어 평형이 유지되는 것으로 알려졌다. 그러나 어떤 특수한 상황(redox-cycling 약물대사, 각종 화합물과 만성적 산화적 스트레스에서 급격하게 형성된 유해산소는 암, 심장계 질환, 뇌 질환 및 노화와 같은 각종성 인병 질환의 원인으로 지목되고 있다(1-6).
열수 추출물은 250, 500 Ug/mL의 농도에서 각각 28% 및 47%의 hydroxyl 라디칼 소거 효과를 보였다(Table 1). 열수추출물 및 각 용매 분획 물은 25, 50 Ug/mL의 농도에서 전반적으로 낮은 활성을 보였으나, 그 중 EtOAc 분획 물이 다소의 활성을 보이는 것으로 나타났다.
열수 추출물은 250, 500 Ug/mL의 농도에서 각각 28% 및 47%의 hydroxyl 라디칼 소거 효과를 보였다(Table 1). 열수추출물 및 각 용매 분획 물은 25, 50 Ug/mL의 농도에서 전반적으로 낮은 활성을 보였으나, 그 중 EtOAc 분획 물이 다소의 활성을 보이는 것으로 나타났다. 이는 각 분획물의 성분이 알칼리 조건에서 불안정하고 hydroxyl 라디칼과 친화성이 즈].
50 Ug/mL 농도에서 열수추출물은 62%의 억제 활성을 보였으며 , EtOAc 및 물 분획물은 linoleic acid 기질과의 친화력 에 부응하여 hydroxyl 라디칼 소거 시험에서보다 높은 58% 및 65%의 과산화물 생 성 억 제 효과를 각각 나타냈다. 한편, 시 험관 내의 DPPH 라디칼 소거 시험 에서 열수 추출물은 100 Ug/mL 농도에서 89%의 소거 활성을 보였고 EtOAc 및 n-BuOH 분획물은 100 Ug/mL 농도에서 각각 92% 및 83%의 높은 소거 활성을 나타냈다.
50 Ug/mL 농도에서 열수추출물은 62%의 억제 활성을 보였으며 , EtOAc 및 물 분획물은 linoleic acid 기질과의 친화력 에 부응하여 hydroxyl 라디칼 소거 시험에서보다 높은 58% 및 65%의 과산화물 생 성 억 제 효과를 각각 나타냈다. 한편, 시 험관 내의 DPPH 라디칼 소거 시험 에서 열수 추출물은 100 Ug/mL 농도에서 89%의 소거 활성을 보였고 EtOAc 및 n-BuOH 분획물은 100 Ug/mL 농도에서 각각 92% 및 83%의 높은 소거 활성을 나타냈다. 특히, EtOAc 분획물은 50 Ug/mL의 농도에서 92%의 높은 활성을 보여 BHA(90%) 와 거의 동등한 DPPH 라디 칼 소거능을 나타냈다(Table 3).
특히, EtOAc 분획물은 50 Ug/mL의 농도에서 92%의 높은 활성을 보여 BHA(90%) 와 거의 동등한 DPPH 라디 칼 소거능을 나타냈다(Table 3). 이상의 결과로 보아 백작약 열수 추출물이 나타내는 산화적 손상 억제 효과의 유효 성분은 EtOAc 분획물 내의 물질인 것으로 판단되었다.
9 g)을 MCI gel column에 loading한 후 TLC로 monitoring을 병 행하면서 10 ~50% MeOH의 순으로 용출시켜 PJE021 ~PJE027의 분획물로 구분하였다. 이 분획물 중에서 PJE021과 PJE024의 분획 이 가장 강한 DPPH 라디칼 소거 활성을 보였으며 (Table 5), silica g이 칼럼 크로마토그래피에 의한 재 정제에 의해 PJE021-1과 PJE024-1의 단일물질로 각각 분리되었다.
동정 하였다(Table 4). PJE021-1의 NMR 분석 에서 벤젠환의 2H로 보이는 단일 peak가 7.01 ppm에서 나타났으며 13C NMR에서는 170.39 ppm에서 carbonyl기의 특징적인 peak가 관찰되었다. 이 결과를 바탕으로 PJE021Te gallic acid로 동정되었으며 질량 및 녹는점은 문헌치(19-21)와 거의 일치 하였다'PJE024-1의 】HNMR 분석 결과, 2.
39 ppm에서 carbonyl기의 특징적인 peak가 관찰되었다. 이 결과를 바탕으로 PJE021Te gallic acid로 동정되었으며 질량 및 녹는점은 문헌치(19-21)와 거의 일치 하였다'PJE024-1의 】HNMR 분석 결과, 2.56과 2.93 ppm에서 C환(benzyl기)의 2H에 해당되는 peak가 나타났으며 40과 4.57 ppm에서 C환의 각각 1H에 해당하는 methine 기가 multiplet 및 doublet의 peak로 관찰되었다. 또한 DQ 처리에 의해 3.
57 ppm에서 C환의 각각 1H에 해당하는 methine 기가 multiplet 및 doublet의 peak로 관찰되었다. 또한 DQ 처리에 의해 3.89 ppm에서 1개의 hydroxyl기와 7.85~8.19 ppm의 영역 에서 4개의 hydroxyl기가 존재함을 확인하였다. 13C NMR에서 C환에 해당되는 두 개의 methine 탄소는 68.
단일 물질로 분리된 PJE021-1과 PJE024Te 10 Ug/mL 의 농도에서 각각 91%와 65%의 강한 DPPH 소거 활성을 보였으며 , PJE021과 PJE024 분획 물의 소거능과 유사한 EDA 값을 나타내었다(Table 5). 따라서, 이 2종의 단일 물질을 유효 성분으로 간주하였으며, 세포내에서 산화적 스트레스에 의한 DNA의 손상에 대한 경감 효과를 검토하였다.
PJE021-1은 모든 농도(1, 5, 50 μg/mL)에서 80% 이상의 DNA의 산화적 손상 경감 효과를 보였으며(p<0.001), 특히 50 Rg/mL의 농도에서는 98%의 경감 효과를 나타냈다. 이는 H2O2 비 처 리구(TM: 1.
PJE024-1은 0.5 Ug/mL 의 낮은 농도에서도 H2O2 처리군(TM: 4.1)에 비해 약 73% (TM2.0)의 높은 DNA의 산화적 경 감 효과(p0.05)이 없었다.
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