효과적인 항비만효과를 가진 식품소재 개발을 위해 155종의 생약추출물에 대해 pancreatic lipasae에 대한 억제효과를 탐색하였다. 탐색 결과, 정향, 대복피, 백자인, 계피, 강황, 향유, 감초, 오배자 그리고 복분자의 메탄올 추출물들이 $200\;{\mu}g/ml$ 농도에서 췌장지방분해효소에 대한 억제효과를 나타내었다. 특히, 상기의 추출물에 대해 추가적인 클로로포름 추출과정을 통해 얻은 분획에 있어 대복피와 계피의 경우, 현재 비만치료제로 시판되고 있는 orlistat와 비교하여 pancreatic lipase에 대해 80%와 89% 정도로 유사한 억제효과를 나타내었다. 이러한 결과는 생약추출물이 비만을 예방하는데 있어 효과적인 지방분해효소억제제로서 개발될 수 있음을 증명하는 것이다.
효과적인 항비만효과를 가진 식품소재 개발을 위해 155종의 생약추출물에 대해 pancreatic lipasae에 대한 억제효과를 탐색하였다. 탐색 결과, 정향, 대복피, 백자인, 계피, 강황, 향유, 감초, 오배자 그리고 복분자의 메탄올 추출물들이 $200\;{\mu}g/ml$ 농도에서 췌장지방분해효소에 대한 억제효과를 나타내었다. 특히, 상기의 추출물에 대해 추가적인 클로로포름 추출과정을 통해 얻은 분획에 있어 대복피와 계피의 경우, 현재 비만치료제로 시판되고 있는 orlistat와 비교하여 pancreatic lipase에 대해 80%와 89% 정도로 유사한 억제효과를 나타내었다. 이러한 결과는 생약추출물이 비만을 예방하는데 있어 효과적인 지방분해효소억제제로서 개발될 수 있음을 증명하는 것이다.
In order to search anti-obesity agents, the methanol extracts of 155 herbal medicines were screened using with pancreatic lipase, which is involved in conversion of triglycerol to fatty acid. Among the tested medicinal plants, methanol extracts of Amsonia elliptica, Arecae pericarpium, Biota orienta...
In order to search anti-obesity agents, the methanol extracts of 155 herbal medicines were screened using with pancreatic lipase, which is involved in conversion of triglycerol to fatty acid. Among the tested medicinal plants, methanol extracts of Amsonia elliptica, Arecae pericarpium, Biota orientalis, Cinnamomum cassia, Curcuma aromatia, Elsholtzia ciliate, Glycyrrhiza uralensis, Mucunae Caulis, Rhus javanica, and Rubus coreanus showed potent inhibition at final concentration of $200\;{\mu}g/ml$ on pancreatic lipase activity. All of them were extracted into chloroform fraction. The relative inhibitory activities against pancreatic lipase by orlistat, the chloroform fraction of Arecae pericarpium and Cinnamomum cassia were 89, 80 and 80%, respectively. These results demonstrated that the screened medicinal plants could be develop as the effective lipase inhibitors in preventing and ameliorating obesity of human beings.
In order to search anti-obesity agents, the methanol extracts of 155 herbal medicines were screened using with pancreatic lipase, which is involved in conversion of triglycerol to fatty acid. Among the tested medicinal plants, methanol extracts of Amsonia elliptica, Arecae pericarpium, Biota orientalis, Cinnamomum cassia, Curcuma aromatia, Elsholtzia ciliate, Glycyrrhiza uralensis, Mucunae Caulis, Rhus javanica, and Rubus coreanus showed potent inhibition at final concentration of $200\;{\mu}g/ml$ on pancreatic lipase activity. All of them were extracted into chloroform fraction. The relative inhibitory activities against pancreatic lipase by orlistat, the chloroform fraction of Arecae pericarpium and Cinnamomum cassia were 89, 80 and 80%, respectively. These results demonstrated that the screened medicinal plants could be develop as the effective lipase inhibitors in preventing and ameliorating obesity of human beings.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 국내에서 자생되고 있는 식용 또는 약용식물을 대상으로 pancreatic lipase에 대해 저해활성을 갖는 생약 추출물을 탐색하고, 이를 비만 예방 혹은 치료 기능이 있는 기능성 식품 소재로 개발하고자 기초 연구를 수행하였다.
따라서 본 연구에서는 비만 예방 효과를 가진 기능성 식품 소재를 탐색하고자 국내에서 자생되고 있는 식용 및 약용식물 중 155종의 생약 추출물을 대상으로 pancreatic lipase의 활성 저해물질을 탐색하였다. 각각의 생약 추출물은 methanol 100mH 생약 20g을 첨가하여 실온에서 5일 간 방치하여 추출한 후, 감압 농축하여 각 시료의 농도를 lOmg/m/이 되도록 조절하였다.
특히, 상기의 추출물에 대해 추가적인 클로로포름 추출과정을 통해 얻은 분획에 있어 대복피와 계피의 경우, 현재 비만치료제로 시판되고 있는 orlistat와 비교하여 pancreatic lipase에 대해 80% 와 89% 정도로 유사한 억제효과를 나타내었다. 이러한 결과는 생약 추출물이 비만을 예방하는데 있어 효과적인 지방분해효소 억제제로서 개발될 수 있음을 증명하는 것이다.
효과적인 항비만효과를 가진 식품소재 개발을 위해 155종의 생약 추출물에 대해 pancreatic lipasae에 대한 억제효과를 탐색하였다. 탐색 결과, 정향, 대복피, 백자인, 계피, 강황, 향유 감초, 오배자 그리고 복분자의 메탄올 추출물들이 200 |ig/m/ 농도에서 췌장지방분해효소에 대한 억제효과를 나타내었다.
가설 설정
화학적인 지방의 변화와 아울러 여러가지 효소 작용이 동반되는 매우 복잡한 경로를 거쳐 진행된다.12) 이들 여러가지 효소 중에 pancreatic lipase는 triacylglycerol을 2-monoacylglycerol과 fatty acid로 분해하는 핵심적인 반응을 진행시키는 효소로 작용한다.13) 이 pancreatic lipase의 활성을 저해하는 대표적인 화합물로는 Streptomyces toxitricini로부터 유래된 lipstatin의 유도체인 tetrahydrolipstatin(Orlistat, Ro 18-0647)을 들 수 있다.
제안 방법
Pancreatic lipase 활성에 대한 저해물질을 탐색하기 위하여 10mM CaCL, 200mM NaCl이 포함된 5% gum arabic 용액 100 mA을 제조하고, 이 용액 9me| tributylin 1 nV을 섞어 sonicatoi로 유화시킨 후, 2% 한천과 혼합하여 agar diffusion method를 수행하기 위한 고체 평판배지를 제조하였다. 5 mm 두께의 고체평판배지에 지름 6 mm의 구멍을 뚫어 methanol로 추출한 생약시료와 pancreatic lipase 용액을 3 분간 반응시킨 혼합액을 넣고 4시간 후 효소에 의해 가수분해되는 투명환의 크기를 측정하여 pancreatic lipase에 대한 저해활성을 확인하였다. 탐색 결과 pancreatic lipase에 대한 높은 저해활성을 보이는 시료에 대해서는chloroform과 butanol 그리고 HQ로 분획하여 2차 탐색을 실시하였다.
Pancreatic lipase 할성 및 저해능의 측정. Pancreatic lipase 의 활성 및 저해능을 측정하기 위하여 0.1 M NaCl이 포함된 0.1 M 7V-tris-(hydroxymethyl)-methyl-2-aminoethanesulfonic acid (pH 7.0) 9 m/에 triolein 90 gM, gum arabic 45 mg, taurocholic acid 9.45 μM을 첨가하고 sonicator로 5분 동안 처리하여 반응기질 용액을 제조하였다. 제조된 기질 용액에 대해 효소용액 (pancreatic lipase, 1,500 U/m/) 15 gZ, 생약추출물 5 g/, 기질 용액 180 을 혼합하여 최종 부피가 200 0가 되도록 반응용액을 제조한 뒤 (pH 7.
Pancreatic lipase 활성 저해물질의 탐색. Pancreatic lipase 활성에 대한 저해물질을 탐색하기 위하여 10mM CaCL, 200mM NaCl이 포함된 5% gum arabic 용액 100 mA을 제조하고, 이 용액 9me| tributylin 1 nV을 섞어 sonicatoi로 유화시킨 후, 2% 한천과 혼합하여 agar diffusion method를 수행하기 위한 고체 평판배지를 제조하였다. 5 mm 두께의 고체평판배지에 지름 6 mm의 구멍을 뚫어 methanol로 추출한 생약시료와 pancreatic lipase 용액을 3 분간 반응시킨 혼합액을 넣고 4시간 후 효소에 의해 가수분해되는 투명환의 크기를 측정하여 pancreatic lipase에 대한 저해활성을 확인하였다.
따라서 본 연구에서는 비만 예방 효과를 가진 기능성 식품 소재를 탐색하고자 국내에서 자생되고 있는 식용 및 약용식물 중 155종의 생약 추출물을 대상으로 pancreatic lipase의 활성 저해물질을 탐색하였다. 각각의 생약 추출물은 methanol 100mH 생약 20g을 첨가하여 실온에서 5일 간 방치하여 추출한 후, 감압 농축하여 각 시료의 농도를 lOmg/m/이 되도록 조절하였다. 이들 시료를 최종적으로 Img/mZ으로 희석한 후, 그 중 10 μl를 취하여 40 B pancreatic lipase 용액과 혼합하여 3분 간 반응시킨 뒤, tributylin을 함유한 평판배지의 구멍에 넣고 4시간 후 투명환의 크기를 측정하였다.
상기의 결과를 바탕으로 이번에는 pancreatic lipase에 대한 저해 능을 나타낸 26종의 생약 추출물들을 대상으로 chlorofom, butanol, 그리고 H2O 층으로 용매 분획한 후 1 mg/m/ 농도(최종농도: 200μg/ml)가 되도록 시료를 제조하여 pancreatic lipase 에 대한 저해능을 조사한 결과(Table 2), chloroform 층에서 저해 활성이 우수하면서 계속적인 실험 조건에서 재현성을 나타내는 생약 9종을 최종 선정하고 methan이 주줄물 및 chloroform 층(최종농도: 25 μg/m7)을 대상으로 pancreatic lipase 활성에 대한 저해능을 측정하여 비교하였다. 대조구로서는 현재 비만 치료제로 시판되고 있는 orlistati 사용하였으며, pancreatic lipase 활성에 대한 저해능은 시료를 처리하지 않았을 때의 pancreatic lipase 활성을 기준으로 하여 계산하였다(Fig.
본 실험에 사용한 생약 재료들은 Table 1과 같으며 부산 소재 삼세당인삼에서 구입하여 사용하였고, 생약추출을 위한 유기용매는 덕산약품공업(주)의 제품을 사용하였다. 생약 시료는 methanol 100 mH 건조한 생약시료 20 g을 첨가하여 상온에서 5일 간 방치한 뒤, 감압 농축하였고, 이를 각 시료의 농도가 lOmg/m/이 되도록 조절하여 탐색용 시료로 사용하였다. Pancreatic lipase assay를 위한 tributyline Fluka(St.
각각의 생약 추출물은 methanol 100mH 생약 20g을 첨가하여 실온에서 5일 간 방치하여 추출한 후, 감압 농축하여 각 시료의 농도를 lOmg/m/이 되도록 조절하였다. 이들 시료를 최종적으로 Img/mZ으로 희석한 후, 그 중 10 μl를 취하여 40 B pancreatic lipase 용액과 혼합하여 3분 간 반응시킨 뒤, tributylin을 함유한 평판배지의 구멍에 넣고 4시간 후 투명환의 크기를 측정하였다. Pancreatic lipase에 의해 나타나는 투명환의 크기가 상대적으로 적은 생약시료를 1 차적으로 탐색하여, Table 1에서 나타난 바와 같이 최종농도 200 μg/ml에서 pancreatic lipase에 대해 저해 활성을 나타내는 26종의 생약추출물을 선별하였다.
5 mm 두께의 고체평판배지에 지름 6 mm의 구멍을 뚫어 methanol로 추출한 생약시료와 pancreatic lipase 용액을 3 분간 반응시킨 혼합액을 넣고 4시간 후 효소에 의해 가수분해되는 투명환의 크기를 측정하여 pancreatic lipase에 대한 저해활성을 확인하였다. 탐색 결과 pancreatic lipase에 대한 높은 저해활성을 보이는 시료에 대해서는chloroform과 butanol 그리고 HQ로 분획하여 2차 탐색을 실시하였다.
대상 데이터
생약 시료는 methanol 100 mH 건조한 생약시료 20 g을 첨가하여 상온에서 5일 간 방치한 뒤, 감압 농축하였고, 이를 각 시료의 농도가 lOmg/m/이 되도록 조절하여 탐색용 시료로 사용하였다. Pancreatic lipase assay를 위한 tributyline Fluka(St. Gallen, Switzerland) 제품을, pancreatic lipaseflype VI-S, porcine pancreas)와 gum arabice Sigma(St. Louis, USA) 제품을 사용하였다.
이들 시료를 최종적으로 Img/mZ으로 희석한 후, 그 중 10 μl를 취하여 40 B pancreatic lipase 용액과 혼합하여 3분 간 반응시킨 뒤, tributylin을 함유한 평판배지의 구멍에 넣고 4시간 후 투명환의 크기를 측정하였다. Pancreatic lipase에 의해 나타나는 투명환의 크기가 상대적으로 적은 생약시료를 1 차적으로 탐색하여, Table 1에서 나타난 바와 같이 최종농도 200 μg/ml에서 pancreatic lipase에 대해 저해 활성을 나타내는 26종의 생약추출물을 선별하였다. 그 중 lipase에 대하여 강한 저해 활성(十+)을 보이는 생약추출물로는 Amsonia elliptical 향), Arecae pericarpium(대복피), Biota orientalis(백자인), Cinnamomum cassia(계피), Curcuma 강황), Elsholtzia ciliate(향유), Glycyrrhiza uralensis(감초), Mucunae caulis(계혈등), Rhus javanica(오배자), Rubus coreanus(복분자) 등 10종이었으며, Areca catechu(빈랑), Artemisia capillaries(인진), Caesalpinia sappan(소목) 등 나머지 16종은 중간 혹은 약한 저해 활성(++, +)을 나타내었다.
저해능을 측정하여 비교하였다. 대조구로서는 현재 비만 치료제로 시판되고 있는 orlistati 사용하였으며, pancreatic lipase 활성에 대한 저해능은 시료를 처리하지 않았을 때의 pancreatic lipase 활성을 기준으로 하여 계산하였다(Fig. 1). 그 결과, orlistat의 경우 최종농도 25 μg/ml에서 89%의 저해활성을 나타냈으며, 이와 비교하여 선정된 생약 methanol 추출물의 경우(최종농도: 25 |ig/m河는 5475%로 orlistat 보다 낮은 저해 활성을 보였지만, methanol로 추출한 각 생약추출물을 chloroform으로재추출하여 조사한 결과에서는 65~80%의 저해활성을 보여 이전 보다 더 높아진 것으로 나타났다.
실험 재료. 본 실험에 사용한 생약 재료들은 Table 1과 같으며 부산 소재 삼세당인삼에서 구입하여 사용하였고, 생약추출을 위한 유기용매는 덕산약품공업(주)의 제품을 사용하였다. 생약 시료는 methanol 100 mH 건조한 생약시료 20 g을 첨가하여 상온에서 5일 간 방치한 뒤, 감압 농축하였고, 이를 각 시료의 농도가 lOmg/m/이 되도록 조절하여 탐색용 시료로 사용하였다.
성능/효과
1). 그 결과, orlistat의 경우 최종농도 25 μg/ml에서 89%의 저해활성을 나타냈으며, 이와 비교하여 선정된 생약 methanol 추출물의 경우(최종농도: 25 |ig/m河는 5475%로 orlistat 보다 낮은 저해 활성을 보였지만, methanol로 추출한 각 생약추출물을 chloroform으로재추출하여 조사한 결과에서는 65~80%의 저해활성을 보여 이전 보다 더 높아진 것으로 나타났다. 그 중에서도 Arecae pericarpium(대복피)와 Cinnamomum cassia(계피)의 경우, 저해 활성이 80% 정도로 나타나 추가적인 고도의 정제 과정을 거친다면 그 활성은 더욱 높아질 것으로 사료된다.
Pancreatic lipase에 의해 나타나는 투명환의 크기가 상대적으로 적은 생약시료를 1 차적으로 탐색하여, Table 1에서 나타난 바와 같이 최종농도 200 μg/ml에서 pancreatic lipase에 대해 저해 활성을 나타내는 26종의 생약추출물을 선별하였다. 그 중 lipase에 대하여 강한 저해 활성(十+)을 보이는 생약추출물로는 Amsonia elliptical 향), Arecae pericarpium(대복피), Biota orientalis(백자인), Cinnamomum cassia(계피), Curcuma 강황), Elsholtzia ciliate(향유), Glycyrrhiza uralensis(감초), Mucunae caulis(계혈등), Rhus javanica(오배자), Rubus coreanus(복분자) 등 10종이었으며, Areca catechu(빈랑), Artemisia capillaries(인진), Caesalpinia sappan(소목) 등 나머지 16종은 중간 혹은 약한 저해 활성(++, +)을 나타내었다.
한편, Bitou 등'3) 은 총 54종의 marine algae 중 27종의 methanol 추출물로부터 43~100%의 lipase 활성에 대한 저해능을 확인하였는데 이는 해조류에 다량 포함되어 있는 polyphenols 때문인 것으로 보고하고 있다. 이를 본 연구 결과와 비교해 볼 때, Caulerpa taxifolia와 Asparagopsis taxiformis와 같이 강한 저해활성을 가진 종을 제외하면 거의 유사한 수준이었다.
이상의 결과를 통해, 본 연구에서 사용된 생약의 methanol 추줄물 또는 chloroform 용매 주줄물이 현재 pancreatic lipase 저해제로서 비만치료제로 시판되고 있는 orlistat 보다 lipase에 대한 저해활성이 다소 낮긴 하지만 이러한 생약 추출물들의 경우, 일반적으로 순수하게 정제된 후에는 활성이 더욱 높아지는 경향을 보이므로 본 연구결과를 토대로 현재 pancreatic lipase 에 대한 저해 활성능이 우수한 생약 추출물들을 중심으로 계속적인 분리, 정제를 시도하고 있다. 특히 본 연구에 사용된 식물들은 식용 또는 민간요법 등에서 오랜 기간 사용되었던 것들로서 이와 같은 생약 추출물들을 이용하여 새로운 pancreatic lipase 저해제를 개발한다면 기존의 orlistat 복용 시 발생되는 위장장애, 과민증, 담즙분비장애, 지용성 비타민 흡수억제 등의 부작용이 상당히 줄어들 것으로 예상되어 비만과 기타 성인병 등에 대해 예방 혹은 치료 효과가 있는 기능성 식품으로서 뿐만 아니라 의약품 시장에서도 상당한 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
탐색 결과, 정향, 대복피, 백자인, 계피, 강황, 향유 감초, 오배자 그리고 복분자의 메탄올 추출물들이 200 |ig/m/ 농도에서 췌장지방분해효소에 대한 억제효과를 나타내었다. 특히, 상기의 추출물에 대해 추가적인 클로로포름 추출과정을 통해 얻은 분획에 있어 대복피와 계피의 경우, 현재 비만치료제로 시판되고 있는 orlistat와 비교하여 pancreatic lipase에 대해 80% 와 89% 정도로 유사한 억제효과를 나타내었다.
후속연구
분리, 정제를 시도하고 있다. 특히 본 연구에 사용된 식물들은 식용 또는 민간요법 등에서 오랜 기간 사용되었던 것들로서 이와 같은 생약 추출물들을 이용하여 새로운 pancreatic lipase 저해제를 개발한다면 기존의 orlistat 복용 시 발생되는 위장장애, 과민증, 담즙분비장애, 지용성 비타민 흡수억제 등의 부작용이 상당히 줄어들 것으로 예상되어 비만과 기타 성인병 등에 대해 예방 혹은 치료 효과가 있는 기능성 식품으로서 뿐만 아니라 의약품 시장에서도 상당한 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
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