[논문]국내 유통 중인 식용식물 추출물의 항산화효과

김경범; 유기환; 박하얀; 정종문

국내 유통 중인 식용식물 추출물의 항산화효과
Anti-oxidative Activities of Commercial Edible Plant Extracts Distributed in Korea 원문보기

한국응용생명화학회지 = Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, v.49 no.4, 2006년, pp.328 - 333

김경범 ((주)벤스랩) , 유기환 (수원대학교 생명과학과) , 박하얀 (수원대학교 생명과학과) , 정종문 (수원대학교 생명과학과)

초록
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많은 식물 추출물들은 항산화 효능을 지니고 있으나 대량 생산 공정시 그들의 활성을 잃어버리는 경향이 있다. 따라서 본 본문에서는 대량 생산 공정을 거쳐 국내 유통 중인 43종의 식용식물 추출물을 대상으로 총 페놀 함량, DPPH 라디칼 포착 효능, 그리고 superoxide anion 라디칼 포착 효능을 측정하였다. 그 결과 개똥쑥(Artemisia annua, whole plant), 마태(Ilex paraguariensis leaf), 엉겅퀴(Silybum marianum, fruit 그리고 leaf), 유근피(Ulmus pumila, bark), 운지버섯(Coriolus versicolor, fruit) 그리고 울금(Curcuma longa, root 그리고 stem) 추출물은 70 mg/g 이상의 높은 페놀화합물을 함유하는 것으로 나타났다. DPPH 라디칼의 포착 효능에서 개똥쑥, 마테, 솔잎(Pinus densiflora, leaf), 엉겅퀴, 유근피, 그리고 울금 추출물의 $SC_{50}$ 값 측정 결과 각각 $53.96{\pm}0.81ppm,\;24.61{\pm}2.12ppm,\;35.96{\pm}1.11ppm,\;57.45{\pm}2.13ppm,\;55.25{\pm}1.65ppm$ 그리고 $12.99{\pm}1.67ppm$으로 나타났다(비타민 C의 $SC_{50}$값: $3.86{\pm}0.81ppm$). 또한 superoxide anion 라디칼 포착 효능에서는 개똥쑥, 계피(Cinnamomum zeylunicum, bark), 마테, 복분자(Rubus coreanus, fruit 그리고 leaf), 상엽(Morus alba, leaf), 솔잎, 엉겅퀴, 유근피, 운지버섯, 울금, 자소엽(Perilla frutescens var. acuta, leaf) 그리고 히비스커스(Hibiscus sabdariffa, leaf) 그리고 flower) 추출물의 $SC_{50}$ 값 측정 결과 각각 $53.21{\pm}1.83ppm,\;50.12{\pm}2.12ppm,\;5.59{\pm}0.84ppm,\;41.60{\pm}8.93ppm,\;20.19{\pm}0.97ppm,\;15.19{\pm}1.66ppm,\;21.20{\pm}1.88ppm,\;15.71{\pm}0.91ppm,\;55.48{\pm}2.42ppm,\;52.12{\pm}2.44ppm,\;23.80{\pm}1.98ppm$ 그리고 $11.14{\pm}0.51ppm$인 것으로 나타났다(비타민 C의 $SC_{50}$ 값:$9.61{\pm}0.93ppm$). 특히 마테 추출물과 솔잎 추출물은 총 페놀 함량이 높으면서 DPPH 라디칼과 superoxide anion 라디칼을 동시에 효율적으로 포착하는 효능을 지니고 있는 것으로 나타났다. 결론적으로 마테와 솔잎의 상업적인 추출물은 기능성 항산화제로서 유용한 소재로 사용 가능 할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Many plant extracts are known to have antioxidative effects. However, their activities can be reduced or disappeared during mass production process. The purpose of this study is to compare antioxidative effects of edible plant extracts distributed in Korea. forty three kinds of edible plant extracts commercially available in Korea were selected and investigated for their total phenolics contents and antioxidative potentials(DPPH radical and superoxide anion radical scavenging activities). In contents of total phenolics, the commercial plant extracts from Artemisia annua(whole plant), Ilex paraguariensis(leaf, Silybum marianum(fruit and leaf, Ulmus pumila(bark), Coliolus versicolor(fruit), and Curcuma longa(root and stem) contained over 70 mg/g of powder, DPPH radical scavenging activities($SC_{50}$, 50% scavenging concentration) of A. annua, I. paraguariensis, Pinus densiflora(leaf),S. marianum, U. pumila, and C. longa were $53.96{\pm}0.81\;ppm,\;24.61{\pm}2.12\;ppm,\;35.96{\pm}1.11\;ppm,\;57.46{\pm}2.13\;ppm,\;55.25{\pm}1.65\;ppm\;and\;12.99{\pm}1.67ppm$, respectively, while that of positive control(vitamin C) was $3.86{\pm}0.81\;ppm$. $SC_{50}$ values against superoxide anion radical of A. annua, Cinnamomum zeylanicum(bark), I. paraguariensis, Rubus coreanus(fruit and leaf), Morus alba(leaf), P. densiflora, S. marianum, U. pumila, C. versicolor, C. longa, Perilla frutescens var. acuta(leaf), and H. sabdariffa(leaf and newer) were $53.21{\pm}1.83ppm,\;50.12{\pm}2.12ppm,\;5.59{\pm}0.84ppm,\;41.60{\pm}8.93ppm,\;20.19{\pm}0.97ppm,\;15.19{\pm}1.66ppm,\;21.20{\pm}1.88ppm,\;15.71{\pm}0.91ppm,\;55.48{\pm}2.42ppm,\;52.12{\pm}2.44ppm,\;23.80{\pm}1.98ppm\;and\;11.14{\pm}0.51ppm$, respectively($SC_{50}$ value of vitamin C: $9.61{\pm}0.93ppm$). In particular, both 1 paraguariensis and P. densiflora had high content of phenolics as well as high scavenging activities of DPPH radical and superoxide anion radical. Consequently, above two commercial extracts may be useful as a source of antioxidative nutraceutics.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 대량 생산 공정을 거쳐 생산중인 국내의 식용 추출물을 대상으로 총 페놀 함량, DPPH 라디칼 그리고 superoxide anion 라디칼 포착 효능을 측정함으로써 대량생산 시에도 항산화력이 유지되는가를 조사하려 한다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 기능성 식품 개발이나 화장품, 기타 식재료의 보관 및 신선도 증가 등의 응용을 위한 기초자료로 사용하고자 한다.
항산화력이 유지되는가를 조사하려 한다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 기능성 식품 개발이나 화장품, 기타 식재료의 보관 및 신선도 증가 등의 응용을 위한 기초자료로 사용하고자 한다.

제안 방법

Superoxide anion 라디칼 포착 효과 측정. Superoxide anion 라디칼 소거 활성은 xanthine-xanthine oxidase 시스템을 nitroblue tetrazolium(NBT)로 발색시킨 SOD키트를 이용하여 측정하였다. SOD키트의 원리는 xanthine에 xanthine oxidase가 작용하면 02^-가 생성되고 생성된 02^-는 공존하는 NBT을 환원시켜 발색반응을 나타내지만 생성된 02^-「의 제거능을 가진 물질로 인하여 그 발색은 저해된다.
식용식물 추출물로부터 superoxide anion 라디칼 소거 효과 측정은 SOD 활성 검출 키트를 사용하였다. 시료 0.05 ㎖(1,000 ppm), 발색액(0.4 mM xanthine+ 0.1 M phosphate buffer, pH 8.0 +0.24 mM nitroblue tetrazolium) 0.5 ㎖, 효소액 (0.048 unit/nW xanthine oxidase+ 0.1 M phosphate buffer, pH 8.0) 0.5 ㎖을 첨가하고 잘 혼합하여 37℃에서 20분 동안 반응시킨 후, 반응정지액(70mM sodium dodecyl sulfate) 1 ㎖을 첨가하여 효소 반응을 정지시킨 다음 560nm에서 흡광도를 측정하였다. 따라서 반응시킬 때 추출물 시료의 실제 최종농도는 약 47 ppm이다.
식용식물 추출물로부터 DPPH 라디칼 소거능을 확인하기 위하여 Yasushi 등²¹⁾의 문헌을 변형하여 실험하였다. 2x 10^-4 M 농도가 되도록 에탄올에 용해시킨 DPPH 1.
Superoxide anion 라디칼 포착 효과 측정. 식용식물 추출물로부터 superoxide anion 라디칼 소거 효과 측정은 SOD 활성 검출 키트를 사용하였다. 시료 0.
총 페놀 함량. 총 페놀 함량은 Gutfinger의 방법을 변형하여 측정하였다²⁰⁾. 시료 l㎖(100-l, 000ppm)에 2%(w/v) Na2CO3, 용액 I㎖을 첨가하여 3분간 상온에서 반응시킨 후 50% Folin-Ciocalteu 시약 0.

대상 데이터

재료 및 기기. 본 실험에 사용된 43종의 식용식물 추출물은 국내 5개 제조사 또는 유통회사((주)G사 25종, (주)D사 6종, (주)S사 7종, (주)H사 1종, (주)J사 4종)로부터 분양받은 소재로서 열수 추출하여 분말화한 것들이다(Table 1). 항산화 측정에 사용된 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)는 Sigma 사 (Sigma- Aldrich Co.
또한 50% 이상 DPPH 소거율을 가지는 추출물에 대해서는 50%의 소거율을 보일 때의 반응농도 즉, 50% scavenging activity(SC₅₀) 값으로 나타내었다. 양성대조군으로 비타민 C를 사용하였다.
본 실험에 사용된 43종의 식용식물 추출물은 국내 5개 제조사 또는 유통회사((주)G사 25종, (주)D사 6종, (주)S사 7종, (주)H사 1종, (주)J사 4종)로부터 분양받은 소재로서 열수 추출하여 분말화한 것들이다(Table 1). 항산화 측정에 사용된 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)는 Sigma 사 (Sigma- Aldrich Co., USA)에서, superoxide dismutase(SOD) 활성 검출키트는 Wako사(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Japan) 에서 구입하였다. 흡광도 측정에 사용된 UV-VIS 흡광계는 Spectronic Genesys 5(Milton Roy, Co.

데이터처리

모든 활성검성은 3회 반복하여 mean 士 SEM을 나타내었다. 유의수준은 p<0.05로 Student's t-test를 실시하였다.

이론/모형

따라서 반응시킬 때의 추출물 시료의 실제 농도는 50 ppm으로 맞추었다. DPPH 소거율(%)은 100- [(시료를 첨가한 반응군의 흡광도/시료를 첨가하지 않은 대조군의 흡광도) X 100] 식으로부터 구하였다. 또한 50% 이상 DPPH 소거율을 가지는 추출물에 대해서는 50%의 소거율을 보일 때의 반응농도 즉, 50% scavenging activity(SC₅₀) 값으로 나타내었다.
, Japan) 에서 구입하였다. 흡광도 측정에 사용된 UV-VIS 흡광계는 Spectronic Genesys 5(Milton Roy, Co., USA) 모델을 사용하였다. 그 이외의 시약은 1급 또는 특급을 사용하였다.

성능/효과

SOD키트의 원리는 xanthine에 xanthine oxidase가 작용하면 02^-가 생성되고 생성된 02^-는 공존하는 NBT을 환원시켜 발색반응을 나타내지만 생성된 02^-「의 제거능을 가진 물질로 인하여 그 발색은 저해된다. 1차 활성 검정 결과 개똥쑥, 계피 (Cinnamomum zeylanicum), 마테, 복분자(TUws coreanus), 상엽(Morus alba), 솔잎, 엉겅퀴, 유근피, 운지버섯(Coriolus versicolo), 울금, 자소엽 (Perilla frutescens var. acuta) 그리고 히비스커스(Hibiscus sabdariffd) 주줄물이 50% 이상의 포착 효능을 나타내었고 각각에 대한 SC₅₀ 값 측정 결과 53.21 ±1.83 ppm, 50.12 ±2.12 ppm, 5.59 ±0.84 ppm, 41.60 ± 8.93 ppm, 20.19 ±0.97 ppm, 15.19 ± 1.66 ppm, 21.20 ± 1.88 ppm, 15.71 ± 0.91 ppm, 55.48 ±2.42 ppm, 52.12 ±2.44 ppm, 23.80 ±1.98ppm 그리고 11.14 ±0.51 ppm을 나타내었다(Table 4-5). 특히 마테 추출물은 양성대조군으로 사용된 비타민 C보다 1.
DPPH 자체는 프리 라디칼을 지니고 있는 화합물로서 수소기와 결합하게 되면 520nm에서 특이 색조가 감소하는 특성을 가지고 있어 in viitro상에서 항산화력을 측정하는데 널리 사용되는 물질이다. Table 3과 Table 5 에서 정리한 바와 같이 1차 활성 검정 결과 개똥쑥, 마테, 솔잎(Pimis densiflora), 엉겅퀴, 유근피, 그리고 울금 추출물이 50% 이상의 포착효능을 나타내었고 각각의 SG₅₀값 측정 결과 53.96 ±0.81 ppm, 24.61 ±2.12 ppm, 35.96 ± 1.11 ppm, 57.46 ± 2.13 ppm, 55.25 ± 1.65 ppm 그리고 12.99 ± 1.67 ppm을 나타내었다. 특히 울금 추출물은 43종의 식용식물 추출물 중 가장 우수한 DPPH 포착효능을 나타내었으나 비타민 C보다는 3.
9 mg/g의 상대적으로 낮은 총 페놀 함량을 가지고 있는 것도 있어 항산화력과 총 페놀 함량 사이의 관계가 완전히 일치하지는 않는 것으로 나타났다. 계피, 복분자, 상엽, 운지버섯, 자소엽 그리고 히비스커스 추출물은 superoxide anion 라디칼 포착 효능은 우수하나 DPPH 라디칼 포착 효능이 떨어지는 것으로 나타났다.
그러나 superoxide anion 라디칼 포착효능이 우수한 계피 추출물과 복분자 추출물은 각각 17.3±1.5mg/g과 24.3 ± 0.9 mg/g의 상대적으로 낮은 총 페놀 함량을 가지고 있는 것도 있어 항산화력과 총 페놀 함량 사이의 관계가 완전히 일치하지는 않는 것으로 나타났다. 계피, 복분자, 상엽, 운지버섯, 자소엽 그리고 히비스커스 추출물은 superoxide anion 라디칼 포착 효능은 우수하나 DPPH 라디칼 포착 효능이 떨어지는 것으로 나타났다.
DPPH 소거율(%)은 100- [(시료를 첨가한 반응군의 흡광도/시료를 첨가하지 않은 대조군의 흡광도) X 100] 식으로부터 구하였다. 또한 50% 이상 DPPH 소거율을 가지는 추출물에 대해서는 50%의 소거율을 보일 때의 반응농도 즉, 50% scavenging activity(SC₅₀) 값으로 나타내었다. 양성대조군으로 비타민 C를 사용하였다.
마테 추출물과 솔잎 추출물은 총 페놀 함량이 높으면서 DPPH 라디칼과 superoxide anion 라디칼을 동시에 포착하는 기능을 지니고 있는 것으로 나타났다. Cha 등과 Schinella 등의 실험에 의하면 각각 마테와 솔잎 추출물의 50% DPPH 라디칼포착 효능 측정 결과 각각 약 5 ppm과 약 17 ppm인 것으로 보고되었다 ^23-24).
통계처리. 모든 활성검성은 3회 반복하여 mean 士 SEM을 나타내었다. 유의수준은 p<0.
본 실험결과 일반적으로 총 페놀 함량이 높은 소재는 일반적으로 우수한 항산화력을 지니는 경향이 있는 것으로 나타났다. 그러나 superoxide anion 라디칼 포착효능이 우수한 계피 추출물과 복분자 추출물은 각각 17.
또한 단순 페놀, 벤조산 유도체, 플라보노이드, 탄닌, 리그난 등의 다양한 형태로 대부분의 식물에 존재한다²²⁾. 실험 결과 개똥쑥 (Artemisia annua), 마태 (Ilex paraguariensis), 엉겅퀴((Silybun mariammi) 유근피 Ulmus pumila), 운지버섯 (Coriolus versicolo), 그리고 울금(Curcuma longa) 주줄물이 70 mg/g 이상의 높은 페놀 화합물을 함유하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 이러한 총 페놀함량이 높은 식용식물 추출물은 항산력 또한 우수할 가능성이 높아 항산화제로서 이용될 수 있을 것으로 사료된다 (Table 2).
실험에 사용된 43종의 식용식물 추출물은 문헌 조사시 우수한 항산화력이 지니고 있는 소재들이었으나 제품화를 위한 대량 생산시 발생되는 여러 요인들로 인하여 단순히 실험실에서 추출 분말화하여 측정한 항산화력 데이터와는 차이가 있는 것으로 나타났다. 따라서 대량 생산을 위한 'scale-up' 공정 단계에서 유효성분 함량을 높을 수 있는 추출 방법, 온도 및 용매 조건 등의 연구가 더 필요한 것으로 나타났다.
51 ppm을 나타내었다(Table 4-5). 특히 마테 추출물은 양성대조군으로 사용된 비타민 C보다 1.7배 높은 항산화력을 나타내었다. 이러한 식용식물 소재가 superoxide anion 라디칼에 대하여 포착력을 나타내는 것은 식물내의 폴리페놀의 활성 수소들이 ・C₂^-를 소거시키는 아래의 반응에 작용하는 것으로 생각된다.
67 ppm을 나타내었다. 특히 울금 추출물은 43종의 식용식물 추출물 중 가장 우수한 DPPH 포착효능을 나타내었으나 비타민 C보다는 3.3배 낮은 항산화력을 나타내었다.

후속연구

나타났다. 따라서 대량 생산을 위한 'scale-up' 공정 단계에서 유효성분 함량을 높을 수 있는 추출 방법, 온도 및 용매 조건 등의 연구가 더 필요한 것으로 나타났다.
실험 결과 개똥쑥 (Artemisia annua), 마태 (Ilex paraguariensis), 엉겅퀴((Silybun mariammi) 유근피 Ulmus pumila), 운지버섯 (Coriolus versicolo), 그리고 울금(Curcuma longa) 주줄물이 70 mg/g 이상의 높은 페놀 화합물을 함유하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 이러한 총 페놀함량이 높은 식용식물 추출물은 항산력 또한 우수할 가능성이 높아 항산화제로서 이용될 수 있을 것으로 사료된다 (Table 2).
본 실험에 사용된 것보다 실험실에서 추출한 마테와 솔잎 추출물의 항산화능이 높지만 대량 공정시 신속하고 효율적인 분말화를 위하여 사용되는 첨가제와 회수율 등을감안한다면 다른 추출물에 비해 실제 산업에 응용하기에 적합한 소재라고 할 수 있을 것이다. 따라서 이런 식물에 대하여 활성 물질의 분리, 정제 및 생물학적 활성의 검정이 이루어진다면 향후 식품 및 화장품 분야 등의 다양한 산업적 활용이 기대될 수 있을 것이다.
Cha 등과 Schinella 등의 실험에 의하면 각각 마테와 솔잎 추출물의 50% DPPH 라디칼포착 효능 측정 결과 각각 약 5 ppm과 약 17 ppm인 것으로 보고되었다 ^23-24). 본 실험에 사용된 것보다 실험실에서 추출한 마테와 솔잎 추출물의 항산화능이 높지만 대량 공정시 신속하고 효율적인 분말화를 위하여 사용되는 첨가제와 회수율 등을감안한다면 다른 추출물에 비해 실제 산업에 응용하기에 적합한 소재라고 할 수 있을 것이다. 따라서 이런 식물에 대하여 활성 물질의 분리, 정제 및 생물학적 활성의 검정이 이루어진다면 향후 식품 및 화장품 분야 등의 다양한 산업적 활용이 기대될 수 있을 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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