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문제 정의
- 따라서, 본 실험은 electron spin/paramagnetic reso- nance (ESR/EPR)를 이용하여 기존의 DPPH free radi- cal 소거 활성을 측정 하였고, 이를 해조류 유래 천연자원으로부터 새로운 항산화물질을 탐색하는데 적용해 보고자 본 연구를 수행하였다.
- 본 실험은 electron spin/paramagnetic resonance (ESR/EPR)를 이용하여 기존의 DPPH free radical 소거 활성을 측정하였고, 이를 해조류 유래 천연자원으로부터 새로운 항산화물질을 탐색하는데 적용해 보았다. 연구 결과, 녹조류 추출물에서는 참홑파래, 납작파래 및 청각의 고온 메탄올 추출물에서만 약간의 라디칼 소거활성을 나타내었고, 이 외의 추출물에서는 소거활성이 거의 보이지 않았다.
제안 방법
- DMSO (dimethyl sulfoxide)에 용해시킨 DPPH 용액 (60 uM)과 일정한 농도로 조절한 추출물 (stock concentration: 2mg/ml)을 1:1 비율로 2분 동안 상온에서 반응시킨 후 capillary tube에 옮겨 ESR spectro- scopy (JES-FA 2300, Jeol, Japan, Fig. 2) 로 측정하였으며 측정 조건은 다음과 같다. Central field, 3475 G; modulation frequency, 100 kHz; modulation amplitude, 2 G; microwave power, 5 mW; gain, 6.
- 동결 건조한 해조류를 곱게 갈아 1 g을 취한 후 100㎖ 메탄올에 섞어 20℃와 70℃에서 24시간동안 추출하였다. 메탄올 추출물은 여과 후 액상층은 용매를 모두 휘발시킨 후 증류수에 녹여 용액을 만들 었고, 여과 후 남은 잔사는 증류수에 현탁한 후 증류수를 이용하여 위와 동일한 조건에서 추출하여 수용성 추출물을 얻었다(Fig. 1). 추출물의 농도는 rotary vacuum evaporator에서 농축 온도를 40±3℃정도로 하여 적당한 농도로 맞추고, 여기서 얻은 시료의 농도를 동일하게 조정한 다음 0~4℃에 보관하였다.
대상 데이터
- ESR spectroscopy는 Fig. 2에 나타낸 일본 Jeol사의 JES-FA 2300 기종을 이용하였다. Fig.
- 실험에 사용한 해조류는 2004년 2월~4월 사이에 제주 연안에서 채집 하였다. 동정은 제주대학교 해양생산과학부의 도움을 받았으며, 분류한 후 수세 하여 동결 건조하여 실험에 사용하였다. Table 1~3에 동정한 해조류를 녹조류, 갈조류 및 홍조류 순으로 나열하였다.
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시약
시험에 사용한 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 는 Sigma에서 구입하였고(St. Louis, MO, USA), ca- pillary tube는 Marienfeld (Co., Ltd., Germany)에서 구입하여 radical 검출에 사용하였다. 그 외 모든 시약은 분석용 특급 시약을 사용하였다.
- 실험에 사용한 해조류는 2004년 2월~4월 사이에 제주 연안에서 채집 하였다. 동정은 제주대학교 해양생산과학부의 도움을 받았으며, 분류한 후 수세 하여 동결 건조하여 실험에 사용하였다.
성능/효과
- 연구 결과, 녹조류 추출물에서는 참홑파래, 납작파래 및 청각의 고온 메탄올 추출물에서만 약간의 라디칼 소거활성을 나타내었고, 이 외의 추출물에서는 소거활성이 거의 보이지 않았다. 갈조류는 총 71개의 추출물 중 37개의 추출물에서 80% 이상의 소거율을 보여 아주 우수한 항산화 물질을 가진 family로 여겨지며, 특히 모자반류 (Sargassum spp.)는 수용성과 메탄올, 고온과 상온의 모든 추출물에서 높은 라디칼 소거 활성을 보여 앞으로의 신소재 물질 후보로 선별되었다. 홍조류에서는 수용성보다는 메탄올 추출물에서 대체적으로 높은 소거활성이 검색되어, 나중에는 유기용매 분획물을 제조하여 라디칼 소거능을 측정 할 수 있을 것이다.
- 갈조류의 DPPH free radical 소거 활성은 녹조류, 갈조류 및 홍조류 중에서 가장 활성이 두드러지게 나타났다. 갈조류의 경우는 모든 추출 조건 (20AE, 20ME, 70AE 및 70ME)에서 대체적으로 높은 소거율을 나타내었다 (Table 5).
- Table 4에는 녹조류 (green seaweeds), Table 5에는 갈조류 (brown seaweeds) 그리고 Table 6에는 홍조류 (red seaweeds)의 DPPH free radical 소거활성을 나타내었다. 녹조류의 DPPH free radical 소거활성을 보면 참 홑파래와 납작파래의 70ME, 즉 고온의 메탄올 추출물에서만 약 40% 이상의 비교적 낮은 소거활성을보였으며, 그 외 다른 종류의 추출물에서는 활성이 전혀 나타나지 않았다 (Table 4).
- 큰잎모자반의 경우도 네종류의 추출물 모두에서 약 90%의 소거율을 나타내었다. 더욱이 꽈배기모자반, 잇바디괭생이모자반, 구슬모자반 및 지충이를 포함한 모자반류 (Sargassum spp.)에서는 두 종류 이상 추출물에서 라디탈 소거 활성이 뛰어나게 나타났다 (80%이상). 이는 모자반 류의 생리활성 합성 기능이나 대사활동 중 저장 물질이 같은 식물문과는 다르다는 것을 암시해 주고 있으며, 이는 생리활성 기능적인 측면 뿐 만 아니라 생물학적인 연구에도 가치가 있음을 암시해주고 있다.
- 이는 ESR이 순간적으로 자유기 라디칼을 움직이지 못하도록 trapping하여 라디칼의 양을 측정하는 것으로 기존의 분광광도계를 이용하면 미쳐 시약과 반응을 하지 못하여 소거율이 낮게 검출되는 것으로 생각된다. 따라서, 본 연구 결과 다양한 해조류 추출물은 추출 용매와 온도를 감안하여 보면, 한 종 (species)이 다양한 형태의 라디칼 소거 기능을 하는 물질을 가지고 있는 것으로 사료 되며, 이는 천연자원 유래의 항산화제 후보로서의 잠재적인 가능성을 제시해 주고 있으며, ESR spectroscopy를 이용하여 항산화 능력을 측정하는데 유리하다는 것도 제시해 주고 있다.
- 이 중 모자반의 70ME에서 98%의 아주 우수한 소거율을 나타내었다. 또한 모자 반의 수용성 추출물은 상온이나 고온 모두에서 약 93%의 소거율을 보여 유력한 항산화소재 후보물질의 가능성을 시사하였다. 큰잎모자반의 경우도 네종류의 추출물 모두에서 약 90%의 소거율을 나타내었다.
- 본 결과는 이전의 spectrophotomeric법 [5,6]보다 ESR spectroscopy법을 이용했을 때 라디칼 소거율이 다소 높게 측정되었다. 이는 ESR이 순간적으로 자유기 라디칼을 움직이지 못하도록 trapping하여 라디칼의 양을 측정하는 것으로 기존의 분광광도계를 이용하면 미쳐 시약과 반응을 하지 못하여 소거율이 낮게 검출되는 것으로 생각된다.
- 톳은 국내에서도 식용으로 많이 사용되고 있는 해조류로 항산화 활성 [16]이 연구된바 있다. 본 연구 결과에 따르면 20ME에서만 약 90%의 소거율을 보였고, 다른 추출물에서는 약한 소거율을 나타내었다.
- 본 실험은 electron spin/paramagnetic resonance (ESR/EPR)를 이용하여 기존의 DPPH free radical 소거 활성을 측정하였고, 이를 해조류 유래 천연자원으로부터 새로운 항산화물질을 탐색하는데 적용해 보았다. 연구 결과, 녹조류 추출물에서는 참홑파래, 납작파래 및 청각의 고온 메탄올 추출물에서만 약간의 라디칼 소거활성을 나타내었고, 이 외의 추출물에서는 소거활성이 거의 보이지 않았다. 갈조류는 총 71개의 추출물 중 37개의 추출물에서 80% 이상의 소거율을 보여 아주 우수한 항산화 물질을 가진 family로 여겨지며, 특히 모자반류 (Sargassum spp.
- 갈조류의 경우는 모든 추출 조건 (20AE, 20ME, 70AE 및 70ME)에서 대체적으로 높은 소거율을 나타내었다 (Table 5). 이 중 모자반의 70ME에서 98%의 아주 우수한 소거율을 나타내었다. 또한 모자 반의 수용성 추출물은 상온이나 고온 모두에서 약 93%의 소거율을 보여 유력한 항산화소재 후보물질의 가능성을 시사하였다.
- 털지누아리와 개서실은약 50%의 평준한 소거율을 나타내었다. 이러한 결과로 볼 때 홍조류의 생리활성 성분은 수용성 성분 보다 소수성 성분이 더 많은 비중을 차지하는 것으로 잠정적으로 판단 할 수 있다.
- 이러한 연구결과는 이 종에 대한 생리활성을 가지는 특이적인 성분 검색을 위한 분리 가능성을 잠정적으로 암시해 주고 있다. 털지누 아리, 얼룩도박, 참도박, 털지누아리 및 부채살은 20ME와 70ME에서 약 80% 이상의 높은 소거활성을 나타내었다. 한편, 비단망사에서는 20AE를 제외하고는 모두 80%이상의 우수한 소거율을 나타내었다.
- 16%의 소거율을 나타냈으며 모두 70ME에서 관찰되었다. 폴리사이포니아자포니카가 약 90%의 소거율로 20ME에서 가장 높은 소거율을 보였으며, 이 해조류는 네종류 추출물 모두에서 좋은 소거 율을 나타내었다. 또한, 폴리사이포니아자포니카의 crude extract는 NF-kB를 활성화시켜 암을 억제하는 것으로 보고된바있다 [4].
- 78%의 좋은 소거활성율을 보였고, 잎꼬시래기와 갈래잎에서는 약 75%이상 소거율을 나타내었고, 이외의 20AE에서는 소거활성을 거의 나타내지 않았다. 한편, 70AE에서는 비단망사가 82.29%로 가장 높은 소거율을 보였으며, 폴리사이포니아자포니카 (71.05%)가 그다음으로 높은 활성을 보여주었다. 털지누아리와 개서실은약 50%의 평준한 소거율을 나타내었다.
- 한편, 홍조류 추출물 (Table 6)에서는 주로 메탄올 추출물에서 라디칼 소거 활성이 높게 나타났으며, 가장 높은 활성을 가진 종은 폴리사이포니아자포니카, 마디잘록이 그리고 혹돌잎으로 각각 90.63, 90.50, 90.16%의 소거율을 나타냈으며 모두 70ME에서 관찰되었다. 폴리사이포니아자포니카가 약 90%의 소거율로 20ME에서 가장 높은 소거율을 보였으며, 이 해조류는 네종류 추출물 모두에서 좋은 소거 율을 나타내었다.
- 홍조류 추출물의 20AE에서는 혹돌잎과 폴리사이 포니아자포니카가 각각 84.9%와 83.78%의 좋은 소거활성율을 보였고, 잎꼬시래기와 갈래잎에서는 약 75%이상 소거율을 나타내었고, 이외의 20AE에서는 소거활성을 거의 나타내지 않았다. 한편, 70AE에서는 비단망사가 82.
후속연구
- 탁월한 항산화 효능과 경제성 때문에 인공합성 항산화제가 많이 이용되어 왔으나 안전성에 대한 논란 뿐 만 아니라 [8] 합성항산화제에 대한 소비자의 기피성향과 합성항산화제가 대량으로 투입된 동식물 실험에서 발암성이 보고 [2]되고 있어 합성 항산화제의 사용에 대한 소비자의 거부반응으로 그의 수요가 급격히 감소되고 있는 추세이다. 이로 인하여 효력이 탁월하고 보다 안전한 새로운 천연 항산화제의 개발이 절실히 요구되며, 해조류를 이용한 천연 항산화제 개발 및 그 이용을 적극 검토 할 수 있을 것이다.
- 홍조류에서는 수용성보다는 메탄올 추출물에서 대체적으로 높은 소거활성이 검색되어, 나중에는 유기용매 분획물을 제조하여 라디칼 소거능을 측정 할 수 있을 것이다. 이처럼 해조류는 라키칼 소거 능력을 가지는 성분을 여러 형태로 다량으로 함유 하고 있는 것으로 사료 되며 앞으로의 연구에 기대가치를 더해 줄 것으로 사료된다.
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