솔잎 및 소나무 가지 추출물의 항충치 활성 및 glucosyltransferase 억제 효과 Anticariogenic Activity and Glucosyltransferase Inhibitory Effects of Extracts from Pine Needle and Twig원문보기
솔잎과 소나무 가지의 항충치 효과와 기능성 소재로서의 활용 가능성을 조사하기 위하여 추출물과 용매 분획의 S. mutans에 대한 항균효과, GTase 활성 억제효과 그리고 열과 pH 에 대한 안정성을 측정하였다. 열수추출물 보다는 70% EtOH 추출물이, 솔잎보다는 가지 추출물이 S. mutans에 대한 생육저해 효과가 큰 것으로 나타났으며, 특히 n-hexane 분획의 MIC 는 0.6 mg/mL로서 S. mutans에 대해 가장 높은 항균효과를 나타내었다. 그리고 솔잎과 가지 추출물의 GTase 활성 억제 효과는 S. mutans에 대한 생육억제 효과 결과와 마찬가지로 열수추출물 보다는 70% EtOH 추출물이, 솔잎 보다는 가지 추출물이 GTase 활성 억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 한편 솔잎의 n-hexane은 열처리 온도가 증가함에 따라 S. mutans에 대한 항균력이 크게 감소하였고 pH의 변화에도 크게 영향받는 것으로 나타났다.
솔잎과 소나무 가지의 항충치 효과와 기능성 소재로서의 활용 가능성을 조사하기 위하여 추출물과 용매 분획의 S. mutans에 대한 항균효과, GTase 활성 억제효과 그리고 열과 pH 에 대한 안정성을 측정하였다. 열수추출물 보다는 70% EtOH 추출물이, 솔잎보다는 가지 추출물이 S. mutans에 대한 생육저해 효과가 큰 것으로 나타났으며, 특히 n-hexane 분획의 MIC 는 0.6 mg/mL로서 S. mutans에 대해 가장 높은 항균효과를 나타내었다. 그리고 솔잎과 가지 추출물의 GTase 활성 억제 효과는 S. mutans에 대한 생육억제 효과 결과와 마찬가지로 열수추출물 보다는 70% EtOH 추출물이, 솔잎 보다는 가지 추출물이 GTase 활성 억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 한편 솔잎의 n-hexane은 열처리 온도가 증가함에 따라 S. mutans에 대한 항균력이 크게 감소하였고 pH의 변화에도 크게 영향받는 것으로 나타났다.
To investigate anticariogenic effects of extracts from pine needles and twigs, we measured the extracts' antimicrobial activities against Streptococcus mutans, their glucosyltransferase (GTase) inhibitory effects and their stabilities under various conditions of heat and pH. The 70% ethanol extracts...
To investigate anticariogenic effects of extracts from pine needles and twigs, we measured the extracts' antimicrobial activities against Streptococcus mutans, their glucosyltransferase (GTase) inhibitory effects and their stabilities under various conditions of heat and pH. The 70% ethanol extracts of pine needles and twigs showed greater antimicrobial activities against S. mutans than the hot water extracts, and the pine twig extracts showed greater antimicrobial activity than the pine needle extracts. More specifically, the n-hexane fractions of the pine needles and twigs had the greatest effects against S. mutans, and their minimal inhibition concentration (MIC) was 0.6 mg/mL. The results of the extracts' GTase inhibitory effects indicated that the 70% ethanol extracts had greater effects than hot water extracts, and the pine twig extracts showed greater effects than the pine needle extracts. The antimicrobial activity against S. mutans for the pine needle n-hexane traction was greatly reduced as temperature increased, and was also largely affected by changes in pH. These results suggest that extracts from pine needles and twigs have anticariogenic effects and could be used as anticariogenic food additives.
To investigate anticariogenic effects of extracts from pine needles and twigs, we measured the extracts' antimicrobial activities against Streptococcus mutans, their glucosyltransferase (GTase) inhibitory effects and their stabilities under various conditions of heat and pH. The 70% ethanol extracts of pine needles and twigs showed greater antimicrobial activities against S. mutans than the hot water extracts, and the pine twig extracts showed greater antimicrobial activity than the pine needle extracts. More specifically, the n-hexane fractions of the pine needles and twigs had the greatest effects against S. mutans, and their minimal inhibition concentration (MIC) was 0.6 mg/mL. The results of the extracts' GTase inhibitory effects indicated that the 70% ethanol extracts had greater effects than hot water extracts, and the pine twig extracts showed greater effects than the pine needle extracts. The antimicrobial activity against S. mutans for the pine needle n-hexane traction was greatly reduced as temperature increased, and was also largely affected by changes in pH. These results suggest that extracts from pine needles and twigs have anticariogenic effects and could be used as anticariogenic food additives.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 주변에서 손쉽게 얻을 수 있으면서 강력한 항균활성을 나타내는 솔잎를 이용한 항충치 효능 소재의 개발을 위한 기초자료를 제공하기 위하여 솔잎의 항충치 효과를 탐색하였고 이때 솔잎 채취시 함께 채취되는 소나무 가지의 항 충치 효과를 함께 검토하였으며, 이를 상품화된 제품인 녹차 추출물과 비교하였다.
가설 설정
2)Values with the same
letter in the same column are not significantly different (p < 0.05)
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제안 방법
측정하였다. 열 안정성 확인을 위해서 우선 "-hexane 분획을 소량의 70% EtOH로 용해한 후 증류수를 첨가하여 현탁시킨 시료를 각각 30, 50, 70, 90T에서 2시간 동안 열처리한 후, 동결건조하여 항균력을 측정하였다. pH 안정성은 분획을 70% EtOH로용해한 후 증류수를 첨가하여 현틱시킨 시료를 0.
항충치 효과가 뛰어난 70% EtOH 추출물을 "-hexane, chloroform, ethyl acetate, "-butanol로 극성이 낮은 용매에서 극성이 높은 용매로 순차적으로 계통 분획하여 각 추출물을 얻었다.
BHI broth 9 mlA] S. mutans 배양액 50 |1L를 접종하고 각 농도별 시료를 ImL 첨가 후, 37℃ incubatot에서 24시간 배양하고 550 nm에서 홉광도를 측정하여 균에 대한 저해율을 계산하였다. 이때 균의 증식이 관찰되지 않는 최소 농도를 최소저해농도(minimum inhibition concentiation, MIC)로 하였다.
S. mutant 대한 솔잎 및 가지 추출물의 항균효과를 검증하기 위하여 채취한 솔잎과 가지를 사용하여 열수추출물과 70% EtOH 추출물을 제조하였으며, 이때의 추출 수율 결과는 Table 1과 같다. 열수추출물, 70% EtOH 추출물 모두 가지의 4.
열 안정성 확인을 위해서 우선 "-hexane 분획을 소량의 70% EtOH로 용해한 후 증류수를 첨가하여 현탁시킨 시료를 각각 30, 50, 70, 90T에서 2시간 동안 열처리한 후, 동결건조하여 항균력을 측정하였다. pH 안정성은 분획을 70% EtOH로용해한 후 증류수를 첨가하여 현틱시킨 시료를 0.05 N NaOH와 HC1 을 이용하여 각각 pH 3, 5, 7, 9, 11로 조정한 후 30℃에서 2 시간 반응시키고 다시 pH 7로 중화한 후에 동결건조하여 항균력을 측정하였다. 이때 어떠한 처리도 하지 않은 i-hexane 분 획을 대조 구로 하였다.
5mg/disc의 농도로 disc에 20吐씩 흡수시키고 37℃ incubator에서 24시간 배양시켰다. 배양 후 disc 주변에 생성된 clear zone의 크기를 비교하였다.
솔잎과 소나무 가지의 항충치 효과와 기능성 소재로서의 활용 가능성을 조사하기 위하여 추출물과 용매 분획의 S. mutant 대한 항균효과, GTase 활성 억제효과 그리고 열과 pH에 대한 안정성을 측정하였다. 열수추출물 보다는 70% EtOH 추출물이, 솔잎보다는 가지 추출물이 S.
우수한 충치균 생육저해 효과를 나타낸 솔잎과 가지의 70%EtOH 주출물을 ”-hexane, chloroform, ethylacetate, butanol 등의 용매로 극성 차이에 따라 순차 분획하고 각 분획물의 S. mutans 에 대한 생육 억제 효과를 액체배지 희석법과 디스크 확산법으로 측정하였다. Table 5에서 보는 바와 같이 솔잎과 가지의 각종 용매 분획과 녹차 추출물의 S.
mutans 배양액 50 |1L를 접종하고 각 농도별 시료를 ImL 첨가 후, 37℃ incubatot에서 24시간 배양하고 550 nm에서 홉광도를 측정하여 균에 대한 저해율을 계산하였다. 이때 균의 증식이 관찰되지 않는 최소 농도를 최소저해농도(minimum inhibition concentiation, MIC)로 하였다.
02% 첨가하여 GTase 조효소액을 제조하였다. 조효소액 0.5 mL에 2% sucrose 1 mL와 농도별 시료 0.05 mL를 첨가하고 37-C, 24시간 반응시킨 후 vortex하여 생성된 잉ucan을 분산시키고 660nm에서 탁도를 측정하여 sucrose 무첨가군과 비교한 상대치로 잉ucan 생성 억제 정도를 측정하였다.
채취한 솔잎과 가지를 깨끗이 세척한 후 3-4cm 크기로 절단하여 추출물 제조에 사용하였으며, 환류 냉각관이 부착된 flask 내에 시료를 넣고 열수 추출물과 70% EtOH 추출물을 제조하였다. 열수추출물은 시료 200 g에 증류수 2L를 가하여 90℃?에서 1 시간 추출하고 여과하여 여액을 진공농축기로 감압농축한 후 동결건조하여 얻었으며, 70% EtOH 추출물은 시료 200 g에 70% EtOH 2L를 가하여 50℃:에서 1시간 추출하고 여과하여 여액을 진공 농축기로 감압농축한 후 동결건조하여 얻었다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 균주는 중치관련 균주로 Streptococcus mutans (KFRI 1171, 1175)를 한국식품연구원으로부터 분양받아 brain heart infimmsion(BHI) broth에 접종하여 37"C shaking incubator에서 3회계대배양하여 사용하였다. BHI 배지는 Difi:o Co.
사용하였다. BHI 배지는 Difi:o Co. (Detroit MI, USA) 제품을 사용하였다.
본 실험에 사용한 솔잎과 소나무 가지는 경북 봉화군의 야산에서 자생하고 있는 춘향목의 가지 부위를 채취하여 솔잎과 가지로 부위를 구분하여 사용하였으며, -2(rc의 냉동고에서 보관하면서 실험에 사용하였다. 항충치 효능 분석을 위한 대조물질로서 polyphenol 함량이 95%인 녹차추줄물 [(주)청우화학, 서울]을 구입하여 사용하였다.
실험에 사용하였다. 항충치 효능 분석을 위한 대조물질로서 polyphenol 함량이 95%인 녹차추줄물 [(주)청우화학, 서울]을 구입하여 사용하였다.
데이터처리
3회 반복실험을 하였고 SAS (Statistical Analysis System)를 사용하여 각 처리구의 평균과 표준편차를 산출하고 분산분석을 행한 후 Duncan's multiple range tests. 각 처리구 간의 유의성을 검증하였다 (29).
이론/모형
70% EtOH 추출물 및 각 용매별로 분획한 분획물의 항균력은 액체배지 희석법(broth dilution method)(26)으로 측정하였다. BHI broth 9 mlA] S.
각 시료의 GTase에 의한 glucan의 합성을 저해하는 정도를 비교하기 위하여 Miyoshi 등의 방법(28)을 사용하였다. S.
또한 용매별로 분획한 분획물의 S. mutant 대한 항균력을 측정하기 위하여 디스크 확산법(27)을 실시하였다. 멸균한 BHI agar 20mL에 S.
이때 어떠한 처리도 하지 않은 i-hexane 분 획을 대조 구로 하였다. 이렇게 해서 얻어진 시료의 항균력은 액체배지 희석법으로 측정하였으며, 모든 시료의 농도는 0.8mg/mL로 실험하였다.
성능/효과
2와 같다. 30℃ 와 50℃로 처리한 n-hexane 분획의 S. mutans에 대한 항균력은 각각 93.9±4.0%, 91.4±5.1%로 무처리한 n-hexane 분획의 97.3± 5.8%와 거의 유사한 값을 나타내었으나, 701와 9(TC에서는 각각 13.0±8.7%, 7.3±7.8%로 항균력이 현저히 감소하여 열처리 온도가 증가함에 따라 n-hexane 분획의 열안정성이 크게 감소함을 알 수 있었다. 한편 "-hexane 분획을 여러 범위의 pH로 처리하였을 때 pH 5에서 97.
mutans에 대한 항균작용의 경우 상업화된 소재인 녹차 추출물 보다도 우수한 활성을 나타내어 항충치 소재로서의 활용 가능성이 크다고 생각된다. 70% EtOH 추출물을 여러가지 용매로 순차 분획 하였을 때 특히 w-hexane 분획이 S. mutans에 대한 항균작용이 매우 높았으며, CTase에 대한 저해 활성도 높은 것으로 나타나 hexane 분획의 정유성분이 솔잎 및 가지의 항충치 효과의 주요한 원인물질인 것으로 판단된다. 이외에 솔잎 및 가지에 함유된 축합형 탄닌 성분도 OTase 활성 억제에 크게 기여하는 등정 유성분과 축합형 탄닌 등의 성분들의 복합적인 작용에 의해 솔잎 및 가지의 항충치 효과가 나타나는 것으로 생각된다.
mutans 에 대한 생육 억제 효과를 액체배지 희석법과 디스크 확산법으로 측정하였다. Table 5에서 보는 바와 같이 솔잎과 가지의 각종 용매 분획과 녹차 추출물의 S. mrfg에 대한 생육 억제 효과를 비교한 결과 솔잎과 가지 모두 n-hexane 분획이 5, 10 mg/ml 의 처리농도에서 각각 98.9±2.2, 97.9±3.5%와 97.8±1.8, 98.1 + 3.3%의 저해율로 기타 분획 및 녹차 추출물에 비해 유의적으로 높은 저해효과를 나타내었고, chloroform, ethyl acetate, n-butanol 분획의 순으로 저해효과를 나타내어 솔잎 및 가지의 EtOH 추출물의 충치균 생육 억제 효과는 극성보다 비극성 물질에 의한 것으로 판단된다. 솔잎과 가지의 n-hexane 분획의 S.
mWms에 대해 가장 높은 항균효과를 나타내었다. 그리고 솔잎과 가지 추출물의 GTase 활성 억제 효과는 S. wrfems에 대한 생육 억제 효과 결과와 마찬가지로 열수추출물 보다는 70% EtOH 추출물이, 솔잎 보다는 가지 추출물이 GTase 활성 억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 한편 솔잎의 ”-hexanee 열처리 온도가 증가함에 따라 S.
mutans KFRI 1175에 대해서 솔잎 및 가지 추출물의 최소저해농도를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 솔잎과 가지의 열수추출물의 경우 30mg/mL 이상의 MIC를 나타낸 반면 70% EtOH 추출물은 각각 20mg/mL와 10mg/ml로서 Table 2의 결과와 마찬가지로 열수추출물에 비해 70% EtOH 추출물의 충치균에 대한 생육저해효과가 크게 높았으며, 또한 솔잎 보다는가 지의 70% EtOH 추출물의 생육저해효과가 더 높은 것으로 나타났다. 한편 녹차 추출물은 25mg/mL의 MIC를 나타내어 솔잎과 가지의 열수추출물 보다는 높지만 70% EtOH 추출물 보다는 낮은 생육저해 효과를 나타내었다.
mutant 대한 항균효과, GTase 활성 억제효과 그리고 열과 pH에 대한 안정성을 측정하였다. 열수추출물 보다는 70% EtOH 추출물이, 솔잎보다는 가지 추출물이 S. mutanse 대한 생육저해 효과가 큰 것으로 나타났으며, 특히 n-hexane 분획의 MIC는 0.6mg/mL로서 S. mWms에 대해 가장 높은 항균효과를 나타내었다. 그리고 솔잎과 가지 추출물의 GTase 활성 억제 효과는 S.
mutant 대한 솔잎 및 가지 추출물의 항균효과를 검증하기 위하여 채취한 솔잎과 가지를 사용하여 열수추출물과 70% EtOH 추출물을 제조하였으며, 이때의 추출 수율 결과는 Table 1과 같다. 열수추출물, 70% EtOH 추출물 모두 가지의 4.3±0.2, 5.7± 0.3%에 비해 솔잎에서 9.5±0.8, 10.8±1.0%로 솔잎에서의 추출 수율이 크게 높았으며, 열수추출물 보다는 70% EtOH 추출물의 추출 수율이 약간 높은 것으로 나타났다. 솔잎과 가지의 열수 추출물과 70% EtOH 추출물의 충치균에 대한 생육저해효과를 액체배지 희석법으로 조사한 결과는 Table 2와 같다.
Cho 등(34)은 EtOH, 〃-hexane, diethyl ether 등의 용매로 솔잎, 가지, 순을 추출하여 향기성분을 분석한 결과 *hexane 에서 휘발성 성분이 가장 많이 검출되었고 p-pinene, limonene, a-pinene 등이 주요 성분이라고 하였으며, Kim과 Shin(35)은 솔잎의 향기성분을 수증기 증류법으로 추출하여 병원성 미생물에 대한 항균성을 조사하여 솔잎 정유성분의 높은 항균성 올 보고하였다. 이와 같이 식물의 정유성분은 지용성이면서 휘발성의 terpenes으로서 미생물에 대해 높은 생육억제 효과를 나타내기(36, 37) 때문에 본 연구에서의 w-hexane 분획의 S. mutans 에 대한 높은 생육억제 효과도 n-hexane에 의해 추출된 솔잎과 소나무 가지의 정유성분이 그 효과를 나타낸 것으로 판단된다. 한편 Table 7은 솔잎 및 가지의 hexane 분획이 S.
가지의 경우에도 솔잎과 마찬가지로 70% EtOH 추출물의 생육저해효과가 높았다. 특히 70% EtOH 추출물의 경우 5, 10, 20mg/mL의 처리농도에서 S. mutans KFRI 1171 에 대해 각각 42.2 ±6.3, 95.2 ±5.4, 98.3 ±2.7%의 저해율을, S. mutans KFRI 1175에 대해서는 각각 20.7±5.8, 95.4+5.0, 101.5±2.3%의 저해율을 나타내어 가장 우수한 생육저해효과를 나타내었으며, 상품화된 녹차추출물 보다도 더 높은 저해 효과를 나타내었다. 또한 S.
mutans 에 대한 높은 생육억제 효과도 n-hexane에 의해 추출된 솔잎과 소나무 가지의 정유성분이 그 효과를 나타낸 것으로 판단된다. 한편 Table 7은 솔잎 및 가지의 hexane 분획이 S. mutans7\ 생성하는 GTase 활성에 대한 저해효과를 조사한 결과로서 1, 2, 10 mg/mL의 농도에서 솔잎 w-hexane 분획은 각각 52.6±4.1, 95.8± 2.3, 97.3±3.6%, 가지 hexane 분획은 각각 60.1 ±7.5, 92.7±5.7, 96.5±6.2%의 저해율을 나타내어 거의 유사한 효과를 나타내었고 또한 녹차 추출물과 거의 유사한 GTase 저해효과를 나타냄을 알 수 있었다.
3%에 비해 다소 높은 GTase 활성 억제 효과를 나타내었다. 한편 녹차 추출물은 2종의 충치균의 조효소액에 대해 각각 74.0±6.7, 이.3±3.8%와 94.0±4.3, 96.9±3.0%의 GTase 활성 저해율을 나타내어 솔잎 및 가지의 열수 및 70% EtOH 추출물에 비해 GTase 활성 억제 효과가 다소 높았지만 솔잎 추출물도 상당히 높은 수준의 억제 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. Hattori 등(14)은 녹차 잎에서 분리된 축합형 탄닌이 GTase 활성 억제에 우수한 효과가 있음을 보고하였고, Nakahara 등(30)도 녹차를 발효한 우롱차에 축합형 탄닌이 많이 생성되고 이들의 GTase 활성 억제 효과에 대해 보고하였다.
wrfems에 대한 생육 억제 효과 결과와 마찬가지로 열수추출물 보다는 70% EtOH 추출물이, 솔잎 보다는 가지 추출물이 GTase 활성 억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 한편 솔잎의 ”-hexanee 열처리 온도가 증가함에 따라 S. mutant 대한 항균력이 크게 감소하였고 pH의 변화에도 크게 영향받는 것으로 나타났다.
후속연구
이상의 실험을 통하여 솔잎 및 가지 추출물의 S. mwms에 대한 항균작용과 GTase의 활성에 대한 억제효과 등의 항충치 효과를 조사한 결과 70% EtOH 추출물의 효과가 우수하였고 S.mutans에 대한 항균작용의 경우 상업화된 소재인 녹차 추출물 보다도 우수한 활성을 나타내어 항충치 소재로서의 활용 가능성이 크다고 생각된다. 70% EtOH 추출물을 여러가지 용매로 순차 분획 하였을 때 특히 w-hexane 분획이 S.
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