Objective : The objective of this study was to compare the antioxidant effects of hot pepper extract and capsaicin. Methods : In vitro, antioxidant activities were examined by DPPH radical scavenging activity, total antioxidant capacity(TAC), oxygen radical scavenging capacity(ORAC), inhibition of i...
Objective : The objective of this study was to compare the antioxidant effects of hot pepper extract and capsaicin. Methods : In vitro, antioxidant activities were examined by DPPH radical scavenging activity, total antioxidant capacity(TAC), oxygen radical scavenging capacity(ORAC), inhibition of induced lipid peroxidation using liver mitochonria and total phenolic contents. Results : 1. DPPH free radical scavenging activities at the concentrations of both 1 and $10mg/m{\ell}$ were 1.2 to 1.9 times higher in capsaicin than in hot pepper extract. The concentration of capsaicin required for 50% radical scavenging was lower than that of hot pepper extract(3.9 vs $5.9mg/m{\ell}$), indicating that capsaicin had higher DPPH radical scavenging activity than hot pepper extract. 2. Total antioxidant capacities of capsaicin at the concentrations of 0.1 and 1mg/ml(13.8 and 41.3 nmol Trolox equivalent) were not significantly different from those at the concentrations of 1 and $10mg/m{\ell}$(11.4 and 41.2nmol Trolox equivalent), indicating that capsaicin showed 10 times higher ABTS radical scavenging activity compared to hot pepper extract. 3. ORAC of capsaicin at the concentrations of 1, 5, 10 and 100 mg/ml were 0.04, 0.17, 0.29 and 1.74nmol gallic acid equivalent, respectively. On the other hand, ORAC of hot pepper extract at the concentrations of 1, 5, 10 and $100{\mu}g/m{\ell}$ were 0.15, 0.44, 0.75 and 2.49nmol gallic acid equivalent, respectively, indicating that capsaicin showed higher peroxyl radical scavenging activity than hot pepper extract. 4. Inhibition of lipid peroxidation caused by hot pepper extract at the concentrations of 1 and $10mg/m{\ell}$ were 12.2 and 61.4%, respectively. Inhibition of lipid peroxidation caused by capsaicin at the concentrations of 1 and $10mg/m{\ell}l$ were 64.0 and 96.8%, respectively. Thus capsaicin showed 10 times stronger effect in inhibiton of lipid peroxidation than hot pepper extract. 5. Total phenolic contents of hot pepper extract at the concentrations of 0.1 and $1mg/m{\ell}$ were 1.4 and 20.8nmol gallic acid equivalent, respectively. Total phenolic contents of capsaicin at the concentrations of 0.1 and $1mg/m{\ell}$ were 6.1 and 55.4 nmol gallic acid equivalent, respectively, indicating that capsaicin had 2.7 to 4.3 times higher total phenolic contents than hot pepper extract. Conclusions : In summary, the results of this study demonstrate significant antioxidant activity of hot pepper extract, although the activity was lowered compared to capsaicin, suggesting that hot pepper extract play a role in prevention of oxidative-related diseases.
Objective : The objective of this study was to compare the antioxidant effects of hot pepper extract and capsaicin. Methods : In vitro, antioxidant activities were examined by DPPH radical scavenging activity, total antioxidant capacity(TAC), oxygen radical scavenging capacity(ORAC), inhibition of induced lipid peroxidation using liver mitochonria and total phenolic contents. Results : 1. DPPH free radical scavenging activities at the concentrations of both 1 and $10mg/m{\ell}$ were 1.2 to 1.9 times higher in capsaicin than in hot pepper extract. The concentration of capsaicin required for 50% radical scavenging was lower than that of hot pepper extract(3.9 vs $5.9mg/m{\ell}$), indicating that capsaicin had higher DPPH radical scavenging activity than hot pepper extract. 2. Total antioxidant capacities of capsaicin at the concentrations of 0.1 and 1mg/ml(13.8 and 41.3 nmol Trolox equivalent) were not significantly different from those at the concentrations of 1 and $10mg/m{\ell}$(11.4 and 41.2nmol Trolox equivalent), indicating that capsaicin showed 10 times higher ABTS radical scavenging activity compared to hot pepper extract. 3. ORAC of capsaicin at the concentrations of 1, 5, 10 and 100 mg/ml were 0.04, 0.17, 0.29 and 1.74nmol gallic acid equivalent, respectively. On the other hand, ORAC of hot pepper extract at the concentrations of 1, 5, 10 and $100{\mu}g/m{\ell}$ were 0.15, 0.44, 0.75 and 2.49nmol gallic acid equivalent, respectively, indicating that capsaicin showed higher peroxyl radical scavenging activity than hot pepper extract. 4. Inhibition of lipid peroxidation caused by hot pepper extract at the concentrations of 1 and $10mg/m{\ell}$ were 12.2 and 61.4%, respectively. Inhibition of lipid peroxidation caused by capsaicin at the concentrations of 1 and $10mg/m{\ell}l$ were 64.0 and 96.8%, respectively. Thus capsaicin showed 10 times stronger effect in inhibiton of lipid peroxidation than hot pepper extract. 5. Total phenolic contents of hot pepper extract at the concentrations of 0.1 and $1mg/m{\ell}$ were 1.4 and 20.8nmol gallic acid equivalent, respectively. Total phenolic contents of capsaicin at the concentrations of 0.1 and $1mg/m{\ell}$ were 6.1 and 55.4 nmol gallic acid equivalent, respectively, indicating that capsaicin had 2.7 to 4.3 times higher total phenolic contents than hot pepper extract. Conclusions : In summary, the results of this study demonstrate significant antioxidant activity of hot pepper extract, although the activity was lowered compared to capsaicin, suggesting that hot pepper extract play a role in prevention of oxidative-related diseases.
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문제 정의
있다13). 본 연구에서는 rat의 간에서 미토콘드리아를 적출하여 시료가 지질과산화에 미치는 영향을 조사하였다. 지질과산화는 hydroxyl radical을 생성하는 FeSO4/ascorbic acid로 유발시켰으며, TBARS 농도를 측정함으로써 결정하였다.
이러한 항산화 연구는 capsaicin 의 항산화능에만 집중되어 있었고 capsaicin과 고추 추출물과 비교하여 항산화능에 어떠한 차이가 있는가에 대한 연구는 미진하다. 이에 저자는 고추 추출물이 capsaicin과 어떠한 차별화된 항산화능을 나타내는지, capsaicin의 효능과 비교해서 한약재로서의 고추에 대한 활용 가능성을 확인하고자 본 연구를 시도하였다.
이에 고추와 capsaicin의 항산화능을 비교 . 평가하고자 항산화 측정에 다용되는 1, 1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 소거 활성, total antioxidant capacity(TAC), oxygen radical absorbance capacity(ORAC), 지질 과산화(lipid peroxidation), total phenolic content 등을 측정하여 유의성 이 있는 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.
제안 방법
따라 측정하였다. DPPH 용액(45㎍/iM methanol)을 추출물과 혼합한 다음 515㎚에서 흡광도의 감소를 30초 간격으로 3분간 측정하였다. Free radical 소거활성은 pyrogallol 용액(125㎍/M DMSO)의 흡광도 감소를 100% 로 기준하여 표기하였다.
Rat liver mitochondria were incubated with FeSO4/ascorbic acid in the absence or presence of various concentrations of the sample. Lipid peroxidation was determined by measuring the release of TBARS. Each bar represents the mean±SD.
미토콘드리아 배양액의 지질과산화는 Stacey와 Klaassen 의 방법18)에 따라 excitation 파장 530㎚와 emission 파장 590 ㎚에서 형광도를 측정함으로써 결정하였다. TBARS 농도 측정을 위해 0, 0.063, 0.127, 0.253, 0.506, 1.013 및 2.025nm의 1, 1, 3, 3, -tetraethoxypro- pane을 표준시약으로 사용하여 표준곡선을 작성하였다.
고추 추출물과 capsaicin의 항산화 효능을 비교 연구하고자 DPPH free radical 소거활성, 총항산화능, ORAC, 간 미토콘드리아를 이용한 지질과산화 억제 및 총 페놀 함량 등을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
+는 탈색되며, 이러한 색 변화반응의 결과는 660mn에서의 흡광도로 조사하였다. 시료 추출물의 TAC 측정을 위해 0, 2.25, 4.5, 9.0, 22.5, 33.75 및 45.0nrf의 Trolox를 표준시약으로 사용하여 표준곡선을 작성하였다. Trolox는 총항산화능 측정 에 광범위하게 사용되는 전형 적 인 표준시 약으로, TAC 활성은 nmoC Trolox equivalent로 표기하였다.
시료의 지질과산화 억제 효과는 간 미토콘드리아 배양액의 thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) 농도를 측정함으로써 결정하였다. 간 미토콘드리아(0.
결정하였다. 시료의 총페놀함량 측정을 위해 0, 4.69, 9.38, 18.75, 37.5, 62.51 및 93.75nm의 gallic acid를 표준시약으로 사용하여 표준곡선을 작성하였다. Gallic acid는 총페놀함량 측정에 가장 많이 사용되는 전형적 인 표준시약으로, 총페놀함량은 nm gallic acid equivalent로 표기하였다.
분쇄한 시료 200g을 95% ethanol(HPLC-grade)과 혼합한 후 4시간 가열하여 추출하였다. 이 과정을 3회 반복하여 얻은 추출액을 Whatman No. 2(USA) 여과지로 여과하여 불순물을 제거한 뒤, 여과액을 60C에서 감압 농축시켰으며, 동결 건조 후 23.89g의 추출물을 회수하였다. 고추 추출물은 200 ㎎/㎖의 농도로 DMSO에 녹여 상온에서 보관하였다.
이러한 연구는 고추의 주성분인 capsaicin의 항산화능에 관련된 것으로, capsaicin의 효능과 비교하여 고추를 한약재로서의 활용 가능성이 있는가에 대하여, 즉 고추와 capsaicin과의 항산화능에 대한 비교연구는 미흡한 실정이다. 이에 고추와 capsaicin의 항산화능을 비교 . 평가하고자 항산화 측정에 다용되는 1, 1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 소거 활성, total antioxidant capacity(TAC), oxygen radical absorbance capacity(ORAC), 지질 과산화(lipid peroxidation), total phenolic content 등을 측정하여 유의성 이 있는 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.
본 연구에서는 rat의 간에서 미토콘드리아를 적출하여 시료가 지질과산화에 미치는 영향을 조사하였다. 지질과산화는 hydroxyl radical을 생성하는 FeSO4/ascorbic acid로 유발시켰으며, TBARS 농도를 측정함으로써 결정하였다. 표준시 약으로 사용한 1, 1, 3, 3, - tetraethoxypropane의 함량(X)과 excitation 파장 530㎚/emission 파장 590㎚에서의 형광도(Y) 간의 회귀방정식은 Y=3.
만일 시료 내에 항산화물질이 존재하게 되면, 이들 농도에 비례하여 free radical 손상이 억제되며, 따라서 형광도의 변화(감소)가 억제되게 된다. 표준시약으로 0, 0.02, 0.2, 1.0 및 2.0nm의 gallic acid를 사용하였으며, 표준시약과 시료의 area under the curve(AUC)를 측정하였다. ORACe 표준시약 농도와 AUC 간의 회귀곡선을 이용하여 nm gallic acid equivalent로 표기하였다.
대상 데이터
(주)오리엔트바이오로부터 구입한 6주령 수컷 Sprague-Dawley 랫드를 실험동물로 사용하였다. 본 실험 실에서 사료와 물은 무제한 공급하였고, 1주일의 적응 기간을 거 친 다음 간을 절제한 후 Hovius 등3)의 방법에 따라 미토콘드리아를 분리하였다.
시료로 사용한 고추는 청양고추로써 시중에서 구입하여 음건에서 건조하였다. 분쇄한 시료 200g을 95% ethanol(HPLC-grade)과 혼합한 후 4시간 가열하여 추출하였다.
데이터처리
시료 농도별 항산화 효과는 일원분산분석을 사용하여 조사하였으며, 농도별 평균값의 차이는 Steel과 Torrie21, 의 Duncan s multiple range test를 사용하여 p<0.05에서 유의성을 조사하였다.
이론/모형
DPPH free radical 소거활성은 Malterud 등14)의 방법에 따라 측정하였다. DPPH 용액(45㎍/iM methanol)을 추출물과 혼합한 다음 515㎚에서 흡광도의 감소를 30초 간격으로 3분간 측정하였다.
TEAC와 더불어 총항산화능 측정에 널리 사용되고 있는 ORAC assay는 Huang 등17)의 방법에 따라 37℃에서 excitation 파장 485㎚와 emission 파장 530㎚에서 2분 간격으로 60분 동안 측정하였다. ORAC assay는 형광 표지 물질에 대한 free radical의 손상 정도를 측정하는 일종의 inhibition method로써, 형광물질로는 fluorescein을 사용하였으며, peroxyl radical을 생성하는 2, 2’- azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride( AAPH)를사용하였다.
Total antioxidant status(총항산화능)는 Trolox equivalent antioxidant capacity(TEAC) 방법15을 수정한 Erel16)의 방법에 따라 TAC를 측정하였다. 산성 pH에서 무색의 환원형 2, 2’-azinobis(3-ethylbenzothiazo -thiazoline-6-sulfonate)(ABTS)는 H2O2에 의해 청록색의 ABTS.
단백질 함량은 bovine serum albumin(BSA)을 표준시약으로 사용하여 Lowry 등20>의 방법에 따라 측정하였다.
5㎎ protein/M)를 10µM FeSO4와 10QuM ascorbic acid와 함께 시료 농도별로 37C에서 60분 동안 배양하였다. 미토콘드리아 배양액의 지질과산화는 Stacey와 Klaassen 의 방법18)에 따라 excitation 파장 530㎚와 emission 파장 590 ㎚에서 형광도를 측정함으로써 결정하였다. TBARS 농도 측정을 위해 0, 0.
랫드를 실험동물로 사용하였다. 본 실험 실에서 사료와 물은 무제한 공급하였고, 1주일의 적응 기간을 거 친 다음 간을 절제한 후 Hovius 등3)의 방법에 따라 미토콘드리아를 분리하였다. 분리된 간 미토콘드리아는 단백질 함량과 지질과산화 측정시까지 -20℃에서 보관하였다.
시료내 총페놀함량은 Singleton과 Orthofer의 방법19) 에 따라 760㎚에서 흡광도를 측정함으로써 결정하였다. 시료의 총페놀함량 측정을 위해 0, 4.
성능/효과
1. 농도별 고추 추출물과 capsaicin의 DPPH free radical 소거활성 비교에서 capsaicin이 고추 추출물보다 1.2~1.9배 높게 나타났다.
2. capsaicin과 고추 추출물의 총항산화능 비교에서 capsaicin이 고추 추출물에 비해 ABTS radical 소거 활성이 10배 정도 높게 나타났다.
3. ORAC의 비교에서 capsaicin이 고추 추출물에 비해 AAPH에 의해 생성된 peroxyl radical 소거활성이 높게 나타났다.
4. 지질과산화 억제 효과에서 capsaicin이 고추 추출물에 비해 10배 정도 높게 나타났다.
5. 총페놀함량은 동일 농도에서 capsaicin이 고추 추출물에 비해 2.7~4.3배 높게 나타났다.
8%로 나타났다. Capsaicin 농도 (X)와 free radical 소거활성(Y) 간의 회귀분석 (Y=21.3+7.35X) 결과, 50%의 radical 소거활성에 필요한 capsaicin의 농도는 3.9㎎/㎖으로 나타났다.
있다31). Total phenolic content를 측정한 결과 고추 추출물 및 capsaicin 농도가 증가함에 따라 총 phenol 함량도 농도 의존적으로 증가하였다. 동일 농도에서 capsaicin이 고추추출물에 비해 2.
019X 이었다. Trolox의 함량이 증가함에 따라 660 ㎚에서의 흡광도가 유의적으로(r2=0.992) 감소하였다.
고추 추출물과 capsaicin의 지질 과산화 억제효과를 측정한 결과 모든 시료에서 농도가 증가함에 따라 지질과산화는 농도 의존적으로 억제되었다. capsaicin 0.1 및 1.0㎎/iM 농도의 지질과산화 억제 효과는 고추 추출물 1.0 및 10.0㎎/iM 농도의 억제 효과와 동일한 결과를 나타내어 capsaicin이 고추에 비해 10배 정도지 질과산화 효과가 높음을 알 수 있었다.
있음을 알 수 있었다. 각 농도별 고추 추출물과 capsaicin의 DPPH radical 소거활성을 비교해 보면, 1.0 과 10.0㎎/㎖ 농도에서 capsaicin의 free radical 소거 활성이 고추 추출물보다 1.2~1.9배 높게(p<0.05) 나타났으며, 50%의 radical 소거활성에 필요한 capsaicin의 농도도 고추 추출물에 비해 낮게 나타나 capsaicin의 DPPH radical 소거활성이 고추 추출물에 비해 높음을 알 수 있었다(Table 1.).
Malterud14)등의 방법에 따라 DPPH를 측정한 결과 고추추출물과 capsaicin의 농도가 증가함에 따라 DPPH free radical 소거활성도 농도 의존적으로 증가하고 있음을 알 수 있었다. 각 농도별 고추 추출물과 capsaicin의 DPPH radical 소거활성을 비교해 보면, capsaicin의 DPPH radical 소거활성이 고추 추출물에 비해 높음을 알 수 있었다.
측정 방법이다. 각 농도별 고추 추출물과 capsaicin의 ORAC를 측정한 결과 모든 농도에서 capsaicin이 고추 추출물에 비해 AAPH에 의해 생성된 peroxyl radical 소거활성이 높음을 알 수 있었다.
알 수 있었다. 각 농도별 고추 추출물과 capsaicin의 TAC를 비교해 보면, capsaicin이 고추 추출물에 비해 ABTS radical 소거활성이 10배 정도 높음을 알 수 있었다.
2에 나타나 있다. 고추 추출물 0.1 및 1.0㎎/iM 농도의 총항산화능은 2.9, 11.4n㏖ Trolox equivalent로 나타났고, capsaicin 0.1 및 1.0㎎/iM 농도의 총항산화능은 13.8 및 41.3n㏖ Trolox equivalent로 나타났다. 이와 같이 , capsaicin 0.
5에 나타나 있다. 고추 추출물 0.1 및 1.0㎎/㎖ 농도의 총 페놀 함량은 각각 1.4 및 20.8n㏖ gallic acid equivalent로 나타났고, capsaicin 0.1 및 1㎎/M 농도의 총 페놀 함량은 6.1 및 55.4n㏖ gallic acid equivalent로 나타나, 동일 농도에서 capsaicin이 고추 추출물에 비해 2.7-4.3배 정도 총페놀함량이 높음을 알 수 있었다(Table 5.).
1에 나타나 있다. 고추 추출물 0.1, 1.0 및 10.0㎎/M 농도의 radical 소거활성은 10.6, 21.1 및 76.4%로 나타났다. 고추 추출물 농도(X)와 free radical 소거활성(Y) 간의 회귀분석 (Y=12.
고추 추출물 0.1, 1.0 및 10.0㎎/iM 농도 첨가에 의해 생성되는 TBARS는 1.87, 1.66 및 0.73n㏖로 나타나, 지질 과산화를 각각 1.1, 12.2 및 61.4% 억제시켰다.
3에 나타나 있다. 고추 추출물 1.0, 5.0, 10.0 및 100.0㎍/㎖ 농도의 ORACe 각각 0.04, 0.17, 0.29 및 1.74n㏖ gallic acid equivalent로 나타났으며, capsaicin의 ORACe 각각의 농도에서 0.15, 0.44, 0.75 및 2.49n㏖ gallic acid equivalents 나타났다. 이와 같이, 모든 농도에서 capsaicin의 항산화능이 고추 추출물 보다 1.
4%로 나타났다. 고추 추출물 농도(X)와 free radical 소거활성(Y) 간의 회귀분석 (Y=12.2+6.44X) 결과, 50%의 radical 소거활성에 필요한 고추 추출물의 농도는 5.9㎎/iM으로 나타났다.
OH-, , O& H2O2 등이 지질과산화를 유발하는 것으로 보고되었다30). 고추 추출물과 capsaicin의 지질 과산화 억제효과를 측정한 결과 모든 시료에서 농도가 증가함에 따라 지질과산화는 농도 의존적으로 억제되었다. capsaicin 0.
따라서 고추 추출물의 항산화 효능이 검증되었으며 capsaicin에 비해 효과가 낮지만 가격이 낮고 구하기 용이해 산화기 전으로 인한 질병의 예방을 목적으로 사용할 한약재로서 적합할 것으로 판단된다. 향후 실험모델을 바탕으로 이에 대한 후속 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.
이상의 결과를 종합해보면 capsaicin이 고추 추출물보다 항산화능이 우수하였다. 하지만 고추 추출물도 우수한 항산화 능을 나타내 었고, 기 초대사량의 증가나 소화흡수의 촉진 등 다양한 효능이 보고되어 이에 대한 적절한 응용이 필요하다고 사료된다.
이상의 내용을 종합해보면, 고추 추출물과 capsaicin 의 항산화능 비교에서는 DPPH radical 소거활성, 총항산화능(ABTS radical 소거활성), ORAC(peroxyl radical 소거활성) 및 지질과산화 억제 등에서 capsaicin의 항산화 능이 고추 추출물보다 우수하였으며, 고추 추출물에 비해 capsaicin의 항산화 효과가 높은 이유는 시료 내 존재하는 총 페놀함량의 차이에 기인하는 것으로 사료된다. 따라서 고추 추출물의 항산화 효능이 검증되었으며 capsaicin에 비해 효과가 낮지만 가격이 낮고 구하기 용이해 산화기 전으로 인한 질병의 예방을 목적으로 사용할 한약재로서 적합할 것으로 판단된다.
3n㏖ Trolox equivalent로 나타났다. 이와 같이 , capsaicin 0.1㎎/iM 농도의 총항산화능은 고추 추출물 1.0㎎/iM 농도의 총항산화능과 동등한 항산화능을 나타내어, capsaicin이 고추 추출물에 비해 ABTS radical 소거 활성이 10배 정도 높음을 알 수 있었다(Table 2.).
이와 같이 고추 추출물과 capsaicin 농도가 증가함에 따라 DPPH radical 소거활성도 농도 의존적으로 증가하고 있음을 알 수 있었다. 각 농도별 고추 추출물과 capsaicin의 DPPH radical 소거활성을 비교해 보면, 1.
이와 같이, capsaicin 0.1 및 1.0㎎/M 농도의 지질 과산화 억제효과는 고추 추출물 1.0 및 10.0㎎/iM 농도의 억제 효과와 비슷하게 나타나(p>0.05), capsaicin이 고추 추출물에 비해 지질과산화 억제 효과가 10배 정도 높음을 알 수 있었다(Table 4.).
49n㏖ gallic acid equivalents 나타났다. 이와 같이, 모든 농도에서 capsaicin의 항산화능이 고추 추출물 보다 1.4 ~ 2.6배 유의적으로(p<0.05) 높게 관찰되어, capsaicin이 고추 추출물에 비해 AAPH에 의해 생성된 peroxyl radical 소거 활성이 높음을 알 수 있었다(Table 3.).
후속연구
항산화능이 우수하였다. 하지만 고추 추출물도 우수한 항산화 능을 나타내 었고, 기 초대사량의 증가나 소화흡수의 촉진 등 다양한 효능이 보고되어 이에 대한 적절한 응용이 필요하다고 사료된다.
따라서 고추 추출물의 항산화 효능이 검증되었으며 capsaicin에 비해 효과가 낮지만 가격이 낮고 구하기 용이해 산화기 전으로 인한 질병의 예방을 목적으로 사용할 한약재로서 적합할 것으로 판단된다. 향후 실험모델을 바탕으로 이에 대한 후속 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.
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