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수증기 증류로 추출한 망초(Erigeron canadensis L.) 정유의 성분 분석과 독성 평가

Composition and Cytotoxicity of Essential Oil Extracted by Steam Distillation from Horseweed (Erigeron canadensis L.) in Korea

한국응용생명화학회지 = Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, v.51 no.1, 2008년, pp.55 - 59  

최해진 (강원도농업기술원 농산물이용시험장) ,  왕해영 (동북임업대학) ,  김영남 (강원도농업기술원 농산물이용시험장) ,  허수정 (강원도농업기술원 농산물이용시험장) ,  김남경 ((주)래디안) ,  정미순 (갈리마드 퍼퓸 플레버 스쿨) ,  박유화 (강원대학교 자원생물환경학과) ,  김성문 (강원대학교 자원생물환경학과)

초록
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국내산 망초(Erigeron canadensis L.) 의 지상부위를 수증기증류방식으로 처리하여 얻은 정유의 성분을 GC-MS로 분석하고 HaCaT 각질형성세포에 대한 세포독성을 조사하였다. 망초 정유에는 총 31종의 화학성분이 존재하는 것으로 분석되었는데, 이들을 성분별로 구분하면 탄화수소류 18종(전체 정유 중 91.99%), 에테르류 4종(0.49%), 알코올류 3종(3.59%), 아세테이트류 2종(2.92%), 알데히드류 1종(0.05%), 케톤류 3종(0.23%)이었다. 망초 정유에 함유되어 있는 주된 화합물은 탄화수소류인 D,L-limonene과 ${\delta}-3-carene$이었고, 이들의 함량은 각각 68.25%와 15.93%이었다. MTT assay를 통해서 망초 정유성분의 HaCaT 각질형성세포에 대한 세포독성을 검정한 결과, 정유의 농도와 세포독성간에는 상관관계가 있었으며$(y=17712x^2-2925.8x+118.55,\;R^2=0.9879)$, $IC_{50}$값은 0.027 ${\mu}g\;mg^{-1}$이었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The composition of essential oil from the aerial part of Erigeron canadensis L. was analyzed by GC-MS. Thirty-one constituents were identified from the essential oil: eighteen hydrocarbons (91.99% of the total oil), two acetates (2.92%), three alcohols (3.59%), four ethers (0.49%), one aldehyde (0.0...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 24시간 배양 후 PBS를 이용하여 5mg/㎖의 농도로 녹여져 있는 MTT 시 약을 20㎕씩 넣어주고 4시간 배양하였다. MTT 시약과 시료가 포함된 배지를 모두 제거하고 각 well에 acid isopropanol(0.04 N HO in iso-propanol) 100 ㎕를 첨가하여 30분간 교반한 후, ELISA reader로 570nm에서 흡광도를 측정하였다.
  • SPME needle을 vial 내로 삽입하여 60℃에서 30분간 흡착시켰다. SPME 장치에 흡착된 향기성분은 gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)로 분석하였다. 사용한 GC는 Varian사의 CP-3800이었으며, MS는 Vhrian시의 1200 세포독성 평가실험을 수행할 수 없었다. 따라서 망초 정유를 DMSO에 1 :10의 최적비율로 혼합하여 배양배지에 첨가하여 MTT assay를 실행하였으며 HaCaT 세포에 대한 망초 정유의 세포독성 평가 결과는 Fig. 1에 나타낸 바와 같다. 본 실험에 사용된 HaCaT 세포는 0.
  • MTT assay를 위하여 HaCaT 세포의 배양지에 망초로부터 추출한 정유 성분을 첨가할 경우 수용성의 배양^지에 망초 정유가 골고루 분산, 혼합되지 못하였다(Table 3). 따라서 세포배양배지에 정유를 효과적으로 첨가할 수 있도록 dimethyl sulfdxide(DMSO)와 정유의 최적 혼합비율을 평가하여 세포독성평가 실험을 수행하였다.
  • DMSO)를 혼합하여 비율을 선정하였다. 망초 정유와DMSO> 각각 1:0, 1 :1, 1 :10, 1:100의 비율로 첨가하고용해도와 배지표면 막 형성도를 조사하였다.
  • 망초 정유의 농도별 HaCaT 각질형성세포에 미치는 세포독성을 조사하기 위하여 MTT assay를 실시하였다. MTT assay를 위하여 HaCaT 세포의 배양지에 망초로부터 추출한 정유 성분을 첨가할 경우 수용성의 배양^지에 망초 정유가 골고루 분산, 혼합되지 못하였다(Table 3).
  • 사람유래의 각질형성세포(HaCaT cell)를 배양접시에 접종한 후, penicillin(100 unit/m/-'), streptomysin(100*), 10% FBS(fetal bovine serum)를 함유하는 DMEM(Dulbecc's Modified Eagle's Medium) 배지를 넣고 37℃, 5% 이산화탄소를 포함하는 배양기 내에서 배양하였다.
  • 수증기 증류장치를 이용하여 추출된 망초 정유 Im, 를 headspace glass vial(20mZ)에 가한 후, vial을 실리콘 septum으로 밀봉하였다. SPME needle을 vial 내로 삽입하여 60℃에서 30분간 흡착시켰다.
  • ' 망초에 함유되어 있는 정유는 다양한 향장품 및 식품, 의료용품, 가정용품, 보안용품, 환경 및 위생용품, 공업용품, 사료용품, 농업용품 개발에 활용될 수 있으며, 이의 개발을 위해서는 무엇보다도 대량으로 채취가 가능한 방법을 통하여 얻은 정유의 성분분석과 독성평가가 필요하다. 이를 위하여 저자들은 대량 채취가 가능한 수증기증류를 통하여 망초로부터 정유를 추출하고, 이에 함유된 휘발성 성분을 분석하였으며 이들이 세포에 미치는 영향을 구명하였다.
  • 배양 후 배지를 모두 제거하고 혈청 이 포함되지 않은 배지 90㎕씩을 각 well에 넣어 주었다. 최종농도 0.11~0.0055%의 농도가 되도록 혈청이 포함되지 않은 배지를 이용하여 희석한 시료를 10 ㎕씩 처리하였다. 24시간 배양 후 PBS를 이용하여 5mg/㎖의 농도로 녹여져 있는 MTT 시 약을 20㎕씩 넣어주고 4시간 배양하였다.
  • 추출된 망초 정유는 세포 배양 배지(수용성 배지)에 용해가 되지 않기에 정유와 계면활성제(Dimethyl sulfoxide: DMSO)를 혼합하여 비율을 선정하였다. 망초 정유와DMSO> 각각 1:0, 1 :1, 1 :10, 1:100의 비율로 첨가하고용해도와 배지표면 막 형성도를 조사하였다.
  • 추출된 망초정유의 향기 성분을 polydimethylsiloxane (PDMS) fiber가 장작된 solid phase microextraction (SPME) 장치 에 흡작시 킨 다음, gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)로 분석하였다.

대상 데이터

  • SPME 장치에 흡착된 향기성분은 gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)로 분석하였다. 사용한 GC는 Varian사의 CP-3800이었으며, MS는 Vhrian시의 1200 1.이었다. GC와 MS의 작동조건은 Table 1에 나타내었으며, 성분분석은 Wiley 275 Library, NIST Library의 mass spectrum data> 이용하였다.
  • 세포배양에 필요한 tiypsin-EDTA는 GibcoBRL(USA) 제품을 사용하였고, 세포독성 실험에 사용한 MTT(thiazolyl blue tetrazolium bromide, 3-(4, 5-dimethyl-2-thiazolyl)-2, 5-diphenyl- 2H-tetrazolium bromide) 시약은 Sigma (USA) 제품을 사용하였으며, ibrniazan 검출에 사용한 isopropanol 및 HC1Merck (USA) 제품을 사용하였다.
  • 식물시료인 망초의 지상부위는 강원도 춘천시 신북읍 천전리 소재 강원대학교 부속농장에서 2007년 6월 중순 채취되었으며, 망초의 분류는 한국식물도감을 참조하였다. 4)채집된 망초는 가급적 빠른 시간 내에 실험실로 운반된 후 정유추출에 사용되었다.
  • 정유의 독성평가를 위한 세포는 한국 세포주 은행에서 분양받은 각질형성세포인 HaCaT cell (Keratinoxyte, Human)을 사용하였다.

이론/모형

  • collected in Korea. The essential oil was prepared by steam distillation apparatus, extracted by solid-phase microextraction method, and analyzed by GC-MS. Data, content of compounds, are from three replicates
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참고문헌 (11)

  1. Yang, H. S., Kim, D. S. and Park, S. H. (2004) Weeds of Korea. In SympetalaeII. pp. 518-522 

  2. Duke, J. A., Bogenschutz-Godwin, M. J., duCellier, J. and Duke, P. A. K. (2002) Handbook of Medicinal Herbs (2nd Ed). pp. 392-393 

  3. Park, Y. H., Choi, H. J., Wang, H. Y., Kim, H. Y., Heo, S. J., Kim, K. H., Kim, Y. M. and Kim, S. (2007) Volatile Components of Erigeron canadensis L. in Korea. The Korean Soc. of Weed Sci. 27, 268-274 

  4. Lee, Y. N. (2006) In New flora of Korea. Kyo-Hak Publishing Co. LTD. pp. 298-299 

  5. Richter, J. and Schellenberg, I. (2007) Comparison of different extraction methods for the determination of essential oils and related compounds from aromatic plants and optimization of solid-phase microextraction/gas chromatography. Anal. Bioannal. Chem. 387, 2207-2217 

  6. Zhu, L. F., Li, Y. H., Lu, B. Y. and Zhang, W. L. (1995) In Aromatic Plants and Essential Constituents. Supplement. South China Institue Botany, Peace Book Co., Hong Kong 

  7. Hrutfiord, B. F., W. H. Hatheway and Smith, D. B. (1988) Essential oil of Conyza canadensis. Phytochemistry. 27, 1858- 1860 

  8. Miyazawa, M., Yamamoto, K. and Kameoka, H. (1992) The essential oil of Erigeron canadensis L. J. Essent oil Res. 4, 227-230 

  9. Motoiqi, I. (1996) Synthetic Spice. Chemical Industry Daily Society, Japan. pp. 21 

  10. Kogami, K. (1995) Technology of Manufacturing and Analysis and the Utilization. In Material science and Engineering for Perfume and Flavor, Japan. pp. 155 

  11. Lee, Y. S. (2006) Development of aroma oil from Gangwon native plants. MSc Thesis, Kangwon National University 

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