[논문]자색고구마 추출물의 항산화 효과

김수정; 김정상

문제 정의

산화적 스트레스는 노화, 암, 동맥경화등 대부분의 만성질환의 직접적인 원인으로 알려져 있어, 이를 제어하는 항산화소재의 발굴이 식품소재분야의 주요관심사로 떠오르고 있다 (9). 본 연구에서는 안토시아닌성분을 고농도로 함유하고 있는 자색고구마의 항산화활성을 평가하고, 건강기능식품소재로서의 가능성을 살펴보고자 연구하였다. 자색고구마의 물 또는 아세톤 추출물은 3가 철의 환원능과 DPPH라디칼 소거능 모두 높은 것으로 나타났다.
β-carotene을 다량 함유한 황색고구마 및 천연의 anthocyanin 색소를 다량 함유한 자색고구마가 대표적인 예다(6). 본 연구에서는 자색 고구마를 사용하여 물과 아세톤으로 추출하고 이들 추출물의 항산화 활성을 조사함으로서 건강기능식품소재로서의 가능성을 평가하고자 하였다.
DCFDA는 esterase에 의해 불투과성의 DCF로 가수분해 되고 세포내에서 ROS에 의해 형광을 나타낸다. 자색고구마의 내생적 ROS 저해능력을 측정하기 위해 본 실험을 하였다. Black-coated 96-well plate에 세포를 3 × 10⁴/well의 세포를 배양 후 24시간 동안 시료를 처리하였다.

제안 방법

50 및 100 μg/mL의 두 농도로 세포실험을 실행하였다.
자색고구마 분쇄물 50 g을 100 mL의 물과 아세톤으로 18시간 동안 28℃ shaking incubator에서 200 rpm으로 추출하였다. 물 추출물과 아세톤 추출물 105 ℃에서 2시간 동안 건조 하였고 데시케이터에서 15분간 방냉한 후 미량저울을 사용하여 고형분함량을 측정하였다.
세포수준에서의 항산화 활성을 탐색하기 위해 자색고구마 물 및 아세톤 추출물의 독성실험을 선행하였으며, 그 결과 100 μg/mL의 농도에서 생존율 100%를 나타내었다.
암조건에서 50 μM DCFDA를 넣고 excitation 485±20 nm, emission 530±20 nm에서 형광광도계 (Infinite 200; Tecan, Grodig, Austria)를 사용하여 측정하였고, 200 μM의 tert-butylhydroperoxide(TBH)를 40분간 처리 후 2차 형광을 측정하였다.
DPPH radical 소거 실험은 광범위하게 쓰이는 간단하고 편리한 항산화 평가법으로, 페놀성 화합물들을 포함하여 수소공여체 (H-donor)와 반응하는 능력을 원리로 하여 측정하는 것이다(7). 자색고구마 추출물의 DPPH radical에 대한 소거능 측정은 각 농도별(0.31 mg/mL, 0.63 mg/ml, 1.25 mg/mL, 2.50 mg/mL, 5.00 mg/mL, 10.00 mg/mL)로 진행하였으며, DPPH(1,1- diphenyl-2-picrylhydrazyl)용액 4 mL 씩을 vortex로 균일하게 혼합한 다음, 실온에서 30분간 방치한 후 513 nm에서 흡광도를 측정하였다.
총페놀성 화합물 함량은 Folin-Denis법에 의해 비색정량하였다. 즉, 자색고구마의 물과 아세톤 추출물에 Folin-reagent 1 mL를 가하여 방치한 후 10% Na₂CO₃을 혼합하고 실온에서 방치한 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 자색고구마는 2009년 대구 시내 재래시장에서 구입하였다. 고구마를 분쇄기를 사용하여 껍질째 미세하게 분쇄한 후 -20℃의 냉장온도에 보관하면서 실험에 사용하였다.
본 실험에 사용된 자색고구마는 2009년 대구 시내 재래시장에서 구입하였다. 고구마를 분쇄기를 사용하여 껍질째 미세하게 분쇄한 후 -20℃의 냉장온도에 보관하면서 실험에 사용하였다.
50 및 100 μg/mL의 두 농도로 세포실험을 실행하였다. 세포 수준에서 자색고구마의 물 및 아세톤 추출물의 항산화 효과를 조사하기 위해 녹색의 H2DCFDA 형광염료를 사용하였다. 양성대조 군으로 사용한 butylated hydroxytoluene (BHT)과 비교할 때, 50 μg/mL의 자색고구마 물 추출물 및 아세톤 추출물의 ROS 생성 저해능이 HCT-116와 HT-29 두 세포주 모두에서 관찰되었다.
세포모델계 항산화활성 평가를 위하여 사람의 대장암세포주인 HCT-116와 HT-29을 사용하였으며, RPMI 배지에 10% FBS를 첨가하여 배양하였다. 이들 세포주는 37℃에서 5% CO₂에 적응시켜 배양하였으며, 2~3일마다 계대 배양하면서 실험에 사용하였다.

이론/모형

총페놀성 화합물 함량은 Folin-Denis법에 의해 비색정량하였다. 즉, 자색고구마의 물과 아세톤 추출물에 Folin-reagent 1 mL를 가하여 방치한 후 10% Na₂CO₃을 혼합하고 실온에서 방치한 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다.

성능/효과

Gallic acid의 페놀 함량과 비교하여 자색고구마의물 및 아세톤 추출물의 페놀 함량을 측정한 결과, 아세톤 추출물 보다 물 추출물에 더 많은 페놀 성분이 함유되어 있음을 확인하였다 (Figure 2).
그러나 세포모델계에서의 활성산소소거능은 상대적으로 높지 않은 것으로 나타나, in vitro 또는 식품모델계에서는 항산화활성이 발현되지만, 세포내로의 이송이 제한되어 생체내 활성은 상대적으로 약한 것으로 추정된다. 또한, 자색고구마의 아세톤 추출물은 물 추출물 보다 더 높은 DPPH 라디칼 소거능 및 3가 철이온 환원 능력을 보였다. 그러나 총 페놀 함량의 경우 물 추출물에서 더 높게 나타난 것으로 보아 안토시안과 같은 폴리페놀 성분 외의 다른 화합물에 의하여 항산화 활성이 발현되는 것으로 추정된다.
양성대조 군으로 사용한 butylated hydroxytoluene (BHT)과 비교할 때, 50 μg/mL의 자색고구마 물 추출물 및 아세톤 추출물의 ROS 생성 저해능이 HCT-116와 HT-29 두 세포주 모두에서 관찰되었다.
자색고구마 아세톤 추출물 5 mg/mL 농도에서는 positive control로 사용된 delphinidin 100 μM의 DPPH 소거활성과 유사한 정도로 70% 소거능을 보였다 (Figure 1).
본 연구에서는 안토시아닌성분을 고농도로 함유하고 있는 자색고구마의 항산화활성을 평가하고, 건강기능식품소재로서의 가능성을 살펴보고자 연구하였다. 자색고구마의 물 또는 아세톤 추출물은 3가 철의 환원능과 DPPH라디칼 소거능 모두 높은 것으로 나타났다. 그러나 세포모델계에서의 활성산소소거능은 상대적으로 높지 않은 것으로 나타나, in vitro 또는 식품모델계에서는 항산화활성이 발현되지만, 세포내로의 이송이 제한되어 생체내 활성은 상대적으로 약한 것으로 추정된다.
자색고구마의 물 및 아세톤 추출물의 3가 철에서 2가 철로의 환원시키는 능력을 측정한 결과, 자색고구마의 물 추출물 및 아세톤 추출물 모두 1.25~10 mg/mL의 농도에서 FRAP level이 증가하였다. 자색고구마의 아세톤 추출물 1.
자색고구마의 물 추출물 및 아세톤 추출물 모두 농도의존적으로 DPPH 라디칼 소거능을 가지며, 특히 아세톤 추출물의 활성이 더 높게 나타났다. 자색고구마 아세톤 추출물 5 mg/mL 농도에서는 positive control로 사용된 delphinidin 100 μM의 DPPH 소거활성과 유사한 정도로 70% 소거능을 보였다 (Figure 1).

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