본 연구는 칠면초를 식품 및 공중 보건 소재로 이용하기 위하여 수확계절에 따른 칠면초 추출물의 생리활성의 변화에 대해 연구하였다. 여름에 수확한 칠면초의 총 미네랄 함량은 89.8 g/kg로서 겨울철 칠면초(86.7 g/kg)보다 약간 많은 함량을 나타내었다. 칠면초의 Na 함량은 현저한 계절적 차이를 나타내지 않은 반면에, 여름철 칠면초의 K와 Ca 함량은 겨울철 칠면초에서 50%로 감소하거나 두 배로 증가하였다. 한편, 칠면초 추출물의 항산화 활성은 수확시기에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 여름 칠면초에서는, ethyl acetate 추출물이 가장 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었으나, 겨울 칠면초에서는 butanol 추출물이 가장 높은 라디칼 소거능을 나타내었다. 그러나 FRAP value에서는 여름철과 겨울철 칠면초 모두에서 butanol 추출물이 가장 높은 활성을 나타내었다. 추출물의 총 페놀 함량은 항산화 활성에 비례하였다. B16BL6 세포를 이용한 tyrosinase 저해능 실험과 멜라닌 생합성 실험에서 hexane 추출물이 채취 계절에 관계없이 높은 미백 효과를 나타내었다. 본 연구 결과로부터 칠면초를 기능성 소재로서 이용하고자 할 때 추출 시기에 따라 적당한 추출 방법을 선택하여야 할 것으로 사료된다.
본 연구는 칠면초를 식품 및 공중 보건 소재로 이용하기 위하여 수확계절에 따른 칠면초 추출물의 생리활성의 변화에 대해 연구하였다. 여름에 수확한 칠면초의 총 미네랄 함량은 89.8 g/kg로서 겨울철 칠면초(86.7 g/kg)보다 약간 많은 함량을 나타내었다. 칠면초의 Na 함량은 현저한 계절적 차이를 나타내지 않은 반면에, 여름철 칠면초의 K와 Ca 함량은 겨울철 칠면초에서 50%로 감소하거나 두 배로 증가하였다. 한편, 칠면초 추출물의 항산화 활성은 수확시기에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 여름 칠면초에서는, ethyl acetate 추출물이 가장 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었으나, 겨울 칠면초에서는 butanol 추출물이 가장 높은 라디칼 소거능을 나타내었다. 그러나 FRAP value에서는 여름철과 겨울철 칠면초 모두에서 butanol 추출물이 가장 높은 활성을 나타내었다. 추출물의 총 페놀 함량은 항산화 활성에 비례하였다. B16BL6 세포를 이용한 tyrosinase 저해능 실험과 멜라닌 생합성 실험에서 hexane 추출물이 채취 계절에 관계없이 높은 미백 효과를 나타내었다. 본 연구 결과로부터 칠면초를 기능성 소재로서 이용하고자 할 때 추출 시기에 따라 적당한 추출 방법을 선택하여야 할 것으로 사료된다.
This study was conducted to investigate the physiological activities of extracts from Suaeda japonica harvested in different season for its possibility as a functional material in food or cosmetic composition. The total mineral content of S. japonica harvested in summer was about 89.8 g/kg, and it c...
This study was conducted to investigate the physiological activities of extracts from Suaeda japonica harvested in different season for its possibility as a functional material in food or cosmetic composition. The total mineral content of S. japonica harvested in summer was about 89.8 g/kg, and it comprised a little more content than one in winter (86.7 g/kg). The Na content of S. japonica did not show a remarkable contrast on harvest season whereas the K and Ca contents of summer were decreased to half or increased to double in winter. In addition, the antioxidative activity of each extract from S. japonica changed depending on harvest season. For S. japonica harvested in summer, the ethyl acetate extract showed the highest DPPH radical scavenging activity, but in winter the butanol extract fraction had the highest value. However, FRAP values were the highest in butanol extracts from S. japonica harvested in summer and winter. Total phenolic contents in the extracts were in proportion to the antioxidative activities. From the tyrosinase inhibition assay and melanogenesis with B16BL6, the hexane extracts from both seasons had shown the highest whitening effects. These results suggest that the extraction methods should be optimized depending on harvest season to utilize the S. japonica as functional component source.
This study was conducted to investigate the physiological activities of extracts from Suaeda japonica harvested in different season for its possibility as a functional material in food or cosmetic composition. The total mineral content of S. japonica harvested in summer was about 89.8 g/kg, and it comprised a little more content than one in winter (86.7 g/kg). The Na content of S. japonica did not show a remarkable contrast on harvest season whereas the K and Ca contents of summer were decreased to half or increased to double in winter. In addition, the antioxidative activity of each extract from S. japonica changed depending on harvest season. For S. japonica harvested in summer, the ethyl acetate extract showed the highest DPPH radical scavenging activity, but in winter the butanol extract fraction had the highest value. However, FRAP values were the highest in butanol extracts from S. japonica harvested in summer and winter. Total phenolic contents in the extracts were in proportion to the antioxidative activities. From the tyrosinase inhibition assay and melanogenesis with B16BL6, the hexane extracts from both seasons had shown the highest whitening effects. These results suggest that the extraction methods should be optimized depending on harvest season to utilize the S. japonica as functional component source.
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문제 정의
본 연구는 칠면초를 식품 및 공중 보건 소재로 이용하기 위하여 수확계절에 따른 칠면초 추출물의 생리활성의 변화에 대해 연구하였다. 여름에 수확한 칠면초의 총 미네랄 함량은 89.
제안 방법
Blank는 시료 대신 methanol을 넣어 측정하였다. 계산은 0.125, 0.25, 0.5, 1, 2.5 및 5 mM의 농도로 반복하여 작성한 FeSO4의 검량식에 대입하여 환산하였다.
, Springfield Mill, Kent, England)로 여과, 농축, 건조하여 methanol 추출물로 조제하였다. 다음으로 methanol 추출물에 증류수를 넣어 녹이고, 동량의 hexane을 첨가하여 혼합한 후 분획 깔대기를 이용하여 hexane 층을 분리, 농축하여 hexane 추출물을 얻었다. 잔여 water 층에 ethyl acetate와 n-butanol을 차례로 분획하여 ethyl acetate, n-butanol과 water 층을 얻고, 이를 농축하여 ethyl acetate, n-butanol과 water 추출물을 각각 얻었다.
칠면초 역시 함초와 동일하게 여름에는 녹색이었다가 겨울이 되면 붉게 변하는데, Choi 등(5)이 여름에 채취한 칠면초의 항산화 활성에 관해서만 보고하였을 뿐 계절에 따른 칠면초의 기능성에 대한 변화는 보고되어 있지 않다. 따라서 본고에서는 항산화 활성뿐만 아니라, 계절에 따른 미네랄 함량, 미백 효과 등의 활성을 측정해서 비교하였다.
Tyrosinase 활성을 측정하는 과정에서 얻은 pellet을 1 N NaOH 100 μL와 증류수 200 μL를 가하고 60℃에서 1시간 배양하여 멜라닌을 완전히 녹인 후 96 well plate에 200 μL를 옮긴 후 405 nm에서 흡광도를 측정하였다. 멜라닌 표준물질로 얻은 검량선을 이용하여 각 well에서 생성된 멜라닌 양을 산출하였다. 멜라닌 생성량은 각 well에서 측정한 단백질 농도를 기준으로 μg/mg protein으로 표기하였다(12).
시료 1 g을 600℃에서 44시간 회화하고 HCl 희석액(water : HCl＝1:3) 10 mL을 가하여 증발 건조시킨 다음, HCl 희석액 10 mL과 증류수를 이용해 100 mL로 정용하여 시험 용액으로 사용하였다. 미네랄의 정량은 원자흡광광도계(AA-6800, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 사용하여 190～900 nm 사이의 특정 파장에서 각각의 미네랄의 흡광도를 측정하였고, 표준 용액을 이용하여 검량곡선을 작성한 후 함량 계산에 활용하였다.
Tyrosinase에 의해 생성된 DOPA chrome은 475 nm에서 흡광도를 측정하였다(11). 순수하게 정제된 tyrosinase를 효소 활성의 표준 검량선으로 이용하여 산출하였다. Bovine serum albumin(Sigma)을 표준 용액으로 하여 상층액 내의 단백질 양을 정량하였으며, tyrosinase 효소 활성은 unit/mg protein으로 표기하였다(12).
본 연구에서 사용한 칠면초는 전라남도 순천 지역 일대의 해안가에서 6월 및 12월에 채취하였다. 음건하여 분말화한 칠면초 50 g에 methanol 500 mL을 가하여 6시간 동안 25℃를 유지하는 항온수조에서 냉각관이 부착된 환류냉각장치를 사용하여 추출하고 Whatman filter paper No. 4(Whatman International Ltd., Springfield Mill, Kent, England)로 여과, 농축, 건조하여 methanol 추출물로 조제하였다. 다음으로 methanol 추출물에 증류수를 넣어 녹이고, 동량의 hexane을 첨가하여 혼합한 후 분획 깔대기를 이용하여 hexane 층을 분리, 농축하여 hexane 추출물을 얻었다.
다음으로 methanol 추출물에 증류수를 넣어 녹이고, 동량의 hexane을 첨가하여 혼합한 후 분획 깔대기를 이용하여 hexane 층을 분리, 농축하여 hexane 추출물을 얻었다. 잔여 water 층에 ethyl acetate와 n-butanol을 차례로 분획하여 ethyl acetate, n-butanol과 water 층을 얻고, 이를 농축하여 ethyl acetate, n-butanol과 water 추출물을 각각 얻었다. 조제된 용매 추출물은 건조 후 methanol에 1 mg/mL의 농도로 용해하고 여과하여 실험에 사용하였다.
멜라닌 합성은 tyrosinase, tyrosinase related protein-1(TRP-1)과 tyrosinase realted protein-2(TRP-2), cyclic adenosine monophosphate(cAMP) 유도물질인 adrenocorticotropic hormone(ACTH), forskolin과 α-melanocyte stimulating hormone(MSH) 등에 의해서 조절된다(20,21). 칠면초 분획 추출물이 멜라닌 합성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 먼저 멜라닌 합성의 속도조절 효소로 작용하는 tyrosinase의 활성을 측정하였다(Fig. 4). α-MSH만을 처리하였을 때의 tyrosinase 효소 활성은 1.
칠면초 추출물이 미백 효과가 있는지를 확인하기 위하여 PBS에 용해한 칠면초 분획 추출물을 독성이 없다고 판단된 0.1 mg/mL 농도로 α-MSH를 처리한 B16BL6 melanoma 세포에 3일 동안 처리한 후 생합성 된 멜라닌 양과 tyrosinase 효소 활성을 측정하였다.
항산화 활성 물질로서 칠면초 추출물의 항산화적 특징을 알아보기 위하여 총 페놀 함량, DPPH 라디칼 소거능 및 FRAP을 측정하였다. 칠면초 추출물의 총 페놀 함량을 측정한 결과, 여름 추출물의 경우 ethyl acetate, butanol의 페놀 함량이 각각 10.
대상 데이터
배양기에서 배양하였다. B16BL6 세포를 이용한 melanin 측정 시에는 phenol red가 없는 DMEM을 사용하였다. 6 well plate에 2×104 cells/mL로 분주하고 2시간이 지난 뒤 세포가 plate에 완전히 부착된 것을 확인한 후 칠면초 추출물을 PBS(phosphate buffered saline, Invitrogen, NY, USA)에 녹여 전처리하였다.
본 연구에서 사용한 칠면초는 전라남도 순천 지역 일대의 해안가에서 6월 및 12월에 채취하였다. 음건하여 분말화한 칠면초 50 g에 methanol 500 mL을 가하여 6시간 동안 25℃를 유지하는 항온수조에서 냉각관이 부착된 환류냉각장치를 사용하여 추출하고 Whatman filter paper No.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복 실시하였으며, 얻어진 결과들은 SPSS software(13)에서 프로그램에 의한 ANOVA test를 이용하여 분산분석을 한 후 Duncan의 다중위검정을 실시하였다.
이론/모형
계절별 칠면초 분획 추출물의 FRAP 측정 방법은 Benzie와 Strain의 방법(10)을 참고하여 측정하였다. FRAP reagent는 25 mL acetate buffer(300 mM, pH 3.
칠면초 분획 추출물의 총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu 방법(8)을 사용하여 분석하였다. 시료 0.
성능/효과
추출물의 총 페놀 함량은 항산화 활성에 비례하였다. B16BL6 세포를 이용한 tyrosinase 저해능 실험과 멜라닌 생합성 실험에서 hexane 추출물이 채취 계절에 관계없이 높은 미백 효과를 나타내었다. 본 연구 결과로부터 칠면초를 기능성 소재로서 이용하고자 할 때 추출 시기에 따라 적당한 추출 방법을 선택하여야 할 것으로 사료된다.
칠면초의 채취시기에 따른 미네랄 함량을 측정한 결과를 Table 1에 나타내었다. 계절에 따른 칠면초의 미네랄 성분 조성 비율은 전체적으로 Na이 가장 많았으며, 그 다음으로 여름 칠면초에서는 Mg, K, Ca, S 순이었고, 겨울 칠면초에서는 Ca, Mg, Al, S 순이었다. 총 미네랄 함량은 여름 칠면초에서 89,797 mg/kg이었고, 겨울 칠면초에서 86,671 mg/kg의 함량을 나타내어 여름 칠면초의 미네랄 함량이 더 높게 나타났다.
여름 칠면초에서는, ethyl acetate 추출물이 가장 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었으나, 겨울 칠면초에서는 butanol 추출물이 가장 높은 라디칼 소거능을 나타내었다. 그러나 FRAP value에서는 여름철과 겨울철 칠면초 모두에서 butanol 추출물이 가장 높은 활성을 나타내었다. 추출물의 총 페놀 함량은 항산화 활성에 비례하였다.
96%의 DPPH 라디칼 소거능을 나타내어 높은 항산화 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 겨울 추출물이 ethyl acetate를 제외한 모든 추출구에서 여름 추출물보다 더 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타낸 것으로 확인되었다.
본 연구 결과 높은 페놀 함량을 가지는 것으로 나타난 겨울철 butanol 추출물은 FRAP 실험에서 높은 항산화 활성을 가지는 것으로 나타났으며, 여름철의 ethyl acetate 추출물에는 DPPH 라디칼 소거능과 높은 연관관계가 있는 페놀 화합물이 있는 것으로 사료되었다. 이러한 결과는, 일반적으로 항산화 활성이 증가하면 총 폴리페놀 함량도 증가한다고 보고한 Kim 등(19)의 결과와 일치하였다.
본 연구 결과 칠면초 hexane 추출물은 세포 내에서 tyrosinase의 활성을 저해하여 melanin 생합성을 억제하는 효과가 있는 것으로 생각되어 칠면초 추출물을 미백 효과를 나타내는 기능성 소재로서의 이용 가능성이 있다고 사료되었다. 또한, 항산화 활성이 낮은 것으로 확인된 hexane 추출물이 미백 활성은 높은 것으로 나타났는데, 이는 두 가지 경우의 활성 성분이 서로 다르기 때문으로 생각되며, 활성 성분을 밝히기 위한 더 많은 연구가 진행되어야 할 것이라고 생각된다.
2에 제시하였다. 실험 결과, 여름 칠면초에서는 ethyl acetate, butanol 및 methanol 추출물의 순으로 각각 39.23, 21.18 및 10.65%의 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었으며, 겨울 칠면초에서는 butanol, ethyl acetate 및 methanol 추출물이 각 47.86, 34.05 및 30.96%의 DPPH 라디칼 소거능을 나타내어 높은 항산화 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 겨울 추출물이 ethyl acetate를 제외한 모든 추출구에서 여름 추출물보다 더 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타낸 것으로 확인되었다.
이상의 연구 결과를 종합하여 볼 때, 칠면초의 항산화 활성은 채취시기에 따라 서로 다른 활성을 나타내었다. 이는 칠면초 내의 항산화 활성 성분이 채취시기에 따라 변화하기 때문이라 생각되어 칠면초를 기능성 소재로서 이용할 때에는 그 채취시기에 따라 서로 다른 추출 용매를 사용하여야 할 것이라고 사료된다.
이상의 연구 결과에서 칠면초 추출물은 항산화 활성 및 미백 활성을 나타내었으며, 여름 및 겨울 칠면초에서 모두 높은 기능성을 나타내었으나, 채취시기에 따른 칠면초는 추출 용매에 따라 서로 다른 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 이는 칠면초 내의 항산화 및 미백 활성 성분이 채취시기에 따라 변화하기 때문이라 생각되어, 칠면초를 항산화 및 미백 기능성 소재로서 이용할 때에는 그 채취시기에 따라서로 다른 추출 용매를 사용하여야 할 것이라고 사료된다.
계절에 따른 칠면초의 미네랄 성분 조성 비율은 전체적으로 Na이 가장 많았으며, 그 다음으로 여름 칠면초에서는 Mg, K, Ca, S 순이었고, 겨울 칠면초에서는 Ca, Mg, Al, S 순이었다. 총 미네랄 함량은 여름 칠면초에서 89,797 mg/kg이었고, 겨울 칠면초에서 86,671 mg/kg의 함량을 나타내어 여름 칠면초의 미네랄 함량이 더 높게 나타났다. 체내에서 통풍 치료 및 체액의 pH 조절 등의 역할을 하는 Na 성분은 여름 칠면초에서 49,042 mg/kg이었고, 겨울 칠면초에서 41,732 mg/kg의 함량을 나타내었다.
항산화 활성 물질로서 칠면초 추출물의 항산화적 특징을 알아보기 위하여 총 페놀 함량, DPPH 라디칼 소거능 및 FRAP을 측정하였다. 칠면초 추출물의 총 페놀 함량을 측정한 결과, 여름 추출물의 경우 ethyl acetate, butanol의 페놀 함량이 각각 10.97, 4.02 mg/g로 가장 높았고, 겨울 추출물의 경우 butanol, ethyl acetate 추출물의 페놀 함량이 각각 11.23, 7.33 mg/g으로 가장 높게 나타났다(Fig. 1). Hexane 추출물의 경우 여름 및 겨울 추출물에서 각각 3.
16 μM이라고 보고한 Moon 등(18)의 보고에 비하면 매우 높은 항산화 활성을 나타내었다. 특히 겨울철 칠면초의 butanol 및 ethyl acetate 층에서 매우 높은 FRAP value가 얻어졌으며, DPPH 라디칼 소거능에 비하여 현저한 차이를 보였다. 이러한 결과의 원인은 환원력에 관여하는 항산화 물질이 계절에 따라 함량의 차이를 보이는 때문이라 생각된다.
칠면초의 Na 함량은 현저한 계절적 차이를 나타내지 않은 반면에, 여름철 칠면초의 K와 Ca 함량은 겨울철 칠면초에서 50%로 감소하거나 두 배로 증가하였다. 한편, 칠면초 추출물의 항산화 활성은 수확시기에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 여름 칠면초에서는, ethyl acetate 추출물이 가장 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었으나, 겨울 칠면초에서는 butanol 추출물이 가장 높은 라디칼 소거능을 나타내었다.
후속연구
본 연구 결과 칠면초 hexane 추출물은 세포 내에서 tyrosinase의 활성을 저해하여 melanin 생합성을 억제하는 효과가 있는 것으로 생각되어 칠면초 추출물을 미백 효과를 나타내는 기능성 소재로서의 이용 가능성이 있다고 사료되었다. 또한, 항산화 활성이 낮은 것으로 확인된 hexane 추출물이 미백 활성은 높은 것으로 나타났는데, 이는 두 가지 경우의 활성 성분이 서로 다르기 때문으로 생각되며, 활성 성분을 밝히기 위한 더 많은 연구가 진행되어야 할 것이라고 생각된다.
Cha 등(15)은 6월 및 10월에 채취한 함초의 Na 함량은 56,950 및 55,290 mg/kg이었으며, K 함량은 16,400 및 9,310 mg/kg이었다고 보고하였다. 본 연구 결과 칠면초는 함초와 비슷한 정도의 미네랄 함량을 나타내어 식물 소금으로 이용이 가능할 것이라고 생각된다.
B16BL6 세포를 이용한 tyrosinase 저해능 실험과 멜라닌 생합성 실험에서 hexane 추출물이 채취 계절에 관계없이 높은 미백 효과를 나타내었다. 본 연구 결과로부터 칠면초를 기능성 소재로서 이용하고자 할 때 추출 시기에 따라 적당한 추출 방법을 선택하여야 할 것으로 사료된다.
이상의 연구 결과를 종합하여 볼 때, 칠면초의 항산화 활성은 채취시기에 따라 서로 다른 활성을 나타내었다. 이는 칠면초 내의 항산화 활성 성분이 채취시기에 따라 변화하기 때문이라 생각되어 칠면초를 기능성 소재로서 이용할 때에는 그 채취시기에 따라 서로 다른 추출 용매를 사용하여야 할 것이라고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
칠면초란?
칠면초(Suaeda japonica)는 명아주과(Chenopodiaceae)에 속하는 일년생 초본식물로 Salicornia 및 Altriplex와 더불어 높은 염분 농도에서 생장할 수 있는 대표적인 내염성식물로(2), 한국 서해안 조간대에 대단위로 분포하고 있으며, 세계적으로 구분된 해안식생 중 Sino-Japanese group의 대표 종이다. 이 종이 속한 Suaeda속 식물은 전형적인 염생식물(halophytaloplant)인데(3), 이는 염분 환경에서 자연 선택적으로 성장한 식물을 지칭하며, 과다한 수준의 이온 농도에 대항해서 높은 적응성을 갖는 식물이다(4).
염생식물 중 칠면초는 무엇으로 이용되고 있는가?
이러한 식물인 칠면초는 고염습 지역에서 생육이 가능할 뿐 아니라 천연미네랄을 다량 함유하고 있어 다른 생물들과는 다른 생물학적 이용 가능성이 높은 2차 대사산물이 풍부할 것으로 생각되어(3) 기능성 소재로서의 활용 가능성을 가지고 있다. 칠면초는 식물성 소금 및 천연 염료로써 이용되고 있으며 한방에서는 뿌리를 제외한 식물체 전체를 약재로 사용하는데, 해열 효과가 있다고 알려져 있다(5).
염생식물이란?
칠면초(Suaeda japonica)는 명아주과(Chenopodiaceae)에 속하는 일년생 초본식물로 Salicornia 및 Altriplex와 더불어 높은 염분 농도에서 생장할 수 있는 대표적인 내염성식물로(2), 한국 서해안 조간대에 대단위로 분포하고 있으며, 세계적으로 구분된 해안식생 중 Sino-Japanese group의 대표 종이다. 이 종이 속한 Suaeda속 식물은 전형적인 염생식물(halophytaloplant)인데(3), 이는 염분 환경에서 자연 선택적으로 성장한 식물을 지칭하며, 과다한 수준의 이온 농도에 대항해서 높은 적응성을 갖는 식물이다(4). 이러한 식물인 칠면초는 고염습 지역에서 생육이 가능할 뿐 아니라 천연미네랄을 다량 함유하고 있어 다른 생물들과는 다른 생물학적 이용 가능성이 높은 2차 대사산물이 풍부할 것으로 생각되어(3) 기능성 소재로서의 활용 가능성을 가지고 있다.
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