[국내논문]하이아미의 정조 및 현미 추출물의 in vitro 항산화 및 항암활성 Antioxidant and Antitumor Activities of Ethanol Extracts from Unhulled and Hulled Rice Hiami (Oryza sativa L. cv. Hiami)원문보기
하이아미의 정조와 현미상태에 대해 일품벼를 대조구로 하여 항산화성분의 함량과 에탄올 추출물에 대한 in vitro 항산화활성 및 항암활성을 측정하였다. 하이아미의 정조 및 현미 추출물의 총 폴리페놀 함량은 각각 6.31 및 3.75 mg/g으로 나타났으며, 일품은 각각 5.66 및 3.47 mg/g으로 나타나 하이아미가 약간 높은 것을 알 수 있었다. 하이아미의 정조와 현미 추출물의 $\gamma$-oryzanol 함량은 각각 33.53 및 39.47 mg/100 g으로 나타났으며, 일품의 경우 각각 24.33 및 28.68 mg/100 g으로 나타나 일품에 비해 하이아미에서 높은 함량을 보이는 것으로 나타났다. 하이아미와 일품벼 정조 및 현미의 70% 에탄올 추출물에 대한 DPPH radical, hydrogen peroxide, superoxide radical 및 hydroxyl radical 소거활성을 5 mg/mL의 농도에서 측정한 결과 하이아미가 일품에 비해 높은 것으로 나타났으며, 정조 추출물이 현미 추출물보다 높은 radical 소거활성을 보이는 것으로 나타났다. 70% 에탄올 추출물에 대한 in vitro 항암활성을 측정한 결과 정조 및 현미 추출물의 억제 활성은 용량 의존적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 하이아미는 위암 및 유방암세포에 높은 활성을 보였으며, 일품은 대장암 및 간암세포에 대해 높은 활성을 보였다.
하이아미의 정조와 현미상태에 대해 일품벼를 대조구로 하여 항산화성분의 함량과 에탄올 추출물에 대한 in vitro 항산화활성 및 항암활성을 측정하였다. 하이아미의 정조 및 현미 추출물의 총 폴리페놀 함량은 각각 6.31 및 3.75 mg/g으로 나타났으며, 일품은 각각 5.66 및 3.47 mg/g으로 나타나 하이아미가 약간 높은 것을 알 수 있었다. 하이아미의 정조와 현미 추출물의 $\gamma$-oryzanol 함량은 각각 33.53 및 39.47 mg/100 g으로 나타났으며, 일품의 경우 각각 24.33 및 28.68 mg/100 g으로 나타나 일품에 비해 하이아미에서 높은 함량을 보이는 것으로 나타났다. 하이아미와 일품벼 정조 및 현미의 70% 에탄올 추출물에 대한 DPPH radical, hydrogen peroxide, superoxide radical 및 hydroxyl radical 소거활성을 5 mg/mL의 농도에서 측정한 결과 하이아미가 일품에 비해 높은 것으로 나타났으며, 정조 추출물이 현미 추출물보다 높은 radical 소거활성을 보이는 것으로 나타났다. 70% 에탄올 추출물에 대한 in vitro 항암활성을 측정한 결과 정조 및 현미 추출물의 억제 활성은 용량 의존적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 하이아미는 위암 및 유방암세포에 높은 활성을 보였으며, 일품은 대장암 및 간암세포에 대해 높은 활성을 보였다.
To evaluate the antioxidant and antitumor potential of a newly bred rice, Hiami (Suweon-511), total polyphenol content, $\gamma$-oryzanol content, radical scavenging activities, and antitumor activities were measured (control: Ilpum). Total polyphenol contents were 6.31 and 3.75 mg/g for ...
To evaluate the antioxidant and antitumor potential of a newly bred rice, Hiami (Suweon-511), total polyphenol content, $\gamma$-oryzanol content, radical scavenging activities, and antitumor activities were measured (control: Ilpum). Total polyphenol contents were 6.31 and 3.75 mg/g for unhulled (UHR) and hulled rice (HR) of Hiami, which was higher than that of Ilpum (5.66 and 3.47 mg/g). The $\gamma$-oryzanol contents were 33.53 and 39.47 mg/100 g for UHR and HR of Hiami, which was higher than that of Ilpum (24.33 and 28.68 mg/100 g). DPPH radical, hydrogen peroxide, superoxide radical and hydroxyl radical scavenging activities of 70% ethanol extracts of Hiami were higher compared to Ilpum, and UHR was higher than those of HR. Antitumor activities of the 70% ethanol extracts of Hiami and Ilpum were increased with a dose-dependent manner. The extracts of Hiami have higher activities of antitumor activities on gastric and breast cancer cell lines compared to other cancer cell lines, and Ilpum has higher activities of antitumor activities on colon and liver cancer cell lines.
To evaluate the antioxidant and antitumor potential of a newly bred rice, Hiami (Suweon-511), total polyphenol content, $\gamma$-oryzanol content, radical scavenging activities, and antitumor activities were measured (control: Ilpum). Total polyphenol contents were 6.31 and 3.75 mg/g for unhulled (UHR) and hulled rice (HR) of Hiami, which was higher than that of Ilpum (5.66 and 3.47 mg/g). The $\gamma$-oryzanol contents were 33.53 and 39.47 mg/100 g for UHR and HR of Hiami, which was higher than that of Ilpum (24.33 and 28.68 mg/100 g). DPPH radical, hydrogen peroxide, superoxide radical and hydroxyl radical scavenging activities of 70% ethanol extracts of Hiami were higher compared to Ilpum, and UHR was higher than those of HR. Antitumor activities of the 70% ethanol extracts of Hiami and Ilpum were increased with a dose-dependent manner. The extracts of Hiami have higher activities of antitumor activities on gastric and breast cancer cell lines compared to other cancer cell lines, and Ilpum has higher activities of antitumor activities on colon and liver cancer cell lines.
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문제 정의
이러한 측면에서 하이아미 품종은 진미벼와 계화벼의 교잡을 통하여 함황 아미노산 영양미로 육성된 품종으로 메티오닌 및 시스테인의 함량이 높으며 계통명은 수원 511호(Suweon511)이다(12). 본 연구에서는 일품벼를 대조구로 하이아미의 정조와 현미상태에 대해 항산화성분의 함량과 에탄올 추출물에 대한 in vitro 항산화활성 및 항암활성을 측정하여 감소 추세에 있는 쌀의 이용 증진을 위한 자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
(Osaka, Japan)의 γ-oryzanol을 이용하여 총 함량에 대한 검량선을 작성한 후정량하였으며, 각각의 peak에 대한 함량은 전체 함량에 대한면적비로 표현하였다.
39 mL에 추출물 10 μL를 넣고 200 μL의 10 mM H2O2 용액으로 라디칼 생성을 유도하여 37℃에서 4시간 반응하였다. 2.8% TCA로 반응을 정지시키고 0.8% TBA용액을 첨가하여 10분간 끓여 발색한 뒤 반응액을 냉각하여 532 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 모든 실험은 3회 반복 측정하였다.
하루가 지난 후 medium을 제거하고 새로운 medium에 추출물을 혼합하여, 보고자 하는 농도로 각 well에 100 mL를 맞춰 분주한 후 37℃, 5% CO2가 공급되는 incubator에 배양시키면서 12～48시간 동안 cell viability를 측정하였다. Cell viability 를 측정하는 kit는 CCK-8(cell counting kit-8; Dojindo, Gaithersburg, MD, USA)을 사용하였고 각 well에 10 mL씩 분주하여 1～4시간 동안 배양하고 clean bench에서 CCK-8을 처리한 각 well에서 90 mL씩 채취하여 다른 96 well plate에 옮겨 micro-plate absorbance reader(Sunrise, Tecan, Switzerland)로 450 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 3회 반복하여 측정하였다. Cell viability를 나타내는 graph는 시료를 처리하지 않은 부분의 absorbance를 100%로 하여 시료를 처리한 부분의 흡광도 비율을 %로 나타내었다.
DPPH radical 소거활성은 Blois(15)의 방법을 변형하여 측정하였다. 추출물 0.
시료의 γ-oryzanol 함량은 Rogers 등(14)의 방법을 변형하여 측정하였다.
Baker(Phillipsburg, NJ, USA) 제품을 사용하였으며, 모든 시약은 특급시약을 사용하였다. 시료의 추출은 70% 에탄올을 이용하여 환류추출방법으로 70℃에서 3회 반복 실시하였으며, 3회 추출한 추출물을 모아 회전진공농축기(Eyela N-1000, Tokyo, Japan)로 40℃에서 농축한 후 감압건조(Townson Mercer Ltd., Manchester, UK) 및 냉동건조(Modulyod-115, Thermo Electron Co., Waltham, MA, USA)하여 추출수율을 측정하였으며, -20℃ 냉동고에 보관하면서 시료로 사용하였다.
원심분리 하여 상등액을 0.45 μm syringe filter(Millipore, Billerica, MA, USA)로 여과한 다음 HPLC(Thermo Separation Products, San Jose, CA, US)로 분석하였다.
96-well plate에 cell suspension(5,000 cells/well) 100 mL씩 각 well에 seeding한 후 37℃, 5% CO2가 공급되는 incubator에 24시간 동안 배양시켰다. 하루가 지난 후 medium을 제거하고 새로운 medium에 추출물을 혼합하여, 보고자 하는 농도로 각 well에 100 mL를 맞춰 분주한 후 37℃, 5% CO2가 공급되는 incubator에 배양시키면서 12～48시간 동안 cell viability를 측정하였다. Cell viability 를 측정하는 kit는 CCK-8(cell counting kit-8; Dojindo, Gaithersburg, MD, USA)을 사용하였고 각 well에 10 mL씩 분주하여 1～4시간 동안 배양하고 clean bench에서 CCK-8을 처리한 각 well에서 90 mL씩 채취하여 다른 96 well plate에 옮겨 micro-plate absorbance reader(Sunrise, Tecan, Switzerland)로 450 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 3회 반복하여 측정하였다.
하이아미 및 일품벼의 정조 및 현미 70% 에탄올 추출물의 항암활성을 측정하기 위하여 MTT assay를 실시하였다. Cell line은 인체 대장암세포(HCT-116), 폐암세포(H-460), 위암세포(MKN-45), 유방암세포(MCF-7) 및 간암세포(Hep-G2)를 사용하였으며(American Type Culture Collection; Cryosite, Lane Cove NSW, Australia), cancer cell을 적정 배지를 이용하여 37℃, 5% CO2가 공급되는 incubator에서 배양하였다.
하이아미 및 일품벼의 정조 및 현미의 70% 에탄올 추출물에 대한 항암활성을 알아보기 위하여 대장암세포(HCT116), 폐암세포(H-460), 위암세포(MKN-45), 유방암세포(MCF-7) 및 간암세포(Hep-G2)에 처리하여 암세포 성장억제 정도를 확인하였다. 추출물을 125, 250, 500, 1,000 μg/mL의 농도로 cell growth inhibition을 측정한 결과 Fig.
대상 데이터
하이아미 및 일품벼의 정조 및 현미 70% 에탄올 추출물의 항암활성을 측정하기 위하여 MTT assay를 실시하였다. Cell line은 인체 대장암세포(HCT-116), 폐암세포(H-460), 위암세포(MKN-45), 유방암세포(MCF-7) 및 간암세포(Hep-G2)를 사용하였으며(American Type Culture Collection; Cryosite, Lane Cove NSW, Australia), cancer cell을 적정 배지를 이용하여 37℃, 5% CO2가 공급되는 incubator에서 배양하였다. 96-well plate에 cell suspension(5,000 cells/well) 100 mL씩 각 well에 seeding한 후 37℃, 5% CO2가 공급되는 incubator에 24시간 동안 배양시켰다.
본 실험에 사용한 FolinCiocalteu reagent, gallic acid, DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl), hydrogen peroxide, ABTS(2,2'-azino-bis3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), peroxidase, xanthine oxidase, EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid), 2-deoxyribose, TCA(trichloroacetic acid), TBA(tribromoacetic acid) 등은 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA) 제품을, HPLC 분석을 위한 methanol, acetonitrile, DW, n-hexane, isopropanol 등은 J.T. Baker(Phillipsburg, NJ, USA) 제품을 사용하였으며, 모든 시약은 특급시약을 사용하였다.
본 연구에 사용된 시료는 2008년에 농촌진흥청 국립식량과학원에서 재배, 수확된 하이아미를 시료로 사용하였으며, 일품벼를 대조구로 설정하여 정조와 현미를 시료로 사용하였다. 시료를 분쇄기(Micro hammer-cutter mill, Type-3, MHK Trading Co.
본 연구에 사용된 시료는 2008년에 농촌진흥청 국립식량과학원에서 재배, 수확된 하이아미를 시료로 사용하였으며, 일품벼를 대조구로 설정하여 정조와 현미를 시료로 사용하였다. 시료를 분쇄기(Micro hammer-cutter mill, Type-3, MHK Trading Co., Bucheon, Korea)로 분쇄하여 50 mesh의 체에 통과시키고 걸리는 것은 다시 분쇄하여 체에 완전히 통과시킨 후 시료로 사용하였다. 본 실험에 사용한 FolinCiocalteu reagent, gallic acid, DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl), hydrogen peroxide, ABTS(2,2'-azino-bis3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), peroxidase, xanthine oxidase, EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid), 2-deoxyribose, TCA(trichloroacetic acid), TBA(tribromoacetic acid) 등은 Sigma-Aldrich(St.
주입량은 20 μL 로 하였고 검출기는 UV(325 nm) 검출기를 사용하였다.
표준물질로 gallic acid를 사용하였으며, 총 폴리페놀 함량은 검량선(y=2.5287x-0.0038; R2=0.9984)을 작성한 후 시료 g 중의 μg gallic acid로 나타내었다.
데이터처리
1)Values with different superscripts are significantly different at p<0.05 by Duncan's multiple ranged test.
각각의 조건에서 얻어진 데이터의 통계분석은 SAS 프로그램(Statistical Analysis System, SAS version 9.1, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 5% 유의수준에서 Duncan의 다중검정을 실시하였다.
이론/모형
Hydrogen peroxide 소거활성은 Müller 방법(16)에 의해 10 mM H2O2 20 μL, 0.1 M phosphate buffer 100 μL에 추출물을 첨가하고 37℃에서 5분간 반응시켜 1.25 mM ABTS 30 μL, peroxidase(1 unit/mL)를 첨가하여 37℃에서 10분간 반응시킨 후 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.
Hydroxyl radical 소거활성은 Halliwell 등(18)의 방법에 의거하여 10 nM FeSO4․EDTA 200 μL, 10 mM 2-deoxyribose 200 μL, 0.1 M 인산 완충액 1.39 mL에 추출물 10 μL를 넣고 200 μL의 10 mM H2O2 용액으로 라디칼 생성을 유도하여 37℃에서 4시간 반응하였다.
시료의 총 폴리페놀 함량은 Dewanto 등(13)의 방법에 따라 Folin-Ciocalteu reagent가 추출물의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 분석하였다. 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent 100μL를 가하였다.
성능/효과
Hydrogen peroxide 소거활성은 하이아미 정조 및 현미 추출물에서 각각 41.09 및 24.48%를 나타내었고 일품은 각각 24.30 및 14.54%를 나타내어 일품보다 하이아미 추출물의 hydrogen peroxide 소거활성이 높은 것으로 나타났다. 전보(12)에서 하이아미 및 일품벼의 백미 추출물은 17.
Hydroxyl radical은 생물체에서 형성되는 극히 민감한 free radical로서 세포에 손상을 주어 질병을 일으키는 것으로 알려져 있으며(26), DNA의 파괴, 돌연변이 및 세포독성 등에 영향을 주고 불포화지방산에서 지질과산화의 진행을 촉진하는 물질 중에 하나로 보고하였다(27). Hydroxyl radical 소거활성은 하이아미 정조 및 현미 추출물에서 각각 33.59 및 19.13%를 나타내었고 일품은 각각 27.45 및 17.27%를 나타내어 일품보다 하이아미 추출물의 hydroxyl radical 소거활성이 높은 것으로 나타났다. 전보(12)에서 하이아미 및 일품벼의 백미 추출물은 21.
Superoxide radical 소거활성은 xanthine-xanthine oxidase system에 의해 발생되는 superoxide radical을 항산화제가 제거시키는 정도를 확인하는 실험으로서 nitro blue tetrazolium(NBT)의 감소 정도를 통하여 항산화활성을 측정하는 것이다(17). Superoxide radical 소거활성은 하이아미 정조 및 현미 추출물에서 각각 49.84 및 30.72%를 나타내었고 일품은 각각 18.03 및 17.08%를 나타내어 일품보다 하이아미 추출물의 superoxide radical 소거활성이 높은 것으로 나타났다. 전보(12)에서 하이아미 및 일품벼의 백미 추출물은 23.
3과 같이 나타났다. 두 품종의 항산화성분은 하이아미가 일품에 비해 높은 것으로 나타났는데(Fig. 1 및 2), 70% 에탄올 추출물의 항산화활성 또한 하이아미가 높은 것으로 나타났다. 쌀에서 항산화활성을 내는 성분으로는 오리자놀, 피틴산, 카로테노이드, 폴리페놀 등과 같은 성분으로 쌀의 항산화물질은 대부분 미강층에 존재하거나(8,19), 유색미에 다량 함유되어 있는 것으로 알려져 있다(6).
02%로 보고하였는데, 본 연구에서는 높은 추출수율을 보이는 것으로 나타났다. 시료의 총 폴리페놀 함량은 FolinCiocalteu reagent가 추출물의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 분석한 결과 Fig. 1에서 보듯이 하이아미의 정조 및 현미 추출물의 총 폴리페놀 함량은 각각 6.31 및 3.75 mg/g으로 나타났으며, 일품은 각각 5.66 및 3.47 mg/g으로 나타나 하이아미가 약간 높은 것을 알 수 있었다. 이는 전보(12)에서 하이아미와 일품쌀에서 각각 0.
40 μg/mL로 나타나 다른 처리보다 높은 억제활성을 나타내었다. 정조 및 현미 추출물의 암세포에 대한 억제활성은 용량 의존적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 하이아미 추출물은 위암 및 유방암세포에 높은 활성을 보였으며, 일품 추출물은 대장암 및 간암세포에 대해 높은 활성을 보였다. 처리별 활성은 대장암 및 간암은 일품 정조 추출물이, 폐암은 일품 현미 추출물이, 위암 및 유방암은 하이아미 정조 추출물이 활성이 높은 것으로 나타났다.
정조 및 현미 추출물의 암세포에 대한 억제활성은 용량 의존적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 하이아미 추출물은 위암 및 유방암세포에 높은 활성을 보였으며, 일품 추출물은 대장암 및 간암세포에 대해 높은 활성을 보였다. 처리별 활성은 대장암 및 간암은 일품 정조 추출물이, 폐암은 일품 현미 추출물이, 위암 및 유방암은 하이아미 정조 추출물이 활성이 높은 것으로 나타났다. Lee 등(11)의 연구보고에 의하면 일품 품종의 현미 상태 시료를 80% 메탄올로 추출하여 인체 폐암세포(A549 cell line)와 쥐 흑색종 세포(B16-F10 cell line)로 항암활성을 측정한 결과 IC50이 각각 156.
쌀에서 항산화활성을 내는 성분으로는 오리자놀, 피틴산, 카로테노이드, 폴리페놀 등과 같은 성분으로 쌀의 항산화물질은 대부분 미강층에 존재하거나(8,19), 유색미에 다량 함유되어 있는 것으로 알려져 있다(6). 하이아미 정조 및 현미 추출물의 DPPH radical 소거활성은 각각 57.31 및 44.75%를 나타내었고 일품은 각각 44.60 및 42.35%를 나타내어 일품보다 하이아미 추출물의 DPPH radical 소거활성이 높은 것으로 나타났다. 전보(12)에서 하이아미 및 일품벼의 백미 추출물은 42.
하이아미와 일품벼 정조와 현미를 70% 에탄올로 추출하여 용매를 완전히 제거하고 추출수율을 측정한 결과 하이아미 정조는 5.80%, 현미는 6.12%로 나타났으며, 일품벼는 각각 5.47 및 3.18%로 나타났다. 전보(12)에서 백미상태에서의 추출수율은 하이아미와 일품쌀이 각각 1.
하이아미의 정조와 현미 추출물의 γ-oryzanol 함량은 각각 33.53 및 39.47 mg/100 g으로 나타났으며, 일품의 경우 각각 24.33 및 28.68 mg/100 g으로 나타나 일품에 비해 하이아미에서 높은 함량을 보이는 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
위암세포(MKN-45) 및 유방암세포(MCF-7)의 경우, 하이아미 추출물은 무엇에 높은 활성을 보였는가?
40 μg/mL로 나타나 다른 처리보다 높은 억제활성을 나타내었다. 정조 및 현미 추출물의 암세포에 대한 억제활성은 용량 의존적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 하이아미 추출물은 위암 및 유방암세포에 높은 활성을 보였으며, 일품 추출물은 대장암 및 간암세포에 대해 높은 활성을 보였다. 처리별 활성은 대장암 및 간암은 일품 정조 추출물이, 폐암은 일품 현미 추출물이, 위암 및 유방암은 하이아미 정조 추출물이 활성이 높은 것으로 나타났다.
하이아미의 정조 및 현미 추출물의 총 폴리페놀 함량은 어떠한가?
하이아미의 정조와 현미상태에 대해 일품벼를 대조구로 하여 항산화성분의 함량과 에탄올 추출물에 대한 in vitro 항산화활성 및 항암활성을 측정하였다. 하이아미의 정조 및 현미 추출물의 총 폴리페놀 함량은 각각 6.31 및 3.75 mg/g으로 나타났으며, 일품은 각각 5.66 및 3.
쌀의 지방은 대부분 무엇으로 구성되어 있는가?
쌀의 지방은 대부분 산화되기 쉬운 불포화 지방산으로 구성되어 있으나 현미 중에는 포함된 ferulic acid 같은 강한 항산화제가 다량 함유되어 있어 쉽게 산화하지 않는 것으로 알려져 있다(1). 최근 들어 쌀의 기능적 우수성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 쌀의 항산화활성에 대한 연구로는 시판 쌀의 메탄올 추출물에 대해 항혈전과 항산화활성을 측정한 결과 우수한 활성을 나타내었고(2), 거대배아미의 에탄올 추출물에 대한 항산화활성과 항변이원성을 측정한 결과 일반미 품종에 비해 높은 활성을 보이는 것으로 보고되었다(3).
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