본 연구에서는 야생 식 약용식물들을 새로운 기능성 소재로 개발하기 위한 연구의 일환으로 메꽃 잎의 물(WE)과 에탄올(EE) 그리고 열수 추출물(HWE)에 대한 xanthine oxidase 저해, SOD 유사활성, 아질산염 소거, 전자공여능 그리고 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 측정하였다. 메꽃 잎의 세가지 추출물은 0.5 mg/mL에서 90% 이상의 xanthine oxidase 저해율을 나타내었으며, 고농도에서는 항산화제로 사용되는 BHA나 아스코르브산과 유사한 xanthine oxidase 저해효과를 나타내었다. SOD 유사활성은 HWE 추출물이 1.0 mg/mL에서 18%의 활성을 나타내었다. 아질산염에 대한 소거능을 측정한 결과에서는 1.0 mg/mL의 pH 1.2에서 세가지 추출물 모두 약 65% 이상, pH 3.0의 조건에서는 50% 이상의 소거능을 보였으며, WE가 가장 높은 아질산염 소거율을 나타내었다. 전자공여능은 0.1 mg/mL에서 EE가 84.80%로 가장 높았으며, 세가지 추출물 모두 저농도에서 가장 우수한 활성을 나타내었고, 추출물의 농도가 증가할수록 전자공여능이 감소하였다. 그리고 EE는 179.89 mg/g의 폴리페놀과 40.68 mg/g의 플라보노이드 화합물을 함유하였다. 이상의 결과 메꽃 잎은 우수한 생리활성과 다량의 폴리페놀과 플라보노이드를 함유하므로 이를 이용한 식음료나 기능성 가공식품, 식품 보존제 개발에 유용하게 활용될 수 있는 기능성 소재인 것으로 생각된다.
본 연구에서는 야생 식 약용식물들을 새로운 기능성 소재로 개발하기 위한 연구의 일환으로 메꽃 잎의 물(WE)과 에탄올(EE) 그리고 열수 추출물(HWE)에 대한 xanthine oxidase 저해, SOD 유사활성, 아질산염 소거, 전자공여능 그리고 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 측정하였다. 메꽃 잎의 세가지 추출물은 0.5 mg/mL에서 90% 이상의 xanthine oxidase 저해율을 나타내었으며, 고농도에서는 항산화제로 사용되는 BHA나 아스코르브산과 유사한 xanthine oxidase 저해효과를 나타내었다. SOD 유사활성은 HWE 추출물이 1.0 mg/mL에서 18%의 활성을 나타내었다. 아질산염에 대한 소거능을 측정한 결과에서는 1.0 mg/mL의 pH 1.2에서 세가지 추출물 모두 약 65% 이상, pH 3.0의 조건에서는 50% 이상의 소거능을 보였으며, WE가 가장 높은 아질산염 소거율을 나타내었다. 전자공여능은 0.1 mg/mL에서 EE가 84.80%로 가장 높았으며, 세가지 추출물 모두 저농도에서 가장 우수한 활성을 나타내었고, 추출물의 농도가 증가할수록 전자공여능이 감소하였다. 그리고 EE는 179.89 mg/g의 폴리페놀과 40.68 mg/g의 플라보노이드 화합물을 함유하였다. 이상의 결과 메꽃 잎은 우수한 생리활성과 다량의 폴리페놀과 플라보노이드를 함유하므로 이를 이용한 식음료나 기능성 가공식품, 식품 보존제 개발에 유용하게 활용될 수 있는 기능성 소재인 것으로 생각된다.
This study examined the physiological activities as well as the total polyphenol and flavonoid content of water extract (WE), ethanol extract (EE) and hot water extract of Calystegia japonica leaves under high pressure (HWE). The xanthine oxidase inhibitory rate of EE was the highest with a value of...
This study examined the physiological activities as well as the total polyphenol and flavonoid content of water extract (WE), ethanol extract (EE) and hot water extract of Calystegia japonica leaves under high pressure (HWE). The xanthine oxidase inhibitory rate of EE was the highest with a value of 98.89% at a concentration of 1.0 mg/mL, whereas the rate of WE and HWE was over 90% at a concentration of 0.3 mg/mL. The superoxide dismutase (SOD)-like activity of HWE was the highest at 18.88%. The nitrite scavenging abilities were 64.59-66.46% at conditions of pH 1.2 and 1.0 mg/mL, and 52.78-55.89% at pH 3.0. The electron donating ability of EE was the highest with a value of 84.80% at a concentration of 0.1 mg/mL. All extracts showed the highest degree of electron donating at the concentration of 0.1 mg/ mL, and this effect decreased as the extract concentration increased. The EE had the highest content of total polyphenol compound (173.89 mg/g) and flavonoid compounds (40.68 mg/g).
This study examined the physiological activities as well as the total polyphenol and flavonoid content of water extract (WE), ethanol extract (EE) and hot water extract of Calystegia japonica leaves under high pressure (HWE). The xanthine oxidase inhibitory rate of EE was the highest with a value of 98.89% at a concentration of 1.0 mg/mL, whereas the rate of WE and HWE was over 90% at a concentration of 0.3 mg/mL. The superoxide dismutase (SOD)-like activity of HWE was the highest at 18.88%. The nitrite scavenging abilities were 64.59-66.46% at conditions of pH 1.2 and 1.0 mg/mL, and 52.78-55.89% at pH 3.0. The electron donating ability of EE was the highest with a value of 84.80% at a concentration of 0.1 mg/mL. All extracts showed the highest degree of electron donating at the concentration of 0.1 mg/ mL, and this effect decreased as the extract concentration increased. The EE had the highest content of total polyphenol compound (173.89 mg/g) and flavonoid compounds (40.68 mg/g).
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문제 정의
이에 본 연구는 메꽃 잎을 물과 에탄올을 용매로 추출하여 각 추출물에 대한 xanthine oxidase 저해, SOD 유사활성, 아질산염소거, 전자공여능 그리고 메꽃 추출물에 함유된 폴리페놀과 플라 보노이드 화합물의 총 함량을 측정함으로써 생리활성과 기능성 식품으로서의 개발 가능성에 대하여 알아보고자 한다.
본 연구에서는 야생 식 · 약용식물들을 새로운 기능성 소재로 개발하기 위한 연구의 일환으로 메꽃 잎의 물(WE)과 에탄올(EE) 그리고 열수 추출물(HWE)에 대한 xanthine oxidase 저해, SOD 유사활성, 아질산염소거, 전자공여능 그리고 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 측정하였다.
제안 방법
채집하여 건조된 메꽃 잎은 환류냉각관을 부착시킨 둥근 플라스크에 건체 당 10배에 해당하는 증류수와 70% 에탄올을 넣고 각각 80°C와 60°C의 수욕 상에서 3시간 동안 추출하고 이 과정을 3회 반복하여 물 추출물(WE; water extract)과 에탄올 추출물(EE; ethanol extract)을 얻었다.
총 플라보노이드 정량은 quercetin(Sigma Co., USA)을 이용하여 최종농도가 0-500 µg/mL가 되도록 취하여 위와 동일한 방법으로 측정한 검량선으로부터 산출하여 메꽃 추출물에 함유된 플라보노이드 함량을 구하였다.
플라보노이드 함량은 Nieva Moreno 등(16)의 방법을 변형하여 80% 에탄올에 메꽃 잎 추출물을 10 mg/mL의 농도로 희석하고 시료액 0.1 mL에 10% aluminum nitrate 0.1 mL, 1 M의 potassium acetate 0.1 mL 그리고 80% ethanol 4.7 mL를 가하여 25°C 에서 40분간 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도를 측정하였다.
폴리페놀의 정량은 tannic acid(Sigma Co., USA)을 이용하여 최종농도가 0-1,000 µg/mL가 되도록 취하여 위와 동일한 방법으로 측정한 검량선으로부터 산출하여 폴리페놀 함량을 구하였다.
그리고 열수 추출물(HWE; Hot water extract under high pressure)은 시료의 30배에 해당하는 증류수를 넣고 압력추출기(DM-701, Daehan median, Seoul, Korea)를 이용하여 110°C, 1.5 기압 하에서 3시간 동안 추출하였다.
5 기압 하에서 3시간 동안 추출하였다. 메꽃 잎의 3가지 추출물은 filter paper(Whatman No 2, Maidstone, England)로 여과 하고 회전감압농축(Eyela 400 series, Eyela, Saitawa, Japan)한 후 동결건조(FD 5510 SPT, Ilshin, Seoul, Korea)하여 분말로 제조하였다. 이를 일정 농도로 3차 증류수 및 80% 에탄올에 희석하여 생리활성을 측정하기 위한 시료액으로 사용하였다.
이를 일정 농도로 3차 증류수 및 80% 에탄올에 희석하여 생리활성을 측정하기 위한 시료액으로 사용하였다. 대조구는 추출물 대신 합성 항산화제인 BHA(Butylated hydroxy anisole, Sigma Co., St. Louis, MO, USA)와 천연항산화제인 아스코르브산(Sigma Co., USA)을 추출물과 동일한 농도로 첨가하여 생리활성을 비교하였다.
, USA) 1 mL를 넣고 25°C에서 15분간 반응시킨 후 1N HCl 1 mL를 가하여 반응을 정지시켰다. 이것을 spectrophotometer(Shimadzu U-1201, Tokyo, Japan)를 이용하여 반응액 중에 생성된 uric acid를 292 nm에서 흡광도를 측정하여 시료액의 첨가구와 무첨가구의 흡광도 감소를 백분율(%)로 나타내어 xanthine oxidase 저해활성으로 표시하였다.
1 mL를 가하여 반응을 정지시켰다. 반응액 중 산화된 pyrogallol을 420 nm에서 흡광도를 측정하여 시료액 첨가구와 무첨가구 사이의 흡광도의 차이를 백분율(%)로 나타내어 SOD 유사활성능으로 표시하였다.
4 mL 첨가, 혼합하여 실온에서 15분간 반응 후 520 nm에서 흡광도를 측정, 잔존하는 아질산량을 산출하였다. 대조구는 griess 시약 대신 증류수 0.4 mL를 첨가한 후, 위와 동일한 방법으로 측정하여 시료용액의 첨가구와 무첨가구 사이의 흡광도의 차이를 백분율(%)로 나타내었다.
대상 데이터
본 실험 재료인 메꽃(Calystegia japonica) 잎은 2007년 5월 중순 경북 경산시 야산에서 동정 후 채집하였으며, 세척하여 물기를 제거하고 열풍순환건조기(DR-0160, Hankwang, Anyang, Korea)를 이용하여 40°C 조건으로 12시간 건조하여 추출물 제조를 위한 시료로 사용하였다.
데이터처리
각 군간의 유의성을 검정하기 위하여 SPSS 17.0 for windows program을 이용하여 ANOVA test를 실시하였으며, 유의적인 경우 다군간의 차이는 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 사후 검정하였다.
메꽃 잎의 각 추출물에 대한 결과는 독립적으로 3회 이상 반복 실시하여 평균(mean)과 표준편차(standard deviation)로 표시하였다. 각 군간의 유의성을 검정하기 위하여 SPSS 17.
Bars with different letters are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
Different letters within the same row are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
이론/모형
아질산염 소거능은 Kato 등(13)의 방법에 따라 1 mM의 아질산염 용액 2 mL에 증류수로 희석한 메꽃 잎 추출물을 1 mL씩 첨가하고, 0.1 N HCI과 0.2 M citrate buffer를 완충용액으로 하여 반응용액의 pH를 각각 1.2, 3.0, 6.0으로 보정한 다음, 반응액의 부피를 10 mL로 하여 37°C에서 1시간 동안 반응시켰다.
Xanthine oxidase 저해활성은 Stirpe와 Corte(11)의 방법에 따라 증류수로 일정 농도로 희석한 시료액 0.1 mL에 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 7.5) 0.6 mL와 xanthine 2 mM을 녹인 기질액 0.2 mL를 첨가하였다. 여기에 0.
SOD 유사활성은 Marklund와 Marklund(12)의 방법에 따라 pyrogallol의 산화된 양을 측정하여 SOD 유사활성을 평가하였다. 일정 농도의 시료 0.
전자공여능 측정은 Blois(14)의 방법에 따라 DPPH(1,1-diphenyl -2-picryl hydrazyl)에 대한 수소공여 효과를 측정하여 전자공여능을 나타내었다. 즉 일정 농도의 시료 2 mL에 0.
이 반응액을 517 nm에서 흡광도를 측정하여 메꽃 잎 시료액 첨가구와 무첨가구 사이의 흡광도의 차이를 백분율(%)로 나타내어 전자공여능으로 표시하였다. 총 폴리페놀 함량 메꽃 잎 추출물에 함유된 폴리페놀 총 함량은 각 추출분말을 증류수에 10 mg/mL로 희석하여 Folin-Denis법(15)으로 다음과 같이 측정하였다. 시료액 0.
성능/효과
용매와 추출방법에 따른 고형분 수율은 HWE(32.40%)>EE(29.20%)>WE(23.46%)의 순이었으며, 물을 용매로 고온과 고압에서 추출된 HWE의 수율이 가장 높았다.
메꽃 잎 추출물은 1.0 mg/mL 농도에서는 추출물간의 저해효과에 유의적 차이가 없는 것으로 나타났다(p<0.05).
메꽃 잎의 각 추출물을 0.1-1.0 mg/mL의 농도에서 SOD 유사활성을 측정한 결과 HWE(6.99-18.88%)>EE(2.82-12.66%)>WE(1.57-5.19%)의 순으로써, 고온의 높은 압력에서 추출된 HWE는 WE보다 약 3.6배, EE보다는 약 1.5배 높은 활성을 나타내었다(Table 2).
Xanthine oxidase는 xanthine 또는 hypoxanthine으로부터 uric acid를 형성하여 염증 및 심한 통증을 동반하는 통풍과, 신장에 침착시 신장질환을 유발하는 효소로 알려져 있어(19) xanthine oxidase의 저해는 활성산소의 생성을 억제하므로 항산화, 노화 및 항암 등 생물학적으로 중요한 효소라고도 할 수 있다. 용매와 추출방법이 상이한 메꽃 잎 추출물의 xanthine oxidase 저해율을 측정한 결과 1.0 mg/mL의 농도에서는 96.97-98.89%로 EE에서 가장 우수한 저해효과를 보였으며, 0.5 mg/mL에서도 92.22-95.96%로 저해효과가 높았으며 WE의 활성이 최고치를 보였다(Fig. 1). 물을 용매로 추출한 WE와 HWE는 0.
1). 물을 용매로 추출한 WE와 HWE는 0.3 mg/mL의 농도에서 90% 이상의 xanthine oxidase 저해율을 나타내었으며, 특히 WE는 0.1 mg/mL에서도 87%의 우수한 저해를 보였다. 메꽃 잎 추출물은 1.
본 결과를 Choi 등(20)의 1.0 mg/mL의 자화지정 추출물에서 98.67%의 xanthine oxidase 저해활성을 나타내었다는 보고와, 홍차와 녹차에서 78.7%와 93.2%의 저해효과를 나타내었다는 결과(21)와 비교하면 메꽃 잎은 자화지정과 유사한 xanthine oxidase 저해를 보였으며, 녹차와 홍차보다는 우수한 저해율을 나타내었다. 또한 메꽃 잎 추출물은 천연 항산화제인 아스코르브산보다도 높은 항산화 효과를 나타내었으며, BHA와도 유사한 활성을 나타내어 메꽃 잎 추출물과 유의적 차이가 없었다.
2%의 저해효과를 나타내었다는 결과(21)와 비교하면 메꽃 잎은 자화지정과 유사한 xanthine oxidase 저해를 보였으며, 녹차와 홍차보다는 우수한 저해율을 나타내었다. 또한 메꽃 잎 추출물은 천연 항산화제인 아스코르브산보다도 높은 항산화 효과를 나타내었으며, BHA와도 유사한 활성을 나타내어 메꽃 잎 추출물과 유의적 차이가 없었다. 이러한 저해율은 메꽃 잎을 이용한 식음료 개발 가능성을 보여준다고 하겠다.
14%로 세가지 추출물 중에서 HWE의 소거율이 가장 높았다(Table 3). 본 실험에서 추출물의 농도가 비교적 낮은 0.1-0.3 mg/mL의 pH 1.2와 3.0의 조건하에서는 추출물간에 아질산염 소거능의 유의적인 차이가 없었으며, 동일한 추출물에서 pH에 따른 차이도 나타나지 않았다. 그러나 0.
74%라는 Choi 등(20)의 결과와, 쑥과 솔잎 물 추출물은 37% 와 65%이며, 에탄올 추출물은 27%와 53%의 아질산염 소거효과를 나타내었다는 Park 등(26)의 결과 비교하면 메꽃 잎 추출물의 아질산염 소거율이 유사하거나 높은 소거효과를 보였다. 또한 본 실험에서 대조군인 아스코르브산과 비교하면 메꽃 잎의 아질산염 소거효과가 낮았고, pH 1.2의 조건에서의 BHA보다 메꽃의 소거율이 낮았으나 pH 3.0에서는 BHA보다 약 4-5배 이상 높은 아질산염 소거효과를 나타내었다.
Takashi 등(27)은 폴리페놀 화합물이 아질산염을 효과적으로 분해하여 nitrosoamine 생성을 효과적으로 억제한다고 하였으며, Shenoy와 Choughuley(28)은 각종 페놀이 아민의 니트로화(nitrosation)의 저해제로 작용한다고 보고하였다. 이상의 결과에서 메꽃 잎 추출물은 0.1 mg/mL의 농도에서도 60% 이상의 아질산염 소거활성을 보이므로 육제품이나 단백질이 다량 함유된 가공식품의 제조 시 아질산염 소거 효과를 가진 천연 첨가물로서의 이용 가능성이 있다고 판단된다.
이러한 radical을 환원시키거나 상쇄하는 능력이 크면 높은 항산화 활성 및 활성산소를 비롯한 다른 radical에 대한 소거 작용을 기대 할 수 있다. 메꽃 잎 추출물을 농도에 따라 DPPH에 의해 생성된 radical 소거율을 측정한 결과 WE 는 59.19-81.14%, EE 73.33-84.80% 그리고 HWE는 65.05-76.97%의 활성을 나타내었다(Fig. 2). 세가지 추출물 모두 본 실험에서 가장 저농도인 0.
2). 세가지 추출물 모두 본 실험에서 가장 저농도인 0.1 mg/mL에서 가장 우수한 전자공여효과를 보였으며, 대조군인 아스코르브산보다는 낮았으나 EE는 BHA와 유사한 활성을 나타내었다. 일반적으로 시료의 농도가 증가할수록 전자공여효과도 높아지며(20) 대조군인 BHA와 아스코르브산도 전자공여능이 증가하였으나 메꽃 잎 추출물은 시료의 농도가 증가할수록 전자공여능이 감소하였으므로 이를 저해하는 성분이 메꽃 잎 추출물에 함유된 것으로 사료된다.
본 실험의 결과를 솔잎과 녹차의 물 추출물의 전자공여능이 1.0 mg/mL에서 각 52.2%와 53.2%라고 보고한 Kim 등(30)의 결과와, Moon 등(31)의 박하(26.27%), 애엽(68.90%) 등의 결과와 비교하여도 메꽃 잎의 전자공여능이 높은 것으로 나타났다.
메꽃 잎 추출물에 존재하는 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 tannin acid와 quercetin을 기준으로 측정한 결과 총 폴리페놀은 150.76-173.89 mg/g, 플라보노이드는 24.01-40.68 mg/g 으로 EE>WE>HWE의 순으로 함유되어 있었다(Table 4).
또한 폴리페놀과 플라보노이드 화합물은 종류에 따라 차이는 있으나 아질산염을 효과적으로 분해하여 니트로사민의 생성을 억제한다고 보고한 Takashi 등(27)의 결과와도 일치하였다. 따라서 메꽃 잎은 플라보노이드와 폴리페놀 화합물의 함량이 높고 항산화 효능이 높은 것으로 나타나 천연 항산화제로써 이용가치가 높을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 야생 식 · 약용식물들을 새로운 기능성 소재로 개발하기 위한 연구의 일환으로 메꽃 잎의 물(WE)과 에탄올(EE) 그리고 열수 추출물(HWE)에 대한 xanthine oxidase 저해, SOD 유사활성, 아질산염소거, 전자공여능 그리고 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 측정하였다. 메꽃 잎의 세가지 추출물은 0.5 mg/mL에서 90% 이상의 xanthine oxidase 저해율을 나타내었으며, 고농도에서는 항산화제로 사용되는 BHA나 아스코르브산과 유사한 xanthine oxidase 저해효과를 나타내었다. SOD 유사활성은 HWE 추출물이 1.
0 mg/mL에서 18%의 활성을 나타내었다. 아질산염에 대한 소거능을 측정한 결과에서는 1.0 mg/mL의 pH 1.2에 서 세가지 추출물 모두 약 65% 이상, pH 3.0의 조건에서는 50% 이상의 소거능을 보였으며, WE가 가장 높은 아질산염소거율을 나타내었다. 전자공여능은 0.
0의 조건에서는 50% 이상의 소거능을 보였으며, WE가 가장 높은 아질산염소거율을 나타내었다. 전자공여능은 0.1 mg/mL에서 EE가 84.80%로 가장 높았으며, 세가지 추출물 모두 저농도에서 가장 우수한 활성을 나타내었고, 추출물의 농도가 증가할수록 전자공여능이 감소하였다. 그리고 EE는 179.
후속연구
68 mg/g의 플라보노이드 화합물을 함유하였다. 이상의 결과 메꽃 잎은 우수한 생리활성과 다량의 폴리페놀과 플라보노이드를 함유하므로 이를 이용한 식음료나 기능성 가공식품, 식품 보존제 개발에 유용하게 활용될 수 있는 기능성 소재인 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
활성산소의 종류는?
현대인들은 생활환경과 식생활 패턴의 변화 등으로 과도한 스트레스가 유발됨으로 인하여 암, 심장질환, 동맥경화, 고혈압 등과 같은 각종 성인병이 증가하고 있다. 이러한 질병의 원인으로 superoxide anion radical(O2), hydroxyl radical(OH), singlet oxygen(1O2) 및 hydrogen peroxide(H2O2) 등과 같은 활성산소를 주목하고 있으며(1,2), 이러한 활성산소의 반응성을 감소 또는 무력화 할 수 있는 물질의 발굴과 이용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 식 · 약용식물들 대부분 부식 재료나 구황작물로써 유용하게 이용되었으며, 특유의 맛과 향, 약효, 계절감 등 다양한 이유로 지금까지도 널리 애용되고 있다(3).
메꽃의 효능은?
메꽃(Calystegia japonica)은 메꽃과(Convolvulaceae)의 덩굴성 다년생 초본으로 초봄에 채취하여 산야채로 이용되며, 이뇨, 강장, 피로회복 및 혈당저하 등의 효능이 있는 것으로 알려져 있어 민간에서 는 당뇨병과 고혈압의 치료 및 완화를 위하여 이용하던 야생 식용 식물이다. 한방에서는 메꽃의 전초를 선화(旋花), 구구앙(狗拘秧), 고자화(鼓子花)라고도 하며, 성질은 따뜻하고, 맛은 달며, 독이 없으며, 기를 보하고(補氣), 열을 내리며(淸熱), 얼굴의 주근깨를 없애고 혈색을 좋게 하며, 혈압강하의 효능이 있다고 하였다(5,6).
활성산소는 어떤 질병의 원인이 될 수 있는가?
현대인들은 생활환경과 식생활 패턴의 변화 등으로 과도한 스트레스가 유발됨으로 인하여 암, 심장질환, 동맥경화, 고혈압 등과 같은 각종 성인병이 증가하고 있다. 이러한 질병의 원인으로 superoxide anion radical(O2), hydroxyl radical(OH), singlet oxygen(1O2) 및 hydrogen peroxide(H2O2) 등과 같은 활성산소를 주목하고 있으며(1,2), 이러한 활성산소의 반응성을 감소 또는 무력화 할 수 있는 물질의 발굴과 이용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
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