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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 국내에서 재배된 비타민나무의 부위별 항당뇨, 항암 활성, 항균효과 검정을 통해 비타민나무의 생리학적 가치를 평가하고, 기능성 식·의약품 소재로의 활용 가능성을 모색하고자 수행하였다.
가설 설정
- 2)All values are mean ± SD (n=3).
제안 방법
- 2 μL(300 U/mL)를 섞어 plate에 놓인 disc paper 위에 각각 분주하였다(16). 대조구는 시료 대신 증류수를 넣어 37℃에서 3일간 배양하였으며, I 2/KI(5 mM I 2 in 3% KI) 2 mL 을 가하여 15분간 발색시킨 후 다음의 식으로 저해율을 계산하였고, 각 시료는 3회 반복하여 평균하였다.
- 마쇄한 비타민나무 부위별 건조시료 100 g을 취하여 각각 H2O와 에탄올 2 L가 담겨 있는 5-L erlenmeyer flask에 넣고 120 rpm의 진탕기(EURO STAR, IKA-Werke, Staufen, Germany)로 12시간씩 2회 반복 추출하였다. 추출물을 여과지(No.
- 비타민나무 추출물에 대한 항암효과를 측정하였다(Table 3). 항암효과 측정은 일반신장세포주인 293 cell을 90% 이상 생존시킬 때에 그 활성이 유효하다고 인정된다.
- 비타민나무추출물과 대조구인 acarbose를 5 μg/mL의 농도로 사용하여 α-glucosidase 저해효과를 측정하였다(Table 1).
- 식품위해균에 대한 비타민나무의 항균활성을 측정하였다 (Table 4). 항균활성 검정은 disc 확산법으로 측정하였고, 균주는 식중독 균인 Bacillus cereus 외 15종의 식품위해성 균을 사용하였다.
- 실온에서 10분간 배양한 후 5 mM pNPG 200 μL를 가하여 37℃에서 20분간 반응시킨 뒤, 동일한 파장에서 흡광도를 측정하였고, 흡광도의 변화로부터 효소저해활성을 계산하였다.
- O와 에탄올 2 L가 담겨 있는 5-L erlenmeyer flask에 넣고 120 rpm의 진탕기(EURO STAR, IKA-Werke, Staufen, Germany)로 12시간씩 2회 반복 추출하였다. 추출물을 여과지(No. 40, Whatman, Maidstone, England)가 깔려있는 Buchner funnel을 통과시켜 잔재물을 제거한 후 rotary vacuum evaporator(N-21NS, EYELA, Tokyo, Japan)를 이용하여 40℃에서 완전 농축한 다음, 증류수를 50 mL 첨가하였다. Flask 내의 건조물을 증류수를 이용하여 잘 용해시킨 다음 동결건조한 후 시료로 사용하였다.
- 앞의 문헌에서는 대부분 비타민나무 열매에서 대부분 항암효과를 검정하였다. 하지만 이번 연구에서는 각각의 부위별, 용매별로 스크리닝 차원에서 항암효과를 측정하였다. 이로 인해 다소 높은 농도로 실험을 하였고, 향후활성이 좋았던 추출물에 대해서 추가적인 독성 실험 및 활성 물질의 구명 등에 대한 연구가 계속되어져야 할 것이다.
- 시험 균주들을 평판배지에 접종하여 활성화시킨 후 액체배지(7 mL)에 1백금이 접종하여 37℃에서 24시간 배양하여 시험균액으로 사용하였다. 항균시험용 평판배지는 멸균된 각 기층용 배지를 petri dish에 약 15 mL씩 분주하여 응고시키고, 전배양한 각 시험 균액을 무균적으로 중층용 배지에 첨가하여 혼합한 후, 이를 7 mL씩 기층용 배지위에 분주하여 2중의 균접종 평판배지를 만들어 사용하였다. 미리 조제된 추출물을 10 mg/mL의 농도로 희석한 후 0.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 비타민나무 시료는 중국 흑룡강성에서 2005년 9월에 도입되었으며 HS-12 계통을 모본으로 강원도 춘천시 신북읍의 강원도 농업기술원 농산물이용시험장에서 재배되었다. 2008년 8월 중순에 비타민나무의 잎, 뿌리, 줄기, 열매를 채취하여 50℃에서 원적외선 건조한 후 0.6 mm 이하로 마쇄하여 추출에 사용하였다(13).
- 293 cell, HT-29 cell, DU-145 cell을 한국세포주은행으로부터 분양받아 배양하면서 실험에 사용하였다. 배양된 세포는 96 well plate에 1 × 10 5 cells/mL가 되도록 100 μL씩 분주 하여 37℃ CO2 incubator(Thermo-311, Thermo Forma, MA, USA)에서 24시간 배양하였다.
- 본 실험에 사용된 비타민나무 시료는 중국 흑룡강성에서 2005년 9월에 도입되었으며 HS-12 계통을 모본으로 강원도 춘천시 신북읍의 강원도 농업기술원 농산물이용시험장에서 재배되었다. 2008년 8월 중순에 비타민나무의 잎, 뿌리, 줄기, 열매를 채취하여 50℃에서 원적외선 건조한 후 0.
이론/모형
- 식품위해균에 대한 비타민나무의 항균활성을 측정하였다 (Table 4). 항균활성 검정은 disc 확산법으로 측정하였고, 균주는 식중독 균인 Bacillus cereus 외 15종의 식품위해성 균을 사용하였다. 비타민나무의 잎, 줄기, 뿌리, 열매 추출물의 항균활성을 검정한 결과, 잎의 에탄올 추출물(10 mg/mL) 에서 다양한 항균활성이 나타났다.
- 항균활성은 paper disc(8 mm, Toyo Roshi kaisha, Tokyo, Japan)를 이용한 disc 확산법으로 측정하였다. 시험 균주들을 평판배지에 접종하여 활성화시킨 후 액체배지(7 mL)에 1백금이 접종하여 37℃에서 24시간 배양하여 시험균액으로 사용하였다.
성능/효과
- α-Glucosidase 활성 억제실험에서, 비타민나무의 저해활성은 줄기의 에탄올 추출물이 93%로 가장 높았고, 다음이 잎의 에탄올 추출물이 88.7% 순으로서 대조구 acarbose의 20.2%보다 훨씬 높았다.
- 2%의 암세포 저해 효과를 나타내었다. HT-29 cell(대장암세포)에 대해서는 줄기와 뿌리 에탄올 추출물 모두 암세포를 저해하지 못하였으며, 뿌리 물 추출물에 서는 32.3%의 저해 효과를 보였다. 결국 비타민나무 뿌리에 항암활성 물질이 존재할 것으로 추정되어진다.
- 7%로 다른 추출물에 비해 가장 높았다. HT-29 cell과 DU-145 cell의 암세포에 대한 항암효과 시험 결과 뿌리의 물 추출물에서 각각 47.1%, 32.3%의 항암효과가 나타났다. 또한 항균활성 실험 결과 잎의 에탄올 추출물에서 위해균주인 Clostridium butyricum, P roteus mirabilis, Shigella flexneri에 대한 저해활성이 나타났다.
- Pancreatin 기원의 α-amylase 억제 활성 측정 실험에서는 잎의물 추출물이 54.7%로 다른 추출물에 비해 가장 높았다.
- 1%로 가장 높게 나타났다. 그 다음으로 줄기 에탄올 추출물이 45.4%, 뿌리 에탄올 추출물이 38.2%의 암세포 저해 효과를 나타내었다. HT-29 cell(대장암세포)에 대해서는 줄기와 뿌리 에탄올 추출물 모두 암세포를 저해하지 못하였으며, 뿌리 물 추출물에 서는 32.
- 이는 비타민나무 잎이 덖음차나 발효차 등 기능성식품의 개발에 활용될 수있음을 시사한다(8). 또한 Sprague-Dawley rats를 이용한 상처치유효과를 알아본 결과 1.0%의 비타민나무 잎의 물추출물에서 대조군 대비 40%의 높은 상처치유효과를 보였다(1). Ganju 등(9)은 염증을 유발한 쥐모델 실험에서 비타민나무 잎의 70% 에탄올 추출물이 유의적으로 대조구와 비교하여 관절염 치료효과를 보인다고 보고하였다.
- 또한 항균활성 실험 결과 잎의 에탄올 추출물에서 위해균주인 Clostridium butyricum, P roteus mirabilis, Shigella flexneri에 대한 저해활성이 나타났다.
- 비타민나무의 잎, 줄기, 뿌리, 열매 추출물의 항균활성을 검정한 결과, 잎의 에탄올 추출물(10 mg/mL) 에서 다양한 항균활성이 나타났다. 부위별로는 전체적으로 잎(에탄올추출물)이 다른 추출부위에 비해 좋은 항균활성을 보였으며, 뿌리와 열매에서는 식품위해균에 대한 활성이 나타나지 않았다. Negi 등(7)은 비타민나무의 열매 메탄올 추출물에서 높은 항균활성을 보고하였지만 이번 연구결과에따르면 열매 추출물에서는 항균활성이 나타나지 않았다.
- 비타민나무 씨앗의 메탄올 추출물에서는 Bacillus cereus, Bacillus coagulans, Bacillus subtilis 등에 대한 높은 항균효과를 보였으며 이는 의약품과 식품보존을 위한 천연 방부제로서의 가능성을 제시하였다(7). 비타민나무 잎의 물 추출물은 높은 DPPH free radical 소거활성을 보였으며 총 폴리페놀 함량 또한 높았다. 이는 비타민나무 잎이 덖음차나 발효차 등 기능성식품의 개발에 활용될 수있음을 시사한다(8).
- 비타민나무 추출물의 α-amylase 저해효과를 대조구인 acarbose와 함께 측정한 결과(Table 2), 대조구인 acarbose는 10 mg/mL의 농도에서 α-amylase에 대해 90% 정도의 저해율을 보였으며, 이에 대비하여 비타민나무 추출물(10 mg/mL)은 잎의 물 추출에서 가장 높은 54.7%의 α-amylase 저해 효과를 보였고 비타민나무 줄기, 뿌리 추출물에서는 40% 이하의 낮은 저해 활성효과를 보였다.
- 항균활성 검정은 disc 확산법으로 측정하였고, 균주는 식중독 균인 Bacillus cereus 외 15종의 식품위해성 균을 사용하였다. 비타민나무의 잎, 줄기, 뿌리, 열매 추출물의 항균활성을 검정한 결과, 잎의 에탄올 추출물(10 mg/mL) 에서 다양한 항균활성이 나타났다. 부위별로는 전체적으로 잎(에탄올추출물)이 다른 추출부위에 비해 좋은 항균활성을 보였으며, 뿌리와 열매에서는 식품위해균에 대한 활성이 나타나지 않았다.
- 이 2가지 추출물의 경우에는 대조구인 acarbose와 비교했을 때에도 α-glucosidase의 활성을 억제하는 효과가 월등히 높았다.
- 항암효과를 측정할 의미가 있는 3가지 추출물 모두 DU-145 cell(전립선암세포)에 대한 항암활성을 보였으며,항암활성 효과는 뿌리 물 추출물에서 47.1%로 가장 높게 나타났다.
- 효모기원의 α-glucosidase에 대한 저해활성은 줄기의 에탄올 추출물이 93%의 가장 높은 저해활성을 보였으며, 그 다음으로 잎의 에탄올 추출물이 88.7%의 높은 저해활성을 보였다.
후속연구
- 본 연구에서, 국내에서 재배된 비타민나무의 부위별 다양한 생리활성 효과를 평가한 결과, 항당뇨 효과가 우수했던 줄기, 항암효과가 좋았던 뿌리 그리고 여러 균주에서 항균효 과를 나타내었던 잎 등 각각의 부위별로 유용한 생리활성효 과를 확인할 수 있었고, 이는 기능성 식·의약품 소재 등 비타 민나무의 이용을 위한 기초자료로서 널리 활용될 수 있을 것이라 사료된다.
- 그이유는 추출 방법과 용매간의 차이에 기인한 것으로 추론된다. 비타민나무 잎은 항균활성이 대체로 낮았으나 여러 균주 에서 활성을 나타내었으므로 식품에 대한 항균소재로서 유용하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다.
- 비타민나무 줄기와 잎의 에탄올 추출물은 우수한 α-glucosidase 활성억제효과를 보였으며 분획 및 분리 정제를 통해 향후 항당뇨 효과를 갖는 후보물질 탐색에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 하지만 이번 연구에서는 각각의 부위별, 용매별로 스크리닝 차원에서 항암효과를 측정하였다. 이로 인해 다소 높은 농도로 실험을 하였고, 향후활성이 좋았던 추출물에 대해서 추가적인 독성 실험 및 활성 물질의 구명 등에 대한 연구가 계속되어져야 할 것이다.
- 또한 항균활성 실험 결과 잎의 에탄올 추출물에서 위해균주인 Clostridium butyricum, P roteus mirabilis, Shigella flexneri에 대한 저해활성이 나타났다. 향후 연구에서는 생리활성 효과가 나타난 물질에 대한 분리, 정제 등의 연구가 계속 수행되어져야할 것으로 생각된다.
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