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문제 정의
- 본 연구는 한약재 중 항산화능이 우수하고, 고혈압, 당뇨, 암, 혈전증, 골다공증 등의 성인병 예방과 치료에 효과가 있는 것으로 알려진 紅花, 甘草, 白朮, 五味子 및 표고버섯을 물과 에탄올로 추출한 후, 각 한약재 추출물의 폴리페놀 함량, 항산화능 및 혈전용해능을 조사하여 건강 기능성 식품의 개발에 활용하기 위한 기초자료를 얻고자 하였다.
- 본 연구의 목적은 항산화활성을 가진 건강식품소재를 개발하기 위하여 5종류의 한약재(紅花, 甘草, 五味子, 白朮, 표고버섯)를 물과 70% 에탄올로 추출한 후, 각 추출물의 폴리페놀 함량, 항산화능과 혈전용해능을 측정하였다. 한약재 100 g 중의 폴리페놀 함량은 물추출물에서는 紅花가 812.
- 이러한 관점에서 본 연구는 한약재 중 항산화능이 우수하고, 고혈압, 당뇨, 암, 혈전증, 골다공증 등의 성인병 예방과 치료에 효과가 있는 것으로 알려진 5종류의 한약재(紅花, 甘草, 五味子, 白朮 및 표고버섯)를 물과 에탄올로 추출한 후, 각 한약재 추출물의 폴리페놀 함량, 항산화능 및 혈전용해능을 조사하여 건강 기능성 식품의 개발에 활용하기 위한 기초자료를 얻고자 실험하였다. 실험에 사용한 약재 중 甘草, 五味子, 白朮은 당뇨와 암에 대한 처방에서 모두 총 처방점수(TPS)와 평균 처방점수(MPS)가 높은 약재로서10,11) 항산화작용31,32), 항암작용33,34)이 큰 것으로 보고되었다.
제안 방법
- 5종류의 한약재 추출물(5.0%)과 plasmin의 농도(0-1.0unit)별로 fibrn plate상에서 혈전용해에 의해 형성된 투명환은 Fig. 7과 같으며 투명환이 타원형인 경우에는 긴 지름과 짧은 지름을 평균하여 면적을 계산하였다. Fig.
- 에탄올추출물은 70%의 에탄올 1,000 mL에 100 g의 시료를 가하여 70℃에서 3시간 동안 3회 반복 추출, 여과하였다. 각 추출물은 회전식증발농축기(EYELA, Japan)로 농축하여 동결건조한 후, -70℃의 Deep freezer에 보관하면서 기능성 실험 시료로 사용하였으며, 시료의 추출 수율은 추출전 시료의 중량에 대한 각 추출물의 동결건조 후 중량 백분율로 나타내었다.
- 혈전용해 효소활성은 직경 8 mm의 paper disc를 제조한 fibrin plate에 놓고 각 농도의 오미자 추출물 20 μL를 가하여 37℃에서 12시간동안 반응시킨 후, 생성된 투명환 부위의 직경을 측정하여 면적을 계산하였으며, 이때 대조구는 plasmin(Sigma, St Louis, MO, USA)을 농도별로 조제하여 사용하였다. 오미자 추출액의 혈전용해능은 plasmin의 농도별 fibrin 용해면적을 기준으로 작성한 표준곡선에 대하여 추출시료의 fibrin 용해면적의 상대적 비율로서 계산하였다.
- 0으로 보정한 다음 반응용액의 부피를 10 mL로 하였다. 이 용액을 37 ℃에서 1시간 반응시킨 후 각 반응액 1 mL를 취하여 Griess 시약(1% sulfanilic acid : 1 % naphthylamine = 1 : 1) 0.4 mL를 가한 후 혼합하여 실온에서 15분간 방치 후 520 nm에서 흡광도를 측정하여 잔존하는 아질산염의 백분율로 나타내었으며 공시험은 Griess 시약 대신 증류수를 가하여 동일하게 행하였다.
- 이때 총 폴리페놀 화합물은 tannic acid를 0, 50, 100, 150, 200 및 300 μg/mL 용액이 되도록 취하여 작성한 표준곡선으로부터 함량을 구하였다.
- 혈전용해 효소활성은 직경 8 mm의 paper disc를 제조한 fibrin plate에 놓고 각 농도의 오미자 추출물 20 μL를 가하여 37℃에서 12시간동안 반응시킨 후, 생성된 투명환 부위의 직경을 측정하여 면적을 계산하였으며, 이때 대조구는 plasmin(Sigma, St Louis, MO, USA)을 농도별로 조제하여 사용하였다.
- 혈전용해능은 fibrin plate법27)을 약간 수정하여 측정하였다. 0.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 한약재는 紅花(의성산), 甘草(제천산), 五味子(문경산), 白朮과 표고버섯은 국내산을 경북 영천시의 한약재 건재상(부강물산)에서 구입하여 -20℃의 냉장고에 보관하면서 추출용 시료로 사용하였으며, 증류수 1,000 mL에 100 g의 시료를 가하여 80℃에서 3시간 동안 3회 반복 추출, 여과하였다. 에탄올추출물은 70%의 에탄올 1,000 mL에 100 g의 시료를 가하여 70℃에서 3시간 동안 3회 반복 추출, 여과하였다.
데이터처리
- 본 실험에서 얻어진 결과는 SPSS 통계분석 프로그램(version 12.0)을 이용하여 평균치와 표준오차를 산출하였으며, one way ANOVA test 및 Duncan's multiple rangetest를 통하여 각 데이터 구간에 유의적인 차이를 분석하였다.
이론/모형
- 아질산염 소거작용(nitrite scavenging ability; NSA) 측정은 Kato 등의 방법26)에 준하였다. 즉, 1 mM NaNO2 용액 2 mL에 각 시료 추출물 1 mL를 가하고, 0.
- 전자공여능(electron donating ability; EDA)은 Blois의 방법24)에 준하여 각 시료 2 mL에 0.2 mM DPPH(1-1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 1.0 mL를 넣고 혼합하여 30분 동안 반응시킨 다음 분광광도계로서 517 nm에서 반응액의 흡광도를 측정한 후, 시료 첨가 전 · 후의 흡광도 차이를 백분율로 나타내었다.
- 한약재 추출물의 폴리페놀 화합물 함량은 Folin-Denis법23)으로 측정 하였다. 즉 시료를 10 mg/mL 농도로 증류수에 녹인 다음 0.
성능/효과
- Fig. 1은 한약재 물추출물의 전자공여능으로서, 1,000 μg/g 농도에서 물추출물은 紅花, 甘草, 五味子, 白朮이 모두 유의적인 차이 없이 90%에 가까운 전자공여능을 보였으며 白朮의 경우에는 500 μg/g에서도 85% 이상의 전자공여능으로서 다른 한약재 1,000 μg/g과 유의적인 차이 없이 높은 활성을 나타내었다.
- Fig. 5는 한약재 물추출물의 pH 1.2에서 아질산염 소거능을 나타낸 것으로서 1,000 μg/g에서 五味子가 62.36±0.65%로 다른 한약재 추출물에 비하여 가장 높은 소거능을 나타내었으며 300 μg/g과 500 μg/g에서도 47,23±0.99%, 50.23±1.21%로서 나머지 4종류의 한약재추출물 1,000 μg/g보다 유의적으로 높은 활성이었다(p<0.05).
- SOD 유사활성과 아질산염소거능은 五味子의 물과 에탄올 추출물에서 다른 한약재보다 월등히 높은 높은 활성이 있었다(p<0.05).
- SOD 유사활성과 아질산염소거능은 五味子의 추출물에서 다른 한약재보다 월등히 높은 높은 활성이 있었으며(p<0.05), 물추출물보다는 에탄올 추출물에서 높은 활성을 보였다.
- 각 한약재 추출물 1,000 μg/g 농도의 전자공여능은 표고버섯을 제외한 4종류의 한약재 물추출물에서 약 90%의 활성이 있었으며 에탄올 추출물은 물추출물보다 더 높은 활성을 나타내었다.
- 각 한약재 추출물 1,000 μg/g의 아질산염소거능은 표고버섯 35.25±0.46%, 紅花와 白朮이 약 27%로 비슷하였으며 甘草는 약 15%로 가장 낮은 활성을 보였다.
- 각 한약재 추출물 1,000 μg/g의 전자공여능은 표고버섯을 제외한 4종류의 한약재 물추출물에서 약 90%의 활성이 있었으며 에탄올 추출물은 물추출물보다 더 높은 활성을 나타내었다.
- 050 unit의 활성으로 가장 낮았다. 각 한약재의 물추출물과 에탄올 추출물의 활성은 甘草, 五味子, 白朮은 두 추출물에서 혈전용해능의 차이가 없었으나, 紅花는 에탄올추출물에서 활성이 큰 반면에 표고는 물추출물에서 큰 활성을 나타내어 추출용매에 따라 혈전용해능에 상당한 차이를 나타내었다.
- 그러나 표고버섯 물추출물의 전자공여능은 1,000 μg/g에서 76%로서 다른 한약재 추출물들에 비하여는 약간 낮은 편이지만 활성이 우수한 편이었으며 甘草와 五味子는 500 μg/g에서도 70% 이상의 높은 활성을 나타내었다.
- 다음은 표고버섯 물추출물이 1,000 μg/g에서 40.12±0.31%로 높았으며 紅花, 甘草, 白朮 물추출물의 아질산염 소거능은 25~28%로서 五味子와 표고버섯 추출물에 비하여 유의적으로 낮았다.
- 8의 표준곡선을 기준으로 계산한 혈전용해능을 plasmin의 양으로 환산한 결과는 Table 3과 같다. 본 실험에 사용한 각 한약재추출물 농도는 5%로서, 五味子의 물추출물의 혈전용해능은 plasmin 0.678 unit에 해당하는 활성으로서 혈전용해능이 다른 한약재에 비하여 가장 컸으며, 甘草, 紅花, 표고버섯 추출물이 0.455 unit로서 같은 활성이었고, 白朮 물추출물은 0.323 unit로서 5종류의 한약재 추출물 중에서 혈전용해능이 가장 낮았다.
- 본 연구 결과에서 한약재의 폴리페놀 함량은 물과 에탄올 추출물에서 紅花와 五味子가 모두 한약재 100 g당 500 mg이상으로 함량이 높아서 다양한 생리활성작용이 있을 것으로 생각된다. 각 한약재 추출물 1,000 μg/g의 전자공여능은 표고버섯을 제외한 4종류의 한약재 물추출물에서 약 90%의 활성이 있었으며 에탄올 추출물은 물추출물보다 더 높은 활성을 나타내었다.
- 실험에 사용한 5종류의 한약재 추출수율은 Table 1과 같으며 물추출물은 白朮의 추출수율이 53.64%로 가장 높았고 다음은 표고버섯(38.12%), 五味子(31.54%), 甘草(24.36%)의 순이었으며 紅花가 7.89%로 가장 낮았다. 한편, 에탄올추출물의 수율은 五味子가 32.
- 05). 실험에 사용한 5종류의 한약재는 모두 혈전용해능이 있었으며, 특히 甘草는 다른 한약재들보다 높은 활성을 나타내었다. 본 실험결과로 볼때, 실험에 사용한 한약재들은 높은 항산화 활성과 혈전용해능을 나타냄으로써 건강식품 개발에서 유용한 소재로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 05), 물추출물보다는 에탄올 추출물에서 높은 활성을 보였다. 실험에 사용한 5종류의 한약재는 모두 혈전용해능이 있었으며, 특히 甘草는 다른 한약재들보다 혈전용해능이 우수하였으며, 紅花, 甘草, 표고는 물과 에탄올 추출물간에 활성의 차이가 없었으나 五味子는 에탄올추출물, 白朮은 물추출물의 혈전용해능이 더 우수하였다.
- 23 mg으로 가장 함량이 낮았다. 에탄올추출물은 한약재 100 g당 五味子가 685.4 mg으로 가장 높았고, 다음은 紅花가 510.10 mg이었으며 甘草와 白朮은 각각 171.22, 126.16 mg으로 유의적 차이가 없었으며 물추출물에서 폴리페놀함량이 가장 낮았던 표고버섯이 46.26 mg으로 유의적으로 낮은 편이었다.
- 한약재 물추출물의 SOD 유사활성은 Fig. 3과 같으며 5,00 μg/g과 1,000 μg/g에서 五味子의 활성은 38.45±1.21, 43.56±0.65%로서 다른 한약재 추출물 1,000 μg/g에 비하여 활성이 유의적으로 높았다(p<0.05).
- 한약재 에탄올추출물의 SOD 유사활성은 Fig. 4와 같으며, 五味子가 1,000 μg/g에서 47.23±1.84%로서 다른 한약재추출물에 비하여 유의적으로 활성이 컸으며(p<0.05), 500 μg/g에서도 약 40%의 활성을 나타내어 다른 한약재 추출물 1,000 μg/g보다 높은 활성을 나타내었다.
- 한약재 에탄올추출물의 pH 1.2에서 아질산염 소거능은 Fig. 6과 같으며, 1,000 μg/g에서 五味子가 66.89±1.84%로 가장 높은 높은 활성을 나타내었으며, 五味子 추출물 100, 300, 500 μg/g에서도 각각 47.66±0.89, 53.12±0.66, 59.56±0.39%로서 추출물의 농도에 비례하여 증가하였으며 물추출물보다 4~9% 높은 활성을 보였으며 나머지 4종류의 한약재 추출물 1,000 μg/g보다 유의적으로 높은 활성을 나타내었다(p<0.05).
- 한약재 에탄올추출물의 전자공여능은 Fig. 2와 같으며, 한약재 에탄올추출물의 전자공여능은 1,000 μg/g 농도에서 紅花, 甘草, 五味子, 白朮이 모두 유의적인 차이없이 90% 이상의 전자공여능을 보였으며, 甘草, 五味子, 白朮의 경우에는 500 μg/g에서도 90%에 가까운 전자공여능으로서 물추출물보다 높은 편이었으며 표고버섯 물추출물의 전자공여능은1,000 μg/g에서 80% 이상으로서 역시 물추출물에 비하여 활성이 우수한 편이었다.
- 89%로 가장 낮았다. 한편, 에탄올추출물의 수율은 五味子가 32.64%로 가장 높았으며, 甘草와 표고버섯은 각각 28.33, 27.23%로서 비슷한 수율이었고, 다음은 白朮이 24.26%였으며 紅花는 6.84%로서 5종류의 한약재 중에서 물과 에탄올 추출물 모두 가장 낮은 수율이었다.
후속연구
- 실험에 사용한 5종류의 한약재는 모두 혈전용해능이 있었으며, 특히 甘草는 다른 한약재들보다 높은 활성을 나타내었다. 본 실험결과로 볼때, 실험에 사용한 한약재들은 높은 항산화 활성과 혈전용해능을 나타냄으로써 건강식품 개발에서 유용한 소재로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 이러한 결과들로 미루어 볼대, 각 한약재의 추출용매와 여러 가지 생리활성에 관한 연구는 대단히 중요한 과제로서 앞으로도 지속적인 연구가 필요하며 각 추출물들의 열안정성도 함께 연구되어야 할 것으로 생각된다. 본 실험결과를 종합해 볼때, 실험에 사용한 한약재들은 높은 항산화 활성과 혈전용해능을 나타냄으로써 성인병 예방과 치료를 위한 건강식품 개발을 위하여 유용한 소재로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 그러나 Yoon 등19은 甘草의 추출용매별 항염증 연구에서, 메탄올 추출물이 물, 에탄올, hexane 추출물에 비하여 월등히 높은 효능이 있음을 보고하였으고 Park 등18)은 표고버섯의 물, 에탄올, isopropanol 및 acetone 추출물로 자궁경부암 동물세포에 대한 성장억제효과를 조사한 결과에서 물 추출물이 세포성장을 직접 억제하는 것으로 보고하였다. 이러한 결과들로 미루어 볼대, 각 한약재의 추출용매와 여러 가지 생리활성에 관한 연구는 대단히 중요한 과제로서 앞으로도 지속적인 연구가 필요하며 각 추출물들의 열안정성도 함께 연구되어야 할 것으로 생각된다. 본 실험결과를 종합해 볼때, 실험에 사용한 한약재들은 높은 항산화 활성과 혈전용해능을 나타냄으로써 성인병 예방과 치료를 위한 건강식품 개발을 위하여 유용한 소재로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
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