식물체의 부위별 및 추출용매에 따른 생리활성을 비교하고자 하고초를 뿌리, 줄기 및 꽃대로 구분하고 에탄올, 메탄올 및 물 추출물에 대한 항산화 및 항균 활성을 비교 분석하였다. 추출 수율은 뿌리 추출물이 다소 높은 경향을 보였으며, 물 추출물은 에탄올 및 메탄올 추출물에 비해 6~11배의 높은 수율을 나타내었다. 총 페놀화합물 함량은 에탄올 추출물에서는 줄기에서, 메탄올과 물 추출물에서는 꽃대에서 유의적으로 높게 나타났으며, 플라보노이드 함량은 뿌리에 비해 줄기와 꽃대에서 전반적으로 높은 함량을 나타내었다. 각 추출물의 전자공여능 및 환원력은 모든 실험군에서 농도 의존적으로 증가하였고, 용매별 추출물에서는 메탄올 추출물의 활성이 유의적으로 높게 나타났으며, 부위별 추출물에서는 꽃대> 줄기> 뿌리의 순으로 높은 전자공여능 및 환원력을 보였다. 또한 메탄올 추출물과 물 추출물의 ABTS 라디칼 소거능은 $100\;{\mu}g/mL$의 저농도에서도 꽃대, 줄기 및 뿌리에서 모두 50% 이상의 소거능을 보였다. 하고초 각 부위별 추출물의 항균활성을 측정한 결과 꽃대, 줄기 및 뿌리간의 유의적인 차이는 보이지 않았으나, 열수 추출물에 비해 에탄올 및 메탄올 추출물에서 다소 높은 항균활성이 관찰되었는데, 특히 뿌리와 줄기의 $1,000\;{\mu}g/mL$ 농도에서는 유의적으로 높은 항균활성이 확인되었다. 이상의 결과로 볼 때, 하고초의 꽃대를 이용한 에탄올 및 메탄올 추출물은 식품의 저장성 향상에 이용가치가 높을 것으로 기대된다.
식물체의 부위별 및 추출용매에 따른 생리활성을 비교하고자 하고초를 뿌리, 줄기 및 꽃대로 구분하고 에탄올, 메탄올 및 물 추출물에 대한 항산화 및 항균 활성을 비교 분석하였다. 추출 수율은 뿌리 추출물이 다소 높은 경향을 보였으며, 물 추출물은 에탄올 및 메탄올 추출물에 비해 6~11배의 높은 수율을 나타내었다. 총 페놀화합물 함량은 에탄올 추출물에서는 줄기에서, 메탄올과 물 추출물에서는 꽃대에서 유의적으로 높게 나타났으며, 플라보노이드 함량은 뿌리에 비해 줄기와 꽃대에서 전반적으로 높은 함량을 나타내었다. 각 추출물의 전자공여능 및 환원력은 모든 실험군에서 농도 의존적으로 증가하였고, 용매별 추출물에서는 메탄올 추출물의 활성이 유의적으로 높게 나타났으며, 부위별 추출물에서는 꽃대> 줄기> 뿌리의 순으로 높은 전자공여능 및 환원력을 보였다. 또한 메탄올 추출물과 물 추출물의 ABTS 라디칼 소거능은 $100\;{\mu}g/mL$의 저농도에서도 꽃대, 줄기 및 뿌리에서 모두 50% 이상의 소거능을 보였다. 하고초 각 부위별 추출물의 항균활성을 측정한 결과 꽃대, 줄기 및 뿌리간의 유의적인 차이는 보이지 않았으나, 열수 추출물에 비해 에탄올 및 메탄올 추출물에서 다소 높은 항균활성이 관찰되었는데, 특히 뿌리와 줄기의 $1,000\;{\mu}g/mL$ 농도에서는 유의적으로 높은 항균활성이 확인되었다. 이상의 결과로 볼 때, 하고초의 꽃대를 이용한 에탄올 및 메탄올 추출물은 식품의 저장성 향상에 이용가치가 높을 것으로 기대된다.
This study was designed to investigate the effects of antioxidant and antibacterial activities of water, ethanol and methanol extracts from root, stem and flower stalk of Hagocho (Prunella vulgaris). The solvent extract yields from root were higher than those from stem and flower stalk, and water ex...
This study was designed to investigate the effects of antioxidant and antibacterial activities of water, ethanol and methanol extracts from root, stem and flower stalk of Hagocho (Prunella vulgaris). The solvent extract yields from root were higher than those from stem and flower stalk, and water extract showed the highest extraction yield against ethanol and methanol extracts. The contents of total phenolic and flavonoid in ethanol extract were significantly higher in stem extract compared with those of root and flower stalk. In the case of water and methanol extracts, however, the contents were the highest in flower stalk. The electron donating ability and reducing power in all test groups were significantly increased in a dose-dependent manner, and antioxidant activities were the highest in methanol extract. In extracts from different parts of Hagocho, the antioxidant activity was the highest in flower stalk followed by stem and root. ABTS radical scavenging ability of water and methanol extracts was above 50% at $100\;{\mu}g/mL$ concentration. Antibacterial activities did not show significant differences depending on parts of Hagocho. However, antibacterial activity of ethanol extract was higher than those of other extracts.
This study was designed to investigate the effects of antioxidant and antibacterial activities of water, ethanol and methanol extracts from root, stem and flower stalk of Hagocho (Prunella vulgaris). The solvent extract yields from root were higher than those from stem and flower stalk, and water extract showed the highest extraction yield against ethanol and methanol extracts. The contents of total phenolic and flavonoid in ethanol extract were significantly higher in stem extract compared with those of root and flower stalk. In the case of water and methanol extracts, however, the contents were the highest in flower stalk. The electron donating ability and reducing power in all test groups were significantly increased in a dose-dependent manner, and antioxidant activities were the highest in methanol extract. In extracts from different parts of Hagocho, the antioxidant activity was the highest in flower stalk followed by stem and root. ABTS radical scavenging ability of water and methanol extracts was above 50% at $100\;{\mu}g/mL$ concentration. Antibacterial activities did not show significant differences depending on parts of Hagocho. However, antibacterial activity of ethanol extract was higher than those of other extracts.
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문제 정의
0pt">. 따라서 본 연구에서는 추출용매를 각각 달리하여 하고초 부위별 추출물의 항산화 활성 및 항균활성을 비교함으로써 식물체의 사용부위에 따른 효율적인 상품화가 가능하도록 기초 연구 자료를 제공하고자 하였다.
가설 설정
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제안 방법
식물체의 부위별 및 추출용매에 따른 생리활성을 비교하고자 하고초를 뿌리, 줄기 및 꽃대로 구분하고 에탄올, 메탄올 및 물 추출물에 대한 항산화 및 항균 활성을 비교 분석하였다.
열풍건조 한 하고초 뿌리, 줄기 및 꽃대는 각각 물, 에탄올및 메탄올로 추출하였다.
이때 추출용매는 시료 중량에 대해각각 10배를 사용하였으며 물 추출물은 100oC에서 4시간 환류 추출하였으며, 에탄올 추출물은 99.9% 특급시약을, 메탄올은 95.0% 특급시약을 각각 사용하여 실온에서 72시간 침지 추출하였다.
전자공여능은 Blois(23)의 방법을 변형하여 1,1-diphenyl2-picrylhydrazyl(DPPH)에 대한 전자공여 효과로 시료의환원력을 측정하였다.
0pt">. 즉, 일정 농도의 시료액에 DPPH 용액을 가하여 혼합한 다음 실온에서 20분간 반응시킨 후 525nm에서 흡광도를 측정하였으며, 전자공여 효과는 시료 첨가구와 무첨가구의 흡광도 비로 나타내었다.
추출수율은 열풍건조한 각 부위별 추출물을 감압농축 하여 동결건조한 후 회수된 분말을 각 건조시료에 대한 백분율로 계산하였으며, pH는 pH meter(ISTEK Co., Ltd., Seoul,Korea)를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 하고초는 하고초꿀영농조합법인(경남함양군 소재)에서 재배하고 있는 것을 2008년 6월에 채취하여 뿌리 및 줄기, 꽃대로 분리한 후 5 cm 이내로 절단하고부위별로 분류하여 열풍건조기(WOR-155, DAIHAN Scientific Co., Ltd., Seoul, Korea)를 이용해 건조하였다.
데이터처리
각 시료군에 대한 유의차 검정은 분산분석을 한 후 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple test에 따라 분석하였다.
각 실험은 5회 이상 반복실험을 통하여 결과를 얻어 SPSS12.0을 사용하여 통계처리 하였으며, 각각의 시료에 대해 평균±표준편차로 나타내었다.
이론/모형
ABTS 라디칼을 이용한 항산화능의 측정은 potassiumpersulfate와의 반응에 의해 생성된 ABTS 유리 라디칼이추출물 내의 항산화 물질에 의해 제거되어 라디칼 특유의색인 청록색이 탈색되는 것을 이용한 방법으로 Re 등(25)의방법에 따라 7 mM ABTS 용액에 potassium persulfate를2.4 mM이 되도록 용해시킨 다음 암실에서 12~16시간 동안반응시켰다.
flavus는 Potato Dextrose Agar(PDA, Difico) 배지를 사용하여 37oC에서 24시간 전배양 후다시 상기 배지에 접종하여 600 nm에서 흡광도를 0.5로 조절한 후 disc 확산법으로 측정하였다(28).
총 페놀화합물 함량은 Folin-Denis법(21)에 따라 각 추출물 1 mL에 Foline-Ciocalteau 시약 및 10% Na2CO3 용액을각 1 mL씩 차례로 가한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 700nm에서 흡광도를 측정하였으며, caffeic acid(Sigma Co., St. Louis, MO, USA)를 사용한 표준검량선으로부터 총 페놀화합물 함량을 산출하였다.
0pt">. 총 플라보노이드는 Moreno 등(22)의 방법에 따라 추출물 0.5 mL에 10% aluminum nitrate 0.1mL, 1 M potassium acetate 0.1 mL 및 ethanol 4.3 mL를차례로 가하여 혼합한 후 실온에서 40분간 정치한 다음 450nm에서 흡광도를 측정하였으며, 표준물질로는 quercetin(Sigma Co.)을 사용하여 얻은 표준검량선으로부터 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
환원력은 Oyaizu(24)의 방법에 준하여 하고초 추출물 1mL에 인산 완충액 200 mM, pH 6.6과 1%(w/v) potassiumferricyanide 1 mL를 차례로 가하고 이 혼합물을 50oC의 수용액상에서 20분간 반응시킨 후, 10%(w/v) trichloroaceticacid(TCA) 용액 1 mL를 가하여 13,500×g에서 15분간 원심분리한 후 얻은 상징액 1 mL에 증류수와 ferric chloride를각각 1 mL씩 가하여 혼합한 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 추출물의 환원력은 흡광도 값으로 나타내었다.
성능/효과
flavus에 대한 항균활성은 메탄올과 열수 추출물에서는 항균활성을 보이지 않았으나 에탄올추출물에서는 다소 높은 항균활성을 보였는데(Table 6), 특히 에탄올 뿌리 추출물 1,000 μg/mL 농도에서는 유의적으로높은 항균활성을 보였다.
각 시료 추출물의 pH는 실험군 모두에서 4.5~5.8 범위를보였으며, 시료 부위별, 추출 용매간의 유의적인 차이는 보이지 않았다.
각 추출물의 전자공여능 및 환원력은 모든 실험군에서 농도의존적으로 증가하였고, 용매별 추출물에서는 메탄올 추출물의 활성이 유의적으로 높게 나타났으며, 부위별 추출물에서는 꽃대> 줄기> 뿌리의 순으로 높은 전자공여능 및 환원력을 보였다.
각 추출물의 전자공여능을 측정한 결과는 Table 2와 같이모든 실험군에서 농도 의존적으로 증가하였으며, 용매별 추출물에서는 메탄올 추출물의 전자공여능이 가장 우수하였다.
0pt">. 각 추출물의 총 페놀화합물과 플라보노이드 함량을 측정한 결과 Fig. 1과 같이에탄올 추출물에서는 줄기에서의 총 페놀화합물 함량이11.62 mg/100 g으로 높았으며, 메탄올과 물 추출물에서는꽃대의 함량이 각각 10.15 mg/100 g, 32.69 mg/100 g으로유의적으로 높게 나타났다.
또한 메탄올 추출물과 물 추출물의 ABTS 라디칼 소거능은 100 μg/mL의 저농도에서도 꽃대, 줄기 및뿌리에서 모두 50% 이상의 소거능을 보였다.
0pt">. 또한 물 추출물에대해서는 수용성 페놀 성분들이 추출되어 항균활성을 나타낸 것으로 추정한 바 있어 본 실험에서 나타난 물 추출물의항균활성 결과와는 다소 차이를 나타내었다.
또한 하고초 부위별 추출물의 전자공여능은 꽃대> 줄기> 뿌리의 순으로 높은 활성을 보였는데, 특히 250 μg/mL이상의 농도를 첨가한 꽃대 메탄올 추출물에서는 79.04~92.04%의 높은 활성을 보였다.
실험군 모두 시료농도가 증가할수록 ABTS 라디칼 소거능이 높게 나타났으며, 특히 메탄올 추출물과 물 추출물에서는 100 μg/mL, 에탄올 추출물에서는 250 μg/mL의 시료 농도에서도 50% 이상의 높은 활성을 나타내었다.
0pt">. 이러한 결과는 본 연구진에의해 수행된 하고초 메탄올 추출물의 총 페놀화합물이 꽃대에서 유의적으로 높게 나타난 결과(20)와 유사하였지만, 그함량에 있어서는 다소 차이를 보였는데 이는 시료의 채취시기와 재배 토양의 차이에서 기인된 것으로 추측되었다.
0pt">. 즉, 에탄올 추출물의 경우 추출수율은 1.10~2.50%였고, 메탄올과 물 추출물에서는 각각 3.12~5.80%와 11.44~27.37%로서 물 추출물이 에탄올이나 메탄올 추출물에 비해 6~11배 더 수율이높았다.
총 페놀화합물 함량은 에탄올 추출물에서는 줄기에서, 메탄올과 물 추출물에서는 꽃대에서 유의적으로 높게 나타났으며, 플라보노이드 함량은 뿌리에 비해 줄기와 꽃대에서 전반적으로 높은 함량을 나타내었다.
추출 수율은 뿌리 추출물이 다소 높은 경향을 보였으며, 물 추출물은 에탄올 및 메탄올 추출물에 비해 6~11배의높은 수율을 나타내었다.
0pt">(39). 추출 용매별, 시료 부위별 추출물의 환원력을 측정한 결과 Fig. 2와같이 시료 농도가 증가할수록 환원력도 증가하는 경향을 보였으며, 시료 부위별 환원력을 비교한 결과 추출용매 모두에서 뿌리, 줄기, 꽃대 간의 유의적인 차이를 나타내었는데,전반적으로 꽃대 추출물의 환원력이 높게 나타났다.
0pt">. 특히 물 추출물에서는 줄기와꽃대의 총 페놀화합물 함량이 다른 추출용매에 비해 높게검출되었으며, 플라보노이드는 뿌리에 비해 줄기와 꽃대에서 유의적으로 높게 검출되었다.
0pt">. 특히메탄올 추출물 중에서 하고초 꽃대 추출물의 환원력은 뿌리와 줄기 추출물에 비해 아주 높은 환원력을 보였다.
하고초 각 부위별 추출물의 항균활성을 측정한 결과 꽃대, 줄기 및 뿌리간의 유의적인 차이는 보이지 않았으나, 열수 추출물에 비해에탄올 및 메탄올 추출물에서 다소 높은 항균활성이 관찰되었는데, 특히 뿌리와 줄기의 1,000 μg/mL 농도에서는 유의적으로 높은 항균활성이 확인되었다.
후속연구
0pt">. 이러한 결과로 미루어 보아 총 페놀화합물 함량과 항균활성과는 상관관계가 있는 것으로 사료되었으나, 상대적으로 총 페놀화합물 함량은 높으나 항균활성이 낮은 물 추출물의 경우에는가열에 의한 추출과정이 항균활성에 영향을 미친 것으로 사료되며, 항균활성이 높게 나타난 에탄올 추출물 경우에는대장균 오염 가능성이 있는 식품에 처리한다면 저장기간 연장에 효과적일 수 있을 것으로 기대된다.
이상의 결과로 볼 때,하고초의 꽃대를 이용한 에탄올 및 메탄올 추출물은 식품의저장성 향상에 이용가치가 높을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하고초의 약리작용에 대한 연구로는 어떤 것들에 대한 보고가 있는가?
또한 하고초로부터 saponin계인 vulgarsaponin A와 vulgarsaponin B, triterpene계인 ursolic acid와flavonoid계인 quercetin, hyperoside, ethyl caffeic acid 및sterol, fatty acids 등을 분리 보고된 바 있다(10). 약리작용에 대한 연구로는 급성독성 및 이뇨작용, 중추신경에 대한작용(11)과 소염작용(12), 항알레르기 활성(13), 항염증활성(14), 항산화활성(15,16), 항돌연변이 활성(17)에 대한 보고가 있으며, 또한 하고초의 종류에 따른 지표물질(ursolicacid)의 함량 연구(18)와 하고초 꽃으로부터 ursolic acid 분석에 대한 연구(19)가 보고되고 있으나, 하고초 꽃대, 전초,뿌리를 구분하여 부위별 생물활성에 대한 연구는 본 연구팀에서 앞서 발표한 연구결과(20)를 제외하고는 매우 미흡한실정이다. 따라서 본 연구에서는 추출용매를 각각 달리하여하고초 부위별 추출물의 항산화 활성 및 항균활성을 비교함으로써 식물체의 사용부위에 따른 효율적인 상품화가 가능하도록 기초 연구 자료를 제공하고자 하였다.
식품 중에 존재하는 대표적인 천연 항산화제로는 무엇이 밝혀져 있는가?
식물체도 자외선에 의한 산화나 자동산화로부터자신을 보호하기 위하여 polyphenol류의 항산화 물질을 세포내에 함유하고 있으며, 특히 각종 과채류에 다량으로 존재하는 flavonoid류와 산성 페놀화합물들은 대표적인 항산화성 물질로 항알레르기성 및 항암 활성 등 다양한 생리활성을가지고 있는 것으로 밝혀져 있다(2). 이외에도 식품 중에 존재하는 대표적인 천연 항산화제로는 ascorbic acid 및 tocopherol, phenol성 화합물, flavone 유도체, carotenoids,glutathione, 아미노산 등이 밝혀져 있다(3).
하고초의 대표적인 성분으로는 무엇이 알려져 있는가?
lilacina Nakai)의지상부를 일컫는다. 하고초의 대표적인 성분으로는 ursolicacid 및 caffeic acid(6), rutin, hyperoside, vitamin, carotenoid, tannin, 유기산(7,8) 등이 알려져 있는데, 지상부에는sterol과 각종 ursan 및 oleane계 triterpenoid 성분들이 함유되어 있다(9). 또한 하고초로부터 saponin계인 vulgarsaponin A와 vulgarsaponin B, triterpene계인 ursolic acid와flavonoid계인 quercetin, hyperoside, ethyl caffeic acid 및sterol, fatty acids 등을 분리 보고된 바 있다(10).
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