본 연구는 해양생물 중 페기되어지인 군소내장을 추출하고 각 용매별로 분획하여 항산화 효과 및 항균활성을 측정하였다. DPPH free radical 소거활성을 측정하여 항산화 활성효과를 알아 본 결과 AKMB층이 $286.66\;{\mu}g/mL$에서 50%의 DPPH free radical의 소거활성을 보여 가장 높은 항산화 효과를 나타내었다. ROS 제거활성 측정 결과에서도 AKMB층이 가장 높은 항산화 효과를 나타내었으며 $54.73\;{\mu}g/mL$에서 50%의 ROS 제거 활성을 나타내었고, $ONOO^-$ 제거활성 역시 AKMB층이 가장 높게 나타났으며, $65.64\;{\mu}g/mL$에서 50%의 $ONOO^-$ 제거활성을 나타냈다. 또한 paper disc method를 이용한 항균효과 실험결과, Proteus vulgaris의 경우는 AKMH층과 AKMM층의 두층에서 높은 항균활성을 나타내었고, 그 외 사용한 모든 균주에서는 AKMM층에서 가장 높은 항균활성을 나타냄을 알 수 있었다. 이상의 결과로 항산화효과는 군소내장의 부탄올 분획층인 AKMB층에서 가장 높았으며, 항균효과는 주로 메탄올 분획층인 AKMM층에서 높은 항균활성을 나타내었다. 따라서 군소내장의 AKMB층과 AKMM층에서 항산화 활성과 항균력을 나타내는 효과적인 생리활성물질이 함유되어 있을 것으로 사료되어지며, 앞으로 더욱 심도 있는 연구를 통하여 이러한 물질들의 분리를 위한 연구가 더 필요한 것으로 판단되며 이러한 활성성분을 이용한 식품 저장성과 안전성 향상을 위한 항산화제, 식품첨가제 및 천연 식품 보존제 등의 개발 가능성이 기대되어진다.
본 연구는 해양생물 중 페기되어지인 군소내장을 추출하고 각 용매별로 분획하여 항산화 효과 및 항균활성을 측정하였다. DPPH free radical 소거활성을 측정하여 항산화 활성효과를 알아 본 결과 AKMB층이 $286.66\;{\mu}g/mL$에서 50%의 DPPH free radical의 소거활성을 보여 가장 높은 항산화 효과를 나타내었다. ROS 제거활성 측정 결과에서도 AKMB층이 가장 높은 항산화 효과를 나타내었으며 $54.73\;{\mu}g/mL$에서 50%의 ROS 제거 활성을 나타내었고, $ONOO^-$ 제거활성 역시 AKMB층이 가장 높게 나타났으며, $65.64\;{\mu}g/mL$에서 50%의 $ONOO^-$ 제거활성을 나타냈다. 또한 paper disc method를 이용한 항균효과 실험결과, Proteus vulgaris의 경우는 AKMH층과 AKMM층의 두층에서 높은 항균활성을 나타내었고, 그 외 사용한 모든 균주에서는 AKMM층에서 가장 높은 항균활성을 나타냄을 알 수 있었다. 이상의 결과로 항산화효과는 군소내장의 부탄올 분획층인 AKMB층에서 가장 높았으며, 항균효과는 주로 메탄올 분획층인 AKMM층에서 높은 항균활성을 나타내었다. 따라서 군소내장의 AKMB층과 AKMM층에서 항산화 활성과 항균력을 나타내는 효과적인 생리활성물질이 함유되어 있을 것으로 사료되어지며, 앞으로 더욱 심도 있는 연구를 통하여 이러한 물질들의 분리를 위한 연구가 더 필요한 것으로 판단되며 이러한 활성성분을 이용한 식품 저장성과 안전성 향상을 위한 항산화제, 식품첨가제 및 천연 식품 보존제 등의 개발 가능성이 기대되어진다.
This study was carried out to investigate the antioxidative and antimicrobial activities of internal organs of Aplysia kurodai (AK). The internal organs of AK were extracted with methanol (AKM), which was then further fractionated into four subfractions by using solvent partition method, affording h...
This study was carried out to investigate the antioxidative and antimicrobial activities of internal organs of Aplysia kurodai (AK). The internal organs of AK were extracted with methanol (AKM), which was then further fractionated into four subfractions by using solvent partition method, affording hexane (AKMH), methanol (AKMM), butanol (AKMB), and aqueous (AKMA) soluble fractions. The antioxidative activity of fractions from AK was investigated by measuring the scavenging activities of AK against DPPH radical, peroxynitrite ($ONOO^-$) and reactive oxygen species (ROS). Among the various solvent fractions, AKMB showed a marked scavenging effect against DPPH radical, peroxynitrite ($ONOO^-$) and reactive oxygen species (ROS). The antimicrobial activity was increased in proportion to its concentration by the paper disk method. Among the various solvent fractions, AKMM fractions of AK showed the strongest antimicrobial activities. The methanol extracts exhibited antimicrobial activity against all organisms tested, while the hexane extracts showed antimicrobial activity only against Proteus vulgaris. The results suggest that the AK may be suitable for development as a food preservative and alternative antioxidant.
This study was carried out to investigate the antioxidative and antimicrobial activities of internal organs of Aplysia kurodai (AK). The internal organs of AK were extracted with methanol (AKM), which was then further fractionated into four subfractions by using solvent partition method, affording hexane (AKMH), methanol (AKMM), butanol (AKMB), and aqueous (AKMA) soluble fractions. The antioxidative activity of fractions from AK was investigated by measuring the scavenging activities of AK against DPPH radical, peroxynitrite ($ONOO^-$) and reactive oxygen species (ROS). Among the various solvent fractions, AKMB showed a marked scavenging effect against DPPH radical, peroxynitrite ($ONOO^-$) and reactive oxygen species (ROS). The antimicrobial activity was increased in proportion to its concentration by the paper disk method. Among the various solvent fractions, AKMM fractions of AK showed the strongest antimicrobial activities. The methanol extracts exhibited antimicrobial activity against all organisms tested, while the hexane extracts showed antimicrobial activity only against Proteus vulgaris. The results suggest that the AK may be suitable for development as a food preservative and alternative antioxidant.
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문제 정의
본 연구에서는 폐기되어지는 군소 부산물인 군소 내장을 이용하여 항산화 및 항균효과를 검색함으로써 군소분획물의 식품 보존제 및 천연 항균제 등의 기능성 소재로서의 개발 가능성을 알아보고자 하였다.
제안 방법
각 용매 분획별 추출물의 농도를 500∼2000 μg/mL로 하여 멸균된 disc(직경 6 mm, Toyo Roshi Kaisha, Ltd., Tokyo, Japan)에 흡수, 건조시켜 균주가 도말된 plate 표면에 올려놓은 후 37oC incubator에서 24시간 배양하여 disc 주위에 생성된 clear zone의 직경(mm)으로부터 각 분획물의 항균활성을 측정하였으며 실험을 5회 반복하여 평균치를 나타내었다.
군소내장의 각 용매별 분획물 수율
군소내장은 동결건조 후 메탄올을 1:5(W/V)의 비율로 첨
가한 후 48시간 동안 상온에서 2회 추출하고, 극성과 비극성
으로 선별물질을 추출하기 위하여 다시 메탄올과 다이클로
로메탄(CH2Cl)을 1:1로 섞은 용매에 2회 추출하여 군소내장
추출물(AKM) 23.62 g을 얻고, 이 추출물을 분획하여 hexane층(
AKMH) 1.44%, methanol층(AKMM) 4.36%, butanol층(AKMB) 2.88% 및 aqueous층(AKMA) 46.87%를 수득하였으며, 각 시료의 용매별 수득율은 Table 1과 같다.
그리고 10 μM ONOO- 첨가한 후 형광광도를 이용하여 excitation(500 nm)과 emission(536 nm)을 측정하였고 모든 실험은 3회 반복 측정하였다.
본 연구는 해양생물 중 페기되어지인 군소내장을 추출하고 각 용매별로 분획하여 항산화 효과 및 항균활성을 측정하였다. DPPH free radical 소거활성을 측정하여 항산화 활성효과를 알아 본 결과 AKMB층이 286.
시료로 사용된 군소내장은 수세, 건조하여 분쇄한 후 메탄올을 1:5(W/V)의 비율로 첨가하여 48시간 동안 상온에서 2회 추출하고, 극성과 비극성으로 선별물질을 추출하기 위하여 다시 메탄올과 다이클로로메탄(CH2Cl2)을 1:1로 섞은 용액에 2회 추출한 후 회전식 진공농축기로 일정시간 감압 농축시켜 동결건조한 후 군소내장 methanol 추출물(AKM)을 얻었다. 이 추출물을 hexane층(AKMH), methanol층(AKMM), butanol층(AKMB) 및 aqueous층(AKMA)으로 나누어 분획하고 각 분획층을 감압농축 후 동결건조 하여 분말로 만들어 시료로 사용하였다.
시료를 10 μL를 넣은 후 H2O2를 190μL씩 넣고 반응시키고, DCFDA에 esterase를 넣어 만든 DCFH를 50 μL 첨가하여 25분간 생성된 형광의 변화를 관찰하였고 모든 실험은 3회 반복 측정하였다.
시료로 사용된 군소내장은 수세, 건조하여 분쇄한 후 메탄올을 1:5(W/V)의 비율로 첨가하여 48시간 동안 상온에서 2회 추출하고, 극성과 비극성으로 선별물질을 추출하기 위하여 다시 메탄올과 다이클로로메탄(CH2Cl2)을 1:1로 섞은 용액에 2회 추출한 후 회전식 진공농축기로 일정시간 감압 농축시켜 동결건조한 후 군소내장 methanol 추출물(AKM)을 얻었다. 이 추출물을 hexane층(AKMH), methanol층(AKMM), butanol층(AKMB) 및 aqueous층(AKMA)으로 나누어 분획하고 각 분획층을 감압농축 후 동결건조 하여 분말로 만들어 시료로 사용하였다.
일정농도의 시료와 대조군으로 vitamin C를 사용하여 96-well plate에 160 μL를 넣고 0.2 mM DPPH 40 μL를 첨가하여 vortex로 균일하게 혼합한 다음 실온의 암실에서 30분간 방치한 후, Multi-detection microplate로 520 nm에서 흡광도를 측정하였다.
추출물의 용매 분획별 항균성 검색: 분획된 군소내장 추출물의 항균력 검색은 paper disc method를 사용하였다(28). 항균성 시험용 평판배지는 멸균 후 petri dish에 20 mL씩 분주하여 응고시키고 전배양한 각종 시험균을 무균적으로 첨가하여 기층용 배지 위에 다시 10 mL씩 분주하여 이중의 평판배지를 만들었다. 각 용매 분획별 추출물의 농도를 500∼2000 μg/mL로 하여 멸균된 disc(직경 6 mm, Toyo Roshi Kaisha, Ltd.
2 mM DPPH 40 μL를 첨가하여 vortex로 균일하게 혼합한 다음 실온의 암실에서 30분간 방치한 후, Multi-detection microplate로 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 흡광도를 측정할 때 웰에 분주되는 각 시료에 의한 흡광도의 차이는 ethanol만의 흡광도를 측정하여 보정해 주었고, 이때 전자공여능은 시료첨가구와 비첨가구의 흡광도 차이를 백분율(%)로 구하였으며, 추출물의 EDA(%)값을 50% 감소시키는 IC50(inhibition concentration)을 구하였고 모든 실험은 3회 반복 측정하였다.
대상 데이터
99.9%의 ethanol에 용해한 12.5 mM DCFDA와 3차 증류수에 용해한 600 U/mL esterase를 -20oC에 stock solution으로 저장하고, 실험 시 10 μL DCFDA와 600 U/esterase를 혼합하여 조제된 2',7'-dichlorodihydrofluorescein(DCFH) 용액을 37oC에서 20분간 배양한 후 사용 전까지 암소에서 냉동보관 하였다.
본 실험에 사용된 군소내장(internal organs of Aplysia kurodai, AK)은 2008년 3월 부산 해운대 연안에서 구입하였다. 실험에 사용된 시약중 2',7'-ichlorodihydofluoresceindiacetate(DCFDA), penicillamine, trolox 및 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 등의 시약들은 Sigma Chemical Co.
사용균주 및 배지: 본 실험에 사용한 균주는 단백질 부패 원인균인Proteus vulgaris(ATCC 6380), Serratia marcescens(ATCC 14756) 및 Bacillus subtilis(ATCC 6633)와 식중독원인균인 Staphylococcus aureus(ATCC 25923), 병원균인 Rhodococcus equi(ATCC 6939) 5가지 균주를 사용하였으며, 각 균의 생육 및 보존을 위한 배지로는 각각 nutrient agar(Difco, Detroit, MI, USA), yeast extract 및 malt extract를 사용하였다.
데이터처리
본 실험에 대한 실험결과는 3번 반복 실험하여 얻어진 평
균치 및 표준편차를 나타내었다.
이론/모형
DPPH 라디칼 소거활성 측정: 군소내장 분획물의 전자공여능(electron donating ability, EDA) 측정은 Blois의 방법(25)에 준하여 각 분획층의 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl)에 대한 수소공여 효과로 측정하였다. 일정농도의 시료와 대조군으로 vitamin C를 사용하여 96-well plate에 160 μL를 넣고 0.
ONOO- 제거능 측정: Crow의 방법(27)에 의해 ONOO-제거능을 측정하였다. 96-well plate에 sample을 농도별로 취하고, 90 mM NaCl, 5 mM KCl 및 100 μM diethylenetriaminepenta acetic acid와 10 μM DHR 123을 함유하는 sodium phosphate buffer(pH 7.
ROS 제거능 측정: ROS 제거능을 측정하기 위해 DCFDA 측정방법(26)을 사용하여 측정하였다. 99.
추출물의 용매 분획별 항균성 검색: 분획된 군소내장 추출물의 항균력 검색은 paper disc method를 사용하였다(28). 항균성 시험용 평판배지는 멸균 후 petri dish에 20 mL씩 분주하여 응고시키고 전배양한 각종 시험균을 무균적으로 첨가하여 기층용 배지 위에 다시 10 mL씩 분주하여 이중의 평판배지를 만들었다.
성능/효과
Bacillus subtilis의 경우에서도 앞서의 Serratia marcescens의 경우와 같이 AKMM층에서 가장 높은 항균활성이 나타났으며, 500 μg/mL의 농도 처리 시 7.3mm의 항균활성을 나타내었고, 그 값이 농도 의존적으로 점차 증가하다 최종 농도인 2000 μg/mL에서 9.3의 높은 항균 활성을 볼 수 있었다.
DPPH free radical 소거활성을 측정하여 항산화 활성효과를 알아 본 결과 AKMB층이 286.66 μg/mL에서 50%의 DPPH free radical의 소거활성을 보여 가장 높은 항산화 효과를 나타내었다.
ROS 제거활성 측정 결과에서도 AKMB층이 가장 높은 항산화 효과를 나타내었으며 54.73 μg/mL에서 50%의 ROS 제거 활성을 나타내었고, ONOO- 제거활성 역시 AKMB층이 가장 높게 나타났으며, 65.64 μg/mL에서 50%의 ONOO- 제거활성을 나타냈다.
Rhodococcus equi의 경우에서도 AKMM층에서만 항균활성을 보였으며, AKMM층의 경우는 최저 농도인 500 μg/mL에서 7.2 mm의 항균활성을 보였고 1000, 1500 및 2000 μg/mL 농도에서는 각각 7.6, 9.3 및 10.6 mm의 항균활성을 나타내었으며 실험에 사용한 균주 중에서 가장 높은 항균활성을 나타내었다.
그리고 AKMH층에서는 500, 100 및 1500 μg/mL에서 항균활성이 거의 나타나지 않았으나 최종 농도인 2000 μg/mL 농도에서만 7.0 mm의 clear zone이 측정되어 낮은 항균활성 효과를 볼 수 있었다.
64 μg/mL에서 50%의 ONOO- 제거활성을 나타냈다. 또한 paper disc method를
이용한 항균효과 실험결과, Proteus vulgaris의 경우는 AKMH층과 AKMM층의 두층에서 높은 항균활성을 나타내었고, 그 외 사용한 모든 균주에서는 AKMM층에서 가장
높은 항균활성을 나타냄을 알 수 있었다. 이상의 결과로 항산화효과는 군소내장의 부탄올 분획층인 AKMB층에서 가장 높았으며, 항균효과는 주로 메탄올 분획층인 AKMM층에서 높은 항균활성을 나타내었다.
군소내장의 각 용매별로 DPPH free radical 소거 활성을 측정한 결과는 Table 2와 같다. 여러 분획물 중 AKMB층에서 가장 높은 DPPH free radical 소거활성을 나타내었고 다른 분획층에서는 DPPH free radical의 소거활성이 아주 낮게 나타났다. 즉 AKMB층은 268.
높은 항균활성을 나타냄을 알 수 있었다. 이상의 결과로 항산화효과는 군소내장의 부탄올 분획층인 AKMB층에서 가장 높았으며, 항균효과는 주로 메탄올 분획층인 AKMM층에서 높은 항균활성을 나타내었다. 따라서 군소내장의 AKMB층과 AKMM층에서 항산화 활성과 항균력을 나타내는 효과적인 생리활성물질이 함유되어 있을 것으로 사료되어지며, 앞으로 더욱 심도 있는 연구를 통하여 이러한 물질들의 분리를 위한 연구가 더 필요한 것으로 판단되며 이러한 활성성분을 이용한 식품 저장성과 안전성 향상을 위한 항산화제, 식품첨가제 및 천연 식품 보존제 등의 개발 가능성이 기대되어진다.
6 mm의 항균활성을 나타내었으며 실험에 사용한 균주 중에서 가장 높은 항균활성을 나타내었다. 이상의 결과에서 군소내장 분획물의 주요 항균활성 물질은 극성용매인 메탄올 층에서 주로 잘 녹는 물질로 추정되어진다. 그리고 해양생물의 경우는 항균효과에 대한 연구결과가 거의 드문 실정이므로 특히, 메탄올층에서 항균활성을 보인 군소내장 분획물의 항균활성 성분이 기대되어진다.
후속연구
이상의 결과로 항산화효과는 군소내장의 부탄올 분획층인 AKMB층에서 가장 높았으며, 항균효과는 주로 메탄올 분획층인 AKMM층에서 높은 항균활성을 나타내었다. 따라서 군소내장의 AKMB층과 AKMM층에서 항산화 활성과 항균력을 나타내는 효과적인 생리활성물질이 함유되어 있을 것으로 사료되어지며, 앞으로 더욱 심도 있는 연구를 통하여 이러한 물질들의 분리를 위한 연구가 더 필요한 것으로 판단되며 이러한 활성성분을 이용한 식품 저장성과 안전성 향상을 위한 항산화제, 식품첨가제 및 천연 식품 보존제 등의 개발 가능성이 기대되어진다.
64 μg/mL에서 50%의 ONOO-의 제거활성을 보였으며 다른 분획층에서는 모두 100 μg/mL 이상의 높은 농도에서 제거활성을 나타내었다. 이상으로 DPPH free radical, ROS 및 ONOO- 제거활성 모두 부탄올 분획층인 AKMB층에서 가장 높게 나타났으므로 AKMB층에의 항산화 활성 효과를 알 수 있었으며, 항산화 활성을 나타내는 유효한 생리활성물질이 특히, AKMB층에 함유되어 있을 가능성이 추정되어지며 앞으로 더욱 심도 있는 연구를 통해 활성물질들을 규명하고 구조와 그 기전들을 알아보는 연구가 진행되어야 한다고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
분류학상 군소란?
해양생물은 육상생물과 다르게 내압, 내염 및 저온이라는특수한 환경에서 서식하기 때문에 물리적 방어능력이 부족한 해양생물들이 적자생존의 경쟁 속에서 살아남기 위하여만들어내는 2차 대사산물이 육상생물과는 상이한 화학적 특성을 갖고 있는 경우가 많아 천연자원에서 의약품 등의 생리 활성물질을 탐색하여 개발하고자 하는 노력이 활발히 진행되고 있다(10). 본 연구에 사용되어진 군소(Aplysia kurodai)는 무순목 군소과에 속하는 연체동물로, 우리나라와 일본, 대만 등지의 조간대 얕은 바다에서 주로 서식하고 있으며,홍조류, 갈조류 및 녹조류 등을 먹이로 하며 이들 해조류가 무성한 바위근처에서 주로 볼 수 있다(11). 흑갈색에 회백색 얼룩무늬가 많으며 몸을 보호하는 패각 대신 군청색 색소를 뿜어 자신을 보호하는 특징을 가지며, 일반적으로 조리 시 내장과 보라색 색소를 빼내고 삶아 군소몸통을 먹으며, 경상
군소의 내장 부분은 어떻게 처리되는가?
도 해안지방에서는 제사상에도 올려진다. 그리고 군소 체중의 약 50%나 되는 생식기관을 포함한 내장부분은 거의 대부분 폐기되어진다. 한편, 군소는 단순한 신경계와 동정이 쉬운 거대 뉴런을 지니고 있어 신경생물학 연구에 중요한 실험동물로 이용되고 있고, 미국에서는 군소의 신경계를 이용하여 학습과 기억에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다(12).
천연항균물질 중 상품화되어 있거나 항균성이 알려진 물질은 무엇이 있는가?
로 lysozyme, polylysine, protamine, conalbumin, avidin, 유기산, polyphenol 물질 등이 대표적이다(8,9). 한편, 최근에는 천연소재로서 해양생물에 대한 관심이 증대되어지고 있다.
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