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문제 정의
- 천궁은 실제 임상에서 가장 많이 사용되는 약물로, 향신료 및 기능성 식품 소재로의 활용 가능성이 높은 약용자원이다. 본 연구에서는 황국과 백국 발효에 의한 천궁을 대상으로 항산화 및 항당뇨 활성을 측정하였다. 항산화 활성에 있어 DPPH radical scaveging activity는 황국첨가 천궁 발효구가 가장 높은 항산화 활성을 나타냈다.
- 이에 본 연구에서는 항산화작용과 다양한 약리활성을 갖는 천궁을 발효시킴으로서 다양한 생리활성 기능을 비교 측정하여 유용한 생물 소재로서의 이용 가능성을 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 2mM DPPH 용액 1ml을 잘 혼합한 후 상온의 암소에서 30분간 방치하여 multiplate spectrophotometer 517nm에서 흡광도를 측정하였다. 3회 반복 실험하여 그 평균값을 사용하였으며 DPPH radical 소거능은 시료 용액의 첨가구와 무첨가구 사이의 흡광도의 차이를 아래와 같이 백분율로 나타내었으며, DPPH radicals scav-enging activity의 값이 50%가 되는 시료의 농도를 IC50값으로 구하였다. 아래와 같이 계산하여 나타내었다.
- DPPH (1,1-diphenyl-2-picrytydrazyl) radical을 이용한 항산화활성은 Blois의 방법을 변형시켜 사용하였다20). DPPH radical에 대한 전자공여능을 측정하는 것으로 1000 μg/ml의 농도로 제조한 각각의 시료 1ml에 0.
- DPPH radical에 대한 전자공여능을 측정하는 것으로 1000 μg/ml의 농도로 제조한 각각의 시료 1ml에 0.2mM DPPH 용액 1ml을 잘 혼합한 후 상온의 암소에서 30분간 방치하여 multiplate spectrophotometer 517nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 각 발효구의 pH는 시료 10g에 증류수 40ml를 가하여 균질화한 후 pH meter(DKK-TOA, Japan)를 이용하여 실온에서 3회 반복하여 측정하였고, 당도는 refractometer (PAL-BX/RI, Atago Co., Japan)로 측정하였다.
- 천궁 50g에 증류수 90ml를 각각 같은 배합비로 500ml 유리재질의 용기에 정밀히 정량 후 autocrave (vision scientific,VS-1321-80,80ℓ) 에서 121℃, 15분간 멸균하였다. 이에 황국과 백국을 각각 천궁 무게 대비 10%에 해당하는 양을 첨가하고 골고루 혼합한 후 다시 증류수 100ml을 가하고 밀폐하여 Low Temp Incubator (vision scientific, VS-1203pl)에서 38℃조건 하에 3일간 발효시켰다.
- 을 개량하여 분석하였다. 즉, 시료 1g을 취하고 증류수를 가하여 50배 희석한 용액 3mL와 DNS (dinitro salicylic acid； Sigma Chemical, St. Louis, MO, USA) 시약 3mL를 혼합하여 100℃에서 15분간 중탕 가열한 다음 Rochelle salt 1mL를 가하여 반응을 안정시킨 후 냉각수로 방냉한 용액을 분광광도계 (Multi-Mode Microplate Reader, Biotek, USA)를 사용하여 570nm에서 흡광도를 측정하였다. 분석용 표준용액은 glucose (Sigma Chemical)를 사용하여 0.
- 천궁 50g에 증류수 90ml를 각각 같은 배합비로 500ml 유리재질의 용기에 정밀히 정량 후 autocrave (vision scientific,VS-1321-80,80ℓ) 에서 121℃, 15분간 멸균하였다. 이에 황국과 백국을 각각 천궁 무게 대비 10%에 해당하는 양을 첨가하고 골고루 혼합한 후 다시 증류수 100ml을 가하고 밀폐하여 Low Temp Incubator (vision scientific, VS-1203pl)에서 38℃조건 하에 3일간 발효시켰다.
대상 데이터
- 천궁 발효 균주로 쓰인 황국은 고두밥을 쪄 Aspergillus oryzae을 입국 후 36℃에서 15시간 배양과정을 거쳐 1차 뒤집기 후에 다시 38℃로 온도를 조정하여 배양을 마친 다음 50℃에서 24시간 건조하여 사용하였다. 백국은 고두밥을 쪄 Aspergillus Kawauchi를 입국한 후, 배양기에서 36℃, 2일간 배양을 거쳐 50℃에서 24시간 건조하여 사용하였다. 실험에 쓰인 두 균은 각각 분말화를 거친 후 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 천궁은 국내산 천궁(Cnidium officinale Makino)으로 경동 시장 예랑건재한약방에서 구입하여 시료로 사용하였으며, 건조시킨 천궁은 멸균 후 실험에 사용하였다.
- 백국은 고두밥을 쪄 Aspergillus Kawauchi를 입국한 후, 배양기에서 36℃, 2일간 배양을 거쳐 50℃에서 24시간 건조하여 사용하였다. 실험에 쓰인 두 균은 각각 분말화를 거친 후 사용하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 SPSS (ver. 10, Statistical Package for Social Science, Chicago, IL, USA) 통계프로그램의 one-way ANOVA를 실시한 후 p<0.05의 유의수준에서 Duncan's multiple range test에 의하여 각 실험구의 평균치 간의 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- Amylase 활성측정은 DUN (Dextrinogenic Unit of Nagase)법에 의하여 측정하였다23). 1% 전분기질액 (pH7.
- 환원당은 Miller의 방법19)을 개량하여 분석하였다. 즉, 시료 1g을 취하고 증류수를 가하여 50배 희석한 용액 3mL와 DNS (dinitro salicylic acid； Sigma Chemical, St.
성능/효과
- 당도를 측정한 결과는 Fig. 2로 세 실험구 모두 발효가 진행되면서 당도가 점차 높아지는 양상을 보였으며, 그 중에서 황국이 9.2°Bx로 가장 높은 당도를 나타냈다.
- 본 실험에서 각 천궁 발효구를 이용하여 α-Amylase에 대한 저해 활성을 검토한 결과 백국첨가 천궁 발효구의 저해 활성은 18.41%로 황국첨가 천궁 발효구 15.88%에 비해 약간 높게 나타났다.
- 본 실험에서는 α-Glucosidase 저해율이 무첨가 발효구에서 31.12%를 나타내어 다른 생약의 α-Glucosidase 저해율과 비교하여 볼 때31-33), 1mg/ml의 농도에서 비교적 높은 저해율을 보였다고 판단할 수 있겠다.
- 본 실험에서는 황국첨가 천궁 발효구가 86.6%로 가장 높은 항산화 활성을 나타내었고, 백국첨가 천궁 발효구는 무첨가 천궁 발효구보다 약간 낮은 77.9%로 백국 발효에 의해 낮아지는 경향을 보였다. 이는 전체적으로 볼 때 기존의 연구와 비교하여 높은 수치를 나타내었다고 볼 수 있으며 기존의 합성 항산화제의 문제점을 보완할 수 있는 천연 항산화제로서의 가능성을 보여주었다.
- 9%로 백국 발효에 의해 낮아지는 경향을 보였다. 이는 전체적으로 볼 때 기존의 연구와 비교하여 높은 수치를 나타내었다고 볼 수 있으며 기존의 합성 항산화제의 문제점을 보완할 수 있는 천연 항산화제로서의 가능성을 보여주었다.
- 1과 같이 나타내었다. 천궁 발효구의 pH는 모두 산성을 나타내었고, 세 실험구 모두 시간이 경과함에 따라 발효가 진행되면서 pH가 조금씩 감소하는 양상을 보였으며 백국 발효구에서 pH가 좀더 낮아지는 경향을 나타내어 천궁의 분해와 흡수에 보다 나은 효과를 보일 것이라 추정할 수 있다.
- 항당뇨 활성을 평가하는 α-Amylase 저해 활성에서는 백국첨가 발효구의 활성이, α-Glucosidase 저해 활성에서는 황국첨가 발효구의 활성이 각각 높은 효과를 나타냈다.
- 환원당 함량은 3일이 경과함에 따라 황국, 백국 발효에 의해 모두 증가하는 추세를 보였다. 무첨가 천궁 발효구의 경우 0.
후속연구
- 12%를 나타내어 다른 생약의 α-Glucosidase 저해율과 비교하여 볼 때31-33), 1mg/ml의 농도에서 비교적 높은 저해율을 보였다고 판단할 수 있겠다. 또한 백국첨가 발효구에서는 8.14%로 비교적 낮은 저해율을 보였지만, 황국첨가 천궁 발효구에서는 47.86%로 무첨가 발효구보다 더욱 높은 저해율을 보여 당뇨 등의 대사성질환에 대해 예방 혹은 치료효과가 있는 기능성식품과 약품의 개발에 좋은 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 항당뇨 활성을 평가하는 α-Amylase 저해 활성에서는 백국첨가 발효구의 활성이, α-Glucosidase 저해 활성에서는 황국첨가 발효구의 활성이 각각 높은 효과를 나타냈다. 이로서 천궁은 발효 후 항산화 및 항당뇨 활성이 높아짐을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 기능성 식품 및 의약품 소재로의 개발에 기여할 것으로 기대한다.
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