[논문]산겨릅나무 목질부에서 분리한 페놀성 화합물의 DPPH 라디칼 소거활성

권동주; 김진규; 배영수

doi:10.5658/wood.2011.39.1.104

산겨릅나무 목질부에서 분리한 페놀성 화합물의 DPPH 라디칼 소거활성
DPPH Radical Scavenging Activity of Phenolic Compounds Isolated from the Stem Wood of Acer tegmentosum 원문보기

목재공학 = Journal of the Korean wood science and technology, v.39 no.1, 2011년, pp.104 - 112

권동주 (강원대학교 산림바이오소재공학과) , 김진규 (한림대학교 천연의학연구소) , 배영수 (강원대학교 산림바이오소재공학과)

초록
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현재까지 산겨릅나무의 식물화학적인 연구는 수피부에 국한되어 있으며, 목질부의 성분연구는 전혀 보고된 것이 없다. 본 연구는 산겨릅나무 목질부로부터 2개의 flavan 3-ol, 3개의 phenolic acid/alcohol 및 2개의 coumarin 화합물을 컬럼크로마토그래피를 연속적으로 실시하여 분리하였다. 화합물의 구조는 $^1H$-NMR, $^{13}C$-NMR, 2D-NMR 및 MS 스펙트럼을 분석하여, (+)-catechin (1), (-)-epicatechin (2), $p$-hydroxybenzaldehyde (3), syringic alcohol (4), $p$-tyrosol (5), scopoletin (6) 및 cleomiscosin A (7)으로 동정하였으며, 그 중 $p$-hydroxybenzaldehyde (3), syringic alcohol (4), scopoletin (6) 및 cleomiscosin A (7)는 산겨릅나무에서는 처음 분리하였다. 화합물의 DPPH 라디칼 소거활성 측정 결과 (+)-catechin (1)과 (-)-epicatechin (2)은 양성 대조구로 사용한 BHA보다 우수한 항산화 활성을 나타냈다.

Abstract ▼ AI-Helper

There have been few reports on the constituents and biological activity of stem bark of $Acer$ $tegmentosum$, and no phytochemical and biological studies have been reported for stem wood of $A.$ $tegmentosum$. Two flavan 3-ols (1 and 2), three phenolic acid/alcohols (3~5), and two coumarins (6 and 7) were isolated from the stem wood of $A.$ $tegmentosum$ by repeated column chromatography. The structure of isolated compounds were identified as (+)-catechin (1), (-)-epicatechin (2), $p$-hydroxybenzaldehyde (3), syringic alcohol (4), $p$-tyrosol (5), scopoletin (6), and cleomiscosin A (7) on the basis of spectroscopic evidences such as $^1H$-NMR, $^{13}C$-NMR, 2D-NMR and MS spectrum. $p$-Hydroxybenzaldehyde (3), syringic alcohol (4), scopoletin (6), and cleomiscosin A (7) have not been reported from this plant so far. (+)-Catechin (1) and (-)-epicatechin (2) showed the higher 1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity than butylated hydroxyanisole (BHA) used as a positive control.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 민간에서 간질환, 항암, 숙취해소 등에 널리 이용되고 있는 산겨릅나무의 수피와 목질부 중 식물화학적인 연구가 수행된 적이 없는 목질부를 대상으로 칼럼크로마토그래피와 NMR 등의 분광학적 기기분석을 이용하여 7개의 페놀성 화합물의 구조를 동정하였으며, 분리 화합물의 DPPH 라디칼 소거활성을 측정하여 천연 항산화제로서의 이용 가능성을 알아보고자 하였다.

제안 방법

Fraction 1과 2를 MeOH-H2O (1 : 5, 1 : 1, v/v)로 C-18과 Sephadex LH-20 컬럼크로마토그래피를 실시하여 각각 5개(Fr. 11∼15)와 4개(Fr. 21∼24)의 fraction으로 분리하였으며, Fraction 11을 Sephadex LH-20과 silica gel 컬럼크로마토그래피를 반복적으로 실시하여 화합물 3 (13 mg), 4 (17 mg), 5 (250 mg)을 분리하였다.
MPLC (medium pressure liquid chromatography)는 Combiflash Retrieve (ISCO, USA)를 사용하여 silica gel과 C-18 column (200∼400 mesh)을 사용하였으며, Column chromatography용 충진물질은 Sephadex LH-20 (Sigma, Sweden)을 사용하였다.
Methylene 탄소와 methoxyl group 탄소는 δ 63.53과 δ 56.21에서 signal이 관찰되는 것으로 보아 syringic alcohol[12]로 구조를 결정하였다.
산겨릅나무 목질부를 70% acetone 추출한 후 용매의 극성에 따라 분획을 실시하여 동결 건조하였다. 그 중 EtOAc 분획에 대한 Sephadex LH-20, silica gel 및 C-18 column chromatography를 반복적으로 실시하여 7개의 페놀성 화합물을 분리하고 NMR을 이용하여 그 구조를 규명(Fig. 2)하고 DPPH 라디칼 소거활성을 측정하였다.
8 kg을 acetone-H₂O (7 : 3, v/v) 혼합용액에 침지하여 약 3일간, 총 3회 반복 추출하였으며, 추출액은 감압농축기를 이용하여 40℃ 이하에서 농축하였다. 농축한 추출용액은 분획깔때기상에서 헥산(n-hexane), 디클로로메탄(dichloromethane), 에틸아세테이트(ethyl acetate) 및 수용성으로 순차 분획하였으며, 각각의 분획물은 동결 건조하여 조추출물 16.6 g, 에틸아세테이트용성 7.5 g, 수용성 53.9 g 및 고형분 69.7 g을 얻었으며 본 실험에서는 에틸아세테이트용성 6.0 g을 사용하였다.
SO를 사용하였다. 분자량은 질량분석기 (Micromass Autospec M363, UK)를 이용하여 EI-MS는 ion source 250℃, electron energy 70 eV 조건에서 분석하였으며, FAB- MS는 m-nitro benzyl alcohol (NBA)를 matrix로 사용하여 positive ion mode에서 분석을 실시하였다. MPLC (medium pressure liquid chromatography)는 Combiflash Retrieve (ISCO, USA)를 사용하여 silica gel과 C-18 column (200∼400 mesh)을 사용하였으며, Column chromatography용 충진물질은 Sephadex LH-20 (Sigma, Sweden)을 사용하였다.
산겨릅나무 목질부를 70% acetone 용액으로 추출하여 용매의 극성에 따라 분획하였다. 분획물 중 에틸아세테이트 분획에 대한 Sephadex LH-20, C-18 등의 column chromatography를 실시하여 7개의 페놀성 화합물을 분리하였다. 화합물의 구조는 ¹H-NMR, ¹³C-NMR, 2D-NMR 및 MS 스펙트럼을 분석하여, (+)-catechin (1), (-)-epicatechin (2), p-hydroxybenzaldehyde (3), syringic alcohol (4), p-tyrosol (5), scopoletin (6) 및 cleomiscosin A (7)로 구조를 결정하였다.
산겨릅나무 목질부를 70% acetone 용액으로 추출하여 용매의 극성에 따라 분획하였다. 분획물 중 에틸아세테이트 분획에 대한 Sephadex LH-20, C-18 등의 column chromatography를 실시하여 7개의 페놀성 화합물을 분리하였다.
산겨릅나무 목질부를 70% acetone 추출한 후 용매의 극성에 따라 분획을 실시하여 동결 건조하였다. 그 중 EtOAc 분획에 대한 Sephadex LH-20, silica gel 및 C-18 column chromatography를 반복적으로 실시하여 7개의 페놀성 화합물을 분리하고 NMR을 이용하여 그 구조를 규명(Fig.
28에서 나타난다. 이상의 결과로 화합물 1과 2는 (+)-catechin[9]과 (-)-epicatechin[10]으로 구조를 결정하였다.
60에서 signal이 관찰된다. 이상의 결과로 화합물 5는 p-tyrosol[13]로 구조를 결정하였다.
91에서 관찰되었다. 이상의 결과로 화합물 6은 scopoletin[14]으로 구조를 결정하였다.
이상의 결과로 화합물 7은 coumarinolignan 화합물인 cleomiscosin A[15,16]로 구조를 결정하였다.
Positive control은 BHT, BHA 및 α-tocopherol을 사용하였다. 항산화 효능은 흡광도가 50% 감소할 때 나타나는 시료의 라디칼 소거능(IC₅₀)을 3회 반복 측정하여 나타내었다.
화합물의 구조는 1H-NMR, 13C-NMR, 2D-NMR 및 MS 스펙트럼을 분석하여, (+)-catechin (1), (-)-epicatechin (2), p-hydroxybenzaldehyde (3), syringic alcohol (4), p-tyrosol (5), scopoletin (6) 및 cleomiscosin A (7)로 구조를 결정하였다.

대상 데이터

TLC plate는 DC-Plastikfolien Cellulose F (Merck, Germany) 및 preparative TLC (Silica gel 60 F₂₅₄ glass plates, 1 mm, 20 × 20 cm, Merck, Germany)을 사용하였다. TLC 전개용매는 TBA (t-butanol : HOAc : H₂O (3 : 1 : 1, v/v/v))와 6% aqueous HOAc 를 사용하였고 발색제는 vanillin과 1% FeCl₃를 사용하였다. 용매 및 기타 시약은 일급 및 특급 시약을 사용하였다.
산겨릅나무는 2007년 10월 인제군 방태산에서 벌채하여 목질부를 채취하였으며 목재파쇄기를 이용하여 파쇄한 후 실험실에서 2주 이상 기건시킨 후 분쇄기로 분쇄하여 추출용 시료로 사용하였다.
화합물의 구조를 규명하기 위한 NMR기기는 강원대학교 공동실험실습관의 Bruker Avance DPX 400과 600 MHz spectrometer (Germany)를 사용하여 ¹H-NMR (400, 600 MHz), ¹³C-NMR (100, 125 MHz)을 측정하였으며, 분석용매로는 CD₃OD, (CD₃)₂CO 및 (CD₃)₂SO를 사용하였다. 분자량은 질량분석기 (Micromass Autospec M363, UK)를 이용하여 EI-MS는 ion source 250℃, electron energy 70 eV 조건에서 분석하였으며, FAB- MS는 m-nitro benzyl alcohol (NBA)를 matrix로 사용하여 positive ion mode에서 분석을 실시하였다.

성능/효과

9 Hz인 것으로 보아 trans 구조임을 알 수 있었다. ¹³C-NMR 스펙트럼에 서 20개의 signal이 나타났으며, DEPT 스펙트럼으로 methine 탄소 8개, methylene 탄소 1개, quaternary 탄소 9개 및 methoxyl 탄소 1개가 존재함을 알 수 있었다. Lignan moiety의 탄소들은 δ 76.
HMBC (heteronuclear multiple-bond correlation) 스펙트럼에서 methoxyl group 수소들은 각각 C-6 (δ 145.26), C-3' (δ 147.61)과 cross peak가 관찰되었으며 H-7' (δ 4.99)은 C-1 (δ 126.67), C-2 (δ 112.04) 및 C-6' (δ 120.78)과 cross peak가 나타내는 것으로 보아 C-7'에 3'-methoxyl-4-hydrophenyl moiety가 결합하고 있음을 알 수 있었다.
산겨릅나무 목질부에서 분리한 7개의 페놀성 화합물에 대하여 DPPH를 이용한 항산화 활성을 측정한 결과 (Table 4) flavan 3-ol 형태의 (+)-catechin (1)과 (-)-epicatechin (2)의 IC50 값은 4.09와 3.73 µg/ ㎖로 양성대조구인 BHA (IC50 = 4.44 µg/㎖)보다 우수한 항산화 활성을 나타내었다.
화합물 6의 1 H-NMR 스펙트럼에서 두 개의 olefinic 수소가 δ 6.20 (H-3)과 δ 7.82 (H-4)에서 signal이 나타나며 J값이 9.4 Hz인 것으로 보아 coumarin 화합물임을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	산겨릅나무의 효능을 민간에서는 어떻게 알려져 있는가?	)는 우리나라 의 지리산 천왕봉 일대, 중부이북의 고산지대와 만주, 아무르와 우수리강 유역의 일부 산지에만 분포하고 있는 낙엽소교목으로 산저릅나무, 참겨릅나무, 봉목이라고도 부르며 민간에서는 산청목, 벌나무로 잘 알려져 있는 수종이다. 산겨릅나무의 효능을 민간에서는 잎과 잔가지, 수피를 지방간, 간염, 간경병 증, 간암에 뚜렷한 치료 작용이 있으며, 특히 간에 쌓인 독을 풀고 간세포를 살리는 효능이 있고, 이뇨작용이 탁월해 부종이나 신장염에도 치료효과가 있다고 알려져 있다[1,2].
	산겨릅나무의 분포지역은 어디인가?	산겨릅나무(Acer tegmentosum Max.)는 우리나라 의 지리산 천왕봉 일대, 중부이북의 고산지대와 만주, 아무르와 우수리강 유역의 일부 산지에만 분포하고 있는 낙엽소교목으로 산저릅나무, 참겨릅나무, 봉목이라고도 부르며 민간에서는 산청목, 벌나무로 잘 알려져 있는 수종이다. 산겨릅나무의 효능을 민간에서는 잎과 잔가지, 수피를 지방간, 간염, 간경병 증, 간암에 뚜렷한 치료 작용이 있으며, 특히 간에 쌓인 독을 풀고 간세포를 살리는 효능이 있고, 이뇨작용이 탁월해 부종이나 신장염에도 치료효과가 있다고 알려져 있다[1,2].
	산겨릅나무의 성분 및 생리활성에 대한 연구로 Hur[5,6] 등(2006, 2007)은 어떤 보고를 하였는가?	산겨릅나무의 성분 및 생리활성에 대한 연구로는 Shin[3] 등(2006)이 수피 추출물이 간암, 위암, 폐암 등의 암세포 성장 억제 효과를 보고하였으며, Park[4] 등(2006)은 수피로부터 flavonoid, quinone 및 coumarin 등 10개의 다양한 페놀성 화합물을 분리하여 암세포주에 대한 세포독성을 보고한 바 있다. 또한, Hur[5,6] 등(2006, 2007)은 isoprenoid와 phenolic glycoside 등의 화합물을 수피에서 분리하였고, Kwon [7] 등(2007)은 수피에서 6"-O-galloylsalidroside를 비롯한 5개의 페놀성 화합물을 보고하였으며 Tung[8] 등(2008)은 flavonoid와 phenylethyl glycoside 등의 15개의 화합물을 수피에서 분리하여 보고하였다. 산겨릅나무에 대한 식물화학적인 연구는 수피부에 집 중되어 있으며, 현재까지 목질부에 대한 연구는 보고 된 것이 없다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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