유용생리활성의 해조류를 이용한 식품소재 개발 연구의 일환으로, 35종 해조류(갈조류 17종, 홍조류 11종 및 녹조류 7종)의 메탄올 추출물을 대상으로 in-vitro 항산화 및 nitrite 소거활성을 평가하였다. 해조류 추출물($500\;{\mu}g/ml$) 중 감태, 곰피, 대황, 넓패, 패, 모자반, 알송이모자반, 야마자모자반 및 잘피의 9종에서 60% 이상의 DSA 활성을 나타내었으며, ASA활성은 DSA활성과 높은 상관관계를 나타내었다(상관계수 0.855). 환원력 평가 결과에서는 감태, 곰피 및 대황의 3종만이 0.88 ($Abs_{700}$) 이상의 강력한 활성을 나타내었다. 한편 식품에서의 발암인자인 nitrosoamine생성억제와 관련된 NSA평가의 경우, 전체 35종의 해조류 중 19종에서 60% 이상의 NSA를 나타내었으며, 특히 기존에 알려지지 않은 모자반, 야마다모자반, 알송이모자반, 패, 넓패에서 우수한 활성을 확인하였다. 1차 선별된 9종 해조류의 DSA, ASA, NSA의 $IC_{50}$를 조사한 결과, 기존의 항산화능이 알려진 곰피, 대황, 감태 이외에도 야마다모자반 및 넓패에서 강력한 항산화 활성과 nitrite 소거활성을 확인하였다. 본 연구결과는 야마다 모자반 및 넓패를 이용하여 항혈전, 항산화, NSA 활성을 동시에 나타내는 기능성 식품소재로의 개발이 가능함을 제시하고 있다.
유용생리활성의 해조류를 이용한 식품소재 개발 연구의 일환으로, 35종 해조류(갈조류 17종, 홍조류 11종 및 녹조류 7종)의 메탄올 추출물을 대상으로 in-vitro 항산화 및 nitrite 소거활성을 평가하였다. 해조류 추출물($500\;{\mu}g/ml$) 중 감태, 곰피, 대황, 넓패, 패, 모자반, 알송이모자반, 야마자모자반 및 잘피의 9종에서 60% 이상의 DSA 활성을 나타내었으며, ASA활성은 DSA활성과 높은 상관관계를 나타내었다(상관계수 0.855). 환원력 평가 결과에서는 감태, 곰피 및 대황의 3종만이 0.88 ($Abs_{700}$) 이상의 강력한 활성을 나타내었다. 한편 식품에서의 발암인자인 nitrosoamine생성억제와 관련된 NSA평가의 경우, 전체 35종의 해조류 중 19종에서 60% 이상의 NSA를 나타내었으며, 특히 기존에 알려지지 않은 모자반, 야마다모자반, 알송이모자반, 패, 넓패에서 우수한 활성을 확인하였다. 1차 선별된 9종 해조류의 DSA, ASA, NSA의 $IC_{50}$를 조사한 결과, 기존의 항산화능이 알려진 곰피, 대황, 감태 이외에도 야마다모자반 및 넓패에서 강력한 항산화 활성과 nitrite 소거활성을 확인하였다. 본 연구결과는 야마다 모자반 및 넓패를 이용하여 항혈전, 항산화, NSA 활성을 동시에 나타내는 기능성 식품소재로의 개발이 가능함을 제시하고 있다.
In the course of study for the development of functional food ingredients from seaweeds having useful biological activities, the in-vitro antioxidant and nitrite scavenging activities of the methanol extracts prepared from 35 different seaweeds (17 phaeophyta, 11 rhodophyta and 7 chlorophyta) were d...
In the course of study for the development of functional food ingredients from seaweeds having useful biological activities, the in-vitro antioxidant and nitrite scavenging activities of the methanol extracts prepared from 35 different seaweeds (17 phaeophyta, 11 rhodophyta and 7 chlorophyta) were determined. At $500\;{\mu}g/ml$ concentration of the methanol extracts, Ecklonia cava, Ecklonia stolonifera, Eisenia bicyclis (Kjellman) Setchell, Ishige foliacea, I. okamurai, Sargassum confusum, S. fulvellum, S. yamade and Zostera marina showed 60% more DPPH and ABTS scavenging activity. The exceptions were found in I. okamurai and Z. marina, which showed 45% and 53% ABTS scavenging activity, respectively. The correlation coefficient between DPPH and ABTS scavenging activities was 0.855, suggesting that the 9 different seaweeds extracts could scavenge anion and cation radicals concurrently. In reducing power, only E.cava, E.stolonifera and E.bicyclis showed above 0.88 ($Abs_{700}$). In a while, in nitrite scavenging activity at $100\;{\mu}g/ml$ concentration of the methanol extracts, 19 different seaweeds extracts including I. foliacea, I. okamurai, S. confusum, S. fulvellum, and S. yamade showed 60% more activity. Calculation of $IC_{50}s$ of DPPH, ABTS and nitrite scavenging activities of 9 different seaweeds extracts further showed that I. foliacea and S. yamade, besides E.cava, E.stolonifera and E.bicyclis, have strong antioxidant and nitrite scavenging activity. These results suggest that the selected 9 different seaweeds could be developed as functional food ingredients and I. foliacea and S. yamade have potential as novel natural sources of antioxidant and nitrite scavenger.
In the course of study for the development of functional food ingredients from seaweeds having useful biological activities, the in-vitro antioxidant and nitrite scavenging activities of the methanol extracts prepared from 35 different seaweeds (17 phaeophyta, 11 rhodophyta and 7 chlorophyta) were determined. At $500\;{\mu}g/ml$ concentration of the methanol extracts, Ecklonia cava, Ecklonia stolonifera, Eisenia bicyclis (Kjellman) Setchell, Ishige foliacea, I. okamurai, Sargassum confusum, S. fulvellum, S. yamade and Zostera marina showed 60% more DPPH and ABTS scavenging activity. The exceptions were found in I. okamurai and Z. marina, which showed 45% and 53% ABTS scavenging activity, respectively. The correlation coefficient between DPPH and ABTS scavenging activities was 0.855, suggesting that the 9 different seaweeds extracts could scavenge anion and cation radicals concurrently. In reducing power, only E.cava, E.stolonifera and E.bicyclis showed above 0.88 ($Abs_{700}$). In a while, in nitrite scavenging activity at $100\;{\mu}g/ml$ concentration of the methanol extracts, 19 different seaweeds extracts including I. foliacea, I. okamurai, S. confusum, S. fulvellum, and S. yamade showed 60% more activity. Calculation of $IC_{50}s$ of DPPH, ABTS and nitrite scavenging activities of 9 different seaweeds extracts further showed that I. foliacea and S. yamade, besides E.cava, E.stolonifera and E.bicyclis, have strong antioxidant and nitrite scavenging activity. These results suggest that the selected 9 different seaweeds could be developed as functional food ingredients and I. foliacea and S. yamade have potential as novel natural sources of antioxidant and nitrite scavenger.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 해조류를 이용한 기능성 식품소재 개발의 기본자료로 이용하고자 국내 연안에서 수확된 33종의 해조류와 전 세계적으로 식용으로 널리 사용되는 포도송이해초(베트남산) 및 코토니(인도네시아산)를 대상으로 항산화능을 광범위하게 비교하였다. 그 결과 곰피, 대황, 감태, 야마다모자반 및 넓패에서 강력한 항산화 활성과 nitrite 소거활성을 확인하였기에 이에 보고하는 바이다.
또한 일부 연구가 다수의 해조류를 대상으로 항산화 활성을 상호 비교 검토한 바 있으나, 강원 지역의 7종 해조류(다시마, 괭생이모자반, 곰피, 구멍쇠미역, 고리매, 김, 지누아리)[11], 국민 다소비 해조류 5종(다시마, 톳, 미역, 파래, 김)[19] 등의 제한된 시료를 대상으로 이루어져 왔다. 따라서 본 연구에서는 해조류를 이용한 기능성 식품소재 개발의 기본자료로 이용하고자 국내 연안에서 수확된 33종의 해조류와 전 세계적으로 식용으로 널리 사용되는 포도송이해초(베트남산) 및 코토니(인도네시아산)를 대상으로 항산화능을 광범위하게 비교하였다. 그 결과 곰피, 대황, 감태, 야마다모자반 및 넓패에서 강력한 항산화 활성과 nitrite 소거활성을 확인하였기에 이에 보고하는 바이다.
본 연구에서는 35종의 해조류 추출물을 대상으로 in-vitro 항산화 및 nitrite 소거활성을 평가하였다. 기존 해조류의 항산화 활성 관련연구는 개별 해조류에 대한 다양한 활성 연구 중의 일부로 보고되어 있으며, 주로 감태[5,14] 곰피[11], 톳[12], 서실[2] 및 파래[19] 등에 집중되어 있다.
제안 방법
1차 선별된 9종 해조류의 항산화능 및 NSA의 IC50를 Fig. 2의 결과에 기초하여 계산하였다. Table 3에 나타낸 바와 같이 vitamin C의 DSA, ASA 및 NSA의 IC50는 각각 13.
국내 연안에서 수확된 33종의 해조류와 2종의 베트남 및 인도네시아의 해조류의 항산화능을 광범위하게 비교하였다(Table 1). 먼저 해조류 추출물 농도 500 μg/ml 농도에서 DSA를 평가한 결과, 17종의 갈조류에서는 감태, 곰피, 대황, 넓패, 패, 모자반, 알송이모자반 및 야마자모자반의 8종에서 60% 이상의 활성을 나타내었으며, 홍조류의 경우 11종 모두에서 6~20%의 매우 낮은 DSA를 보였다.
본 실험에 사용된 해조류들은 갈조류 17종, 홍조류 11종 및 녹조류 7종의 35종으로, 최근 보고[1]와 동일한 시료를 사용하였다(Table 1). 메탄올 추출물 조제를 위해서는 해조류들의 이물질을 제거하고 수돗물로 세척한 후 실온에서 음건하고, 건조 해조류들을 믹서기로 분쇄한 후 건조분말 해조류에 10배 부피의 메탄올을 가한 후 상온에서 2일 추출하였으며, 이를 4회 반복한 후 추출액을 모아 50℃에서 감압 농축하여 추출물을 제조하였다[1].
, USA)를 가하고 혼합하였다. 이후 15분간 실온에서 방치 후 520 nm에서 흡광도를 측정하여 잔존 nitrite 양을 측정하였다. NSA (%)는 다음의 식에 의해 계산하였다[5].
조제된 추출물은 dimethylsulfoxide (DMSO)에 녹인 후 적당한 농도로 희석하여 항산화 활성을 평가하였으며, 항산화 활성은 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH) anion 소거능[28], 2,2-azobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate) (ABTS) cation 소거능[20] 및 환원력[11]을 측정하여 평가하였다. 대조 구로는 vitamin C (Sigma Co.
조제된 희석용액 190 μl와 해조류 시료 10 μl를 혼합한 후 상온에서 6분간 반응시킨 후 734 nm에서 흡광도를 측정하고 다음의 식에 의해 ASA를 결정하였다[19].
5 ml를 넣어 반응을 종료하고 4,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 회수하였다. 회수한 상등 액을 0.1% ferric chloride 용액과 5:1 (v/v) 비율로 혼합하고 700 nm에서 흡광도를 측정하여 환원력을 평가하였다[11,20].
대상 데이터
조제된 추출물은 dimethylsulfoxide (DMSO)에 녹인 후 적당한 농도로 희석하여 항산화 활성을 평가하였으며, 항산화 활성은 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH) anion 소거능[28], 2,2-azobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate) (ABTS) cation 소거능[20] 및 환원력[11]을 측정하여 평가하였다. 대조 구로는 vitamin C (Sigma Co., USA)를 사용하였으며, 용매대조구로는 DMSO를 사용하였다. 각각의 활성 평가는 각각 3회 이상 반복한 실험의 mean±SD로 표시하였으며, 소거능 평가에서 50%의 소거능이 나타나는 시료 농도를 IC50로 나타내었다.
조제된 추출물은 dimethylsulfoxide (DMSO)에 녹인 후 적당한 농도로 희석하여 항산화 활성을 평가하였으며, 항산화 활성은 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH) anion 소거능[28], 2,2-azobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate) (ABTS) cation 소거능[20] 및 환원력[11]을 측정하여 평가하였다. 대조 구로는 vitamin C (Sigma Co., USA)를 사용하였으며, 용매대조구로는 DMSO를 사용하였다. 각각의 활성 평가는 각각 3회 이상 반복한 실험의 mean±SD로 표시하였으며, 소거능 평가에서 50%의 소거능이 나타나는 시료 농도를 IC50로 나타내었다.
본 실험에 사용된 해조류들은 갈조류 17종, 홍조류 11종 및 녹조류 7종의 35종으로, 최근 보고[1]와 동일한 시료를 사용하였다(Table 1). 메탄올 추출물 조제를 위해서는 해조류들의 이물질을 제거하고 수돗물로 세척한 후 실온에서 음건하고, 건조 해조류들을 믹서기로 분쇄한 후 건조분말 해조류에 10배 부피의 메탄올을 가한 후 상온에서 2일 추출하였으며, 이를 4회 반복한 후 추출액을 모아 50℃에서 감압 농축하여 추출물을 제조하였다[1].
데이터처리
실험 결과는 SPSS 18.0 버전을 사용하여 mean±SD로 나타내었으며, 각 군간의 차이는 ANOVA Tukey LSD 통계처리방법으로 통계적 유의성 검정을 조사하였다.
05로 하였다. 항산화 활성 평가 결과들의 상관관계 검토는 SigmaPlot 2001 (Ver 7.0)의 linear regression을 이용하였다.
성능/효과
35종 해조류 추출물(100 μg/ml)을 대상으로, 식품에서의 발암인자인 nitrosoamine생성억제와 관련된 NSA평가의 경우 17종의 갈조류 중 11종에서 70% 이상의 활성을 나타내었으나, 홍조류의 경우 방사무늬김 1종에서만 80.82%의 소거능을 나타내었다(Table 2).
5 μg/ml 이하의 저농도에서는 대황과 감태가 가장 우수하였으나, 250 μg/ml 이상의 고농도에서는 모자반과 야마다모자반에서 우수한 소거능을 나타내었다. ASA의 경우 모든 시험농도에서 감태, 곰피 및 대황 추출물이, 환원력 평가의 경우 대황 추출물이 다른 해조류 추출물과 비교할 때 우월한 활성을 나타내었다. NSA의 경우에는 곰피, 대황, 감태 추출물이 모든 시험농도에서 가장 강력한 활성을 나타내었다.
09%로 양이온 소거능이 매우 강력하였다. RP 측정의 경우, DSA 및 ASA 분석결과와 다른 양상을 나타낸바, 감태, 곰피 및 대황의 3종만이 0.88 이상의 강력한 활성을 나타내었다. 활성대조구로 사용된 vitamin C의 경우, 12.
각각의 활성 평가는 각각 3회 이상 반복한 실험의 mean±SD로 표시하였으며, 소거능 평가에서 50%의 소거능이 나타나는 시료 농도를 IC50로 나타내었다.
855의 상관계수를 나타내어, 대부분의 항산화 활성을 나타내는 해조류 시료는 음이온 및 양이온 소거능을 동시에 가짐을 추측할 수 있었다. 그러나, DSA와 RP (상관계수 0.536), ASA와 RP (상관계수 0.70), ASA와 NSA (상관계수 0.345), DSA와 NSA (상관계수 0.323) 및 RP와 NSA (상관계수 0.23)는 상관 관계가 높지 않았다. 이러한 결과는 해조류에서는 polyphenol 물질 이외의 다양한 물질들이 항산화 및 nitrite 소거에 관여함을 추측하게 한다.
82%의 소거능을 나타내었다(Table 2). 녹조류의 경우에는 구멍갈파래를 제외한 모든 시료에서 65% 이상의 소거능을 보여 갈조류와 녹조류가 홍조류보다 일반적으로 NSA가 높음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 vitamin C (12.
이러한 결과는 해조류에서는 polyphenol 물질 이외의 다양한 물질들이 항산화 및 nitrite 소거에 관여함을 추측하게 한다. 따라서 35종의 해조류 중 항산화능 및 NSA 활성을 동시에 나타내는 감태, 곰피, 대황, 패, 넓패, 모자반, 알송이모자반, 야마다모자반 및 잘피의 9종을 1차 선별하였다.
먼저 해조류 추출물 농도 500 μg/ml 농도에서 DSA를 평가한 결과, 17종의 갈조류에서는 감태, 곰피, 대황, 넓패, 패, 모자반, 알송이모자반 및 야마자모자반의 8종에서 60% 이상의 활성을 나타내었으며, 홍조류의 경우 11종 모두에서 6~20%의 매우 낮은 DSA를 보였다.
7 μg/ml의 IC50를 나타내었다. 이러한 결과로서 기존에 알려진 대황, 감태, 곰피의 우수한 항산화능 및 NSA를 재확인할 수 있었으며, 추가적으로 야마다모자반 및 넓패 등의 유용 활성을 확인하였다. 본 연구에서 우수한 항산화능으로 최종선별된 넓패의 경우, 항고혈압 활성[4] 및 항균활성[24]이 확인되어 있으며, 최근 항산화능을 가지는 phlorotannins 화합물이 학술대회에서 보고된 바 있다[30].
2에 나타내었다. 전체적으로 해조류 추출물 농도 증가에 따라 평가 활성의 증가가 나타났다. DSA의 경우 62.
패 추출물의 경우 500 μg/ml 농도에서 DSA는 60.45%로 우수한 반면 ASA는 45.01%로 나타나 상대적으로 음이온 소거능이 우수함을 알 수 있었으며, 고리메 추출물의 경우 DSA는 11.01%로 미미하였으나 ASA는 51.09%로 양이온 소거능이 매우 강력하였다.
1에 나타내었다. 해조류의 경우 DSA와 ASA분석결과는 약 0.855의 상관계수를 나타내어, 대부분의 항산화 활성을 나타내는 해조류 시료는 음이온 및 양이온 소거능을 동시에 가짐을 추측할 수 있었다. 그러나, DSA와 RP (상관계수 0.
활성대조구로 사용된 vitamin C의 경우, 12.5 μg/ml 농도에서 DSA, ASA 및 RP는 각각 47.94%, 87.97% 및 0.517을 나타내어 우수한 활성이온 소거능 및 환원력을 가짐을 확인하였다.
후속연구
그러나 현재까지 야마다모자반에 대한 생활사 및 생리활성 연구가 진행된 바는 없다. 따라서 야마다모자반에 대해서는 추가적인 연구가 필요하며, 특히 야마다모자반의 우수한 항혈전 활성이 최근 확인되었으므로[1], 항산화, NSA 및 항혈전능을 동시에 가지는 유용 해양생물소재로 개발할필요가 있다고 판단된다. 현재 최종선정 해조류들을 대상으로 활성물질의 정제 및 기작 연구가 진행 중에 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
체내 산화성 물질이 생체 내 비특이적 항산화 물질들과 특이적 항산화 효소 시스템에 제거되지 못한 경우 어떤 문제점이 나타나는가?
생명체는 생명을 영위하기 위해 에너지 생산이 필수적이며, 에너지 생산과정 중 산소를 최종전자 수용체로 사용하는 경우 활성산소(reactive oxygen species)의 생성은 불가피하다. 이러한 반응성이 강한 산화성 물질들은 생체 내 비특이적 항산화 물질들과 특이적 항산화 효소 시스템에 의해 제거되어야 하며, 그렇지 못한 경우 세포막 지질 및 DNA 손상, 세포사멸, 노화 및 암 등을 유발하게 된다[2].
국내 주요 해조류 식품 재료는 무엇인가?
삼면이 바다로 둘러싸여 있는 한국은 다양한 해양생물을 식용, 약용 및 화장품 등으로 이용하여 왔으며, 해조류 생산이전 세계 4위에 달할 만큼 해조류 이용 및 양식산업이 매우 발달해 있다[13]. 특히 김, 미역, 다시마, 청각, 파래, 톳 등의 해조류는 국내 주요 식품재료이며, 이들을 이용한 다양한 건 제품, 염장품, 조미품 및 식품 첨가물을 가공, 판매하고 있다. 해조류의 경우 주로 재배, 수확 및 저장에 관한 연구[13]에서 벗어나, 다양한 생리활성에 대한 연구가 진행되면서 식품, 의약품 및 화장품 분야의 이용이 빠르게 증가되고 있다.
기존 해조류 추출물 이용한 항산화 활성 관련 연구 대상으로 어떤 것이 있는가?
본 연구에서는 35종의 해조류 추출물을 대상으로 in-vitro 항산화 및 nitrite 소거활성을 평가하였다. 기존 해조류의 항산화 활성 관련연구는 개별 해조류에 대한 다양한 활성 연구 중의 일부로 보고되어 있으며, 주로 감태[5,14] 곰피[11], 톳[12], 서실[2] 및 파래[19] 등에 집중되어 있다. 또한 일부 연구가 다수의 해조류를 대상으로 항산화 활성을 상호 비교 검토한 바 있으나, 강원 지역의 7종 해조류(다시마, 괭생이모자반, 곰피, 구멍쇠미역, 고리매, 김, 지누아리)[11], 국민 다소비 해조류 5종(다시마, 톳, 미역, 파래, 김)[19] 등의 제한된 시료를 대상으로 이루어져 왔다. 따라서 본 연구에서는 해조류를 이용한 기능성 식품소재 개발의 기본자료로 이용하고자 국내 연안에서 수확된 33종의 해조류와 전 세계적으로 식용으로 널리 사용되는 포도송이해초(베트남산) 및 코토니(인도네시아산) 를 대상으로 항산화능을 광범위하게 비교하였다.
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