In Vitro 항산화능 측정법에 대한 특징 분석과 채소.과일 시료에 대한 적용 사례 고찰 Feature Analysis of Different In Vitro Antioxidant Capacity Assays and Their Application to Fruit and Vegetable Samples원문보기
건강한 삶에 대한 현대인의 관심이 나날이 고조되고 있으며, 이에 따라 노화와 질병의 예방에 효과가 있는 항산화제의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 천연물이나 식품을 소재로 한 식이성 항산화제에 대한 연구는 꾸준히 증가하고 있는 추세이며, 천연물의 소재나 연구 분야의 폭이 매우 넓다. 따라서 다양한 식품 소재의 항산화능을 조사할 수 있는 측정법의 중요성이 크게 부각되고 있다. 현재 약용 식물이나 상용 채소, 과일을 시료로 하여 여러 가지 radical이나 target molecule에 대한 항산화능을 측정할 수 있는 다수의 생체외(in vitro) 측정법이 사용되고 있다. 이에 본 총설에서는 널리 사용되고 있는 항산화능 측정법의 특징을 분석하고 적용 사례를 검토하였다. 식품의 구성 성분은 단일물질이 아닌 복합체로 구성되어 있으므로 하나의 측정법으로 항산화능을 평가할 수가 없다. 그러므로 채소와 과일을 포함한 여러가지 식물성 식품 추출물의 항산화 활성을 정확히 측정하기 위해서는 각 실험에 사용되는 radical과 기전(mechanism), 실험 조건(온도, pH, 실험기기, 시료추출방법, 소요 시간, 비용) 등을 고려하여 적절히 수행되어야 할 것이다. 그러나 이들 측정법의 다양성과 사용 단위의 차이로 인해 각 시료의 항산화능을 객관적으로 비교하는데 어려움이 있는 실정이다. 따라서 향후 항산화능 측정법의 표준화와 표현 단위의 통일이 절실히 요구된다. 또한 in vitro에서 항산화능을 나타내는 채소, 과일 등의 생체 내 활성은 다양한 biomechanism과 polymerphism으로 인해 그 효과를 예측하기가 매우 어렵다. 따라서 in vitro에서의 항산화능 screening 결과를 바탕으로 in vivo에서의 그 효과를 검증하는 연구가 부가적으로 시행되어야 할 것이라 사료된다.
건강한 삶에 대한 현대인의 관심이 나날이 고조되고 있으며, 이에 따라 노화와 질병의 예방에 효과가 있는 항산화제의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 천연물이나 식품을 소재로 한 식이성 항산화제에 대한 연구는 꾸준히 증가하고 있는 추세이며, 천연물의 소재나 연구 분야의 폭이 매우 넓다. 따라서 다양한 식품 소재의 항산화능을 조사할 수 있는 측정법의 중요성이 크게 부각되고 있다. 현재 약용 식물이나 상용 채소, 과일을 시료로 하여 여러 가지 radical이나 target molecule에 대한 항산화능을 측정할 수 있는 다수의 생체외(in vitro) 측정법이 사용되고 있다. 이에 본 총설에서는 널리 사용되고 있는 항산화능 측정법의 특징을 분석하고 적용 사례를 검토하였다. 식품의 구성 성분은 단일물질이 아닌 복합체로 구성되어 있으므로 하나의 측정법으로 항산화능을 평가할 수가 없다. 그러므로 채소와 과일을 포함한 여러가지 식물성 식품 추출물의 항산화 활성을 정확히 측정하기 위해서는 각 실험에 사용되는 radical과 기전(mechanism), 실험 조건(온도, pH, 실험기기, 시료추출방법, 소요 시간, 비용) 등을 고려하여 적절히 수행되어야 할 것이다. 그러나 이들 측정법의 다양성과 사용 단위의 차이로 인해 각 시료의 항산화능을 객관적으로 비교하는데 어려움이 있는 실정이다. 따라서 향후 항산화능 측정법의 표준화와 표현 단위의 통일이 절실히 요구된다. 또한 in vitro에서 항산화능을 나타내는 채소, 과일 등의 생체 내 활성은 다양한 biomechanism과 polymerphism으로 인해 그 효과를 예측하기가 매우 어렵다. 따라서 in vitro에서의 항산화능 screening 결과를 바탕으로 in vivo에서의 그 효과를 검증하는 연구가 부가적으로 시행되어야 할 것이라 사료된다.
Reactive oxygen species (ROS), including singlet oxygen (${O_2}^1$), superoxide anion radical ($O_2{\cdot}^-$), hydroxyl radical ($HO{\cdot}$), peroxyl radical ($ROO{\cdot}$), hydrogen peroxide ($H_2O_2$), and hypochlorous (HOCl), are generated ...
Reactive oxygen species (ROS), including singlet oxygen (${O_2}^1$), superoxide anion radical ($O_2{\cdot}^-$), hydroxyl radical ($HO{\cdot}$), peroxyl radical ($ROO{\cdot}$), hydrogen peroxide ($H_2O_2$), and hypochlorous (HOCl), are generated as byproducts of normal cellular metabolism. ROS induce damage to many biological molecules, such as lipids, proteins, carbohydrates, and DNA. It is widely believed that some degenerative diseases caused by ROS can be prevented by the high intake of fruits and vegetables due to their antioxidant activities. Recently, research on natural antioxidants has become increasingly active in various fields. Several assays have been developed to measure the total antioxidant capacity of antioxidants in fruits and vegetables in vitro. These assays include those for DPPH radical scavenging activity, SOD-like activity, total polyphenol content, oxygen radical absorbance capacity, reducing power, trolox equivalent antioxidant capacity (ABTS assay), single-cell gel electrophoresis (comet assay), and a cellular antioxidant activity assay. Because different antioxidant compounds may act through different mechanisms in vitro, no single assay can fully evaluate the total antioxidant capacity of foods. Due to the complexity of the composition of foods, it is important to be able to measure antioxidant activity using biologically relevant assays. In this review, recently used assays were selected for extended discussion, including a comparison of the advantages and disadvantages of each assay and their application to fruits and vegetables.
Reactive oxygen species (ROS), including singlet oxygen (${O_2}^1$), superoxide anion radical ($O_2{\cdot}^-$), hydroxyl radical ($HO{\cdot}$), peroxyl radical ($ROO{\cdot}$), hydrogen peroxide ($H_2O_2$), and hypochlorous (HOCl), are generated as byproducts of normal cellular metabolism. ROS induce damage to many biological molecules, such as lipids, proteins, carbohydrates, and DNA. It is widely believed that some degenerative diseases caused by ROS can be prevented by the high intake of fruits and vegetables due to their antioxidant activities. Recently, research on natural antioxidants has become increasingly active in various fields. Several assays have been developed to measure the total antioxidant capacity of antioxidants in fruits and vegetables in vitro. These assays include those for DPPH radical scavenging activity, SOD-like activity, total polyphenol content, oxygen radical absorbance capacity, reducing power, trolox equivalent antioxidant capacity (ABTS assay), single-cell gel electrophoresis (comet assay), and a cellular antioxidant activity assay. Because different antioxidant compounds may act through different mechanisms in vitro, no single assay can fully evaluate the total antioxidant capacity of foods. Due to the complexity of the composition of foods, it is important to be able to measure antioxidant activity using biologically relevant assays. In this review, recently used assays were selected for extended discussion, including a comparison of the advantages and disadvantages of each assay and their application to fruits and vegetables.
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문제 정의
현재 약용 식물이나 상용 채소, 과일을 시료로 하여 여러 가지 radical이나 target molecule에 대한 항산화능을 측정할 수 있는 다수의 생체 외(in vitro) 측정법이 사용되고 있다. 이에 본 총설에서는 널리 사용되고 있는 항산화능 측정법의 특징을 분석하고 적용 사례를 검토하였다. 식품의 구성 성분은 단일물질이 아닌 복합체로 구성되어 있으므로 하나의 측정법으로 항산화능을 평가할 수가 없다.
그러므로 각각의 시료에 따라 적절한 측정법의 선택과 사용이 더욱 중요시된다고 사료된다. 이에 본 총설의 목적은 현재 채소와 과일을 포함하여 다양한 시료 추출물에 폭 넓게 사용되고 있는 생체 외(in vitro) 항산화능 측정법의 특징을 분석하고 선행연구에서의 적용사례를 고찰함으로써 다양한 시료에 따른 적합한 측정법의 활용에 기여를 하고자 하였다.
가설 설정
1)TPC stands for total phenolic contents. 2)RP stands for reducing power.
제안 방법
CAA assay의 원리는 2',7'-dichlorofluorescin diacetate(DCFH-DA) probe를 이용하여 세포 내 활성 산소종의 양에 따른 형광 발생 정도를 측정하는 것이다.
세포에 산화적 손상을 유도하는 물질로는 H2O2를 주로 사용하며(46), H2O2 처리 유무에 따라 positive control과 negative control로 구분한다. H2O2에 의해 유도된 세포의 DNA의 손상도나 회복능을 측정하기 위해 시료와 H2O2를 각각 처리한다. 처리된 세포들은 슬라이드의 agarose gel 층에 사이에 끼워 넣어져 lysis 와 alkaline unwinding, electrophoresis 단계를 거치게 된다.
Standard 대조구로 α-tocopherol이나 L-ascorbic acid를 사용하여 시료의 활성과 비교한다.
성능/효과
앞서 언급한 assay를 이용하여 채소와 과일을 대상으로 실시한 항산화능 측정 적용사례를 Table 1에 제시하였다. TPC assay와 DPPH assay는 제시되어진 연구에 높은 빈도로 사용되었으며, 이는 항산화능 측정에 가장 보편적으로 이용되는 방법이 TPC assay와 DPPH assay임을 시사한다. 폴리페놀의 벤젠 고리에 치환되어 있는 여러 개의 hydroxyl group은 free radical과의 환원 반응에 참여함으로써 항산화 활성이 나타나므로 정확한 TPC 측정은 시료의 항산화능을 예측할 수 있는 좋은 지표가 된다.
그러므로 각종 세포주(cell line)를 이용하여 식품과 식이 보충제, phytochemical 등의 생물학적 활성을 검토하고, 지질 과산화 생성물이나 DNA 부가 생성물을 포함한 세포의 산화적 손상을 측정할 수 있는 여러 가지 방법이 이용되고 있다(55,68). 세포 배양을 통한 실험은 비용 면에서 저렴하고 상대적으로 빠르게 결과를 도출할 수 있으며 세포내의 흡수나 분포, 대사 등에 대한 평가도 가능하다. 이러한 측면에서, CAA assay는 채소, 과일을 포함한 식물 추출물의 항산화 활성 측정시 생리학적으로 적절한 실험 방법이라고 사료된다(69).
후속연구
식품의 구성 성분은 단일물질이 아닌 복합체로 구성되어 있으므로 하나의 측정법으로 항산화능을 평가할 수가 없다. 그러므로 채소와 과일을 포함한 여러 가지 식물성 식품 추출물의 항산화 활성을 정확히 측정하기 위해서는 각 실험에 사용되는 radical과 기전(mechanism), 실험 조건(온도, pH, 실험기기, 시료추출방법, 소요 시간, 비용) 등을 고려하여 적절히 수행되어야 할 것이다. 그러나 이들 측정법의 다양성과 사용 단위의 차이로 인해 각 시료의 항산화능을 객관적으로 비교하는데 어려움이 있는 실정이다.
또한 in vitro에서 항산화능을 나타내는 채소, 과일 등의 생체 내 활성은 다양한 biomechanism과 polymerphism으로 인해 그 효과를 예측하기가 매우 어렵다. 따라서 in vitro에서의 항산화능 screening 결과를 바탕으로 in vivo에서의 그 효과를 검증하는 연구가 부가적으로 시행되어야 할 것이라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
호기성 에너지 대사에 반드시 필요한 것은?
인체의 생명유지에 필수적인 호기성 에너지 대사에는 반드시 산소의 이용이 필요하다. 그러나 호흡과정에서 체내로 공급된 산소 중 일부분은 정상세포 대사의 부산물인 활성 산소종(reactive oxygen species, ROS)으로 전환된다.
심각한 산화적 스트레스는 무엇을 일으키는가?
Singlet oxygen(O21) 및 superoxide anion radical(O2·-), hydroxyl radical(HO·), peroxyl radical(ROO·), hydrogen peroxide (H2O2), hypochlorous(HOCl) 등의 활성 산소종은 세포에 산화적 스트레스를 유발하는 것으로 알려져 있다(1). 심각한 산화적 스트레스는 지질 및 단백질, 탄수화물, DNA와 같은 여러 가지 생물학적 분자들에 손상을 일으켜 암과 관상동맥질환 같은 만성적 질병과 노화의 원인이 된다(2).
노화와 질병의 예방에 효과가 있는 항산화제의 연구가 활발히 이루어지고 있는데 특히 관심을 끄는 연구분야는?
건강한 삶에 대한 현대인의 관심이 나날이 고조되고 있으며, 이에 따라 노화와 질병의 예방에 효과가 있는 항산화제의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 천연물이나 식품을 소재로 한 식이성 항산화제에 대한 연구는 꾸준히 증가하고 있는 추세이며, 천연물의 소재나 연구 분야의 폭이 매우 넓다. 따라서 다양한 식품 소재의 항산화능을 조사할 수 있는 측정법의 중요성이 크게 부각되고 있다.
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