쇠비름의 생리활성을 알아보기 위하여 무기물 함량 및 항산화 활성을 분석하였다. 쇠비름의 무기물은 총 9종 검출되었으며, 총량은 6025.80 mg/100 g으로 칼륨이 3846.99 mg/100 g으로 가장 높았다. 물 및 에탄올 추출물의 추출 수율은 각각 14.84% 및 24.93%였다. 쇠비름 에탄올 추출물의 총 페놀화합물 및 플라보노이드 함량은 각각 58.16 mg/g, 20.08 mg/g으로 물 추출물(49.09 mg/g, 14.98 mg/g)보다 유의적으로 높았다. 항산화 활성 및 아질산염 소거활성은 시료의 첨가량에 따라 유의적으로 상승하였으며, 에탄올 추출물이 물 추출물보다 활성이 더 높았다. ${\alpha}$-glucosidase 저해활성은 에탄올 추출물이 유의적으로 높은 활성을 보였다. 따라서, 쇠비름의 물 및 에탄올 추출물은 항산화 활성 및 혈당강하에 효과적일 것으로 판단되며, 시료 중의 무기물, 페놀 화합물 및 플라보노이드 함량과 관련성이 높을 것으로 사료된다.
쇠비름의 생리활성을 알아보기 위하여 무기물 함량 및 항산화 활성을 분석하였다. 쇠비름의 무기물은 총 9종 검출되었으며, 총량은 6025.80 mg/100 g으로 칼륨이 3846.99 mg/100 g으로 가장 높았다. 물 및 에탄올 추출물의 추출 수율은 각각 14.84% 및 24.93%였다. 쇠비름 에탄올 추출물의 총 페놀화합물 및 플라보노이드 함량은 각각 58.16 mg/g, 20.08 mg/g으로 물 추출물(49.09 mg/g, 14.98 mg/g)보다 유의적으로 높았다. 항산화 활성 및 아질산염 소거활성은 시료의 첨가량에 따라 유의적으로 상승하였으며, 에탄올 추출물이 물 추출물보다 활성이 더 높았다. ${\alpha}$-glucosidase 저해활성은 에탄올 추출물이 유의적으로 높은 활성을 보였다. 따라서, 쇠비름의 물 및 에탄올 추출물은 항산화 활성 및 혈당강하에 효과적일 것으로 판단되며, 시료 중의 무기물, 페놀 화합물 및 플라보노이드 함량과 관련성이 높을 것으로 사료된다.
We investigated the mineral content and antioxidant activity of Portulaca oleracea for biological properties. Total mineral content was 6025.80 mg/100 g, and potassium was the highest at 3846.99 mg/100 g. Water and 80% ethanol extract yields were 14.84% and 24.93%, respectively. The contents of phen...
We investigated the mineral content and antioxidant activity of Portulaca oleracea for biological properties. Total mineral content was 6025.80 mg/100 g, and potassium was the highest at 3846.99 mg/100 g. Water and 80% ethanol extract yields were 14.84% and 24.93%, respectively. The contents of phenolic compounds and flavonoids of ethanol extract were 58.16 mg/g and 20.08 mg/g, and were significantly higher than that of its water extract (49.09 mg/g and 14.98 mg/g, respecitvely). Antioxidant activities and nitrite scavenging activity was significantly elevated in a dose-dependent manner, and that of ethanol extract was higher than that of the water extract. ${\alpha}$-Glucosidase inhibition activity of ethanol extract was significantly higher than the water extract as well. We suggest that the biological properties of Portulaca oleracea are due to its mineral and phenolic contents.
We investigated the mineral content and antioxidant activity of Portulaca oleracea for biological properties. Total mineral content was 6025.80 mg/100 g, and potassium was the highest at 3846.99 mg/100 g. Water and 80% ethanol extract yields were 14.84% and 24.93%, respectively. The contents of phenolic compounds and flavonoids of ethanol extract were 58.16 mg/g and 20.08 mg/g, and were significantly higher than that of its water extract (49.09 mg/g and 14.98 mg/g, respecitvely). Antioxidant activities and nitrite scavenging activity was significantly elevated in a dose-dependent manner, and that of ethanol extract was higher than that of the water extract. ${\alpha}$-Glucosidase inhibition activity of ethanol extract was significantly higher than the water extract as well. We suggest that the biological properties of Portulaca oleracea are due to its mineral and phenolic contents.
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문제 정의
쇠비름은 오래전부터 약재 또는 식품 소재로 다양하게 이용되어 왔으며, 특히 폴리페놀 화합물의 함량에 기인하여 항산화 활성이 높으며, 재배조건에 따라 생리활성에도 차이가 큰 것으로 보고되어 있다[2,28]. 따라서 본 연구는 자연산 쇠비름 중의 무기물 함량을 분석하고, 쇠비름 추출물을 이용하여 생리활성을 분석함으로써 기능적 측면에서 천연 항산화제 및 식품소재로써의 활용도를 알아보고자 하였다.
제안 방법
총 페놀화합물의 함량은 Folin-Denis법[10]에 따라 각 추출물 1 ml에 Foline-Ciocalteau 시약과 10% Na2CO3용액을 각1 ml씩 차례로 가하여 충분히 혼합한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. Caffeic acid (Sigma Co., St. Louis, USA)를 표준물질로 사용하여 얻은 검량선으로부터 총 페놀화합물의 함량을 산출하였다. 플라보노이드 함량은 Moreno 등[33]의 방법에 따라 추출물 1 ml에 10% aluminum nitrate 및 1 M potassium acetate 각 0.
3 ml를 차례로 가하여 혼합하고 실온에서 40분간 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin (Sigma Co., St. Louis, USA)을 표준물질로 하여 얻은 검량선으로부터총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
동결건조된 쇠비름 분말 30 g에 물 및 80% 에탄올을 각각1 l씩 가하고, 70℃의 수욕조상에서 환류냉각장치에 의해 24시간씩 2회 반복 추출하였다. 각 추출물을 여과한 후, 여액을 회전식 진공증발 농축기로 농축하여 추출 건조물을 얻은 다음, 증류수로 농도를 조정하여 항산화 활성 측정에 사용하였다. 추출수율은 쇠비름 건조 분말에 대해 추출 후 건조물의 중량 백분비(%)로 계산하였다.
1 M NaOH 100μl 반응을 정지시킨 후 405 nm에서 흡광도(SOD)를 측정하였다[3]. 각 효소 저해활성은 효소액을 첨가하지 않은 실험구의흡광도(BOD) 및 시료 무첨가구의 흡광도(COD)를 각각 측정하여 다음의 식에 따라 저해활성을 계산하였다.
동결건조된 쇠비름 분말 30 g에 물 및 80% 에탄올을 각각1 l씩 가하고, 70℃의 수욕조상에서 환류냉각장치에 의해 24시간씩 2회 반복 추출하였다. 각 추출물을 여과한 후, 여액을 회전식 진공증발 농축기로 농축하여 추출 건조물을 얻은 다음, 증류수로 농도를 조정하여 항산화 활성 측정에 사용하였다.
무기물의 정량은 Chung 등[6]의 방법을 개량하여 분해용 플라스크에 시료 1 g에 진한 황산과 질산을 차례로 10 ml씩 가한 다음 hot plate 상에서 무색으로 변할 때까지 분해하여 100 ml로 정용한 후, Inductively Coupled Plasma (ICP, Optima 3300DV, Perkin-Elmer Co., USA)로 분석하였다. 이때, RF generator는 27.
쇠비름의 물 및 80% 에탄올 추출물을 2,000 μg/ml의 농도로 조정한 후 pH meter (410, Thermo Orion, Beverly, USA)로 쇠비름 추출물의 pH를 측정하였다.
각 추출물을 여과한 후, 여액을 회전식 진공증발 농축기로 농축하여 추출 건조물을 얻은 다음, 증류수로 농도를 조정하여 항산화 활성 측정에 사용하였다. 추출수율은 쇠비름 건조 분말에 대해 추출 후 건조물의 중량 백분비(%)로 계산하였다.
대상 데이터
쇠비름(Portulaca oleracea L. Portulacaceae)은 경북 영덕군에서 자생된 어린순을 채취하여 동결 건조시킨 분말(80∼100mesh)을 한빛농장(Yeongdeok-gun, Korea)으로부터 구입하여 실험에 사용하였다.
데이터처리
각 시료군에 대한 유의차 검정은 분산분석을 한 후 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test 및 Student t-test를 실시하였다.
각 실험은 5회 이상 반복실험을 통하여 결과를 얻었고 SPSS 12.0을 사용하여 통계처리 하였으며, 각각의 시료에 대해 평균±표준편차로 나타내었다.
이론/모형
ABTS[2,2-azinobis-(3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulphonate)]라디칼 소거활성은 Re 등[37]의 방법에 따라 7 mM ABTS 용액에 potassium persulfate를 2.4 mM이 되도록 용해시킨 다음 암실에서 12∼16시간 동안 반응시켰다.
DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 라디칼 소거활성 측정은 Blois [1]의 방법에 따라 시료의 전자공여 활성으로 측정 하였다. 즉, 일정농도의 시료 추출물 2 ml에 10 mg/100 ml의 DPPH 용액 2 ml를 가하여 상온에서 10초간 진탕 교반한 후 20분간 반응시켜 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.
5가 되도록 증류수로 희석시킨 후 3 ml를 취하고, 시료액 1 ml를 혼합한 후 실온에서 10분간 반응시켜 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Nitric oxide 소거활성은 Song과 Moon[39]의 방법에 따라 시료액 0.5 ml에 10 mM sodium nitroprusside 용액 0.5 ml를 가하여 25℃의 수욕조상에서 150분간 반응시켰다. 여기에 0.
아질산염 소거활성은 Kim 등[16]의 방법에 따라 1 mM NaNO2 용액 1 ml에 시료액 1 ml를 가하고 0.1 N HCl과 0.2 M 구연산 완충액(pH 2.5)를 가하여 총 부피를 10 ml로 하였다. 이 용액을 37°C에서 1시간 반응시킨 후 반응액 1 ml를 취하여 2% 초산용액 3 ml와 Griess reagent (1% sulfanilic acid 1% naphthylamine＝1:1, v/v) 0.
총 페놀화합물의 함량은 Folin-Denis법[10]에 따라 각 추출물 1 ml에 Foline-Ciocalteau 시약과 10% Na2CO3용액을 각1 ml씩 차례로 가하여 충분히 혼합한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. Caffeic acid (Sigma Co.
Louis, USA)를 표준물질로 사용하여 얻은 검량선으로부터 총 페놀화합물의 함량을 산출하였다. 플라보노이드 함량은 Moreno 등[33]의 방법에 따라 추출물 1 ml에 10% aluminum nitrate 및 1 M potassium acetate 각 0.1 ml, ethanol 4.3 ml를 차례로 가하여 혼합하고 실온에서 40분간 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin (Sigma Co.
성능/효과
125 μg/ml 농도에서 물 추출물은 3.40%, 에탄올 추출물은 1.44%로 활성이 낮았으나, 250 μg/ml 이상의 농도에서물 추출물은 4.50∼29.57%, 에탄올 추출물은 5.47∼39.30%로 시료의 농도가 증가함에 따라 아질산염 소거활성은 유의적으로 증가하였다.
125 μg/ml 및 1,000 μg/ml 농도의 에탄올 추출물은 각각 30.93%, 33.71%로 물 추출물(26.42%, 30.41%)보다 유의적으로 높았으나, 그 외의 농도에서 물 및 에탄올 추출물의 NO 라디칼 소거활성은 유의적인 차이를 보이지 않았다.
반면에 500 μg/ml 이상의 농도에서는 에탄올 추출물이 90% 이상의 소거활성으로 물 추출물에 비해 소거활성이 높았으나 유의차는 보이지 않았다. ABTS 라디칼 소거활성은 모든 농도에서 추출물의 농도가 높아짐에 따라 유의적으로 증가하였으며, 물 및 에탄올 추출물의 라디칼 소거활성은 비슷하여 추출물간의 유의차는 보이지 않았다. 특히, 500 μg/ml 농도에서는 125 μg/ml 농도보다 소거활성이 약 2배로 증가하였으며, 500~2,000 μg/ml 농도에서는 약 90% 이상의 소거활성으로 시료의 농도간에도 유의차가 적었다.
DPPH 라디칼 소거활성은 125 μg/ml 농도에서 물 및 에탄올 추출물은 각각 69.92%와 58.19%로 물 추출물의 소거활성이 유의적으로 높았다.
따라서, 본 실험에서 쇠비름 물 추출물에 비해 에탄올 추출물의 α-glucosidase 저해활성이 높게 나타난 것도 시료 중의 페놀화합물 및 플라보노이드 함량과 관련성이 높을 것으로 판단된다.
또한, 쇠비름 추출물의 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거활성이 대체로 50% 이상인 것에 반해 NO 라디칼 소거활성은 2,000 μg/ml 첨가시에도 50% 미만의 소거활성으로 다른 라디칼 소거활성 측정 결과보다 다소 낮은 활성이었으며, 시료의 농도 증가에 따른 소거활성의 변화도 크지 않았다.
420 nm에서 추출물의 흡광도 값은 갈색화 반응생성물의 함량을 예측할 수 있으며, 흡광도 값이 클수록 항산화성 물질의 함량이 많은 것으로 보고되고 있다[41]. 본 실험결과에서도 에탄올 추출물은 물 추출물보다 갈색화 반응 생성물의 함량이 많은 것으로 확인되어, 쇠비름의 에탄올 추출물은 영양성분 함량및 항산화 활성이 높아 기능성 식품소재로 유효할 것으로 예측된다.
로 환원정도를 측정하는 것으로 이는 전자공여를 통한 라디칼 소거활성과도 관련이 높아 시료의환원력은 DPPH 라디칼 소거활성과 비례적이며, 또한 시료중의 페놀성 화합물의 함량과도 일치하는 것으로 보고된 바 있다[40]. 본 연구결과 쇠비름의 물 및 에탄올 추출물은 총 페놀화합물 및 플라보노이드의 함량이 높아 이들 물질이 환원력에기여하기 때문인 것으로 판단된다.
본 실험결과, 쇠비름 추출물은 물 추출물보다 80% 에탄올 추출물에서 DPPH 라디칼 소거활성, ABTS 라디칼 소거활성이 높게 나타나 쇠비름의 항산화 물질이 에탄올에 잘 용출되기 때문인 것으로 판단되는데, Lim과 Quah [28]는 쇠비름의 성숙도 및 재배지에 따라 총 페놀화합물의 함량과 FRAP법에 의한 항산화 활성의 관계를 비교한 결과, 모든 시료 조건에서 페놀화합물의 함량에 비례적으로 항산화 활성이 증가된다고 보고한 바 있다. 본 연구결과도 쇠비름 에탄올 추출물 중의총 페놀화합물이 함량에 기인하여 항산화 활성이 높은 것으로 사료된다.
7배 정도 높았다. 쇠비름 물 및 에탄올 추출물의 pH는 각각 5.16 및 4.66이었으며, 갈색도는 쇠비름의 에탄올 추출물이 1.23으로 물 추출물(0.26)보다 훨씬 높았다.
1과 같다. 쇠비름 물 및 에탄올 추출물의총 페놀화합물 함량은 각각 49.09 mg/g, 58.16 mg/g, 플라보노이드 함량은 각각 14.98 mg/g, 20.08 mg/g으로 에탄올 추출물에서 유의적으로 높았다. Lee 등[25]은 울릉도산 산채식물중 쇠비름 잎과 쇠비름과에 속하는 쇠무릎 씨 및 뿌리의 메탄올 추출물의 총 페놀화합물과 플라보노이드 함량을 측정한결과, 쇠비름 잎 추출물에서 각각 53.
쇠비름 추출물의 NO 라디칼 소거활성은 125∼1,000 μg/ml 농도에서 물 추출물에 비해 에탄올 추출물의 활성이 더 높았 지만, 2,000 μg/ml 농도에서는 물 추출물(43.92%)이 에탄올 추출물(38.99%)보다 더 높은 활성이었다.
쇠비름 추출물의 NO 라디칼 소거활성은 125∼1,000μg/ml 농도에서 물 추출물에 비해 에탄올 추출물의 소거활성이 더 높았다.
쇠비름 분말을 물과 80% 에탄올로 각각 추출하여 얻은 추출물의 수율, pH 및 갈색도를 측정한 결과는 Table 2와 같다. 쇠비름을 물 및 에탄올로 추출하였을 때, 추출 수율은 각각 14.84%와 24.93%로 에탄올 추출물의 수율이 물 추출물보다약 1.7배 정도 높았다. 쇠비름 물 및 에탄올 추출물의 pH는 각각 5.
시료의 첨가 농도에 따라 저해활성은 농도 증가에 의존적으로 상승하였으며, 물 및 에탄올 추출물은 2,000 μg/ml 농도에서 각각 84.78%, 94.63%로 125 μg/ml 농도에 비해 약 3배 높은 저해활성을 보 였다.
이와 같이 쇠비름 중의 무기물의 함량이 연구자간에 다소간의 상이함을 보이는데, 이러한 현상은 식물류의 경우 자생지역, 기후, 토양 등의 자연 조건과 시료 전처리, 분석방법 및 기기조건 등에 따라 차이를 보일 수 있으나, 본 연구결과와 마찬가지로 칼륨, 마그네슘 및 칼슘이 쇠비름의 주된 무기물 임은 확인할 수 있었다.
7배∼4배 정도 아질산염 소거활성이 증가한 것과 유사한 경향이었다. 차류 및 약용식물류의 아질산염 소거활성은 메탄올 추출물이 물 추출물보다 높게 나타났으며, 이는 메탄올 추출물에서 페놀화합물의 용출이 높았기 때문이라고 보고되어 있는데[27], 본 실험결과에서 쇠비름의 에탄올 추출물이 물 추출물에 비해 아질산염 소거활성이 높았던 것도 에탄올 추출물에서 페놀화합물이 높게 정량된 것과 관련이 있다고 판단된다.
쇠비름 분말의 무기물 함량은 Table 1과 같다. 총 9종의 무기물을 확인하였으며, 총 무기물의 함량은 6025.80 mg/100 g이 었다. 특히, 칼륨이 3846.
추출물의 농도가 증가함에 따라 물 추출물은 0.15∼1.07, 에탄올 추출물은 0.17∼1.15의 범위로 유의적인 증가를 보였으며, 250 μg/ml 이상의 농도에서 쇠비름 에탄올 추출물은 물 추출물에 비해 유의적으로 활성이 높았다.
특히, 500 μg/ml 농도에서는 125 μg/ml 농도보다 소거활성이 약 2배로 증가하였으며, 500~2,000 μg/ml 농도에서는 약 90% 이상의 소거활성으로 시료의 농도간에도 유의차가 적었다.
특히, 모든 농도에서 에탄올 추출물은 물 추출물에 비해 저해활성이 높았으며, 125 μg/ml 및 1,000 μg/ml 농도에서 에탄올 추출물은 물 추출물보다 약 1.5배 높은 α-glucosidase 저해활성을 보였다.
80 mg/100 g이 었다. 특히, 칼륨이 3846.99 mg/100 g으로 월등히 높았으며, 총 무기물 함량의 약 63.8%를 차지하였다. 다음으로 마그네슘과 칼슘은 각각 872.
후속연구
식물류의 무기물과 페놀성 화합물은 일반적으로 항암, 동맥 경화 및 심혈관 질환의 예방에 효과적인 것으로 알려진 바 있는데[12], 이들 물질에 기인하여 쇠비름의 물 및 에탄올 추출물은 항산화 활성이 높고, 혈당 강하에도 효과적일 것으로 판단된다. 따라서 쇠비름은 생리활성이 증대된 기능성 식품 및 천연 항산화제로써의 이용가치가 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
쇠비름의 유효성분은 어떻게 되는가?
우리나라 각지의 길가, 채소밭, 빈터 등지에서 흔히 볼 수 있으며, 15～30 cm높이로 지면을 따라 비스듬히 퍼지면서 자라고 5~9월경에 황색의 꽃이 피며, 식용으로는 봄에서 여름까지의 연한 순을 데쳐 나물로 먹기도 한다[4]. 유효성분으로는 noradrenalin, flavonoids, coumarin, succinic acid, glutamic acid 등이 확인된 바 있으며[38], 비타민 B1, B2 및 malic acid [42], γ-linolenic acid와 같은 ω-3계 지방산이 쇠비름의 전초에 풍부한 것으로 보고된 바 있다[29,35]. 이와 같이 쇠비름의 영양성분에 기인된 생리활성은 항균 작용[26], 항암 효과[22]에 대한 보고가 있으며, 그 외 항괴혈병제, 진경제, 이뇨제, 구충제및 피부진정제로도 이용되는 것으로 알려지고 있다[11].
쇠비름은 무엇인가?
쇠비름(Portulaca oleracea L.)은 쇠비름과(Portulaca)의 한해 살이 식물로 돼지풀, 도둑풀, 말비름이라고 하며 생약명으로는 마치현(馬齒莧), 오행초(五行草고)라고 불린다[4]. 우리나라 각지의 길가, 채소밭, 빈터 등지에서 흔히 볼 수 있으며, 15～30 cm높이로 지면을 따라 비스듬히 퍼지면서 자라고 5~9월경에 황색의 꽃이 피며, 식용으로는 봄에서 여름까지의 연한 순을 데쳐 나물로 먹기도 한다[4].
쇠비름의 특징은 무엇인가?
)은 쇠비름과(Portulaca)의 한해 살이 식물로 돼지풀, 도둑풀, 말비름이라고 하며 생약명으로는 마치현(馬齒莧), 오행초(五行草고)라고 불린다[4]. 우리나라 각지의 길가, 채소밭, 빈터 등지에서 흔히 볼 수 있으며, 15～30 cm높이로 지면을 따라 비스듬히 퍼지면서 자라고 5~9월경에 황색의 꽃이 피며, 식용으로는 봄에서 여름까지의 연한 순을 데쳐 나물로 먹기도 한다[4]. 유효성분으로는 noradrenalin, flavonoids, coumarin, succinic acid, glutamic acid 등이 확인된 바 있으며[38], 비타민 B1, B2 및 malic acid [42], γ-linolenic acid와 같은 ω-3계 지방산이 쇠비름의 전초에 풍부한 것으로 보고된 바 있다[29,35].
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