[논문]국내산 나무딸기류 과일의 항산화 및 암세포 항증식 활성

정하나; 이희재; 조현노; 황금택

doi:10.3746/jkfn.2012.41.12.1649

국내산 나무딸기류 과일의 항산화 및 암세포 항증식 활성
Antioxidant and Anti-Proliferative Activities of Rubus Fruits in Korea 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.41 no.12, 2012년, pp.1649 - 1655

정하나 (서울대학교 식품영양학과.생활과학연구소) , 이희재 (서울대학교 식품영양학과.생활과학연구소) , 조현노 (서울대학교 식품영양학과.생활과학연구소) , 황금택 (서울대학교 식품영양학과.생활과학연구소)

초록
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본 연구에서는 국내에서 재배한 나무딸기류 과일(blackberry, Korean raspberry, black raspberry, boysenberry, golden raspberry)을 손으로 으깨거나 녹즙기를 사용하여 추출하여 이 추출물의 항산화 성분 및 항산화능을 분석하고, in-vitro 모델을 이용하여 각 추출물의 NO 소거능과 암세포항증식 활성을 분석하였다. 과일추출물의 총 polyphenol과 flavonoid 함량은 각각 0.6~8.9 mg/g과 0.1~7.9 mg/g으로 그 종류에 따라 다양하였다. Black raspberry 추출물은 갈지않고 추출하여도 다른 나무딸기류 과일에 비하여 polyphenol과 flavonoid를 매우 많이 함유하고 있었으며, blackberry, Korean raspberry, golden raspberry를 갈아서 추출한 것이 으깨어서 추출한 것보다 polyphenol 함량과 항산화능이 유의적으로 높았다. 또한 나무딸기류 과일추출물의 항산화능은 총 polyphenol(R=0.995) 및 flavonoid(R=0.967) 함량이 높을수록 증가하는 상관관계가 있었다. 나무딸기류 과일추출물 모두 0.25 mg/mL 이상의 농도에서 유의적인 NO소거능을 보였으며, 과일을 으깨어 추출한 것과 갈아서 추출한 것 간에 차이는 없었다. 나무딸기류 과일추출물을 0.1, 0.25, 0.5 mg/mL의 농도로 HT-29와 KATO-3 암세포에 처리하였을 때 이들 세포의 증식을 각각 3~32%와 0~57%씩 억제시켰다. Blackberry와 Korean raspberry는 0.5 mg/mL 농도에서 갈아서 추출한 추출물이 으깬 것보다 유의적으로 HT-29 암세포 증식을 억제했으며, KATO-3 암세포에서는 과일을 으깨어 추출한 것과 갈아서 추출한 것 간에 차이가 없었다. 나무딸기류 과일추출물의 NO 소거능이 증가할수록 HT-29(R=0.602)와 KATO-3(R=0.498) 암세포 증식 억제효과도 증가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to determine the polyphenols, flavonoids and antioxidant activity (FRAP) of the extracts (crushed by hand or a homogenizer) of Rubus fruits (blackberry, Korean raspberry, black raspberry, boysenberry and golden raspberry) produced in Korea. In addition, their nitric oxide (NO) scavenging activity in RAW 264.7 cells and anti-proliferative activity in HT-29 and KATO-3 cells were investigated. Polyphenol and flavonoid contents in the Rubus fruits ranged from 0.6 to 8.9 and from 0.1 to 7.9 mg/g fresh fruit, respectively. Black raspberry had the highest polyphenol and flavonoid contents among the Rubus fruits. The homogenized extracts of blackberry, Korean raspberry and golden raspberry fruits showed significantly higher polyphenol and FRAP values than the hand-crushed extracts. FRAP values of the Rubus fruit extracts were significantly correlated with their polyphenol (R=0.995) and flavonoid (R=0.967) contents. The Rubus fruit extracts suppressed the NO secretions in LPS-treated RAW264.7 cells. There were no significant differences between extracts obtained by crushing by hand and those obtained using a homogenizer. Proliferation rates of HT-29 and KATO-3 cancer cells treated with the Rubus fruit extracts at 0.1, 0.25 and 0.5 mg/mL were reduced by 3~32% and 0~57%, respectively. The homogenized extracts of blackberry and Korean raspberry fruits had significantly higher anti-proliferation activity against HT-29 cancer cells than the hand-crushed extracts. However, extraction method did not show any significant difference on proliferation of KATO-3 cancer cells. The NO scavenging activity of the Rubus fruit extracts were significantly correlated with the anti-proliferation activities of the HT-29 (R=0.602) and KATO-3 cells (R=0.498).

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

모든 배양이 완료된 후에 배양액 100 μL와 동량의 Griess 시약을 가하고 20분간 상온에서 반응시킨 후 ELISA microplate reader를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. Sodium nitrite(Sigma Chemical Co.)의 농도별 표준곡선을 이용하여 배양액의 NO 농도를 산출하였다.
반응시킨 용액은 분광광도계를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정 하였다. 각 시료의 항산화능은 hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchromane-2-carboxylic acid(trolox, Sigma Chemical Co.) 표준곡선을 이용하여 산출하였다.
4에 나타냈다. 나무딸기류 과일추출물을 0.1, 0.25, 0.5 mg/ mL의 농도로 HT-29 세포와 KATO-3 세포에 처리하였을때 이들 세포의 증식을 각각 3～32%와 0～57%씩 억제시켰다. 갈아서 추출한 golden raspberry를 제외한 모든 나무딸기류 과일추출물이 0.
다섯 가지 나무딸기류 과일추출물의 암세포 증식 억제효 과를 알아보기 위하여 MTT assay를 수행하였으며, 24시간 동안 처리한 나무딸기 추출물이 대장암세포인 HT-29 세포와 위암세포인 KATO-3 세포의 증식에 미치는 영향은 Fig.4에 나타냈다. 나무딸기류 과일추출물을 0.
다섯 종류의 나무딸기류 과일을 각각 20 g씩 취하여 손으로 으깨어 씨앗을 제거하거나 녹즙기(Angelia, Angel Juicer Co., Ltd., Busan, Korea)를 사용하여 씨앗까지 갈아 100 mL의 60%(v/v) ethanol(Samchun Pure Chemicals, Pyeongtaek, Korea)에서 1시간 동안 상온 추출하였다. 각 ethanol 추출액 들은 Whatman No.
배양한 RAW264.7, HT-29, KATO-3 세포를 96 well plate에 각각 1 × 105 cells/well, 5 × 104 cells/ well, 5 × 104 cells/well로 분주하고 24시간 동안 배양한 후에 각 well의 배양액을 suction하고, FBS를 포함하지 않은 DMEM-F12(Gibco BRL) 배지에 녹인 추출물 시료를 0.1∼ 20 mg/mL 농도로 처리하고 24시간 동안 배양하였다.
본 연구에서는 국내에서 재배한 나무딸기류 과일(blackberry, Korean raspberry, black raspberry, boysenberry, golden raspberry)을 손으로 으깨거나 녹즙기를 사용하여 추출하여 이 추출물의 항산화 성분 및 항산화능을 분석하고, in-vitro 모델을 이용하여 각 추출물의 NO 소거능과 암세포 항증식 활성을 분석하였다. 과일추출물의 총 polyphenol과 flavonoid 함량은 각각 0.
그러나 국내산 나무딸기류에 대한 선행 연구들은 과일이나 씨앗의 일반성분과 화학적 특성만을 분석하였으며, 항산화능과 생리활성에 대해서는 일반적으로 보급되는 소수의 품종에 한정되어 수행되었다(7,9,14). 본 연구에서는 국내에서 재배한 다섯 종류의 나무딸기류 과일의 추출에 있어서 씨앗성분의 혼입이 항산화 성분 및 항산화능에 미치는 영향을 분석하고, in vitro 모델을 이용하여 각 추출물의 NO 소거능(RAW264.7)과 암세포(HT-29, KATO-3)의 항증식 활성을 비교 분석하였다.
10% AlCl₃ (Samchun Pure Chemicals) 용액 150 μL를 첨가하여 상온에서 5분 동안 반응시킨 후, 1 M NaOH (Samchun Pure Chemicals) 500 μL를 첨가하고 분광광도계를 사용하여 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 flavonoid 함량은 catechin(Sigma Chemical Co.) 표준곡선을 이용하여 산출하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용한 RAW264.7 세포는 DMEM(Gibco BRL, Grand Island, NY, USA) 배지, HT-29와 KATO-3 세포는 RPMI(Gibco BRL) 배지를 사용하였으며, 모두 5% fetal bovine serum(Gibco BRL)과 1% penicillin/streptomycin(Gibco BRL)을 첨가하여 37℃의 CO₂ 인큐베이터에서 배양하였다. 세포가 80% 정도 증식하면 phosphate buffer saline(PBS, pH 7.
전북 고창군에서 2008년 재배한 다섯 종류의 나무딸기류 blackberry, Korean raspberry, black raspberry, boysenberry, golden raspberry를 구입하여 실험에 사용할 때까지 -20 ℃에서 냉동 보관하였다. 본 실험에 사용한 세포주는 대식세포 RAW264.7, 대장암세포 HT-29, 위암세포 KATO-3으로서 한국세포주은행(KCLB, Seoul, Korea)에서 분양 받았다.
전북 고창군에서 2008년 재배한 다섯 종류의 나무딸기류 blackberry, Korean raspberry, black raspberry, boysenberry, golden raspberry를 구입하여 실험에 사용할 때까지 -20 ℃에서 냉동 보관하였다. 본 실험에 사용한 세포주는 대식세포 RAW264.

데이터처리

실험결과의 통계처리는 SPSS program(version 12.0, SPSS, Chicago, IL, USA)을 이용하여 one-way ANOVA test 및 Duncan`s multiple range test를 하였다. 항산화 및 암세포 항증식 지표들의 상관관계는 Pearson 상관분석을 수행하여 상관계수(R) 및 유의확률을 구하였다.
0, SPSS, Chicago, IL, USA)을 이용하여 one-way ANOVA test 및 Duncan`s multiple range test를 하였다. 항산화 및 암세포 항증식 지표들의 상관관계는 Pearson 상관분석을 수행하여 상관계수(R) 및 유의확률을 구하였다.

이론/모형

Nitric oxide(NO)의 농도는 Griess 시약(0.5% sulfanilamide, 2.5% phosphoric acid, 0.05% N-1-naphthylethylenediamine, Sigma Chemical Co.)을 이용하여 배양액 내의 nitrite 농도를 측정하는 Izumi 등의 방법(19)으로 분석하였다. RAW264.
나무딸기류 과일의 총 flavonoid 함량은 Zhishen 등이 개발한 방법(16)을 사용하여 측정하였다. 증류수로 희석한 동결건조 시료(5 mg/mL) 500 μL에 5% NaNO₃(Samchun Pure Chemicals) 용액을 75 μL 넣고 잘 섞어 상온에서 5분간 반응 시켰다.
나무딸기류 과일의 총 polyphenol 함량은 Singleton과 Noble이 개발한 방법(15)을 사용하여 측정하였다. 증류수로 희석한 동결건조 시료(10 mg/mL) 20 μL에 증류수 1.
나무딸기류 과일의 항산화능은 Benzie와 Strain이 개발한 ferric reducing antioxidant power(FRAP) 방법(17)을 사용 하여 측정하였다. 37℃에서 15분 동안 데운 FRAP 시약[300mM sodium acetate buffer(pH 3.
나무딸기류 과일추출물의 항산화능을 알아보기 위하여 FRAP 방법을 이용하였고, 잘 알려진 항산화제인 trolox의표준곡선을 이용하여 구한 시료의 항산화 활성은 Fig. 2와 같다. 과일의 추출방법과 상관없이 black raspberry 추출물의 항산화능이 가장 높았으며, 으깨서 추출한 golden raspberry의 항산화능이 가장 낮았다(p<0.
다섯 가지 나무딸기류 과일추출물의 세포독성을 알아보기 위하여 MTT assay를 수행하였다. 나무딸기 추출물이RAW264.
본 실험에 사용한 MTT 실험은 Mosmann이 개발한 방법(18)을 이용하였다. 배양한 RAW264.

성능/효과

9 mg/g으로 그 종류에 따라 다양하였다. Black raspberry 추출물은 갈지 않고 추출하여도 다른 나무딸기류 과일에 비하여 polyphenol과 flavonoid를 매우 많이 함유하고 있었으며, blackberry, Korean raspberry, golden raspberry를 갈아서 추출한 것이 으깨어서 추출한 것보다 polyphenol 함량과 항산화능이 유의적으로 높았다. 또한 나무딸기류 과일추출물의 항산화능은 총 polyphenol(R=0.
Blackberry, Korean raspberry, golden raspberry를 갈아서 추출한 것이 으깨서 추출한 것보다 유의 적으로 높았으며(p<0.05), black raspberry와 boysenberry에서는 유의적인 차이가 없었다(p<0.05).
5 mg/mL의 농도로 HT-29와 KATO-3 암세포에 처리하였을 때 이들 세포의 증식을 각각 3～32%와 0～57%씩 억제했다. Blackberry와 Korean raspberry는 0.5 mg/mL 농도에서 갈아서 추출한 추출물이 으깬 것보다 유의적으로 HT-29 암세포 증식을 억제했으며, KATO-3 암세포에서는 과일을 으깨어 추출한 것과 갈아서 추출한 것 간에 차이가 없었다. 나무딸기류 과일추출물의 NO 소거능이 증가할수록 HT-29(R=0.
Blackberry와 Korean raspberry는 0.5 mg/mL 농도에서 갈아서 추출한 추출물이 으깬 것보다 유의적으로 암세포 증식을 억제했으며(p<0.05), black raspberry와 boysenberry 추출물은 추출 방법이 암세포 증식 억제율에 영향을 주지 않았다(p<0.05).
Korean raspberry를 갈아서 추출한 것이 으깨어서 추출한 것보다 유의적으로 flavonoid 함량이 높았다(p<0.05).
3B와 같다. MTT assay를 수행하여 LPS(100 ng/mL)에 의한 세포독성이 없는 것을 확인하였다. LPS를 처리하지 않은 대조군의 NO 농도는 4.
과일을 손으로 으깨거나 녹즙기로 갈아서 추출했을 때 모두 black raspberry 추출물의 polyphenol 함량이 가장 높았으며, 으깨어 추출한 golden raspberry에 가장 적게 함유되어 있었다(p<0.05).
과일의 추출방법과 상관없이 black raspberry 추출물의 항산화능이 가장 높았으며, 으깨서 추출한 golden raspberry의 항산화능이 가장 낮았다(p<0.05).
과일의 형태에 따라서는 갈아서 추출한 나무딸기류 과일추출물을 처리한 세포의 상관계수가 0.689(p<0.001)로서 으깨어서 추출한 추출물을 처리한 세포의 상관계수(0.540, p<0.001)보다 높았고, KATO-3 세포는 으깨서 추출한 추출물을 처리한 세포의 상관계수(0.579, p<0.001)가 갈아서 추출한 나무 딸기류 과일추출물을 처리한 세포의 상관계수(0.500, p< 0.01)보다 높았다.
967) 함량이 높을수록 증가하는 상관관계가 있었다. 나무딸기류 과일추출물 모두 0.25 mg/mL 이상의 농도에서 유의적인 NO 소거능을 보였으며, 과일을 으깨어 추출한 것과 갈아서 추출한 것 간에 차이는 없었다. 나무딸기류 과일추출물을 0.
5 mg/mL 농도에서 갈아서 추출한 추출물이 으깬 것보다 유의적으로 HT-29 암세포 증식을 억제했으며, KATO-3 암세포에서는 과일을 으깨어 추출한 것과 갈아서 추출한 것 간에 차이가 없었다. 나무딸기류 과일추출물의 NO 소거능이 증가할수록 HT-29(R=0.602)와 KATO-3(R=0.498) 암세포 증식 억제효과도 증가하였다.
나무딸기류 과일추출물의 암세포 증식 억제효과와 NO 소거능의 상관관계를 분석한 결과, NO 소거능과 HT-29 증식 억제율과의 상관계수는 0.602(p<0.001)였고, KATO-3 증식 억제율과의 상관계수는 0.498(p<0.001)이었다(Fig. 5).
나무딸기류 과일추출물의 총 polyphenol 및 flavonoid 함량과 FRAP의 상관관계를 분석한 결과, 총 polyphenol 함량과 FRAP의 상관계수는 0.995(p<0.001)이며, 총 flavonoid 함량과 FRAP의 상관계수는 0.967(p<0.001)이었다.
68) 함량과 유의적인 상관관계가 있다는 Du 등 (22)의 연구와 유사하다. 나무딸기류 과일추출물의 총 polyphenol 및 flavonoid 함량이 높을수록 유의적으로 항산화능이 증가하며, 총 polyphenol 함량이 총 flavonoid 함량보다 나무딸기류 과일추출물의 항산화능과 높은 상관관계를 가진다는 것을 알 수 있다.
다섯 가지의 나무딸기류 과일추출물 모두 0.25 mg/mL 이상의 농도에서 LPS를 처리한 대조군에 비하여 유의적인 NO 소거능을 보였으며, 0.5 mg/mL의 농도에서는 갈아서 추출한 black berry 추출물이 유의적으로 가장 높은 NO 소거능을 보였고(p<0.05), 과일을 으깨어 추출한 것과 갈아서 추출한것 간에 차이는 없었다.
다섯 종류의 나무딸기 추출물은 0.5 mg/mL의 농도에서 과일의 형태와 상관없이 유의적으로 KATO-3 세포의 증식을 억제하였으며(p<0.01, p<0.001), 갈아서 추출한 blackberry와 Korean raspberry 추출물과 으깨서 추출한 boysenberry 추출물은 0.25 mg/mL의 농도에서도 유의적으로 암세포의 증식을 억제하였다.
1과 같다. 다섯 종류의 나무딸기류 과일 중에서 black raspberry 추출물에 flavonoid가 가장 많이 함유되어 있었으며, golden raspberry 추출물에 가장 적게 함유되어 있었다. Korean raspberry를 갈아서 추출한 것이 으깨어서 추출한 것보다 유의적으로 flavonoid 함량이 높았다(p<0.
대조군과 나무딸기 추출물(1, 2.5, 5, 10, 20 mg/mL)을 24시간 처리한 실험군의 세포 생존율을 비교한 결과, 다섯 가지 나무딸기류 과일추출물 모두 2.5 mg/mL 이하의 농도에서는 세포독성이 없는 것으로 나타나(p<0.05), 일반 세포에 독성 을 미치지 않는 농도(0.1～0.5 mg/mL)에서 추후 실험을 수행하였다.
Black raspberry 추출물은 갈지 않고 추출하여도 다른 나무딸기류 과일에 비하여 polyphenol과 flavonoid를 매우 많이 함유하고 있었으며, blackberry, Korean raspberry, golden raspberry를 갈아서 추출한 것이 으깨어서 추출한 것보다 polyphenol 함량과 항산화능이 유의적으로 높았다. 또한 나무딸기류 과일추출물의 항산화능은 총 polyphenol(R=0.995) 및 flavonoid(R=0.967) 함량이 높을수록 증가하는 상관관계가 있었다. 나무딸기류 과일추출물 모두 0.
01)보다 높았다. 이러한 결과는 나무딸기류 과일추출물의 NO 소거능이 증가할수록 암세포 증식 억제효과도 증가한다는 상관관계를 설명할 수 있다. 또한 암세포의 종류에 따라서 증식을 억제하는 유효성분이 다르고 나무딸기류의 종류에 따라서 씨앗의 성분도 다르므로(24), 과일의 추출 시 씨앗 성분의 혼입 유무도 암세포 항증식 효과에 영향을 줄 가능성이 있다고 본다.
05). 이러한 결과는 총 polyphenol 함량이 blackberry, Korean raspberry, golden raspberry를 으깨서 추출할 때보다 갈아서 추출했을 때 유의적으로 높은 결과와 관계가 있는 것으로 판단된다. Ozgen 등(21)은 black raspberry와 black berry를 갈아서 물로 추출했을 때의 FRAP 항산화능이 각각 93.
82 mg/g과는 유사하였다(2). 이러한 결과로 볼 때 나무딸기류 과일추출물의polyphenol 및 flavonoid 함량은 과일의 종류에 따라 다르며, 씨앗성분의 혼입이 미치는 영향도 나무딸기의 종에 따라 다른 것으로 보인다.
항산화능은 blackberry, Korean raspberry, golden raspberry를 갈아서 추출한 것이 으깨서 추출한 것보다 유의적으로 높았으며(p<0.05), black raspberry와 boysenberry에서는 차이가 없었다(p< 0.05).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	나무딸기류 과일의 추출물은 어떤 효과가 있는가?	나무딸기류의 생리활성 물질에 대한 관심을 바탕으로 이어진 연구들에서 나무딸기류 과일의 추출물이 항산화효과와 폐암, 간암, 결장암, 전립선암, 피부암 등의 세포의 증식 억제 효과, 순환기 장애 억제 효과, 염증 억제 효과, 통증완화 효과 등이 있는 것으로 보고되었다(1,11,12). Liu 등(13) 은 raspberry 추출액이 인간 간암 세포의 증식을 억제하는 효과가 있음을 밝혔으며, Seeram 등(5)은 blackberry, black raspberry, red raspberry를 비롯한 각종 berry의 추출액이 인간 구강암, 유방암, 결장암, 전립선암 등의 증식을 억제하는 효과가 있음을 밝혔다.
	나무딸기의 과일은 어떤 성분을 함유하고 있는가?	이 중에서 적색, 자색, 청색을 나타내는 수용성 색소인 anthocyanin은 20여종에 이르는 식물에 분포 하고 있으며, 나무딸기류에 많이 함유되어 있다(1-3). 나무딸기의 과일에는 anthocyanin류 이외에도 ellagitannin류와 flavonoid류 및 phenolic acid류와 같은 polyphenol류가 다양하게 다량 함유되어 있으며, 각종 약리 작용을 하는 triterpene류가 존재하는 것으로 알려져 있다(4,5). 또한 나무딸기류는 과일 색이 진할수록 천연색소의 함량이 높아 항산화 효과가 뛰어나다고 보고되었다(6,7).
	현재 우리나라에 널리 보급하여 재배하는 복분자 품종은 무엇이며 어떤 특징이 있는가?	우리나라의 토종 복분자(Korean raspberry, Rubus coreanus Miquel)는 장미과(Rosaceae) 나무딸기속(Rubus)에 속하며, 근래에 나무딸기류의 생리활성에 대한 관심이 높아 지면서 외국에서 blackberry(Rubus fruticosus), black raspberry(Rubus occidentalis), boysenberry(Rubus ursinus × idaeus), raspberry(Rubus idaeus) 등으로 불리는 다양한 종류가 유입되었다. 이 중에서도 현재 우리나라에서 널리 보급하여 재배하는 품종은 black raspberry로서 과일 수확량이 많고 색깔이 매우 진하여 다른 품종에 비하여 anthocyanin을 비롯한 polyphenol의 함량이 매우 높고, 항산화능 또한 뛰어난 것으로 알려져 있다(1,8). 최근에는 나무딸기류 과일과 그 추출물을 술을 비롯한 다양한 가공식품의 재료로 사용하고 있으며, 생리활성 물질을 효율적으로 추출하는 가공방법에 대한 연구들도 이루어졌다(7,9,10).

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Du G, Li M, Ma F, Liang D. 2009. Antioxidant capacity and the relationship with polyphenol and vitamin C in Actinidia fruits. Food Chem 113: 557-562.

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Wang J, Mazza G. 2002. Inhibitory effects of anthocyanins and other phenolic compounds on nitric oxide production in LPS/IFN-gamma-activated RAW 264.7 macrophages. J Agric Food Chem 50: 850-857.

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Van Hoed V, De Clercq N, Echim C, Andjelkovic M, Leber E, Dewettinck K, Verhe R. 2009. Berry seeds: a source of specialty oils with high content of bioactives and nutritional value. J Food Lipids 16: 33-49.

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저자의 다른 논문 :

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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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