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소리쟁이 에탄올 추출물의 항산화 활성 및 뿌리의 중금속 흡착능에 관한 연구
A Study on Antioxidant Activity of Ethanol Extract from Rumex crispus and Metal Adsorptivity of it's Root 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.13 no.2, 2012년, pp.934 - 940  

정갑섭 (동명대학교 식품공학과)

초록
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소리쟁이 에탄올 추출물의 환원력, 전자공여능, 산화안정도 등 항산화활성과 소리쟁이 분말에 의한 수중의 Pb(II)와 Cd(II)의 흡착성능을 측정하였다. 추출액의 고형분 함량에 의한 추출율은 추출조건에 따라 1.9~3.0%로서 추출용매비가 낮을수록, 추출온도가 높을수록 증가하였고, 환원력과 전자공여능은 용매비에 반비례하고 추출온도에 비례하였으며, 20배의 용매비와 $75^{\circ}C$의 온도에서 추출물의 환원력과 전자공여능은 ascorbic acid의 86.4%와 91%에 각각 대응되었다. 옥수수 배아 식용유에 대한 추출물의 산화안정성은 실험 조건에 따라 합성 항산화제인 BHT의 86~91.3%의 성능을 보였다. 그리고 소리쟁이에 의한 중금속 흡착능은 Cd(II)보다 Pb(II)가 훨씬 높았으며, 흡착시간 60분에서 초기 농도 20ppm의 경우 Pb(II)의 흡착률은 88%이었으며, Cd(II)는 Pb(II)의 92%정도로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Antioxidant activities such as reducing power, electron donating ability(EDA) and oxidation stability of Rumex crispus extracts with ethanol were examined, and adsorption of Pb(II) and Cd(II) with dried Rumex crispus powder in aqueous solution was experimented. Extraction yields based on the soluble...

주제어

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제안 방법

  • 0 v/v% 농도 에탄올 용액을 조제하고, vortex mixer로 30초간 교반한 다음 분 광광도계(Jasco V-570)를 사용하여 갈변도(brown intensity, BI)와 방향족 화합물의 함량(total aromatics contents, TAC)을 측정하였다. BI는 파장 420nm에서, TAC는 파장 280 nm에서 각각 흡광도를 측정하여 구하였다[12].
  • 5mM DPPH 3mL를 가한 후 vortex mixer로 진탕하고, 암소에서 30분 정치 후 분광광도계로 517nm에서의 흡광도 측정으로 구하였다[9]. EDA값은 시료 첨가구와 대조구를 사용하여 측정한 흡광도에 의한 백분율로 나타내었으며, 시료에 함유된 고형분과 동일한 함량의 ascorbic acid를 사용한 결과와 비교하였다.
  • 각 조건에서 추출한 시료액의 1.0 v/v% 농도 에탄올 용액을 조제하고, vortex mixer로 30초간 교반한 다음 분 광광도계(Jasco V-570)를 사용하여 갈변도(brown intensity, BI)와 방향족 화합물의 함량(total aromatics contents, TAC)을 측정하였다. BI는 파장 420nm에서, TAC는 파장 280 nm에서 각각 흡광도를 측정하여 구하였다[12].
  • 각 조건에서 추출한 시료액의 전자공여능(Electron donating ability, EDA)은 시료에 의하여 α,α-diphenyl-β-picrylhydrazyl(DPPH)가 hydrazine 형태로 환원되는 정도를 측정하여 결정하였다.
  • 그러나 이들 일부 보고 이외에는 소리쟁이 뿌리의 활성에 대한 자료는 극히 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 소리쟁이 뿌리의 기능적 활성 탐색의 일환으로 에탄올을 용매로 하여 몇 가지 조건에서 추출물을 얻고, 환원력, 전자공여능 및 유지에 대한 산화 안정성 등 항산화 활성을 측정하였으며, 소리쟁이 뿌리 건체 시료를 사용하여 수 중의 Cd(II)와 Pb(II)이온을 흡착실험을 함으로써 중금속 이온 흡착성을 고찰하였다.
  • Rancimat 실험은 가속화 시험을 통하여 산화정도와 수명을 비교적 간단히 측정할 수 있다. 본 연구에서는 이를 이용하여 옥수수 배아 식용유에 대한 소리쟁이 뿌리 추출물의 산화억제 효과를 측정하였고, 그 결과를 Table 1에 나타내었다. 추출 용매비와 추출온도의 증가에 따라 유도기간의 큰 변화는 없지만 합성 항산화제인 BHT의 유도기간 1.
  • 추출실험에는 세절 후 건조된 소리쟁이 뿌리를 그대로 사용하였고, 중금속 흡착실험에는 건조된 소리쟁이 뿌리를 볼밀로 분쇄하고 이를 20mesh로 체질하여 사용하였다. 약용 및 식용 동식물로부터 유용성분의 추출에는 열수, 알콜류 및 유기용매 등 다양한 추출제를 사용할 수 있으므로 각종 용매에 의한 일련의 추출실험 비교를 위하여 본 연구에서는 우선 시약급 에탄올을 사용하여 추출하였으며, 500mL 삼각플라스크에 건조 시료를 칭량하고 일정 비율의 에탄올을 추출용매로 가한 다음 이를 플라스크 진탕기(KMC-1205, Vision Science)에 장치하여 환류추출하였다[10]. 시료량에 대한 에탄올의 비를 10~50배, 온도를 25~75℃의 범위로 1시간 추출한 다음 각 추출액을 GF/C 로 흡인여과하여 여액을 추출용 시료액으로 사용하였다[9].
  • 5mL를 첨가하여 원심분리기[Hanil MF-800]로 원심분리하고, 상등액 1mL를 시험관에 취하였다. 여기에 증류수 1mL와 0.1% FeCl3 0.2mL 를 첨가하고, 파장 700nm에서 흡광도를 측정하여 환원력을 구하였다[13,14]. 환원력의 검증을 위하여 시료에 함유된 고형분과 동일한 함량의 ascorbic acid를 사용한 결과와 비교하였다.
  • 시료량에 대한 에탄올의 비를 10~50배, 온도를 25~75℃의 범위로 1시간 추출한 다음 각 추출액을 GF/C 로 흡인여과하여 여액을 추출용 시료액으로 사용하였다[9]. 여액 일정량을 시계접시에 취하여 105℃로 건조 및 데시케이터 방냉조작을 통하여 고형분의 항량을 측정하고, 건조 시료량에 대한 고형분의 함량비를 추출수율로 하였다[11].
  • 45㎛ 막여과지로 흡인여과하였다. 여액을 200mL로 정 용한 다음 여액 중에 포함된 중금속의 양을 ICP-OES (TJA polyscan 61E)로 정량하였으며, 중금속의 흡착량은 시료 1g당 흡착량으로 환산하였다. 또한 흡착 후 막여과 지에 흡착된 중금속을 여과지 채로 0.
  • 유지의 산화속도에 미치는 소리쟁이 뿌리 추출물의 영향을 고찰하기 위하여 자동산화 측정기인 Rancimat (Rancimat 743, Metrohm)을 사용하여 산화안정도를 측정 하였다. 증류수 60mL를 measuring vessel에 취하고, reaction vessel에 유지 3.
  • 6℃, 공기유속 20 L/h 의 가속시험 조건에서 전기전도도를 측정하였다. 전기전도도가 급격하게 증가하는 시점까지의 유도기간(induction period, IP)을 측정하고, 각 시료를 첨가한 실험구의 유도 기간을 무첨가구의 유도기간으로 나눈 값을 항산화지수 (anti- oxidant index, AI)로 구하여 항산화 정도를 비교하였다[16]. 추출액 시료 중에 함유된 고형분과 동일한 함량의 합성 항산화제인 butylated hydroxytoluene(BHT)를 사용한 결과와 비교하였다.
  • 각 조건에서 추출한 시료액의 전자공여능(Electron donating ability, EDA)은 시료에 의하여 α,α-diphenyl-β-picrylhydrazyl(DPPH)가 hydrazine 형태로 환원되는 정도를 측정하여 결정하였다. 즉 Burda와 Oleszek의 방법[15]을 변형하여 추출물 시료 3 mL에 3 mL의 에탄올과 0.5mM DPPH 3mL를 가한 후 vortex mixer로 진탕하고, 암소에서 30분 정치 후 분광광도계로 517nm에서의 흡광도 측정으로 구하였다[9]. EDA값은 시료 첨가구와 대조구를 사용하여 측정한 흡광도에 의한 백분율로 나타내었으며, 시료에 함유된 고형분과 동일한 함량의 ascorbic acid를 사용한 결과와 비교하였다.
  • 유지의 산화속도에 미치는 소리쟁이 뿌리 추출물의 영향을 고찰하기 위하여 자동산화 측정기인 Rancimat (Rancimat 743, Metrohm)을 사용하여 산화안정도를 측정 하였다. 증류수 60mL를 measuring vessel에 취하고, reaction vessel에 유지 3.0g과 각 조건에서의 추출 시료액 일정량을 취한 다음 시료온도 121.6℃, 공기유속 20 L/h 의 가속시험 조건에서 전기전도도를 측정하였다. 전기전도도가 급격하게 증가하는 시점까지의 유도기간(induction period, IP)을 측정하고, 각 시료를 첨가한 실험구의 유도 기간을 무첨가구의 유도기간으로 나눈 값을 항산화지수 (anti- oxidant index, AI)로 구하여 항산화 정도를 비교하였다[16].
  • 본 실험에 사용한 소리쟁이는 하천가에 자생하는 생체를 채취하여 수세한 다음 뿌리만 선별하여 1cm크기로 잘라 그늘에서 3개월 건조한 것을 사용하였다[9]. 추출실험에는 세절 후 건조된 소리쟁이 뿌리를 그대로 사용하였고, 중금속 흡착실험에는 건조된 소리쟁이 뿌리를 볼밀로 분쇄하고 이를 20mesh로 체질하여 사용하였다. 약용 및 식용 동식물로부터 유용성분의 추출에는 열수, 알콜류 및 유기용매 등 다양한 추출제를 사용할 수 있으므로 각종 용매에 의한 일련의 추출실험 비교를 위하여 본 연구에서는 우선 시약급 에탄올을 사용하여 추출하였으며, 500mL 삼각플라스크에 건조 시료를 칭량하고 일정 비율의 에탄올을 추출용매로 가한 다음 이를 플라스크 진탕기(KMC-1205, Vision Science)에 장치하여 환류추출하였다[10].
  • 전기전도도가 급격하게 증가하는 시점까지의 유도기간(induction period, IP)을 측정하고, 각 시료를 첨가한 실험구의 유도 기간을 무첨가구의 유도기간으로 나눈 값을 항산화지수 (anti- oxidant index, AI)로 구하여 항산화 정도를 비교하였다[16]. 추출액 시료 중에 함유된 고형분과 동일한 함량의 합성 항산화제인 butylated hydroxytoluene(BHT)를 사용한 결과와 비교하였다.
  • 2mL 를 첨가하고, 파장 700nm에서 흡광도를 측정하여 환원력을 구하였다[13,14]. 환원력의 검증을 위하여 시료에 함유된 고형분과 동일한 함량의 ascorbic acid를 사용한 결과와 비교하였다.

대상 데이터

  • 본 실험에 사용한 소리쟁이는 하천가에 자생하는 생체를 채취하여 수세한 다음 뿌리만 선별하여 1cm크기로 잘라 그늘에서 3개월 건조한 것을 사용하였다[9]. 추출실험에는 세절 후 건조된 소리쟁이 뿌리를 그대로 사용하였고, 중금속 흡착실험에는 건조된 소리쟁이 뿌리를 볼밀로 분쇄하고 이를 20mesh로 체질하여 사용하였다.
  • 5N 질산 용액 50mL 와 함께 250mL 삼각 플라스크에 넣고, 200rpm의 속도로 30분간 진탕하여 흡착된 중금속을 회수한 다음 그 양을정량하였다. 사용된 중금속은 Pb(II)와 Cd(II)였으며, 온도 25℃에서 실험농도는 20~100 ppm의 범위로 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소리쟁이 (Rumex crispus)의 효능은 무엇인가? 주변의 습지나 강변 혹은 밭가에 자생하는 소리쟁이 (Rumex crispus)는 어린 잎을 식용으로 하며, 뿌리는 피를 맑게 하고 지혈작용이 있어 코피, 토혈, 대변출혈, 각혈, 자궁출혈에 유용하다고 알려져 있으며, 또한 민간에서는옴, 버짐, 변비 등의 치료에도 사용된다[6]. 소리쟁이의 과실에도 탄닌성분이 함유되어 있으나 뿌리에는 saponin 이나 flavonoid 및 chrysophanol, emodin 등 anthraquinone 계통의 화합물 성분을 함유하고 있어, 항균 및 항산화 활성이 있는 것으로 보고되고 있으며[6,7], 또한 생체 자체의 중금속 흡수․축적에 대한 연구도 보고되고 있다[8].
에탄올에 의한 소리쟁이 뿌리 추출물의 항산화 활성과뿌리 건체의중금속 흡착성에 대한 실험 결과는 어떠한가? 1. 추출율은 용매비가 낮을수록, 추출온도가 높을수록 증가하였으며, 추출물의 갈변도와 방향족 화합물 함량은 용매비에 반비례하였고, 추출온도가 증가할 수록 갈변도는 높게 나타났으나 방향족 화합물 함량은 온도 증가에 따른 현저한 차이는 없었다. 2. 추출물의 환원력과 전자공여능은 용매비에 반비례하고 추출온도에 비례하였으며, 용매비 20배, 추출 온도 75℃에서 추출한 추출물의 환원력과 전자공여 능은 ascorbic acid의 86.4%와 91%에 각각 대응되 었다. 3. 옥수수 배아 식용유에 대한 추출물의 산화억제 효과는 실험 조건에 따라 합성 항산화제인 BHT의 86~91.3% 범위의 성능을 보였다. 4. 소리쟁이 뿌리 건체에 의한 중금속 흡착능은 Cd(II) 보다 Pb(II)가 훨씬 높았으며, 흡착시간 60분에서 초기 농도 20ppm의 경우 Pb(II)의 흡착률은 88%이 었으며, Cd(II)는 Pb(II)의 92%정도였다.
소리쟁이의 과실과 뿌리에 어떤 성분이 함유되어 있는가? 주변의 습지나 강변 혹은 밭가에 자생하는 소리쟁이 (Rumex crispus)는 어린 잎을 식용으로 하며, 뿌리는 피를 맑게 하고 지혈작용이 있어 코피, 토혈, 대변출혈, 각혈, 자궁출혈에 유용하다고 알려져 있으며, 또한 민간에서는옴, 버짐, 변비 등의 치료에도 사용된다[6]. 소리쟁이의 과실에도 탄닌성분이 함유되어 있으나 뿌리에는 saponin 이나 flavonoid 및 chrysophanol, emodin 등 anthraquinone 계통의 화합물 성분을 함유하고 있어, 항균 및 항산화 활성이 있는 것으로 보고되고 있으며[6,7], 또한 생체 자체의 중금속 흡수․축적에 대한 연구도 보고되고 있다[8].
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참고문헌 (21)

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  10. K. S. Jeong, "Extraction Characteristics of Soluble Solid from Rumex crispus(Curled Dock) Roots", Journal of the Environmental Sci., 20(10), 1265-1272, 2011. 

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  13. Y. B. Park, "Determination of nitrite-scavenging activity of seaweed", J. Korean Soc. Food Sci. Nutr., 34(8), 1293-1296, 2005. 

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  15. S. Burda, W. Oleszek, "Antioxidant and Antiradical Activities of Flavonoids", J. Agric Food Chem., 49(6), 2774-2779, 2001. 

  16. D. K. Lim, D. H. Shin, Y. S. Jeong, "Antioxidative Effect of Propolis Extract on Parlm Oil and Lard", Korean J. Food Sci. Technol., 26, 622-626. 1994. 

  17. S. I. Won, O. H. Zie, C. B. Yang, "Antioxidative Effect of Bangah(Agastache regosa O. Kuntze) Herb Extracts by various Solvents", Korean Living Science Research, 13, 149-164, 1995. 

  18. Y. S. Maeng, H. K. Park, "Antioxidant Activity of Ethanol Extract from Doduk(Codonopsis lanceolata)", Korean J. Food Sci. Technol., 23, 311-316, 1991. 

  19. H. S. Song, Y. H. Park, S. H. Jung, D. P. Kim, Y. H. Jung, M. K. Lee, K. Y. Moon, "Antioxidant activity of extracts from Smilax china root", J. Korean Soc. Food Sci. Nutr., 35(9), pp. 1133-1138, 2006. 

  20. H. K. Kim, G. M. Na, S. H. Ye, H. S. Han, "Extraction Characteristics and Antioxdative Activity of Schiznadra chinensis Extracts", Korean J. Food Culture, 19(5), 484-490, 2004. 

  21. J. S. Jang, J. H. Hong, K. T. Lee, "Study on Antioxidative Activity of Plant Extracts in Fish Oil", Korean J. Food Preserv., 13(6), 726-731, 2006. 

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