본 연구는 우리나라에서 보존하고 있는 구기자$Lycium$$chinesis$ Miller) 유전자원 131점의 잎과 줄기의 에탄올 추출물을 제조한 후 이 추출물들을 이용하여 항산화 활성 및 관련 요소들을 바탕으로 계통 간 비교를 실시하였다. 전자공여능의 경우 잎 추출물에서 각각 농도별로 높은 활성을 보인 것은 "중국수집1" 계통으로 50, 100, 250 ppm 농도에서 32%, 65%, 92% 의 전자공여능을 보여 모든 농도에서 가장 높은 활성을 보였으며 농도 의존적인 경향을 보였다. 줄기 추출물의 경우 50 ppm의 농도에서 가장 높은 38%의 활성을 보인 "C0148-94" 계통, 100 ppm의 농도에서 가장 높은 70%의 활성을 보인 "D0148-72" 계통, 250 ppm의 농도에서 가장 높은 93%의 활성을 보인 "CB01208-120" 계통으로 이 전자공여능 값을 $IC_{50}$값으로 나타내면 고농도에서 가장 높은 활성을 보인 것 보단 저농도에서 부터 순차적으로 높은 활성을 보인 계통이 $IC_{50}$값이 더 낮아 DPPH radical 소거능이 높았다. $IC_{50}$값은 잎 추출물에서 "중국수집1" 계통이 $85.61{\mu}g/m{\ell}$이었고, 줄기 추출물에서는 "C0148-94" 계통이 $52.63{\mu}g/m{\ell}$으로 각각 가장 낮았으며, $IC_{50}$값을 이용하여 구기자 잎과 줄기의 항산화활성은 $IC_{50}$값이 낮은 자원의 분포가 많은 줄기 추출물이 잎 추출물보단 항산화 활성이 높은 것으로 평가된다. 자원상태별로는 대체적으로 육성종의 DPPH radical 소거능이 재래종이나 도입종에 비하여 높았다. 페놀 화합물을 정량 분석한 결과로 잎에서 항산화활성이 가장 높았던($IC_{50}$이 가장 낮은) "중국수집1" 계통은 페놀화합물 총량이 가장 높은 $650.91{\mu}g/g$ 함량을 보였다. 줄기는 "C0148-94" 계통이 페놀화합물 총량이 $170.50{\mu}g/g$으로 낮았으나 두 요인간의 상관계수(미제시)가 낮은 것이 구기자 잎의 항산화활성에는 페놀화합물 이외의 다른 성분들도 관여 할 것으로 판단되었으며, 구기자 잎과 줄기의 총 페놀함량과 $IC_{50}$값의 상관관계가 잎 추출물에서 r=-0.5288, 줄기 추출물에서 r=-0.4749로 유의한 상관관계를 보였다. 따라서 항산화 활성이 높게 평가된 자원들이 유전적 배경을 공유하는 것으로 미루어 줄기의 항산화 활성이 높은 품종과의 교잡에 의해 항산화활성이 높은 품종의 육성이 가능할 것으로 판단되며, 아직까지 항산화 소재로 사용되지 않던 구기자 잎과 줄기가 목단, 황금, 산수유 등의 약용작물보다 항산화 활성이 높으므로 기능성 제품생산으로 유용하게 활용 될 것으로 생각된다.
본 연구는 우리나라에서 보존하고 있는 구기자$Lycium$$chinesis$ Miller) 유전자원 131점의 잎과 줄기의 에탄올 추출물을 제조한 후 이 추출물들을 이용하여 항산화 활성 및 관련 요소들을 바탕으로 계통 간 비교를 실시하였다. 전자공여능의 경우 잎 추출물에서 각각 농도별로 높은 활성을 보인 것은 "중국수집1" 계통으로 50, 100, 250 ppm 농도에서 32%, 65%, 92% 의 전자공여능을 보여 모든 농도에서 가장 높은 활성을 보였으며 농도 의존적인 경향을 보였다. 줄기 추출물의 경우 50 ppm의 농도에서 가장 높은 38%의 활성을 보인 "C0148-94" 계통, 100 ppm의 농도에서 가장 높은 70%의 활성을 보인 "D0148-72" 계통, 250 ppm의 농도에서 가장 높은 93%의 활성을 보인 "CB01208-120" 계통으로 이 전자공여능 값을 $IC_{50}$값으로 나타내면 고농도에서 가장 높은 활성을 보인 것 보단 저농도에서 부터 순차적으로 높은 활성을 보인 계통이 $IC_{50}$값이 더 낮아 DPPH radical 소거능이 높았다. $IC_{50}$값은 잎 추출물에서 "중국수집1" 계통이 $85.61{\mu}g/m{\ell}$이었고, 줄기 추출물에서는 "C0148-94" 계통이 $52.63{\mu}g/m{\ell}$으로 각각 가장 낮았으며, $IC_{50}$값을 이용하여 구기자 잎과 줄기의 항산화활성은 $IC_{50}$값이 낮은 자원의 분포가 많은 줄기 추출물이 잎 추출물보단 항산화 활성이 높은 것으로 평가된다. 자원상태별로는 대체적으로 육성종의 DPPH radical 소거능이 재래종이나 도입종에 비하여 높았다. 페놀 화합물을 정량 분석한 결과로 잎에서 항산화활성이 가장 높았던($IC_{50}$이 가장 낮은) "중국수집1" 계통은 페놀화합물 총량이 가장 높은 $650.91{\mu}g/g$ 함량을 보였다. 줄기는 "C0148-94" 계통이 페놀화합물 총량이 $170.50{\mu}g/g$으로 낮았으나 두 요인간의 상관계수(미제시)가 낮은 것이 구기자 잎의 항산화활성에는 페놀화합물 이외의 다른 성분들도 관여 할 것으로 판단되었으며, 구기자 잎과 줄기의 총 페놀함량과 $IC_{50}$값의 상관관계가 잎 추출물에서 r=-0.5288, 줄기 추출물에서 r=-0.4749로 유의한 상관관계를 보였다. 따라서 항산화 활성이 높게 평가된 자원들이 유전적 배경을 공유하는 것으로 미루어 줄기의 항산화 활성이 높은 품종과의 교잡에 의해 항산화활성이 높은 품종의 육성이 가능할 것으로 판단되며, 아직까지 항산화 소재로 사용되지 않던 구기자 잎과 줄기가 목단, 황금, 산수유 등의 약용작물보다 항산화 활성이 높으므로 기능성 제품생산으로 유용하게 활용 될 것으로 생각된다.
This experiment was conducted to find out high antioxidant activity varieties of chinese matrimony from the 131 accessions which conserved at Cheongyang Gugija Experiment Station. The status of the 131 accessions were composed 21 of local varieties, 20 of introduced species and 90 of improved races....
This experiment was conducted to find out high antioxidant activity varieties of chinese matrimony from the 131 accessions which conserved at Cheongyang Gugija Experiment Station. The status of the 131 accessions were composed 21 of local varieties, 20 of introduced species and 90 of improved races. The anti-oxidant activity using DPPH and $IC_{50}$, 45 accessions out of 90 showed high activity in free radical scavenging ability as less than $200{\mu}g/m{\ell}$ in improved races, while nine and six accessions from the introduced species and local varieties, respectively. At the stem part, the highest three anti-oxidant varieties among 131 accessions are "C0148-94", "D0148-72" and "Cheongdae", while China collection 1 in leaf part. Since "Cheongdae" is the progeny from the "Cheongyang Jaerae 5" and "Myungan" and those two varieties, "C0148-94" and "D0148-72" are from the Myungan and Cheongdae, high anti-oxidant activity can be inherited in Chinese matrimony vine.
This experiment was conducted to find out high antioxidant activity varieties of chinese matrimony from the 131 accessions which conserved at Cheongyang Gugija Experiment Station. The status of the 131 accessions were composed 21 of local varieties, 20 of introduced species and 90 of improved races. The anti-oxidant activity using DPPH and $IC_{50}$, 45 accessions out of 90 showed high activity in free radical scavenging ability as less than $200{\mu}g/m{\ell}$ in improved races, while nine and six accessions from the introduced species and local varieties, respectively. At the stem part, the highest three anti-oxidant varieties among 131 accessions are "C0148-94", "D0148-72" and "Cheongdae", while China collection 1 in leaf part. Since "Cheongdae" is the progeny from the "Cheongyang Jaerae 5" and "Myungan" and those two varieties, "C0148-94" and "D0148-72" are from the Myungan and Cheongdae, high anti-oxidant activity can be inherited in Chinese matrimony vine.
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문제 정의
본 연구는 구기자의 이용성을 높이고자 우리나라에서 이용되거나 품종육성모본으로 사용되는 구기자 유전자원을 131점을 대상으로 열매에 비하여 이용도가 낮은 잎과 줄기부위를 대상으로 항산화활성이 높은 자원을 선발하고자 하였으며 그 결과를 보고하는 바이다.
제안 방법
, ㎍/㎖)으로 나타낸다. 3가지의 농도의 absorbance를 X%로 변환 후 y=ax+b(일차방정식)을 이용해서 기울기와 절편을 구하여 IC50[(0.5-절편)/기울기] 값을 구하였다.
DPPH용액(추출용매로 제조)과 추출물을 혼합하여 상온에서 30분간 반응 시킨 후 microplate reader(D.I Corporation)를 이용하여 518 nm에서 흡광도를 측정하여 값을 구하였다(이와 이, 2004)
2 ㎛을 이용하여 재 여과한 후 LC vial에 담아서 분석시료로 사용하였다. 각 성분의 종류는 peak의 retention time을 바탕으로 동정하였으며, 함량은 peak의 면적에 의해 산출된 값으로 구하였다.
본 연구는 우리나라에서 보존하고 있는 구기자(Lycium chinesis Miller) 유전자원 131점의 잎과 줄기의 에탄올 추출물을 제조한 후 이 추출물들을 이용하여 항산화 활성 및 관련 요소들을 바탕으로 계통 간 비교를 실시하였다.
42를 이용하여 여과하였다. 여과된 액을 30℃ 이하, 진공조건에서 농축시키고, 농축된 시료를 80% Methanol(HPLC 용) 10 ml으로 재용해 시킨 후 Syringe filter 0.2 ㎛을 이용하여 재 여과한 후 LC vial에 담아서 분석시료로 사용하였다. 각 성분의 종류는 peak의 retention time을 바탕으로 동정하였으며, 함량은 peak의 면적에 의해 산출된 값으로 구하였다.
Phenol 함량은 High-Performance Liquid Chromatography (HPLC)법을 이용하여 분석하였다(Chung, 2004). 줄기와 잎을 진공 상태에서 동결건조 시켜준 후 분쇄하여 2 g씩 칭량하여 삼각 flask에 넣고 Acetonitrile 10 ml과 0.1N HCl 2 ml을 첨가하여 실온에서 2시간 shaking 한 후 What man No. 42를 이용하여 여과하였다. 여과된 액을 30℃ 이하, 진공조건에서 농축시키고, 농축된 시료를 80% Methanol(HPLC 용) 10 ml으로 재용해 시킨 후 Syringe filter 0.
추출물 100 ㎕와 50% Folin-Ciocalteu’s phenol reagent (2N) 100 ㎕를 혼합하여 3분 동안 반응 시킨 다음 2% Na2CO3 100 ㎕을 첨가하여 상온에서 40분간 반응시킨 후 microplate reader(D.I Corporation)를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다.
I Corporation)를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도는 gallic acid를 이용하여 작성된 표준곡선을 이용하여 검량선을 작성하여 총 페놀 함량을 계산하였다.
대상 데이터
본 시험에 사용된 재료는 충청남도 농업기술원 청양 구기자시험장에서 유전자원으로 보존되고 있는 131점으로, 도입종 20점, 재래종 21점, 육성품종 또는 계통 90점으로 구성되어 있다. 시험에 사용한 구기자 줄기와 잎은 2010년 5월 10일에 채취하였고, 줄기는 2009년 11월에 채취하여 40℃에서 건조한 후 분말화 하여 4℃ 저장고에 보관하며 실험에 사용하였다.
본 시험에 사용된 재료는 충청남도 농업기술원 청양 구기자시험장에서 유전자원으로 보존되고 있는 131점으로, 도입종 20점, 재래종 21점, 육성품종 또는 계통 90점으로 구성되어 있다. 시험에 사용한 구기자 줄기와 잎은 2010년 5월 10일에 채취하였고, 줄기는 2009년 11월에 채취하여 40℃에서 건조한 후 분말화 하여 4℃ 저장고에 보관하며 실험에 사용하였다.
본 시험의 추출물 작성에 사용한 ASE-200(Accelerated Solvent Extraction, Dionex, USA)은 고속용매추출 장치로 고온(200℃ 이하), 고압(500～3000 psi 이하) 하에서 적은 양의 유기용매를 사용하여 반고체 시료 중의 유기물을 추출하는 장비이다. 추출용매는 99.9%의 에탄올을 사용하였으며, 구기자 줄기 분쇄물 7 g을 추출용 cell(33 ㎖)에 넣고 충진제와 필터를 채운 후 추출기에 장착하였다. 추출에 적용한 기기조건은 Heat 5 min, Static 5 min, Flush% 50 vol, Nitrogen purge 60 sec, Cycle 1, Pressure 1500 psi, Temperature 70℃ 이었다.
이론/모형
Phenol 함량은 High-Performance Liquid Chromatography (HPLC)법을 이용하여 분석하였다(Chung, 2004). 줄기와 잎을 진공 상태에서 동결건조 시켜준 후 분쇄하여 2 g씩 칭량하여 삼각 flask에 넣고 Acetonitrile 10 ml과 0.
총 페놀 함량은 Folin-Denis법(Folin, O. and Denis W. 1912) 으로 측정하였다. 건조된 시료 0.
성능/효과
IC50값은 잎 추출물에서 “중국수집1” 계통이 85.61 ㎍/㎖이었고, 줄기 추출물에서는 “C0148-94” 계통이 52.63 ㎍/㎖으로 각각 가장 낮았으며, IC50값을 이용하여 구기자 잎과 줄기의 항산화활성은 IC50값이 낮은 자원의 분포가 많은 줄기 추출물이 잎 추출물보단 항산화 활성이 높은 것으로 평가된다.
구기자 유전자원을 재래종 유전자원, 도입종 유전자원, 육성종 유전자원 별로 IC50의 분포를 본 결과는 Fig. 3과 같아서, 자원 상태별로 큰 차이를 보이지는 않았지만, 육성종과 도입종이 재래종에 비하여 높은 경향이었는데, 잎의 경우 도입종이, 줄기의 경우 육성종의 IC50값이 가장 낮은 것(항산화활성이 높은 것)으로 나타났다.
엽색은 도입종인 “중국수집1” 계통만 연녹색이었고 두 육성종은 농녹색이었다(Table 3).
잎 추출물에서 각각 농도별로 높은 활성을 보인 것은 “중국수집1” 계통으로 50, 100, 250 ppm 농도에서 32%, 65%, 92%의 전자공여능을 보여 다른 계통들에 비하여 모든 농도에서 가장 높은 활성을 보였으며 농도 의존적인 경향을 보였다.
잎에서 항산화활성이 가장 높았던(IC50이 가장 낮은) 계통과 항산화활성이 낮은 계통들 간의 비교에서 가장 높은 활성을 보인 “중국수집1” 계통은 페놀화합물 총량이 가장 높은 650.91 ㎍/g을 나타낸 반면, “99797” 계통은 항산화활성이 높은 166.99㎍/㎖의 IC50값을 보였는데도 불구하고 페놀화합물 총량이 가장 낮은 나온 57.56 ㎍/g을 보여 유의한 상관관계를 보이지 않았는바, 구기자 잎의 항산화활성에는 페놀화합물 이외의 성분들도 관여 할 것으로 판단되었다(Table 1).
63 ㎍/㎖으로 각각 가장 낮았으며, IC50값을 이용하여 구기자 잎과 줄기의 항산화활성은 IC50값이 낮은 자원의 분포가 많은 줄기 추출물이 잎 추출물보단 항산화 활성이 높은 것으로 평가된다. 자원상태별로는 대체적으로 육성종의 DPPH radical 소거능이 재래종이나 도입종에 비하여 높았다.
전자공여능의 경우 잎 추출물에서 각각 농도별로 높은 활성을 보인 것은 “중국수집1” 계통으로 50, 100, 250 ppm 농도에서 32%, 65%, 92% 의 전자공여능을 보여 모든 농도에서 가장 높은 활성을 보였으며 농도 의존적인 경향을 보였다.
줄기 추출물의 경우 50 ppm의 농도에서 가장 높은 38%의 활성을 보인 “C0148-94” 계통, 100 ppm의 농도에서 가장 높은 70%의 활성을 보인 “D0148-72” 계통, 250 ppm의 농도에서 가장 높은 93%의 활성을 보인 “CB01208-120”계통으로 이 전자공여능 값을 IC50값으로 나타내면 고농도에서 가장 높은 활성을 보인 것 보단 저농도에서 부터 순차적으로 높은 활성을 보인 계통이 IC50값이 더 낮아 DPPH radical 소거능이 높았다.
줄기는 모두 한국의 재래종이거나 이들로부터 유래된 자원으로 세 자원 모두 반 개장형의 초형을 가지며, 엽형은 타원형이고, 엽색은 연녹색이며 과장은 15.6～16.2 mm였다. 이들 간의 차이를 보면 “C0148-94”, “D0148-72”는 7월 21일 개화로 7월 5일경에 개화하는 “청대”에 비하여 개화기가 늦었으며, 열매모양의 경우 “C0148-94”와 “청대”가 난형을 보이는데 반하여, “D0148-72”는 구형을 보였다.
줄기는“C0148-94” 계통이 페놀화합물 총량이 170.50 ㎍/g으로 낮았으나 두 요인간의 상관계수(미제시)가 낮은 것이 구기자 잎의 항산화활성에는 페놀화합물 이외의 다른 성분들도 관여 할 것으로 판단되었으며, 구기자 잎과 줄기의 총 페놀함량과 IC50값의 상관관계가 잎 추출물에서 r=-0.5288, 줄기 추출물에서 r=-0.4749로 유의한 상관관계를 보였다.
줄기에서 가장 높은 활성을 보인 “C0148-94” 계통은 정량분석 결과 페놀화합물 총량이 170.50 ㎍/g으로 낮게 나타났으나, 항산화 활성이 낮은 “청양재래” 계통도 122.74 ㎍/g으로 낮게 나타났다(Table 2).
줄기추출물의 경우 50 ppm의 농도에서 가장 높은 활성을 보인 것은 “C0148-94” 계통으로 38%의 전자 공여능을 보였고, 100 ppm의 농도에서 가장 높은 활성을 보인 것은 “D0148-72” 계통으로 70%의 전자공여능을 보였으며, 250 ppm의 농도에서 가장 높은 활성을 보인 것은“CB01208-120” 계통으로 93%의 전자공여능을 나타냈으며, 총 131점 가운데 250 ppm 농도에서의 60% 이상의 전자공여능을 보인 것들은 67자원 이었다.
페놀 화합물을 정량 분석한 결과로 잎에서 항산화활성이 가장 높았던(IC50이 가장 낮은) “중국수집1” 계통은 페놀화합물 총량이 가장 높은 650.91 ㎍/g 함량을 보였다.
후속연구
따라서 항산화 활성이 높게 평가된 자원들이 유전적 배경을 공유하는 것으로 미루어 줄기의 항산화 활성이 높은 품종과의 교잡에 의해 항산화활성이 높은 품종의 육성이 가능할 것으로 판단되며, 아직까지 항산화 소재로 사용되지 않던 구기자 잎과 줄기가 목단, 황금, 산수유 등의 약용작물보다 항산화 활성이 높으므로 기능성 제품생산으로 유용하게 활용 될 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
과잉 생산된 활성산소가 인체에 미치는 영향은?
이런 노화와 만성적 질병을 일으키는 원인은 산소가 과잉생산된 것이다. 이렇게 과잉 생산된 활성산소는 사람 몸속에서 산화작용을 일으켜 세포막, DNA, 그 외의 모든 세포 구조가 손상당하고 손상의 범위에 따라 세포가 기능을 잃거나 변질된다. 류마티스성 관절염, 세균성이나 바이러스성 감염, 심장병, 파킨스병, 알츠하이머, 암, 세포노화 등이 활성산소에 의해 유발된다고 알려져 있다(Aruoma, 1998).
과잉 생산된 활성산소를 억제하는 항산화 저해제는?
류마티스성 관절염, 세균성이나 바이러스성 감염, 심장병, 파킨스병, 알츠하이머, 암, 세포노화 등이 활성산소에 의해 유발된다고 알려져 있다(Aruoma, 1998). 따라서 이러한 활성산소를 억제하는 항산화 저해제로서 butylated hydroxy anisol(BHA), butylated hydroxy toluene(BHT) 등 합성항산화제와 천연항산화제인 phenolic compound, ascorbic acid, tocopherol, carotenoid, flavonoid 등이 있으며, 이런 성분들은 대부분 과일이나 야채, 식물 잎과 같은 식물성 원료에 다량으로 함유되어 있는 것으로 확인되었다(Brieskorm et al., 1964).
활성산소에 의해 유발되는 질병은?
이렇게 과잉 생산된 활성산소는 사람 몸속에서 산화작용을 일으켜 세포막, DNA, 그 외의 모든 세포 구조가 손상당하고 손상의 범위에 따라 세포가 기능을 잃거나 변질된다. 류마티스성 관절염, 세균성이나 바이러스성 감염, 심장병, 파킨스병, 알츠하이머, 암, 세포노화 등이 활성산소에 의해 유발된다고 알려져 있다(Aruoma, 1998). 따라서 이러한 활성산소를 억제하는 항산화 저해제로서 butylated hydroxy anisol(BHA), butylated hydroxy toluene(BHT) 등 합성항산화제와 천연항산화제인 phenolic compound, ascorbic acid, tocopherol, carotenoid, flavonoid 등이 있으며, 이런 성분들은 대부분 과일이나 야채, 식물 잎과 같은 식물성 원료에 다량으로 함유되어 있는 것으로 확인되었다(Brieskorm et al.
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