본 연구는 자생분포가 높은 4가지 지역(경기, 강원, 전남 및 제주)에서 채집한 엉겅퀴를 에탄올 추출하여 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량, DPPH 및 ABTS radical 소거능, 2가지 방법에 의한 환원력을 분석하여 새로운 자생식물 유래의 항산화제 소재개발에 있어 원물 최적화를 위하여 시행하였다. 총 폴리페놀 및 플라보노이드를 많이 함유하고 있을수록 4가지 항산화능의 평가 역시 효과적인 것으로 나타났다. 이는 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 항산화 활성의 유의적인 상관성이 있음을 확인할 수 있는 결과라 사료된 다. 엉겅퀴는 현재 잘 소비되는 식물자원은 아니지만 다양한 효능이 확인되고 있는 엉겅퀴를 이용한 소재 및 제품 개발을 위해서는 본 연구결과를 활용한 최적의 재배지역을 선정하고, 향후 재배기술 및 원물의 규격화를 위한 연구는 반드시 수행되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구는 자생분포가 높은 4가지 지역(경기, 강원, 전남 및 제주)에서 채집한 엉겅퀴를 에탄올 추출하여 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량, DPPH 및 ABTS radical 소거능, 2가지 방법에 의한 환원력을 분석하여 새로운 자생식물 유래의 항산화제 소재개발에 있어 원물 최적화를 위하여 시행하였다. 총 폴리페놀 및 플라보노이드를 많이 함유하고 있을수록 4가지 항산화능의 평가 역시 효과적인 것으로 나타났다. 이는 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 항산화 활성의 유의적인 상관성이 있음을 확인할 수 있는 결과라 사료된 다. 엉겅퀴는 현재 잘 소비되는 식물자원은 아니지만 다양한 효능이 확인되고 있는 엉겅퀴를 이용한 소재 및 제품 개발을 위해서는 본 연구결과를 활용한 최적의 재배지역을 선정하고, 향후 재배기술 및 원물의 규격화를 위한 연구는 반드시 수행되어야 할 것으로 판단된다.
Cirsium japonicum (Gyonggido (GG), Gangwondo (GW), Jeollanamdo (JN) and Jejudo (JJ)) were investigated for their antioxidative components (total polyphenol and flavonoid contents) and their antioxidant activities (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) (DPPH), 2,2'-azinobis (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfon...
Cirsium japonicum (Gyonggido (GG), Gangwondo (GW), Jeollanamdo (JN) and Jejudo (JJ)) were investigated for their antioxidative components (total polyphenol and flavonoid contents) and their antioxidant activities (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) (DPPH), 2,2'-azinobis (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), ferric reducing antioxidant power (FRAP) and reducing power). Analysis of antioxidative components and activities showed significant (p<0.05) differences across samples from various regions (GG, GW, JN, JJ). Amounts of total polyphenol and flavonoid contents were in the order of GG${\geq}$GW>JJ>JN (p<0.05). The results of the antioxidative activity test of Cirsium japonicum showed that GG and GW had higher activities compared to others (p<0.05). Therefore, the results of the antioxidative activity test (DPPH, ABTS, FRAP and reducing power) were correlated with total polyphenol and flavonoid contents values.
Cirsium japonicum (Gyonggido (GG), Gangwondo (GW), Jeollanamdo (JN) and Jejudo (JJ)) were investigated for their antioxidative components (total polyphenol and flavonoid contents) and their antioxidant activities (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) (DPPH), 2,2'-azinobis (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), ferric reducing antioxidant power (FRAP) and reducing power). Analysis of antioxidative components and activities showed significant (p<0.05) differences across samples from various regions (GG, GW, JN, JJ). Amounts of total polyphenol and flavonoid contents were in the order of GG${\geq}$GW>JJ>JN (p<0.05). The results of the antioxidative activity test of Cirsium japonicum showed that GG and GW had higher activities compared to others (p<0.05). Therefore, the results of the antioxidative activity test (DPPH, ABTS, FRAP and reducing power) were correlated with total polyphenol and flavonoid contents values.
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문제 정의
DPPH 및 ABTS radical 소거능은 페놀성 물질 함량이 높을수록 소거활성이 증가되며 DPPH radical 소거활성과 ABTS 소거활성은 유의적인 상관관계를 갖는 것으로 알려져 있다(18). 또한, 대부분의 페놀성 물질이 radical을 효과적으로 제거하지만, radical의 기질에 따라 선택적으로 작용하는 페놀성 물질이 존재하기 때문에 본 연구에서는 DPPH 및 ABTS radical 소거활성 모두를 측정하여 항산화 활성을 평가하였다.
본 연구는 자생분포가 높은 4가지 지역(경기, 강원, 전남 및 제주)에서 채집한 엉겅퀴를 에탄올 추출하여 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량, DPPH 및 ABTS radical 소거능, 2가지 방법에 의한 환원력을 분석하여 새로운 자생식물 유래의 항산화제 소재개발에 있어 원물 최적화를 위하여 시행하였다. 총 폴리페놀 및 플라보노이드를 많이 함유하고 있을수록 4가지 항산화능의 평가 역시 효과적인 것으로 나타났다.
제안 방법
결과 값은 시료를 첨가하지 않은 대조군과 비교하여 라디칼의 제거활성으로 나타내었으며 양성대조군으로는 ascorbic acid를 사용하였다. DPPH radical 소거활성 실험은 3회 반복 수행하여 평균값을 제시하였으며 계산식은 다음과 같다.
각 추출물의 DPPH 라디칼 소거능은 Blois 등(13)의 방법을 약간 변형하여 평가하였다. 농도별 시료에 0.
) 용액을 동일 비율로 가하여 잘 혼합하고, 암소에서 25분간 방치한 후 515 nm에서 흡광도를 측정하였다. 결과 값은 시료를 첨가하지 않은 대조군과 비교하여 라디칼의 제거활성으로 나타내었으며 양성대조군으로는 ascorbic acid를 사용하였다. DPPH radical 소거활성 실험은 3회 반복 수행하여 평균값을 제시하였으며 계산식은 다음과 같다.
희석한 용액 950 μL에 농도별로 조제한 시료 50 μL를 첨가하여 잘 혼합하고 실온에 10분간 방치한 다음 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. 결과 값은 시료를 첨가하지 않은 대조군과 비교하여 라디칼의 제거활성으로 나타냈으며 양성대조군으로는 ascorbic acid를 사용하였다.
플라보노이드는 식물에 의해 합성된 폴리페놀(polyphenol)의 가장 큰 부류이며, 효과적인 free radical scavenger로서 항산화 효과를 가진다(17). 국내에서 자생하는 엉겅퀴를 채취하여 지상부를 70%에탄올로 추출한 뒤 각각의 추출물을 0.1, 0.25, 0.5 및 1.0 mg/mL의 농도에서 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 측정하였다.
본 연구에서는 국내에 자생하는 엉겅퀴를 경기, 강원, 전남 및 제주지역에서 채취하여 총 플라보노이드 및 총 페놀화합물 측정을 통하여 항산화 성분 함량을 조사하였으며 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 라디칼 소거능, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid)(ABTS) 양이온 소거능, reducing power 및 ferric reducing antioxidant power(FRAP) assay를 통하여 항산화 활성에 대한 비교 연구를 수행하였다.
본문 총 페놀 함량은 Folin-Denis법(11)에 따라 각 추출물을 50 μL에 Folin reagent 300 μL을 가하고 혼합한 다음 실온에서 3분간 정치한 후 2% Na2CO3 150 μL을 가하고 실온에서 2시간 동안 반응시킨 뒤 760 nm에서 흡광도를 측정하였다.
추출물은 엉겅퀴 시료 100 g에 중량대비 15배의 80% 에탄올을 가하고 70℃ 수욕상에서 환류냉각하면서 6시간 추출하고, ADVANTEC paper(No.6, ADVANTEC Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 여과하는 과정을 2번 거친 후 감압 농축기(EYELA N-1000, Riakikiai Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 농축한 후 동결건조(PVTED 10R, Ilsin Lab, Yangju, Korea)하여 dimethyl sulfoxide (DMSO)에 녹여 시료로 사용하였다.
1 mL을 혼합한 뒤 30℃에서 60분간 유지시킨 다음 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 quercetin(Sigma Co.)을 사용하였으며, 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 검량선으로부터 총 플라보노이드 함량을 산출하였다. 실험은 3회 반복 수행하여 평균값을 제시하였다.
150 μL을 가하고 실온에서 2시간 동안 반응시킨 뒤 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 gallic acid(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)를 사용하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 검량선으로부터 총 페놀 함량을 산출하였다. 실험은 3회 반복 수행하여 평균값을 제시하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용한 엉겅퀴(Cirsium japonicum var. ussuriense)는 경기, 포천(GG), 강원, 평창(GW), 전남, 고흥(JN) 및 제주(JJ)지역에서 자생하는 것으로 2011년 7월～8월까지 채취하여 실험에 이용하였다. 채취한 엉겅퀴는 국립수목원 식물분류전문가에게 동일 품종임을 확인 받았으며, 종자와 뿌리부위를 제외한 지상부위를 사용하였다.
ussuriense)는 경기, 포천(GG), 강원, 평창(GW), 전남, 고흥(JN) 및 제주(JJ)지역에서 자생하는 것으로 2011년 7월～8월까지 채취하여 실험에 이용하였다. 채취한 엉겅퀴는 국립수목원 식물분류전문가에게 동일 품종임을 확인 받았으며, 종자와 뿌리부위를 제외한 지상부위를 사용하였다. 세척 및 절단과정을 거친 뒤 동결건조 하였으며, 건조된 시료는 분쇄(Jam606, Hanil, Busan, Korea)한 뒤 모두 냉동보관(-70℃)하면서 실험에 사용하였다.
데이터처리
본 실험연구에서 얻어진 모든 측정치는 평균값과 표준편차로 나타내었고, 각 평균치간 차이에 대한 유의성은 SPSS program(ver. 19.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 ANOVA를 실시하고, Duncan's multiple range test로 각 군의 평균 차이에 대한 사후 검정을 하였으며, 통계적 유의성을 5% 수준에서 분석하였다.
Louis, MO, USA)를 사용하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 검량선으로부터 총 페놀 함량을 산출하였다. 실험은 3회 반복 수행하여 평균값을 제시하였다.
이론/모형
FRAP에 의한 항산화능은 Benzie과 Strain(16)의 방법에 따라 측정하였다. 먼저 sodium acetate buffer(0.
총 플라보노이드 함량은 Davis 방법(12)을 이용하여 측정하였고, 각각의 시료용액 0.1 mL에 diethylene glycol 1 mL과 1 N NaOH 0.1 mL을 혼합한 뒤 30℃에서 60분간 유지시킨 다음 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 quercetin(Sigma Co.
환원력은 Oyaizu(15)의 방법에 준하여 측정하였다. 증류수에 용해한 시료 2.
성능/효과
1.0 mg/mL 농도에서 총 폴리페놀의 함량은 GW 140.77±9.3 mg/g, GG 140.47±2.7 mg/g, JJ 128.24±2.8 mg/g, JN 101.48±0.7 mg/g의 순으로 높게 나타났다.
05)인 활성 차이가 있는 것으로 확인되었다. 1.0 mg/mL의 고농도에서는 JJ를 제외하고는 시료 간에 유의적인 차는 나타나지는 않았으나 전반적으로 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 높을수록 환원역도 높음을 알 수 있었다.
FRAP법을 이용하여 엉겅퀴추출물의 항산화 활성을 측정한 결과는 Fig. 6에 나타내었으며, 농도에 직선적으로 비례하여 FRAP값이 증가하고 0.1～0.5 mg/mL 농도에서는 엉겅퀴추출물의 유의적(p<0.05)인 활성 차이가 있는 것으로 확인되었다.
Free radical의 일종이며, 체내 산화의 원인으로 알려진 DPPH radical(13)이 항산화물질에 의하여 환원되는 원리를 이용하여 DPPH radical 소거활성을 측정한 결과(Fig. 3), 엉겅퀴추출물 0.1～1 mg/mL의 농도에서 15.71%～85.84%의 소거활성이 나타났으며, 동일 농도인 1.0 mg/mL에서 GW(85.84±1.2%), GG(75.76±3.4%), JJ(60.43±0.3%), JN(55.99±3.0%) 순으로 DPPH radical 소거활성의 유의차(p<0.05)를 확인할 수 있었다.
GG와 GW의 총 폴리페놀 함량의 유의적 차이는 나타나지 않았으며, JN과 JJ의 총 폴리페놀 함량은 유의적(p<0.05)으로 차이 나는 것을 확인하였다.
Potassium persulfate와 반응하여 형성된 청록색의 ABTS radical cation이 추출용액의 항산화 물질에 의하여 소거되어 탈색되는 원리를 이용하여 ABTS radical 소거활성을 측정한 결과(Fig. 4), ABTS radical 소거활성은 GW(76.37±4.13%)> GG(74.37±0.17%)> JJ(69.78±1.32%)> JN(63.46±0.83%) 지역 순으로 나타났으며, GW와 GG 추출물의 ABTS radical 소거활성 정도의 유의차(p<0.05)는 나타나지 않았다.
저농도에서는 시료 간의 유의차가 없는 것으로 분석되었으며, 이는 함량이 높아질수록 자생지역에 따라 차이가 크게 나타나는 것으로 판단된다. 또한 자생하는 지역에 따라 동일 품종의 엉겅퀴이라도 생장 속도 및 모양이 다소 차이가 나는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 자생지, 채집시기, 기후요인 등에 영향을 받은 것으로 추정되고 이로 인한 유효성분 함량의 차이도 발생하는 것으로 판단된다.
05)인 차이가 있는 결과라 할 수 있다. 또한 환원력 측정 결과는 radical 소거활성과 유사한 결과를 나타내었으며, GW 추출물의 경우 ascorbic acid(0.05 mg/mL)의 0.59 활성과 비슷한 환원력을 나타내었다.
또한, 총 폴리페놀 함량 결과와 유사하게 GG, GW의 총 플라보노이드 함량이 높으며 두 지역 간의 유의차(p<0.05)는 없는 반면, JN과 JJ 추출물은 유의차가 있는 것으로 확인되었다.
흡광도 수치는 그 자체가 시료의 환원력을 나타내므로 발색정도가 높을수록 높은 환원력을 나타낸다. 본 실험에서는 지역별 엉겅퀴추출물을 0.1, 0.25, 0.5, 1.0 mg/mL의 농도에서 환원력에 대한 흡광도 값을 측정한 결과, 농도 의존적으로 활성이 증가하는 것을 확인하였다(Fig. 5). GG, GW, JN 및 JJ 엉겅퀴추출물(1.
엉겅퀴추출물의 총 폴리페놀 함량은 gallic acid equivalent로 환산하여 나타내었으며(Fig. 1), 모든 엉겅퀴추출물은 농도 의존적으로 함량이 13.97～22.98 mg/g에서 101.48～140.77 mg/g로 증가하는 것으로 나타났다. 1.
엉겅퀴추출물의 총 플라보노이드 함량을 quercetin equivalents로 환산한 결과는 Fig. 2에 나타내었으며, 0.1～1.0 mg/mL의 범위에서 농도별 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과 2.56～3.57에서 35.94～47.15 mg/g로 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인하였다. 엉겅퀴추출물(1.
본 연구는 자생분포가 높은 4가지 지역(경기, 강원, 전남 및 제주)에서 채집한 엉겅퀴를 에탄올 추출하여 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량, DPPH 및 ABTS radical 소거능, 2가지 방법에 의한 환원력을 분석하여 새로운 자생식물 유래의 항산화제 소재개발에 있어 원물 최적화를 위하여 시행하였다. 총 폴리페놀 및 플라보노이드를 많이 함유하고 있을수록 4가지 항산화능의 평가 역시 효과적인 것으로 나타났다. 이는 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 항산화 활성의 유의적인 상관성이 있음을 확인할 수 있는 결과라 사료된다.
후속연구
따라서 엉겅퀴추출물에는 DPPH 및 ABTS radical를 효과적으로 제거할 수 있는 유효성분이 많이 함유되어 있는 것으로 판단되며, JN이나 JJ에 비해 활성이 더 우수한 것으로 나타난 GW와 GG의 엉겅퀴추출물에 대한 주요 활성성분 연구가 추후 보다 심도 있게 이루어져야 할 것으로 사료된다.
이는 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 항산화 활성의 유의적인 상관성이 있음을 확인할 수 있는 결과라 사료된다. 엉겅퀴는 현재 잘 소비되는 식물자원은 아니지만 다양한 효능이 확인되고 있는 엉겅퀴를 이용한 소재 및 제품 개발을 위해서는 본 연구결과를 활용한 최적의 재배지역을 선정하고, 향후 재배기술 및 원물의 규격화를 위한 연구는 반드시 수행되어야 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
엉겅퀴는 분류학적으로 어디에 속하는가?
엉겅퀴(Cirsium japonicum var. ussuriense)는 국화과(Asteraceae)에 속하는 이년생 또는 다년생의 초본으로 한국, 중국, 일본 등 북반구 온대지역에서 주로 자생하며, 우리나라에서는 ‘가시나물’, ‘항가새’라고도 하며 한방에서는 엉겅퀴 뿌리는 ‘대계근’이라고 부른다. 엉겅퀴 잎에는 톱니와 더불어 가시가 있으나, 봄에 비교적 가시가 연한 어린잎과 부드러운 줄기는 살짝 데쳐서 나물이나 국으로 이용한다(1).
엉겅퀴의 지상부와 뿌리는 언제 채취하며 뿌리는 어떻게 사용되는가?
엉겅퀴 잎에는 톱니와 더불어 가시가 있으나, 봄에 비교적 가시가 연한 어린잎과 부드러운 줄기는 살짝 데쳐서 나물이나 국으로 이용한다(1). 여름 및 가을에 꽃이 필 때 지상부를 채취하고, 뿌리는 경혈, 지혈, 소종의 효능이 있어 가을철에 채취해서 건조한 후 토혈, 혈뇨, 대하, 간염, 고혈압의 치료에 사용한다(2,3)
엉겅퀴는 주로 어떤 지역에서 자생하는가?
엉겅퀴(Cirsium japonicum var. ussuriense)는 국화과(Asteraceae)에 속하는 이년생 또는 다년생의 초본으로 한국, 중국, 일본 등 북반구 온대지역에서 주로 자생하며, 우리나라에서는 ‘가시나물’, ‘항가새’라고도 하며 한방에서는 엉겅퀴 뿌리는 ‘대계근’이라고 부른다. 엉겅퀴 잎에는 톱니와 더불어 가시가 있으나, 봄에 비교적 가시가 연한 어린잎과 부드러운 줄기는 살짝 데쳐서 나물이나 국으로 이용한다(1).
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