[논문]배추와 양배추 추출물의 생리활성 물질 및 암세포 증식 억제효과 분석

황은선; 홍은영; 김건희

doi:10.9799/ksfan.2012.25.2.259

배추와 양배추 추출물의 생리활성 물질 및 암세포 증식 억제효과 분석
Determination of Bioactive Compounds and Anti-cancer Effect from Extracts of Korean Cabbage and Cabbage 원문보기

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.25 no.2, 2012년, pp.259 - 265

황은선 (한경대학교 영양조리과학과) , 홍은영 ((주)CJ식품연구소) , 김건희 (덕성여자대학교 식품영양학과)

초록
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본 연구에서는 배추와 양배추 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 측정하고, glucosinolates 함량을 HPLC로 분석하였다. 또한, MTT assay를 통한 암세포 증식 억제 활성을 측정하였다. 배추와 양배추 에탄올 추출물의 항산화물질로 알려진 총 폴리페놀 함량은 각각 308.48 및 344.75 ${\mu}g$ GAE/g dry weight으로 나타났으며, 총 플라보노이드 함량은 각각 5.33 및 5.95 ${\mu}g$ QE/g dry weight으로 나타났다. 배추 추출물에서는 progoitrin, glucoalyssin, gluconapin, glucobrassicanapin, glucobrassicin, 4-methoxyglucobrassicin의 총 6개 glucosinolates를 확인하였다. 양배추 추출물에서는 glucoraphanin, sinigrin, glucobrassicin 및 4-methoxyglucobrassicin의 총 4개 glucosinolates를 확인하였다. 배추와 양배추 에탄올 추출물이 AGS 인체 위암세포주, HepG2 인체 간암세포주, LNCaP 인체 전립선암 세포주 증식에 미치는 영향을 MTT assay를 통해 알아보았다. 배추와 양배추 추출물의 농도가 증가함에 따라 농도 의존적으로 암세포 증식 억제 효능이 증가하였다. 또한, 배추와 양배추 추출물을 암세포에 처리하고 배양하는 시간이 24시간에서 48시간으로 길어질수록 암세포 성장 억제 효능도 증가하였다. 배추와 양배추의 추출과정 중에 생성된 glucosinolate 가수분해 산물과 폴리페놀, 플라보노이드 등의 생리활성 물질들이 암세포 성장 억제에 직접적인 영향을 주었을 것으로 사료된다. 한국인들이 자주 섭취하고 있는 배추와 양배추에는 주요 생리활성 물질인 글루코시놀레이트뿐 아니라 폴리페놀, 플라보노이드가 함유되어 있으며, 이들 추출물들은 암세포 증식 억제 효능이 있음을 보여주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we determined total polyphenol content(TPC) and total flavonoid content(TFC) of extracts from Korean cabbage and cabbage using a spectrophotometric method as well as glucosinolates concentration by HPLC. TPCs of Korean cabbage and cabbage extracts were 308.48 ${\mu}g$ GAE/g dry weight and 344.75 ${\mu}g$ GAE/g dry weight, respectively. TFCs of Korean cabbage and cabbage extracts were 5.33 ${\mu}g$ QE/g dry weight and 5.95 ${\mu}g$ QE/g dry weight, respectively. We found six different glucosinolates, namely progoitrin, glucoalyssin, gluconapin, glucobrassicanapin, glucobrassicin and 4-methoxyglucobrassicin in the Korean cabbage extract. In the cabbage extract, there was four glucosinolates, namely glucoraphanin, sinigrin, glucobrassicin and 4-methoxyglucobrassicin. We determined the cytotoxic effect of Korean cabbage and cabbage extracts in AGS human stomach cancer cells, HepG2 human hepatic cancer cells and LNCaP human prostate cancer cells by MTT assay. Dose-dependent relationships were found between the extract concentrations and cancer cell growth inhibition. The overall results support that both Korean cabbage and cabbage, the major vegetables in Korea, contain bioactive compounds such as polypheol, flavonoids as well as glucosinolates and they may play a positive role in cancer prevention.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

총 폴리페놀 함량은 페놀성 물질이 phosphomolybdic acid와 반응하여 청색으로 발색되는 원리를 이용한 Folin-Denis 방법에 따라 분석하였다. 1 ㎎/㎖로 제조한 추출물 0.5 ㎖에 Folin 시액 0.5 ㎖를 혼합한 뒤 3분간 실온에서 반응시킨 후, 2% Na₃CO₃ 1.5 ㎖를 첨가한 뒤 2시간 동안 암소에서 반응시킨 뒤 760 ㎚에서 microplate reader(Spectra MAX M2, Molecular Device, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 시료에 함유된 총 폴리페놀 함량은 gallic acid(6.
Inertsil ODS2(C18) column(4.6×250 ㎜, GS Science, Tokyo, Japan)을 사용하였고, column oven의 온도는 35℃, 이동상의 유속은 분당 1.0 ㎖로 variable wavelength detector를 사용하여 227 ㎚에서 분석하였다.
본 연구에서는 배추와 양배추에 함유되어 있는 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량을 비색법을 통해 측정하였고, glucosinolate 함량 및 패턴을 HPLC로 분석하였다. 또한, 동결 건조한 배추와 양배추 에탄올 추출물을 HepG2 인체 간암 세포주, AGS 인체 위암 세포주, LNCaP 인체 전립선암 세포주에 처리하여, 이들 암세포 성장에 미치는 영향을 알아보았다.
또한 배추 에탄올 추출물을 24시간 처리한 실험군에 비해 48시간 동안 처리한 실험군에서 암세포 성장 억제 효능이 증가하였다. 배추 에탄올 추출물 250 ppm을 HepG2 간암 세포주에 처리하고 24시간 및 48시간 동안 배양하였을 경우, 각각 35.7 및 42.4%의 암세포 성장 억제효과를 관찰하였다. 양배추 추출물은 배추 추출물에 비해 다소 높은 암세포 증식 억제효능을 나타냈다.
2와 같이 나타났다. 배추와 양배추 에탄올 추출물을 농도별(0～250 ppm)로 AGS 인체 위암세포주, HepG2 인체 간암세포주, LNCaP 인체 전립선암 세포주에 24 및 48시간 동안 처리한 후 각각의 암세포 증식을 관찰하였다. 저농도의 배추 에탄올 추출물(0～31.
배추와 양배추의 glucosinolates는 HPLC chromatogram의 retention time과 LC-MS 분석을 통한 fragmentation 패턴과 비교하여 분석하였다. Fig.
배추와 양배추는 우리나라 사람들이 섭취하는 대표적인 십자화과 채소로, 이들 채소에는 다양한 생리활성 물질이 함유되어 있고, 항산화 및 항암효능이 우수할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 배추와 양배추에 함유되어 있는 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량을 비색법을 통해 측정하였고, glucosinolate 함량 및 패턴을 HPLC로 분석하였다. 또한, 동결 건조한 배추와 양배추 에탄올 추출물을 HepG2 인체 간암 세포주, AGS 인체 위암 세포주, LNCaP 인체 전립선암 세포주에 처리하여, 이들 암세포 성장에 미치는 영향을 알아보았다.
증류수 3 ㎖를 3회 반복하여 loading 하면서 desulfo glucosinolates를 분리 해냈다. 분리한 desulfo glucosinolates는 HPLC(Dionex, Sunnyvale, CA, USA)로 분석하였다.
0 ㎖로 variable wavelength detector를 사용하여 227 ㎚에서 분석하였다. 이동상은 deionized water(solvent A)와 20% acetonitrile(solvent B)를 이용하여 linear gradient로 1～99% solvent B를 18분 동안, 99% solvent B를 11분간, 99～1% solvent B를 3분 동안 주입하면서 분석하였다. HPLC 분석을 통해 얻은 주요 peak에 대한 mass spectrum을 LC- MS-QTof(Waters, Milford, MA, USA)로 분석하여 분자량을 확인하고 glucosinolates임을 확인하였다.
, Tokyo, Japan)로 농축한 후, DMSO 녹여 stock solution을 제조하였다. 제조된 stock solution은 -20℃에 보관하면서 분석방법에 적합하도록 희석하여 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 암세포 증식 억제활성 측정에 사용하였다.
분쇄한 배추와 양배추 분말을 50배의 70% 에탄올 용액을 가하여 37℃ 항온수조에서 24시간 동안 추출하였다. 추출 후 에탄올층(상등액)을 회전감압농축기(EYELA, Rikakiki Co., Tokyo, Japan)로 농축한 후, DMSO 녹여 stock solution을 제조하였다. 제조된 stock solution은 -20℃에 보관하면서 분석방법에 적합하도록 희석하여 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 암세포 증식 억제활성 측정에 사용하였다.

대상 데이터

Ltd.(Tokyo, Japan)에서 구입하여 사용하였다.
배추와 양배추의 이물질을 제거하고, 가식부위를 2×2 ㎝ 크기로 잘라 골고루 잘 섞은 비닐 백에 담아 동결건조(IlShin Biobase, Korea)하고, 분쇄(Hanil, Korea)하여 분석용 시료로 사용하였다.
본 실험에 사용한 배추와 양배추를 경기도 평택에서 생산된 것을 2010년 10월 경기도 구리시에 소재한 농수산물시장에서 구입하였다. Folin-Ciocalteu's phenol reagent는 Fluka(Buchs, Switzerland)에서 구입하였고, Sinigrin과 그 외 시약들은 SigmaArdrich Chemical Co.
암세포 억제활성을 측정하기 위하여 AGS 인체 위암세포주, HepG2 인체 간암세포주, LNCaP 인체 전립선암 세포주를 한국세포주은행(KCLB)으로부터 분양받아 사용하였다. 세포 배양액으로는 10% FBS와 1% penicillin-K-streptomycin이 첨가된 RPMI 1640을 사용하였다. 배양액에 분주된 세포주는 37℃, 5% CO₂ 조건에서 배양하여 실험에 사용하였다.
암세포 억제활성을 측정하기 위하여 AGS 인체 위암세포주, HepG2 인체 간암세포주, LNCaP 인체 전립선암 세포주를 한국세포주은행(KCLB)으로부터 분양받아 사용하였다. 세포 배양액으로는 10% FBS와 1% penicillin-K-streptomycin이 첨가된 RPMI 1640을 사용하였다.

데이터처리

모든 결과는 3회 반복실험에 대한 평균(mean)±표준편차(standard deviation)로 나타내었다.
실험결과에 대한 통계처리는 SPSS software package(Version 17.0)를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었고, 각 처리군 간의 유의성에 대한 검증은 ANOVA를 이용하여 유의성을 확인한 후, p<0.05 수준에서 Duncan's multiple test를 이용하여 분석하였다.

이론/모형

배추 및 양배추 에탄올 추출물이 암세포 성장에 미치는 영향을 MTT assay로 측정하였다. 일정한 농도(1×10⁴ cells/㎖)로 희석한 암세포 180 ㎕를 96 well plate의 각 well에 분주하여 5% CO₂ 배양기에서 37℃로 24시간 선배양하였다.
배추와 양배추의 glucosinolates 함량은 국제표준화기구의 공인된 방법으로 분석하였다(ISO 1992). 동결건조시킨 배추와 양배추 분말 50 ㎎을 70%의 boiling 에탄올과 섞어 70℃ water bath에서 5분간 반응시킨 후 4℃에서 20분간 13,000×g에서 원심분리하였다.
총 폴리페놀 함량은 페놀성 물질이 phosphomolybdic acid와 반응하여 청색으로 발색되는 원리를 이용한 Folin-Denis 방법에 따라 분석하였다. 1 ㎎/㎖로 제조한 추출물 0.

성능/효과

이동상은 deionized water(solvent A)와 20% acetonitrile(solvent B)를 이용하여 linear gradient로 1～99% solvent B를 18분 동안, 99% solvent B를 11분간, 99～1% solvent B를 3분 동안 주입하면서 분석하였다. HPLC 분석을 통해 얻은 주요 peak에 대한 mass spectrum을 LC- MS-QTof(Waters, Milford, MA, USA)로 분석하여 분자량을 확인하고 glucosinolates임을 확인하였다.
6%의 암세포 성장 억제효과를 나타냈다. 동일한 농도(62.5 및 125 ppm)의 양배추 추출물을 처리하고 48시간 배양한 결과, 각각 30.8 및 39.3%의 LNCaP 세포주의 증식 억제를 보여 양배추 추출물의 처리시간이 길어질수록 암세포 증식 억제 효과도 증가하는 것을 관찰하였다. 배추 추출물을 62.
25 ppm)에서는 암세포 증식 억제가 비교적 낮게 나타났으나, 추출물의 농도가 증가함에 따라 농도 의존적으로 암세포 증식 억제 효능도 증가하였다. 또한 배추 에탄올 추출물을 24시간 처리한 실험군에 비해 48시간 동안 처리한 실험군에서 암세포 성장 억제 효능이 증가하였다. 배추 에탄올 추출물 250 ppm을 HepG2 간암 세포주에 처리하고 24시간 및 48시간 동안 배양하였을 경우, 각각 35.
2B는 배추 에탄올 추출물을 AGS 인체 위암세포주에 처리하고, 24 및 48시간 동안 배양한 결과이다. 배추 에탄올 추출물은 62.5 및 125 ppm을 처리하고 48시간 동안 배양한 경우, 각각 12.6 및 18.4%의 암세포 성장 억제효과를 나타냈다. 배추 추출물과 동일한 농도(62.
1%의 암세포 성장 억제를 나타냈다. 배추 추출물 250 ppm을 LNCaP 세포주에 24 및 48시간 동안 처리하고 배양한 결과, 각각 34.7 및 40.1%의 성장 억제효과를 보였다. 양배추 추출물 250 ppm을 24 및 48시간 동안 LNCaP 세포주에 처리하고 배양한 결과, 각각 42.
4%의 암세포 성장 억제효과를 나타냈다. 배추 추출물과 동일한 농도(62.5 및 125 ppm)의 양배추 추출물을 AGS 세포주에 처리하고 48시간 배양한 결과, 각각 22.1 및 30.9%의 암세포 성장 억제를 나타냈다. 배추와 양배추 추출물의 농도와 처리 시간이 증가함에 따라 농도 의존적으로 암세포 성장 억제 효과도 증가함을 관찰하였다.
3%의 LNCaP 세포주의 증식 억제를 보여 양배추 추출물의 처리시간이 길어질수록 암세포 증식 억제 효과도 증가하는 것을 관찰하였다. 배추 추출물을 62.5 및 125 ppm 48시간 배양한 결과, 각각 21.1 및 26.1%의 암세포 성장 억제를 나타냈다. 배추 추출물 250 ppm을 LNCaP 세포주에 24 및 48시간 동안 처리하고 배양한 결과, 각각 34.
신선한 배추와 양배추의 glucosinolates 함량을 분석한 결과, 배추는 progoitrin, glucoalyssin, gluconapin, glucobrassicanapin, glucobrassicin, 4-methoxyglucobrassicin 등 총 6종이, 양배추는 glucoraphanin, sinigrin, glucobrassicin 및 4-methoxyglucobrassicin 등 총 4종의 glucosinolates를 확인하였다. 배추에 함유된 glucosinolates 종류와 함량은 Table 2와 같이 나타났으며, 검출된 glucosinolates는 기능기에 따라 aliphatic group과 indole group으로 분류할 수 있으며, aliphatic group에 속하는 progoitrin, glucoalyssin, gluconapin, glucobrassicanapin과 indole group에 속하는 glucobrassicin과 4-methoxyglucobrassicin이 검출되었다. 배추에는 4-methoxyglucobrassicin가 4.
배추와 양배추 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 함량은 건조 중량 1 g 당 gallic acid를 기준으로 하여 각각 308.48 ㎍과 344.75 ㎍으로 나타났고, 총 플라보노이드 함량은 quercetin을 기준으로 건조 중량 1 g 당 각각 5.33 ㎍과 5.95 ㎍으로 나타났다(Table 1). 배추와 양배추 추출물 모두에서 총 플라보노이드 함량에 비해 총 폴리페놀 함량이 높았고, 배추보다는 양배추에서 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 높게 나왔다.
95 ㎍으로 나타났다(Table 1). 배추와 양배추 추출물 모두에서 총 플라보노이드 함량에 비해 총 폴리페놀 함량이 높았고, 배추보다는 양배추에서 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 높게 나왔다. 배추에는 hydroxy benzoic acid, hydroxy cinamic acid, keampferol, quercetin과 같은 플라보노이드 물질과 각종 폴리페놀 물질이 함유되어 있으며, 항산화 활성이 있는 것으로 알려져 있다(Cheigh & Park, 1994).
9%의 암세포 성장 억제를 나타냈다. 배추와 양배추 추출물의 농도와 처리 시간이 증가함에 따라 농도 의존적으로 암세포 성장 억제 효과도 증가함을 관찰하였다.
5 ㎖를 첨가한 뒤 2시간 동안 암소에서 반응시킨 뒤 760 ㎚에서 microplate reader(Spectra MAX M2, Molecular Device, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 시료에 함유된 총 폴리페놀 함량은 gallic acid(6.25～100 ㎍/㎖)의 표준곡선을 통하여 건조시료 g당 gallic acid equivalent(GAE)로 나타내었다.
1 mg/㎖로 제조한 추출물 1 ㎖에 2% aluminium chloride methanolic solution 1 ㎖를 혼합한 뒤 15분간 실온에서 반응시킨 후 430 ㎚에서 microplate reader를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 시료에 함유된 총 플라보노이드 함량은 quercetin(6.25～100 ㎍/㎖)의 표준곡선을 통하여 건조시료 g당 quercetin equivalent(QE)로 나타내었다.
1은 신선한 배추에서 얻은 LC-MS spectrum이다. 신선한 배추와 양배추의 glucosinolates 함량을 분석한 결과, 배추는 progoitrin, glucoalyssin, gluconapin, glucobrassicanapin, glucobrassicin, 4-methoxyglucobrassicin 등 총 6종이, 양배추는 glucoraphanin, sinigrin, glucobrassicin 및 4-methoxyglucobrassicin 등 총 4종의 glucosinolates를 확인하였다. 배추에 함유된 glucosinolates 종류와 함량은 Table 2와 같이 나타났으며, 검출된 glucosinolates는 기능기에 따라 aliphatic group과 indole group으로 분류할 수 있으며, aliphatic group에 속하는 progoitrin, glucoalyssin, gluconapin, glucobrassicanapin과 indole group에 속하는 glucobrassicin과 4-methoxyglucobrassicin이 검출되었다.
1%의 성장 억제효과를 보였다. 양배추 추출물 250 ppm을 24 및 48시간 동안 LNCaP 세포주에 처리하고 배양한 결과, 각각 42.8 및 45.6%의 성장 억제효과를 보여 LNCaP 세포주에서도 다른 세포주와 동일하게 양배추 추출물이 배추 추출물에 비해 다소 높은 암세포 증식 억제효능을 나타냄을 확인하였다.
양배추 추출물은 배추 추출물에 비해 다소 높은 암세포 증식 억제효능을 나타냈다. 양배추 추출물 250 ppm을 HepG2 세포주에 24 및 48시간 동안 처리하고 배양한 결과, 각각 45.3 및 55.3%의 성장 억제효과를 보였다(Fig. 2A).
4%의 암세포 성장 억제효과를 관찰하였다. 양배추 추출물은 배추 추출물에 비해 다소 높은 암세포 증식 억제효능을 나타냈다. 양배추 추출물 250 ppm을 HepG2 세포주에 24 및 48시간 동안 처리하고 배양한 결과, 각각 45.
94 μmol/g 순으로 나타났다. 양배추에 함유된 glucosinolates 종류와 함량은 Table 3과 같이 나타났으며, aliphatic group에 속하는 glucoraphanin, sinigrin과 indole group에 속하는 glucobrassicin, 4-methoxyglucobrassicin이 검출되었다. 양배추에서는 sinigrin 함량이 4.
양배추에서는 sinigrin 함량이 4.5 μmol/g으로 가장 많은 양이 검출되었으며, 이어 glucobrassicin, 4-methoxyglucobrassicin 및 glucoraphanin이 각각 3.63, 2.30 및 2.05 μmol/g으로 나타났다.
배추와 양배추 에탄올 추출물을 농도별(0～250 ppm)로 AGS 인체 위암세포주, HepG2 인체 간암세포주, LNCaP 인체 전립선암 세포주에 24 및 48시간 동안 처리한 후 각각의 암세포 증식을 관찰하였다. 저농도의 배추 에탄올 추출물(0～31.25 ppm)에서는 암세포 증식 억제가 비교적 낮게 나타났으나, 추출물의 농도가 증가함에 따라 농도 의존적으로 암세포 증식 억제 효능도 증가하였다. 또한 배추 에탄올 추출물을 24시간 처리한 실험군에 비해 48시간 동안 처리한 실험군에서 암세포 성장 억제 효능이 증가하였다.

후속연구

배추에는 hydroxy benzoic acid, hydroxy cinamic acid, keampferol, quercetin과 같은 플라보노이드 물질과 각종 폴리페놀 물질이 함유되어 있으며, 항산화 활성이 있는 것으로 알려져 있다(Cheigh & Park, 1994). 이들 폴리페놀과 플라보노이드는 십자화과 채소의 주요 생리활성 물질로 알려진 glucosinolates와 함께 항산화 및 항암 활성에 기여할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	십자화과 채소에 널리 포함된 glucosinolates에는 무엇이 있는가?	십자화과 채소의 종류에 따라 함유되어 있는 주요 glucosinolate의 종류, 함량 및 이들의 가수분해 물질이 각기 다르게 나타난다(Fenwick 등 1983; Hwang & Jeffery 2003). 십자화과 채소에 함유되어 있는 주요 glucosinolates는 glucobrassicanapin, glucoraphanin, gluconapin 및 sinigrin 등으로, 이들은 채소에 존재하는 myrosinase에 의해 가수분해되어 각각 indone-3-carbinol, sulforaphane, butenyl isothiocyanate 및 allyl isothiocyanate로 전환된다. 십자화과 채소의 항암효과는 glucosinolates의 분해산물인 isothiocyanates에 의한 것으로 알려져 있으며(Talalay 1989; Zhang 등 1994), isothiocyanates는 주로 무독화효소 활성을 증가시키고, 세포예정사(apoptosis) 및 세포주기 억제 기전을 통하여 암을 예방하는 것으로 알려져 있다(Smith 등 2003; Hwang & Lee 2010).
	glucosinolates의 섭취는 어떤 효과를 가진다고 보고되고 있는가?	capitata)는 우리나라, 중국, 일본 등지에서 널리 재배되고 있다(McNaughton & Marks 2003). 배추와 양배추에는 glucosinolates라는 독특한 생리활성 물질이 있으며, 이들 성분의 섭취는 소화기계, 폐 등의 암 발생을 억제한다고 보고되고 있으며(Fenwick 등 1983; van Poppel 등 1999), 최근 이들 채소의 섭취가 증가하고 있는 추세이다.
	배추와 양배추가 가진 독특한 생리활성 물질은 무엇인가?	capitata)는 우리나라, 중국, 일본 등지에서 널리 재배되고 있다(McNaughton & Marks 2003). 배추와 양배추에는 glucosinolates라는 독특한 생리활성 물질이 있으며, 이들 성분의 섭취는 소화기계, 폐 등의 암 발생을 억제한다고 보고되고 있으며(Fenwick 등 1983; van Poppel 등 1999), 최근 이들 채소의 섭취가 증가하고 있는 추세이다.

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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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