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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 전통한약재로 사용되고 있는 숙지황의 생리활성을 검토하여 기능성 소재로 이용하기 위하여 숙지황 추출물의 항산화효과, 고혈압, 관절염 억제 등의 기능성 식품활성과 미백, 주름개선, 항염증 등의 기능성 미용식품활성 등을 살펴보았다.
- 시료로부터 유용성분 추출의 최적 조건을 확립하기 위해 ethanol 용매를 다양한 농도로 조제하고 이를 추출용매로 하여 시료추출의 최적농도를 찾고자 하였다. 그 결과 Fig.
제안 방법
- Hyaluronidase (HAase) 저해활성 측정은 sodium-hyaluronic acid (HA)로부터 형성된 N-acetylglucosamine을 glucoxazoline 유도체로 변형시킨 후 p-dimethylaminobenzaldehyde (DMAB)로 발색시켜 흡광도를 측정하여 효소 활성을 측정하였다[7]. 저해율(%)은 1-(시료첨가군의 흡광도/대조구의 흡광도)×10 으로 나타내었다.
- 숙지황 추출물의 지용성 물질에 대한 항산화력을 측정하기 위하여 지질 산화과정에서 생성되는 peroxy radical과 반응하여 불활성물질(inactive products)을 형성하고 그로 인해 free radical 에 의해 연쇄 반응을 중단시킨다는 β-carotene linoleate system을 이용하여 antioxidant protection factor (PF)를 측정하였다[37].
대상 데이터
- 항균활성 측정실험에 사용한 균주는 Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Streptococc mutans, Helicobacter pylori를 사용하였다. S.
이론/모형
- ABTS radical cation decolorization (ABTS)의 측정은 Pellegrin 등의 방법[26]에 의해 측정하였고, 저해율(%)은 1-(반응구의 흡광도/대조구의 흡광도)×100으로 나타내었다.
- Angiotensin converting enzyme (ACE) 저해효과 측정은 Cushman 등의 방법[10]에 의하여 행하였다. 즉, 반응구는 0.
- ABTS radical cation decolorization (ABTS)의 측정은 Pellegrin 등의 방법[26]에 의해 측정하였고, 저해율(%)은 1-(반응구의 흡광도/대조구의 흡광도)×100으로 나타내었다. Antioxidant protection factor (PF) 는 Andarwulan과 Shetty의 방법[1]으로 측정하였으며, PF는 반응구의 흡광도/대조구의 비로 나타내었다. Thiobarbituric acid reactive substance (TBARs) 측정은 Burge와 Aust의 방법[4]에 따라 측정하여 저해율(%)은 1-(반응구의 TBARs μM/대조구의 TBARs μM)×10 으로 나타내었다.
- DPPH radical에 대한 소거활성은 Blios의 방법[2]에 준하여 측정하였으며, 전자공여능(%)은 1-(반응구의 흡광도/대조구의 흡광도)×100으로 나타내었다.
- Thiobarbituric acid reactive substance (TBARs) 측정은 Burge와 Aust의 방법[4]에 따라 측정하여 저해율(%)은 1-(반응구의 TBARs μM/대조구의 TBARs μM)×10 으로 나타내었다.
- Tyrosinase 저해활성 측정은 반응구는 0.175 M sodium phosphate buffer (pH 6.8) 0.5 ml에 10 mM L-DOPA를 녹인 기질액 0.2 ml 및 시료용액 0.1 ml의 혼합액에 mushroom tyrosinase (110 U/ml) 0.2 ml를 첨가하여 Yagi 등의 방법[35]에 따라 측정하였으며, 저해율(%)은 1-(반응구의 흡광도/대조구의 흡광도)×10 으로 나타내었다.
- Xanthine oxidase (XOase) 활성저해 측정법은 Stirpe와 Crote의 방법[29]에 준하여 측정하였다. 즉, 반응구는 0.
성능/효과
- DPPH 라디칼 소거능 측정을 위하여 물과 40% ethanol을 용매로 추출한 숙지황 추출물의 전자공여능을 측정한 결과 Table 2에서와 같이 물 추출물과 40% ethanol 추출물 200 μg/ ml phenolic의 농도에서 모두 85∼93%의 높은 전자공여능이 확인되었으며, 물 추출물보다 ethanol 추출물의 효과가 더 높게 나타났으며, 에탄올 추출물의 경우 200 μg/ml phenolic의 농도에서 92.7%의 저해율을 나타내어 positive control인 BHT의 87.7% 보다 더 높은 전자공여능을 나타내었다.
- 그 결과 Fig. 1과 Table 1에서와 같이 40% ethanol 추출물에서 5.1±0.2 mg/g으로 가장 높은 phenolic compound 함량을 나타내었으며, 물 추출물에서도 4.8±1.7 mg/g으로 ethanol 추출과 비슷한 수준의 phenolic compound의 양이 용출되었다.
- 그 결과 Table 2에서와 같이 200 μg/ml phenolic의 농도에서 물 추출물과 40% ethanol 추출물 모두에서 positive control인 BHT의 1.2 PF에 비하여 1.6∼1.9 PF의 매우 높은 항산화력이 확인되었고, TBARs는 물 추출물과 40% ethanol 추출물이 비슷한 수준의 항산화 효과를 나타내는 것으로 측정되었다.
- 0% 미만의 저해활성을 나타낸다고 보고한 것과 비교하면, 숙지황 추출물의 elastase 저해활성이 매우 높은 것을 알 수 있었다. 따라서 숙지황 추출물은 주름개선을 위한 미용식품이나 주름개선 기능성화장품에 적용이 가능할 것으로 판단하였다.
- 7% 보다 더 높은 전자공여능을 나타내었다. 또한 각 추출물마다 농도 의존적으로 첨가되는 phenolic compound의 농도가 높아질수록 전자공여능도 더 높아지는 것으로 확인되었다. 추출물들의 상대적인 항산화 측정은 hydrogendonating antioxidant와 chain breaking antioxidant 모두를 측정할 수 있고 aqueous phase와 organic phase 모두에 적용이 가능하며 표준물질의 사용으로 추출물의 상대 비교가 가능하도록 potassium persulfate와의 반응에 의해 생성된 ABTS+ free radical이 추출물속의 항산화 물질에 의해 제거되어 radical 특유의 색인 청록색이 탈색되는 것을 이용하여 ABTS radical cation decolorization을 측정한 결과 Table 2에서와 같이 물 추출물과 40% ethanol 추출물이 55∼62%의 비슷한 수준의 항산화효과를 효과를 나타내는 것으로 측정되었다.
- 본 연구에서는 숙지황 추출물의 tyrosinase 저해 활성을 측정한 결과 Table 6에서와 같이 물 추출물에서는 tyrosinase 억제효과가 관찰되지 않았으나, 40% ethanol 추출물에서는 200 μg/ml phenolic의 농도에서 positive control인 kojic acid의 62.4%보다 더 높은 70%의 저해효과가 확인되어 우수한 미백효과를 기대할 수 있었다.
- 숙지황 추출물에 대한 HAase 저해활성을 측정 결과 Table 8에서와 같이 숙지황 물 추출물에서는 HAase 저해활성을 전혀 나타내지 않았으며, 40% ethanol 추출물에서도 200 μg/ml phenolic의 농도에서만 약 5%의 매우 낮은 HAase 저해활성을 나타내어 항염증 효과나 아토피 억제효과를 기대하기는 어려울 것이라 판단되었다.
- 숙지황 추출물의 ACE에 대한 저해효과를 측정함으로서 항고혈압 효과를 살펴본 결과 Table 3과 같이 200 μg/ml phenolic의 농도에서 positive control인 captopril의 68.4%에 비해 물 추출물군에서 더 우수한 87.2%의 고혈압억제력을 나타내었고, 40% ethanol 추출물에서도 81.1%의 높은 저해활성을 나타내어 고혈압억제제로서의 기능성 식품에 적용하기위한 산업화 가능성을 확인시켜 주었다.
- 숙지황 추출물의 항균효과를 측정하기 위하여 Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli, Streptococcus mutans 및 Helicobacter pylori를 사용하여 생육억제 효과를 측정한 결과 Table 5에서와 같이 피부상재균인 S. aureus, S. epidermidis의 경우 200 μg/ml phenolic 농도에서만 9.1과 9.6 mm의 clear zone을 나타내어 항균력을 나타내었을 뿐 저 농도의 첨가군에서는 항균효과를 관찰할 수 없었으며, 충치균인 Streptococcus mutans와 위염, 위궤양 원인균인 Helicobacter pylori의 경우 농도에 관계없이 항균효과가 검출되지 않았다.
- 4%보다 더 높은 70%의 저해효과가 확인되어 우수한 미백효과를 기대할 수 있었다. 저해양상은 농도의존적인 양상을 나타내었으며 첨가되는 phenolic compound의 양에 따라 저해효과는 결정될 것으로 판단하였다. Han 등[14]은 민속주의 발효과정에서 tyrosinase저해 활성이 높았으며, 이는 첨가되는 재료의 플라보노이드 화합물과 같은 phenolic compound에 의한 것으로 판단하였다고 보고한 것과 유사한 결과를 얻을 수 있었다.
- 추출물들의 상대적인 항산화 측정은 hydrogendonating antioxidant와 chain breaking antioxidant 모두를 측정할 수 있고 aqueous phase와 organic phase 모두에 적용이 가능하며 표준물질의 사용으로 추출물의 상대 비교가 가능하도록 potassium persulfate와의 반응에 의해 생성된 ABTS+ free radical이 추출물속의 항산화 물질에 의해 제거되어 radical 특유의 색인 청록색이 탈색되는 것을 이용하여 ABTS radical cation decolorization을 측정한 결과 Table 2에서와 같이 물 추출물과 40% ethanol 추출물이 55∼62%의 비슷한 수준의 항산화효과를 효과를 나타내는 것으로 측정되었다.
후속연구
- 인체의 중성구 과립구내에 존재하는 elastase는 진피 내 피부탄력을 유지하는데 중요한 기질 단백질인 엘라스틴을 분해하는 효소이며, 다른 중요한 기질 단백질인 콜라겐을 분해할 수 있는 비특이적 가수분해 효소이다. 따라서 elastase 저해제는 피부 주름을 개선하는 작용을 나타내며[33], elastase 저해제로 인하여 주름개선의 효과를 기대할 수 있을 것이다. 이러한 주름 생성과 관련된 elastase 저해 활성 측정 결과를 Table 7에서와 같이 200 μg/ml phenolic의 농도에서 대조구인 vitamin C가 12.
- 6 mm의 clear zone을 나타내어 항균력을 나타내었을 뿐 저 농도의 첨가군에서는 항균효과를 관찰할 수 없었으며, 충치균인 Streptococcus mutans와 위염, 위궤양 원인균인 Helicobacter pylori의 경우 농도에 관계없이 항균효과가 검출되지 않았다. 따라서 숙지황 추출물은 피부상재균을 억제함으로써 피부 트러블을 완화시킬 수 있는 화장료로 활용이 가능할 것으로 판단하였다.
- 이상의 연구 결과에서와 같이 숙지황 추출물은 우수한 항산화 및 항고혈압 활성을 이용한 생활습관병 예방 건강 기능성 식품으로의 활용이 가능하리라 생각되며, 피부상재균 억제효과, 미백 및 주름개선효과 등도 우수하여 복합 기능성 화장품 원료로 산업화에 적용할 수 있을 것이라 판단되었다.
- 3 정도였다고 보고하였으며 본 실험에 사용된 숙지황의 항산화력이 더 우수한 것으로 나타났다. 전반적으로 항산화효과는 ethanol 추출물이 물 추출물 보다 높게 나타났으며, 이는 산화 촉진인자와 binding 하는 phenolic compound가 물 추출물보다 ethanol 추출물에 더 많이 존재하기 때문인 것으로 생각되었으며, 향후 이들 phenolic compound의 profile에 대한 연구도 진행이 되어야 할 것으로 판단되었다.
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