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추출조건에 따른 차가버섯 생리활성 및 면역활성 다당

Pharmacological Activity of Chaga Mushroom on Extraction Conditions and Immunostimulating Polysaccharide

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.41 no.10, 2012년, pp.1378 - 1387  

백길훈 (충북대학교 식품공학과) ,  정헌상 (충북대학교 식품공학과) ,  김훈 ((주)코시스바이오) ,  윤택준 (유한대학교 식품영양학과) ,  서형주 (고려대학교 식품영양학과) ,  유광원 (한국교통대학교 식품영양학과)

초록
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추출조건에 따른 생리활성 영향을 검토하기 위하여 차가버섯(Inonotus obliquus)을 물($50^{\circ}C$ reflux, $90^{\circ}C$ 이상 decoction, $12^{\circ}C$ 가압추출)과 에탄올(50, 70과 $90^{\circ}C$ reflux)로 추출한 후 물 추출물을 조다당획분(IO-CP)으로 분획하였을 때 IO-CP(4.8~16.8%)의 수율은 에탄올추출물(IO-E, 1.9~2.7%)보다 높았으며 추출온도 증가에 따라 그 차이는 더 컸다. 가압추출로 조제된 조다당획분(IO-CP-121)은 가장 높은 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량(35.10 mg TAE/g와 18.48 mg QE/g)과 DPPH와 ABTS를 이용한 자유 라디칼소거능(26.08과 27.99 mg AEAC/100 mg)을 나타내었다. IO-CP-D(decoction)와 IO-CP-50(reflux)은 IO-CP-121보다 유의적으로 높은 마이토젠(saline 대조군의 2.10과 1.95배, 100 ${\mu}g/mL$)과 장관면역 활성(6.30과 5.74배)을 보였으나 에탄올추출물 활성은 확인되지 않았다. 또한, 모든 IO-CP는 0.1 mg/mL 농도에서 RAW 264.7 세포주에 대하여 독성을 나타내지 않았으나, IO-CP-121이 LPS-자극 RAW 264.7 세포주에 대하여 가장 유의적으로 염증성 인자인 TNF-${\alpha}$와 nitric oxide(NO) 생성을 억제하였다(29.2와 63.5%). 에탄올추출물도 0.1 mg/mL 농도에서 독성을 보이지 않았으나 TNF-${\alpha}$와 NO의 생성 억제능은 IO-CP-121보다 현저히 낮음을 알수 있었다. 한편, 활성 다당획분을 분리하기 위하여 면역활성 획분인 IO-CP-D를 DEAE-Sepharose CL-6B column에서 비흡착 획분(IO-CP-I)과 7개의 흡착 획분(IO-CP-II~VIII)으로 분획한 결과, IO-CP-II가 가장 우수한 마이토젠과 마크로파지 활성(4.51과 1.64배)을 나타내었다. 이와 같이 분리된 면역활성 획분인 IO-CP-II는 주로 중성당(61.86%)과 함께 소량의 산성당(2.96%)을 포함하고 있는 다당류임이 밝혀졌으며, 주요 구성당으로서 Glc, Gal와 Man(molar ratio of 1.00:0.55:0.31)를 포함하고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터 추출조건은 차가버섯 생리활성에 중요하게 작용하고 있으며, decoction 추출방법으로 제조하여 분획한 면역활성 획분으로부터 차가버섯 면역활성은 적어도 중성 다당류가 관여하고 있음을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To investigate the pharmacological activity of chaga mushroom (Inonotus obliquus) on extraction conditions, chaga was extracted using water (reflux at $50^{\circ}C$, decoction over $90^{\circ}C$, pressure at $121^{\circ}C$) or ethanol (reflux at 50, 70, or $90^{...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 기원 및 출처가 분명한 차가버섯을 구입하여 다양한 생리활성이 증진될 수 있는 추출공정을 확립하고, 여러 생리활성 중 면역활성 다당소재의 식품 및 화장품 소재로서의 활용가능성을 검토하기 위해 면역활성이 높은 추출물로부터 산업적으로 이용 가능한 면역활성 다당의 분리조건과 특성을 밝히고자 하였다.
  • 그러나 이러한 조다당획분으로부터 생리활성에 관여하는 주요 성분을 분리하고 이들의 구조적인 특성을 밝혀 향후 특정 기능성소재로서의 활용가능성을 제시할 수 있다면 부가가치 창출측면에서 또 다른 의의를 찾을 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 조다당획분에 주로 함유된 다당류 등의 고분자 물질에 활성성분의 초점을 맞추어 면역활성을 대상으로 다당성분을 분리하고 활성획분의 구조적인 특징을 알아보고자 하였다. 추출조건에 따라 조제된 물 추출물의 조다당획분 중 유의적으로 다양한 면역활성을 가지면서 수율도 높은 획분은 IO-CP-D(Table 2)였으므로 이 획분을 DEAE-Sepharose CL-6B column(Clform)에 loading하여 증류수로 용출되는 비흡착 획분(IO-CP-I)과 0.
  • 추출조건에 따른 용매추출물의 생리활성 결과로부터 물 추출물이 우수한 생리활성을 나타내었기 때문에 생리활성을 증진시키기 위하여 물 추출물을 조다당획분으로 분획하고 다양한 생리활성을 검토하였다. 물 추출물은 높은 수율에도 불구하고 여러 종류의 수용성 물질이 포함되어 활성에 영향을 줄 수 있기 때문에 저분자가 주성분인 에탄올추출물과 대조적으로 물 추출물을 고분자 물질 함량이 높은 조다당획분으로 분획하여 활성의 증진여부를 검토하고자 하였다. 일반적으로 조다당획분은 물 추출물을 에탄올 침전시켜 분획함으로써 다당류, 단백질 및 단백다당류 등의 고분자 물질이 다량으로 함유된 획분으로 보고되고 있다(31).
  • 저분자 물질이 갖는 생리활성과 이에 대한 연구는 비교적 상세히 과학적인 해명이 이루어져 왔지만 대부분 methanol 또는 ethanol과 같은 물 이외의 용매를 사용하여 추출함으로써(9,10), 식품 형태로 섭취하는 경우 가공에서의 어려움을 초래할 뿐만 아니라 식품에 이용되는 활성 저분자 물질의 소재로서의 제약을 가져 왔다. 본 연구에서는 버섯의 식품소재로서 이용에 제약을 주는 이러한 요소들을 극복하기 위한 방법으로 오래전부터 생약재로 이용된 차가버섯을 물과 에탄올을 이용하여 다양한 온도와 추출 방법으로 추출한 후 생리활성을 비교함으로써 식품에 이용할 수 있는 추출물의 식품소재화 가능성을 모색하고자 하였다. 또한, 차가버섯 추출조건과 유효성분 추출수율 향상을 통한 생리활성 증가와의 관계를 연구한 경우도 거의 없었고, 시중에서는 고온보다 40~50℃의 저온처리가 차가버섯 생리활성 유효성분의 적합한 추출방법으로 소개되고 있어 이를 과학적으로 규명하는 것도 중요하다고 사료된다.
  • 천연물은 추출조건에 따라 용출되는 성분과 수율이 다르기 때문에 활성에 영향이 큰 것으로 알려져 천연물의 추출조건 확립은 대단히 중요한 과정 중 하나이다. 본 연구에서는 차가버섯을 이용하여 추출조건에 따른 생리활성을 검토함으로써 생리활성에 따른 추출조건을 확립하고자 하였다. 식품과 화장품 등에 적용되는 소재로서의 적성을 고려하여 물은 50℃ reflux(IO-HW-50), 90℃ 이상의 decoction(IOHW-D) 및 121℃에서의 가압추출(IO-HW-121) 방법을 이용하였으며, 에탄올의 경우에는 50, 70 및 90℃에서 reflux로 추출(IO-E-50, 70과 90)하여 용매추출물을 조제한 후 항산화, 면역활성 및 항염증활성을 검토하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차가버섯 성분 중 다양한 생리활성을 갖는 것은 무엇인가? 차가버섯(Chaga, Inonotus obliquus)은 Basidiomycetes 의 Hymenochaetaceae에 속하며 러시아, 한국, 동유럽과 미국 북부지역의 자작나무 등에 자생하는 버섯으로 16세기 이후 민간에서 암, 위염, 궤양 및 결핵 치료 등에 사용되어 왔는데(11), 최근 연구에서는 polyphenolic 화합물, triterpenoid, steroid와 betulin 등이 다양한 생리활성을 갖는 것으로 확인되었다(12). Park 등(13)은 차가버섯의 polyphenolic 추출물이 인체 림프구에서 DNA로의 산화적 손상 예방효과를 보고하였으며, 차가버섯의 submerged culture로 배양된 균사체다당류의 면역활성도 확인되었다(14).
차가버섯의 polyphenolic 화합물은 어떤 효능이 있는가? 차가버섯(Chaga, Inonotus obliquus)은 Basidiomycetes 의 Hymenochaetaceae에 속하며 러시아, 한국, 동유럽과 미국 북부지역의 자작나무 등에 자생하는 버섯으로 16세기 이후 민간에서 암, 위염, 궤양 및 결핵 치료 등에 사용되어 왔는데(11), 최근 연구에서는 polyphenolic 화합물, triterpenoid, steroid와 betulin 등이 다양한 생리활성을 갖는 것으로 확인되었다(12). Park 등(13)은 차가버섯의 polyphenolic 추출물이 인체 림프구에서 DNA로의 산화적 손상 예방효과를 보고하였으며, 차가버섯의 submerged culture로 배양된 균사체다당류의 면역활성도 확인되었다(14). 그러나 국내에서 차가버섯을 이용한 가공제품은 단순한 추출․농축음료, 분말, 캡슐, 과립차 등이 주를 이루고 있어 유효성분이 증진된 기능성 고부가가치의 새로운 차가버섯 가공제품이 개발될 필요성에 관심이 모아지고 있다.
버섯의 유용성분에는 어떤 것들이 있는가? 지구상에 수 만종이나 존재하는 귀중한 생물자원인 버섯은 다양한 효능이 알려져 오래전부터 한방 및 민간생약으로 사용되었을 뿐만 아니라 버섯 추출물이나 배양물이 체질개선이나 각종 질병의 예방 및 치료에 효과가 있는 것으로 보고되면서 최근에는 의약품 및 건강식품으로의 용도도 크게 증가하고 있는 추세이다(1-3). 버섯의 유용성분은 alkaloids, flavonoids 및 terpenoids와 같은 저분자 물질(4,5)뿐만 아니라 다당류, 단백질, tannin 등과 같은 고분자 물질(6-8)이 다양하게 혼재되어 있다. 저분자 물질이 갖는 생리활성과 이에 대한 연구는 비교적 상세히 과학적인 해명이 이루어져 왔지만 대부분 methanol 또는 ethanol과 같은 물 이외의 용매를 사용하여 추출함으로써(9,10), 식품 형태로 섭취하는 경우 가공에서의 어려움을 초래할 뿐만 아니라 식품에 이용되는 활성 저분자 물질의 소재로서의 제약을 가져 왔다.
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