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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 오랫동안 질병치료와 예방의 목적으로 사용되어온 약용식물 10종을 선정하여 그 항산화 효과를 측정하고 천연 항산화제 개발을 위한 기초 자료를 마련하고자 하였다.
제안 방법
- ABTS를 7 mM 농도로 증류수에 용해한 다음 2.45 mM의 potassium persulfate를 가하여 ABTS+ 라디칼을 생성시켜 실온의 암소에서 12∼16시간 동안 방치 후 사용하였다.
- Rutin을 표준 물질로 하여 0∼1 mg/mL의 농도 범위에서 얻어진 표준 검량선으로부터 추출물의 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
- Tannic acid를 표준물질로 하여 0∼1 mg/mL의 농도 범위에서 얻어진 표준 검량선으로부터 추출물의 총 페놀 함량을 계산하였다.
- 대조구는 griess 시약 대신 증류수 0.4 mL를 가하여 상기와 동일한 방법으로 측정하였으며, 계산식 scavenging activity(%)＝100－[(OD of sample/OD of control)×100]에 의하여 활성도를 산출하였다.
- 본 연구에서는 전통적으로 질병치료와 예방의 목적으로 사용되어온 약용식물 10종을 선정하여 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량과 항산화 효과를 측정하였다. 약용식물의 총 페놀 함량을 측정한 결과 화피 추출물이 320.
- 소거능은 ABTS 용액 0.9 mL와 시료 0.1 mL를 혼합하여 6분간 반응시킨 후 734 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 계산식 scavenging activity(%)＝100－[(OD of sample/OD of control)×100]에 의하여 활성도를 산출하였다.
- 공시된 시료 및 이용 부분은 Table 1과 같다. 시료는 문헌고찰(17-21)을 통하여 여러 생리활성 효과를 나타내는 것을 선정하였다.
- 시료액 150 μL에 2,400 μL의 증류수와 2 N Folin-Ciocalteu reagent 150 μL를 가한 후 3분간 방치하고 1 N sodium carbonate(Na2CO3) 300 μL를 가하여 암소에서 2시간 동안 반응시킨 후 725 nm에서 흡광도(V-530, Jasco, Tokyo, Japan)를 측정하였다.
- 시료액 4 mL에 DPPH solution(1.5×10-4 M) 1 mL를 가하여 교반한 다음 암소에서 30분간 방치 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 계산식 scavenging activity(%)＝100－[(OD of sample/OD of control)×100]에 의하여 활성도를 산출하였다.
- 아질산염 소거능은 Kato 등(25)의 방법을 변형하여 측정 하였다. 1 mM NaNO2 용액 1 mL에 시료 1 mL를 가한 후 0.
- 여기에 60 μM PMS 0.75 mL를 첨가하여 5분간 반응시킨 후 560 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 계산식 scavenging activity(%)＝100－[(OD of sample/OD of control)×100]에 의하여 활성도를 산출하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 10종의 약용식물(황금, 오가피, 갈근, 쇠비름, 산사, 참빗살나무, 헛개나무, 화피, 합환피, 감국)은 서울 경동시장에서 구입하여 분쇄기로 미세 분쇄한 후 80 mesh의 표준망체에 내린 다음 폴리에틸렌 백에 넣어 -40℃ deep freezer(Bondiro MCFD 8508 Freeze dryer, Ilshin Co., Seoul, Korea)에 보관하면서 사용하였다. 공시된 시료 및 이용 부분은 Table 1과 같다.
데이터처리
- 5)Different superscripts (a-h) in a column indicate significant differences at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- 5)Different superscripts (a-i) in a column indicate significant differences at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- Different superscripts (a-g) indicate significant differences at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- 모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나타내었고, 유의성 검증은 version 12의 SPSS(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software package program을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 유의적 차이가 있는 항목에 대해서는 Duncan's multiple range test로 p<0.05 수준에서 유의차 검정을 실시하였다.
이론/모형
- ABTS+ 라디칼 소거능은 Re 등(28)의 방법에 따라 측정하였다. ABTS를 7 mM 농도로 증류수에 용해한 다음 2.
- DPPH radical scavenging activity는 Lee 등(24)의 방법에 따라 DPPH radical에 대한 소거 활성을 측정하여 비교, 분석하였다. 시료액 4 mL에 DPPH solution(1.
- Superoxide- 라디칼 소거능은 Liu 등(26)과 Zhao 등(27)의 방법에 준하여 측정하였다. 150 μM NBT 0.
- 총 페놀 함량은 Folin-Denis's phenol method(22)에 준하여 측정하였다.
- 총 플라보노이드 함량은 Kang 등(23)의 방법에 준하여 측정하였다. 시료액 1 mL에 90% diethylenglycol 10 mL와 1 N NaOH 1 mL를 가하여 37℃ water bath에서 1시간 동안 반응시킨 후 420 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 환원력은 Oyaizu(29)의 방법에 따라 측정하였다. 증류수에 용해한 시료 2.
성능/효과
- 10종의 약용식물 중 화피 추출물의 IC50이 167.94 μg/mL로 가장 낮은 농도에서 높은 라디칼 소거능을 나타내었고 헛개나무의 IC50이 173.96 μg/mL로 이와 비슷한 활성을 나타내었다.
- 10종의 약용식물 중 화피(IC50 43.39μg/mL), 오가피(IC50 62.45 μg/mL), 황금(IC50 71.36 μg/mL)에서 높은 소거능을 보였고 쇠비름, 합환피, 감국은 1 mg/ mL의 농도에서 각각 16.96, 47.35, 33.04%로 낮은 소거능을 나타냈다.
- 환원력은 항산화 활성에 관계된 중요한 인자로서 환원력을 가진 물질은 Fe3+-ferricyanide 복합체를 Fe2+ 형태로 환원시켜 푸른색을 띄게 한다(43). 10종의 약용식물에서 화피 추출물이 2.72, 황금과 오가피가 1.69와 1.63의 흡광도를 나타내어, 양성대조 군인 비타민 C의 3.04와 비교 시 화피 추출물의 활성이 크게 뒤떨어지지 않음을 알 수 있었다.
- Superoxide- 라디칼 소거능과 ABTS+ 라디칼 소거능에서는 화피와 오가피가 유의적으로(p<0.001) 높은 소거능을 보였다.
- 2에서 caffeic acid, catechin, quercetin 등이 활성을 가지고 있다고 보고하였다. 그러나 본 연구 결과 화피를 제외한 헛개나무, 오가피, 황금 등에서 총 페놀 및 총 플라보노이드의 함량과 아질산 소거능 간에 상관관계를 나타내지 않아 페놀성 물질 및 이외에 다른 성분들이 아질산 소거능에 관계를 할 것으로 사료된다.
- 73 mg/g)에 비해 높은 함량을 나타내었다. 그러나 플라보노이드 함량의 경우 차전자, 애엽, 삼백초가 각각 48.06 mg/g, 44.52 mg/g, 23.90 mg/g으로 본 연구의 화피보다 매우 낮은 함량을 나타내었고 페놀 함량이 높지 않았던 감국(39.83 mg/g)과 비슷한 함량을 나타내었다. 총 플라보노이드는 페놀의 범주에 포함되는 물질로서 대부분의 연구(17,18,31)에서 페놀 함량이 플라보노이드 함량보다 높게 나타난다고 보고하였으며, 본 연구의 결과도 이와 유사하였다.
- Zheng과 Wang(46)은 폴리페놀성 화합물 이외에 기타 미지의 성분 및 이들 성분 상호 간의 작용에 의해서도 항산화능이 증가한다고 보고하였고, Diplock(47)는 폴리페놀 및 비타민 C 이외의 다른 항산화 물질들의 작용 기작이 연쇄반응 개시의 방지, 전이금속 이온과 결합, 과산화물의 분해 등으로 다양하다고 보고하였다. 따라서 페놀성 물질의 함량이 높아도 항산화 활성이 반드시 높은 값을 가지는 것은 아니며, 실험방법에 따라 시료의 효능이 다소 다르게 나타날 수 있음을 알 수 있었다.
- 또한 ABTS+ 라디칼 소거능과 superoxide- 라디칼 소거능, ABTS+ 라디칼 소거능과 환원력은 r=0.851(p<0.001), r=-0.794(p<0.001)로 각각 양과 음의 상관관계를 나타내었다.
- 총 플라보노이드는 페놀의 범주에 포함되는 물질로서 대부분의 연구(17,18,31)에서 페놀 함량이 플라보노이드 함량보다 높게 나타난다고 보고하였으며, 본 연구의 결과도 이와 유사하였다. 또한 페놀 함량이 높을 경우 플라보노이드 함량도 높은 경향을 나타내었지만 모든 시료에서 반드시 그러한 경향을 나타내는 것은 아니라는 것을 알 수 있었으며, 이는 해당 시료 안에 플라보노이드계 폴리페놀 함량보다 비플라보노이드계 폴리페놀이 높기 때문이라고 보고한 Kim 등(17)의 연구와 일치하는 결과를 나타내었다.
- 본 실험에서 화피 추출물이 양성대조군으로 사용된 비타민 C(IC50 2.44 μg/mL)와 유사한 라디칼 소거능을 나타내어 우수한 항산화 활성을 보여주었다.
- 4%로 측정되어 소리쟁이 추출물의 superoxide 소거 활성이 catechin의 활성과 유사하다고 보고 하였다. 본 실험에서 화피, 오가피, 황금이 0.5 mg/mL 농도에서 72.42, 73.65, 65.51%의 소거능을 나타내어 발효천마 추출물과 소리쟁이 추출물, 또한 catechin에 비해 높은 활성을 가진 것으로 나타났다.
- 본 연구에서 화피, 오가피의 ABTS+ 라디칼 소거능은 양성대조군으로 사용된 trolox(IC50 23.52 μg/mL)에 비해서는 다소 낮은 활성을 나타냈지만 눈개승마, 돼지감자잎, 발효천마, 하고초 등의 다른 약용식물에 비해 높은 활성을 가지고 있으며, 항산화 대조군으로 사용되는 vitamin C와 비슷한 활성을 나타냄을 알 수 있었다.
- 생약재 41종을 대상으로 DPPH 라디칼 활성을 측정한 결과(19)에 의하면 100 μg/mL의 농도에서 갈근은 26.33%, 헛개나무는 57.98%를 나타내어 본 연구의 결과(갈근 40.94%, 헛개나무 90.95%)와 차이를 보였으나, 이는 본 실험에서 소거능을 계산한 방법과는 다른 vitamin C의 소거능을 100%으로 보았을 때 각 시료의 흡광도를 환산하여 계산한 방법에 의한 차이라 생각된다.
- 약용식물 10종 중 화피는 55.05 μg/mL, 오가피는 80.10 μg/mL의 농도에서 50% 라디칼 소거능을 나타내었으며, 갈근, 쇠비름, 참빗살나무, 합환피, 감국의 경우 0.5 mg/mL의 농도에서 각각 62.49, 30.31, 52.58, 43.43, 52.47%의 소거능을 나타냈다.
- 약용식물 10종의 수율, 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량은 Table 2와 같다. 약용식물 70% ethanol 추출물에 대하여 그 수율을 측정한 결과 황금과 감국의 추출물이 각각 26.91%, 25.47%로 높게 나타났고 오가피와 참빗살나무의 추출물이 3.17%, 3.29%로 낮은 수율을 나타내었다. 한약재 열수추출물의 항산화 활성에 관한 연구(18)에서 감국은 9.
- 본 연구에서는 전통적으로 질병치료와 예방의 목적으로 사용되어온 약용식물 10종을 선정하여 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량과 항산화 효과를 측정하였다. 약용식물의 총 페놀 함량을 측정한 결과 화피 추출물이 320.10 mg/g, 갈근이 153.93 mg/g으로 높게 나타났으며, 총 플라보노이드 함량은 화피 추출물이 226.25 mg/g, 황금 추출물이 101.98 mg/g으로 높았다. 약용식물 중 가장 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타낸 시료는 화피로 IC50 5.
- 식물계에 널리 분포되어 있는 페놀성 화합물은 phenolic hydroxyl기를 가지고 있는 방향족 화합물들의 총칭으로 항산화, 항균, 항암 작용 등의 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 알려져 있다(30). 약용식물의 총 페놀 함량을 측정한 결과, 화피 추출물이 320.10 mg/g으로 가장 높았고, 그 뒤를 이어 갈근이 153.93 mg/g으로 높게 나타났다. 반면에 쇠비름과 산사 추출물은 각각 21.
- 여러 항산화 측정 방법에 의한 항산화 활성 간의 상관관계를 살펴보면 DPPH 라디칼 소거능과 ABTS+ 라디칼 소거능, DPPH 라디칼 소거능과 환원력의 경우 각각 r=0.815(p<0.001), r=-0.794(p<0.001)로 나타나 서로 양과 음의 상관관계가 있음을 알 수 있었다.
- 73%의 아질산염 소거능을 가진다고 보고하였다. 이에 본 연구의 화피, 헛개나무, 오가피 등은 1 mg/mL에서 각각 97.29, 97.35, 92.92%를 나타내어 다른 약용식물에 비해 활성이 높은 것을 알 수 있었다. Kang 등(23)의 연구에서 phenolic acid, flavonoids, 기타 페놀성 물질의 아질산염 소거능을 측정한 결과 pH 1.
- 97%)와 다른 결과를 보여주었다. 이와 같은 결과는 시료 추출 시 사용되는 용매에 따른 차이로 열수추출물에 비해 본 연구에서 사용된 ethanol 추출물에 항산화 성분의 함량이 더 높아 라디칼 소거능이 높게 나타난 것으로 사료된다.
- 총 페놀과 총 플라보노이드 간의 상관계수는 0.849(p<0.001)로 양의 상관관계를 보였으며, 총 페놀과 환원력, 총 플라보노이드와 환원력 간의 상관계수는 각각 0.818(p<0.001), 0.914(p<0.001)로 높은 양의 상관관계를 나타내었다.
- 57 mg/g으로 낮은 함량을 나타내었다. 총 플라보노이드 함량은 총 페놀에서와 같이 화피 추출물이 226.25 mg/g으로 높았으며, 황금 추출물이 101.98 mg/g으로 갈근(11.24 mg/g)보다 높은 함량을 나타내 었다. Kim 등(17)의 연구에 따르면 차전자의 총 페놀 함량이 246.
- 001) 높은 소거능을 보였다. 환원력에 대한 흡광도 값을 측정한 결과는 10종의 약용식물 중에서 화피 추출물이 2.72의 흡광도를 나타내어, 양성대조군인 비타민 C의 3.04과 비교해도 크게 뒤떨어지지 않음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과 화피, 헛개나무, 오가피 추출물은 총 페놀 및 플라보노이드 함량이 높고, 항산화 활성도 높게 나타나 식품첨가물 및 식품보존제 등 기능성 소재로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
후속연구
- 04과 비교해도 크게 뒤떨어지지 않음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과 화피, 헛개나무, 오가피 추출물은 총 페놀 및 플라보노이드 함량이 높고, 항산화 활성도 높게 나타나 식품첨가물 및 식품보존제 등 기능성 소재로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 산화물은 체내에서 산화스트레스를 유발하는 것으로 알려져 있으며 특히 활성산소는 인체 내에 매우 독성이 강한 물질로 생성과 동시에 superoxide의 저해물질인 superoxide dismutase(SOD)에 의해 독성이 소멸되는 것으로 알려져 있다(40). 이에 높은 superoxide- 라디칼 소거능을 나타낸 화피, 오가피, 황금 추출물은 산화적 스트레스와 노화 예방에 좋은 효과를 가지고 있는 항산화 물질로써 이용 가능성이 높다고 사료된다.
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