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문제 정의
- 이에 Lee 등(15,16)은 원적외선 처리로 인하여 왕겨와 땅콩껍질의 고분자 polyphenol들이 유리되어 항산화능이 증가되었다는 결과를 보고한 바 있다. 이에 본 연구는 원적외선 조사가 형개 추출물의 총 폐놀 함량, DPPH 라디칼 소거능 ABTS 라디칼 소거능과 같은 항산화력과 tyrosinase 저해능에 미치는 영향을 확인함으로써 원적외선 조사가 형개의 기능성에 미치는 영향을 조사하였다.
- -DOPA quinone으로 만든다(29). 페놀화합물을 가지는 식물이 모두 tyrosinase 저해능이 있는 것은 아니지만(30,31) 여러 페놀 화합물이 tyrosinase 저해능이 있다는 것은 이미 밝혀진바 있으며(32), 이에 따라 본 연구에서는 형개의 페놀 화합물이 tyrosinase 저해 효과가 있는 지와 원적외선 처리에 따른 활성의 변화를 확인하고자 tyrosinase 저해 활성을 측정하여 Table 4에 나타내었다. 원적외선 처리 없이 1시간 추출 시 7.
제안 방법
- 본 연구에서 확인한 형개의 항산화능 및 tyrosinase 저해 능과 총 페놀 함량과의 관계를 알아보기 위하여 상관관계를 분석하였다(Table 5). 총 페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, tyrosinase 저해능의 상관관계는 매우 높은 것으로 나타났다(r=0.
- 이 반응물에 1.25 mM의 ABTS와 peroxidase(1 U/mL)를 각각 30 μL 넣고 다시 37℃에서 10분간 반응시킨 후, 405 nm에서 Multiplate Reader(Sunrise RC/TS/TS Color TC/TW/BC/6Filter, Tecan Austria GmbH, Grödig, Austria)를 이용하여 흡광도를 측정하였다.
- 페놀성 화합물은 유리라디칼을 안정화시키는데, 이는 페놀이 수소원자를 라디칼에 제공하여 안정하게 만들고 공명 혼성체를 형성하기 때문에 산소와의 반응이 어려워 유리 라디칼을 안정화시키기 때문이다(21). 이에 원적외선 처리와 추출시간이 형개의 총 페놀 함량에 미치는 영향을 분석하였다(Table 1). 원적외선 처리 없이 1시간 추출 시 204.
- , Nagano, Japan)와 건조기(A-Sung Test Machine, Busan, Korea)를 이용하여 70, 90, 110℃에서 30분간 각각 처리하였다. 처리된 형개에 100 mL의 증류수를 첨가하여 60℃에서 1, 3, 5시간 100 rpm으로 각각 추출하였고, Whatman No. 1 여과지(Whatman plc, Kent, UK)에 여과하여 시료로 사용하였다.
- 총 페놀 함량은 Gutfinger의 방법(17)을 변형하여 측정하였다. 즉 형개 추출액을 10배로 희석한 후 1 mL를 취하여 2%(w/v) Na2CO3 용액 1 mL를 가하고 3분간 방치 후, 50% Folin-Ciocalteu 시약 0.
- 형개 2.0 g을 유리 페트리 접시(∅ 10.0 cm)에 놓고 원적외선 처리기(2~14 μm, 245×58 mm, output 300 W, Hakko Electric Machine Works Co., Ltd., Nagano, Japan)와 건조기(A-Sung Test Machine, Busan, Korea)를 이용하여 70, 90, 110℃에서 30분간 각각 처리하였다.
- 형개(Schizonepeta tenuifolia) 2 g을 70, 90, 110℃에서 30분간 원적외선 처리 후 물 100 mL와 함께 60℃에서 1, 3, 5시간 추출하였다. 원적외선을 고온에서 처리함에 따라 추출물의 항산화 활성 및 tyrosinase 저해능이 증가하였다.
대상 데이터
- Louis, MO, USA)에서 구입하였으며, Folin-Ciocalteu 시약은 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.(Osaka, Japan)에서 구입하였다. 기타 시약 및 용매는 모두 일급 이상의 등급을 사용하였다.
데이터처리
- 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 Duncan의 다중범위 검정(Duncan's multiple range test)으로 유의성을 검정하였다.
- 또한 페놀 화합물과 항산화능, tyrosinase 저해능의 관계를 알아보기 위하여 상관분석을 실시하였다(P<0.05).
- 모든 실험은 3회 반복으로 이루어졌으며, 그 결과는 SPSS software(Ver. 12.0K, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하여 처리하였다. 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 Duncan의 다중범위 검정(Duncan's multiple range test)으로 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- ABTS 라디칼 소거능은 Pellegrini 등(19)의 방법에 따라 측정하였다. 100배로 희석한 시료 100 μL에 0.
- DPPH 라디칼 소거능은 Jeong 등(18)의 방법에 준하여 10배로 희석한 형개 추출액 0.1 mL에 0.041 mM DPPH 용액 0.9 mL를 가한 후 상온에서 30분간 반응시켜 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 시료의 DPPH 라디칼 소거능은 아래의 식으로 계산하여 백분율로 나타내었다.
- Tyrosinase 저해 활성은 Vanni 등(20)의 방법에 따라 측정하였다. 시료 100 μL에 0.
성능/효과
- 또한 추출시간이 형개의 페놀 함량에 미치는 영향을 분석한 결과 추출시간에 길어질수록 형개의 페놀 함량도 대체로 증가하는 것으로 나타났다. 1시간 추출했을 때보다는 3시간을 추출했을 때, 그보다는 5시간을 추출하는 경우에 높은 페놀 함량을 보였다. 이를 통해 고온에서의 원적외선 처리와 오랜 추출시간이 형개의 페놀 함량에 매우 긍정적인 영향을 미친다고 할 수 있다.
- 그러나 100배 희석한 시료를 실험에 사용하였다는 점을 감안하면 추출물을 10배 희석하여 사용한 DPPH 라디칼 소거능에 비해 ABTS 라디칼 소거능은 상당히 높은 편이라 할 수 있다. DPPH 라디칼은 유기용매에 잘 녹는 반면, ABTS 라디칼은 유기용매뿐 아니라 수용성 용매에도 잘 녹을 수 있다는 점을 고려해 볼 때(27), 본 연구에서는 원적외선을 처리한 형개의 추출 용매가 물이었으므로 추출물 내의 수용성 항산화제들이 DPPH 라디칼보다 ABTS 라디칼과 더 활발히 반응한 결과로 생각된다.
- 또한 추출시간이 형개의 페놀 함량에 미치는 영향을 분석한 결과 추출시간에 길어질수록 형개의 페놀 함량도 대체로 증가하는 것으로 나타났다. 1시간 추출했을 때보다는 3시간을 추출했을 때, 그보다는 5시간을 추출하는 경우에 높은 페놀 함량을 보였다.
- 본 연구의 110℃에서 원적외선 처리 후 1시간 추출물이 80.41±0.34%의 결과를 보인 것을 볼 때, 본 연구의 추출물 농도가 4배 높고 가공방법과 추출 온도가 다르므로 직접적인 비교는 어려우나 형개의 항산화능도 상당히 높은 편임을 알 수 있다.
- 원적외선을 고온에서 처리함에 따라 추출물의 항산화 활성 및 tyrosinase 저해능이 증가하였다. 시료에 원적외선을 처리하였을 때 무처리구에 비해서 항산화능 및 tyrosinase 저해능이 증가하였으며, 특히 고온에서 원적외선을 처리할수록 좋은 활성을 보였다. 총 페놀 함량, DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, tyrosinase 저해능이 110℃에서 원적외선을 처리하였을 때 각각 약 2.
- 원적외선 처리 없이 1시간 추출 시 7.95±0.36%의 활성을 보였으며, 110℃에서 원적외선 처리 후 1시간 추출 시 35.08±2.08%의 활성을 보이며 4.4배 이상 활성이 증가하였다.
- 원적외선 처리 없이 1시간 추출 시 가장 낮은 활성(24.43±1.06%)을 보였으며, 110℃에서 원적외선 처리 후 3시간 추출 시 라디칼 소거능이 2.3배 이상 증가(57.10±0.36%)하였다.
- 원적외선 처리 없이 3시간 추출하였을 때 49.82±2.00%의 DPPH 라디칼을 소거한 것에 비해 5시간 추출 시 44.87±1.11%로 오히려 활성이 감소하는 경향을 보였고, 90, 110℃에서 원적외선을 처리 후 1시간을 추출한 경우와 5시간을 추출한 경우 라디칼 소거능에 있어서 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 형개(Schizonepeta tenuifolia) 2 g을 70, 90, 110℃에서 30분간 원적외선 처리 후 물 100 mL와 함께 60℃에서 1, 3, 5시간 추출하였다. 원적외선을 고온에서 처리함에 따라 추출물의 항산화 활성 및 tyrosinase 저해능이 증가하였다. 시료에 원적외선을 처리하였을 때 무처리구에 비해서 항산화능 및 tyrosinase 저해능이 증가하였으며, 특히 고온에서 원적외선을 처리할수록 좋은 활성을 보였다.
- 34%의 활성을 나타내었다. 이는 DPPH 라디칼 소거능이 2.6배 이상 향상된 것으로 총 페놀 함량과 비교해 볼 때 비슷한 수준의 증가를 나타내었으며, 이 결과를 통하여 형개의 항산화능의 주된 원인이 페놀 물질임을 알 수 있다.
- 5배 이상 증가하였다(23). 이상의 결과는 원적외선이 형개를 비롯한 식물의 페놀 물질 유리화에 매우 효과적이라는 것을 나타낸다.
- 원적외선 처리에 따른 형개의 ABTS 라디칼 소거능을 측정하여 Table 3에 나타내었다. 총 페놀 함량 및 DPPH 라디칼 소거능의 결과와 유사하게 원적외선 처리 온도에 비례하여 ABTS 라디칼 소거능이 증가하는 경향을 보였다. 원적외선 처리 없이 1시간 추출 시 가장 낮은 활성(24.
- 시료에 원적외선을 처리하였을 때 무처리구에 비해서 항산화능 및 tyrosinase 저해능이 증가하였으며, 특히 고온에서 원적외선을 처리할수록 좋은 활성을 보였다. 총 페놀 함량, DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, tyrosinase 저해능이 110℃에서 원적외선을 처리하였을 때 각각 약 2.5, 2.6, 2.3, 4.4배 증가하였고, 추출시간이 항산화 활성과 tyrosinase 저해능에 미치는 영향은 크지 않았다. 이러한 형개 추출물의 생리적 활성은 페놀성 화합물에 근거한 것으로 생각되며 형개를 건강기능식품이나 미백화장품의 소재로서 적용하고자 할 때 원적외선 처리는 매우 긍정적인 영향을 미칠 것으로 여겨진다.
- 본 연구에서 확인한 형개의 항산화능 및 tyrosinase 저해 능과 총 페놀 함량과의 관계를 알아보기 위하여 상관관계를 분석하였다(Table 5). 총 페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, tyrosinase 저해능의 상관관계는 매우 높은 것으로 나타났다(r=0.921, 0.977, 0.921). 페놀성 물질은 일반적으로 항산화 활성 및 tyrosinase 저해능과 밀접한 연관이 있다는 보고에 근거하여(34) 형개의 항산화 활성과 tyrosinase 저해능은 페놀 화합물이 주된 원인인 것으로 생각된다.
- 총 페놀 함량의 결과와 마찬가지로 원적외선이 처리되는 온도가 높을수록 형개 추출물의 항산화능이 증가하는 경향을 보인 가운데, 원적외선 처리 없이 1시간 추출 시 30.15±0.84%의 활성을 나타낸 반면, 110℃에서 원적외선 처리 후 1시간 추출 시 80.41±0.34%의 활성을 나타내었다.
후속연구
- 이를 통해 고온에서의 원적외선 처리와 오랜 추출시간이 형개의 페놀 함량에 매우 긍정적인 영향을 미친다고 할 수 있다. 그러나 자연계에 존재하는 페놀 화합물은 그 종류 및 결합이 다양하므로 대상 식물에 적합한 처리 온도와 시간이 조사되어야 할 것으로 생각된다.
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