수박을 과육, 외피, 내피로 나누어 $100{\sim}300^{\circ}C$에서 10, 30, 60분간 열수 추출하여 tyrosinase 저해활성과 신경세포 보호효과를 조사하였다. Tyrosinase 저해활성은 온도가 높을수록 시간이 증가할수록 높아졌으며, 과육과 외피에서 $300^{\circ}C$, 60분 처리했을 때, 약 93%로 가장 높은 저해활성을 보였다. $300^{\circ}C$에서 60분간 열수 추출한 수박 추출물을 PC12 세포주에 농도별로(10, 50, 100, 500 ${\mu}g/mL$) 처리하여 신경세포 보호효과를 확인하였다. 열수 추출을 하지 않은 수박 부위별 추출물은 $H_2O_2$ 처리군과 세포생존율의 유의적 차이가 없었으며 이를 통해 신경세포 보호효과가 없음을 확인하였으나, 열수 추출물들은 $H_2O_2$ 단독 처리군에 비해 세포생존율이 증가하였다. 이상의 결과들은 열수 처리가 수박에 함유된 유용 물질들의 추출에 매우 유용한 공정임을 시사한다.
수박을 과육, 외피, 내피로 나누어 $100{\sim}300^{\circ}C$에서 10, 30, 60분간 열수 추출하여 tyrosinase 저해활성과 신경세포 보호효과를 조사하였다. Tyrosinase 저해활성은 온도가 높을수록 시간이 증가할수록 높아졌으며, 과육과 외피에서 $300^{\circ}C$, 60분 처리했을 때, 약 93%로 가장 높은 저해활성을 보였다. $300^{\circ}C$에서 60분간 열수 추출한 수박 추출물을 PC12 세포주에 농도별로(10, 50, 100, 500 ${\mu}g/mL$) 처리하여 신경세포 보호효과를 확인하였다. 열수 추출을 하지 않은 수박 부위별 추출물은 $H_2O_2$ 처리군과 세포생존율의 유의적 차이가 없었으며 이를 통해 신경세포 보호효과가 없음을 확인하였으나, 열수 추출물들은 $H_2O_2$ 단독 처리군에 비해 세포생존율이 증가하였다. 이상의 결과들은 열수 처리가 수박에 함유된 유용 물질들의 추출에 매우 유용한 공정임을 시사한다.
In our study, each part (flesh, white rind, and green rind) of watermelon was extracted using hydrothermal extraction method at temperatures ranging from 100 to $300^{\circ}C$ at the intervals of 10, 30, and 60 min. We found that hydrothermal treatment has a significant bearing not only o...
In our study, each part (flesh, white rind, and green rind) of watermelon was extracted using hydrothermal extraction method at temperatures ranging from 100 to $300^{\circ}C$ at the intervals of 10, 30, and 60 min. We found that hydrothermal treatment has a significant bearing not only on tyrosinase inhibitory activity but also on neuronal cell protection of watermelon parts. The peak tyrosinase inhibitory activity (about 93%) was observed in both the flesh and green rind extracts at $300^{\circ}C$ for 60 min. In addition, we observed that hydrothermal extracts of watermelon parts at $300^{\circ}C$ for 60 min also evidenced significant protection effect for neuronal cell against $H_2O_2$ in a concentrationdependent manner. The results of this study confirm that hydrothermal treatment may be an efficient processing method for the purpose of obtaining potent bioactive substances from watermelon.
In our study, each part (flesh, white rind, and green rind) of watermelon was extracted using hydrothermal extraction method at temperatures ranging from 100 to $300^{\circ}C$ at the intervals of 10, 30, and 60 min. We found that hydrothermal treatment has a significant bearing not only on tyrosinase inhibitory activity but also on neuronal cell protection of watermelon parts. The peak tyrosinase inhibitory activity (about 93%) was observed in both the flesh and green rind extracts at $300^{\circ}C$ for 60 min. In addition, we observed that hydrothermal extracts of watermelon parts at $300^{\circ}C$ for 60 min also evidenced significant protection effect for neuronal cell against $H_2O_2$ in a concentrationdependent manner. The results of this study confirm that hydrothermal treatment may be an efficient processing method for the purpose of obtaining potent bioactive substances from watermelon.
Formazan 형성을 관찰한 후, 배지를 완전히 제거하고 well 바닥에 형성된 formazan을 녹이기 위해 DMSO 100 μL씩 첨가한 후, ELISA reader(Model 680, BioRad, Hercules, CA, USA)를 이용하여 흡광도 540 nm에서 측정하였다.
PC12 세포주에 대한 수박 추출물의 세포독성 효과를 확인하기 위해 MTT reduction assay를 실시하였다. 열수 무처리군과 열수 처리군(300°C, 60분)으로 나누어 수박 부위별 추출물(과육, 외피, 내피)을 농도별로(10, 50, 100, 500μg/mL) PC12 세포주에 처리하였다.
PC12의 세포배양을 위해 RPMI1640 medium에 10% FBS, DMEM medium에 10% FBS, 5% horse serum(HS) 및 100 unit/mL의 penicillin, 100 mg/ mL의 streptomycin을 첨가하여 사용하였고, 95%의 습도가 유지되는 37°C, 5% CO2 incubator(MOC-18 AIC, Sanyo Electric Biomedical Co., Ltd., Osaka, Japan)에서 배양하였다.
Tyrosinase 저해능은 Vanni 등(16)의 방법을 변형하여 분석하였다. 각 추출물(100 μL)과 140 μL의 0.
각 추출물(100 μL)과 140 μL의 0.05 mM sodium phosphate buffer(pH 6.8)를 96-well plate에 넣고, 40 μL의 1.5 mM L-tyrosine solution과 20 μL의 mushroom tyrosinase(1,500 units/mL)를 첨가하였다.
본 연구에서는 수박을 과육, 내피, 외피의 3부위로 구분하여 각각을 100~300°C의 고온에서 열수 추출하여 tyrosinase 저해활성과 신경 세포주에 대한 보호효과를 분석하였다.
수박 추출물(300°C, 60분)을 각각 10, 50, 100, 500 μg/mL의 농도로 처리하여 24시간 배양한 후 0.1 mM H2O2를 처리하고 2시간 배양하였다.
수박은 과육, 내피, 외피로 구분하여 사용하였다. 과육은 내피로부터 약 3 cm 떨어진 중심부를 사용하였다.
Formazan 형성을 관찰한 후, 배지를 완전히 제거하고 well 바닥에 형성된 formazan을 녹이기 위해 DMSO 100 μL씩 첨가한 후, ELISA reader(Model 680, BioRad, Hercules, CA, USA)를 이용하여 흡광도 540 nm에서 측정하였다. 추출물을 처리하지 않은 세포를 대조군을 100%로 하였을 때의 상대적인 세포생존율을 구하였다.
한편 H2O2가 유도하는 산화적 스트레스로부터 수박 추출물의 PC12 세포주에 대한 보호효과를 확인하였다. H2O2 처리군의 세포생존율은 정상군에 비해 세포생존율이 현저하게 감소한다는 것을 확인할 수 있었으며, 열수 무처리군의 추출물을 위와 동일한 농도로 처리 시 과육은 각각 11.
대상 데이터
본 실험에 사용된 신경 세포주 rat pheochromocytoma PC12는 한국세포주은행(KCLB, Seoul, Korea)으로부터 분양받아 사용하였다. PC12의 세포배양을 위해 RPMI1640 medium에 10% FBS, DMEM medium에 10% FBS, 5% horse serum(HS) 및 100 unit/mL의 penicillin, 100 mg/ mL의 streptomycin을 첨가하여 사용하였고, 95%의 습도가 유지되는 37°C, 5% CO2 incubator(MOC-18 AIC, Sanyo Electric Biomedical Co.
본 연구에 사용된 수박은 경남 창원의 마트에서 구입하였다. Mushroom tyrosinase, tyrosine, 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT)는 Sigma-Aldrich Co.
신경 세포주의 배양을 위해 필요한 RPMI1640 medium과 Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM), fetal bovine serum(FBS) 및 penicillin-streptomycin 등은 Gibco-BRL(Grand Island, NY, USA)에서 구입하였다.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복으로 이루어졌으며, SPSS software(Windows용 SPSS, Version 14.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하여 P<0.05 수준에서 각 시료간의 유의적 차이를 검증하였다.
이론/모형
수박 추출물의 신경세포 보호효과를 확인하기 위해 MTT reduction assay를 실시하였다. PC12 세포주(1×105 cells/mL)를 96-well plate에 100 μL씩 첨가하여 37°C, 5% CO2 incubator에서 24시간 배양하였다.
성능/효과
가 유도하는 산화적 스트레스로부터 수박 추출물의 PC12 세포주에 대한 보호효과를 확인하였다. H2O2 처리군의 세포생존율은 정상군에 비해 세포생존율이 현저하게 감소한다는 것을 확인할 수 있었으며, 열수 무처리군의 추출물을 위와 동일한 농도로 처리 시 과육은 각각 11.6, 11.4, 10.9, 11.5%, 외피는 각각 11.6, 12.4, 11.0, 11.4%, 내피는 각각 11.9, 11.6, 11.8, 11.7%로 H2O2 처리군과 세포생존율의 유의적 차이가 없었으며 이를 통해 신경세포 보호효과가 없음을 확인할 수 있었다(Fig. 1(A)~(C)).
Tyrosinase 저해활성은 온도가 높을수록 시간이 증가할수록 높아졌으며, 과육과 외피에서 300°C, 60분 처리했을 때, 약 93%로 가장 높은 저해활성을 보였다.
그러나 300°C에서 30분간 열수 처리한 수박 추출물을 10, 50, 100, 500 μg/mL의 농도로 처리 시 과육은 각각 16.7, 24.8, 39.1, 67.1%, 외피는 각각 20.2, 32.3, 67.1, 61.6%, 내피는 각각 18.8, 22.9, 29.9, 68.3%로 농도 의존적으로 세포 생존율이 회복되는 것을 확인할 수 있었다(Fig.
내피에서는 300°C에서 30분간 추출한 추출물에서 79.04%로 가장 높은 tyrosinase 저해활성을 보였으나, 과육이나 외피에 비해 약한 저해활성을 보였다.
모든 추출물을 각각 10, 50, 100, 500 μg/mL의 농도로 처리하였을 때 추출물을 처리하지 않은 세포주와 비교하여 세포생존율의 유의적 차이가 없었으며 이를 통해 세포독성이 없는 것을 확인하였다(Fig. 1).
부위별로 살펴보면, 과육과 외피의 경우 열수 무처리구가 3.37%와 3.83%의 tyrosinase 저해능을 보인 것에 비해 300°C에서 60분 처리한 추출물에서는 각각 93.70%와 93.95%로 크게 tyrosinase 저해능이 증가하였다.
300°C에서 60분간 열수 추출한 수박 추출물을 PC12 세포주에 농도별로(10, 50, 100, 500 μg/mL) 처리하여 신경세포 보호효과를 확인하였다. 열수 추출을 하지 않은 수박 부위별 추출물은 H2O2 처리군과 세포생존율의 유의적 차이가 없었으며 이를 통해 신경세포 보호효과가 없음을 확인하였으나, 열수 추출물들은 H2O2 단독 처리군에 비해 세포생존율이 증가하였다. 이상의 결과들은 열수 처리가 수박에 함유된 유용 물질들의 추출에 매우 유용한 공정임을 시사한다.
이상의 결과는 열수 처리가 수박의 tyrosinase 저해능을 향상시키고, 산화적 스트레스로부터 신경세포주를 보호하는 능력을 증가시킴을 의미한다. 이는 수박에 존재하는 불용성의 유용 물질이 열수 처리에 의해 가용화되거나, 열수 처리에 의해 유용 물질이 합성될 가능성을 시사한다.
열수 추출을 하지 않은 수박 부위별 추출물은 H2O2 처리군과 세포생존율의 유의적 차이가 없었으며 이를 통해 신경세포 보호효과가 없음을 확인하였으나, 열수 추출물들은 H2O2 단독 처리군에 비해 세포생존율이 증가하였다. 이상의 결과들은 열수 처리가 수박에 함유된 유용 물질들의 추출에 매우 유용한 공정임을 시사한다.
04%로 가장 높은 tyrosinase 저해활성을 보였으나, 과육이나 외피에 비해 약한 저해활성을 보였다. 이상의 결과로서 수박 추출물의 tyrosinase 저해활성이 열수 추출 온도와 시간에 상당한 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.
후속연구
전술한 바와 같이 열수 처리는 수박의 페놀 화합물 함량 증가에 기여하며(15), 이들 물질들이 tyrosinase 저해능과 산화적 스트레스에 의한 신경세포 보호 능력을 향상시키는 것으로 생각된다. 따라서 열수 처리는 수박추출물의 생리활성물질 함유량을 증가시킬 수 있는 공정임이 확인되었고, 열수 처리를 기능성이 우수한 수박 가공품 개발에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
열수 추출방법은 어떻게 수행되는가?
식품에 함유된 유용물질을 효과적으로 회수하는 데는 가열, 원적외선 처리 등의 여러 다양한 방법들이 있다. 그중에서 열수 추출(hydrothermal extraction)은 100°C에서 374°C(물의 임계점) 사이의 고온, 고압의 물 존재 하에서 추출하는 방법을 뜻하는데, 이 조건에서 물 분자 사이의 수소결합이 약해지거나 파괴되어 극성이 약해지며, 이로 인해 다양한 유기 화합물의 용해도가 높아진다. 또한 ester 결합이나 ether 결합을 분해하여 다른 분자들과 결합된 유용 물질을 회수하는데 기여하며 유전 상수가 낮아져서 소수성 물질을 용해하는 능력이 향상되어 활용성이 높은 환경친화적 방법이다(11).
약선학에서 수박의 용도는?
수박(Citrullus lanatus)은 많은 나라에서 흔히 소비되는 과일로서 수분 함량이 높고 체내에 흡수가 잘 되는 포도당과 과당을 다량 함유하고 있어 피로회복에 도움을 준다. 수박은 약선학에서 즙으로 만들어 열증, 갈증, 불면 치료에 사용되었고 여름철의 청열해서에 많이 사용한다(1). 또한 비타민과 미네랄, citrulline과 arginine 같은 amino acid와 β-carotene, lycopene을 함유하고 있으며 이런 성분들로 인해 항산화 효과가 있다고 보고되어 있다(2,3).
수박을 3 부위로 나누어 100~300°C에서 10, 30, 60분간 열수 추출하여 tyrosinase 저해능을 측정하여 Table 1에 나타내었다. 부위별로 살펴보면, 과육과 외피의 경우 열수 무처리구가 3.37%와 3.83%의 tyrosinase 저해능을 보인 것에 비해 300°C에서 60분 처리한 추출물에서는 각각 93.70%와 93.95%로 크게 tyrosinase 저해능이 증가하였다. 내피에서는 300°C에서 30분간 추출한 추출물에서 79.
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