[논문]장미과 식물 줄기의 항산화 효과와 총 페놀류 함량에 관한 연구

이준영; 유주한; 김상욱

doi:10.5322/jesi.2014.23.12.2129

장미과 식물 줄기의 항산화 효과와 총 페놀류 함량에 관한 연구
Study on the Antioxidant Effect and Total Phenolics Content in Rosaceae Plant Stem 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.23 no.12, 2014년, pp.2129 - 2134

이준영 (동국대학교 경주캠퍼스 신소재화학과) , 유주한 (동국대학교 경주캠퍼스 조경학과) , 김상욱 (동국대학교 경주캠퍼스 신소재화학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The antioxidant activities and total phenolics of four Rosaceae species Pourthiaea villosa (Thunb.) Decne, Sorbus commixta Hedlund, Sorbaria sorbifolia var. stellipila Maxim and Pyrus pyrifolia (Burm.f.) Nakai were determined. Phenolic content (polyphenol and flavonoid), radical scavenging activities [2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2-azino-bis (3-ethylnezthiazoline-6-sulfoic acid) (ABTS)] and ferrous ion chelating effect were evaluated. Total polyphenol and flavonoid contents were highest in Pourthiaea villosa (Thunb.) Decne and lowest in Pyrus pyrifolia (Burm.f.) Nakai. Phenolic contents of Pourthiaea villosa (Thunb.) Decne was $331.45{\pm}7.78$ and $90.4{\pm}3.5mg{\cdot}g^{-1}$. DPPH and ABTS radical scavenging activities were found to be lowest in Sorbus commixta Hedlund whereas Sorbaria sorbifolia var. stellipila Maxim and Pourthiaea villosa (Thunb.) Decne showed relatively good DPPH and ABTS radical scavenging activities. Ferrous ion chelating effect was highest in Pyrus pyrifolia (Burm.f.) Nakai ($1.05{\pm}0.04mg{\cdot}ml^{-1}$) and lowest in Sorbus commixta Hundlund ($4.22{\pm}0.71mg{\cdot}ml^{-1}$).

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구는 윤노리나무, 마가목, 쉬땅나무, 돌배나무 총 4종의 장미과 식물의 항산화 효과를 분석하여 장미과 식물의 항산화 활성을 규명하고 새로운 천연 항산화 소재를 선발하기 위하여 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량, DPPH, ABTS radical 소거능, Ferrous ion chelating 효과를 측정하였다. 장미과 식물 에탄올 추출물의 몇 가지 항산화를 측정한 결과 총 폴리페놀의 경우 마가목은 135.
이에 본 연구는 동국대학교 경주캠퍼스에 조경용 수목으로 식재된 수목 가운데 쉽게 구할 수 있는 윤노리나무, 마가목, 쉬땅나무, 돌배나무 총 4종의 장미과 식물의 항산화 효과를 분석하여 장미과 식물의 항산화 활성을 규명하고 새로운 천연 항산화 소재를 선발하기 위하여 시행하였으며, 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량, DPPH, ABTS radical 소거능, Ferrous ion chelating 효과를 측정하였다.

가설 설정

3)Concentration of the material which is required to scavenge 50% of ferrous ion.

제안 방법

ABTS radical 소거능(RC50)은 DPPH radical 소거능과 같은 방법으로 구하였으며, 대조군의 흡광도를 50% 감소시키는데 필요한 가용성 고형분의 농도 (mg·ml-1)로 나타냈다.
Naringin(N0073, TCI, Japan)을 표준물질로 하여 작성한 검량선을 이용하여 건조시료 g당 총 플라보노이드 함량(mg·g-1)을 naringin 기준으로 환산하여 나타냈다.
Tannic acid (1401-55-4, Daejung, Korea)를 표준물질로 하여 작성한 검량선을 이용하여 건조시료 g당 총 폴리페놀 함량(mg·g-1)을 tannic acid 기준으로 환산하여 표시하였다.
본 실험에 사용한 장미과 4종의 가지 250g을 음건, 세절 후 80% 에탄올을 가하여 1주일간 37 ℃로 진탕항온수조(Biofree, Korea)에서 추출하였다. 추출액은 감압 필터 하여 여과 시킨 후 감압 농축기(Rotary Vacuum Evaporator, EYELA, Japan)로 45℃에서 농축하여 총 2회 반복 추출하였고 동결건조기(Bondiro, Korea)로 -40 ℃에서 12 시간 동안 동결 건조 시켜 냉동 보관하며 실험에 사용하였다.
stellipila)를 대상으로 채취하였으며, 식물 동정은 Lee(2003)의 문헌에 따라 분류하였다. 식물재료는 생육 상태가 양호한 개체를 기준으로 성숙하고 목질화된 지상부의 줄기 부분을 절단하여 이물질을 제거하고 세척한 후 상온에서 건조시켜 분쇄하여 추출과정을 하기 전까지 냉장보관하여 실험하였다.
전자공여능 (EDA)은 시료 첨가구와 시료 무첨가구의 흡광도 차이를 아래의 식에 의하여 백분율(%)로 구하였으며, 단순회귀분석을 통하여 시료 무첨가구의 전자공여능(EDA)을 50% 감소시키는데 필요한 시료의 농도 (mg·ml-1)를 RC50 값으로 나타냈다.
총 폴리페놀 함량은 Velioglu 등(1998)의 방법으로 측정하였다. 추출물 0.2 ml, 2% Na₂CO₃ 4 ml를 혼합하고 3분 후에 1N Folin-Ciocalteu (FC) 시약 (F9252, Sial, USA)을 0.2 ml 첨가하여 실온에서 30분 동안 반응 시킨 후 자외선 가시광선 분광광도계(Cary 4000, Varian)로 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. Tannic acid (1401-55-4, Daejung, Korea)를 표준물질로 하여 작성한 검량선을 이용하여 건조시료 g당 총 폴리페놀 함량(mg·g^-1)을 tannic acid 기준으로 환산하여 표시하였다.
2 mL를 첨가하여 교반한 다음 실온에서 10분간 반응시켰으며, 562 nm에서 흡광도를 측정하였다 (Pellegrini 등, 1999). 추출물의 chelating 효과는 아래의 수식에 따라 산출한 후, 단순회귀분석을 이용하여 RC₅₀을 구하였으며, 대조구로는 EDTA(Yakuri, Japan)를 사용하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 4종의 장미과 식물은 2010년 10월경에 경북 경주시 석장동 동국대학교 경주캠퍼스 내에 식재되어 있는 조경용 수목 중 돌배나무(Pyrus pyrifolia), 윤노리나무(Pourthiaea villosa), 마가목(Sorbus commixta), 쉬땅나무(Sorbaria sorbifolia var. stellipila)를 대상으로 채취하였으며, 식물 동정은 Lee(2003)의 문헌에 따라 분류하였다. 식물재료는 생육 상태가 양호한 개체를 기준으로 성숙하고 목질화된 지상부의 줄기 부분을 절단하여 이물질을 제거하고 세척한 후 상온에서 건조시켜 분쇄하여 추출과정을 하기 전까지 냉장보관하여 실험하였다.
전자공여능 (EDA)은 시료 첨가구와 시료 무첨가구의 흡광도 차이를 아래의 식에 의하여 백분율(%)로 구하였으며, 단순회귀분석을 통하여 시료 무첨가구의 전자공여능(EDA)을 50% 감소시키는데 필요한 시료의 농도 (mg·ml^-1)를 RC₅₀ 값으로 나타냈다. 양성 대조군으로는 L-ascorbic acid (50817, Aldrich, USA)을 사용 하였다.

이론/모형

총 폴리페놀 함량은 Velioglu 등(1998)의 방법으로 측정하였다. 추출물 0.
총 플라보노이드 함량은 NFRI(1990)의 방법으로 측정하였으며, 추출물 0.4 ml, dimethyl glycol (111-46-6, Jun, Japan) 4 ml, 1N NaOH 0.4 ml을 첨가하여 37℃의 진탕항온수조에서 1시간 반응시킨 후 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. Naringin(N0073, TCI, Japan)을 표준물질로 하여 작성한 검량선을 이용하여 건조시료 g당 총 플라보노이드 함량(mg·g^-1)을 naringin 기준으로 환산하여 나타냈다.

성능/효과

DPPH radical 소거능을 측정한 결과, 쉬땅나무와 윤노리나무의 DPPH radical 소거능 효과 (RC50=0.47, 0.54 mg ·ml-1)는 높은 활성을 보였으나, 대조군으로 사용된 천연 항산화제인 ascorbic acid (RC50=0.04 mg ·ml-1)보다 낮게 나타났으며, 이는 같은 장미과 식물인 눈개승마 에탄올 추출물 (RC50=0.50 mg·ml-1)과 유사한 항산화 활성을 나타내었다.
84 mg·g^-1로 분석되어 윤노리나무가 다른 종에 비해 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드가 가장 높게 나탔으며, 특히 돌배나무와 비교할 시 총 폴리페놀은 3배, 총 플라보노이드는 15배 정도 높게 나타났다. DPPH, ABTS radical 소거활성은 추출물의 농도가 증가함에 따라 radical 소거활성이 증가하는 경향을 보였으며, 특히 윤노리나무와 쉬땅나무에서 높은 활성을 보였다. 또한 Fe²⁺ chelating 효과는 돌배나무에서 가장 높음을 확인하였다.
DPPH, ABTS radical 소거활성은 추출물의 농도가 증가함에 따라 radical 소거활성이 증가하는 경향을 보였으며, 특히 윤노리나무와 쉬땅나무에서 높은 활성을 보였다. 또한 Fe²⁺ chelating 효과는 돌배나무에서 가장 높음을 확인하였다. 본 연구 결과로 미루어볼 때 윤노리나무, 쉬땅나무, 돌배나무는 기존에 알려진 효과 이외에 항산화 능력을 가진 것으로 판단되며 향후 항산화 기능성 소재로서 이용될 수 있는 잠재적인 가능성을 가지고 있다고 사료된다.
83 mg ·ml^-1)보다(Ebrahimzadeh 등, 2008) 높은 chelating 효과를 보였다(Table 2). 또한 radical 소거 능이 높았던 윤노리나무와 쉬땅나무 추출물의 Fe²⁺ chelating 효과는 radical 소거능이 좋지 못한 돌배나무 보다 낮게 나타났다. DPPH 및 ABTS radical 소거활성은 높은 반면, Fe²⁺ chelating 활성이 상대적으로 조금 낮게 나온 것은 금속이온을 제거하는 물질과 radical을소거하는 물질이 다르고(Seo 등, 2008) 유리 radical을 소거할 수 있는 페놀 화합물의 함량은 높으나 금속이온을 포집할 수 있는 물질의 함량이 낮기 때문이라고 보고된 바 있다(Woo 등, 2010).
식물종에 따라 총 폴리페놀과 총플라보노이드 함량비가 각기 다르므로(Jeong 등, 2010) 본 연구에서는 기존에 보고된 방법에 따라 tannic acid와 naringin을 표준물질로 하여 윤노리나무, 쉬땅나무, 돌배나무, 마가목의 총 폴리페놀과 플라보노이드의 함량을 분석한 결과, 윤노리나무에서 총 폴리페놀함량은 331.45±7.87 mg·ml-1, 총 플라보이드 함량은 90.4±3.5 mg·ml-1로 다른 종에 비해 월등히 높음을 확인하였다(Table 1).
윤노리나무는 낙엽소교목으로 과거 윷놀이용 윷을 만드는 데 이용되었으며, 최근 조경용 수목으로 많이 사용되고 있으나 본 연구를 통해 플라보노이드와 폴리페놀의 함량이 높음이 확인되었다. 따라서 자원식물로서 윤노리나무 특성에 대한 추가적인 연구를 수행하여 유효성분을 탐색해야 할 것이며, 이를 통해 천연 기능성 소재로써 이용 가능할 것으로 기대된다.
윤노리나무의 총 폴리페놀 함량은 같은 장미과 식물인 돌배나무에 비해 약 3배 정도 높았으며, 총 플라보노이드의 함량은 약 15배 정도 높았다. 이러한 폴리페놀 함량은 같은 장미과 식물인 눈개승마(Aruncus dioicus var.
장미과 식물 에탄올 추출물의 몇 가지 항산화를 측정한 결과 총 폴리페놀의 경우 마가목은 135.85 mg·g-1, 돌배나무 112.89 mg·g-1, 윤노리나무 331.45 mg·g-1, 쉬땅나무 252.59 mg·g-1로 나타났으며, 총 플라보노이드는 마가목 6.14 mg·g-1, 돌배나무 6.05 mg·g-1, 윤노리나무 90.4 mg·g-1, 쉬땅나무 9.84 mg·g-1로 분석되어 윤노리나무가 다른 종에 비해 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드가 가장 높게 나탔으며, 특히 돌배나무와 비교할 시 총 폴리페놀은 3배, 총 플라보노이드는 15배 정도 높게 나타났다.

후속연구

윤노리나무는 낙엽소교목으로 과거 윷놀이용 윷을 만드는 데 이용되었으며, 최근 조경용 수목으로 많이 사용되고 있으나 본 연구를 통해 플라보노이드와 폴리페놀의 함량이 높음이 확인되었다. 따라서 자원식물로서 윤노리나무 특성에 대한 추가적인 연구를 수행하여 유효성분을 탐색해야 할 것이며, 이를 통해 천연 기능성 소재로써 이용 가능할 것으로 기대된다.
또한 Fe²⁺ chelating 효과는 돌배나무에서 가장 높음을 확인하였다. 본 연구 결과로 미루어볼 때 윤노리나무, 쉬땅나무, 돌배나무는 기존에 알려진 효과 이외에 항산화 능력을 가진 것으로 판단되며 향후 항산화 기능성 소재로서 이용될 수 있는 잠재적인 가능성을 가지고 있다고 사료된다.
DPPH 및 ABTS radical 소거활성은 높은 반면, Fe²⁺ chelating 활성이 상대적으로 조금 낮게 나온 것은 금속이온을 제거하는 물질과 radical을소거하는 물질이 다르고(Seo 등, 2008) 유리 radical을 소거할 수 있는 페놀 화합물의 함량은 높으나 금속이온을 포집할 수 있는 물질의 함량이 낮기 때문이라고 보고된 바 있다(Woo 등, 2010). 이러한 결과로 체내 산화의 원인 물질 radical 제거에는 윤노리나무, 쉬땅나무가 효과적이지만, 2차 radical을 생성시켜 인체 산화를 촉진 시키는 ferrousion을 chelating 하여 안정화시키기에는 돌배나무 추출물이 효과적이므로 천연물질로 항산화제를 연구 개발할 때에는 각각의 항산화기작에 효과적인 여러 추출물들을 복합적으로 사용해야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마가목차은 어떠한 효능을 가지고 있는가?	tannic acid, malic acid, citric acid, carotinoid성분이 풍부하여(Borisov 등, 1965) 잼이나 술을 만들어 감기와 위장약으로 활용하고, 잎은 양의 사료로 사용하고 있다. 또한 가지를 말린 후 달여 마시는 마가목차는 관절염과 성인병에, 열매로 만든 마가목 술은 생식기 질환과 이질, 설사병, 대장이나 위장질환에 좋은 것으로 알려져 있다(Chung 등, 2003).
	돌배나무의 열매는 어떠한 성분들을 함유하고 있는가?	돌배나무의 열매는 식용하거나 통변, 이뇨, 강장, 해열, 풍열의 효능을 가지고 있으며, 꽃은 양봉, 목재는 기재, 건재의 용도로 이용된다. 성분으로는 4-methyl-L-proline, isoquercitrin, arbutin, astragalin 등을 함유하고 있다(Song, 1985). 그동안 장미과 식물에 관한 연구로는 약리학적, 계통분류학적 연구가 활발히 진행 되어 왔으나(Lee 등, 2000; Nam, 2007), 항산화와 관련된 연구는 몇가지 장미과 식물에 한정되어 관련된 연구가 미비한 실정이다(Kim, 2008).
	돌배나무의 열매는 어떠한 효능을 가지고 있는가?	예로부터 국내에서는 강장보호, 기관지염, 동맥경화, 방광염, 보혈, 설사, 양모, 위염, 진해, 폐결핵, 해수 등에 한약재로서 사용되어 왔다(Kim, 1998). 돌배나무의 열매는 식용하거나 통변, 이뇨, 강장, 해열, 풍열의 효능을 가지고 있으며, 꽃은 양봉, 목재는 기재, 건재의 용도로 이용된다. 성분으로는 4-methyl-L-proline, isoquercitrin, arbutin, astragalin 등을 함유하고 있다(Song, 1985).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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