본 연구에서는 천년초 줄기 분말을 이용한 식품 개발에 활용하고자 천년초 줄기 분말을 용매별로 추출하여 항당뇨 및 항산화 활성을 시험하였다. 천년초 줄기의 ethyl acetate fraction을 $1,000{\mu}g/mL$ 처리했을 때 ${\alpha}$-amylase 억제활성이 $89.94{\pm}1.15%$로 가장 높았으며, 다른 fraction들은 $12.19{\pm}2.39{\sim}28.14{\pm}2.06%$로 낮았다. ${\alpha}$-Glucosidase 억제활성은 ethyl acetate fraction이 $29.01{\pm}0.49%$로 가장 높았으며, 75% ethanol fraction은 $23.48{\pm}9.89%$였고 water fraction이 $12.59{\pm}1.35%$로 가장 낮았다. 용매 분획별 total phenolics 함량과 total flavonoids 함량은 ethyl acetate fraction에서 각각 $196.02{\pm}5.26$ 및 $114.00{\pm}10.03{\mu}g/mg$으로 가장 높게 나타났다. Ethyl acetate fraction의 DPPH 및 ABTS radical 소거능은 농도 의존적으로 각각 $88.78{\pm}0.30%$ 및 $97.27{\pm}0.94%$로 가장 높게 나타났으며, 대조구인 BHT 및 비타민 C와 비슷하였다. FRAP 활성은 chloroform 및 ethyl acetate fraction에서 각각 $1.119{\pm}0.018$ 및 $1.057{\pm}0.014abs(593nm)$로 다른 fraction보다 높게 나타났다. 전체적으로 천년초 줄기의 ethyl acetate fraction의 항당뇨 및 항산화 효과가 가장 높게 나타났으며, 상업적으로 사용되는 BHT 및 비타민 C와 비슷한 항산화 효과를 나타내는 천연소재를 발굴함으로써 천년초 줄기가 항당뇨 및 항산화 활성을 갖는 식품소재로서 활용 가능성이 높은 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 천년초 줄기 분말을 이용한 식품 개발에 활용하고자 천년초 줄기 분말을 용매별로 추출하여 항당뇨 및 항산화 활성을 시험하였다. 천년초 줄기의 ethyl acetate fraction을 $1,000{\mu}g/mL$ 처리했을 때 ${\alpha}$-amylase 억제활성이 $89.94{\pm}1.15%$로 가장 높았으며, 다른 fraction들은 $12.19{\pm}2.39{\sim}28.14{\pm}2.06%$로 낮았다. ${\alpha}$-Glucosidase 억제활성은 ethyl acetate fraction이 $29.01{\pm}0.49%$로 가장 높았으며, 75% ethanol fraction은 $23.48{\pm}9.89%$였고 water fraction이 $12.59{\pm}1.35%$로 가장 낮았다. 용매 분획별 total phenolics 함량과 total flavonoids 함량은 ethyl acetate fraction에서 각각 $196.02{\pm}5.26$ 및 $114.00{\pm}10.03{\mu}g/mg$으로 가장 높게 나타났다. Ethyl acetate fraction의 DPPH 및 ABTS radical 소거능은 농도 의존적으로 각각 $88.78{\pm}0.30%$ 및 $97.27{\pm}0.94%$로 가장 높게 나타났으며, 대조구인 BHT 및 비타민 C와 비슷하였다. FRAP 활성은 chloroform 및 ethyl acetate fraction에서 각각 $1.119{\pm}0.018$ 및 $1.057{\pm}0.014abs(593nm)$로 다른 fraction보다 높게 나타났다. 전체적으로 천년초 줄기의 ethyl acetate fraction의 항당뇨 및 항산화 효과가 가장 높게 나타났으며, 상업적으로 사용되는 BHT 및 비타민 C와 비슷한 항산화 효과를 나타내는 천연소재를 발굴함으로써 천년초 줄기가 항당뇨 및 항산화 활성을 갖는 식품소재로서 활용 가능성이 높은 것으로 판단되었다.
To investigate the anti-diabetic and antioxidant effects of Opuntia humifusa cladodes, O. humifusa cladodes powder was extracted with 75% ethanol and fractionated with various solvents. Among the extracts fractionated with various solvents, ${\alpha}$-amylase and ${\alpha}$-glu...
To investigate the anti-diabetic and antioxidant effects of Opuntia humifusa cladodes, O. humifusa cladodes powder was extracted with 75% ethanol and fractionated with various solvents. Among the extracts fractionated with various solvents, ${\alpha}$-amylase and ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activities of O. humifusa cladodes were highest ($89.94{\pm}1.15%$ and $29.01{\pm}3.03%$, respectively) in the ethyl acetate fraction. Further, total phenolic and flavonoid contents of the ethyl acetate fraction were the highest ($196.02{\pm}5.26$ and $114.00{\pm}10.03{\mu}g/mg$, respectively). DPPH and ABTS radical scavenging activities increased according to the concentration of O. humifusa cladodes extract, and those of the ethyl acetate fraction were the highest. Ferric reducing antioxidant powers of chloroform and the ethyl acetate fraction were higher than those of other fractions. Overall, the ethyl acetate fraction of O. humifusa cladodes showed the highest anti-diabetic and antioxidant effects. Results indicate that O. humifusa cladodes powder has potential as a useful ingredient with anti-diabetic and antioxidant effects.
To investigate the anti-diabetic and antioxidant effects of Opuntia humifusa cladodes, O. humifusa cladodes powder was extracted with 75% ethanol and fractionated with various solvents. Among the extracts fractionated with various solvents, ${\alpha}$-amylase and ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activities of O. humifusa cladodes were highest ($89.94{\pm}1.15%$ and $29.01{\pm}3.03%$, respectively) in the ethyl acetate fraction. Further, total phenolic and flavonoid contents of the ethyl acetate fraction were the highest ($196.02{\pm}5.26$ and $114.00{\pm}10.03{\mu}g/mg$, respectively). DPPH and ABTS radical scavenging activities increased according to the concentration of O. humifusa cladodes extract, and those of the ethyl acetate fraction were the highest. Ferric reducing antioxidant powers of chloroform and the ethyl acetate fraction were higher than those of other fractions. Overall, the ethyl acetate fraction of O. humifusa cladodes showed the highest anti-diabetic and antioxidant effects. Results indicate that O. humifusa cladodes powder has potential as a useful ingredient with anti-diabetic and antioxidant effects.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 천년초 줄기 분말을 이용한 식품 개발에 활용하고자 천년초 선인장 줄기의 항당뇨 활성을 조사하였고, total phenolic compounds 및 total flavonoids 함량을 측정한 후 항산화 활성 등을 조사하였다.
본 연구에서는 천년초 줄기 분말을 이용한 식품 개발에 활용하고자 천년초 줄기 분말을 용매별로 추출하여 항당뇨 및 항산화 활성을 시험하였다. 천년초 줄기의 ethyl acetate fraction을 1,000 μg/mL 처리했을 때 α-amylase 억제활성이 89.
제안 방법
, Tokyo, Japan) 한 후 45℃에서 감압농축 하여 동결건조 하였다. 동결건조 된 추출물(60 g)은 DW 600 mL에 용해시킨 후 hexane, chloroform, ethyl acetate, butanol로 순차적으로 각각 3반복씩 1시간 동안 교반하여 분획하였다. 용매 분획물은 위와 같은 조건으로 여과, 원심분리, 감압여과, 동결건조를 하여 -20℃ 냉동고에 보관하면서 실험에 사용하였다.
예비실험에서 0, 25, 50, 75, 95% ethanol로 추출하여 시험한 결과 추출용매 중 가장 우수한 활성을 보여준 75% ethanol 추출물을 용매별로 분획하여 분획물을 얻었다(Fig. 1). 천년초 줄기 분말 400 g에 75% ethanol 4 L를 가하여 80℃에서 3시간 동안 환류냉각 추출하여 여과지(Whatman No.
천년초 선인장 줄기 추출물의 α-amylase 저해활성은 Xu 등(1)의 방법을 변형하여 수행하였다.
천년초 줄기 분말 400 g에 75% ethanol 4 L를 가하여 80℃에서 3시간 동안 환류냉각 추출하여 여과지(Whatman No. 2, Springfield Mill, Maidstone, UK)로 감압여과 하고 남은 잔사에 다시 추출용매를 가하여 위와 같은 조건으로 3회 추출하여 얻은 여액을 모두 모아서 원심분리(10,000×g, 10 min, Model Hitachi Centrifuge, Hitachi Koki Co., Ltd., Tokyo, Japan) 한 후 45℃에서 감압농축 하여 동결건조 하였다.
추출물 100 μL를 차례로 혼합하여 37℃에서 4분간 반응시킨 후 UV spectropho-tometer(UV-1650 PC, Shimadzu Co.)를 사용하여 593 nm에서 흡광도를 측정하였다.
추출물 100 μL에 5% NaNO2 150 μL를 첨가하여 상온에서 5분 동안 반응시킨 다음 10% AlCl3 300 μL를 첨가하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 천년초(O. humifusa)의 줄기는 전북 순창군에서 재배하여 2012년 11월에 수확한 시료를 구입하였고, 동결건조 하여 분쇄한 후 500 μm 체를 이용하여 거른 후 시료로 사용하였다.
2 mL를 첨가하여 1분 동안 반응시킨 다음 5% Na2CO3 3 mL를 첨가하였다. 암소에서 1시간 동안 반응시켜 spectrophotometer(UV-1650 PC, Shimadzu Co.)로 725 nm에서 흡광도를 측정하였으며 표준물질로는 gallic acid(Sigma-Aldrich)를 이용하였다.
여기에 1 M NaOH 1 mL를 첨가하여 spectrophotometer (UV-1650 PC, Shimadzu Co.)로 510 nm에서 흡광도를 측정하였으며 표준물질로는 (±)-catechin(Sigma-Aldrich) 을 이용하였다.
동결건조 된 추출물(60 g)은 DW 600 mL에 용해시킨 후 hexane, chloroform, ethyl acetate, butanol로 순차적으로 각각 3반복씩 1시간 동안 교반하여 분획하였다. 용매 분획물은 위와 같은 조건으로 여과, 원심분리, 감압여과, 동결건조를 하여 -20℃ 냉동고에 보관하면서 실험에 사용하였다.
추출물 0.2 mL에 60 μM DPPH 2.8 mL를 첨가하여 암소에서 30분 동안 반응시켜 spectrophotometer(UV-1650 PC, Shimadzu Co.)로 515 nm에서 흡광도를 측정하였으며 대조구는 butyl hydroxy toluene(BHT, Sigma-Aldrich)과 비타민 C를 사용하였다.
각 분석항목에 대하여 3회 반복 측정하여 얻은 결과는 SAS(statistical analysis system) 통계 package(Ver. 7.0, SAS Institute, Cary, NC, USA)를 이용하여 평균과 표준편차를 구하였고, ANOVA 분석 후 Duncan's multiple range test로 P<0.05에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
FRAP assay는 Benzie와 Strain(24)의 방법을 응용하였다. 환원력의 측정을 위하여 기질 용액은 300 mM acetate buffer(pH 3.
성능/효과
Chloroform fraction이 2 mg/mL의 농도에서 1.119±0.018 abs(593 nm)로 가장 높은 활성을 나타냈으며, ethyl acetate fraction도 비슷한 1.057±0.014 abs의 활성을 나타냈다.
Ethyl acetate frac-tion은 2 mg/mL의 농도에서 88.78±0.30%로 가장 높은 소거능을 나타냈으며, 대조구인 BHT와 비타민 C는 각각 83.72±1.15%, 92.62±2.32%로 나타나 ethyl acetate fraction의 소거능과 비슷한 결과를 나타냈다.
Ethyl acetate fraction의 DPPH 및 ABTS radical 소거능은 농도 의존적으로 각각 88.78±0.30% 및 97.27±0.94%로 가장 높게 나타났으며, 대조구인 BHT 및 비타민 C와 비슷하였다.
가장 높은 농도인 2 mg/mL에서 대조구인 BHT와 비타민 C는 각각 99.77±0.23%, 98.60±0.23%를 나타내 천년초 줄기의 ethyl acetate fraction의 소거능과 비슷하였다.
각 용매 분획물 1,000 μg/mL 농도에서 ethyl acetate fraction의 저해활성이 29.01±0.49%로 가장 높았 으며, 75% ethanol fraction은 23.48±9.89%였고 water fraction이 12.59±1.35%로 가장 낮았다.
Lee와 Kim(27)은 사철쑥의 n-butanol 및 ethyl acetate 분획물(100 μg/mL)이 α-amylase 활성에 대하여 각각 75% 및 68%의 억제효과가 있다고 보고하였다. 본 연구에서 혈당강하제 의약품으로 시판되고 있는 acar-bose와 비교했을 때 ethyl acetate fraction의 억제율은 매우 높은 수준으로서 이는 항당뇨 식품소재로서 매우 우수한 억제활성을 나타낸 것으로 생각된다.
069 abs)보다 2배 정도 높게 나타났다고 보고하였다. 본 연구에서도 75% ethanol fraction의 FRAP가 0.244 abs로서 water fraction(0.149 abs)보다 높게 나타나 비슷한 경향을 보였으나 chloroform 및 ethyl acetate fraction보다는 낮았다.
분획별 total phenolics 함량은 ethyl acetate> chloroform> butanol> 75% ethanol> hexane> water의 순으로 나타났으며 ethyl acetate frac-tion은 196.02±5.26 μg/mg으로 가장 높은 함량을 나타냈다.
용매 분획별 total phenolics 함량과 total flavonoids 함량은 ethyl acetate fraction에서 각각 196.02±5.26 및 114.00±10.03μg/mg으로 가장 높게 나타났다.
014 abs(593 nm)로 다른 fraction보다 높게 나타났다. 전체적으로 천년초 줄기의 ethyl acetate fraction의 항당뇨 및 항산화 효과가 가장 높게 나타났으며, 상업적으로 사용되는 BHT 및 비타민 C와 비슷한 항산화 효과를 나타내는 천연소재를 발굴함으로써 천년초 줄기가 항당뇨 및 항산화 활성을 갖는 식품소재로서 활용 가능성이 높은 것으로 판단되었다.
천년초 분획물 1,000 μg/mL를 처리했을 때 ethyl acetate fraction의 억제활성이 89.94±1.15%로 가장 높은 억제율을 나타내었고, 다른 fraction들은 12.19±2.39~28.14±2.06%로 낮았으며, positive control인 acarbose 는 113.59±0.55%로 나타났다.
Ethanol(75%)로 추출한 천년초 줄기 추출물과 극성에 따라 순차적으로 용매 분획한 분획물의 수율을 측정한 결과는 Table 1과 같다. 천년초 줄기의 75% ethanol 추출물 수율은 30.24%이었고, 순차적으로 용매 분획한 hexane, chlo-roform, ethyl acetate, butanol, water fraction이 각각 15.84, 1.71, 8.40, 19.05, 51.43%로 water fraction이 가장 높았고 chloroform fraction이 가장 낮게 나타나 천년초 줄기 추출물은 극성이 높은 물질이 많이 함유되어 있는 것으로 추정되었다. Lee 등(6)의 천년초에 대한 연구에서 ethyl acetate와 chloroform fraction이 각각 0.
천년초 줄기의 ethyl acetate fraction을 0.5 mg/mL 처리 시 41.36±2.10%, 2 mg/mL 처리 시 97.27±0.94%로 가장 높은 ABTS radical 소거능을 나타내었다.
천년초 줄기의 ethyl acetate fraction을 1,000 μg/mL 처리했을 때 α-amylase 억제활성이 89.94±1.15%로 가장 높았으며, 다른 fraction들은 12.19±2.39~28.14±2.06%로 낮았다.
ABTS radical 소거능은 페놀성 화합물을 함유한 시료의 첨가로 ABTS가 산화되어 radical 양이온인 ABTS+가 생성되어 radical 특유의 색인 청록색이 탈색되는데 페놀성 화합물이 없을 경우 ABTS+ 는 비교적 안정하지만 페놀성 화합물과 같은 수소공여제와는 강렬하게 반응하여 무색의 ABTS 로 변환되는 것을 이용하여 측정한다(35). 천년초 줄기의 분획별 ABTS radical 소거능(Fig. 7)은 농도가 증가할수록 활성이 증가하는 경향을 나타내었다. 천년초 줄기의 ethyl acetate fraction을 0.
천년초 줄기의 분획별 total flavonoids 함량(Fig. 5)은 ethyl acetate fraction에서 118.52±7.05 μg/mg으로 가장 높았고, chloroform fraction에서도 114.00±10.03 μg/mg 으로 높은 함량을 나타내었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
천년초의 특징은?
천년초(Opuntia humifusa)는 손바닥 선인장과에 속하며 백년초와는 달리 영하 20°C의 혹한과 환경 속에서도 생존이 가능하여 수년에서 수십 년 동안 경작할 수 있는 다년생 식물로 예로부터 식용으로 사용되어 왔다(3). 천년초는 인체에 중요한 각종 영양성분인 식이섬유와 칼슘, 무기질 및 아미노산이 풍부하고 항산화 물질인 플라보노이드, 폴리페놀, 비타민 C 등을 함유하고 있으며 비타민 E 중 α-tocopherol이 다량 함유되어 있다(4). 또한 손바닥 선인장은 당뇨, 고혈압, 관절염, 위염, 변비 등과 같은 성인병에도 효능이 있으며 식욕을 증진시키고 장운동의 활성화 등에도 효과가 있는 것으로 본초강목에 기록되어 있다(5).
천년초가 함유하고 있는 성분은?
천년초(Opuntia humifusa)는 손바닥 선인장과에 속하며 백년초와는 달리 영하 20°C의 혹한과 환경 속에서도 생존이 가능하여 수년에서 수십 년 동안 경작할 수 있는 다년생 식물로 예로부터 식용으로 사용되어 왔다(3). 천년초는 인체에 중요한 각종 영양성분인 식이섬유와 칼슘, 무기질 및 아미노산이 풍부하고 항산화 물질인 플라보노이드, 폴리페놀, 비타민 C 등을 함유하고 있으며 비타민 E 중 α-tocopherol이 다량 함유되어 있다(4). 또한 손바닥 선인장은 당뇨, 고혈압, 관절염, 위염, 변비 등과 같은 성인병에도 효능이 있으며 식욕을 증진시키고 장운동의 활성화 등에도 효과가 있는 것으로 본초강목에 기록되어 있다(5).
Ethanol 75%로 추출한 천년초 줄기 추출물과 극성에 따라 순차적으로 용매 분획한 분획물의 수율을 측정한 결과는 어떠한가?
Ethanol(75%)로 추출한 천년초 줄기 추출물과 극성에 따라 순차적으로 용매 분획한 분획물의 수율을 측정한 결과는 Table 1과 같다. 천년초 줄기의 75% ethanol 추출물 수율은 30.24%이었고, 순차적으로 용매 분획한 hexane, chloroform, ethyl acetate, butanol, water fraction이 각각 15.84, 1.71, 8.40, 19.05, 51.43%로 water fraction이 가장 높았고 chloroform fraction이 가장 낮게 나타나 천년초 줄기 추출물은 극성이 높은 물질이 많이 함유되어 있는 것으로 추정되었다. Lee 등(6)의 천년초에 대한 연구에서 ethyl acetate와 chloroform fraction이 각각 0.
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