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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 아로니아 베리로부터 추출물과 추출물에 포함되어진 안토시아닌 분획을 획득하고 아로니아 추출물과 아로니아 안토시아닌 분획의 항산화 효능을 검토함으로써 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획을 이용한 식품 소재개발 및 활용성 증진을 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- 0% (w/v) thiobarbituric acid TBA (SigmaAldrich)를 첨가한 후 이 반응액을 끓는 물에 10분 동안 처리한 후 급속 냉각시키고, UV-1200 UV/VIS spectrometer 를 이용하여 532 nm에서 흡광도로 측정하여 검정하였다. Hydroxyl radical 소거활성 검정은 아로니아 안토시아닌 분획물의 첨가 농도에 따라 hydroxyl radical에 의해 2-deoxyribose가 산화되는 것을 저해하는 비율로 계산하며, 기존의 합성 항산화제인 (+)-catechin, quercetin을 대조군으로 상호 비교하였다.
- 02 mL의 6 mM CuCl2를 첨가하여 반응을 종결 시킨 후 560 nm에서 흡광도를 측정하였다. 농도별 시료 첨가 양에 따른 NBT환원에 대한 저해능을 50% 감소시키는 화합물의 농도(IC50, 50% inhibition concentration)로 나타내며, 합성 항산화제인 ascorbic acid와 (+)-catechin, quercetin 대조군으로 상호 비교하였다.
- 생시료를 동결건조하여 분쇄한 다음 100 mash size 로 분말화 하여 -20°C 보관하여 사용하였다 안토시안 추출물은 10 g에 0.1% hydrochloric acid를 함유한 증류수를 첨가하여 암조건 하에서 24시간 추출하였으며, 아로니아 안토시안 분획물은 안토시안 추출물에서 C18 Sep-Pak SPE 카트리지(Water Co., Milford, MA, USA)를 이용하여 흡착 시킨 후 증류수와 10% 메탄올로 세척하고 다시 메탄올로 용출 분획하여 사용하였다.
- 시험관에 아로니아 추출물(AME) 및 아로니아 안토시아닌 분획물(ARFAM)을 농도별(25, 50, 100, 200 μg/mL) 로 첨가한 다음 100 mM tris-HCl buffer (pH 7.4) 400 μL 과 0.5 mM의 DPPH 1,600 μL를 첨가한 후 20분간 암실에서 반응시킨 뒤 UV-1200 UV/VIS spectrometer (Shimadzu, Kyoto, Japan) 517 nm에서 흡광도를 측정하였다(Blois MS 1958).
- 아로니아 베리로부터 추출물과 추출물에 포함되어진안토시아닌 분획을 획득하고 아로니아 추출물과 아로니아 안토시아닌 분획의 항산화 효능(DPPH radical 소거활성, hydroxy radical 활성, superoxide radical 소거활성 및 환원력)을 알아보았다. DPPH radical 소거활성은 합성 항산화제나 polyphenol성 화합물 대조군과 비교하여 낮은 활성을 보였다.
- 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획물의 DPPH free radial 소거 활성을 일반적으로 식물체에 많이 존재 하는 polyphenol 화합물인 (+)-catechin, quercetin, vanillic acid와 비교하였다. 전자공여능은 지질과산화 반응을 연쇄적으로 일으키는 반응에 관여하는 산화성 free radical 에 전자를 제공하여 산화의 진행과정을 정지시킨다.
- 이때 기질과 DPPH가 없는 initial (Ai), 과 blank (Ab)를 측정하며, 시료 첨가 후 흡광도(As)를 측정하고, RC50 (μg/mL)은 화합물을 첨가하지 않은 대조군의 값을 50.0% 감소시키는 화합물의 농도를 나타내며, 기존의 항산화제인 α-tocopherol, BHA등의 합성 항산화물과 (+)-catechin, quercetin, vanillic acid와 상호 비교하였다.
- 즉, 3 mM xanthine 80 μL, 0.05 mM sodium carbonate buffer (pH 10.5) 1.92μL, 3 mM ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt (EDTA) 80 μL과 0.75 mM NBT 80 μL로 구성된 혼합액에 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획물을 4.908, 9.816, 14.724, 19.623 μg/mL의 농도로 각각 처리하였으며, 대조구로 사용된 항산화제인 ascorbic acid, quercetin, (+)-catechin은 0.613, 1.227, 2.454, 4.098 μg/mL 의 농도로 각각 처리하였다.
대상 데이터
- 대조구로는 합성 항산화제인 ascorbic acid, α-tocopherol, (+)-catechin, quercetin를 사용하였다.
- 실험에 사용한 시약 1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), α-tocopherol, butylated hydroxyanisole (BHA), (+)-catechin, quercetin, vanillic acid, ascorbic acid는 Sigma사(Sigma Chemical. Co., St. Louis. MO, USA)의 특급시약을 사용 하였다.
- 실험에 사용한 아로니아(블랙초크베리, 2013년산)는 전북 고창에서 재배, 수확된 것을 구입하여 분석에 사용하였다. 생시료를 동결건조하여 분쇄한 다음 100 mash size 로 분말화 하여 -20°C 보관하여 사용하였다 안토시안 추출물은 10 g에 0.
데이터처리
- 실험은 3회 반복 실시하였으며, 유의성 검증을 위하여 statistical analysis system 6.0 for windows program (SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 ANOVA analysis 와 duncan‘s multiple range test 방법으로 5% 수준에서 유의성을 분석하였다.
이론/모형
- 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획의 hydroxy radical 소거 활성검정은 Fenton 반응에 의한 2-deoxyribose 가 hydroxy radical에 의해 산화되어 malonaldehyde로 변환된 후 chromagen을 형성하는 정도를 측정하는 방법을 이용하였다(Unno T 등 1997). 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획 농도별 시료(5.
- 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획의 superoxide radicals 소거활성은 NBT (nitro-blue tetrazolium)환원법을 사용하여 검정하였다(Parejo I 등 2002). 즉, 3 mM xanthine 80 μL, 0.
- 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획의 환원력은 Oyaizu의 방법에 따라 측정하였다(Oyaizu M 1986). 0.
성능/효과
- 아로니아 베리로부터 추출물과 추출물에 포함되어진안토시아닌 분획을 획득하고 아로니아 추출물과 아로니아 안토시아닌 분획의 항산화 효능(DPPH radical 소거활성, hydroxy radical 활성, superoxide radical 소거활성 및 환원력)을 알아보았다. DPPH radical 소거활성은 합성 항산화제나 polyphenol성 화합물 대조군과 비교하여 낮은 활성을 보였다. IC50은 아로니아 추출물(148.
- Hydroxy radical 저해활성을 hydroxy radical 을 50% 수준으로 저해하는데 요구되어지는 농도(IC50)로 비교하였을 때 quercetin과 catechin 각각 79.24, 143.41 μ g/mL이었고 아로니아 추출물은 469.10 μg/mL, 아로니아 안토시아닌 분획물은 367.77 μg/mL의 농도를 나타내었다 (Table 2).
- Hydroxy radical 활성은 농도가 증가할수록 소거활성이 높아지는 것으로 나타났으며, 아로니아 추출물, 아로니아 안토시아닌 분획물의경우 97.23 μg/mL 처리 시 각각 13.00, 6.46%의 hydroxy radical 소거활성을 나타내었다.
- 기존의 항산화제인 ascorbic acid, quercetin, (+)-catechin, α-tocopherol 중에서는 ascorbic acid가 가장 높은 환원력을 나타내었으며 quercetin, (+)-catechin 그리고 α-tocopherol 의 순으로 높은 환원력을 나타내었다.
- 77 μ g/mL의 농도를 나타내었다. 아로니아 안토시아닌 분획은 안토시아닌과 같은 폴리페놀성 화합물이 superoxide anion radical 소거활성을 나타내며, 아로니아 추출물은 안토시아닌 분획과 유사한 수준의 superoxide anion radical 소거 활성을 나타났다. 환원력 검정에서는 가장 약한 환원력을 보인 α-tocopherol 보다는 낮은 활성을 보였지만 처리 농도를 높였을 때 환원력이 증가하는 경향을 나타내었고, 아로니아 추출물 및 분획물이 50 μg/mL 이상에서 유의할 만한 농도 의존적 환원력을 나타내어 항산화 능력을 가지고 있음이 기대되었다.
- 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획의 superoxide anion radical 소거활성을 측정하여 합성 항산화제와 polyphenol 화합물과 비교한 결과(Table 3), 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획물의 superoxide anion radical 소거활성은 ascorbic acid나 quercetin, (+)- catechin보다는 낮은 소거활성을 나타내었다. 하지만 Kim YC와 Chung SK (2002)가 보고한 바와 같이 한국 약용식물의 총 폴리페놀 함량과 superoxide 소거활성과 상관관계를 분석시 상관계수가 0.
- 이와 비교하였을 때 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획은 기존 항산화제 중 가장 약한 환원력을 나타낸 α-tocopherol 보다는 더 낮은 활성을 나타내었으나 처리 농도를 높여 분석하였을 때 환원력이 증가하는 경향을 나타내었고, 아로니아 추출물 및 아로니아 안토시아닌 분획이 50 μg/mL 이상에서 유의할 만한 농도 의존적 환원력을 나타내어 항산화 능력을 가지고 있음이 기대된다.
- 환원력 검정에서는 가장 약한 환원력을 보인 α-tocopherol 보다는 낮은 활성을 보였지만 처리 농도를 높였을 때 환원력이 증가하는 경향을 나타내었고, 아로니아 추출물 및 분획물이 50 μg/mL 이상에서 유의할 만한 농도 의존적 환원력을 나타내어 항산화 능력을 가지고 있음이 기대되었다.
후속연구
- 하지만 아로니아의 성분 및 생리활성에 관한 연구는 대부분 열매 에탄올 및 열수 추출물 자체, 또는 특정 가공공정에서 나오는 제품을 대상으로 하고 있기 때문에 아로니아의 안토시아닌 분획이 가지는 고유한 생리활성 평가는 진행되고 있지 못한 실정이다. 또한 다양한 과실이나 꽃에 포함된 각각의 안토시아닌의 비교에 있어 구성된 안토시아니딘(anthocyanidin)의 종류, 하이드록시기 (hydroxy group)의 개수, 부착된 당의 종류와 개수, 아실화(acylation)의 유무에 기인하여 서로 다른 화학적 구조를 가지게 되고 이러한 화학적 구조에 의해 서로 다른 생물학적 활성, 생체이용률 등이 달라질 수 있다는 점 (Wu X 등 2004)을 고려하여 볼 경우 서로 다른 과실이나 꽃에 포함된 안토시아닌의 종류 및 안토시아닌에 의한 생리활성 검정을 별도로 수행할 필요가 있다고 판단되어진다.
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