[국내논문]LED광원에 따른 감초 지상부의 생리활성 및 성분 평가 A Comparative Study of Physiological Activity and Ingredient Analysis of Glycyrrhiza uralensis Fischer Stems and Leaves Cultivated with Different Wavelength of LED Lights원문보기
LED 광원을 달리하여 재배한 감초지상부의 항산화, 항돌연변이원성을 평가하였다. BL-0에서 DPPH 라디칼 소거활성에서 $EC_{50}$이 $3.02{\pm}0.13{\mu}g/ml$와 ABTS 라디칼 소거활성은 $EC_{50}$이 $2.18{\pm}0.18{\mu}g/ml$와 환원력이 가장 높게 나타났다. 폴리페놀함량은 $2.93{\pm}0.11g/100g$으로 가장 높게 나타났으며, RL-0에서는 항산화 활성이 가장 낮게 나타났다. 항돌연변이원성 평가에서 직접변이원인 1-NP에 대해 모든 실험군에서 돌연변이 억제효과를 나타냈으며, 간접변이원인인 Trp-P-1, Trp-P-2, $AFB_1$에 대해서는 BL-0에서 가장 높은 돌연변이 억제효과를 나타냈고, 2-AA에서는 RL-1에서 돌연변이 억제가 높게 나타났다. 청색광 LED (650 nm)와 적색광 LED (450 nm)를 이용하여 재배한 감초지상부의 성분변화를 관찰하기 위해 GC/MS를 이용해 분석한 결과 25분에서 RL-1에서만 cytidine이 검출되었고, 37분에서 BL-0에서만 2-bromotrimethylene glycol이 특정적으로 검출되었다. 이는 LED광원 조건에 따라 감초 경엽의 성분이 차이가 있음을 보여준다. 이 성분들이 생리활성에 어떤 영향을 주는지는 더 검토해야할 부분이다.
LED 광원을 달리하여 재배한 감초지상부의 항산화, 항돌연변이원성을 평가하였다. BL-0에서 DPPH 라디칼 소거활성에서 $EC_{50}$이 $3.02{\pm}0.13{\mu}g/ml$와 ABTS 라디칼 소거활성은 $EC_{50}$이 $2.18{\pm}0.18{\mu}g/ml$와 환원력이 가장 높게 나타났다. 폴리페놀함량은 $2.93{\pm}0.11g/100g$으로 가장 높게 나타났으며, RL-0에서는 항산화 활성이 가장 낮게 나타났다. 항돌연변이원성 평가에서 직접변이원인 1-NP에 대해 모든 실험군에서 돌연변이 억제효과를 나타냈으며, 간접변이원인인 Trp-P-1, Trp-P-2, $AFB_1$에 대해서는 BL-0에서 가장 높은 돌연변이 억제효과를 나타냈고, 2-AA에서는 RL-1에서 돌연변이 억제가 높게 나타났다. 청색광 LED (650 nm)와 적색광 LED (450 nm)를 이용하여 재배한 감초지상부의 성분변화를 관찰하기 위해 GC/MS를 이용해 분석한 결과 25분에서 RL-1에서만 cytidine이 검출되었고, 37분에서 BL-0에서만 2-bromotrimethylene glycol이 특정적으로 검출되었다. 이는 LED광원 조건에 따라 감초 경엽의 성분이 차이가 있음을 보여준다. 이 성분들이 생리활성에 어떤 영향을 주는지는 더 검토해야할 부분이다.
Glycyrrhiza uralensis Fischer is one of the most commonly used herbs. Recently, the stem and leave of the plant have been interested in physiological activities because the aerial parts have been thrown away. Finding out cultivation method of Glycyrrhiza uralensis Fischer to improve chemical ingredi...
Glycyrrhiza uralensis Fischer is one of the most commonly used herbs. Recently, the stem and leave of the plant have been interested in physiological activities because the aerial parts have been thrown away. Finding out cultivation method of Glycyrrhiza uralensis Fischer to improve chemical ingredients and biological activities has been tried these days. In this study, different wavelengths of light emitting diode (LED) were used for a cultivation of Glycyrrhiza uralensis Fischer. Antioxidant activities and inhibitory effect on mutagenecity of samples were evaluated. The stem and leave cultivated under blue light (BL-0) showed the strongest antioxidant activities of $3.02{\pm}0.13{\mu}g/ml$ ($EC_{50}$) and $2.18{\pm}0.18{\mu}g/ml$ ($EC_{50}$) in DPPH and ABTS radical scavenging test, respectively. Total phenolic content of BL-0 was $2.93{\pm}0.11g/100g$, the highest value between cultivation conditions. However, antioxidant activities of the stem and leave cultivated under red light were the weakest between samples. All of the stem and leave used in this study showed inhibitory effect on mutagenecity of 1-nitropyrene. BL-0 showed stronger inhibitory effects on mutagenicity of Trp-P-1, Trp-P-2, and AFB1 than samples cultivated under other conditions. Only on mutagenecity of 2-aminoanthracene, the stem and leave cultivated at 1 m apart from red light (RL-1) showed the strongest inhibitory effect. These results indicate that blue LED might be the most effective condition for improvement of physiological activities for the aerial parts of Glycyrrhiza uralensis Fischer in cultivation. The components were identified with GC/MS. Cytidine was detected only in RL-1 at 25 min of retention time and 2-bromotrimethylene glycol was detected only in BL-0 at 37 min.
Glycyrrhiza uralensis Fischer is one of the most commonly used herbs. Recently, the stem and leave of the plant have been interested in physiological activities because the aerial parts have been thrown away. Finding out cultivation method of Glycyrrhiza uralensis Fischer to improve chemical ingredients and biological activities has been tried these days. In this study, different wavelengths of light emitting diode (LED) were used for a cultivation of Glycyrrhiza uralensis Fischer. Antioxidant activities and inhibitory effect on mutagenecity of samples were evaluated. The stem and leave cultivated under blue light (BL-0) showed the strongest antioxidant activities of $3.02{\pm}0.13{\mu}g/ml$ ($EC_{50}$) and $2.18{\pm}0.18{\mu}g/ml$ ($EC_{50}$) in DPPH and ABTS radical scavenging test, respectively. Total phenolic content of BL-0 was $2.93{\pm}0.11g/100g$, the highest value between cultivation conditions. However, antioxidant activities of the stem and leave cultivated under red light were the weakest between samples. All of the stem and leave used in this study showed inhibitory effect on mutagenecity of 1-nitropyrene. BL-0 showed stronger inhibitory effects on mutagenicity of Trp-P-1, Trp-P-2, and AFB1 than samples cultivated under other conditions. Only on mutagenecity of 2-aminoanthracene, the stem and leave cultivated at 1 m apart from red light (RL-1) showed the strongest inhibitory effect. These results indicate that blue LED might be the most effective condition for improvement of physiological activities for the aerial parts of Glycyrrhiza uralensis Fischer in cultivation. The components were identified with GC/MS. Cytidine was detected only in RL-1 at 25 min of retention time and 2-bromotrimethylene glycol was detected only in BL-0 at 37 min.
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문제 정의
따라서 본 연구에 있어서는 LED광원이 감초 지상부의 생장에 미치는 영향을 알아보기 위하여 생리활성 및 활성성분을 분석하여 새로운 감초 재배법을 개발하기 위한 자료를 조사하고자 청색광 LED (650 ㎚)와 적색광 LED (450 ㎚)를 이용하여 재배하였다. 그리고 재배되어진 감초 지상부를 채취하여 음건한 후 항산화활성(DPPH 및 ABTS 라디칼소거활성, 총폴리페놀함량, 환원력측정)과 항돌연변이원성(Ames test)을 비교·평가하였으며, GC/MS를 이용하여 함유성분의 차이를 측정하였다.
제안 방법
LED 광원을 달리하여 재배한 감초 지상부의 DPPH 라디칼 소거활성 및 ABTS 라디칼 소거활성, 총폴리페놀함량을 측정하였다(Table 2). DPPH를 이용한 라디칼 소거활성은 BL-0에서EC50이 3.
따라서 본 연구에 있어서는 LED광원이 감초 지상부의 생장에 미치는 영향을 알아보기 위하여 생리활성 및 활성성분을 분석하여 새로운 감초 재배법을 개발하기 위한 자료를 조사하고자 청색광 LED (650 ㎚)와 적색광 LED (450 ㎚)를 이용하여 재배하였다. 그리고 재배되어진 감초 지상부를 채취하여 음건한 후 항산화활성(DPPH 및 ABTS 라디칼소거활성, 총폴리페놀함량, 환원력측정)과 항돌연변이원성(Ames test)을 비교·평가하였으며, GC/MS를 이용하여 함유성분의 차이를 측정하였다.
5% 이상 함유시키는 등 약성이 우수한 감초를 재배하게 되면 우리나라의 한방산업 및 식품산업의 발전에 많은 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 감초와 유사한 효능을 갖고 있는 지상부는 대부분 버려지고 있어 감초 지상부를 식품 및 약재로서 이용률을 높이기 위하여 청색광 LED와 적색광 LED를 이용하여 재배한 후 항산화, 항돌연변이원성을 평가하였다. 그 결과 청색광 LED와 적색광 LED의 재배 환경에 따라 항산화, 항돌연변이원성의 활성의 변화가 측정되었다.
청색광 LED (650 ㎚)와 적색광 LED (450 ㎚)를 이용하여 재배한 감초 지상부 메탄올 추출물 1 ㎎을 메탄올 5 ㎖에 희석한 후 sonication (10 min)을 거쳐 0.45 ㎛ filter를 통해 여과시킨 후에 GC/MS 분석을 진행하였다. MS조건은 Scan mode로 진행하였으며, 분석 조건은 Table 1과 같다(Pederson et al.
대상 데이터
본 실험에 사용한 감초는 전북대학교 환경생명과학대학 실험포장에 청색광 LED (650 ㎚)와 적색광 LED (450 ㎚)를 조사시키면서 재배한 1년생 감초 지상부를 채취하여 실험에 사용하였다. 사용된 검체는 청색광 밑에서 재배한 감초 지상부(BL-0), 청색광에서 1 m 떨어진 지점에서 재배한 감초 지상부(BL-1), 청색광과 적색광에서 2 m 떨어진 지점에서 재배한 감초 지상부(BR-2), 적색광에서 1 m 떨어진 지점에서 재배한 감초 지상부(RL-1), 적색광 밑에서 재배(RL-0) 감초 지상부이다.
전북대학교 환경생명과학대학 실험포장에서 청색광 LED(650 ㎚)와 적색광 LED (450 ㎚)를 24시간 조사시키면서 재배한 1년생 감초 지상부를 채취한 후 음건하고 시료의 5배의 메탄올을 가하여 상온에서 168 시간 동안 침지시켜 추출하였다. 이와 같은 방법으로 3회 반복 추출한 후 얻은 메탄올 추출물을 0.
데이터처리
통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리간의 차이 유무를 one-way ANOVA (analysis of variation)로 분석한 후 Duncan’s multiple range test를 이용하여 p ＜ 0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
전자공여능(electro donating ability)은 Okawa et al. (2001)의 방법에 준하여 실시하였다. 즉 0.
ABTS (2,2’-azino-bis[3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid]) 라디칼 소거활성은 Halvorsen et al. (2002)의 방법에 준하여 실시하였다. 0.
재배조건을 달리한 감초 지상부 메탄올 추출물의 항돌연변이원성 실험은 Ames test를 개량한 preincubation 방법(Ames et al., 1983)의 방법으로 실시하였다. 미리 멸균시킨 시험관에 각 농도의 변이원 50 ㎕, 0.
폴리페놀 함량 측정은 Slinkard et al. (1977)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다.
성능/효과
이러한 결과는 감초의 사용부위와 재배환경에 따른 차이로 보인다. ABTS 라디칼 소거활성에 있어서 BL-0에서 가장 높은 소거활성을 나타냈으며, RL-1에서 가장 낮은 소거활성을 나타냈다. 이러한 결과는 DPPH 라디칼 소거활성과 유사하였다.
LED 광원을 달리하여 재배한 감초 지상부의 DPPH 라디칼 소거활성은 BL-0에서 가장 높은 활성을 나타냈으며, RL-1에서 가장 낮은 활성을 나타났으나 개체간의 라디칼 소거활성의 차이는 크지 않았다. Park et al.
typhimurium TA98에 있어서 BL-0, BL-1, BR-2, RL-1, RL-0 메탄올 추출물을 각 50, 100, 250, 500 ㎍/㎖의 농도로 처리하였을 때 24~81%, 21~73%, 20~63%, 21~66%, 17~58%의 돌연변이 억제효과를 나타냈다. LED 광원을 달리하여 재배한 감초지상부의 1–NP에 대한 돌연변이 억제효과는 BL-0에서 가장 높게 나타났으며, RL-0에서 가장 낮았다. 1-nitropyrene (1-NP)은 호흡기를 통하여 인체에 흡수되어 산소와 결합하여 ring를 형성한 후 DNA와 결합하여 돌연변이를 일으키는 물질이다.
또한 감초와 유사한 효능을 갖고 있는 지상부는 대부분 버려지고 있어 감초 지상부를 식품 및 약재로서 이용률을 높이기 위하여 청색광 LED와 적색광 LED를 이용하여 재배한 후 항산화, 항돌연변이원성을 평가하였다. 그 결과 청색광 LED와 적색광 LED의 재배 환경에 따라 항산화, 항돌연변이원성의 활성의 변화가 측정되었다. 항산화능력평가 중 DPPH 및 ABTS 라디칼소거활성, 환원력측정, 총폴리페놀함량에 있어서 BL-0이 가장 높은 활성을 나타났고, RL-0에서 낮은 활성을 나타냈다.
17 ㎍/㎖의 순으로 ABTS 라디칼 소거활성을 보였다. 또한 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 BL-0에서 2.93 ± 0.11 g/100 g으로 가장 높은 폴리페놀 함량을 나타냈으며, BR-2에서 2.73 ± 0.11 g/100 g, RL-1에서 2.56 ± 0.12 g/100 g, BL-1에서 2.55 ± 0.09 g/100 g, RL-0에서 2.49 ± 0.16 g/100 g으로 가장 낮은 폴리페놀 함량을 나타냈다.
그동안 감초는 우리나라의 기후와 토양 등 재배 조건이 맞지 않아 재배되지 않았으나 최근 감초의 재배법을 개발하여 일부 농가에서 재배하고 있다. 이에 따라 감초의 재배방법을 개량하여 대한약전외한약(생약)규격집에서 요구하는 기준치인 glycyrrhizin의 함량을 2.5% 이상 함유시키는 등 약성이 우수한 감초를 재배하게 되면 우리나라의 한방산업 및 식품산업의 발전에 많은 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 감초와 유사한 효능을 갖고 있는 지상부는 대부분 버려지고 있어 감초 지상부를 식품 및 약재로서 이용률을 높이기 위하여 청색광 LED와 적색광 LED를 이용하여 재배한 후 항산화, 항돌연변이원성을 평가하였다.
청색광 LED (650 ㎚)와 적색광 LED (450 ㎚)를 이용하여 재배한 감초지상부의 성분변화를 관찰하기 위해 GC/MS를 이용해 분석한 결과 모든 추출물에서 비슷한 결과를 보였으나 약 25분, 37분에서 성분의 차이가 있는 것으로 나타났다(Fig. 7).
그 결과 청색광 LED와 적색광 LED의 재배 환경에 따라 항산화, 항돌연변이원성의 활성의 변화가 측정되었다. 항산화능력평가 중 DPPH 및 ABTS 라디칼소거활성, 환원력측정, 총폴리페놀함량에 있어서 BL-0이 가장 높은 활성을 나타났고, RL-0에서 낮은 활성을 나타냈다. 또한 항돌연변이원성 평가에 있어서 직접변이원인 1-NP에 대하여 모든 실험군에서 돌연변이 억제효과가 나타났으며, 간접변이원인인 Trp-P-1, Trp-P-2, AFB1, 2-AA에 대해서는 BL-0에서 높은 돌연변이 억제효과를 나타났지만 개체간의 활성의 차이는 크지 않았다.
후속연구
또한 항돌연변이원성 평가에 있어서 직접변이원인 1-NP에 대하여 모든 실험군에서 돌연변이 억제효과가 나타났으며, 간접변이원인인 Trp-P-1, Trp-P-2, AFB1, 2-AA에 대해서는 BL-0에서 높은 돌연변이 억제효과를 나타났지만 개체간의 활성의 차이는 크지 않았다. 이러한 결과로부터 청색광LED에서 재배한 감초지상부에서 항산화활성과 항돌연변이 억제효과가 우수하게 나타나 향 후 청색광 LED를 이용하여 감초를 재배한 후 함유성분의 변화 및 생리활성연구에 대한 심도있는 연구를 진행할 예정이다.
이와 같이 DPPH 라디칼 소거활성과 ABTS 라디칼 소거활성을 측정한 결과 각 개체간의 활성이 크게 차이가 나타나지 않았다. 총폴리페놀함량도 개체간의 차이가 크지 않은 것으로 보아 감초를 재배하는 과정에서 각 광원들로 인하여 생성되는 특정 성분이나 성분의 함량의 변화가 거의 없어 생리활성의 차이도 적은 것으로 예상되나, 확인을 위해 개별 성분들에 대한 정성 및 정량 연구가 더 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
SPSS 통계프로그램을 이용하여 검정한 것은 무엇인가?
0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리간의 차이 유무를 one–way ANOVA (analysis of variation)로 분석한 후 Duncan’s multiple range test를 이용하여 p ＜ 0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
감초의 효능은 무엇인가?
, 2013). 이러한 감초는 해독(解毒)작용, 진경작용, 진해(鎭咳)작용, 거담(祛痰)작용, 이뇨(利尿)작용, 항염작용, 항궤양작용, 항알레르기작용, 항바이러스작용, 항산화작용, 부신피질호르몬작용, 중추억제작용, 근육이완, 간염, 두드러기, 피부염, 습진 등이 보고되었다(Lee et al., 2010; Lee et al.
감초란 무엇인가?
감초 (Glycyrrhiza uralensis Fischer)는 콩과 (Leguminosae)의 다년생 초본으로 키는 30~80 ㎝이고 기부는 목질화하며 가지가 많고 어린 줄기에는 털이 있다. 뿌리는 직근으로 아프가니스탄, 파키스탄, 중국(감숙성, 신강성), 몽골 등에서 총 8종이 알려져 있으며, 근래에 들어 우리나라에서 다량 재배되고 있다(Lee et al.
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