[논문]밭미나리 발효액의 항산화 활성과 흰쥐에서 알코올성 간 손상 보호효과

심현지; 김세미; 전영주; 이영은

doi:10.7318/kjfc/2015.30.1.097

밭미나리 발효액의 항산화 활성과 흰쥐에서 알코올성 간 손상 보호효과
Antioxidant Activity of Dropwort (Oenanthe javanica DC) Fermented Extract and its Hepatoprotective Effect against Alcohol in Rats 원문보기

韓國食生活文化學會誌 = Journal of the Korean Society of Food Culture, v.30 no.1, 2015년, pp.97 - 104

심현지 (원광대학교 식품영양학과) , 김세미 (원광대학교 식품산업융복합학과) , 전영주 (원광대학교 식품산업융복합학과) , 이영은 (원광대학교 식품영양학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Antioxidant activity of dropwort fermented extract (DFE) was measured according to fermentation period, and liver protective effects were examined using Sprague-Dawley rats. Total polyphenol and flavonoid contents as well as DPPH and ABTS radical scavenging activities increased up to 60~80 days and then decreased slightly. Proper fermentation time for DFE was more than 60 days and less than 80 days. Administration of alcohol to rats for 10 days at 10 mL/kg/day raised serum AST, ALT, total cholesterol, and triglyceride (TG) levels, which were then lowered by DFE and sugar liquid with the same soluble solids. While sugar liquid increased the blood lipid profile, especially TG levels, DFE had no effect due to its antioxidant activity. When TBARS content of the DFE group in liver tissue significantly decreased in a concentration-dependent manner compared to that of the ALH group (p<0.05). Liver damage was recovered by DFE treatment and was confirmed by hamatoxylin-eosin staining. These results suggest that DFE has a protective effect against alcohol-induced hepatotoxicity in SD rats.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

천연에 존재하는 주요한 폴리페놀 화합물에는 flavones 및 isoflavone, flavonone, anthocyanin, catechin 등이 존재하며, 이러한 화합물들은 라디칼 소거활성과 강력한 항산화능을 포함한 폭 넓은 생물학적 활성을 가지는 것으로 알려져 있다 (Guo & Wang 2007). 따라서 본 연구에서는 미나리 발효액의 폴리페놀 화합물과 플라보노이드 함량을 분석해 봄으로써 항산화활성을 분석해보고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 전주산 밭미나리를 사용하여 미나리 발효액을 제조하여 알코올 대사성 음료로서의 활용이 가능한지를 알아보고자 밭미나리 발효액의 항산화활성과 혈청 triglyceride, HDL-cholesterol 및 total cholesterol 함량과 간기능 지표인 AST, ALT 등을 측정하고, 간조직의 과산화지질 함량과 hematoxylin-eosin 조직 염색법을 통하여 조직병리학적 관찰을 수행하여 알코올로 유도한 간 손상에 대한 간기능 보호효과를 규명하고자 하였다.
본 연구는 밭미나리 발효액의 발효기간에 따른 항산화 활성과 Sprague-Dawley계 흰쥐를 이용한 동물실험을 통해 알코올 섭취 시 간 보호효과를 알아보고자 하였다. 밭미나리 발효액의 간 보호효과를 확인하기 위하여 10일간 미나리 발효액을 섭취하고 1시간 후 알코올을 10 mL/kg/day 투여하였다.

제안 방법

ABTS 라디칼 소거활성은 Roberta et al. (1999)의 방법을 응용하여 측정하였다. ABTS [2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline6-sulphonic acid)di-ammonium salt] 용액은 phosphate buffer (pH 7.
AST (Aspartate aminotransferase) 및 ALT (Alanine aminotransferase), TG (Triglyceride), 및 HDL-C (HDL-cholesterol)는 간이측정용 kit (Arkray, Inc. Japan)를 사용하여 측정하였다. TC (Total cholesterol)는 IDTox^TM cholesterol enzymatic assay kit (ID Labs, Inc.
DPPH (2,2-diphenyl1-picrylhydrazyl)를 80% 메탄올에 100 µM로 용해하여, 미나리 발효액과 혼합한 뒤 15분간 방치하고 517 nm에서 흡광도를 측정하여 소거활성을 계산하였다.
각각의 실험동물로부터 혈액을 채취한 뒤 간을 적출하여 생리식염수에 세척하여 4% paraformaldehyde에 1~2일 보관하였다. Paraformaldehyde에 보관 후 간 조직을 잘라 30% sucrose에 1~2일간 보관 후 조직을 고정하고 얼린 다음 절편으로 만들어 hematoxylin-eosin으로 염색하여 광학현미경으로 관찰하였다.
Japan)를 사용하여 측정하였다. TC (Total cholesterol)는 IDTox^TM cholesterol enzymatic assay kit (ID Labs, Inc. UK)를 사용하여 측정 분석하였다.
투여)으로 나누어 10일간 공급하였다. 각 시료는 알코올 투여 1시간 전에 경구적으로 투여하였다. 실험동물을 희생하여 채혈 후 3,000 rpm, 20분간 원심 분리하여 혈청을 얻었고, 간은 적출하여 실험 전까지 −70°C 냉동고(DFU558EV, OPERON, Korea)에 보관하였다.
과산화 지질의 함량은 OXItek TBARS assay kit (Enzo Life Sciences Inc., USA)를 사용하여 측정하였으며, PBS 용액에 적출한 간 조직을 갈아 섞은 후 상층액을 뽑아 사용하였다. 각 시료와 SDS 용액을 섞은 후, TBA 완충액를 넣어 95°C에 60분간 배양하였다.
02)이 되도록 증류수로 조정하여 ABTS 용액을 만들었다. 미나리 발효액과 ABTS 용액을 혼합하여 정확히 5분 뒤에 738 nm에서 흡광도를 측정한 후 소거활성을 계산하였다.
전주산 밭미나리를 세척한 후, 물기를 빼고 10 cm 길이로 절단하였다. 미나리와 백설탕을 1:1의 비율로 무게를 달아 백설탕의 80%를 약간의 천일염과 함께 미나리와 버무려 발효조에 담근 후, 나머지 20%의 설탕은 미나리 표면 위를 덮는데 사용하였다. 발효를 시작하여 14일 후에 미나리를 건져내고 상온에서 자연발효를 100일간 진행하며, 20, 40, 60, 80, 100일째에 미나리 발효액 시료를 채취하여 실험에 사용하였다.
미나리와 백설탕을 1:1의 비율로 무게를 달아 백설탕의 80%를 약간의 천일염과 함께 미나리와 버무려 발효조에 담근 후, 나머지 20%의 설탕은 미나리 표면 위를 덮는데 사용하였다. 발효를 시작하여 14일 후에 미나리를 건져내고 상온에서 자연발효를 100일간 진행하며, 20, 40, 60, 80, 100일째에 미나리 발효액 시료를 채취하여 실험에 사용하였다. 발효 초기에는 매일 또는 이틀에 한번 거품이 생기지 않도록 저어주다가 건더기를 건지고는 1주일에 한번 정도 저어주었다.
본 연구는 밭미나리 발효액의 발효기간에 따른 항산화 활성과 Sprague-Dawley계 흰쥐를 이용한 동물실험을 통해 알코올 섭취 시 간 보호효과를 알아보고자 하였다. 밭미나리 발효액의 간 보호효과를 확인하기 위하여 10일간 미나리 발효액을 섭취하고 1시간 후 알코올을 10 mL/kg/day 투여하였다. 혈액을 채취하여 혈청 중 triglyceride, HDL-cholesterol, total cholesterol과 간 기능 지표인 AST, ALT를 측정하였고, 간 조직을 이용한 과산화지질 함량과 hematoxylin-eosin 조직 염색법을 통하여 조직병리학적 관찰을 하였다.
밭미나리 발효액의 생체내 간장장해에 미치는 영향을 확인하기 위해 알코올 및 미나리 발효액을 10일간 투여한 후간 기능 지표로 이용되는 혈청 중 AST 및 ALT 활성과 TG, HDL-C 및 TC를 측정한 결과를 [Table 2]에 제시하였다. AST활성은 알코올군(ALH)이 238.
실험에 사용된 동물은 10주령으로 (주)샘타코 BIOKOREA에서 체중 320~360 g 정도의 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 구입하고, 난괴법(randomized complete block design)으로 6마리씩 4군으로 나누어 상대온도 22±2°C를 유지하면서 식이는 자유롭게 하여 5일간 적응시켰다. 적응시킨 후, 대조군(CON: control), 알코올투여군(ALH: Alcohol, 40% 에탄올 10 mL/ kg b.w. 투여), 설탕물투여군(SL: Sugar liquid, 50% 설탕물 2 mL/kg b.w. 투여 1시간 후 40% 에탄올 10 mL/kg b.w. 투여), 미나리 발효액 투여군(DFE: dropwort fermented extract, 2 mL/kg b.w. 투여 1시간 후 40% 에탄올 10 mL/ kg b.w. 투여)으로 나누어 10일간 공급하였다. 각 시료는 알코올 투여 1시간 전에 경구적으로 투여하였다.
전주산 밭미나리를 세척한 후, 물기를 빼고 10 cm 길이로 절단하였다. 미나리와 백설탕을 1:1의 비율로 무게를 달아 백설탕의 80%를 약간의 천일염과 함께 미나리와 버무려 발효조에 담근 후, 나머지 20%의 설탕은 미나리 표면 위를 덮는데 사용하였다.
실험동물 체중변화는 [Table 1]과 같다. 체중은 5일간 적응기 후 알코올 및 설탕액, 발효액을 투여 시작일부터 투여 종료일까지 10일간 측정하였다. 알코올 투여군(ALH)은 10일째에서 대조군(CON)에 비해 유의적으로 체중이 감소하였으며(p<0.
밭미나리 발효액의 간 보호효과를 확인하기 위하여 10일간 미나리 발효액을 섭취하고 1시간 후 알코올을 10 mL/kg/day 투여하였다. 혈액을 채취하여 혈청 중 triglyceride, HDL-cholesterol, total cholesterol과 간 기능 지표인 AST, ALT를 측정하였고, 간 조직을 이용한 과산화지질 함량과 hematoxylin-eosin 조직 염색법을 통하여 조직병리학적 관찰을 하였다.

대상 데이터

전주산 밭미나리는 2013년 6월에 전주 미호리영농조합법인에서 구입하여 실험에 사용였다. 백설탕은 삼양사 제품(Samyang Co., Seoul, Korea)을, 천일염은 롯데(Lotte Co., Seoul, Korea) 마트에서 제품을 구매하여 사용하였다.
실험에 사용된 동물은 10주령으로 (주)샘타코 BIOKOREA에서 체중 320~360 g 정도의 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 구입하고, 난괴법(randomized complete block design)으로 6마리씩 4군으로 나누어 상대온도 22±2°C를 유지하면서 식이는 자유롭게 하여 5일간 적응시켰다.
전주산 밭미나리는 2013년 6월에 전주 미호리영농조합법인에서 구입하여 실험에 사용였다. 백설탕은 삼양사 제품(Samyang Co.

데이터처리

Values in same column with different superscripts are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
본 실험은 최소 3회 이상 반복 실시하였으며, 실험 결과를 평균과 표준오차(Mean±SE)로 나타내었다.
실험의 유의성을 검정하기 위하여 SPSS(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0) program을 이용하여 ANOVA test를 실시한 후, p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test로 사후검증하였다.

이론/모형

DPPH법에 의한 자유라디칼 소거활성은 Fialho & Faller (2010)의 방법을 응용하여 측정하였다.
간의 조직병리학적 관찰은 hematoxylin-eosin 조직 염색법을 이용하여 직접 육안으로 간의 손상정도를 확인할 수 있으며, 그 결과를 [Figure 6]에 제시하였다. 간 조직이 균일하게 퍼져 있는 대조군(CON)과는 달리 알코올 섭취군(ALH) 에서 혈관이 지나가는 주위에 간 손상이 있는 것을 육안으로 확인할 수 있었으며, 설탕물 투여군(SL)과 미나리 발효액 투여군(DFE)에서 알코올군(ALH)에 비해 손상이 적고 간 조직이 고른 것으로 보아 간 조직 손상 보호효과가 있는 것으로 나타났다.
폴리페놀 함량은 Waterman & Mole (1994)의 방법으로, 미나리 발효액과 1 N Folin-Ciocalteu, 20% sodium carbonate를 혼합하여 상온에서 120분 동안 방치 후 750 nm에서 흡광도를 측정하여 gallic acid 검량선을 이용하여 양을 환산하였다.
플라보노이드의 함량은 Choi et al. (2010)의 방법으로, 미나리 발효액을 80% 에탄올로 희석한 후 10% Al(NO₃)₂와 1 M CH₃COOK을 넣어 혼합하였다. 80% 에탄올과 혼합하여 30분간 실온에서 방치한 뒤 415 nm에서 흡광도를 측정하여 quercetin 검량선을 이용하여 양을 환산하였다.

성능/효과

4%까지 소거활성이 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. ABTS 라디칼 소거활성은 ascorbic acid 가 99.9%에 비교하여, 발효 초기 58.7%에서 발효기간 80일에서 77.3%로 높은 소거활성을 보여 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량의 변화양상과 비슷한 변화추이를 나타내었다. Hwang et al.
05). AST 및 ALT 수치 결과 설탕액을 투여하는 것만으로도 간 보호효과를 볼 수 있었으며, 미나리 발효액 투여 시 유의적인 차이를 볼 수 있었다. TG는 설탕액 투여군(SL)이 153.
DPPH 라디칼 소거활성과 ABTS 라디칼 소거활성은[Figure 3, 4]에 제시하였다. DPPH 라디칼 소거활성은 대조구로써 항산화 활성이 있는 ascorbic acid와 비교하였을 때, ascorbic acid는 96.4%를 나타냈으며, 미나리 발효액의 발효 초기 32.5%에서 58.4%까지 소거활성이 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. ABTS 라디칼 소거활성은 ascorbic acid 가 99.
05 mgQE/mL까지 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. DPPH 라디칼 소거활성은 미나리 발효액의 발효 초기 32.5%에서 58.4%까지 소거활성이 점진적으로 증가하는 경향을 보였으며, ABTS 라디칼 소거활성은 발효초기 58.7%에서 발효기간 80일에서 77.3%로 가장 높은 소거활성을 보였다. 발효기간이 60~80일까지 항산화 활성이 증가하며, 그 이상 발효가 지속되어도 항산화활성이 비슷하거나 오히려 감소하는 경향을 보여 발효기간은 60~80일 정도가 가장 적절한 것으로 나타났다.
TG는 설탕물 투여군(SL)에서 153.3 mg/dL로 가장 높은 수치를 나타내어 설탕물과 알코올 섭취에 의해 증가되고 있음을 알 수가 있었으며, 미나리 발효액 투여군(DFE)에서 102.3 mg/dL 유의적으로 감소하였다(p<0.05).
TG는 설탕액 투여군(SL)이 153.3±18.8 mg/dL로 가장 높게 나타났으며, 알코올 투여군(ALH)은 130.8±11.1 mg/dL, 미나리 발효액 투여군(DFE)이 102.3±8.7 mg/dL로 설탕액 투여군(SL)과 미나리 발효액 투여군에서 유의적으로 감소하는 경향을 보였다 (p<0.05).
8 nmol/mg 비해 유의적으로 낮아지는 경향을 보였다. hematoxylin-eosin 조직 염색법을 이용하여 육안으로 간의 손상을 확인할 수 있었고, 미나리 발효액을 섭취함으로써 간 조직 손상을 보호하는 것으로 나타났다.
간 조직이 균일하게 퍼져 있는 대조군(CON)과는 달리 알코올 섭취군(ALH) 에서 혈관이 지나가는 주위에 간 손상이 있는 것을 육안으로 확인할 수 있었으며, 설탕물 투여군(SL)과 미나리 발효액 투여군(DFE)에서 알코올군(ALH)에 비해 손상이 적고 간 조직이 고른 것으로 보아 간 조직 손상 보호효과가 있는 것으로 나타났다. 간 보호효과 정도는 미나리 발효액 투여군 (DFE)이 가장 대조군(CON)과 비슷하게 간 조직이 회복되는 것으로 나타났다.
간 손상 지표인 혈청 AST와 ALT의 활성은 알코올 투여군(ALH)의 AST 수치가 238.5±27.5 IU/L로 가장 높게 나타났으며, 알코올 투여군(ALF)에 비해 미나리 발효액 투여군(DFE)에서 182.5±10.2 IU/L로 유의적으로 감소하였다(p<0.05).
간 조직 중 TBARS 함량은 미나리 발효액 투여군(DFE)에서 59.3±2.5 nmol/mg로 알코올 섭취군(ALH)의 138.0±35.8 nmol/mg 비해 유의적으로 낮아지는 경향을 보였다.
간의 조직병리학적 관찰은 hematoxylin-eosin 조직 염색법을 이용하여 직접 육안으로 간의 손상정도를 확인할 수 있으며, 그 결과를 [Figure 6]에 제시하였다. 간 조직이 균일하게 퍼져 있는 대조군(CON)과는 달리 알코올 섭취군(ALH) 에서 혈관이 지나가는 주위에 간 손상이 있는 것을 육안으로 확인할 수 있었으며, 설탕물 투여군(SL)과 미나리 발효액 투여군(DFE)에서 알코올군(ALH)에 비해 손상이 적고 간 조직이 고른 것으로 보아 간 조직 손상 보호효과가 있는 것으로 나타났다. 간 보호효과 정도는 미나리 발효액 투여군 (DFE)이 가장 대조군(CON)과 비슷하게 간 조직이 회복되는 것으로 나타났다.
05). 미나리 발효액 투여군(DFE) 뿐만 아니라 설탕물 투여군(SL)에서도 유의적으로 과산화지질 함량이 낮아지는 것으로 보아, 당의 섭취만으로도 일부 간 보호효과가 있는 것으로 보이며, 삼투작용에 의해서 추출된 미나리의 항산화 성분들이 과산화지질의 함량을 낮춰 간 보호효과를 나타내는 것으로 보여 진다.
총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 분석 결과는 [Figure 1, 2]와 같다. 미나리 발효액의 발효초기 총 폴리페놀 함량은 1.53 mg/mL였으며, 발효기간 80일 경과 후 2.00 mg/mL 로 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그 후로 감소하는 경향을 보였다. 총 플라보노이드 함량은 발효 초기 0.
3%로 가장 높은 소거활성을 보였다. 발효기간이 60~80일까지 항산화 활성이 증가하며, 그 이상 발효가 지속되어도 항산화활성이 비슷하거나 오히려 감소하는 경향을 보여 발효기간은 60~80일 정도가 가장 적절한 것으로 나타났다.
발효초기 총 폴리페놀 함량은 1.53 mgGAE/mL, 발효기간이 80일에서 2.00 mgGAE/mL로 최고치를 나타내고 감소하는 경향이었으며, 총 플라보노이드 함량은 발효 초기 0.50 mgQE/mL에서 1.05 mgQE/mL까지 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. DPPH 라디칼 소거활성은 미나리 발효액의 발효 초기 32.
이로 보아 10일간의 알코올 투여로 간장 장해를 받고 있는 것으로 나타났으며, 미나리 발효액이 알코올 투여로 손상된 간세포 기능을 회복시키는 것으로 생각된다. 설탕물 투여군(SL)에서도 AST 및 ALT 수치가 알코올군 (ALH)에 비해 낮아지는 것으로 보아, 음주 후 숙취해소를 위해 꿀물을 마시듯 당의 섭취만으로도 알코올 분해를 도와주어 간장 장해를 감소시키는 것으로 보여 진다. TG는 설탕물 투여군(SL)에서 153.
실험동물의 체중은 알코올 섭취 시 감소하는 것으로 나타났으며, 설탕물 투여군(SL)과 미나리 발효액 투여군(DFE)에서는 알코올 투여로 인한 체중감소를 회복하는 것으로 나타났다. 간 손상 지표인 혈청 AST와 ALT의 활성은 알코올 투여군(ALH)의 AST 수치가 238.
알코올군(ALH)에 비해 설탕물 투여군(SL)이 76.1±5.4 nmol/mg, 미나리 발효액 투여군(DFE)이 59.3±2.5 nmol/mg로 두 군에서 과산화지질함량이 유의적으로 낮아지는 것으로 나타났다(p<0.05).
TC 및 HDL-C의 수치는 유의적인 차이를 보이지 않았지만, 미나리 발효액을 투여하였을 때 대조군(CON)과 가장 근접한 수치를 나타냈다. 이 결과 미나리 발효액을 섭취 후 알코올을 섭취하였을 때 간장 장해를 예방할 수 있을 것으로 생각된다.
이상의 결과를 바탕으로 밭미나리 발효액은 발효기간 동안 미나리의 항산화 성분들이 삼투압 작용에 의하여 추출되어 알코올로 유도된 간 손상에 대한 간 보호효과를 나타내며, 알코올 대사성 음료로 밭미나리 발효액을 활용하였을 때 효과가 있을 것으로 나타났다.
일반적인 식이를 한 대조군(CON)의 과산화지질함량이 119.0±19.8 nmol/mg, 알코올 투여군(ALH) 138.0±35.8 nmol/mg으로 높아지는 것을 볼 수 있었다.
00 mg/mL 로 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그 후로 감소하는 경향을 보였다. 총 플라보노이드 함량은 발효 초기 0.50 mg/mL 에서 1.05 mg/mL까지 발효기간 100일간 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. 이와 같이 총 폴리페놀 함량과 플라보노이드 함량이 시간이 경과함에 따라 감소하는 경향은 Kim et al.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미나리의 잎 효능은 무엇인가?	한방에서는 수근(水芹)이라고 하여, 생즙을 짜서 마시면 혈압이 낮아지고 피를 깨끗이 하며 해열과 진정작용을 하고 간장 질환, 신경통 및 류머티즘에도 약효가 있다고 한다. 미나리의 잎에는 향기가 좋은 정유를 함유하고 있어 발한작용 및 보온작용이 있으며, 식욕을 촉진시켜 대장 활동을 도와 변비를 예방한다(Jo et al. 2008). 그밖에도 음주 후에는 숙독을 제거하는데 사용하기도 하며, 민간요법에서는 이질을 치료하는데 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Mun et al. 1990).
	미나리의 지상부에는 어떤 성분이 함유되어 있는가?	1990). 미나리의 지상부에서 플라보노이드 성분인 isorhamnetin, hyperoside 및 persicarin과 sterol 성분이 보고되었다(Park et al. 1995).
	미나리는 한방에서 어떻게 취급되고 있는가?	채소와 녹즙의 경우 저장성이 문제되기 때문에 장기 저장과 효능을 강화할 목적으로 미나리를 효모 발효시킨 가공품도 등장하여 이용되고 있으며 일부 한방에서는 건조품을 사용하기도 한다. 한방에서는 수근(水芹)이라고 하여, 생즙을 짜서 마시면 혈압이 낮아지고 피를 깨끗이 하며 해열과 진정작용을 하고 간장 질환, 신경통 및 류머티즘에도 약효가 있다고 한다. 미나리의 잎에는 향기가 좋은 정유를 함유하고 있어 발한작용 및 보온작용이 있으며, 식욕을 촉진시켜 대장 활동을 도와 변비를 예방한다(Jo et al.

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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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