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문제 정의
- 따라서 광범위한 해양생물자원의 유용 생리활성 평가에 따른 생물 소재 개발 연구가 지속적으로 필요하며, 특히 한국의 경우 세계 4위의 생산량을 가지는 해조류(13)에 대한 보다 적극적인 생리활성 연구 및 산업적 이용 연구가 필요하다. 본연구에서는 해양생물 유래 천연 기능성 소재 개발 연구의 일환으로 추출 용매를 달리한 국내산 주요 해조류 추출물의 항산화 및 a-glucosidase 저해 활성을 조사하였다.
- a-Oucosidase 저해제는 소장점막의 미세융모막에 존재하는 이당류의 분해효소를 가역적으로 억제하여 탄수화물의 흡수를 지연시키는 역할을 하며, 소장 전체에 포도당이 흡수되어 식후혈당 상승을 완만하게 한다(31). 해조류 추출물의 a -glucosidase 저해 활성을 측정하여 향후 혈당상승 억제제로 활용될 수 있는 소재로서의 가능성을 검토하였다. 해조류 추출물(0.
가설 설정
- 3)Meats with different superscripts in a column indicate significant differences (p<0.05).
제안 방법
- 10종의 해조류 분말을 물과 에탄올을 용매로 하여 추출물을 제조하였다 열수 추출은 각각의 해조류 20 g에 증류수 1 L를 첨가하여 121C에서 15분간 열수추출하였고, 에탄올추출은 해조류 20 g에 에탄올 1 L를 첨가하여 하루 동안 200 rpm에서 교반하여 추출하였다. 열수추출물과 에탄올 추출물은 원심분리 (Centrige 5810R, Effendorf, Hmburg, Germany) 후 여과하여 vacuum evaporator(WB2000, ledolph, Schwabach, Gennany)에서 농축하였고 일정한 양을 각각의 추출 용매에 녹여 항산화 및 a-glucosidase 저해 활성 측정에 사용하였다.
- 5로 조정한 tris-Hd bufifer 용액 3 mL와. 72 mM pyrogallol 200 μL를 가하고 25℃에서 10분간 반응시킨 후 1 N HCl 1 mL를 가하여 반응을 정지시키고 420 nm에서 흡광도를 측정하였으며 계산식, SOD-like activity(%) = 100-[(OD of sample/OD of control)x 100]에 의하여 활성을 산출하였다.
- DPPH radical 소거능의 측정은 Blois의 방법(17)을 변형하여 시료 0.4 mL에 0.4 mM DPPH(a, a-diphenyl-β -pictylhydrazyl, Sigma-Aldrich Co.) 에탄올 용액 0.8 mL을 진탕 혼합하고, 10분간 방치 후 분광광도계를 사용하여 525 nm에서 홉과도를 측정하여 계산식, DPPH radical scavenging ability(%)=100-[(OD of sample/OD of control)x 100] 의하여 활성을 산출하였다.
- 1 mL를 섞은 후 37C에서 1시간 반응시켰다 반응 혼합물을 잘 섞은 다음 2 mL TBA/TCA 시약을 가하고 다시 혼합 후 끓는 물에서 15분간 가열시켰다. 가열 후 찬물에서 식힌 후 3, 000 rpm에서 10분간 원심분리 시킨 상등액을 531 nm에서 흡광도를 측정하였고, 공시료는 시료 대신에 증류수를 가하여 같은 방법으로 측정하였으며 계산식, TBARS(inhibition of lipid randdity, %)=100-[(OD of sample/OD of control)x 100]에 의하여 활성을 산출하였다.
- rpm에서 교반하여 추출하였다. 열수추출물과 에탄올 추출물은 원심분리 (Centrige 5810R, Effendorf, Hmburg, Germany) 후 여과하여 vacuum evaporator(WB2000, ledolph, Schwabach, Gennany)에서 농축하였고 일정한 양을 각각의 추출 용매에 녹여 항산화 및 a-glucosidase 저해 활성 측정에 사용하였다.
- 지방 산패 억제 효과는 Buege 와 Aust(21) 의 thiobarbituric add reactive substancesflBARS) 방법을 변형하여 측정하였다. 상온에서 추출물 0.
- 4)으로 희석하여 사용하였다. 추출물 50 μL에 ABTS 용액 950 μL를 첨가하여 암소에서 10분간 반응시킨 후 732 nm에서 흡광도를 측정하여 계산식, ABTS radical scavaiging ability(%)=100-[(QD of sanple/ QD of control)x 100] 에 의하여 활성을 산출하였다.
- 해양생물 유래 기능성 소재 개발 연구의 일환으로 국내 자생하는 감태 외 9종(곰피, 대황, 매생이, 모자반, 미역, 지충이, 청각, 톳, 파래)의 해조류을 이용하여 열수 및 에탄올 추출물을 제조하여 추출물의 항산화 활성 및 a -glucosidase 저해활성을 조사하였다. 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 대황 에탄올 추출물에서 각각 150.
대상 데이터
- 실험재료는 국내 연안에 자생하는 해조류 중 식용이 가능한 감태(Ecldonia cava), 곰피(Ecldonia stoloni&ra), 대황 {Eisenia bicyclis), 매생이 (Capsosiphon /ulvescens), 모자반 {Sargassum fulvelluni), 미역(Undaria pinnatifida), 지중이 VSargassum tbunbergil), 청각(Codium fragile), 톳(Hizikia fusiformis), 파래(Enteromarpha prolifera)를 사용하였다. 해조류는 울릉도 제주도 등 각각의 산지로부터 구매하여 흐르는 물로 여러 번 세척하여 염분을 제거한 뒤 60℃에서 12시간 동안 열풍건조하였으며, 건조한 시료는 분쇄기 (IKA® All basic, IKA® Werfe GmbH & Co.
- 해조류는 울릉도 제주도 등 각각의 산지로부터 구매하여 흐르는 물로 여러 번 세척하여 염분을 제거한 뒤 60℃에서 12시간 동안 열풍건조하였으며, 건조한 시료는 분쇄기 (IKA® All basic, IKA® Werfe GmbH & Co., KG, Staufen Germany) 를 이용하여 40 mesh 이하로 분쇄한 후 추출물 제조에 사용하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 반복으로 행하였으며, 평균치간의 유의성은 SPSS(Statistical Package for Social Sdences, 19.0, SPSS Inc., Chicago, IL. USA) software를 이용, p<0.05수준으로 Duncan's multiple range test에 의하여 검정하였다.
이론/모형
- ABTS[2, 2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic add) diammonium salt, Sigma- Aldrich Co.] radical 소거능은 ABTS radical cation decolorization assay(18)를 이용하여 측정하였다. 7.
- 총 폴리페놀 함량 측정은 Folin-Denis 법(15)에 따라 시료 1 mL에 0.2 N Folin-Gocalteu's phenol reagoit(Sigma-Aldrich Co., St Louis, MO, USA) 1 mL를 가하여 실온에서 3분간 반응시킨 후 75% NaKQ 1 mL을 가한 후 암소에서 1시간 동안 방치한 후 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 garUc acid를 표준물질로 한 표준곡선에 의하여 산출하였다.
- 총 플라보노이드 함량은 Abdel-Hameed(16)의 방법에 따라 시료 1 mL에 5% sodium nitrite 0.15 mL를 기.한 후 25C에서 6분간 방치한 다음 10% aluminium chloride 0.
성능/효과
- 17, 48. 07, 97.75, 87.13%를 나타내 었으며, 에탄올 추출물의 경우 각각 98.04, 86.90, 97.81, 97.97%를 나타내었다. 항산화 활성의 결과와 같이 총 폴리페놀 함량이 높은 해조류가 a-glucosidase 저해 활성이 뛰어난 것으로 판단되며, 이는 vanillic add, pthydroxybenzaldehycle 과 같은 phenoUc add계 및 플라보노이드계 화합물이 항산화 효과뿐만 아니라 높은 a-glucosidase 저해활성을 나타낸다는 보고(32)와 일치하였다.
- 2)Means with different superscripts in a column indicate agnificant differences (p<0.05).
- 36, 8626%로 가장 높은 소거능을 나타내었다. ABTS radical 소거능은 모든 해조류 추출물에서 활성을 나타내었으며, 감태, 대황, 지충이 추출물은 열수와 에탄올 추출물에서 모두 99% 이상의 높은 활성을 나타내었으며, 곰피 열수와 에탄올 추출물은 각각 84.03, 99.58%를 나타내었다. 이상의 결과 해조류 추출물은 음이온 소거 능을 측정하는 DPPH radical 소거능보다 양이온 소거 능을 측정하는 ABTS radical 소거능이 우수하였으며, 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 비교적 높은 감태, 곰피, 대황, 지충이 추출물에서 DPPH 및 ABTS radical 소거능 역시 우수하였다.
- 02 m이g으로 가장 많았다. DPPH radical 소거능은 대황, 감태, 지충이 에탄올 추출물이 각각 86.26, 78.72, 68.32%를 나타내었으며, ABTS radical 소거능은 대황, 감태, 지충이 열수 및 에탄올 추출물에서 모두 99% 이상의 높은 활성을 나타내었다. SOD 유사활성과 환원력은 대황 에탄올 추출물이 21.
- 32%를 나타내었으며, ABTS radical 소거능은 대황, 감태, 지충이 열수 및 에탄올 추출물에서 모두 99% 이상의 높은 활성을 나타내었다. SOD 유사활성과 환원력은 대황 에탄올 추출물이 21.34%, 1.710(ODt«))으로 가장 높았으며, 지방산패억제능도 대황 에탄올 추출물에서 83.95%로 가장 높았다. 또한, 해조류 추출물의 a-glucosidase 저해 활성은 대황, 감태, 지충이 열수 추출물에서 97.
- 95%로 가장 높았다. 또한, 해조류 추출물의 a-glucosidase 저해 활성은 대황, 감태, 지충이 열수 추출물에서 97.75, 95.17, 87.13%를 나타내었으며, 에탄올 추출물에서는 3종류 모두 약 98%의 높은 저해 활성을 나타내었다. 해조류 중 대황, 감태, 지충이의 항산화 활성 및 a-glucosidase 저해활성이 우수하여 천연 기능성 소재 개발을 위한 좋은 원료가 될 수 있을 것으로 사료되며, 기능성소재로 사용하기 위하여 적용할 제품에 따라 추출물의 재료, 첨가농도 제품의 생리활성 등과 관련된 광범위한 연구가 요구된다.
- 21%의 지방 산패억제 능을 나타내었으며, 다른 해조류의 경우 1 mg/mL의 농도에서 지방산패억제능이 나타나지 않았다. 반면에 해조류 에탄올 추출물은 모든 시료에서 27.60-83.95% 범위의 지방 산패억제 능을 나타내었으며, 그 중 대황 에탄올 추출물이 83.95%로 가장 높았다.
- 39%로 가장 높았다. 반면에 해조류 에탄올 추출물은 열수 추출물에 비해 높았으며, 7.05~21.34%의 범위를 나타내었고, 열수 추출물에서와 같이 대황 에탄올 추출물이 21.34%로 가장 높았다. SOD 효소는 식물이나 동물에 있어 활성산소를 제거하는 항산화 효소로 알려져 있으며, 이러한 SOD 유사활성을 갖는 항산화 물질로는 phenolic adds, flavonoids, anthocyanins 및 isoflavonoids 와같은 페놀성 화합물들이 알려져 있다(26, 27).
- 1과 같다. 본 연구에 사용한 해조류의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 에탄올 추출물이 물 추출물보다 더 높은 경향을 나타내었다. 총 폴리페놀 함량은 대황(EB) 열수 추출물과 에탄올 추출물이 각각 98.
- 항산화 활성의 결과와 같이 총 폴리페놀 함량이 높은 해조류가 a-glucosidase 저해 활성이 뛰어난 것으로 판단되며, 이는 vanillic add, pthydroxybenzaldehycle 과 같은 phenoUc add계 및 플라보노이드계 화합물이 항산화 효과뿐만 아니라 높은 a-glucosidase 저해활성을 나타낸다는 보고(32)와 일치하였다. 본 연구에서 국내 자생하는 해조류를 대상으로 항산화 및 a-glucosidase 저해 활성을 비교한 결과, 대황, 감태, 지충이 등의 갈조류에 속하는 해조류가 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 많았고, 항산화 활성 및 a-glucosidase 저해 활성도 우수하였다. 따라서 생리활성이 우수한 해조류를 원료로 사용하여 기능성 소재를 개발하고 이를 활용한 다양한 제품화 관련 추가 연구가 필요하다.
- 1 이하의 낮은 환원력을 나타내었다. 에탄올 추출물의 경우 0.0602.710의 범위를 나타내었으며, 그 중 대황, 감태, 지충이, 곰피 에탄올 주출물이 각각 1.710, 1.472, 0.702, 0.459로 다른 해조류에 비해 높았다. 이상의 결과 열수 추출물에 비해 에탄올 추출물에서 환원력이 높았으며, phenol성 물질이 항산화능을 포함한 다양한 생리적 효능을 나타내며 이는 주로 환원력에 의한 효과라고 보고한 결과(28)와 같이 환원력이 우수한 해조류인 대황은 다양한 항산화 및 생리활성 기능성 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 459로 다른 해조류에 비해 높았다. 이상의 결과 열수 추출물에 비해 에탄올 추출물에서 환원력이 높았으며, phenol성 물질이 항산화능을 포함한 다양한 생리적 효능을 나타내며 이는 주로 환원력에 의한 효과라고 보고한 결과(28)와 같이 환원력이 우수한 해조류인 대황은 다양한 항산화 및 생리활성 기능성 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 58%를 나타내었다. 이상의 결과 해조류 추출물은 음이온 소거 능을 측정하는 DPPH radical 소거능보다 양이온 소거 능을 측정하는 ABTS radical 소거능이 우수하였으며, 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 비교적 높은 감태, 곰피, 대황, 지충이 추출물에서 DPPH 및 ABTS radical 소거능 역시 우수하였다. 이러한 결과는 각 추출물이 함유하고 있는 총 페놀 화합물의 함량이 증가하면서 항산화 활성도 증가한다는 Seo 등(25)의 보고와 유사하였다.
- 저해활성을 조사하였다. 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 대황 에탄올 추출물에서 각각 150.81, 77.02 m이g으로 가장 많았다. DPPH radical 소거능은 대황, 감태, 지충이 에탄올 추출물이 각각 86.
- 본 연구에 사용한 해조류의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 에탄올 추출물이 물 추출물보다 더 높은 경향을 나타내었다. 총 폴리페놀 함량은 대황(EB) 열수 추출물과 에탄올 추출물이 각각 98.75 150.81 mg/g으로 가장 높았으며, 감태(EQ, 지충이(ST), 곰피応S), 매생이 (CF), 톳(HF), 파래 (EP), 모자반(SF), 청각(CFr), 미역 (UP) 순으로 나타났다. 이는 갈조류들이 녹조류 및 홍조류 보다 폴리페놀 함량이 많다는 Ahn 등(23)의 연구 결과와 일치하였다.
- 2와 같이 나타났다. 추출 용매에 따른 환원력(ODm)은 열수 추출물에서 0.010-0.876 범위를 나타내었으며, 대황 열수 추출물이 0.876으로 높은 환원력을 나타내었고, 매생이, 모자반, 미역, 청각, 톳, 파래는 0.1 이하의 낮은 환원력을 나타내었다. 에탄올 추출물의 경우 0.
- 이는 갈조류들이 녹조류 및 홍조류 보다 폴리페놀 함량이 많다는 Ahn 등(23)의 연구 결과와 일치하였다. 플라보노이드 함량도 대황 열수 추출물과 에탄올 추출물이 각각 31.77, 77.02 mg/g으로 가장 높았으며, 총 폴리페놀 함량과 유사한 경향을 나타내었다. 항산화 물질 중 폴리페놀 화합물들은 우수한 항산화 활성을 가지는 것으로 알려져 있으며, 이는 free radical을 안정화시키는 phenolic ring이 존재하기 때문이다.
- 1과 같이 나타났다. 해조류 열수 추출물은 0.79~16.39%의 범위를 나타내었으며, 대황 열수 추출물이 16.39%로 가장 높았다. 반면에 해조류 에탄올 추출물은 열수 추출물에 비해 높았으며, 7.
- 4와 같다. 해조류 열수 추출물은 대황과 감태에서 각각 기82, 8.21%의 지방 산패억제 능을 나타내었으며, 다른 해조류의 경우 1 mg/mL의 농도에서 지방산패억제능이 나타나지 않았다. 반면에 해조류 에탄올 추출물은 모든 시료에서 27.
- 해조류 추출물의 a -glucosidase 저해 활성을 측정하여 향후 혈당상승 억제제로 활용될 수 있는 소재로서의 가능성을 검토하였다. 해조류 추출물(0.1 mg/mL)의 a-glucosidase 저해활성은 비교적 감태, 곰피, 대황, 지충이 추출물에서 높게 나타내었으며, 열수 추출물의 경우 각각 95.17, 48. 07, 97.
- 해조류 추출물의 DPPH radical 소거능은 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량^ 높은 감태, 곰피, 대황, 지충이 추출물에서 비교적 높은 활성을 나타내었으며, 대황 열수 추출물과 에탄올 추출물이 각각 63.36, 8626%로 가장 높은 소거능을 나타내었다. ABTS radical 소거능은 모든 해조류 추출물에서 활성을 나타내었으며, 감태, 대황, 지충이 추출물은 열수와 에탄올 추출물에서 모두 99% 이상의 높은 활성을 나타내었으며, 곰피 열수와 에탄올 추출물은 각각 84.
후속연구
- 지구 표면적의 70%를 차지하는 해양에는 지구 생물 종의 80% 이상이 서식하고 있으며, 다양한 해양 생물들은 육상생물과는 전혀 다른 생활환경으로 인해 특이한 생리활성물질을 보유하고 있다(13, 14). 따라서 광범위한 해양생물자원의 유용 생리활성 평가에 따른 생물 소재 개발 연구가 지속적으로 필요하며, 특히 한국의 경우 세계 4위의 생산량을 가지는 해조류(13)에 대한 보다 적극적인 생리활성 연구 및 산업적 이용 연구가 필요하다. 본연구에서는 해양생물 유래 천연 기능성 소재 개발 연구의 일환으로 추출 용매를 달리한 국내산 주요 해조류 추출물의 항산화 및 a-glucosidase 저해 활성을 조사하였다.
- 본 연구에서 국내 자생하는 해조류를 대상으로 항산화 및 a-glucosidase 저해 활성을 비교한 결과, 대황, 감태, 지충이 등의 갈조류에 속하는 해조류가 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 많았고, 항산화 활성 및 a-glucosidase 저해 활성도 우수하였다. 따라서 생리활성이 우수한 해조류를 원료로 사용하여 기능성 소재를 개발하고 이를 활용한 다양한 제품화 관련 추가 연구가 필요하다.
- 13%를 나타내었으며, 에탄올 추출물에서는 3종류 모두 약 98%의 높은 저해 활성을 나타내었다. 해조류 중 대황, 감태, 지충이의 항산화 활성 및 a-glucosidase 저해활성이 우수하여 천연 기능성 소재 개발을 위한 좋은 원료가 될 수 있을 것으로 사료되며, 기능성소재로 사용하기 위하여 적용할 제품에 따라 추출물의 재료, 첨가농도 제품의 생리활성 등과 관련된 광범위한 연구가 요구된다.
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