[논문]사과 과피 추출물의 염증 관련 효소 억제 효과

김일낭

doi:10.9721/kjfst.2015.47.4.534

사과 과피 추출물의 염증 관련 효소 억제 효과
Inhibitory Effects of Apple Peel Extract on Inflammatory Enzymes 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.47 no.4, 2015년, pp.534 - 538

초록
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본 연구는 사과 과육을 이용한 잼, 음료, 소스, 통조림 등을 가공하는 과정 중 부수적으로 발생하는 사과 과피의 활용을 위해 70% 에탄올 추출물을 이용하여 생리활성을 측정하였다. 이를 위해 사과 과피 추출물의 총 페놀 및 플라보노이드 함량을 측정하고 항산화 활성과 항염 효과를 평가하였다. 사과 과피 추출물의 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량은 각각 $6.8{\pm}0.5mgGAE/g$, 플라보노이드는 $3.3{\pm}0.3mgCE/g$으로 나타났다. 항산화 활성을 평가하기 위해 측정한 DPPH 라디칼 소거능은 추출물의 농도에 의존적으로 증가하여 0.1, 0.5 및 1.0 mg/mL의 농도에서 각각 $18.9{\pm}1.6$, $46.3{\pm}2.3$ 및 $58.1{\pm}3.9%$로 나타났다(p<0.05). 사과 과피 추출물에 의한 염증 관련 효소 활성 억제 효과를 측정한 결과 $sPLA_2$ 활성은 0.5 및 1.0 mg/mL 농도에서 각각 $26.9{\pm}1.4$ 및 $53.5{\pm}2.3%$ 유의적으로 감소하였다(p<0.05). COX-2 활성 억제 효과는 0.1, 0.5 및 1.0 mg/mL의 모든 농도에서 각각 $16.7{\pm}2.6$, $43.6{\pm}3.0$ 및 $64.8{\pm}5.4%$로 유의적이었으나 COX-1 활성은 1.0 mg/mL에서만 13.4% 유의적인 저해효과를 나타냈다(p<0.05). LOX 활성 저해 효과 또한 0.1, 0.5 및 1.0 mg/mL 농도에서 각각 $11.9{\pm}1.3$, $27.4{\pm}2.7$ 및 $44.4{\pm}4.5%$로 나타나 유의적인 항염 효과를 보였다(p<0.05). 본 연구결과는 사과 과피 추출물이 라디칼 소거능을 통한 항산화 효과를 가지고, 다양한 염증 관련 효소의 활성을 억제함으로써 염증 반응을 전반적으로 조절하고 완화시킬 수 있음을 보여주어, 사과를 이용한 제품의 가공 과정에서 부산물로 생기는 과피를 항산화 및 항염 효과를 가지는 건강기능성식품 소재로 이용할 수 있는 가능성을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the biological benefits of apple peel. The antioxidant and anti-inflammatory activities of a 70% ethanol extract of apple peel were examined. The total phenolic compound and flavonoid contents of apple peel were $6.8{\pm}0.5mg$ gallic acid equivalent/g of fresh weight and $3.3{\pm}0.3mg$ catechin equivalent/g of fresh weight, respectively. Antioxidant activity was evaluated by measuring 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity. The DPPH radical scavenging activity of apple peel was $18.9{\pm}1.6$, $46.3{\pm}2.3$ and $58.1{\pm}3.9%$ at concentrations of 0.1, 0.5 and 1.0 mg/mL, respectively (p<0.05). The anti-inflammatory effect was investigated by measuring the inhibition of inflammatory enzymes. Apple peel significantly inhibited secretory phospholipase, cyclooxygenase-1, cyclooxygenase-2, and lipoxygenase activity by up to $53.5{\pm}2.3$, $13.4{\pm}1.8$, $64.8{\pm}5.4$ and $44.4{\pm}4.5%$, respectively (p<0.05). Taken together, these findings suggest that apple peel may act as an antioxidant by radical scavenging and may possess potential anti-inflammatory properties for suppressing the activity of inflammatory enzymes. These results also suggest that apple peel can be utilized as a health functional food ingredient possessing antioxidant and anti-inflammatory activities.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 사과 과피의 총 페놀 및 플라보노이드 함량, 라디칼소거능을 통한 항산화 활성을 측정함과 더불어 전반적인 염증 관련 효소계에 미치는 영향을 측정하여 항염 효과를 평가함으로써 사과 제품의 제조 및 가공 시 발생하는 부산물인사과 껍질을 건강기능성 소재로서 개발하기 위한 기초 자료를 제시하고자 하였다.

제안 방법

사과과피 추출물에 의한 염증관련 효소인 sPLA₂, COX-1, COX2 및 LOX의 활성 저해 효과를 측정하였다. sPLA₂ inhibitor screening assay kit를 이용하여 사과 과피 추출물에 의한 sPLA₂활성 억제 정도를 microplate reader (Model 680, Bio-Rad, Hercules, CA, USA)로 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 사과는 대형마트에서 구입하여 세척하고 껍질부분만을 동결건조한 후 식품분쇄기를 이용하여 분쇄하였다. 동결건조한 사과껍질 분말 10 g에 70% 에탄올을 200 mL 가한 후 환류냉각기로 30분간 추출하였다.

데이터처리

모든 실험결과는 3회 반복 실시하여 결과를 평균±표준편차로 표시하였다. 각 실험군별 유의성은 SPSS (Statistical Package for the Social Science) 15.0 프로그램을 이용하여 ANOVA로 분석하였으며 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test로 검정하였다.
모든 실험결과는 3회 반복 실시하여 결과를 평균±표준편차로 표시하였다. 각 실험군별 유의성은 SPSS (Statistical Package for the Social Science) 15.

성능/효과

사과 과피의 항염 효과 평가를 위해 조사한 LOX 활성 억제능 은 Fig. 5와 같이 사과 과피 추출물 0.1, 0.5 및 1.0 mg/mL은 각각 11.9±1.3, 27.4±2.7 및 44.4±4.5%의 유의적인 LOX 활성 억제 효과를 보였으며(p<0.05), 이러한 항염 효과는 사과 과피 추출물 농도에 의존적인 양상을 나타냈다. LOX 또한 COX-2와 마찬가지로 아라키돈산을 기질로 하여 염증 매개 물질을 생성하는 효소이며(21), COX-2 경로만을 저해하는 약물은 LOX 경로가 활발해져 부작용이 생긴다고 보고 되어(20), COX-2와 함께 LOX를 억제해야 효과적인 항염 작용이 발현될 수 있다.
1과 같다. 사과 과피 추출물은 0.1, 0.5 및 1.0 mg/mL의 농도에서 각각 18.9±1.6, 46.3±2.3 및 58.1±3.9%의 유의적인 DPPH 라디칼 소거능을 보였으며(p<0.05), 사과 과피 추출물의 농도가 증가함에 따라 항산화 활성이 증가하는 것으로 나타났다. 11종의 과일 껍질을 대상으로 항산화 효과를 측정한 실험에서 10 mg/mL의 사과 껍질은 참외, 오렌지, 귤, 골드키위 및 바나나 껍질과 함께 90% 이상의 우수한 DPPH 라디칼 소거능을 나타냈다(16).
LOX 또한 COX-2와 마찬가지로 아라키돈산을 기질로 하여 염증 매개 물질을 생성하는 효소이며(21), COX-2 경로만을 저해하는 약물은 LOX 경로가 활발해져 부작용이 생긴다고 보고 되어(20), COX-2와 함께 LOX를 억제해야 효과적인 항염 작용이 발현될 수 있다. 사과 과피 추출물은 모든 농도에서 유의적으로 LOX 활성을 저해하여 COX-2와 LOX 경로를 모두 저해할 수 있는 식품 소재의 가능성을 보여주었다. 또한 LOX는 염증과 알레르기 반응을 매개하여 천식 및 아토피와 같은 증상을 유발하는데 중요한 역할을 하는 효소이며(22), LOX와 같은 염증 유발 효소를 저해할 수 있는 천연 항염 물질 개발을 위한 연구들이 행해지고 있다(23).
위의 결과들을 통해 사과 과피 추출물은 염증 개시 효소인 sPLA₂ 활성을 억제하고, 다음 염증 반응 단계 효소인 COX-2와 LOX 활성을 저해하여 전반적인 염증 관련 효소를 억제함으로써 염증 반응을 예방하고 완화시킬 수 있음을 시사한다. 본 연구결과는 사과 과피가 천연 항염 소재로 개발될 수 있는 가능성을 제시하고 있으며, 아직까지 사과 과피에 의한 항염 효과를 포괄적으로 조사한 연구는 거의 없어 향후 사과 과피를 대상으로 염증성 사이토카인 분비 억제 등의 조사를 통해 사과 과피의 항염 활성 및 그 메커니즘을 밝히는 추가 연구가 필요할 것으로 보여진다.
6 mg GAE/g으로 나타났다(4). 이러한 결과는 사과의 품종, 산지, 추출방법 등에 따라 총 페놀 및 플라보노이드 함량에 차이가 있을 수 있음을 보여준다.

후속연구

활성을 억제하고, 다음 염증 반응 단계 효소인 COX-2와 LOX 활성을 저해하여 전반적인 염증 관련 효소를 억제함으로써 염증 반응을 예방하고 완화시킬 수 있음을 시사한다. 본 연구결과는 사과 과피가 천연 항염 소재로 개발될 수 있는 가능성을 제시하고 있으며, 아직까지 사과 과피에 의한 항염 효과를 포괄적으로 조사한 연구는 거의 없어 향후 사과 과피를 대상으로 염증성 사이토카인 분비 억제 등의 조사를 통해 사과 과피의 항염 활성 및 그 메커니즘을 밝히는 추가 연구가 필요할 것으로 보여진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	triterpenoid는 어떤 염증성 사이토카인의 합성을 억제하는가?	사과 과피의 항염 효과를 측정한 연구에서 사과 과피 추출물이 염증 관련 지표들인 tumor necrosis factor (TNF)-α, interleukin (IL)-6, prostaglandin E2, cyclooxygenase (COX)-2 및 nuclear factor (NF)-κB의 수준을 낮추는 것으로 보고되었으며(7), 또 다른 연구에서 사과과피는 COX-2와 lipoxygenase (LOX) 효소 활성을 저해하는 것으로 나타났다(8). 사과 과피에 함유되어 있는 파이토케미컬들을 대상으로 한 연구에서 triterpenoid는 염증과 관련한 다양한 유전자의 발현을 저해하였으며, 염증성 사이토카인인 IP-10, sICAM,IL-23 및 GROα의 합성을 억제시켰다(9). 그리고 사과 과육에는 거의 존재하지 않으나 과피에 대부분 존재하는 quercetin은 COX 및 LOX의 생성을 억제하고(10,11), TNF-α를 저해하며(12), nitric oxide 생성 및 nitro oxide synthase (NOS) 발현을 감소시킨다고 보고 되었다(13).
	사과 과피에 대부분 존재하는 quercetin은 어떤 기능이 있다고 보고되었는가?	사과 과피에 함유되어 있는 파이토케미컬들을 대상으로 한 연구에서 triterpenoid는 염증과 관련한 다양한 유전자의 발현을 저해하였으며, 염증성 사이토카인인 IP-10, sICAM,IL-23 및 GROα의 합성을 억제시켰다(9). 그리고 사과 과육에는 거의 존재하지 않으나 과피에 대부분 존재하는 quercetin은 COX 및 LOX의 생성을 억제하고(10,11), TNF-α를 저해하며(12), nitric oxide 생성 및 nitro oxide synthase (NOS) 발현을 감소시킨다고 보고 되었다(13).
	사과 과피의 항염 효과를 측정한 연구에서 사과 과피 추출물이 염증 관련 지표인 무엇의 수준을 낮추는 것으로 보고 되었는가?	사과 과육을 이용한 잼, 음료, 소스, 통조림 등을 가공하는 과정 중 발생하는 사과 껍질의 양이 상당한 양에 이르고 있음에도 불구하고(3,6) 사과 과피를 이용한 연구는 대부분 항산화 활성에 관한 것들이며 이에 비해 항염 효과에 대한 연구는 부족한 실정이다. 사과 과피의 항염 효과를 측정한 연구에서 사과 과피 추출물이 염증 관련 지표들인 tumor necrosis factor (TNF)-α, interleukin (IL)-6, prostaglandin E2, cyclooxygenase (COX)-2 및 nuclear factor (NF)-κB의 수준을 낮추는 것으로 보고되었으며(7), 또 다른 연구에서 사과과피는 COX-2와 lipoxygenase (LOX) 효소 활성을 저해하는 것으로 나타났다(8). 사과 과피에 함유되어 있는 파이토케미컬들을 대상으로 한 연구에서 triterpenoid는 염증과 관련한 다양한 유전자의 발현을 저해하였으며, 염증성 사이토카인인 IP-10, sICAM,IL-23 및 GROα의 합성을 억제시켰다(9).

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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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