저온숙성마늘의 라디칼 소거 활성을 통한 산화스트레스 억제 효과 Oxidative Stress Inhibitory Effects of Low Temperature-Aged Garlic (Allium sativum L.) Extracts through Free Radical Scavenging Activity원문보기
본 연구에서는 마늘의 숙성 기간(15일, 30일, 60일)과 온도($60^{\circ}C$, $70^{\circ}C$)를 달리한 저온숙성마늘과 생마늘의 항산화 효과를 비교 분석하였다. DPPH와 ABTS의 라디칼 소거능과 FRAP법에 의한 환원력을 측정한 결과 $250{\mu}g/mL$에서 생마늘 추출물보다 30일 $70^{\circ}C$ 추출물과 60일 $60^{\circ}C$ 추출물의 항산화 활성이 우수하였다. 세포 내 활성산소 생성은 15일 $60^{\circ}C$ 추출물과 30일 $70^{\circ}C$ 추출물에서 높은 억제 효과를 보였으며, xanthine oxidase에 대한 활성 저해 효과 역시 15일 $60^{\circ}C$ 추출물에서 우수하였다. 항산화 효소의 유전자 발현은 LPS를 처리한 군과 생마늘 추출물보다 30일 $70^{\circ}C$ 추출물에서 높은 효과를 보였다. 본 연구 결과를 통해 저온숙성마늘이 생마늘보다 항산화 활성이 우수하다는 것을 확인함으로써 차후 항산화 건강기능식품 소재로서의 활용이 가능할 것으로 판단되나, 저온숙성마늘 추출물의 체내 생리활성 메커니즘 규명을 위해 동물실험 등의 추가적인 연구를 계속적으로 수행할 예정이다.
본 연구에서는 마늘의 숙성 기간(15일, 30일, 60일)과 온도($60^{\circ}C$, $70^{\circ}C$)를 달리한 저온숙성마늘과 생마늘의 항산화 효과를 비교 분석하였다. DPPH와 ABTS의 라디칼 소거능과 FRAP법에 의한 환원력을 측정한 결과 $250{\mu}g/mL$에서 생마늘 추출물보다 30일 $70^{\circ}C$ 추출물과 60일 $60^{\circ}C$ 추출물의 항산화 활성이 우수하였다. 세포 내 활성산소 생성은 15일 $60^{\circ}C$ 추출물과 30일 $70^{\circ}C$ 추출물에서 높은 억제 효과를 보였으며, xanthine oxidase에 대한 활성 저해 효과 역시 15일 $60^{\circ}C$ 추출물에서 우수하였다. 항산화 효소의 유전자 발현은 LPS를 처리한 군과 생마늘 추출물보다 30일 $70^{\circ}C$ 추출물에서 높은 효과를 보였다. 본 연구 결과를 통해 저온숙성마늘이 생마늘보다 항산화 활성이 우수하다는 것을 확인함으로써 차후 항산화 건강기능식품 소재로서의 활용이 가능할 것으로 판단되나, 저온숙성마늘 추출물의 체내 생리활성 메커니즘 규명을 위해 동물실험 등의 추가적인 연구를 계속적으로 수행할 예정이다.
Garlic has drawn attention as a food material for its anti-oxidative and anti-inflammatory properties as well as for prevention and treatment of cancer. In order to increase efficiency, various aging methods for garlic have been attempted. In particular, thermally processed garlic is known to have h...
Garlic has drawn attention as a food material for its anti-oxidative and anti-inflammatory properties as well as for prevention and treatment of cancer. In order to increase efficiency, various aging methods for garlic have been attempted. In particular, thermally processed garlic is known to have higher biological activities due to its various chemical changes during heat treatment. Therefore, in this study, we investigated the anti-oxidative effects of garlic extracts aged at low temperature ($60{\sim}70^{\circ}C$). In the results, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl and 2,2-azino-bis (3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulfonate) radical scavenging activities and ferric reducing ability of low temperature-aged garlic (LTAG) were similar to those of raw garlic. LTAG also showed decreased lipopolysaccharide (LPS)-induced production of reactive oxygen species, although there were not significant differences among samples. In addition, xanthine oxidase activity was inhibited by LTAG; the 15 days and $60^{\circ}C$ extract showed outstanding inhibition compared with the others. To understand the molecular mechanisms behind the anti-oxidative activity of LTAG, we performed quantitative real-time PCR analysis. The 30 days and $70^{\circ}C$ extract upregulated mRNA expression of antioxidant enzymes such as Cu/Zn-superoxide dismutase (SOD), Mn-SOD, glutathione peroxidase, and catalase in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. This result indicates that LTAG can be a functional food as a nature antioxidant and antioxidant substance.
Garlic has drawn attention as a food material for its anti-oxidative and anti-inflammatory properties as well as for prevention and treatment of cancer. In order to increase efficiency, various aging methods for garlic have been attempted. In particular, thermally processed garlic is known to have higher biological activities due to its various chemical changes during heat treatment. Therefore, in this study, we investigated the anti-oxidative effects of garlic extracts aged at low temperature ($60{\sim}70^{\circ}C$). In the results, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl and 2,2-azino-bis (3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulfonate) radical scavenging activities and ferric reducing ability of low temperature-aged garlic (LTAG) were similar to those of raw garlic. LTAG also showed decreased lipopolysaccharide (LPS)-induced production of reactive oxygen species, although there were not significant differences among samples. In addition, xanthine oxidase activity was inhibited by LTAG; the 15 days and $60^{\circ}C$ extract showed outstanding inhibition compared with the others. To understand the molecular mechanisms behind the anti-oxidative activity of LTAG, we performed quantitative real-time PCR analysis. The 30 days and $70^{\circ}C$ extract upregulated mRNA expression of antioxidant enzymes such as Cu/Zn-superoxide dismutase (SOD), Mn-SOD, glutathione peroxidase, and catalase in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. This result indicates that LTAG can be a functional food as a nature antioxidant and antioxidant substance.
따라서 최근 마늘의 기능성을 증진시키되 HMF 함량을 낮추는 저온숙성마늘의 개발이 이루어지고 있으나, 항산화 등의 생리활성에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 생마늘을 저온에서 기간별 숙성을 통해 제조한 저온숙성마늘 추출물의 항산화 활성을 평가하고, 향후 이들 소재를 활용한 기능성 식품 개발 및 이를 통한 농산물 부가가치 창출에 기여하고자 한다.
제안 방법
생마늘 추출물은 250 μg/mL 농도에서 약 30% 정도의 세포독성을 나타내었으나, 저온숙성마늘 추출물은 농도에 상관없이 세포독성을 보이지 않았다. 따라서 RAW 264.7 세포에 대한 추출물의 항산화 활성 연구를 위한 적정 농도를 100 μg/mL 농도로 설정하고 실험에 사용하였다.
밀폐용기에 통마늘을 각각 20통씩 밀봉하여 15일 60°C(1560), 15일 70°C(1570), 30일 60°C(3060), 30일 70°C(3070), 60일 60°C(6060)의 조건으로 배양기에서 숙성시킨 후, 동결 건조(Lyoph-pride Series Freeze Dryer, ilShinBioBase, Dongducheon, Korea)하여 믹서기(HR 2860, Phillips Co., Eindhoven, Netherlands)로 10분간 분쇄하였다. 분쇄한 저온숙성마늘 5 g에 70% 주정 200 mL를 넣어 30분간 초음파 추출하고, 상온에서 1시간 방치한 후 상등액을 회수하였다.
대상 데이터
실험에 사용한 마늘은 2015년 경상북도 의성군에서 재배된 통마늘을 구입하여 사용하였다. 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH), 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)(ABTS), potassium peroxodisulfate, hydrochloric acid(HCl), 2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine) (TPTZ), sodium acetate anhydrate, acetic acid, iron(Ⅲ) chloride hexahydrate(FeCl3･6H2O), iron(Ⅱ) sulfate heptahydrate(FeSO4･7H2O), lipopolysaccharide(LPS), 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide(MTT), dimethyl sulfoxide(DMSO)는 SigmaAldrich Co.
데이터처리
모든 실험은 3회 이상 실시하여 얻은 결과들을 mean± standard error of mean(SEM)으로 나타내었고, 각 실험 결과로부터 Student's t-test를 구한 후 P<0.05인 경우 유의성이 있는 것으로 판단하였다(SPSS 12.0, IBM Co., Armonk, NY, USA).
이론/모형
ABTS 라디칼 소거능 측정은 Re(19)의 방법에 따라 수행 하였으며, 7 mM ABTS 용액과 2.45 mM potassium persulfate를 1:1로 혼합하고 실온의 어두운 곳에서 12~16시간 보관하여 ABTS 라디칼을 생성시켰다. ABTS 라디칼은 732 nm에서 흡광도가 0.
DPPH 라디칼 소거능은 Mensor(18)의 방법에 따라 측정하였다. 즉 0.
환원력 측정은 FRAP법(20)을 이용하여 수행하였다. 반응액은 300 mM acetate buffer(pH 3.
성능/효과
LPS로 유도된 산화스트레스를 억제하기 위한 기전을 확인하기 위해 RAW 264.7 세포에 저온숙성마늘 추출물을 처리한 후 LPS로 자극하여 항산화 효소의 mRNA를 RT-PCR로 측정한 결과(Fig. 5), Cu/Zn-SOD와 Mn-SOD의 mRNA 발현은 LPS로 자극한 세포에 비해 30일 70°C 추출물의 유전자 발현이 유의적으로 증가하는 것을 확인하였다. GPx와 catalase 유전자 발현도 30일 70°C 추출물과 60일 60°C 추출물에서 역시 증가하는 것을 확인하였다.
3에 나타낸 바와 같이 LPS를 처리하였을 때 대조군에 비해 ROS가 많이 생성되는 것을 확인할 수 있었다. ROS가 생성된 세포에 생마늘 추출물과 저온숙성마늘 추출물을 처리하였을 때 모든 시료에서 높은 ROS 생성 억제 효과를 나타내었으나 추출물 간의 유의적인 차이는 보이지 않았다.
4와 같다. 생마늘 추출물의 xanthine oxidase 활성은 약 55%가 저해되었으며, 대부분의 저온숙성마늘 추출물도 xanthine oxidase 활성을 저해시키는 것을 확인하였다. 특히 15일 60°C 추출물이 약 69%의 높은 저해 효과를 보였으며, 15일 70°C 추출물도 47%의 저해 효과를 보였다.
1A와 같으며, 처리 농도가 증가할수록 라디칼 소거능은 증가하였다. 생마늘 추출물의 경우 250 μg/mL 농도에서 약 20%의 소거능을 나타내었으나, 대부분의 저온숙성마늘 추출물은 250 μg/ mL 농도에서 생마늘 추출물보다 더 높은 소거능을 보였다. 특히 60일 60°C 추출물은 약 30%의 소거능을 보였으며, 30일 70°C 추출물도 우수한 소거능을 보였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
생마늘 특유의 강한 향과 매운맛으로 인해 섭취 시 생기는 거부감을 줄이는 방법으로 만들어진 마늘 제품은?
이러한 요인을 극복하기 위해 마늘이 지니고 있는 생리활성 기능은 유지하면서 강한 향과 매운맛을 보완시키기 위한 연구 방법이 개발되고 있는데, 그 대표적인 방법으로 마늘에 열처리를 하거나 숙성기간의 변화를 주는 것이다. 이 과정을 통해 가공된 제품이 흑마늘과 홍마늘로 이들은 일정한 온도에서 숙성을 거쳐 원하는 색을 띠게 되며, 가공 정도에 따라 화학적 성분 변화 및 풍미, 생리활성 기능의 차이를 나타낸다(11). 숙성마늘은 생마늘을 40~90°C의 온도에서 수십 일간 숙성시킴으로써 allicin 감소 및 폴리페놀과 플라보노이드 증가 등의 성분 변화가 일어난다.
항산화 방어 시스템이 작동되는 이유는?
생체 내에서는 활성산소 및 활성질소를 포함하는 자유라디칼이 생성되면 이를 제거하기 위해 항산화 방어 시스템이 작동되며, 정상적 상태에서는 이 시스템을 통해 외부의 자극으로부터 신체를 보호한다. 그러나 항산화 방어시스템의 작동에 이상이 생기면 신체는 활성산소를 제거하지 못하는 산화스트레스 상태로 빠지게 되며, 세포와 조직을 구성하는 단백질, 지질, 세포막과 DNA 등의 손상을 초래하여 이로인한 돌연변이 및 염증, 발암 등 각종 질병을 유발시킨다(1-3).
항산화 방어시스템의 작동이 안될때 문제점은?
생체 내에서는 활성산소 및 활성질소를 포함하는 자유라디칼이 생성되면 이를 제거하기 위해 항산화 방어 시스템이 작동되며, 정상적 상태에서는 이 시스템을 통해 외부의 자극으로부터 신체를 보호한다. 그러나 항산화 방어시스템의 작동에 이상이 생기면 신체는 활성산소를 제거하지 못하는 산화스트레스 상태로 빠지게 되며, 세포와 조직을 구성하는 단백질, 지질, 세포막과 DNA 등의 손상을 초래하여 이로인한 돌연변이 및 염증, 발암 등 각종 질병을 유발시킨다(1-3). 최근 건강수명 연장에 관심이 높은 현대인들의 산화스트레스와 질병에 효과적인 기능성 소재를 의약품보다 식품을 섭취하고자 하는 욕구가 증대되어 기능성 식품 시장 확대 및 활성화를 불러왔고, 또한 관련 연구도 활발히 진행되고 있다(4,5).
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