본 연구에서 92종의 한약재로부터 물과 ethanol을 용매추출물에 대하여 HAase의 저해에 의한 항염증 효과를 측정한 결과 물 추출물에서는 E. officinalis(86.8%), T. orientalis(80.8%), C. semen(66.5%), M. azedarach(74.7%), S. pubescen (61.3%), S. chinensis(49.15%) 등이 높게 나타났다. Ethanol 추출물에서는 A. altissima와 S. chinensis 추출물이 90% 이상의 높은 항염증 활성을 나타내었다. 이들 중 물과 에탄올 추출물에서 모두 항염증 활성이 높게 측정된 S. chinensis가 선발되었다. 선별된 삼백초의 유효성분을 보다 효율적으로 추출할 방안을 확립하기 위하여 인체에 유해하지 않은 용매로 물과 ethanol을 선택하여 추출 최적조건을 살펴보았다. Phenolic 성분의 추출을 위한 최적조건은 50% ethanol을 사용하여 12시간 추출이 최적이었다. Phenolic 성분의 추출을 위해서는 ethanol이 물보다 더 효율적이었다. 최적조건에서 추출된 삼백초 추출물의 염증억제 활성은 $100{\sim}250{\mu}g/mL$ phenolic 농도로 첨가했을 때 70~80%의 염증 억제 효과를 나타내었으나, $500{\mu}g/mL$ 이상의 농도로 첨가 시 오히려 염증 억제활성이 감소하는 경향을 나타내었다. 삼백초를 초미세 분쇄 하였을 때 추출 수율과 염증억제 활성이 증가하는 것을 확인하였다. 따라서 초미세 분쇄 기술은 한약재로부터 생리활성물질 추출수율의 증가를 목적으로 적용할 수 있는 기술로 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
본 연구에서 92종의 한약재로부터 물과 ethanol을 용매추출물에 대하여 HAase의 저해에 의한 항염증 효과를 측정한 결과 물 추출물에서는 E. officinalis(86.8%), T. orientalis(80.8%), C. semen(66.5%), M. azedarach(74.7%), S. pubescen (61.3%), S. chinensis(49.15%) 등이 높게 나타났다. Ethanol 추출물에서는 A. altissima와 S. chinensis 추출물이 90% 이상의 높은 항염증 활성을 나타내었다. 이들 중 물과 에탄올 추출물에서 모두 항염증 활성이 높게 측정된 S. chinensis가 선발되었다. 선별된 삼백초의 유효성분을 보다 효율적으로 추출할 방안을 확립하기 위하여 인체에 유해하지 않은 용매로 물과 ethanol을 선택하여 추출 최적조건을 살펴보았다. Phenolic 성분의 추출을 위한 최적조건은 50% ethanol을 사용하여 12시간 추출이 최적이었다. Phenolic 성분의 추출을 위해서는 ethanol이 물보다 더 효율적이었다. 최적조건에서 추출된 삼백초 추출물의 염증억제 활성은 $100{\sim}250{\mu}g/mL$ phenolic 농도로 첨가했을 때 70~80%의 염증 억제 효과를 나타내었으나, $500{\mu}g/mL$ 이상의 농도로 첨가 시 오히려 염증 억제활성이 감소하는 경향을 나타내었다. 삼백초를 초미세 분쇄 하였을 때 추출 수율과 염증억제 활성이 증가하는 것을 확인하였다. 따라서 초미세 분쇄 기술은 한약재로부터 생리활성물질 추출수율의 증가를 목적으로 적용할 수 있는 기술로 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
In this study, the anti-inflammatory effect of hyaluronidase (HAase) inhibition was determined from 92 species of oriental herbal medicine extracted with water and ethanol solvents because of their non-toxicity in the human body. The water extracts of Evodia officinalis (86.8%), Thuja orientalis (80...
In this study, the anti-inflammatory effect of hyaluronidase (HAase) inhibition was determined from 92 species of oriental herbal medicine extracted with water and ethanol solvents because of their non-toxicity in the human body. The water extracts of Evodia officinalis (86.8%), Thuja orientalis (80.8%), Carthami semen (66.5%), Melia azedarach (74.7%), Siegesbeckia pubescens (61.3%), Saururus chinensis (49.15%) showed a relatively greater anti-inflammatory activity. The ethanol extracts of Ailanthus altissima and Saururus chinensis demonstrated the highest anti-inflammatory effect at above 90%. Saururus chinensis was selected for its high anti-inflammatory effect in both water and ethanol extract. Ethanol was more effective than water and optimal extraction conditions for phenolic compounds was determined to be extraction with 50% ethanol for 12 hours. The extracts from Saururus chinensis in optimal condition showed 70~80% anti-inflammatory effect when $100{\sim}250{\mu}g/mL$ phenolic concentration was treated. Concentration of above $500{\mu}g/mL$ decreased the inhibitory effect. The anti-inflammatory effect and extraction yield were increased by ultra-fine grind technology, indicating that this method can be used to increase the extraction yield of phenolic compounds from medicinal plants.
In this study, the anti-inflammatory effect of hyaluronidase (HAase) inhibition was determined from 92 species of oriental herbal medicine extracted with water and ethanol solvents because of their non-toxicity in the human body. The water extracts of Evodia officinalis (86.8%), Thuja orientalis (80.8%), Carthami semen (66.5%), Melia azedarach (74.7%), Siegesbeckia pubescens (61.3%), Saururus chinensis (49.15%) showed a relatively greater anti-inflammatory activity. The ethanol extracts of Ailanthus altissima and Saururus chinensis demonstrated the highest anti-inflammatory effect at above 90%. Saururus chinensis was selected for its high anti-inflammatory effect in both water and ethanol extract. Ethanol was more effective than water and optimal extraction conditions for phenolic compounds was determined to be extraction with 50% ethanol for 12 hours. The extracts from Saururus chinensis in optimal condition showed 70~80% anti-inflammatory effect when $100{\sim}250{\mu}g/mL$ phenolic concentration was treated. Concentration of above $500{\mu}g/mL$ decreased the inhibitory effect. The anti-inflammatory effect and extraction yield were increased by ultra-fine grind technology, indicating that this method can be used to increase the extraction yield of phenolic compounds from medicinal plants.
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문제 정의
본 연구에서는 초미세 분쇄 가공을 이용하여 phenolic 화합물의 추출수율과 생리활성을 탐색하여 선별된 시료의 고부가가치성을 높이고자 하였다.
본 연구에서는 초미세 분쇄 가공 기술을 이용하여 phenolic 화합물의 추출수율과 생리활성을 탐색하여 선별된 시료의 고부가가치성을 높이고자 하였다. 선별된 시료 중 항염증 활성 효과가 뛰어난 삼백초를 미세분쇄와 초미세 분쇄하여 각각의 phenolic 화합물의 추출수율과 염증억제 활성을 비교하였다.
가설 설정
Phenolic 성분의 추출을 위한 최적조건은 50% ethanol을 사용하여 12시간 추출이 최적이었다. Phenolic 성분의 추출을 위해서는 ethanol이 물보다 더 효율적이었다. 최적조건에서 추출된 삼백초 추출물의 염증억제 활성은 100~250 μg/mL phenolic 농도로 첨가했을 때 70~80%의 염증 억제 효과를 나타내었으나, 500 μg/mL 이상의 농도로 첨가 시 오히려 염증 억제활성이 감소하는 경향을 나타내었다.
따라서 생리활성은 삼백초 추출물에 함유되어있는 phenolic 화합물에 의해 효과가 좌우 될 것으로 판단되었다. 위의 결과에 근거하여 삼백초로부터 생리활성에 관여하는 phenolic 화합물을 추출하기 위하여 선별된 삼백초의 유효성분을 보다 효율적으로 추출할 방안을 확립하기 위하여 인체에 유해하지 않은 용매로 물과 에탄올을 선택하여 추출 시간, 용매의 농도에 따라 추출되는 phenolic 화합물의 함량을 측정하였다.
본 연구에서는 초미세 분쇄 가공 기술을 이용하여 phenolic 화합물의 추출수율과 생리활성을 탐색하여 선별된 시료의 고부가가치성을 높이고자 하였다. 선별된 시료 중 항염증 활성 효과가 뛰어난 삼백초를 미세분쇄와 초미세 분쇄하여 각각의 phenolic 화합물의 추출수율과 염증억제 활성을 비교하였다. 그 결과 Table 2에서와 같이 물보다 에탄올을 이용하는 것이 효과적이며, 초미세 분쇄를 하였을 때 추출 수율이 더욱 증가하는 것을 알 수 있었다(26).
chinensis가 선발되었다. 선별된 삼백초의 유효성분을 보다 효율적으로 추출할 방안을 확립하기 위하여 인체에 유해하지 않은 용매로 물과 ethanol을 선택하여 추출 최적조건을 살펴보았다. Phenolic 성분의 추출을 위한 최적조건은 50% ethanol을 사용하여 12시간 추출이 최적이었다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 시료는 대구 약령시장 및 한의원에서 한약재로 사용되는 92종을 구입하여 40 mesh의 체눈을 통과하는 분말로 만들어 시료로 사용하였다(Table 1).
본 실험에서 사용된 시료는 45℃ 건조기에서 열풍 건조 시킨 삼백초잎을 한국생명공학연구원 정읍 분원에 있는 10 L 용량의 초미세 분쇄 장치(MKFS10-1, Koen 21 Co., Ansan, Korea)를 이용하여 시간당 20 kg의 grinding 속도로 fine grinding(125 μm ISO mesh size, ASTM 140 mesh : 초과 사이즈)과 ultrafine grinding(125 μm ISO mesh size, ASTM 140 mesh : 미만 사이즈)으로 나누어 분쇄 사용하였다.
데이터처리
성적은 평균±표준오차로 표기하였다. 각 군간의 차이는 t-test를 사용하여 평가하였으며 95% 유의수준을 인정하였다.
이론/모형
Phenol성 화합물의 정량은 Folin과 Davis 방법(19)에 준하여 측정하였다. 추출물 2 mL에 5% Na2CO3 용액 240 μL를 가하고 발색시약으로 1 N folin ciocalteu reagent 120 μL를 넣고 잘 섞어준 뒤, 10분간 방치하여 발색시키고, 흡광도 725 nm서 1시간 이내에 OD를 측정하여 gallic acid를 이용한 표준곡선으로 양을 환산하였다.
성능/효과
식물에 존재하는 많은 phytochemical 중 폴리페놀 화합물이나 플라보노이드류는 여러 가지 식물에 널리 분포되어 있으며 천연 항산화제로써 작용할 수 있다는 여러 연구들이 행해져 왔다. 이에 따라 본 연구에서는 92종의 한약재로부터 물과 60% ethanol을 용매로 하여 phenol성 물질을 추출하여 총 페놀함량을 측정한 결과 Table 1에서와 같이 물 추출물에서는 Rubus coreanus Miquel(복분자)가 37.1 mg/g으로 가장 높은 함량을 나타내었으며, 60% ethanol 추출물에서 역시 복분자 추출물이 가장 높은 함량을 나타내었고 다음으로 Evodia of icinalis(오수유) 추출물이 15.8 mg/g으로 다른 시료에 비해 높게 나타났다. 경북지방에 많이 재배되고 있는 Saururus chinensis(삼백초)의 경우 각각 물과 60% ethanol 추출물에서 각각 6.
HA는 고분자 다당으로 진피층의 섬유아세포에서 산출되어, 표피, 진피에 주요한 세포외 매트릭스로 glucuronic acid와 glucosamine이 반족해서 연결된 점액성 moucopolysaccharide 이다. 그리고, 염증 형성의 중요 요소인 macrophage의 phagocytic ability를 저해하는 한편, HA 분해 산물 혹은 저분자 HA는 상처 치유과정에서 inflammation, fibrosism, collagen deposition을 증가시키는 것으로 고분자 HA의 분해효소인 HAase의 저해에 의해 HA의 고분자 형태를 유지하게 함으로서 항염증 효과를 기대할 수 있다. 따라서 in vitro test로서 HAase 활성을 측정함으로서 항염증효과를 탐색하게 되고, 항염증활성을 이용한 항염증제제나 아토피 관련 제품에 적용이 가능하게 될 것이다(21,22).
따라서 in vitro test로서 HAase 활성을 측정함으로서 항염증효과를 탐색하게 되고, 항염증활성을 이용한 항염증제제나 아토피 관련 제품에 적용이 가능하게 될 것이다(21,22). 여러 가지 한약재 추출물을 이용하여 HAase 저해 활성을 측정한 결과 Table 2에서와 같이 Evodia of icinalis(오수유) 물 추출물이 86.8%의 저해 활성으로 가장 높게 나타났으며, Thuja orientalis(측백엽, 80.8%), Carthami semen(홍화자, 66.5%), Melia azedarach(천련자, 74.7%), Siegesbeckia pubescens(희렴, 61.3%), Saururus chinensis(삼백초, 49.15%) 등이 비교적 높게 나타났다. 60% ethanol 추출물에서는 93.
삼백초 추출물의 고형분에 포함된 phenolic 화합물의 함량은 매우 낮게 나타났으며(Fig. 1-A), phenolic 화합물 함량이 낮은 고형분의 생리활성 역시 매우 낮은 수준으로 나타났다(Fig.
1-B). 따라서 생리활성은 삼백초 추출물에 함유되어있는 phenolic 화합물에 의해 효과가 좌우 될 것으로 판단되었다. 위의 결과에 근거하여 삼백초로부터 생리활성에 관여하는 phenolic 화합물을 추출하기 위하여 선별된 삼백초의 유효성분을 보다 효율적으로 추출할 방안을 확립하기 위하여 인체에 유해하지 않은 용매로 물과 에탄올을 선택하여 추출 시간, 용매의 농도에 따라 추출되는 phenolic 화합물의 함량을 측정하였다.
04 mg/g으로 가장 높은 추출 수율을 나타내었으며, 12시간 이후는 추출수율이 비슷한 수치로 유지됨을 알 수 있었다. 따라서 삼백초의 생리 활성 물질의 추출을 위한 최적조건은 50% ethanol을 용매로 하여 12시간 추출하는 것이 최적이었다.
삼백초 추출물 첨가농도에 따른 염증억제 활성은 Fig. 3에서와 같이 추출물을 100~250 μg/mL phenolic 화합물 농도로 첨가했을 때 70~80%의 염증 억제 활성(HAase 억제 효과)이 높게 나타났으며, 250 μg/mL까지 첨가 농도가 높아지면서 억제 활성은 농도 의존적으로 증가하는 것으로 확인되었으나, 500 μg/mL 이상의 농도로 phenolic 화합물 첨가 시 억제활성이 오히려 감소하는 경향을 나타내었는데, 추출물의 사용 농도를 250 μg/mL 이하로 사용하여야 경제적으로 유리하며 그 이상의 농도에서는 오히려 약효가 떨어져, 경제적 사용 기준점을 제시해주는 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단하였다.
미세분쇄와 초미세분쇄의 유용성 물질 추출에 대한 비교로서 삼백초 물 추출물과 50% EtOH 추출물의 염증 억제효과를 비교한 결과 Table 2에서와 같이 분쇄하지 시료에 비해 초미쇄 분쇄한 시료에서 항염증 활성이 증가하는 것을 알 수 있었다. 앞에서 추출수율에 미친 초 미쇄 분쇄의 결과에서 알 수 있듯이 초미세 분쇄에 의해 생리활성물질들이 더 많이 용출되어 나온 결과로 판단되었다.
앞에서 추출수율에 미친 초 미쇄 분쇄의 결과에서 알 수 있듯이 초미세 분쇄에 의해 생리활성물질들이 더 많이 용출되어 나온 결과로 판단되었다. 분쇄 종류별로 비교하면 물 추출물의 경우 미세보다 초미세 분쇄 삼백초가 15.8%정도 HAase 저해활성이 우수하였으며, 50% EtOH 추출물의 경우도 초미세 분쇄 시료가 16.3%가량 우수한 HAase 저해활성을 가졌으며, 삼백초 물추출물 보다 EtOH 추출물이 20% 이상 우수한 HAase 저해활성을 가졌다. 이는 Heo 등(28)이 아토피 유도군 실험에 감시료를 초미세 처리하여 사용하였을 때 미세분쇄하지 않은 시료에 비해 보다 우수한 효과를 나타내었다는 결과와 유사한 결과를 보임을 알 수 있었다.
따라서 약용식물 중에서 삼백초 추출물의 HAase 활성억제 효과가 우수하였으며, HAase 활성과 연관된 항염증 효과도 우수하리라 추측되었으며, 초미세 분쇄 기술을 삼백 초에 적용하였을 때 HAase 억제 물질에 대한 추출수율의 증가 효과를 기대할 수 있었다. 또한 초미세 분쇄 기술은 다양한 한약재로부터 생리활성물질 추출수율의 증가를 목적으로 적용할 수 있는 기술로 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
Phenolic 성분의 추출을 위해서는 ethanol이 물보다 더 효율적이었다. 최적조건에서 추출된 삼백초 추출물의 염증억제 활성은 100~250 μg/mL phenolic 농도로 첨가했을 때 70~80%의 염증 억제 효과를 나타내었으나, 500 μg/mL 이상의 농도로 첨가 시 오히려 염증 억제활성이 감소하는 경향을 나타내었다. 삼백초를 초미세 분쇄 하였을 때 추출 수율과 염증억제 활성이 증가하는 것을 확인하였다.
최적조건에서 추출된 삼백초 추출물의 염증억제 활성은 100~250 μg/mL phenolic 농도로 첨가했을 때 70~80%의 염증 억제 효과를 나타내었으나, 500 μg/mL 이상의 농도로 첨가 시 오히려 염증 억제활성이 감소하는 경향을 나타내었다. 삼백초를 초미세 분쇄 하였을 때 추출 수율과 염증억제 활성이 증가하는 것을 확인하였다. 따라서 초미세 분쇄 기술은 한약재로부터 생리활성물질 추출수율의 증가를 목적으로 적용할 수 있는 기술로 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
Ethanol 농도에 따른 phenolic 화합물의 함량을 측정한 결과 Fig. 2-A에서와 같이 10% ethanol에서 11.3 mg/g, 30% ethanol에서 12.8 mg/g, 50% ethanol에서 15.3 mg/g으로 ethanol의 함량에 따라 지속적으로 증가하다 60% 이상의 ethanol 농도에서는 추출 수율이 오히려 감소하는 경향을 나타내었으며, 물을 용매로 쓰는 것 보다 ethanol 50%로 추출하는 것이 보다 효율적인 것으로 나타났다. 50% ethanol을 용매로 하여 삼백초를 일정 시간 단위로 phenolic 화합물을 추출하고 함량을 측정한 결과 Fig.
후속연구
표면적 증가는 촉매반응에 영향을 미쳐 생리활성 발현의 변화로 나타나게 되며, 모세관효과는 근본적인 물성을 변화시킴으로서 새로운 물리적 현상들이 나타난다고 보고되어 있다(17,18). 이러한 초미세 분쇄 기술은 유용물질의 추출수율을 높이는 단순 1차 가공처리 기술을 넘어서 한약재 등에 함유된 생리활성물질의 용해도를 증진시켜 체내 흡수율을 높임으로서 기능성 식품소재나 의약 소재 및 기능성 화장품소재 등 고부가 가치 소재의 가공 기법으로 활용될 수 있다.
그리고, 염증 형성의 중요 요소인 macrophage의 phagocytic ability를 저해하는 한편, HA 분해 산물 혹은 저분자 HA는 상처 치유과정에서 inflammation, fibrosism, collagen deposition을 증가시키는 것으로 고분자 HA의 분해효소인 HAase의 저해에 의해 HA의 고분자 형태를 유지하게 함으로서 항염증 효과를 기대할 수 있다. 따라서 in vitro test로서 HAase 활성을 측정함으로서 항염증효과를 탐색하게 되고, 항염증활성을 이용한 항염증제제나 아토피 관련 제품에 적용이 가능하게 될 것이다(21,22). 여러 가지 한약재 추출물을 이용하여 HAase 저해 활성을 측정한 결과 Table 2에서와 같이 Evodia of icinalis(오수유) 물 추출물이 86.
따라서 약용식물 중에서 삼백초 추출물의 HAase 활성억제 효과가 우수하였으며, HAase 활성과 연관된 항염증 효과도 우수하리라 추측되었으며, 초미세 분쇄 기술을 삼백 초에 적용하였을 때 HAase 억제 물질에 대한 추출수율의 증가 효과를 기대할 수 있었다. 또한 초미세 분쇄 기술은 다양한 한약재로부터 생리활성물질 추출수율의 증가를 목적으로 적용할 수 있는 기술로 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
삼백초를 초미세 분쇄 하였을 때 추출 수율과 염증억제 활성이 증가하는 것을 확인하였다. 따라서 초미세 분쇄 기술은 한약재로부터 생리활성물질 추출수율의 증가를 목적으로 적용할 수 있는 기술로 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
초미세분쇄에 의한 표면적 증대, 모세관 효과는 어떤 영향을 끼치는가?
초미세분쇄는 표면적의 증대와 더불어 모세관 효과가 나타나게 된다. 표면적 증가는 촉매반응에 영향을 미쳐 생리활성 발현의 변화로 나타나게 되며, 모세관효과는 근본적인 물성을 변화시킴으로서 새로운 물리적 현상들이 나타난다고 보고되어 있다(17,18). 이러한 초미세 분쇄 기술은 유용물질의 추출수율을 높이는 단순 1차 가공처리 기술을 넘어서 한약재 등에 함유된 생리활성물질의 용해도를 증진시켜 체내 흡수율을 높임으로서 기능성 식품소재나 의약 소재 및 기능성 화장품소재 등 고부가 가치 소재의 가공 기법으로 활용될 수 있다.
삼백초는 한방에서 어떤 질환의 치료를 위해 사용되는가?
삼백초(saururus chinensis Baill)는 삼백초과에 속하는 다년초로서 한방에서는 부종, 해독, 당뇨, 고혈압, 간염 및 황달, 해독 및 간염 등의 질환에 치료제인 약용식물로서 이용되고 있다(3,4). 삼백초 잎에는 quercetin, quercetrin, isoquercetrin, avicularin, rutin 등의 phenolic 화합물이 다량 포함되어 있어 항암 효과가 있고, 뿌리에는 약리성이 뛰어난 가수분해형 탄닌류가 함유되어 있어 성인병 등에 효과가 있다고 알려져 있다(4-9).
삼백초 잎에 다량 함유된 성분은?
삼백초(saururus chinensis Baill)는 삼백초과에 속하는 다년초로서 한방에서는 부종, 해독, 당뇨, 고혈압, 간염 및 황달, 해독 및 간염 등의 질환에 치료제인 약용식물로서 이용되고 있다(3,4). 삼백초 잎에는 quercetin, quercetrin, isoquercetrin, avicularin, rutin 등의 phenolic 화합물이 다량 포함되어 있어 항암 효과가 있고, 뿌리에는 약리성이 뛰어난 가수분해형 탄닌류가 함유되어 있어 성인병 등에 효과가 있다고 알려져 있다(4-9). 삼백초에 함유된 물질들은 간세포 보호 활성을 가지는 것으로 보고되어 있으며(10), 항균 및 모세혈관 강화 등의 효능이 알려져 있다(11-13).
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