동충하초 및 부추 혼합 물추출물의 항산화 및 암세포 증식억제 효과 Anti-oxidant and Anti-proliferative Effects of Water Extract Mixture of Cordyceps Militaris and Allium Tuberosum원문보기
본 연구에서는 동충하초 및 부추를 열수추출한 후, 최적배합비율을 선정하여 혼합 물추출물을 제조하고 이에 대한 이화학적 특성 및 생리활성 효능을 검증하고자 하였다. 동충하초 및 부추 혼합 물추출물을 제조하였을 때 소비자들이 가장 선호하는 비율은 70:30이었으며, 이취제거를 위한 첨가물로 10% 사과농축액을 사용하여 최종 혼합 물추출물을 제조하였다. 최적 혼합 물추출물의 이화학적 특성을 확인한 결과로 pH는 4.28±0.12로 약산성이었고, 총 산도는 0.19±0.05%로 나타났다. 당도와 탁도는 9.1°Brix 및 1.48을 나타내었다. 동충하초 및 부추 혼합 물추출물의 항산화능은 DPPH radical 소거능, 환원력 및 ABTS radical 소거능을 통하여 확인하였고, positive control와 유사하거나 다소 낮은 우수한 활성을 나타내었다. 또한, 동충하초 및 부추 혼합 물추출물을 LNCaP 및 RC-58T/h/SA#4 인체 전립선 암세포에 처리한 결과 1% 희석액부터 농도의존적으로 세포성장이 억제되는 경향이 나타났고, 형태학적 관찰에서도 농도의존적으로 세포의 형태학적 변화가 유도되는 것으로 확인되었다. 이상의 결과를 통하여 동충하초 및 부추 혼합 물추출물은 동충하초 단일추출물과 비교하여 항산화 및 암세포 성장 억제효능이 높은 것으로 나타나, 단일 추출물보다는 적합한 비율로 혼합한 추출물이 기능성음료를 제조할 때 높은 활성을 나타낼 것으로 판단된다.
본 연구에서는 동충하초 및 부추를 열수추출한 후, 최적배합비율을 선정하여 혼합 물추출물을 제조하고 이에 대한 이화학적 특성 및 생리활성 효능을 검증하고자 하였다. 동충하초 및 부추 혼합 물추출물을 제조하였을 때 소비자들이 가장 선호하는 비율은 70:30이었으며, 이취제거를 위한 첨가물로 10% 사과농축액을 사용하여 최종 혼합 물추출물을 제조하였다. 최적 혼합 물추출물의 이화학적 특성을 확인한 결과로 pH는 4.28±0.12로 약산성이었고, 총 산도는 0.19±0.05%로 나타났다. 당도와 탁도는 9.1°Brix 및 1.48을 나타내었다. 동충하초 및 부추 혼합 물추출물의 항산화능은 DPPH radical 소거능, 환원력 및 ABTS radical 소거능을 통하여 확인하였고, positive control와 유사하거나 다소 낮은 우수한 활성을 나타내었다. 또한, 동충하초 및 부추 혼합 물추출물을 LNCaP 및 RC-58T/h/SA#4 인체 전립선 암세포에 처리한 결과 1% 희석액부터 농도의존적으로 세포성장이 억제되는 경향이 나타났고, 형태학적 관찰에서도 농도의존적으로 세포의 형태학적 변화가 유도되는 것으로 확인되었다. 이상의 결과를 통하여 동충하초 및 부추 혼합 물추출물은 동충하초 단일추출물과 비교하여 항산화 및 암세포 성장 억제효능이 높은 것으로 나타나, 단일 추출물보다는 적합한 비율로 혼합한 추출물이 기능성음료를 제조할 때 높은 활성을 나타낼 것으로 판단된다.
The present study was performed to evaluate the anti-oxidant and anti-proliferating activity of the water extract mixture of Cordyceps militaris (CM) and Allium tuberosum (AT). The water extract mixture rate of CM and AT was optimized by means of a sensory evaluation test. The optimized mixture rate...
The present study was performed to evaluate the anti-oxidant and anti-proliferating activity of the water extract mixture of Cordyceps militaris (CM) and Allium tuberosum (AT). The water extract mixture rate of CM and AT was optimized by means of a sensory evaluation test. The optimized mixture rate were decided at 70% of CM, 30% of AT, and 10% of apple concentrate as an additive. The values of total acidity, pH, sugar contents, and turbidity of the water extract mixture were 0.1%, 4.28, 9.10 °Brix, and 1.48 respectively. The water extract mixture had effective DPPH radical scavenging activity, reducing power effect, and ABTS radical activity. DPPH radical activities of the water extract and the water extract mixture were 43.2% and 51.7% respectively; their reducing power (OD700) was 1.14 and 1.43 respectively; and ABTS.+ radical activities were 47.1% and 62.2% respectively. Also, the water extract mixture showed a higher anti-proliferating effect than the AT extract on human prostate cancer cells. These results provided experimental evidence that the water extract mixture of CM and AT is a better source of anti-oxidant and anti-cancer ingredients than a single extract of CM. In conclusion, the water extract mixture of CM and AT will be beneficial in development of a functional drink.
The present study was performed to evaluate the anti-oxidant and anti-proliferating activity of the water extract mixture of Cordyceps militaris (CM) and Allium tuberosum (AT). The water extract mixture rate of CM and AT was optimized by means of a sensory evaluation test. The optimized mixture rate were decided at 70% of CM, 30% of AT, and 10% of apple concentrate as an additive. The values of total acidity, pH, sugar contents, and turbidity of the water extract mixture were 0.1%, 4.28, 9.10 °Brix, and 1.48 respectively. The water extract mixture had effective DPPH radical scavenging activity, reducing power effect, and ABTS radical activity. DPPH radical activities of the water extract and the water extract mixture were 43.2% and 51.7% respectively; their reducing power (OD700) was 1.14 and 1.43 respectively; and ABTS.+ radical activities were 47.1% and 62.2% respectively. Also, the water extract mixture showed a higher anti-proliferating effect than the AT extract on human prostate cancer cells. These results provided experimental evidence that the water extract mixture of CM and AT is a better source of anti-oxidant and anti-cancer ingredients than a single extract of CM. In conclusion, the water extract mixture of CM and AT will be beneficial in development of a functional drink.
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문제 정의
동충하초 및 부추 혼합 물추출물의 배합비율에 따른 관능적특성을 평가하고 소비자들이 선호하는 최적의 배합비율을 찾기 위하여 각각의 추출물과 첨가물의 배합비율을 달리하여제조한 음료를 대상으로 실시하였다. 선정된 관능요원으로는충분한 훈련을 거쳐 품질차이를 식별할 수 있는 능력이 갖추어진 20대 대학생 30명을 선별하여 실시하였다.
또한, 다양한 생리활성 효능이 알려짐에 따라 동충하초 및 부추를 혼합하여 음용할 경우 기능성이 더욱 증대될 것으로 예상되지만, 이들의 단일추출물과 비교하여 혼합물의 생리활성효능에 대한 평가에 대한 연구는 아직 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 기능성음료의 소재화를 위하여 관능검사를 통해서 적절한 동충하초 및 부추 추출물의 최적배합 비율을 확립하였고, 이의 항산화 및 암세포 성장억제 효능을 동충하초 단일추출물과 비교하고자 하였다.
활성산소는 노화, 암, 당뇨, 비만 등에 직간접적으로 관련이있는 것으로 알려져 있기 때문에[22], 우수한 항산화 활성을가진 동충하초 및 부추 혼합 물추출물의 처리가 전립선 암세포 생존율에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 동충하초 및부추 혼합 물추출물의 전립선 암세포 성장억제효과를 정량적으로 측정하기 위하여 전이된 형태인 LNCaP 세포와 전이되지 않은 형태인 RC-58T/h/SA#4 세포의 성장억제 효과를 SRB assay를 이용하여 확인한 결과는 Fig.
제안 방법
.+ radical 소거능은 Biglari 등의 방법[5] 을 변형하여 측정하였다. 7 mM 2, 2-azobis (2-aminopropane) dihydrochloride (AAPH)는 2.
가장 선호도가 높았던 배합비율인 70:30에 대하여 사과 농축액을 이용하여 단맛 최적 첨가비율을 설정하고자 하였으며 그 결과는 Table 2와 같다. 사과농축액 첨가비율에 따른 단맛및 향의 수치는 일정한 경향을 나타내지 않았으며 풀향은 첨가비율이 높아질수록 낮은 점수를 보였다(Table 2).
1 N NaOH 용액으로 적정하여 100 ml당 acetic acid 의 양으로써 표기하였다. 당도는 300 μl를 취하여 당도계 (Atago Pocket PAL-3, Atago Co., Japan)를 사용하여 측정하고 °Brix (%)로 표기하였다. 음료원액의 탁도는 650 nm에서 흡광 도계(U-1800, Hitachi, Japan)를 사용하여 3회 반복 측정 후 평균값으로 나타내었다.
Japan)로 측정하였다. 동충하초의 단일추출물, 동충하초 및 부추 혼합 물추출물 및 양성 대조군(positive control)으로 사용한 0.1% dibutylated hydroxytoluene (BHT)와 0.1% α-tocopherol 용액 1 ml을 4×10-4 M DPPH 용액 3 ml과 함께 5초 동안 vortex mixer로 혼합하여 첨가한 후, 이를 30분간 암소에서 반응시켜 흡광도를 측정하였다. Controle 시료 대신 에탄올 1 ml를 첨가하여 control에 대한 흡광도의 감소 비율로 나타내었다.
005 정도가 되도록 조정하였다. 동충하초의 단일추출물, 동충하초 및 부추 혼합 물추출물및 양성 대조군 0.1 ml과 3.9 ml의 ABTS 용액을 혼합한 후 23℃에서 6분간 반응시키면서 734 nm에서 UV/Vis-spec- trophotometer (Hitachi)로 흡광도를 측정하였다. 양성 대장군은 0.
사과농축액 첨가비율에 따른 단맛및 향의 수치는 일정한 경향을 나타내지 않았으며 풀향은 첨가비율이 높아질수록 낮은 점수를 보였다(Table 2). 사과농축액 비율 10%와 15%에서 전체적인 기호도가 각각 3.4점 및 3.3 점으로 다른 군들과 비교하여 높은 점수를 기록하였으며, 수치상에서 거의 차이를 보이지 않았으므로 동추하초 및 부추혼합 물추출물에 첨가한 사과농축액의 최적 배합비를 10%로결정하였다. 상기 비율로 제조된 최종 혼합 물추출물의 종합적인 관능검사를 통해 색깔(Color), 향(Flavor), 풀냄새(Grass smell), 이취(Off flavor), 단맛(Sweetness), 전반적인 기호도 (Overall palatability)를 알아본 결과 모두 보통(3.
시료의 환원력은 Yildirim 등의 방법[25]의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 동충하초의 단일추출물, 동충하초 및 부추혼합 물추출물 및 양성 대조군 1 ml에 2.
반응시켰다. 이후 세포의 형태학적 변화는 200배율의 광학현미경(Leica Microsystems, Wetzlar, Germany)을 이용하여 관찰하고 사진을 촬영하였다.
선정된 관능요원으로는충분한 훈련을 거쳐 품질차이를 식별할 수 있는 능력이 갖추어진 20대 대학생 30명을 선별하여 실시하였다. 평가방법은색깔(Color), 향(Flavor), 풀향(Grass smell), 이취(Off flavor), 단맛(Sweetness), 전반적인 기호도 (Overall palatability) 등에대하여 5점 채점법을 이용하여 실시하였으며, 관능검사 항목에 대하여(매우 좋다: 5점, 좋다: 4점, 보통이다: 3점, 좋지 않다: 2점, 매우 좋지 않다: 1점)평가하였다.
본 실험에 사용한 LNCaP 세포는 암세포 한국세포주은행 (KCLB)에서 분양 받았으며, primary 인체 전립선 암세포인 RC-58T/h/SA#4 세포는 Center for Prostate Disease Research (Department of Surgery, Uniformed Services University of Health Sciences, Bethesda, MD, USA)로 부터 분양 받아 100 unit/ml의 Antibiotic Antimycotic (GIBCOⓇ/InvitrogenTM, Gran Island, NY, USA)와 10% FBS (Fetal Bovine Serum, GIBCOⓇ/InvitrogenTM)가 첨가된 DMEM (GIBCOⓇ/Invitro- genTM)을 이용하여 37℃, 5% CO2 incubator(Thermo Scientific, Waltham, MA, USA)에서 계대배양하여 사용하였다.
음료를 대상으로 실시하였다. 선정된 관능요원으로는충분한 훈련을 거쳐 품질차이를 식별할 수 있는 능력이 갖추어진 20대 대학생 30명을 선별하여 실시하였다. 평가방법은색깔(Color), 향(Flavor), 풀향(Grass smell), 이취(Off flavor), 단맛(Sweetness), 전반적인 기호도 (Overall palatability) 등에대하여 5점 채점법을 이용하여 실시하였으며, 관능검사 항목에 대하여(매우 좋다: 5점, 좋다: 4점, 보통이다: 3점, 좋지 않다: 2점, 매우 좋지 않다: 1점)평가하였다.
9 ml의 ABTS 용액을 혼합한 후 23℃에서 6분간 반응시키면서 734 nm에서 UV/Vis-spec- trophotometer (Hitachi)로 흡광도를 측정하였다. 양성 대장군은 0.1% BHT와 0.1% α-tocopherol을 사용하였다. ABTS radi- cal 소거능은 다음의 식에 따라 계산하였다.
데이터처리
관능검사 결과의 통계분석은 SPSS Statistics 11.0 통계 프로그램을 사용하여 Mean ± SEM로 표시였으며, 각 시료군 간의 유의적인 변화는 one-way ANOVA로 분석하여 Duncan’s multiple range test를 실시하여 분석하였다. 그 외 실험결과는 3 반복에 대한 평균 및 표준편차로 표시하였으며, 각 군 간의 통계적 유의성에 대한 검증은 Student's t-test를 실시하여 유의성 여부를 판정하였다(* p<0.
0 통계 프로그램을 사용하여 Mean ± SEM로 표시였으며, 각 시료군 간의 유의적인 변화는 one-way ANOVA로 분석하여 Duncan’s multiple range test를 실시하여 분석하였다. 그 외 실험결과는 3 반복에 대한 평균 및 표준편차로 표시하였으며, 각 군 간의 통계적 유의성에 대한 검증은 Student's t-test를 실시하여 유의성 여부를 판정하였다(* p<0.05, ** p<0.01, *** p<0.001).
이론/모형
각 시료의 농도별에 대한 DPPH radical 소거활성은 Blois 방법[6]에 대한 α, α'-diphenyl-β-picrylhydrazine (DPPH)의 환원성을 이용하여 517 nm에 UV/Vis-spectrometer (Hitachi, Tokyo, Japan)로 측정하였다. 동충하초의 단일추출물, 동충하초 및 부추 혼합 물추출물 및 양성 대조군(positive control)으로 사용한 0.
암세포 증식 억제능은 sulforhodamine B (SRB, Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)법을 이용하여 측정하였다. SRB법은 생존 세포 내의 단백질 총량을 흡광도로 나타내어세포 사멸 정도를 확인하는 방법이다.
성능/효과
동충하초 물추출물과 부추물추출물의 비율을 각각 50:50, 60:40, 70:30, 80:20, 90:10으로배합하여 관능 평가를 실시하였을 때 50:50 및 60:40에서는풀향에서 높은 점수를 나타내었으며, 전체적인 기호도도 다른군과 비교하여 낮은 것으로 확인되었다(Table 1). 80:20 및 90:10에서는 풀향은 비교적 낮은 수치를 나타냈지만, 동충하초 추출물의 비율이 높아지면서 이취 점수가 높아지는 것으로확인되었다(Table 1). 반면, 다른 군들과 비교하여 70:30에서는맛(flavor)에서 다소 낮은 점수를 보였으나, 풀향 및 이취 또한낮은 수치를 나타내어 전체적인 기호도가 가장 높은 것으로확인되었다(Table 1).
4A와 같다. LNCaP 및 RC-58T/h/SA#4 세포에서 혼합 물추출물을 농도 별로 희석하여 처리하였을 때 control과 비교하여 1% 희석액부터 원액까지 유의적으로 세포의 성장이 억제되는 것을 확인하였으나 동충하초 단일추출물은 2% 희석액부터 원액까지 유의적인세포 성장억제 효과를 보였다(Fig. 4A). 또한 LNCaP 및 RC- 58T/h/SA#4 세포의 성장억제효과를 형태학적으로 확인한결과 농도의존적으로 세포막의 수축 및 부유세포의 증가와같은 형태학적 변화로 인해 성장이 억제되는 현상을 보였으며이는 세포 성장억제 효능과 유사한 경향을 나타내었다(Fig.
동충하초 및 부추 물추출물의 배합비율 조절과 사과농축액의 첨가를 통해 혼합 추출물을 제조한 후 관능검사를 실시하여 전반적인 기호도가 가장 높은 최적 배합비율을 결정한결과는 Table 1과 Table 2와 같다. 동충하초 물추출물과 부추물추출물의 비율을 각각 50:50, 60:40, 70:30, 80:20, 90:10으로배합하여 관능 평가를 실시하였을 때 50:50 및 60:40에서는풀향에서 높은 점수를 나타내었으며, 전체적인 기호도도 다른군과 비교하여 낮은 것으로 확인되었다(Table 1). 80:20 및 90:10에서는 풀향은 비교적 낮은 수치를 나타냈지만, 동충하초 추출물의 비율이 높아지면서 이취 점수가 높아지는 것으로확인되었다(Table 1).
DPPH radical 소거능에 사용되는 짙은 자색을 띠는 DPPH 시약은 비교적 안정한 free radical로써 천연 소재로부터 항산화 물질을 검색하는데 많이 이용된다[20]. 동충하초 및 부추 혼합 물 추출물의 DPPH radical 소거능은 51.42%로 동충하초 단일추출물과 비교하여 9.23% 높은 항산화능을 나타내었다(Fig. 3A). 환원력은 시료에 존재하는 reductones가 제공하는 수소 원자가 활성산소를 분해함으로써 항산화능을 나타내며 이를 측정하여 항산화 활성을 검정하는 수단으로 이용할 수 있다[13].
환원력은 시료에 존재하는 reductones가 제공하는 수소 원자가 활성산소를 분해함으로써 항산화능을 나타내며 이를 측정하여 항산화 활성을 검정하는 수단으로 이용할 수 있다[13]. 동충하초 및 부추 혼합 물추출물의 환원력 수치는 1.42로 이는 동충하초 단일추출물과 비교하여 10.86% 높은 수치를 나타내었으며 DPPH radical과 유사한 경향을 보였다(Fig. 3B). ABTS.
4A). 또한 LNCaP 및 RC- 58T/h/SA#4 세포의 성장억제효과를 형태학적으로 확인한결과 농도의존적으로 세포막의 수축 및 부유세포의 증가와같은 형태학적 변화로 인해 성장이 억제되는 현상을 보였으며이는 세포 성장억제 효능과 유사한 경향을 나타내었다(Fig. 4C, Fig. 4D).
80:20 및 90:10에서는 풀향은 비교적 낮은 수치를 나타냈지만, 동충하초 추출물의 비율이 높아지면서 이취 점수가 높아지는 것으로확인되었다(Table 1). 반면, 다른 군들과 비교하여 70:30에서는맛(flavor)에서 다소 낮은 점수를 보였으나, 풀향 및 이취 또한낮은 수치를 나타내어 전체적인 기호도가 가장 높은 것으로확인되었다(Table 1).
+ free radical이 항산화 물질로부터 수소를 받아 안정한 물질로 변함에 따라 radical 특유의푸른색을 잃게 되는 원리를 이용한 방법이다[24]. 본 연구에서동충하초 및 부추 혼합 물추출물의 ABTS radical 소거능은 62.97%로 이는 동충하초 단일추출물보다 15.32% 높게 나타났다(Fig. 3C). 전반적으로 동충하초 및 부추 혼합 추출물의 항산화능은 positive control인 0.
이용하여 단맛 최적 첨가비율을 설정하고자 하였으며 그 결과는 Table 2와 같다. 사과농축액 첨가비율에 따른 단맛및 향의 수치는 일정한 경향을 나타내지 않았으며 풀향은 첨가비율이 높아질수록 낮은 점수를 보였다(Table 2). 사과농축액 비율 10%와 15%에서 전체적인 기호도가 각각 3.
3 점으로 다른 군들과 비교하여 높은 점수를 기록하였으며, 수치상에서 거의 차이를 보이지 않았으므로 동추하초 및 부추혼합 물추출물에 첨가한 사과농축액의 최적 배합비를 10%로결정하였다. 상기 비율로 제조된 최종 혼합 물추출물의 종합적인 관능검사를 통해 색깔(Color), 향(Flavor), 풀냄새(Grass smell), 이취(Off flavor), 단맛(Sweetness), 전반적인 기호도 (Overall palatability)를 알아본 결과 모두 보통(3.0) 이상으로나타났으며, 특히 전체적인 기호도 또한 높은 점수를 기록하였다(Fig. 1). Jeong 등[10]은 Kefir 음료에 사과농축액을 첨가하였을 때 적당한 비율에서 향, 입안촉감, 전반적인 기호도가증가하는 경향을 나타낸다고 보고하였다.
Jeong 등[10]은 Kefir 음료에 사과농축액을 첨가하였을 때 적당한 비율에서 향, 입안촉감, 전반적인 기호도가증가하는 경향을 나타낸다고 보고하였다. 이를 통해 동충하초추출물 및 부추 추출물의 이취와 풀향은 배합비율의 조절 및사과농축액의 첨가를 통해 억제할 수 있는 것으로 판단된다.
이상의 연구와 유사하게 본 연구에서도 동충하초 단일추출물의 항암활성을 확인할 수 있었으며, 동충하초 및 부추 혼합 물추출물이 동충하초 단일추출물와 비교하여 높은 전립선 암세포의 성장억제효능을 나타내어 동충하초 및 부추혼합 물추출물의 처리가 전립선 암세포의 성장억제 및 사멸에 더 효과적임을 확인하였다. 이후 동충하초 및 부추 혼합 물 추출물에서 주요한 생리활성 성분을 분리 및 정제하여 효능과 기전에 대한 상세한 검증이 필요하다고 판단되며, 이를 효과적인 건강기능식품 소재 및 원료로서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
동충하초 및 부추 혼합 물추출물의 총 산도, pH, 당도 및 탁도를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 최적 혼합 물추출물의총 산도는 0.19%를 나타내었고 pH는 4.28이었으며, 당도와 탁도는 각각 9.1 oBrix 및 1.48로 확인되었다. Lee 등[17]은 눈꽃 동충하초를 이용한 민속주를 제조하였을 때 산도와 pH가 각각 0.
후속연구
따라서 각 추출물을 함유한 용액의 배합비율을 조절하거나 첨가물을 배합한다면 음료소재로서 활용이 가능할 것으로 추측하였다. 동충하초 및 부추 물추출물의 배합비율 조절과 사과농축액의 첨가를 통해 혼합 추출물을 제조한 후 관능검사를 실시하여 전반적인 기호도가 가장 높은 최적 배합비율을 결정한결과는 Table 1과 Table 2와 같다.
이상의 연구와 유사하게 본 연구에서도 동충하초 단일추출물의 항암활성을 확인할 수 있었으며, 동충하초 및 부추 혼합 물추출물이 동충하초 단일추출물와 비교하여 높은 전립선 암세포의 성장억제효능을 나타내어 동충하초 및 부추혼합 물추출물의 처리가 전립선 암세포의 성장억제 및 사멸에 더 효과적임을 확인하였다. 이후 동충하초 및 부추 혼합 물 추출물에서 주요한 생리활성 성분을 분리 및 정제하여 효능과 기전에 대한 상세한 검증이 필요하다고 판단되며, 이를 효과적인 건강기능식품 소재 및 원료로서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
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