복분자 열매(Rubus coreanus Miquel)의 항산화 활성 및 생리활성물질 Antioxidant Activity and Effective Compounds of Black Raspberry (Rubus coreanus Miquel) Extracted by Different Solvents원문보기
The black raspberry (Rubus coreanus Miquel) contains anthocyanin, tannins, gallotannin, gallic acid, ferulic acid and phenolics. It brightens the eyes and protects the liver and kidneys. It was effective for anti-aging. Thus, the purpose of this study was to inform the excellence of black raspberry ...
The black raspberry (Rubus coreanus Miquel) contains anthocyanin, tannins, gallotannin, gallic acid, ferulic acid and phenolics. It brightens the eyes and protects the liver and kidneys. It was effective for anti-aging. Thus, the purpose of this study was to inform the excellence of black raspberry and to screen antioxidant activity to ensure the possibility as a functional material. In this study, bioactive compounds in black raspberry were determined. Additionally, black raspberry was extracted by CM (chloroform:methanol, 2:1, v/v), 70% methanol and 70% ethanol, and were investigated and compared in vitro methods. Total phenol and flavonoid contents were measured to compare each different solvents. In addition, DPPH radical scavenging activity and ABTS radical scavenging activity, ferric reducing antioxidant power, reducing power were determined to measure the antioxidant activity. The results were the highest in 70% ethanol extracts, and the higher the concentration showed a significantly higher antioxidant capacity. When observed the relationship between the study, antioxidant activity of black raspberry was supposed to affect by the anthocyanin, phenol and flavonoid contents.
The black raspberry (Rubus coreanus Miquel) contains anthocyanin, tannins, gallotannin, gallic acid, ferulic acid and phenolics. It brightens the eyes and protects the liver and kidneys. It was effective for anti-aging. Thus, the purpose of this study was to inform the excellence of black raspberry and to screen antioxidant activity to ensure the possibility as a functional material. In this study, bioactive compounds in black raspberry were determined. Additionally, black raspberry was extracted by CM (chloroform:methanol, 2:1, v/v), 70% methanol and 70% ethanol, and were investigated and compared in vitro methods. Total phenol and flavonoid contents were measured to compare each different solvents. In addition, DPPH radical scavenging activity and ABTS radical scavenging activity, ferric reducing antioxidant power, reducing power were determined to measure the antioxidant activity. The results were the highest in 70% ethanol extracts, and the higher the concentration showed a significantly higher antioxidant capacity. When observed the relationship between the study, antioxidant activity of black raspberry was supposed to affect by the anthocyanin, phenol and flavonoid contents.
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문제 정의
이에 따라 본 연구에서는 복분자의 chloroform: methanol (CM, 2:1, v/v), 70% methanol, 70% ethanol의 용매별로 추출하여 anthocyanin, total phenol, flavonoid 함량을 측정하고, 항산화 능력(DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity) 및 환원력(ferric reducing antioxidant power, reducing power)을 측정하여 복분자의 추출 용매에 따른 항산화능력을 비교하여 생활습관병 예방과 건강기능 식품개발의 목적으로 이들의 소비 효율성을 높이고 이에 대한 기초자료를 제시함으로써 천연 항산화제의 이용 가능성을 검토하고자 하였다.
제안 방법
ABTS cation decolorization assay에 의한 방법[20]을 변형하여 ABTS (2,2-Azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical을 이용한 항산화력 측정을 시행하였다. 7 mMABTS와 2.
1 mL를 넣은 후 10분 뒤 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. Control은 ascorbic acid를 사용하였고 ABTS radical scavenging activity는 백분율로 환산하여 표시하였다.
FRAP 측정은 환원력을 이용하여 항산화능을 측정하는 방법[21-22]으로 0.3 M sodium acetate buffer (pH 3.6)과 10 mM 2,4,6-tripyridyl-S-triazine (TPTZ) solution, 20 mM ferric chloride를 10:1:1 (v/v/v)로 혼합하여 실험 직전에 조제하여 사용하였다. 시료 추출액 0.
Total phenol 함량은 Folin-Denis` 방법을 변형하여 실험하였다[16]. 시료 추출액 0.
복분자의 anthocyanin 함량은 pH-differential 방법을 변형하여 측정하였다[14]. 즉, 건조된 복분자 분말 0.
6)과 10 mM 2,4,6-tripyridyl-S-triazine (TPTZ) solution, 20 mM ferric chloride를 10:1:1 (v/v/v)로 혼합하여 실험 직전에 조제하여 사용하였다. 시료 추출액 0.2mL에 FRAP reagent 3.0 mL를 가하여 30분간 water bath에 방치한 뒤 593 nm에서 흡광도를 측정하였으며 ferrous sulfate를 이용하여 검량선을 작성한 후 환원력을 표시하였다. Control은 ascorbic acid를 사용하였다.
시료의 추출은 동결 저장된 복분자 분말 100g을 취해 chloroform:methanol (CM, 2:1, v/v), 70% methanol, 70% ethanol 용매를 각 10배 가하여(1:10, w/v) 24시간씩 2회 추출한 뒤 여과(filter paper, Advantec, No.2, Tokyo, Japan)하였다. 추출물들은 rotary evaporator (Hei-VAPAdvantage, Heidolph, Germany)를 이용하여 40℃에서 감압 농축하여 용매를 제거한 후, 실험에 사용하였다.
실험 데이터는 3회 반복 측정하였으며, mean±SD (n=3)으로 표현하였다.
0 mL를 첨가하여 잘 혼합한 후 40분간 실온에 방치하여 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도 값을 측정하였다[17]. 이 때 표준물질인 quercetin을 사용해 검량선을 작성하여 시료 1 g당 mg QE (mg of quercetin equivalents)로 계산하였다.
각 시료 추출물의 free radical scavenging activity는 시료를 첨가하지 않은 blank의 흡광도가 50% 감소하는데 필요한 시료의 농도인 IC50 (50% inhibitory concentration)으로 결과를 표시하였다[18-19]. 이 때 활성 비교를 위하여 control로 ascorbic acid를 사용하여 같은 방법으로 흡광도를 측정하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 시료는 2015년 9월 전북 부안에서 채취한 복분자(Rubus coreanus Miquel) 열매를 동결건조시켜 분쇄한 것을 시중에 구입하여 deep freezer (DF-8514, Il-Shin BioBase Co., Daegu, Korea)에서 –80℃로 보관하며 사용하였다.
데이터처리
또한 실험 군 간의 유의적인 차이는 one-way ANOVA(analysis of variance)로 분석 한 뒤 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test에 의하여 각 농도 간의 유의성을 검증하였다.
이론/모형
, Jena, Germany)를 사용하여 510 nm 및 700 nm에서 흡광도를 측정 하였다. 복분자의 anthocyanin 함량은 cyanidin-3-glucoside의 몰흡광계수(ℇ=26,900 M-1cm-1)를 이용하여 계산하였다[15].
성능/효과
) 12.02±1.44mg/g, 삼백초(Saururus chinensis (Lour.) Baill)23.90±0.36 mg/g, 익모초(Leonurus japonicus Houtt.) 20.35±0.36 mg/g 등으로 보고된 것과 비교했을 때 복분자의 flavonoid 함량은 매우 높은 수준인 것으로 나타났다.
70% ethanol 추출물에서 농도별로 각각 24.58±0.15%, 41.02±0.29%, 59.55±0.50%로 추출물 중에 가장 높은 소거능을 보였으며, 70% methanol 추출물이 22.51±0.24%, 38.38±0.44%, 56.85±0.06%으로 나타났으며, CM 추출물이 4.26±0.15%, 7.19±0.60%,14.28±0.56%로 각 용매 추출물 중 가장 낮은 소거능을 보였다.
IC50은 70% ethanol 추출물과 70% methanol 추출물에서 각각 0.478±0.006, 0.518±0.002 mg/mL로 높은 free radical 소거능을 나타내었고, CM 추출물의 경우 2.674±0.312mg/mL로 70% ethanol 추출물에 비해 약 5.6배 낮은 free radical 소거능을 가지고 있는 것으로 나타났다.
Reducing power는 각 용매별 추출물과 ascorbic acid의 농도가 증가함에 따라 유의적으로(p<0.05) 흡광도가 증가하는 것을 보였고, 70% ethanol 추출물에서 각 농도별로 0.120, 0.222,0.309로 높게 나타났으며, 70% methanol 추출물에서 0.114, 0.199, 0.264로 높은 활성을 보였다.
6 mg/mL는 control인 ascorbic acid와 유의적인 차이가 없이 높은 항산화 활성도를 보였다. anthocyanin, phenolic compound, flavonoids 등 생리활성물질은 그 함량에 따라 항산화활성이 유의적으로 증가되는 것으로 관찰되었다. 따라서 본 연구 결과 복분자의 70% ethanol과 70% methanol 추출물에서 높은 생리활성과 항산화 활성을 가지고 있었으며 천연항산화 및 기능성 소재로서 유용한 재료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
복분자(Rubus coreanus Miquel)의 chloroform: methanol (CM, 2:1, v/v)과 70% methanol 및 70% ethanol의 추출 수율은 Table 1에 나타내었다. 각 용매별 추출 수율은 70% ethanol에서 72.52%로 가장 높게 나타났고, 70% methanol에서 66.60%, CM에서 32.56% 순으로 나타났다.
각 용매별 추출물을 0.2, 0.4, 0.6 mg/mL의 농도로 맞추어 측정한 결과 농도에 따라 점차 유의적으로(p<0.05) radical 소거능이 증가하는 경향을 보였다.
이에 따라 total phenol, flavonoid 함량이 높아짐에 따라 항산화 활성 증가하며, 또한 환원력 또한 높아짐을 확인하였다. 그 결과 total phenol 및 flavonoid와 항산화능 간의 상관관계가 있음 알 수 있었으며, 이는 total phenol과 flavonoid 함량이 많을수록 높은 항산화 활성을 보인다는 보고와 유사한 것으로 나타났다[36-37].
그중 70% ethanol 추출물에서 농도별 84.02±0.21%, 98.15±0.21%,99.77±0.08%, 70% methanol 추출물에서 61.34±0.60%, 92.52±0.50%, 99.31±0.00%로 0.2 mg/mL의 농도에서는 70% ethanol 추출물의 소거능이 더 강한 활성을 나타냈으나 다른 농도에서는 큰 차이 없이 강한 radical 소거능을 보였다.
4 mg/kg로 보고되어 있다[27]. 따라서, 본 실험에서 복분자 분말의 anthocyanin 함량은 이보다 높은 것으로 확인되었다.
또한 IC50 값은 70% ethanol 추출물이 0.126±0.004 mg/mL로 높은 소거능을 보였고, 70% methanol 추출물이 0.175±0.002 mg/mL,CM 추출물 0.446±0.010 mg/mL의 순으로 나타났다.
모든 추출물에서 측정한 흡광도는 농도별로 유의적인 차이가 있었고(p<0.05) 표준물질로 ferrous sulfate를 사용하여 측정한 흡광도를 검량선을 작성하여 환산한 결과 70% ethanol 추출물에서 각 농도별로 0.274±0.006, 0.515±0.008,0.727±0.006 mM Fe2+로 유의적으로(p<0.05) 높게 나타났으며, 70% methanol 추출물에서 0.240±0.001, 0.449±0.010, 0.671±0.005 mM Fe2+, CM 추출물은 0.073±0.001, 0.155±0.004, 0.237±0.007 mM Fe2+로 낮은 것으로 나타났고, IC50은 70% ethanol 추출물에서 0.577±0.008 mg/mL, 70% methanol 추출물에서 0.658±0.001 mg/mL, CM 추출물에서 2.302±0.145 mg/mL 순으로 관찰되었다.
복분자의 chloroform:methanol (CM, 2:1,v/v), 70% methanol, 70% ethanol 용매 추출물에서 생리활성물질 및 항산화 활성을 알아보고 복분자의 바이오 기능성 소재 및 자원으로서의 가치를 검토하기 위하여 본 실험을 수행한 결과, 동결건조 복분자 분말에서 anthocynin 성분은 156.52±0.79 mg/100 g DW (dry weight)로 높은 함량을 가지고 있었고, 각 용매별 추출물에 대하여 total phenol, flavonoid 함량, DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능, ferric reducing antioxidant power 및 reducing power를 측정한 결과 70% ethanol > 70% methano', 'l>')">l> CM 추출물 순으로 70% ethanol 추출물과 70% methanol 추출물에서 높은 항산화능이 나타났다.
117로 항산화 활성 결과들과 마찬가지로 비교적 낮은 흡광도의 경향을 보였다. 이에 따라 total phenol, flavonoid 함량이 높아짐에 따라 항산화 활성 증가하며, 또한 환원력 또한 높아짐을 확인하였다. 그 결과 total phenol 및 flavonoid와 항산화능 간의 상관관계가 있음 알 수 있었으며, 이는 total phenol과 flavonoid 함량이 많을수록 높은 항산화 활성을 보인다는 보고와 유사한 것으로 나타났다[36-37].
후속연구
anthocyanin, phenolic compound, flavonoids 등 생리활성물질은 그 함량에 따라 항산화활성이 유의적으로 증가되는 것으로 관찰되었다. 따라서 본 연구 결과 복분자의 70% ethanol과 70% methanol 추출물에서 높은 생리활성과 항산화 활성을 가지고 있었으며 천연항산화 및 기능성 소재로서 유용한 재료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
베리류에 들어있는 활성물질에는 어떤 것들이 있는가?
식물체의 경우 이차 대사산물의 방어체계, 효소와 같은 보호 기작이 발달되어 있어서 식물체에서 항산화 물질을 탐색, 연구하는 것은 중요한 의미를 지닌다고 한다[2]. 이러한 식물체 중에서도 베리류는 polyphenols, phenolic acids, flavonoids 및 carotenoids 함량이 높을 뿐만 아니라 vitamin B 복합물과 vitamin C, anthocynin 등 여러 생리활성물질을 함유하고 있어 이러한 천연화합물들은 체내에서 단백질의 변성이나 지질 과산화, DNA 손상 등을 일으키는 ROS 및 free radical을 제거할 수 있는 능력과 이에 대한 상호 작용을 통해 생활습관병을 예방하는 것으로 알려져 있다[3]. 그 중 복분자(Rubus coreanus Miquel)는 장미과(Rosaceae)에 속하는 낙엽 활엽성 관목으로 우리나라에서는 제주도 및 남부지방, 중부지방과 일본, 미국, 유럽 등의 해발 50~1,000 m 지역의 산기슭 양지에 자생하며 5~6월에 연한 홍색의 꽃이 피고, 7~8월에 열매가 성숙되며, 핵과(核果)는 둥글고 붉은색으로 익은 후 검붉은 색으로 완숙되어 단맛과 신맛, 독특한 향을 가지고 있어 초여름에 열매를 수확하여 식용하고 있다[4].
복분자는 무엇인가?
이러한 식물체 중에서도 베리류는 polyphenols, phenolic acids, flavonoids 및 carotenoids 함량이 높을 뿐만 아니라 vitamin B 복합물과 vitamin C, anthocynin 등 여러 생리활성물질을 함유하고 있어 이러한 천연화합물들은 체내에서 단백질의 변성이나 지질 과산화, DNA 손상 등을 일으키는 ROS 및 free radical을 제거할 수 있는 능력과 이에 대한 상호 작용을 통해 생활습관병을 예방하는 것으로 알려져 있다[3]. 그 중 복분자(Rubus coreanus Miquel)는 장미과(Rosaceae)에 속하는 낙엽 활엽성 관목으로 우리나라에서는 제주도 및 남부지방, 중부지방과 일본, 미국, 유럽 등의 해발 50~1,000 m 지역의 산기슭 양지에 자생하며 5~6월에 연한 홍색의 꽃이 피고, 7~8월에 열매가 성숙되며, 핵과(核果)는 둥글고 붉은색으로 익은 후 검붉은 색으로 완숙되어 단맛과 신맛, 독특한 향을 가지고 있어 초여름에 열매를 수확하여 식용하고 있다[4]. 원산지로 알려진 중국에서는 일반적으로 Rubus속식물 약 20여종의 미성숙 과실을 증기로 쪄서 햇볕에 말린 것을 복분자라고 정의하여 강장제 등과 같은 약용으로 쓰이고 있고 우리나라는 약용과 술에 사용하고 있다[5].
유럽과 미국에서 보고된 복분자의 효능에는 어떤 것들이 있는가?
유럽과 미국에서도Rubus 속 식물의 열매를 나무딸기류(raspberry)로 통칭하며 이 속에 속하는 식물은 400여종 이상이 있다고 한다[6]. 약을 보하고 속을 덮게 하며 눈을 밝게 하고 간과 신장을 보호하며 안색을 좋게 하고 빈또 한방에서는 기를 더하고 몸을 가볍게 하며 백발을 억제하고 오장을 편하게 하며 해산 후 허뇨를 줄이며 피부를 윤택하게 하고 불임증 치료 등 많은 효능을 가지는 것으로 보고되어 있다[7]. 이러한 복분자의 영양성분으로는 무기질인 인과 철, 칼륨이 풍부하며 특히 citric acid 및 astraglin과 같은 유기산과 비타민 C가 많이 포함되어 있고 tannins, gallotannin, gallic acid, ferulic acid, protocatechuic acid,epicatechin, ellagic acid 그리고 anthocyanin이 함유되어 있다고 보고되어 있으며[8], 복분자에서 분리한 탄닌의 항산화 활성[9], 페놀화합물에 의한 효소적 지질과산화 억제활성[10], 진통 항염작용[11], 위염과 류마티즘 관절염에 대한 항염증효과[12], 복분자 추출물에 의한 내피세포 유래 NO 합성효소의 활성과 발현증가[13] 등이 보고되어 있다.
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