[논문]치자(Gardenia jasminoides Ellis) 씨 에틸 아세테이트, 물 및 메탄올 추출물의 플라보노이드 함량 및 항산화 활성

진동혁; 오다영; 강동수; 이영근; 김한수

doi:10.12925/jkocs.2017.34.4.1093

치자(Gardenia jasminoides Ellis) 씨 에틸 아세테이트, 물 및 메탄올 추출물의 플라보노이드 함량 및 항산화 활성
Flavonoid Content and Antioxidant Activities of Gardenia jasminoides Ellis Seed Extracts Produced by Ethyl Acetate, Distilled Water and Methanol 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.34 no.4, 2017년, pp.1094 - 1103

진동혁 (부산대학교 식품공학과) , 오다영 (부산대학교 식품공학과) , 강동수 (전남대학교 해양바이오식품학과) , 이영근 (부산대학교 식품공학과) , 김한수 (부산대학교 식품공학과)

초록
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치자 씨의 에틸 아세테이트, 증류수 및 70% 메탄올(v/v)의 3가지 용매를 사용한 추출물의 용매 별 플라보노이드 함량 및 항산화 활성, 금속 킬레이트 능력 측정을 통하여 치자의 기능성 식품 재료로서의 가치를 검토하기 위하여 본 실험을 수행하였다. 치자 씨의 탄닌 함량은 $1.517{\pm}0.003mg\;CE/g$(mg of catechin equivalents) 건조 중량 으로 나타났으며, 치자 씨 용매 별 추출 수율은 증류수(36.61%), 70% 메탄올(30.10%), 에틸아세테이트(20.40%) 순으로 나타났다. 추출 용매 별 항산화 활성은 농도(0.2, 0.4, 0.6 mg/mL)가 증가할수록 유의적으로 증가하였으며(p<0.05), 양성대조구로 사용된 ascorbic acid, BHA, EDTA 보다 낮은 활성이 관찰되었다. 플라보노이드 함량(mg QE/g, mg of quercetin equivalents)은 70% 메탄올(0.799), 증류수(0.565), 에틸 아세테이트(0.117) 순으로 관찰되었으며, 항산화 활성은 대부분의 분석에서 용매 별 플라보노이드 함량 순과 비슷한 양상으로 나타났지만 ABTS 라디칼 소거능과 SOD 유사활성은 증류수 추출물이 70% 메탄올 추출물의 항산화 활성 보다 높은 것으로 나타났다. 치자 씨의 각 용매별 수율과 항산화 활성을 비교하였을 때, 증류수와 70% 메탄올 용매를 사용하여 추출 이용하는 것이 바람직하다고 생각된다. 본 실험 결과 치자 씨는 플라보노이드 화합물을 다량 함유하고 있으며 그로 인한 높은 수준의 항산화 활성과 생리활성을 가지고 있어 기능성 식품 및 천연 항산화제로서의 가치가 매우 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to measure the bioactivity and antioxidant activity of seed from Gardenia jasminoides Ellis fructus (GJE). We determined tannin content ($1.517{\pm}0.003mg\;CE/g$, mg of catechin equivalents). The extraction yields of the GJE seed solvent were distilled water (DW) 36.61%, 70% methanol 30.10% and ethyl acetate (EA) 20.40%. The antioxidant activities of the extracts were significantly increased (0.2, 0.4, 0.6 mg/mL). Flavonoid contents (mg QE/g, mg of quercetin equivalents) were observed in the order of 70% methanol (0.799), DW (0.565) and EA (0.117). Antioxidant activities (DPPH, OH, ferrous ion-chelating capacity) were similar to the flavonoid content of each solvent. But ABTS scavenging activity and SOD like ability of DW extract were higher than 70% methanol extract. Comparing the yield and the antioxidant activity of each solvent of GJE seed, it seems to be preferable to use DW and 70% methanol solvent for extraction. As a result of this experiment, it has high antioxidant activity and physiological activity, which is expected to be highly valuable as a functional food and a natural antioxidant.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 치자 씨의 탄닌 함량 측정 및 에틸 아세테이트, 증류 수 및 70% 메탄올 세 가지 용매로 추출하여 플라보노이드 함량을 측정하고, 항산화 능력(DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity, superoxide dismutase like ability, hydroxyl radical scavenging activity), 금속 킬레이트 능력(ferrous chelating activity)을 측정하여 치자 씨의 추출 용매에 따른 수율과 항산화능력을 비교하여 생활습관병 예방과 건강기능 식품 개발의 목적으로 이들 소비 효율성을 높여 고부가 가치의 기능성 소재로서 이용 가능성을 검토하고자 하였다.
치자 씨를 분리하여 탄닌 함량을 알아보고, 70% 메탄올, 증류수 및 에틸 아세테이트의 3가지 용매를 사용한 추출물의 용매 별 플라보노이드 함량 및 항산화 활성, 금속 킬레이트 능력 측정을 통하여 치자의 기능성 식품 재료로서의 가치를 검토하기 위하여 본 실험을 수행하였다. 치자 씨의 탄닌 함량은 1.

가설 설정

²⁾CE: catechin equivalents. ³⁾DW: dry weight. ⁴⁾QE: quercetin equivalents.

제안 방법

ABTS cation decolorization assay에 의한 방법[14]을 변형하여 ABTS (2,2-azino-bis-3- ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical을 이용한 항산화력 측정을 시행하였다. 7 mM ABTS와 2.
Hydroxyl radical 소거능 측정은 deoxyribose degradation assay [16]를 변형하여 사용하였다. 각 농도의 시료 1.
SOD 유사활성은 McCord & Fridovich(1969) 의 방법[15]을 변형하여 시료 0.1 mL에 TrisHCl buffer (50 mM tris (hydroxymethyl) aminomethane buffer + 10 mM EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate (pH 8.5)) 3.0 mL와 7.2 mM pyrogallol 0.2 mL를 넣어 25℃ 수조에서 10분 동안 반응 시킨 뒤, 1.0 N HCl 1.0 mL로 반응을 정지시켜 420 nm에서 흡광도를 측정하였다.
0 mL로 반응을 정지시켜 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. SOD 유사활성은 나타내어 계산하였으며 이를 통해 IC₅₀을 구하였다 대조구로 BHA를 사용하여 나타내었다.
1, Tokyo, Japan) 하였다. 각 추출물들은 진공회전농축기(Hei-VAP Advantage, Heidolph Co., Germany)를 이용하여 40℃에서 감압 농축하여 용매를 제거한 후, 실험에 사용하였으며, 시료의 수율은 추출 전 시료 중량에 대한 추출 후 건조 중량 백분율(%)로 나타내었다[10].
1 mL를 넣은 후 10분 뒤 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구는 BHA를 사용하였으며 ABTS radical 소거 활성은 백분율로 나타내었다.
0 mL을 가하여 잘 섞은 후 실온에 10분간 반응시켜 Fe2+-ferrozine complex를 형성시킨 뒤 562 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구로 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate, Sigma-Aldrich, St. Louis, USA)를 사용하였고 치자 씨의 ferrous ion-chelating activity는 백분율로 환산하여 나타내었다.
시료의 추출은 동결 저장된 치자 씨 분말을 100 g 씩 취해 70% 메탄올, 에틸 아세테이트 용매를 각 10배 가하여(1:10, w/v) 24시간씩 2회 추출한 뒤 여과(filter paper, Advantec, No.2, Tokyo, Japan) 하였다. 증류수 또한 10배 가하여 70℃ 수조에 2시간 씩 2회 추출한 뒤 여과(filter paper, Advantec, No.
실험 데이터는 3회 반복 측정하였으며, mean±SD (n=3)으로 표현하였다.
0 mL 를 첨가하여 잘 혼합한 후 40분간 실온에 방치하여 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도 값을 측정하였다. 이 때 표준물질인 quercetin (SigmaAldrich, St. Louis, USA)을 사용해 검량선을 작성하여 시료 g 당 mg QE (mg of quercetin equivalents)로 계산하였다.
8 mL를 혼합하고 암실에서 30분간 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하여 백분율로 나타내었으며, 그에 따른 IC50 계산하여 표시하였다[13]. 이 때 활성 비교를 위하여 대조로 합성 항산화제인 BHA (butylated hydroxyanisole, Sigma-Aldrich, St. Louis, USA)를 사용하여 같은 방법으로 흡광도를 측정하였다.
치자 씨의 탄닌 함량은 Prussian blue assay [11]를 변형하여 측정하였다. 시료 0.
플라보노이드 함량 측정은 two complementary colorimetric method를 변형하여 사용하였으며[12], 시료 추출액 0.5 mL에 10% aluminium nitrate 0.5 mL와 1 M potassium acetate 0.5 mL를 넣은 뒤, 80% 에탄올 2.0 mL 를 첨가하여 잘 혼합한 후 40분간 실온에 방치하여 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도 값을 측정하였다. 이 때 표준물질인 quercetin (SigmaAldrich, St.

대상 데이터

본 실험에 사용된 치자(Gardenia jasminoides Ellis)는 경상남도 남해군에서 2014년 11월에 수확하여 반 건조 상태로 되어있는 시료를 남해 소재 약재상에서 2015년 1월에 구입하였다. 치자 씨를 분리한 뒤 자연 건조시켜 분쇄기(HMF3250S, Han-Il Co.
치자 씨를 분리한 뒤 자연 건조시켜 분쇄기(HMF3250S, Han-Il Co., Seoul, Korea)에 분쇄하여 분말로 만든 다음 deep freezer (DF-8514, Il-Shin BioBase Co., Daegu, Korea)에 –80℃로 저장하여 실험에 사용하였다.

데이터처리

또한 실험 결과 값 간의 유의적인 차이는 one-way ANOVA (analysis of variance)로 분석 한 뒤 p<0.05 수준에서 던칸의 다중범위검정(Duncan's multiple range test)에 의하여 각 농도 간의 유의성을 검증하였다.

성능/효과

70% 메탄올 추출물 21.39±0.01%, 37.55±0.30%, 49.62±0.18%, IC50 0.596±0.008 mg/mL, 증류수 추출물에서 각 15.51±0.43%, 25.59±0.24%, 34.42±0.53%, IC50 0.925±0.003 mg/mL, 에틸 아세테이트 추출물 3.06±0.11%, 4.47±0.07%, 5.96±0.07%, IC50 6.676±0.027 mg/mL 순으로 에틸아세테이트 추출물에서 유의적으로 가장 낮은 소거능이 관찰되었다(p<0.05).
70% 메탄올 추출물에서 각 농도 별로 52.47±0.07%, 68.17±0.03%, 77.43±0.06%, IC50 0.143±0.002 mg/mL로 추출 용매 중 유의적인 차이를 보이며 높게 관찰되었으며(p<0.05), 증류수 추출물 48.49±0.15%, 64.04±0.12%, 73.77±0.07%, IC50 0.209±0.001 mg/mL, 에틸 아세테이트 추출물에서 13.30±0.06%, 18.93± 0.12%, 20.67±0.12%, IC50 2.157±0.022 mg/mL 순으로 에틸아세테이트 추출물에서 유의적인 차이를 보이며 킬레이트 능력이 낮게 관찰되었다(p<0.05).
70% 메탄올 추출물에서 농도 별로 각각 20.76±0.00%, 38.25±0.26%, 51.45±0.19%, IC50 0.572±0.007 mg/mL로 씨 추출 용매 중 유의적인 차이를 보이며 가장 강한 소거능이 관찰되었으며(p<0.05), 증류수 추출물에서 14.37±0.47%, 25.33±0.26%, 34.93±0.58%, IC50 0.889±0.003 mg/mL, 에틸 아세테이트 추출물에서 각 0.87±0.07%, 2.37±0.07%, 3.99±0.07%, IC50 6.501±0.007 mg/mL로 관찰되었다.
DPPH에서의 결과와는 달리 ABTS와 SOD에서는 증류수 추출물이 70% 메탄올 추출물 보다 높은 활성을 보여주었으며, 이는 치자의 주요 성분 중 수용성 카로티노이드인 크로신과 본 실험에서 측정한 탄닌이 항산화 활성에 영향을 준 것으로 추정되며, DPPH, ABTS, SOD의 활성 차이는 각 분석에 생리활성물질의 종류에 따라 영향을 주는 정도가 다르다는 연구 보고[30]가 있어 본 실험에서도 이러한 차이가 관찰된 것으로 생각된다.
치자 씨의 70% 메탄올, 증류수 및 에틸 아세테이트의 추출 수율은 Table 1에 나타내었다. 각 용매 별 추출 수율은 증류수 36.61%, 70% 메탄올 30.10%, 에틸 아세테이트 20.40%로 증류수 추출물에서 수율이 가장 높게 나타났다.
치자 씨의 각 용매별 수율과 항산화 활성을 비교하였을 때, 증류수와 70% 메탄올 용매를 사용하여 추출 이용하는 것이 바람직하다고 생각된다. 본 실험 결과 치자 씨는 플라보노이드 화합물을 다량 함유하고 있으며 그로 인한 높은 수준의 항산화 활성과 생리활성을 가지고 있어 기능성 식품 및 천연 항산화제로서의 가치가 매우 클 것으로 판단된다.
이러한 속성은 반응을 시각적 모니터링을 가능하게 하고, 초기 흡광도에서의 변화로부터 계산 할 수 있어 항산화 분석에 주로 사용되고 있다[24]. 실험결과 용매 별로 DPPH 소거능의 명확한 차이가 있었으며, 이는 추출 용매의 극성에 의해 생리활성물질이 용해되는 정도가 달라 항산화능의 차이가 나타난다는 보고와 유사한 것으로 나타났다[25].
양성대조구인 BHA는 각 농도에서 28.78±0.72%, 47.34± 0.26%, 65.57±0.19%로 농도가 증가함에 따라 SOD 유사활성이 큰 폭으로 증가하는 것을 관찰할 수 있었다.
양성대조구인 ascorbic acid는 각 농도에서 93.58±0.01%, 93.93±0.20%, 95.03±0.18%로 강한 OH- 소거능이 관찰되었다.
에틸 아세테이트 추출물은 11.95± 0.08%, 12.49±0.15%, 13.41±0.22%, IC50 10.618±0.246 mg/mL로 추출 용매 중 가장 낮은 활성이 관찰되었다.
증류수 추출물에서 농도 별로 각각 23.80±0.07%, 28.82± 0.07%, 33.10±0.12%, IC50 1.322±0.004 mg/mL로 씨 추출 용매 중 유의적인 차이를 보이며 강한 소거능이 관찰되었으며(p<0.05), 70% 메탄올 추출물 22.72±0.07%, 25.33±0.07%, 30.19±0.07%, IC50 1.556±0.017 mg/mL, 에틸 아세테이트 추출물에서 각 16.32±0.07%, 16.78±0.12%, 18.65±0.33%, IC50 6.022± 0.006 mg/mL로 관찰되었다(p<0.05).
증류수 추출물에서 농도 별로 각각 28.00±0.01%, 34.00±0.01%, 38.98±0.15%, IC50 0.996±0.003 mg/mL, 70% 메탄올 추출물에서 25.32±0.08%, 29.85± 0.08%, 35.56±0.08%, IC50 1.171±0.005 mg/mL로 증류수와 70% 메탄올 추출물의 IC50 값은 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다(p<0.05).
추출 용매 별 항산화 활성은 농도(0.2, 0.4, 0.6 mg/mL)가 증가할수록 유의적으로 증가하였으며(p<0.05), 양성대조구로 사용된 ascorbic acid, BHA, EDTA 보다 낮은 활성이 관찰되었다.
추출물 중 70% 메탄올 추출물 0.799±0.002 mg QE (quercetin equivalents)/g으로 가장 높게 나타났으며, 증류수 추출물에서 0.565±0.001 mg QE/g, 에틸 아세테이트 추출물 0.117±0.001 mg QE/g 순으로 관찰되었으며 각 추출물의 플라보노이드 함량은 유의적인 차이가 있는 것으로 관찰되었다(p<0.05).
치자 씨의 각 용매 별 추출물 0.2, 0.4, 0.6 mg/mL의 농도에서 측정한 결과 농도가 증가함에 따라 유의적으로 DPPH radical 소거능이 증가하였다(p<0.05).
002% CE 등으로 함유되어 있다고 보고하였다[20]. 치자 씨의 탄닌 함량은 0.17% CE 수준으로 앞서 언급한 탄닌 함량과 비교하였을 때 높은 수준은 아니지만 일반적인 수준의 탄닌을 함유하고 있는 것으로 나타났다.
치자 씨의 탄닌 함량은 1.517±0.003 mg CE/g DW로 나타났으며, 치자 씨 용매 별 추출 수율은 증류수 36.61%, 70% 메탄올 30.10%, 에틸 아세테이트 20.40% 순으로 나타났다.
05), 양성대조구로 사용된 ascorbic acid, BHA, EDTA 보다 낮은 활성이 관찰되었다. 플라보노이드 함량(mg QE/g)은 70% 메탄올(0.799), 증류수(0.565), 에틸 아세테이트(0.117) 순으로 관찰되었으며, 항산화 활성은 대부분의 분석에서 용매 별 플라보노이드 함량 순과 비슷한 양상으로 나타났지만 ABTS radical 소거능과 SOD 유사활성은 증류수 추출물이 70% 메탄올 추출물의 항산화 활성 보다 높은 것으로 나타났다. 치자 씨의 각 용매별 수율과 항산화 활성을 비교하였을 때, 증류수와 70% 메탄올 용매를 사용하여 추출 이용하는 것이 바람직하다고 생각된다.

후속연구

(2002)의 연구는 lutein, (-)-epicatechin과 같은 플라보노이드 화합물과 금속이온이 결합한 복합체는 비 복합체 플라보노이드 보다 더 뛰어난 라디칼 소거능을 가진다고 보고하였다[31]. 이에 치자 씨 70% 메탄올, 증류수 추출물의 0.6 mg/mL 농도에서 70% 이상의 높은 ferrous chelating 능력을 가지는 것으로 관찰되어 금속이온 결합 및 그에 따른 항산화 작용에 대한 시너지 효과가 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	치자는 무엇인가?	식물체의 경우 이차 대사산물의 방어체계, 효소와 같은 보호 메커니즘 이 발달되어 있어서 식물체에서 항산화 물질을 탐색, 연구하는 것은 중요한 의미를 지닌다고 한다[7]. 이러한 식물체 중에서 우리나라 남해군의 삼자 중 하나인 치자는 꼭두서니과(Rubiaceae)에 속하는 치자나무(Gardenia jasminoides Ellis)의 열매로 국내를 비롯한 중국, 일본, 대만 등의 기온이 따뜻한 지방에 자생하고 있다. 한방에서는 심장, 간장, 폐장, 위장, 삼초경(三焦經)에 효과가 있어 소변을 잘 나오게 하여 열을 제거하며, 지 혈, 진정, 염증 완화 등의 작용이 있다고 한다[8].
	한방에서 이야기하는 치자의 효능은 무엇인가?	이러한 식물체 중에서 우리나라 남해군의 삼자 중 하나인 치자는 꼭두서니과(Rubiaceae)에 속하는 치자나무(Gardenia jasminoides Ellis)의 열매로 국내를 비롯한 중국, 일본, 대만 등의 기온이 따뜻한 지방에 자생하고 있다. 한방에서는 심장, 간장, 폐장, 위장, 삼초경(三焦經)에 효과가 있어 소변을 잘 나오게 하여 열을 제거하며, 지 혈, 진정, 염증 완화 등의 작용이 있다고 한다[8]. 또한 치자에는 카로티노이드류와 플라보노이드류와 같은 생리활성물질을 다량 함유하고 있어 ROS 및 자유 라디칼을 제거 할 수 있는 능력과 이에 대한 상호 작용을 통해 생활습관병을 예방하는 것으로 알려져 있다[9].
	치자가 보유한 생리활성물질에 의한 효능은 무엇인가?	한방에서는 심장, 간장, 폐장, 위장, 삼초경(三焦經)에 효과가 있어 소변을 잘 나오게 하여 열을 제거하며, 지 혈, 진정, 염증 완화 등의 작용이 있다고 한다[8]. 또한 치자에는 카로티노이드류와 플라보노이드류와 같은 생리활성물질을 다량 함유하고 있어 ROS 및 자유 라디칼을 제거 할 수 있는 능력과 이에 대한 상호 작용을 통해 생활습관병을 예방하는 것으로 알려져 있다[9]. 본 연구에서는 치자 씨의 탄닌 함량 측정 및 에틸 아세테이트, 증류 수 및 70% 메탄올 세 가지 용매로 추출하여 플라보노이드 함량을 측정하고, 항산화 능력(DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity, superoxide dismutase like ability, hydroxyl radical scavenging activity), 금속 킬레이트 능력(ferrous chelating activity)을 측정하여 치자 씨의 추출 용매에 따른 수율과 항 산화능력을 비교하여 생활습관병 예방과 건강기능 식품 개발의 목적으로 이들 소비 효율성을 높여 고부가 가치의 기능성 소재로서 이용 가능성을 검토하고자 하였다.

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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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