한약재 장기 보존을 위해 감마선 조사한 독활(Aralia continentalis) 추출물의 항산화 효과 비교 Comparison of Anti-Oxidative Activities of Gamma-Irradiated Aralia continentalis Extracts for Long-Term Storage of Oriental Medicine원문보기
본 연구에서는 한약재의 장기보존을 위한 위생처리법으로 잘 알려진 감마선 조사 처리 시 독활 추출물의 항산화 활성에 미치는 영향을 검토하였다. 천연 약용식물인 독활의 감마선 조사 처리에 따른 조사 판별 marker 확인을 위해 광자극발광법, 열발광분석법, 전자스핀공명법을 이용하여 확인시험법의 판별 특성을 확인하였다. 그 결과 광자극발광법에서 비조사구 0 kGy에서 891.00 PCs의 중간시료 수치를 나타내어 광자극발광법 단독으로는 조사 여부 판별 확인이 어려운 것을 확인할 수 있었다. 하지만 열발광분석법, 전자스핀 공명법에서는 조사구와 비조사구 간의 차이를 명확히 확인할 수 있었으며, 이를 통해 한약재인 독활은 3가지 확인 시험법을 모두 적용하여 분석하는 것이 적합한 것으로 판단되었다. 에탄올 농도별 추출에서는 50% 에탄올에서 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy에서 각각 5.98 mg/g, 6.86 mg/g의 함량을 나타내었다. 항산화 활성 확인을 위해 추출물의 phenolic 농도를 $50{\sim}200{\mu}g/mL$로 조절하여 DPPH radical 소거 효과를 측정한 결과 열수와 50% 에탄올 추출물의 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy $50{\sim}200{\mu}g/mL$ phenolic 농도 전 구간에서 84.04~100.00%의 매우 높은 소거효과를 나타내었으나, 감마선 조사 처리에 따른 유의적인 차이는 없었다. ABTS radical 소거 활성 측정 결과 열수와 50% 에탄올 추출물의 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy $200{\mu}g/mL$ phenolic 농도에서 95% 이상의 높은 소거 효과를 나타내었다. Antioxidant protection factor(PF) 측정 결과 $100{\mu}g/mL$ phenolic 농도 처리 시 열수 추출물 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy에서 각각 2.51 PF, 2.01 PF, 50% 에탄올 추출물 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy는 각각 1.38 PF, 1.48 PF를 나타내었다. TBARs 저해 효과는 $50{\sim}200{\mu}g/mL$ phenolic 농도 전 구간에서 열수 추출물 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy에서 65.23~83.10%를 나타냈으며, 50% 에탄올 추출물 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy에서 70.67~95.81%로 농도 의존적으로 증가하는 양상을 나타냈다. 본 연구 결과 감마선 조사 처리에 따른 total phenolic compounds 함량은 열수 추출물의 경우 조사 처리 후 함량이 감소하였고, 50% 에탄올 추출물의 경우 조사 처리 후 함량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 독활의 장기저장을 위해 처리한 감마선 조사 전과 후 독활 추출물의 항산화 활성 변화에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 보이며 이는 감마선 조사법이 독활을 포함한 한약재의 장기저장을 위한 처리법으로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 한약재의 장기보존을 위한 위생처리법으로 잘 알려진 감마선 조사 처리 시 독활 추출물의 항산화 활성에 미치는 영향을 검토하였다. 천연 약용식물인 독활의 감마선 조사 처리에 따른 조사 판별 marker 확인을 위해 광자극발광법, 열발광분석법, 전자스핀공명법을 이용하여 확인시험법의 판별 특성을 확인하였다. 그 결과 광자극발광법에서 비조사구 0 kGy에서 891.00 PCs의 중간시료 수치를 나타내어 광자극발광법 단독으로는 조사 여부 판별 확인이 어려운 것을 확인할 수 있었다. 하지만 열발광분석법, 전자스핀 공명법에서는 조사구와 비조사구 간의 차이를 명확히 확인할 수 있었으며, 이를 통해 한약재인 독활은 3가지 확인 시험법을 모두 적용하여 분석하는 것이 적합한 것으로 판단되었다. 에탄올 농도별 추출에서는 50% 에탄올에서 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy에서 각각 5.98 mg/g, 6.86 mg/g의 함량을 나타내었다. 항산화 활성 확인을 위해 추출물의 phenolic 농도를 $50{\sim}200{\mu}g/mL$로 조절하여 DPPH radical 소거 효과를 측정한 결과 열수와 50% 에탄올 추출물의 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy $50{\sim}200{\mu}g/mL$ phenolic 농도 전 구간에서 84.04~100.00%의 매우 높은 소거효과를 나타내었으나, 감마선 조사 처리에 따른 유의적인 차이는 없었다. ABTS radical 소거 활성 측정 결과 열수와 50% 에탄올 추출물의 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy $200{\mu}g/mL$ phenolic 농도에서 95% 이상의 높은 소거 효과를 나타내었다. Antioxidant protection factor(PF) 측정 결과 $100{\mu}g/mL$ phenolic 농도 처리 시 열수 추출물 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy에서 각각 2.51 PF, 2.01 PF, 50% 에탄올 추출물 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy는 각각 1.38 PF, 1.48 PF를 나타내었다. TBARs 저해 효과는 $50{\sim}200{\mu}g/mL$ phenolic 농도 전 구간에서 열수 추출물 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy에서 65.23~83.10%를 나타냈으며, 50% 에탄올 추출물 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy에서 70.67~95.81%로 농도 의존적으로 증가하는 양상을 나타냈다. 본 연구 결과 감마선 조사 처리에 따른 total phenolic compounds 함량은 열수 추출물의 경우 조사 처리 후 함량이 감소하였고, 50% 에탄올 추출물의 경우 조사 처리 후 함량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 독활의 장기저장을 위해 처리한 감마선 조사 전과 후 독활 추출물의 항산화 활성 변화에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 보이며 이는 감마선 조사법이 독활을 포함한 한약재의 장기저장을 위한 처리법으로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
In this study, extracts of gamma-irradiated Aralia continentalis for health and beauty food resources were examined on antioxidant activities and increasing extraction yield. In photostimulated luminescence analysis, non-irradiated (0 kGy) sample showed an intermediate result of 891.00 photon counts...
In this study, extracts of gamma-irradiated Aralia continentalis for health and beauty food resources were examined on antioxidant activities and increasing extraction yield. In photostimulated luminescence analysis, non-irradiated (0 kGy) sample showed an intermediate result of 891.00 photon counts (PCs), whereas irradiated (5 and 10 kGy) samples showed positive results of 79,956.67 and 282,498.67 PCs, respectively. The thermoluminescence ratio of non-irradiated samples was 0.018, whereas the values of irradiated samples (5 and 10 kGy) were 0.395 and 0.464, respectively. Electron spin resonance (ESR) analysis as a physical technique for irradiation identification of Aralia continentalis showed a pair of peaks on a space of 6.0 mT in the symmetric ESR spectrums. For phenolics of gamma-irradiated Aralia continentalis, water extracts had the highest amounts of 7.61 mg/g at non-irradiated condition (0 kGy) while 50% ethanol extracts had the highest amounts of 6.86 mg/g at 10 kGy irradiation. 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl scavenging activity of water and 50% ethanol extracts from non-irradiated and irradiated Aralia continentalis were very high (94.99~100.00%). 2,2'-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical cation inhibitory activity was over 95.00% at $200{\mu}g/mL$ phenolics. Antioxidant protection factor (PF) showed a very high level of activity (1.38~2.51 PF). Thiobarbituric acid reactive substance inhibitory activity was high (70% and 95%, respectively). Thus, treatment of gamma irradiation can be used as a method of storage for long-term preservation of Oriental medicine.
In this study, extracts of gamma-irradiated Aralia continentalis for health and beauty food resources were examined on antioxidant activities and increasing extraction yield. In photostimulated luminescence analysis, non-irradiated (0 kGy) sample showed an intermediate result of 891.00 photon counts (PCs), whereas irradiated (5 and 10 kGy) samples showed positive results of 79,956.67 and 282,498.67 PCs, respectively. The thermoluminescence ratio of non-irradiated samples was 0.018, whereas the values of irradiated samples (5 and 10 kGy) were 0.395 and 0.464, respectively. Electron spin resonance (ESR) analysis as a physical technique for irradiation identification of Aralia continentalis showed a pair of peaks on a space of 6.0 mT in the symmetric ESR spectrums. For phenolics of gamma-irradiated Aralia continentalis, water extracts had the highest amounts of 7.61 mg/g at non-irradiated condition (0 kGy) while 50% ethanol extracts had the highest amounts of 6.86 mg/g at 10 kGy irradiation. 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl scavenging activity of water and 50% ethanol extracts from non-irradiated and irradiated Aralia continentalis were very high (94.99~100.00%). 2,2'-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical cation inhibitory activity was over 95.00% at $200{\mu}g/mL$ phenolics. Antioxidant protection factor (PF) showed a very high level of activity (1.38~2.51 PF). Thiobarbituric acid reactive substance inhibitory activity was high (70% and 95%, respectively). Thus, treatment of gamma irradiation can be used as a method of storage for long-term preservation of Oriental medicine.
따라서 본 연구에서는 천연 약용식물인 독활을 위생적으로 장기간 보관하기 위하여 감마선 조사 처리한 후 조사 판별 분석법인 광자극발광법, 열발광분석법, 전자스핀공명법을 이용하여 약용식물의 감마선 조사 판별 marker를 확인하여 분석법 적용 가능성을 입증하고, 감마선 조사 처리가 독활 추출물의 항산화 효과에 미치는 변화를 살펴봄으로써 감마선 조사 처리가 한약재의 기능 활성 변화 없이 장기 저장을 위한 위생 처리방법으로의 활용 가능성을 검토하고자하였다.
제안 방법
본 연구에 사용한 독활은 대구 소재의 시중 한약방에서 유통되는 국내산 한약규격품을 구입하였다. 시료의 방사선 조사 처리를 위해 조사구와 비조사구로 분류하여 사용하였고 방사선 조사 처리 marker 확인을 위해 그룹별로 시료를 세절하여 사용하였으며, 항산화 효과 확인을 위해 시료를 40 mesh로 분쇄하여 4°C에서 저온 저장하여 사용하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용한 독활은 대구 소재의 시중 한약방에서 유통되는 국내산 한약규격품을 구입하였다. 시료의 방사선 조사 처리를 위해 조사구와 비조사구로 분류하여 사용하였고 방사선 조사 처리 marker 확인을 위해 그룹별로 시료를 세절하여 사용하였으며, 항산화 효과 확인을 위해 시료를 40 mesh로 분쇄하여 4°C에서 저온 저장하여 사용하였다.
데이터처리
본 실험의 결과는 6회 반복하여 측정한 평균값을 나타내었으며 평균±표준편차로 나타내었다. 통계처리는 SPSS 22 for windows(Statistical Package for Social Science, Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하였고 분산분석 Duncan’s multiple range test, one-way ANOVA로 95% 수준에서 유의성을 검정하였다.
본 실험의 결과는 6회 반복하여 측정한 평균값을 나타내었으며 평균±표준편차로 나타내었다. 통계처리는 SPSS 22 for windows(Statistical Package for Social Science, Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하였고 분산분석 Duncan’s multiple range test, one-way ANOVA로 95% 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
ESR 분석은 CEN 방법(21) 및 식품공전(22)에 따라 분석하였다. 시료를 50°C dry oven에서 건조시켜 수분과 단수명 ESR center를 제거한 후 ESR pyrex tube에 0.
광자극발광(PSL) 분석은 규소 화합물이 방사선 조사 처리를 통해 조사된 에너지를 저장하고, 이러한 규소 화합물에 적외선을 가하여 방출되는 에너지를 광자 수(photon counts, PCs)로 계산하여 조사 여부를 판단하는 방법으로 CEN(17) 및 식품공전(11) 방법에 따라 실시하였다. 측정용 시료는 세절하여 지름 50 mm 직경의 PSL 측정용 petri dish에 동일한 양을 바닥이 보이지 않게 골고루 펼쳐 담아 준비하고 PSL screening system(Serial 0021, Scottish Universities Research and Reactor Center, Glasgow, UK)을 이용하여 각 시료당 3회 반복 측정하였다.
열발광(TL) 분석은 열을 이용하여 에너지를 방출시켜 광자 수로 계산하여 조사 여부를 판단하는 방법으로(18) CEN (19) 및 식품공전(20)에 따라 식품에 포함된 미네랄을 추출하여 분석하였다. 시료 50 g에 일정량의 증류수를 가하여 ultrasonic agitator(Power sonic 420, Whasin Tech, Daegu, Korea)에서 10분간 처리한 후, nylon sieve를 이용해 세척하여 여과시킨 후 시료로부터 미네랄을 분리하였다.
성능/효과
상기의 연구 결과를 통해 독활은 감마선 조사 처리에 의해 추출물의 total phenolic compounds 함량 변화에 영향을 주는 것을 알 수 있었으며, 특히 에탄올 추출물의 경우 추출 수율을 증대시키는 것을 확인할 수 있었다. 이에 감마선 조사 처리한 독활 추출물의 산업화 적용 가능성 확인을 위해 total phenolic compounds 함량이 가장 높은 열수 추출물과 50% 에탄올 추출물을 사용하여 감마선 조사 처리한 독활의 항산화 효능 비교 연구를 진행하였다.
상기의 연구 결과를 통해 독활의 열수 및 에탄올 추출물의 경우 감마선 조사 처리에 의해 항산화 활성 변화에는 크게 영향을 주지 않는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 total phenol compounds 이외에 독활에 포함되어 있는 다양한 유용 성분이 항산화 활성에 관여하는 것으로 생각한다. Han 등(1)은 독활과 독활 잎에 많은 양의 사포닌과 페놀성 화합물, 플라보노이드, 클로로필 등의 유용성분이 함유되어 있으며 이러한 유용성분에 의해 항산화 활성이 나타나는 것으로 보고하였다.
Han 등(1)은 독활과 독활 잎에 많은 양의 사포닌과 페놀성 화합물, 플라보노이드, 클로로필 등의 유용성분이 함유되어 있으며 이러한 유용성분에 의해 항산화 활성이 나타나는 것으로 보고하였다. 이상의 결과로 한약재의 장기 저장을 목적으로 독활에 감마선 조사 처리를 하면 독활의 total phenol compounds를 비롯한 다양한 유용성분의 추출 수율을 높이는데 효과적이며, 감마선 조사 처리가 독활이 가지는 항산화 활성에 positive 한 영향을 미치는 것으로 판단되므로 독활을 포함한 한약재의 장기 저장을 위한 위생 처리법으로 감마선 조사법이 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
후속연구
반면 Bae 등(12)의 연구에서는 왕겨, 미강, 보릿겨에 5, 10, 15, 20 kGy로 감마선 조사 처리하였을 때 조사선량에 상관없이 total phenolic compounds 함량이 일정하게 유지하는 경향을 나타내어 유의적으로 차이가 나지 않는다고 보고하였다. 따라서 감마선 조사 처리에 따른 total phenolic compounds 함량은 시료에 따라 전구체의 양과 종류에 따라 차이가 발생할 수 있을 것으로 예상하며 향후 추가적인 실험을 통해 검토가 필요할 것으로 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
독활의 줄기와 어린잎의 용도는?
독활(Aralia continentalis, 獨活)은 한약재로 사용되는 천연소재로 인삼, 오갈피나무, 두릅나무 등과 함께 두릅나무과에 속하는 다년생 초본 식물이며, 땅두릅, 땃두릅, 풀두릅, 토당귀, 인가목, 주마근, 뫼두릅, 멧두릅, 강청, 호강사자, 독골로 등 다양한 이명으로 명명하고 있다(1). 주로 한국을 비롯한 일본, 중국 등 동아시아 산지에 널리 분포하며, 약용부위는 뿌리로 근육통, 진통, 중풍의 반신불수 등에 많이 사용되며 줄기와 어린잎은 열 내림, 기침, 염증 등에 약으로 이용된다. 각종 풍을 다스리고 신경쇠약, 성기능 저하, 신장병, 당뇨병 등에 쓰기도 하며, 특유의 향이 있어 인기 있는 고급나물로 해외에 수출하는 유용한 식물자원이다(2,3).
독활이란?
독활(Aralia continentalis, 獨活)은 한약재로 사용되는 천연소재로 인삼, 오갈피나무, 두릅나무 등과 함께 두릅나무과에 속하는 다년생 초본 식물이며, 땅두릅, 땃두릅, 풀두릅, 토당귀, 인가목, 주마근, 뫼두릅, 멧두릅, 강청, 호강사자, 독골로 등 다양한 이명으로 명명하고 있다(1). 주로 한국을 비롯한 일본, 중국 등 동아시아 산지에 널리 분포하며, 약용부위는 뿌리로 근육통, 진통, 중풍의 반신불수 등에 많이 사용되며 줄기와 어린잎은 열 내림, 기침, 염증 등에 약으로 이용된다.
독활을 지칭하는 다른 이름은?
독활(Aralia continentalis, 獨活)은 한약재로 사용되는 천연소재로 인삼, 오갈피나무, 두릅나무 등과 함께 두릅나무과에 속하는 다년생 초본 식물이며, 땅두릅, 땃두릅, 풀두릅, 토당귀, 인가목, 주마근, 뫼두릅, 멧두릅, 강청, 호강사자, 독골로 등 다양한 이명으로 명명하고 있다(1). 주로 한국을 비롯한 일본, 중국 등 동아시아 산지에 널리 분포하며, 약용부위는 뿌리로 근육통, 진통, 중풍의 반신불수 등에 많이 사용되며 줄기와 어린잎은 열 내림, 기침, 염증 등에 약으로 이용된다.
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