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HPLC와 DPPH radical 소거능 측정 방법의 결합에 의한 약용 식물 추출물의 항산화 활성 비교

Measurement of the Anti-oxidative Properties of Extract from Medicinal Plants Using an On-line HPLC-DPPH Assay

생명과학회지 = Journal of life science, v.27 no.1 = no.201, 2017년, pp.44 - 49  

임도연 (광주여자대학교 교양교직과정부) ,  표병식 (동신대학교 한약재산업학과) ,  김선민 (동신대학교 한약재산업학과) ,  이경인 (동신대학교 바이오센터)

초록
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본 연구에서는 일반적으로 분리 및 분석에 가장 빈번히 사용되고 있는 C18 column과 UV 검출기가 장착된 액체크로마토그래피(HPLC)와 항산화 활성 측정에 사용되는 1, 1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH) 라디칼 소거능 측정 방법을 결합한 HPLC-DPPH 동시 측정법의 최적화와 유용성 확인을 약용식물의 추출물을 대상으로 실시하였다. 최종적으로 적용된 HPLC-DPPH 동시 측정법의 유용성은 갈근, 건강, 유근피, 모과, 황기 등 5종 약용식물의 열수추출물과 대조군으로서 ascorbic acid의 라디칼 소거능을 측정하여 확인하였다. HPLC-DPPH 동시 측정에 앞서 추출액 중 고형분 함량을 refractometer를 사용하여 측정함으로써 추출 수율에 따른 활성 차이를 보정할 수 있도록 하였다. 갈근, 모과, 유근피 열수추출물의 라디칼 소거능이 대조군으로 사용된 ascorbic acid와 비교하여 7.77%, 4.71%, 4.19%로서 다른 열수추출물보다 상대적으로 높은 것으로 확인되었다. 이와 같은 측정법은 실제 활성 성분의 분리 및 분석에 있어서 불필요한 시간 및 시약의 낭비를 줄일 수 있는 유용한 수단이 될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Natural anti-oxidative compounds have important disease prevention and food preservation properties, in addition to anti-bacterial, anti-inflammation, anti-cancer, and skin whitening effects. High-performance liquid chromatography (HPLC), with an ultra vilolet (UV) detector coupled to a reverse phas...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 추출에 있어서 안전성 등의 장점으로 인해 가장 빈번히 사용되는 용매 중 하나인 물을 사용한 수종의 약용식물 추출액의 항산화 활성 측정이 성분 분리 조건 설정이나 분석을 위한 HPLC 분석과 동시에 이루어 질 수 있도록 시스템을 구성하여 그 유용성을 확인하였다.
  • 이는 연속적으로 실시되는 분석 과정 중 DPPH radical 용액이 분석 장소의 실온에 최소 40분에서 600분(10시간, 1일 최대 분석 시간 가정)동안 방치되는 것으로 온도나 빛에 민감한 시약 특성을 검토할 필요가 있게 된다. 빛의 경우 갈색 유리병과 같은 수준 이상의 불투명 용기를 사용함으로써 변화를 억제시킬 수 있으므로 본 연구에서는 분석 과정에 노출되는 온도에 대한 영향을 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 가장 용이하게 사용될 수 있는 추출 용매는? 최근에는 이산화탄소처럼 인체에 무해한 소재를 이용한 초임계 유체 추출 기술을 적용하여 여러 가지 제품의 생산에 활용되고 있지만 높은 추출비용과 추출성분의 선택성 등의 이유로 인해 아직까지 사용이 제한적인 상황이다 [9]. 결과적으로 물이나 발효 공법으로 제조된 에탄올 등이 현재로서는 가장 용이하게 사용될 수 있는 추출 용매인데 특히 열수 추출의 형태로 이용되는 물은 비교적 높은 끓는점과 점도 등의 특성으로 인해 비극성 또는 일부 지용성 성분을 제외한 다양한 성분을 추출할 수 있는 장점을 가짐으로써 약용식물 추출에 자주 이용된다[12]. 한편, 물을 추출 용매로 사용한 경우 농축과 건조의 공정을 거침으로써 고체상의 추출물을 얻는 경우가 많다.
물을 추출용매로 사용할 경우 발생할 수 있는 일은? 결과적으로 물이나 발효 공법으로 제조된 에탄올 등이 현재로서는 가장 용이하게 사용될 수 있는 추출 용매인데 특히 열수 추출의 형태로 이용되는 물은 비교적 높은 끓는점과 점도 등의 특성으로 인해 비극성 또는 일부 지용성 성분을 제외한 다양한 성분을 추출할 수 있는 장점을 가짐으로써 약용식물 추출에 자주 이용된다[12]. 한편, 물을 추출 용매로 사용한 경우 농축과 건조의 공정을 거침으로써 고체상의 추출물을 얻는 경우가 많다. 이런 공정의 경우 물의 물리화학적 특성상 추출액이 높은 온도에 추가적으로 노출됨으로써 성분의 변화를 나타내게 되는 경우가 발생하게 된다.
항산화 활성을 측정하는 일반적인 방법은? 항산화 활성을 측정하는 다양한 방법 중 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical 소거능은 ascorbic acid와 같은 대조군을 이용하여 결과의 비교가 용이한 장점을 가지고 있어서 약용이나 기능성 식물 추출물 시료의 항산화 활성 측정에 가장 일반적으로 활용되고 있다[1, 8, 10]. 일반적으로 spectrophotometer나 micro-plate reader와 같은 분광학적 장비를 이용하는 DPPH radical 소거능 측정 실험법에서는 수십~수백 μM 범위의 DPPH radical 용액을 사용하여 시료 용액과 일정 비율로 혼합한 후 일정 시간 반응시킨 후 흡광도를 측정하여 최종 소거능을 산출하게 된다. 이때 시료가 추출물이나 분획물 등 여러 성분이 혼합된 형태일 경우 특정 성분의 활성이라기보다는 다양한 성분의 병합적인 효과인 경우가 대부분이며, 활성을 가지는 성분의 함량이 낮을 경우 활성 자체가 미약하게 나타나게 됨으로써 활성 성분의 존재가 무시될 가능성이 있다.
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참고문헌 (14)

  1. Cha, B. C. 2015. Changes in the constituents and antioxidant activity in accordance with the processing conditions of Citrus unshiu Markovich. Kor. J. Pharmacogn. 46, 23-30. 

  2. Hong, J. S., Kang, B. G., Jang, Y. S., Kim, S. H., Wang, Z., Park, Y. H., Park, J. H. and Lim, S. S. 2014. Studies on standardization of licorice based on its active components with on-line HPLC bioassay system. Kor. J. Plant Res. 27, 401-414. 

  3. Im, D. Y. and Lee, K. I. 2014. Antioxidative activity and tyrosinase inhibitory activity of the extract and fractions from Arctium lappa roots and analysis of phenolic compounds. Kor. J. Pharmacogn. 45, 141-146. 

  4. Inoue, K., Baba, E., Hino, T. and Oka, H. 2012. A strategy for high-speed countercurrent chromatography purification of specific antioxidants from natural products based on on-line HPLC method with radical scavenging assay. Food Chem. 134, 2276-2282. 

  5. Jeon, Y. E., Lee, Y. S., Lim, S. S., Kim, S. J., Jung, S. H., Bae, Y. S., Yi, J. S. and Kang, I. J. 2009. Evaluation of the antioxidant activity of the fruiting body of Phellinus linteus using the on-line HPLC-DPPH method. J. Appl. Biol. Chem. 52, 472-479. 

  6. Kim, J. S. 2014. Antioxidant, ${\alpha}$ -glucosidase inhibitory and antimicrobial activities of extracts from Maesa japonica (Thunb.). Kor. J. Med. Crop Sci. 22, 289-294. 

  7. Kim, J. Y., Kim, S. Y., Kwon, H. M., Kim, C. H., Lee, S. J., Park, S. C. and Kim, K. H. 2014. Comparison of antioxidant and anti-inflammatory activity on chestnut, chestnut shell and leaves of Castanea crenata extracts. Kor. J. Med. Crop Sci. 22, 8-16. 

  8. Kim, N. Y., Park, D. S. and Lee, H. Y. 2015. Effect of anti-skin wrinkle and antioxidant of Agastache rugosa Kentz through fermentation process of the lactic acid. Kor. J. Med. Crop Sci. 23, 37-42. 

  9. Lee, S. E., Kim, S. M., Lim, W. C., Kang, K. C. and Pyo, H. B. 2014. Comparison of volatile compounds from Thymus magnus Nakai by three different extraction methods. J. Soc. Cosmet. Scientists Korea 40, 171-178. 

  10. Li, H. and Jeong, J. M. 2015. Antioxidant activities of various berries ethanolic extract. Kor. J. Med. Crop Sci. 23, 49-56. 

  11. Malherbe, C. J., Willenburg, E., de Beer, D., Bonnet, S. L., van der Westhuizen, J. H. and Joubert, E. 2014. Iriflophenone-3-C-glucoside from Cyclopia genistoides: isolation and quantitative comparison of antioxidant capacity with mangiferin and isomangiferin using on-line HPLC antioxidant assays. J. Chromatogr. B Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 951-952, 164-171. 

  12. Park, H. J., Kim, A. J., Cheon, Y. P. and Lee, M. S. 2015. Anti-obesity effects of water and ethanol extracts of black ginseng. J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 44, 314-323. 

  13. Song, J. H. and Lee, S. R. 2015. Anti-oxidant and inhibitory activity on NO production of extract and its fractions from Rosa davurica Pall. leaves. Kor. J. Med. Crop Sci. 23, 20-26. 

  14. Zhang, H., Xi, W., Yang, Y., Zhou, X., Liu, X., Yin, S., Zhang, J. and Zhou, Z. 2015. An on-line HPLC-FRSD system for rapid evaluation of the total antioxidant capacity of Citrus fruits. Food Chem. 172, 622-629. 

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