[논문]치자(Gardenia jasminoides Ellis fructus) 껍질 추출물의 항산화 활성

진동혁; 오다영; 김한수

doi:10.12925/jkocs.2017.34.1.163

치자(Gardenia jasminoides Ellis fructus) 껍질 추출물의 항산화 활성
Antioxidant Activity of Peel from Gardenia jasminoides Ellis Fructus Extracted by Various Solvents 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.34 no.1, 2017년, pp.163 - 172

진동혁 (부산대학교 식품공학과) , 오다영 (부산대학교 식품공학과) , 김한수 (부산대학교 식품공학과)

초록
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치자 껍질의 항산화 활성을 측정하기 위하여 70% methanol, distilled water (DW) 및 ethyl acetate (EA)의 3가지 용매를 사용한 추출물의 용매 별 flavonoid 함량 및 항산화 활성, 금속 chelating 능력 측정을 통하여 치자 껍질의 기능성 식품 재료로서의 가치를 검토한 결과, 치자 껍질의 proanthocyanidin 함량은 $48.165{\pm}0.811mg\;CE/g\;DW$로 나타났으며, 추출 수율은 70% methanol(36.26%), DW (39.87%), EA (2.88%) 로 나타났다. 추출 용매 별 항산화 활성은 농도(0.2, 0.4, 0.6 mg/mL)가 증가할수록 유의적으로 증가하였으며, control로 사용된 ascorbic acid, BHA, EDTA 보다는 낮은 활성이 관찰되었다. Flavonoid 함량(mg QE/g)은 70% methanol (0.416), DW (0.225), EA(0.212) 순으로 확인되었으며 다른 항산화 분석 및 금속 chelating 능력 실험에서도 이와 유사하게 관찰되어 모든 분석에서 70% methanol 추출물이 가장 활성이 강한 것으로 나타났다. 이상의 결과를 미루어 볼 때 치자 껍질의 용매 별 flavonoid 함량에 따라 항산화능, 금속 chelating 능력이 증가하는 것으로 사료되며, EA 추출물을 제외한 다른 추출물에서의 수율과 항산화 활성은 높은 수준으로 관찰되었다. 따라서 치자의 껍질은 proanthocyanidin과 flavonoid 화합물을 다량 함유하고 있으며 그로 인한 높은 항산화 활성과 생리활성을 가지고 있어 기능성 식품 및 천연항산화제로서의 가치가 매우 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to measure the bioactivity and antioxidant activity of peel from Gardenia jasminoides Ellis fructus (GJE). GJE have been known to contain functional materials such as crocin, crocetin, geniposide, gardenosid, geniposidic acid, iridoid glycosides etc. We were separated into GJE peel. After that, we determined proanthocyanidin. GJE peel were extracted by 70% methanol, ethyl acetate (EA) and distilled water (DW) of three solvents. To investigate by the solvent extract of flavonoid content and value as a functional food ingredient of GJE peel through antioxidant activities (DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity, superoxide dismutase like ability, hydroxyl radical scavenging activity, ferrous ion-chelating capacity) were performed. Solvent extract antioxidant activity of increasing concentrations (0.2, 0.4, 0.6 mg/mL) were significantly increased (p<0.05). GJE peel extracts showed lower activity than positive control (ascorbic acid, BHA, EDTA). These results, by a solvent of peel were found that the relationship with the increase of flavonoid content increased physiological activity. The antioxidant activity of the extract from the other except for the EA extract on peel was observed at a high level. The results suggest that GJE peel can be used as nutraceutical foods and natural antioxidant.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 치자의 껍질의 proanthocyanidin 함량을 측정하여 70% methanol, distilled water (DW) 및 ethyl acetate(EA)의 용매 별로 추출한 뒤, flavonoid 함량을 측정하고, 항산화 능력(DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity, superoxide dismutase like ability, hydroxyl radical scavenging activity), 금속 킬레이팅 능력(ferrous chelating activity)을 측정하여 치자 껍질의 추출 용매에 따른 항산화능력을 비교하여 생활습관병 예방과 건강기능 식품 개발의 목적으로 이들의 소비 효율성을 높이고 이에 대한 기초자료를 제시함으로써 고부가 가치의 천연 항산화제의 이용 가능성을 검토하고자 하였다.
치자 껍질의 proanthocyanidin 함량을 알아보고 70% methanol, distilled water (DW) 및ethyl acetate (EA)의 3가지 용매를 사용한 추출물의 용매 별 flavonoid 함량 및 항산화 활성, 금속 chelating 능력 측정을 통하여 치자 껍질의 기능성 식품 재료로서의 가치를 검토하기 위하여본 실험을 수행하였다. 치자 껍질의 proanthocyanidin 함량은 48.

가설 설정

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

제안 방법

ABTS cation decolorization assay에 의한 방법[17]을 변형하여 ABTS (2,2-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical을 이용한 항산화력 측정을 시행하였다. 7 mMABTS와 2.
0 mL을 가하여 잘 섞은 후 실온에 10분간 반응시켜 Fe2+-ferrozine complex를 형성시킨 뒤562 nm에서 흡광도를 측정하였다. Control로 EDTA (ethylenediaminetetraacetic aciddisodium salt dihydrate, Sigma-Aldrich, St.Louis, USA)를 사용하였고 치자 껍질에서의 ferrous ion-chelating activity는 백분율로 환산하여 나타내었다.
1mL를 넣은 후 10분 뒤 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. Control은 BHA를 사용하였으며 ABTS radical 소거 활성은 백분율로 나타내었다.
Flavonoid 함량 측정은 two complementary colorimetric method를 변형하여 사용하였으며[15], 시료 추출액 0.5 mL에 10% aluminium nitrate 0.5 mL와 1 M potassium acetate 0.5mL를 넣은 뒤, 80% ethanol 2.0 mL를 첨가하여 잘 혼합한 후 40분간 실온에 방치하여 반응시킨후 415 nm에서 흡광도 값을 측정하였다. 이 때 표준물질인 quercetin (Sigma-Aldrich, St.
Hydroxyl radical 소거능 측정은 deoxyribose degradation assay [19]와 1,10-phenanthroline/ferrous iron (II) oxidation assay [20]를 변형하여 사용하였다. 각 농도의 시료 1.
0 mL로 반응을 정지시켜 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. SOD 유사활성은 나타내어 계산하였으며 이를 통해 IC₅₀을 구하였다 control로 BHA를 사용하여 나타내었다
ability 측정 SOD 유사활성으로 McCord & Fridovich(1969)의 방법[18]을 변형하여 시료 0.1 mL에Tris-HCl buffer (50 mM tris (hydroxymethyl)aminomethane buffer + 10 mM EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate (pH 8.5)) 3.0 mL와 7.2 mMpyrogallol 0.2 mL를 넣어 25℃ water bath에서 10분 동안 반응 시킨 뒤, 1.0 N HCl 1.0 mL로 반응을 정지시켜 420 nm에서 흡광도를 측정하였다.
1, Tokyo, Japan)하였다. 각 추출물은 rotary vacuum evaporator(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.
시료의 추출은 동결 저장된 치자 분말 100 g씩 취하여 70% methanol, ethyl acetate (EA)용매를 각 10배 가하여(1:10, w/v) 24시간씩 2회 추출한 뒤 여과(filter paper, Advantec, No.2, Tokyo, Japan)하였고, distilled water (DW) 추출물은 70℃에서 2시간씩 2회 추출하여 여과(filter paper, Advantec, No.1, Tokyo, Japan)하였다. 각 추출물은 rotary vacuum evaporator(Hei-VAP Advantage, Heidolph Co.
실험 데이터는 3회 반복 측정하였으며, mean±SD (n=3)으로 표현하였다.
0 mL를 첨가하여 잘 혼합한 후 40분간 실온에 방치하여 반응시킨후 415 nm에서 흡광도 값을 측정하였다. 이 때 표준물질인 quercetin (Sigma-Aldrich, St. Louis, USA)을 사용해 검량선을 작성하여 시료 g 당mg 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[16]. 이 때 활성 비교를 위하여 control로 합성항산화제인 BHA (butylated hydroxyanisole, Sigma-Aldrich,St. Louis, USA)를 사용하여 같은 방법으로 흡광도를 측정하였다.
치자 껍질의 proanthocynidin 함량은 vanillin측정법을 변형하여 측정하였다[14]. 시료 분말0.

대상 데이터

구입한 치자의 껍질을 분리한 뒤 자연건조시켜 분쇄기(HMF-3250S, Han-Il Co.,Seoul, Korea)에 각각 분쇄하여 분말로 만든 다음 deep freezer (DF-8514, Il-Shin BioBaseCo., Daegu, Korea)에 –80℃로 저장하여 실험에 사용하였다.
본 실험에 사용된 시료인 치자(Gardenia jasminoides Ellis)는 경상남도 남해군에서 2014년 11월에 수확하여 반 건조 상태로 되어있는 시료를 남해 소재 약재상에서 2015년 1월에 구입하였다. 구입한 치자의 껍질을 분리한 뒤 자연건조시켜 분쇄기(HMF-3250S, Han-Il Co.
0 mL를 넣고 4,000 rpm에서 10분간 원심분리한 후 상등액을 취하여 500 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는(+)-catechin (Sigma-Aldrich, St. Louis, USA)을사용하였으며 검량선을 작성하여 치자 껍질에서의 proanthocyanidin 함량을 산출하였고 시료 g당 mg CAE (mg of catechin equivalents)로 나타내었다.

데이터처리

또한 실험 결과 값 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.

성능/효과

70% methanol 추출물 48.37±0.19%, 64.79±0.06%, 75.04±0.15%, IC50 0.209±0.002 mg/mL로 유의적인 차이를 보이며 강한 chelating 능력이 관찰되었으며, DW추출물에서 40.10±0.23%, 48.45±0.10%, 60.69±0.06%, IC50 0.405±0.004 mg/mL, EA추출물 30.17±0.09%, 33.87±0.18%, 35.14±2.24%, IC50 1.763±0.018 mg/mL 순으로 관찰되었다.
70% methanol 추출물에서 24.20±0.01%, 29.66±0.17%, 34.39±0.47%, IC50 1.208±0.004mg/mL로 추출 용매 중 유의적인 차이를 보이며 가장 강한 소거능이 관찰되었으며, DW 추출물에서 23.76±0.15%, 27.17±0.22%, 31.07±0.15%, IC50 1.640±0.005 mg/mL, EA 추출물 15.61±0.08%, 19.02±0.08%, 23.61±0.25%, IC50 1.929±0.027 mg/mL 순으로 EA 용매 추출물에서 가장 낮은 ABTS 소거활성과 높은 IC50 결과치가 관찰되었다.
70% methanol 추출물에서 농도 별로 20.02±0.53%, 33.12±0.07%, 47.75±0.30%, IC50 0.636±0.001 mg/mL로 추출물 중 가장 높은 활성이 관찰되었으며, DW 추출물에서 13.98±0.07%, 23.57±0.30%, 33.23±0.33%, IC50 0.949±0.001 mg/mL, EA 추출물 7.56±0.13%, 10.08±0.07%, 12.41±0.13%, IC50 3.698±0.037 mg/mL 순으로 EA 용매 추출물에서 가장 낮은 활성과 높은 IC50 결과치가 관찰되었다.
70% methanol 추출물에서 농도 별로 각각 18.85±0.26%, 33.51±0.07%, 49.42±0.33%, IC50 0.610±0.001mg/mL로 추출 용매 중 유의적인 차이를 보이며 가장 강한 소거능이 관찰되었으며, DW 추출물에서 12.71±0.07%, 23.13±0.33%, 32.81±0.36%,IC50 0.940±0.001 mg/mL, EA 추출물 5.69±0.12%, 8.47±0.07%, 10.92±0.25%, IC50 3.585±0.011 mg/mL 순으로 추출물 중에서는 EA 용매 추출물에서 가장 낮은 활성과 높은 IC50 결과치가 관찰되었다.
Control인 ascorbic acid는 각 농도에서 93.58±0.01%, 93.93±0.20%, 95.03±0.18%로 강한 hydroxyl radical 소거능이 관찰되었다.
6 mg/mL)가 증가할수록 유의적으로 증가하였으며, control로 사용된 ascorbic acid, BHA, EDTA 보다는 낮은 활성이 관찰되었다. Flavonoid 함량(mg QE/g)은 70% methanol(0.416), DW (0.225), EA (0.212) 순으로 관찰되었으며 다른 항산화 분석 및 금속 chelating 능력 실험에서도 이와 마찬가지로 관찰되어 모든 분석에서 70% methanol 추출물이 가장 활성이 강한 것으로 나타났다. 이상의 결과를 미루어 볼때 치자 껍질의 용매 별 flavonoid 함량에 따라 항산화능, 금속 chelating 능력이 증가하는 것으로 사료되며, EA 추출물을 제외한 다른 추출물에서의 수율과 항산화 활성은 높은 수준으로 관찰되었다.
Positive control인 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.
2에 표시하였으며, IC50값을 구하여 Table 1에 나타내었다. 각 시료는 농도가 증가함에 따라 ABTS radical 소거능이 유의적으로 증가하는 것으로 관찰되었다. 70% methanol 추출물에서 24.
치자 껍질의 70% methanol, distilled water(DW) 및 ethyl acetate (EA)에서의 추출 수율은Table 1에 나타내었다. 각 용매 별 추출 수율은 70% methanol에서 36.26%, DW 39.87%, EA2.88%로 DW에서 추출 수율이 가장 높게 나타났다.
껍질의 70% methanol 추출물 20.51±0.01%, 25.17±0.14%, 29.19±0.40%, IC50 1.554±0.006 mg/mL, DW 추출물 20.14±0.12%, 23.05±0.19%, 26.37±0.12%, IC50 2.122±0.006 mg/mL, EA 추출물19.44±0.07%, 22.34±0.07%, 26.20±0.07%, IC50 2.018±0.026 mg/mL 순으로 EA 용매 추출물에서 가장 낮은 SOD 유사활성이 나타났으나, DW 추출물에서 유의적으로 가장 높은 IC50 결과치가 관찰되었다.
이는 농도가 증가함에 따라 SOD 유사활성 증가 폭이 EA 추출물에서 DW추출물보다 크기 때문에 이러한 결과가 나타난것으로 사료된다. 또한 EA 추출물과 DW 추출물은 0.6 mg/mL 농도에서 유의적인 차이가 없는 것으로 관찰되었다. Positive control인 BHA는 각 농도에서 28.
018 mg/mL 순으로 관찰되었다. 본 실험에서 control로 사용된 EDTA는 6자리의 리간드 구조를 가지고 있기 때문에 각 농도에서 99% 이상의 매우 강한 ferrousion-chelating 능력을 나타낸 것으로 사료된다. Flavonoid 화합물의 화학구조는 각종 산화 작용의 촉매 역할을 하는 금속이온과 결합하여 산화반응을 상당히 줄일 수 있다는 것으로 알려져 있다[30].
212) 순으로 관찰되었으며 다른 항산화 분석 및 금속 chelating 능력 실험에서도 이와 마찬가지로 관찰되어 모든 분석에서 70% methanol 추출물이 가장 활성이 강한 것으로 나타났다. 이상의 결과를 미루어 볼때 치자 껍질의 용매 별 flavonoid 함량에 따라 항산화능, 금속 chelating 능력이 증가하는 것으로 사료되며, EA 추출물을 제외한 다른 추출물에서의 수율과 항산화 활성은 높은 수준으로 관찰되었다. 본 실험 결과 치자의 껍질은 proanthocyanidin과 flavonoid 화합물을 다량 함유하고 있으며 그로 인한 높은 항산화 활성과 생리활성을 가지고 있어 기능성 식품 및 천연항산화제로서의 가치가 매우 기대된다.
88%)로 나타났다. 추출 용매 별 항산화 활성은 농도(0.2, 0.4, 0.6 mg/mL)가 증가할수록 유의적으로 증가하였으며, control로 사용된 ascorbic acid, BHA, EDTA 보다는 낮은 활성이 관찰되었다. Flavonoid 함량(mg QE/g)은 70% methanol(0.
치자 껍질의 proanthocyanidin 함량은 48.165±0.811 mgCE/g DW로 나타났으며 추출 수율은 70% methanol (36.26%), DW (39.87%), EA (2.88%)로 나타났다.
1에 나타내었고, IC₅₀값을 구하여 Table 1에 나타내었다. 치자 껍질의 각 용매 별 추출물 0.2,0.4, 0.6 mg/mL의 농도에서 측정한 결과, 농도가 증가함에 따라 유의적으로 DPPH radical 소거능이 증가하는 경향을 보였다. 70% methanol 추출물에서 농도 별로 각각 18.
치자 껍질의 용매 별 추출물에서의 flavonoid함량은 Table 1에 나타내었으며, 추출물 중 70%methanol 추출물에서 0.416±0.002 mg QE/g으로 유의적으로 가장 높게 나타났으며, DW 추출물 0.225±0.002 mg QE/g, EA 추출물 0.212±0.002 mg QE/g 순으로 EA 추출물에서가장 낮은 값이 관찰되어 각 추출물에서 유의적인 차이가 나타났다.

후속연구

이상의 결과를 미루어 볼때 치자 껍질의 용매 별 flavonoid 함량에 따라 항산화능, 금속 chelating 능력이 증가하는 것으로 사료되며, EA 추출물을 제외한 다른 추출물에서의 수율과 항산화 활성은 높은 수준으로 관찰되었다. 본 실험 결과 치자의 껍질은 proanthocyanidin과 flavonoid 화합물을 다량 함유하고 있으며 그로 인한 높은 항산화 활성과 생리활성을 가지고 있어 기능성 식품 및 천연항산화제로서의 가치가 매우 기대된다.
(2002)의 연구는 lutein, taxifolin,(-)-epicatechin 등 flavonoid 화합물과 금속이온이 결합한 복합체가 비 복합체 flavonoid보다 더 뛰어난 radical 소거능을 가진다고 보고하였다[31-32]. 이에 70% methanol 추출물 0.6mg/mL 농도의 시료는 70% 이상의 높은 ferrous chelating 능력을 가지는 것으로 관찰되어, 치자껍질 추출물의 금속이온 결합 및 그에 따른 항산화 작용에 대한 시너지 효과가 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	치자는 무엇인가?	또한 세포막 파괴, DNA 손상 등과 함께 여러 산화에 의한 생성물들을 생성하여 암을 유발하고 노화와 관련해 생리적 장애를 일으킨다고 알려져 있다[6]. 경남 남해군의 삼자 중 하나인 치자는 꼭두서니과(Rubiaceae)에 속하는 치자나무(Gardeniajasminoides Ellis)의 열매로 국내를 비롯한 중국, 일본, 대만 등의 기온이 따뜻한 지방에 자생하고있다. 한방에서는 소변을 잘 나오게 하여 열을 제거하고 화를 가라 앉혀 피를 맑게 하며, 지혈, 진정, 염증 완화 등의 작용이 있다고 한다.
	산화 생성물의 free radical은 어떤 형태로 존재하는가?	서구화된 식생활과 스트레스, 환경, 신체 활동 감소 등으로 인한 이상지질혈증(dyslipidemia), 고혈압과 같은 심혈관계 질환과 비만, 당뇨 등 생활습관병 발병이 사회적 문제가 되고 있으며[2-3], 건강의 중요성에 따라 식품은 단순한 영양원이 아닌 기능성을 고려한 건강기능식품에 대한 관심과 소비가 증가하는 추세이다[4]. 여러 질병의 주된 원인으로 인체 내의 호흡과정 중 발생하는 산화 생성물의 free radical은 superoxide radical (O2-),singlet oxygen (1O2), hydroxyl radical (OH-),hydrogen peroxide (H2O2) 등의 reactive oxygenspecies (ROS)로 다양하게 존재하며, 불안정하고 홑 전자를 가지므로 그 안정성을 확보하기 위해 반응성이 매우 높은 것으로 알려져 있다[5]. 또한 세포막 파괴, DNA 손상 등과 함께 여러 산화에 의한 생성물들을 생성하여 암을 유발하고 노화와 관련해 생리적 장애를 일으킨다고 알려져 있다[6].
	체내 호흡과정에 의해 생성되는 산화 생성물의 free radical은 어떤 문제를 일으키는가?	여러 질병의 주된 원인으로 인체 내의 호흡과정 중 발생하는 산화 생성물의 free radical은 superoxide radical (O2-),singlet oxygen (1O2), hydroxyl radical (OH-),hydrogen peroxide (H2O2) 등의 reactive oxygenspecies (ROS)로 다양하게 존재하며, 불안정하고 홑 전자를 가지므로 그 안정성을 확보하기 위해 반응성이 매우 높은 것으로 알려져 있다[5]. 또한 세포막 파괴, DNA 손상 등과 함께 여러 산화에 의한 생성물들을 생성하여 암을 유발하고 노화와 관련해 생리적 장애를 일으킨다고 알려져 있다[6]. 경남 남해군의 삼자 중 하나인 치자는 꼭두서니과(Rubiaceae)에 속하는 치자나무(Gardeniajasminoides Ellis)의 열매로 국내를 비롯한 중국, 일본, 대만 등의 기온이 따뜻한 지방에 자생하고있다.

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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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