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문제 정의
- 본 연구에서는 재배근과 부정근의 생리활성 비교를 통해 독활 부정근에서 유용성분의 대량 생산을 위한 가능성을 확인하기 위하여 독활 부정근의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량과 DPPH free radical 소거활성, ABTS 양이온 소거활성을 통한 항산화 활성과 항균 활성을 측정하였다.
- 본 연구는 독활의 재배근과 조직배양 부정근을 이용하여 항산화활성과 항균활성을 조사하였다. 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량을 조사한 결과 각각 부정근이 102.
제안 방법
- 폴리페놀 함량 측정 − 총 폴리페놀 함량은 Sharma14) 등의 Folin-Denis법을 변형하여 측정하였다.
- 멸균된 직경 6 mm의 paper disc(ADVANTEC, Japan)에 농도가 조절된 독활의 메탄올 추출물 15 µL를 가하고 clean bench 내에서 완전히 건조시킨 후 균이 도말된 배지위에 paper disc의 평평한 면이 밑으로 가게 하여 차례로 올려놓았다.
- 시료추출 − 모든 시료는 24시간 음건한 후 1일 동안 동결 건조하고 마쇄하였고, 분말화한 시료 10 g을 250 mL 삼각 플라스크에 넣고 100% 메탄올 150 mL를 첨가하여 24 시간동안 110 rpm 속도로 진탕하여 추출하였으며 동일 과정을 3회 반복하였다. 추출물은 여과지(Whatman NO. 2, England)를 이용하여 여과한 후 회전 감압 농축기를 이용하여 농축하여 사용하였다.
- 2 N의 Folin-ciocalteu reagent 500 µL를 가하고 5분 후 2% sodium carbonate 400 µL을 첨가하였다. 상온의 암소에서 2시간 동안 반응시킨 후 UV spectrophotometer(UV-1800, Shimadzu, Japan)를 사용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 총 페놀함량은 gallic acid를 사용 표준 곡선을 작성하여 mg gallic acid equivalent/g extract(mg GAE/g extract)로 나타내었다.
- 의 방법에 따라 측정하였다. 시료 추출물의 DPPH free radical 소거능이 50%가 되는 값의 농도(RC50)를 계산하여 나타내었다. 대조구는 항산화제인 ascorbic acid을 사용하였다.
- 의 방법을 참고하여 측정하였다. 시료 추출물의 농도별 ABTS free radical 소거능이 50%가 되는 값의 농도(RC50)를 계산하여 나타내었다. 대조구는 항산화제인 ascorbic acid을 사용하였다.
- 디스크 확산법 − 항균 활성을 측정하기 위해 디스크 확산법을 실시하였다. 각각의 균주를 Tryptic soy broth(TSB, Difco, USA) 또는 Brain heart infusion broth(BHI, Difco, USA) 5 mL에 200 rpm으로 8시간 배양한 후 사용하였으며, 배지에 배양한 균액을 혼합하여 균체수를 약 106으로 조정한 다음 멸균한 면봉을 이용하여 Mullerr Hinton Agar 배지에 균일하게 도말하였다. 멸균된 직경 6 mm의 paper disc(ADVANTEC, Japan)에 농도가 조절된 독활의 메탄올 추출물 15 µL를 가하고 clean bench 내에서 완전히 건조시킨 후 균이 도말된 배지위에 paper disc의 평평한 면이 밑으로 가게 하여 차례로 올려놓았다.
- ABTS radical은 수산기, 시스테인, 글루타치온 등과 반응할 수 있어 생물학적 시스템의 다양한 구성요소에 대해 항산화력을 결정할 수 있어 친수성과 소수성의 다양한 성분의 항산화 활성 연구를 위해 널리 이용되고 있는 방법이다.22) ABTS free radical 소거능을 통하여 독활의 시료별 항산화 활성을 재검증하였다(Table III). DPPH free radical 소거능과 유사하게 부정근의 RC50은 279.
- 시료추출 − 모든 시료는 24시간 음건한 후 1일 동안 동결 건조하고 마쇄하였고, 분말화한 시료 10 g을 250 mL 삼각 플라스크에 넣고 100% 메탄올 150 mL를 첨가하여 24 시간동안 110 rpm 속도로 진탕하여 추출하였으며 동일 과정을 3회 반복하였다.
- 5 mg/mL의 농도별로 희석하였다. 디스크 확산법 실험을 위해 도말된 균주 중 B. subtillus는 30℃에서 배양하였으며, 이를 제외한 균주는 37℃에서 배양하여 24시간 내에 생성된 clear zone의 직경을 측정하였다.
대상 데이터
- 실험재료 − 연구에 사용된 독활은 2010년 8월 전남대학교 자연과학대학에서 채취하였으며, 기내배양 부정근 그리고 식물체 순화를 통해 일반 토양에서 5개월간 자란 뿌리를 시료로 사용하였다.
- 시료 추출물의 DPPH free radical 소거능이 50%가 되는 값의 농도(RC50)를 계산하여 나타내었다. 대조구는 항산화제인 ascorbic acid을 사용하였다.
- 항균 활성 − 항균활성을 확인하기 위해 그람양성균은 Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Bacillus subtilis를 사용하였고, 그람음성균은 Escherichia coli, Salmonella enteritidis, Salmonella enterica subsp. enterica를 사용하였다. 실험에 사용된 균주는 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)와 American Type Culture Collection(ATCC)에서 각각 분양 받았으며 사용균은 Table I과 같다.
- enterica를 사용하였다. 실험에 사용된 균주는 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)와 American Type Culture Collection(ATCC)에서 각각 분양 받았으며 사용균은 Table I과 같다.
이론/모형
- 디스크 확산법 − 항균 활성을 측정하기 위해 디스크 확산법을 실시하였다.
- ABTS 항산화 활성 − ABTS free radical을 이용한 항산화 측정은 Re 등16)의 방법을 참고하여 측정하였다.
- DPPH Free Radical 소거활성 측정 − DPPH free radical은 Sharma14)의 방법에 따라 측정하였다.
- 총 플라보노이드 함량 측정 − 플라보노이드의 함량은 Moreno 등15)의 방법에 의해 측정하였다.
- 디스크 확산법을 이용하여 독활 부정근과 재배근 항균 활성을 측정 하였다. 그 결과 부정근에서는 그람 양성균인 S.
성능/효과
- 부정근 및 재배근의 총 폴리페놀 함량과 플라보이드 함량을 조사한 결과는 Table II에 나타냈다. 총 페놀 화합물은 부정근 메탄올 추출물이 102.2 mg GAE/g으로 재배근의 25.1 mg GAE/g에 비해 월등하게 높은 함량을 나타내었다. 또한 플라보노이드 함량에서도 부정근이 11.
- 5 µg/mL 보다 높은 활성을 나타내었으며, 이 역시 페놀화합물의 함량과 상관관계가 있다고 사료된다. 본 실험에서 독활의 항산화 활성을 검증해 본 결과 조직배양을 이용하여 유도한 부정근이 재배근에 비하여 우수하다고 평가되었다. 추가적으로 시중에 판매되는 약재와 비교하여 실험을 수행할 필요성이 있으나 독활 부정근이 항산화제로 이용 가능하며, 기능성 식품 및 화장품 소재로 사용 가능할 것으로 사료된다.
- 디스크 확산법을 이용하여 독활 부정근과 재배근 항균 활성을 측정 하였다. 그 결과 부정근에서는 그람 양성균인 S. aureus, S. epidermidis, B. subtilis 그리고 그람 음성균인 S. enterica에서 clear zone이 관찰되었다. B.
- 1). 재배근 추출물의 항균력은 그람 양성균인 S. aureus, S. epidermidis, B. subtilis에서만 관찰 되었으며 500 mg/mL 농도에서 7~8 mm로 미미한 활성을 보였다(Table IV, Fig. 2).
- 또한 DPPH free radical 소거능과 ABTS free radical 소거능은 각각 부정근이 175.6과 279.7 µg/mL으로 재배근 818.7과 1,239.5 µg/mL에 비해 매우 높은 항산화활성을 나타냈다.
- 본 연구는 독활의 재배근과 조직배양 부정근을 이용하여 항산화활성과 항균활성을 조사하였다. 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량을 조사한 결과 각각 부정근이 102.2 mg GAE/g과 11.9 mg QE/g으로 재배근 25.1 mg GAE/g과 7.8 mg QE/g에 비해 매우 높은 함량을 나타냈다. 또한 DPPH free radical 소거능과 ABTS free radical 소거능은 각각 부정근이 175.
- 5 µg/mL에 비해 매우 높은 항산화활성을 나타냈다. 항균 활성은 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 표피상구균(S. epidermidis), 고초균(Bacillus subtilis), 살모넬라균(Salmonella enterica subsp. enterica)에 대해 활성을 보였으며, 특히 부정근이 재배근에 비하여 우수한 항균활성을 나타냈다. 이상의 결과를 종합하여 부정근이 재배근에 비해 우수하다고 평가 되며, 항산화 및 항균 활성 측정을 통하여 천연 항산화제 및 항균제로 이용 가능성을 확인 하였다.
- enterica)에 대해 활성을 보였으며, 특히 부정근이 재배근에 비하여 우수한 항균활성을 나타냈다. 이상의 결과를 종합하여 부정근이 재배근에 비해 우수하다고 평가 되며, 항산화 및 항균 활성 측정을 통하여 천연 항산화제 및 항균제로 이용 가능성을 확인 하였다.
후속연구
- 17) 페놀성 화합물은 식물에서 발견되는 물질의 일종으로 일반적으로 항균, 항산화 효과 등의 생리 활성을 나타내는 것으로 알려져 있다.18,19) 이에 따라 페놀 화합물의 함량측정은 항산화 활성을 실험하기 위한 일차적 자료로 활용할 수 있을 것으로사료된다.
- 본 실험에서 독활의 항산화 활성을 검증해 본 결과 조직배양을 이용하여 유도한 부정근이 재배근에 비하여 우수하다고 평가되었다. 추가적으로 시중에 판매되는 약재와 비교하여 실험을 수행할 필요성이 있으나 독활 부정근이 항산화제로 이용 가능하며, 기능성 식품 및 화장품 소재로 사용 가능할 것으로 사료된다.
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