위생적인 장기 보존을 위한 감마선 조사가 곽향(Teucrium veronicoides)의 생리활성에 미치는 영향 Effect of Gamma Irradiation for Hygienic Long-Term Storage on Biological Activity of Teucrium veronicoides원문보기
약용식물의 장기 저장을 위한 위생처리법으로 감마선 조사처리의 적용 가능성을 확인하고자 한국산 약용식물인 곽향에 감마선 조사처리 후 항산화 효능 및 생리활성 변화에 미치는 영향을 검토하였다. 먼저 곽향의 감마선 조사처리에 따른 조사 판별 마커 확인을 위해 광자극발광법(PSL), 열발광분석법(TL), 전자스핀공명법(ESR)을 이용하여 조사처리 여부를 확인하였으며, 그 결과 비조사구 0 kGy와 조사구 5 kGy, 10 kGy에서 조사선량에 따라 명확하게 패턴의 차이를 나타내어 음성 시료와 양성 시료로 판단할 수 있었다. 따라서 약용식물인 곽향의 위생처리 및 장기 보존을 위한 감마선 조사처리 시 PSL, TL, ESR 시험 검지법을 적용하여 감마선 조사 여부 판별이 가능한 것을 입증하였다. 감마선 조사처리에 따른 유용성분의 추출 수율 비교를 위해 물과 에탄올을 용매로 하여 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy의 total phenolics 함량을 비교한 결과, 감마선 조사처리에 따라 열수 및 에탄올 추출물 모두 감마선 조사처리에 따라 추출 수율이 증대되는 것을 확인할 수 있었다. Total phenolics 추출 수율이 가장 우수한 열수 추출물과 50% 에탄올 추출물을 이용하여 total phenolics 농도를 각각 $50{\sim}200{\mu}g/mL$로 조절하여 항산화 및 생리활성 변화를 비교 검증하였다. 수용성 물질의 항산화 활성 확인을 위한 DPPH 라디칼 저해 효과와 ABTS 라디칼 저해 효과를 비교한 결과, 열수와 50% 에탄올 추출물 모두 감마선 조사처리에 의한 효능 변화 폭이 높게 나타나지 않았다. 지용성 물질의 항산화 활성 확인을 위한 antioxidant protection factor 효과에서도 감마선 조사처리가 효능의 변화에 크게 영향을 미치지 않았으나, TBARS 저해 효과에는 감마선 조사처리에 의해 열수 및 50% 에탄올 추출물 모두 유의적으로 곽향의 TBARS 저해 효과를 증대시키는 양상을 나타내었지만 그 변화 폭은 크지 않았다. 이상의 결과를 통해 감마선 조사처리가 곽향의 항산화 효능 변화에 크게 영향을 주지 않는 것으로 판단되며, 곽향이 지닌 고유의 항산화력을 일부 보전하는 것으로 판단되었다. 감마선 조사처리에 따른 xanthine oxidase 억제 효과를 비교한 결과는 항산화력과 유사하게 효소 억제 활성에 유의적인 변화를 주지 않는 것으로 나타났다. 반면 감마선 조사처리에 따른 ${\alpha}-amylase$ 억제 효과를 비교한 결과는 곽향 열수 추출물 $200{\mu}g/mL$ phenolics 농도에서 10 kGy 조사처리 시 63.57%의 저해율을 보여주었으며, 비조사구 0 kGy에 비해 저해율이 23.26% 증가하는 양상을 나타내어 감마선 조사처리에 따라 ${\alpha}-amylase$ 억제 효과가 유의적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과를 바탕으로 곽향의 위생처리를 위한 10 kGy의 감마선 조사처리 시 곽향 열수 및 50% 에탄올 추출물의 항산화 활성에 유의적인 변화를 일으키지 않는 것을 확인하였으며, 감마선 조사처리가 곽향이 지닌 고유한 기능성을 보전하거나 소폭 증대시켜 긍정적인 영향을 미치는 것으로 생각하였다. 따라서 본 연구결과가 감마선 조사처리 기술의 기능성 소재 개발 연구에 적용하기 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 기대된다.
약용식물의 장기 저장을 위한 위생처리법으로 감마선 조사처리의 적용 가능성을 확인하고자 한국산 약용식물인 곽향에 감마선 조사처리 후 항산화 효능 및 생리활성 변화에 미치는 영향을 검토하였다. 먼저 곽향의 감마선 조사처리에 따른 조사 판별 마커 확인을 위해 광자극발광법(PSL), 열발광분석법(TL), 전자스핀공명법(ESR)을 이용하여 조사처리 여부를 확인하였으며, 그 결과 비조사구 0 kGy와 조사구 5 kGy, 10 kGy에서 조사선량에 따라 명확하게 패턴의 차이를 나타내어 음성 시료와 양성 시료로 판단할 수 있었다. 따라서 약용식물인 곽향의 위생처리 및 장기 보존을 위한 감마선 조사처리 시 PSL, TL, ESR 시험 검지법을 적용하여 감마선 조사 여부 판별이 가능한 것을 입증하였다. 감마선 조사처리에 따른 유용성분의 추출 수율 비교를 위해 물과 에탄올을 용매로 하여 비조사구 0 kGy와 조사구 10 kGy의 total phenolics 함량을 비교한 결과, 감마선 조사처리에 따라 열수 및 에탄올 추출물 모두 감마선 조사처리에 따라 추출 수율이 증대되는 것을 확인할 수 있었다. Total phenolics 추출 수율이 가장 우수한 열수 추출물과 50% 에탄올 추출물을 이용하여 total phenolics 농도를 각각 $50{\sim}200{\mu}g/mL$로 조절하여 항산화 및 생리활성 변화를 비교 검증하였다. 수용성 물질의 항산화 활성 확인을 위한 DPPH 라디칼 저해 효과와 ABTS 라디칼 저해 효과를 비교한 결과, 열수와 50% 에탄올 추출물 모두 감마선 조사처리에 의한 효능 변화 폭이 높게 나타나지 않았다. 지용성 물질의 항산화 활성 확인을 위한 antioxidant protection factor 효과에서도 감마선 조사처리가 효능의 변화에 크게 영향을 미치지 않았으나, TBARS 저해 효과에는 감마선 조사처리에 의해 열수 및 50% 에탄올 추출물 모두 유의적으로 곽향의 TBARS 저해 효과를 증대시키는 양상을 나타내었지만 그 변화 폭은 크지 않았다. 이상의 결과를 통해 감마선 조사처리가 곽향의 항산화 효능 변화에 크게 영향을 주지 않는 것으로 판단되며, 곽향이 지닌 고유의 항산화력을 일부 보전하는 것으로 판단되었다. 감마선 조사처리에 따른 xanthine oxidase 억제 효과를 비교한 결과는 항산화력과 유사하게 효소 억제 활성에 유의적인 변화를 주지 않는 것으로 나타났다. 반면 감마선 조사처리에 따른 ${\alpha}-amylase$ 억제 효과를 비교한 결과는 곽향 열수 추출물 $200{\mu}g/mL$ phenolics 농도에서 10 kGy 조사처리 시 63.57%의 저해율을 보여주었으며, 비조사구 0 kGy에 비해 저해율이 23.26% 증가하는 양상을 나타내어 감마선 조사처리에 따라 ${\alpha}-amylase$ 억제 효과가 유의적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과를 바탕으로 곽향의 위생처리를 위한 10 kGy의 감마선 조사처리 시 곽향 열수 및 50% 에탄올 추출물의 항산화 활성에 유의적인 변화를 일으키지 않는 것을 확인하였으며, 감마선 조사처리가 곽향이 지닌 고유한 기능성을 보전하거나 소폭 증대시켜 긍정적인 영향을 미치는 것으로 생각하였다. 따라서 본 연구결과가 감마선 조사처리 기술의 기능성 소재 개발 연구에 적용하기 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 기대된다.
The purpose of this study was to examine the biological activities of gamma-irradiated Teucrium veronicoides. In photostimulated luminescence analysis, non-irradiated sample showed lower than 700 photon counts (PCs), whereas irradiated (5 and 10 kGy) samples showed higher than 700 PCs. The thermolum...
The purpose of this study was to examine the biological activities of gamma-irradiated Teucrium veronicoides. In photostimulated luminescence analysis, non-irradiated sample showed lower than 700 photon counts (PCs), whereas irradiated (5 and 10 kGy) samples showed higher than 700 PCs. The thermoluminescence ratio of non-irradiated samples was less than 0.1, whereas the values of irradiated samples were greater than 0.1. Electron spin resonance analysis was performed confirmed for irradiation identification. The total phenolic contents of hot-water and 50% ethanol extracts were higher than those values after irradiation at 10 kGy. Regarding 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical inhibitory activity, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging activity, antioxidant protection factor, thiobarbituric acid reactive substance inhibitory activity as antioxidant test and xanthine oxidase inhibitory activity, the effect of gamma irradiation had on significant effects. On the other hand, ${\alpha}-amylase$ inhibitory activity of 10 kGy-irradiated hot-water extract was 23.6% higher than that of the non-irradiated sample. Thus, gamma irradiation could be used for the long-term storage of Teucrium veronicoides.
The purpose of this study was to examine the biological activities of gamma-irradiated Teucrium veronicoides. In photostimulated luminescence analysis, non-irradiated sample showed lower than 700 photon counts (PCs), whereas irradiated (5 and 10 kGy) samples showed higher than 700 PCs. The thermoluminescence ratio of non-irradiated samples was less than 0.1, whereas the values of irradiated samples were greater than 0.1. Electron spin resonance analysis was performed confirmed for irradiation identification. The total phenolic contents of hot-water and 50% ethanol extracts were higher than those values after irradiation at 10 kGy. Regarding 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical inhibitory activity, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging activity, antioxidant protection factor, thiobarbituric acid reactive substance inhibitory activity as antioxidant test and xanthine oxidase inhibitory activity, the effect of gamma irradiation had on significant effects. On the other hand, ${\alpha}-amylase$ inhibitory activity of 10 kGy-irradiated hot-water extract was 23.6% higher than that of the non-irradiated sample. Thus, gamma irradiation could be used for the long-term storage of Teucrium veronicoides.
본 연구에서는 약용식물 중 하나인 곽향의 장기 저장을 위한 위생처리를 목적으로 감마선 조사처리가 곽향 추출물의 기능성 및 생리활성 변화에 어떤 영향을 미치는지 확인하여 약용식물의 감마선 조사기술의 적용 가능성 확보를 위한 기초자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
감마선 조사처리에 따른 항산화 효능을 비교하기 위해DPPH 라디칼 저해 효과, ABTS 라디칼 저해 효과, PF,TBARS 저해 효과를 측정하였다. DPPH는 안정된 자유 라디칼로써 수용성 항산화 물질의 항산화력을 탐색하기 위하여 사용되며, 항산화 물질이 DPPH를 DPPHH로 환원시키면 흡광도가 감소하게 된다(34).
한약재의 위생적인 장기 보존을 위한 방법으로 곽향을 감마선 조사 처리한 후 조사 여부 확인을 위해 광자극발광법(PSL), 열발광분석법(TL), 전자스핀공명법(ESR)을 적용하여 조사 여부를 판별하였다. PSL 분석은 일반적으로 silicate 또는 bioinorganic material을 함유하는 식품에 대한방사선 조사 여부를 screening 하려는 연구방법(17)으로 식품 표면에 존재하는 이물질은 방사선 조사처리로 에너지를 저장하는데, 저장된 에너지는 매우 안정하여 쉽게 소멸하지 않아 물리적으로 일정 온도의 적외선을 노출할 경우 에너지를 함유한 만큼 빛을 방출하게 되고(15), 이때 방출하는 빛의 양을 측정하여 광자 수(photon counts, PCs)로 계측 후방사선 조사 여부를 판단한다(17).
대상 데이터
본 연구에 사용한 곽향은 대구 소재의 시중 한약방에서 유통되는 국내산 한약규격품을 구입하였다. 시료의 감마선 조사처리를 위해 조사구(5, 10 kGy)와 비조사구(0 kGy)로분류하여 한국원자력연구원 첨단방사선연구소의 Co-60 감마선 조사시설(100 kCi point source, AECL, IR-79, MDS Nordion International Co.
데이터처리
본 실험의 결과는 3~6회 반복하여 측정한 결과값을 평균±표준편차(mean±SD)로 표기하였으며, SPSS 23 for windows(Statistical Package for Social Science, Chicago,IL, USA)를 이용하여 분산분석 및 Duncan’s multiple range test, one-way ANOVA로 5% 이내에서 유의성을 검정하였다.
성능/효과
또한, α-amylase 억제재로 시판 중인acarbose를 positive control로 사용하여 비교하였을 때 열수 추출물 조사구 10 kGy에서 acarbose와 유사한 수준의 높은 저해 효과를 나타내었다. 따라서 감마선 조사처리에 따른 α-amylase 효소 억제 효과의 증대를 기대할 수 있을 것으로 판단되며, 감마선 조사 처리된 곽향 추출물을 이용하여 α-amylase 억제 관련 기능성 소재 개발이 가능할 것으로 기대되었다.
2%를 나타낸 결과와 비교하였을 때 곽향의 TBARS 저해 효과가 매우 우수함을 확인할 수 있었다. 따라서 이상의 연구 결과를 통해 장기보존을 위한 위생처리법으로 감마선 조사처리가 약용식물인 곽향의 항산화 효과 변화에 크게 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있었으며, 감마선 조사처리 시 곽향이 지닌 고유의 항산화력을 대부분 보전하는 것으로 판단할 수 있었다.
Jeong 등(15)은 건조 향신료인 고춧가루, 파슬리, 바질,후춧가루 4종에 대해 PSL, TL, ESR 분석법을 이용하여 감마선 조사 판별분석을 적용하였으며, 그 결과 고춧가루에서 본 연구와 유사한 결과를 확인할 수 있었다. 또한, Park 등(30)의 약용식물인 총목피를 감마선 조사 처리하여 PSL과TL을 분석한 결과, 곽향과 유사한 결과를 나타내어 한약재 곽향에 PSL, TL, ESR 분석법을 적용하여 감마선 조사 판별분석이 가능한 것을 확인할 수 있었다.
이상의 결과와 같이 약용식물인 곽향의 위생적인 장기 보존을 위해 감마선 10 kGy 조사처리 시 곽향 열수 및 50% 에탄올 추출물의 경우 생리활성의 유의적인 손실 없이 위생처리가 가능한 것으로 판별되었다. 또한, 한약재의 경우 총목피(30) 및 독활(47) 등 한약재마다 생리활성 변화의 결과가 매우 다르게 나타나며, 이에 따라 한약재마다 처리 조건이 달라지므로 한약재의 감마선 조사처리의 획일적인 조건을 제시하기 위한 연구가 더 필요할 것으로 생각한다.
후속연구
이상의 결과와 같이 약용식물인 곽향의 위생적인 장기 보존을 위해 감마선 10 kGy 조사처리 시 곽향 열수 및 50% 에탄올 추출물의 경우 생리활성의 유의적인 손실 없이 위생처리가 가능한 것으로 판별되었다. 또한, 한약재의 경우 총목피(30) 및 독활(47) 등 한약재마다 생리활성 변화의 결과가 매우 다르게 나타나며, 이에 따라 한약재마다 처리 조건이 달라지므로 한약재의 감마선 조사처리의 획일적인 조건을 제시하기 위한 연구가 더 필요할 것으로 생각한다.
8%의ABTS 라디칼 저해율을 나타낸 것과 비교하였을 때 곽향의ABTS 라디칼 저해 효과가 매우 우수함을 확인할 수 있었다. 한편, 열수 추출물 50 μg/mL phenolics 농도의 경우 동일 양의 phenolics 농도를 적용하였음에도 불구하고 비조사구인 0 kGy와 10 kGy의 ABTS 라디칼 저해 효과에 차이가 발생한 것을 확인할 수 있었으며, 이는 추출물에 분포된 다양한 total phenolics의 profile이 다르기 때문인 것으로 추측되며(38), 향후 곽향 열수 및 50% 에탄올 추출물에 함유된 phenolics의 profile에 대한 연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
곽향이란 무엇인가?
곽향(Teucrium veronicoides)은 우리나라 생약 규격집에 수록된 한약재로 배초향의 지상부를 지칭한다(3). 곽향의 잎은 콩잎을 닮아 ‘콩잎 곽(藿)’, 특유의 향을 지녀 ‘향기 향(香)’을 합쳐 ‘곽향(藿香)’이라 하며, 이명으로 방앗잎, 방앗풀 등으로 불리기도 한다(4).
곽향의 효능은?
곽향의 잎은 콩잎을 닮아 ‘콩잎 곽(藿)’, 특유의 향을 지녀 ‘향기 향(香)’을 합쳐 ‘곽향(藿香)’이라 하며, 이명으로 방앗잎, 방앗풀 등으로 불리기도 한다(4). 꿀풀과에 속하며 한의학적으로 따뜻한 성질을 가지며 매운맛을 내어 소화액의 분비를 촉진해 소화력을 강화하거나 위장기능을 좋게 하여 구토증을 멈추게 한다. 또한, 땀을 나게 하여 체내에 열을 빼앗고 해열시켜 예로부터 더위 먹었을 때 좋은 약으로 사용되었다(5). 곽향은 향료로 많이 이용되고 지금까지 정유성분으로 총 77종의 물질이 보고되었으며, 주성분으로 methylchavicol, estragole, limonene 등이 알려져 있다(6).
활성산소는 어떻게 생성되는가?
최근 소득 증가로 인해 생활 수준이 급격히 향상되면서 식생활의 서구화가 가속화되고, 그 결과 비만 인구가 증대되어 뇌혈관질환, 고혈압, 고지혈증, 당뇨병, 암 등과 같은 생활습관병(lifestyle related disease)의 발병률이 증가하고 있다. 이러한 질병의 원인 중 하나인 활성산소(oxygen free radical)는 superoxide, nitric oxide, nitrogen dioxide, hydroxyl, peroxyl, alkoxyl, hydroperoxy 등과 같이 전자쌍을 이루고 있지 않은 불안정한 상태의 반응성이 큰 화합물로 생체 내에서 산화적 스트레스에 의해 생성된다(1). 활성산소는 인간의 대사과정 중 끊임없이 발생하여 노화와 관련된 질병의 주요 인자로 작용하기 때문에 질병의 예방 및 회복, 노화 방지를 위한 목적으로 항산화력을 가진 기능성 소재 개발에 대한 관심이 증대되고 있다(2).
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