[논문]울릉미역취 에탄올추출물의 항산화 활성

지윤선; 이남선; 길기정; 유지현

doi:10.6116/kjh.2019.34.1.109.

울릉미역취 에탄올추출물의 항산화 활성
Antioxidant Activities of Ethanol Extracts from Solidago virga-aurea var. gigantea 원문보기

大韓本草學會誌 = The Korea journal of herbology, v.34 no.1, 2019년, pp.109 - 116

지윤선 (중부대학교 한방보건제약학전공) , 이남선 (중부대학교 한방보건제약학전공) , 길기정 (중부대학교 한방보건제약학전공) , 유지현 (중부대학교 한방보건제약학전공)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives : This study aimed to analyze contents of chlorogenic acid among major ingredients and determine the optimal solvent for the antioxidant activity from Solidago virga-aurea var. gigantea(SV) aerial part. Methods : Mature aerial part of extracted SV at the first crop on June 2018 was used. SV was mixed with each at the ethanol concentrate rates of water, 10, 30, 50, 70, and 100% and extracted them for three times for eight hours at $70^{\circ}C$. The contents of chlorogenic acid and seven kinds of antioxidant activities were measured in SV extracts. Results : The highest the contents of chlorogenic acid was from 10% ethanol extracts showed. Total polyphenol and flavonoids of SV extracts were 126.16 mg/g and 105.84 mg/g, respectively. Scavenging activities of DPPH, ABTS, and hydroxyl radical significantly increased in a dose-dependent in SV extracts, while it was almost similar with control at the concentration of $500{\mu}g/mL$. $Fe^{2+}$ chelating activity significantly increase in a dose-dependent in SV extract, it was lower than control. Nitrite scavenging activity increased, dose-dependent in the sequence of pH 1.2> pH 3.0 > pH 6.0 in SV extracts, while it was almost similar with control at the concentration of $500{\mu}g/mL$, pH 1.2, and pH 3.0. Conclusions : Thus, this study found that higher contents of chlorogenic acid and excellent antioxidant activity were contained in 10% ethanol extracts in mature aerial part of SV. It is expected to be used as basic data as natural antioxidant materials.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. DPPH radical scavenging activity from SV extract.
표 Table 1. Chlorogenic acid contents of SV by extract condition
표 Table 2. Total polyphenol and total flavonoid contents of SV extract
그림 Fig. 2. ABTS radical scavenging activity from SV extract.
그림 Fig. 3. Fe²⁺ chelating activity from SV extract.
그림 Fig. 4. Hydroxyl radical scavenging activity from SV extract.
표 Table 2. Nitrite scavenging activity of SV extract

AI 본문요약
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문제 정의

이와 같이 항산화 효능을 지니고 있는 미역취에 대하여 다수의 연구결과가 보고되었으나, 성숙된 지상부(잎, 줄기 혼합 물)에 대한 연구로는 아직 미흡하였다. 따라서 본 연구에서는 주요 재배지인 울릉도에서 재배되는 울릉미역취 지상부를 사용하여 주요 성분인 chlorogenic acid의 함량 조사하여 최적의 추출용매를 설정한 후 항산화 효과를 알아보고, 기능성 생리활성물질 및 천연항산화 소재로서의 활용 가능성을 타진하고자 본 연구를 수행하였다.
본 연구는 경상북도 울릉도에서 재배되는 울릉미역취 성숙된 지상부(잎, 줄기 혼합)를 사용하여 주요 성분인 chlorogenic acid의 함량을 조사하고, 항산화 활성을 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

5 mm, 5 μm, Agilent, USA)을 사용하였고, cloumn oven의 온도는 30℃로 설정하였으며, UV 검출기는 254 nm로 측정하고, 최종 시료주입량은 10 μL로 주입하였다. 2가지 분석용매 및 gradient 분석 조건으로는 0.1% trifluoroacetic acid(TFA, A), methanol(B)을 사용하였고, B용매를 0~15분 동안 5~40%, 15~30분 동안 20%, 30~40분 동안 60~100% 로 하여 0.7 mL/min 속도로 흘려주었다.
ABTS 라디칼 소거 활성은 Re등 방법²³⁾을 변형하여 측정하였다. 7 mM ABTS와 2.
에탄올 농도가 10%> 30%> 50%> 70%> 0%> 100% 순으로, 10% 에탄올에서 chlorogenic acid 함량이 가장 높게 나타났다 (Table 1). Chlorogenic acid 함량이 가장 높은 10% 에탄올 추출물을 선정하여 항산화 활성을 측정하였다.
Hydroxyl 라디칼 소거활성은 Smirnoff and Cumbes 방법²⁴⁾에 따라 변형하여 측정하였다. 1.
Iron-chelating 활성은 Hus의 방법²⁵⁾에 따라 변형하여 측정 하였다. 시료 추출물 150 μL 2 mM FeCl₂ 15 μL를 가하고 증류수 605 μL를 첨가하여 실온에서 30분간 반응시킨다.
희석한 용액 760 μL, 시료 추출물 40 μL 및 200 mM sodium salicylate를 200 μL 첨가하여 혼합시킨 후 37℃ 배양기에서 30분간 반응하였다. UV spectrophotometer를 사용하여 562 nm에서 흡광도를 측정하여 라디칼 소거활성을 계산하여 산출하였다.
추출용매농도를 설정하기 위해 울릉미역취 주요 성분 중 하나인 chlorogenic acid을 분석한 결과 10% 에탄올에서 가장 높게 나타났다. 따라서 chlorogenic acid 함량이 가장 높은 10% 에탄올 추출물을 선정하여 항산화 활성을 측정하였다.
반응 용액에 5 mM ferrozine 30 μL을 혼합한 후 Fe2+- ferrozine complex를 유도하고 10분 동안 실온에서 반응시킨 후 UV spectrophotometer를 사용하여 562 nm에서 흡광도를 측정하여 킬레이팅 활성을 계산하여 산출하였다.
반응한 용액에 2% acetic acid를 1 mL와 griess 용액 80 μL 을 혼합한 후 차광하여 상온에서 15분간 반응시킨 후 UV spectrophotometer을 사용하여 520nm에서 흡광도를 측정하여 소거활성을 계산하여 산출하였다.
분석 컬럼은 eclipse XDB-C18(4.6 × 12.5 mm, 5 μm, Agilent, USA)을 사용하였고, cloumn oven의 온도는 30℃로 설정하였으며, UV 검출기는 254 nm로 측정하고, 최종 시료주입량은 10 μL로 주입하였다.
시료 추출물 20 μL를 희석한 ABTS 용액 980 μL에 첨가하여 차광하여 30분간 반응시킨 후 UV spectrophotometer를 사용하여 734 nm에서 흡광도를 측정하여 라디칼 소거활성을 계산하여 산출하였다.
시료 추출물 40 μL에 1 mM NaNO2 20 μL를 첨가하고 0.2 M Citrate buffer (pH 1.2, 3.0 및 6.0) 140 μL을 가하여 37℃ 배양기에서 1시간 동안 반응하였다.
아질산염 소거활성은 Gray와 Dugan²⁶⁾에 따라 변형하여 측정하였다. 시료 추출물 40 μL에 1 mM NaNO₂ 20 μL를 첨가하고 0.
울릉미역취 에탄올 추출용매의 농도조건을 설정하기 위하여 주요성분 중 chlorogenic acid 함량을 분석하였다. 에탄올 농도가 10%> 30%> 50%> 70%> 0%> 100% 순으로, 10% 에탄올에서 chlorogenic acid 함량이 가장 높게 나타났다 (Table 1).
울릉미역취의 추출 용매 농도를 설정하기 위해서 chlorogenic acid 함량 분석하였다. HPLC 시스템은 Agilent 1200 HPLC ChemStation^TM (Agilent, USA)를 사용하였다.
시료 추출물 100 μL와 DPPH 용액을 100 μL 넣고 혼합한 후 실온에서 15분간 반응시켰다. 이 반응액을 UV spectrophotometer를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하여 라디칼 소거활성을 계산하여 산출하였다.
항산화 활성 검증을 위한 최적 추출 용매의 농도를 설정하기 위해 울릉미역취 분말 20 g을 증류수 및 에탄올 10%, 30%, 50%, 70%, 100% 농도로 각각 300 mL씩 첨가한 후 70℃에서 8시간 3회 반복 추출하였다. 추출 후 여과지 (Whatman NO. 2)를 사용하여 여과한 후 회전진공증발기에서 감압 농축하여 동결건조 하였다. 이 때 동결건조 분말 시료는 증류수 및 에탄올 10%, 30%, 50%, 70%, 100% 농도에 서 각각 25.
반응액에 1M NaOH 200 μL를 가하고 증류수 1 mL를 가한 후 UV spectrophotometer를 사용하여 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 quercetin을 사용하여 위와 같은 방법으로 표준 검량선을 작성한 후 플라보노이드 함량을 구하였다.
실온에서 2시간 반응시킨 후 UV spectrophotometer를 사용하여 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 garilc acid를 사용하여 표준 검량선을 작성한 후 폴리페놀 함량을 구하였다.
항산화 활성 검증을 위한 최적 추출 용매의 농도를 설정하기 위해 울릉미역취 분말 20 g을 증류수 및 에탄올 10%, 30%, 50%, 70%, 100% 농도로 각각 300 mL씩 첨가한 후 70℃에서 8시간 3회 반복 추출하였다. 추출 후 여과지 (Whatman NO.
희석한 용액 760 μL, 시료 추출물 40 μL 및 200 mM sodium salicylate를 200 μL 첨가하여 혼합시킨 후 37℃ 배양기에서 30분간 반응하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 울릉미역취는 경상북도 울릉도군에서 2018년도 6월에 첫 수확으로 성숙된 지상부(잎, 줄기 혼합물)를 채취한 것을 울릉도원(Ulleung, Korea)에서 구입하여 불순물을 제거한 후 분쇄하여 중부대학교 한방보건제약학전공 본초학 교실에서 감정하여 사용하였다.

데이터처리

모든 실험의 분석결과는 각각의 군별로 평균과 표준편차(mean±SD)로 나타냈으며, 모든 실험의 분석결과의 통계분석은 SPSS(Version 22.0, IBM, Armonk, NY, USA)을 프로그램을 이용하여 일원배치분산분석법을 실시하였으며, 각 처리구간의 유의성은 Duncan의 다중범위 시험방법으로 p<0.05 수준에서 유의성 차이를 검증하였다.

이론/모형

DPPH 라디칼 소거 활성은 Blois의 방법²²⁾에 따라서 측정하였다. 시료 추출물 100 μL와 DPPH 용액을 100 μL 넣고 혼합한 후 실온에서 15분간 반응시켰다.
미역취 추출물의 총 폴리페놀 함량 측정은 Folin-Denis법²⁰⁾을 응용하였다. 시료 추출물 100 μL에 0.
미역취 추출물의 총 플라보노이드 함량은 Zhishen법²¹⁾을 응용하여 측정하였다. 증류수 1 mL에 시료 추출물 100 μL를 혼합한 후 5% NaNO₂ 30 μL와 10% AlCl_₃를 가하여 혼합한 후 실온에서 5분간 반응시킨다.

성능/효과

1. 울릉미역취 추출용매 농도 조건 설정으로 주요 성분인 chlorogenic acid를 분석한 결과, 10% 에탄올 추출물에 서 chlorogenic acid 함량이 가장 높게 나타났다.
2. 울릉미역취 추출물의 DPPH, ABTS 및 hydroxyl 라디칼 소거 활성은 농도 의존적으로 유의하게 증가하였고, 500 μg/mL 농도에서는 합성항산화제인 ascorbic acid와 유사 한 활성을 보였다.
2. 울릉미역취 추출물의 총 폴리페놀 함량은 126.16 mg/g로, 총 플라보노이드 함량은 105.84 mg/g로 나타났다.
3. 울릉미역취 추출물의 Fe²⁺ 킬레이팅 활성은 농도 의존적으로 유의하게 증가하였지만, 대조구인 deferoxamine에 비해 다소 낮은 활성을 나타내었다.
4. 울릉미역취 추출물의 아질산염 소거활성은 pH 1.2 > pH 3.0 > pH 6.0 순서로 농도 의존적으로 증가하였고, 500 μg/mL의 농도에서 pH 1.2 및 pH 3.0에서 대조구인 BHT와 유사한 소거 활성을 나타내었다.
0에서 측정한 결과는 Table 2와 같다. pH 1.2, pH 3.0 및 pH 6.0에서 울릉미역취 추출물 농도가 증가함에 따라 아질산염 소거활성이 증가하였다. pH 1.
pH 1.2의 경우에는 울릉미역취 추출물 100 및 500 μg/mL의 농도에서 각각 56.85%, 82.88%로 대조구인 BHT와 유사한 아질산염 소거활성을 보였다.
대조구로 사용한 deferoxamine 100, 500 μg/mL 의 농도에서 73.52% 이상의 킬레이팅 활성을 보였고, 울릉미역취 추출물에 비해 높았으며, 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(Fig. 3.).
또한 울릉미역취 추출물 500 μg/mL의 농도에서는 pH와 상관없이 모두 대조구 BHT와 거의 유사한 아질산염 소거활성을 나타내었다.
본 실험에서 울릉미역취 추출물의 DPPH 라디칼 소거활성은 농도 의존적으로 유의하게 증가함을 보였고, 500 μg/mL의 농도에서는 대조 구 ascorbic acid와 유의하게 유사한 활성을 나타냈다.
본 실험에서 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 측정 한 결과 총 폴리페놀 함량이 126.16 mg/g, 총 플라보노이드 함량이 105.84 mg/g으로 높게 나타났다.
Kytopoulos⁴⁴⁾는 pH에 매우 의존적이며 pH가 높을수록 아질산염 소거능이 감소된다고 하였고, Kim 등⁴⁵⁾은 아질산염은 낮은 pH에서 아민류와 반응하여 니트로화 반응을 통해 쉽게 니트로사민을 형성하고, 인체의 위에서와 같이 산성 영역에서 발생하여 암을 유발하는 것으로 보고하였다. 본 연구결과에서 울릉미역취 추출물은 pH가 높을수록 낮은 아질산염 소거활성을 보였고, pH 1.2에서 인체의 위에서 아질산의 분해활성으로 니트로사민의 생성을 효과적으로 억제시킨 것으로 판단된다.
26%)에서 높은 소거활성을 보인다고 하였다. 본 연구결과와 비교해 보면 동일한 농도에서 열수 추출물 보다는 높은 소거 활성을 보였지만, 70% 에탄올 및 메탄올 추출물에서 다소 낮은 활성 차이를 보였다. 이는 시료의 채취시기, 재 배지, 식용작물의 기원, 부위, 추출용매 및 방법 등에 따른 유효성분의 차이에 기인한 것으로 사료된다.
에탄올 농도가 10%> 30%> 50%> 70%> 0%> 100% 순으로, 10% 에탄올에서 chlorogenic acid 함량이 가장 높게 나타났다 (Table 1).
울릉미역취 추출물에서 ABTS 라디칼 소거활성이 농도 의존적으로 유의하게 증가하였으며, 500 μg/mL의 농도에서는 대조구인 ascorbic acid와 유사한 소거 활성을 보였다.
울릉미역취 추출물의 ABTS 라디칼 소거활성을 측정한 결과 농도 의존적으로 유의하게 증가하였으며, 20 μg/mL, 100 μg/mL, 500 μg/mL의 농도에서 각각 23.15%, 79.08%, 95.18%로 나타내었다.
울릉미역취 추출물의 DPPH 라디칼 소거활성을 측정한 결과 농도 의존적으로 유의하게 증가하였으며, 20 μg/mL, 100 μg/mL, 500 μg/mL의 농도에서 각각 10.91%, 38.45%, 86.46%로 나타내었다.
울릉미역취 추출물의 Fe2+ 킬레이팅 활성은 농도의존적으로 증가하였고, 대조구 20 μg/mL 처리구는 울릉미역취 추출물 500 μg/mL 처리구와 유사한 활성을 나타 내었다.
울릉미역취 추출물의 Fe2+ 킬레이팅 활성을 측정한 결과, 농도 의존적으로 유의하게 증가하였으며, 20 μg/mL, 100 μg/mL, 500 μg/mL의 농도에서 각각 12.3%, 18.53%, 47.75%로 나타내었다.
. 울릉미역취 추출물의 hydroxyl 라디칼 소거활성은 농도 의존적으로 유의하게 증가함을 보였으나, 울릉미역취 추출물은 대조구 보다는 다소 낮은 활성을 보였다. Park 등⁴¹⁾은 마치현 에탄올 추출물 20~500 μg/mL의 농도에서 hydroxyl 라디칼 소거활성이 2.
울릉미역취 추출물의 hydroxyl 라디칼 소거활성을 측정한 결과 농도 의존적으로 유의하게 증가하였으며, 20 μg/mL, 100 μg/mL, 500 μg/mL의 농도에서 각각 16.62%, 25.94%, 44.59%로 나타내었다.
울릉미역취 추출물의 아질산염 소거활성은 pH 1.2> pH 3.0> pH 6.0의 순으로 농도 의존적으로 증가하였다.
울릉미역취 추출물의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량을 분석한 결과, 총 폴리페놀함량은 126.16 ± 0.15 mg/g GAE로 나타났고, 총 플라보노이드 함량은 105.84 ± 1.90 mg/g QE로 나타났다(Table 1).
2)를 사용하여 여과한 후 회전진공증발기에서 감압 농축하여 동결건조 하였다. 이 때 동결건조 분말 시료는 증류수 및 에탄올 10%, 30%, 50%, 70%, 100% 농도에 서 각각 25.84%, 23.01%, 20.04%, 18.84%, 18.05%, 15.74%로 수득되었다.
이상의 결과를 미루어 볼 때 울릉미역취 지상부 10% 에탄올 추출물에 다량의 chlorogenic acid가 함유되어 있으며, 우수한 항산화 활성이 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구 결과는 천연항산화제 연구의 기초 자료로 활용되기를 기대하며, 후속 연구로 울릉미역취의 채취시기, 재배산지, 식용작물의 기원, 부위, 추출용매 및 방법 등에 따른 chlorogenic acid 함량의 변화 및 항산화 활성과의 상관관계에 대한 추가적인 연구가 뒷받침 되어야 할 것으로 생각된다.
이상의 결과에서 울릉미역취 지상부의 10% 에탄올 추출물에서 chlorogenic acid 함량이 높았으며, 항산화 활성도 뛰어남을 확인하였다. 따라서 울릉미역취는 천연 항산화 소재 또는 항산화 관련 기능성 생리활성 물질로 활용될 가능성이 있을 것으로 사료된다.
추출용매농도를 설정하기 위해 울릉미역취 주요 성분 중 하나인 chlorogenic acid을 분석한 결과 10% 에탄올에서 가장 높게 나타났다. 따라서 chlorogenic acid 함량이 가장 높은 10% 에탄올 추출물을 선정하여 항산화 활성을 측정하였다.

후속연구

이상의 결과를 미루어 볼 때 울릉미역취 지상부 10% 에탄올 추출물에 다량의 chlorogenic acid가 함유되어 있으며, 우수한 항산화 활성이 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구 결과는 천연항산화제 연구의 기초 자료로 활용되기를 기대하며, 후속 연구로 울릉미역취의 채취시기, 재배산지, 식용작물의 기원, 부위, 추출용매 및 방법 등에 따른 chlorogenic acid 함량의 변화 및 항산화 활성과의 상관관계에 대한 추가적인 연구가 뒷받침 되어야 할 것으로 생각된다.
이상의 결과에서 울릉미역취 지상부의 10% 에탄올 추출물에서 chlorogenic acid 함량이 높았으며, 항산화 활성도 뛰어남을 확인하였다. 따라서 울릉미역취는 천연 항산화 소재 또는 항산화 관련 기능성 생리활성 물질로 활용될 가능성이 있을 것으로 사료된다.
25 mg/g로 높게 나왔다고 보고 하였는데, 본 연구결과와 비교하면 울릉미역취 지상부에서 2배 이상의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량이 높았다. 이는 항산화 물질 중 울릉미역취의 주요성분인 폴리페놀계의 chlorogenic acid로 인한 것으로 생각되나, 추가적인 실험이 진행되어야 한다고 사료된다.
본 연구결과는 울릉미역취 어린잎의 항산화 연구결과¹⁷⁾와 유사한 킬레이팅 활성을 나타냄을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 울릉미역취는 지상부에 존재하는 폴리페놀계의 chlorogenic acid의 물질이 금속 이온 붕쇄 효과를 가지는 것으로 사료되지만 향후 물질분리와 같은 자세한 연구가 필요할 것으로 여겨진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Chlorogenic acid은 어디에 많이 함유되어 있는가?	Chlorogenic acid는 폴리페놀 화합물의 일종이며, 커피콩 특유의 착색 원인 물질로 감자, 고구마의 껍질에도 많이 함유되어 있다. 생체 내에서 과산화 지질의 생성 억제효과, 콜레스테롤 생합성 억제, 항암 및 항산화 작용을 한다고 알려져 있다34,35).
	한방에서 울릉미역취(Solidago virga-aurea var.gigantea)가 갖는 효능은 무엇인가?	)의 변종으로, 한약재명은 일지황화로 약용부위로는 지상부를 사용하며, 성질은 차고, 맛은 맵고 쓰다5). 한방에서는 감기, 진통, 방광염, 폐렴, 해열, 인후종통, 백일해, 소아경풍, 황달, 간염, 피부염, 위장, 건위, 이뇨제 및 신장질환 등에 효능이 있다6,7). 민간요법으로는 건위 및 이뇨제로도 활용되어 왔다6,7).
	ABTS은 무엇인가?	ABTS는 645, 734, 815 nm의 파장에서 최대의 흡광도를 가지므로 추출물 고유의 색소에 의한 영향이 최소화되어 DPPH에서 보다 정확한 항산화제의 유무를 확인하는 방법이다38). 울릉미역취 추출물에서 ABTS 라디칼 소거활성이 농도 의존적으로 유의하게 증가하였으며, 500 $\mu$g/mL의 농도에서는 대조구인 ascorbic acid와 유사한 소거 활성을 보였다.

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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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