에탄올 농도에 따른 돌외 잎 차 추출물의 생리활성 Physiological activity of the extract from Dolwoe (Gynostemma pentaphyllum Makino) leaves tea by different ethanol concentrations원문보기
본 연구는 페놀 및 플라보노이드의 총 함량과 생리 활성에 대한 다양한 농도의 에탄올 추출 효과를 비교하기 위해 수행하였다. 추출물의 총 페놀 함량은 35.54 ~ 71.52 mg GAE / g 범위였다. 용매의 에탄올 농도가 증가함에 따라 페놀 함량이 높았고 80%와 99.5%의 에탄올 추출물에서 최고 함량이 확인되었다. 추출물의 총 플라보노이드 함량은 페놀 함량의 경향과 유사하였다. 항산화 실험으로 DPPH, nitric oxide, superoxide, hydroxyl radical 소거능과 TEAC, FRAP, ORAC를 측정하였다. Radical 소거능은 물이나 99.5% 에탄올 추출물 보다 에탄올 수용액 추출물의 활성이 우수하였다. TEAC와 FRAP은 에탄올 농도 의존적인 경향으로 높은 값이 나타났고 ORAC는 40 ~ 80% 에탄올 추출물이 높은 활성을 보였다. 돌외 잎 차의 항산화능을 검토한 결과 측정 방식에 따라 다른 경향이 확인되었다. 그리고 대부분의 실험에서 물 또는 99.5% 에탄올 추출물의 활성이 상대적으로 낮았다. ${\alpha}$-Glucosidase 저해활성은 80%, 99.5% 에탄올 추출물에서 가장 높은 활성이 확인되었고, 미생물 저해활성 또한 동일한 결과를 보였다. 따라서 차의 항산화 활성과 생리활성을 복합적으로 고려할 때 80% 에탄올로 추출하는 것이 적절한 것으로 사료된다. 이러한 결과를 토대로 돌외 차의 식품개발에 있어 기초자료로 활용될 수 있다고 생각된다.
본 연구는 페놀 및 플라보노이드의 총 함량과 생리 활성에 대한 다양한 농도의 에탄올 추출 효과를 비교하기 위해 수행하였다. 추출물의 총 페놀 함량은 35.54 ~ 71.52 mg GAE / g 범위였다. 용매의 에탄올 농도가 증가함에 따라 페놀 함량이 높았고 80%와 99.5%의 에탄올 추출물에서 최고 함량이 확인되었다. 추출물의 총 플라보노이드 함량은 페놀 함량의 경향과 유사하였다. 항산화 실험으로 DPPH, nitric oxide, superoxide, hydroxyl radical 소거능과 TEAC, FRAP, ORAC를 측정하였다. Radical 소거능은 물이나 99.5% 에탄올 추출물 보다 에탄올 수용액 추출물의 활성이 우수하였다. TEAC와 FRAP은 에탄올 농도 의존적인 경향으로 높은 값이 나타났고 ORAC는 40 ~ 80% 에탄올 추출물이 높은 활성을 보였다. 돌외 잎 차의 항산화능을 검토한 결과 측정 방식에 따라 다른 경향이 확인되었다. 그리고 대부분의 실험에서 물 또는 99.5% 에탄올 추출물의 활성이 상대적으로 낮았다. ${\alpha}$-Glucosidase 저해활성은 80%, 99.5% 에탄올 추출물에서 가장 높은 활성이 확인되었고, 미생물 저해활성 또한 동일한 결과를 보였다. 따라서 차의 항산화 활성과 생리활성을 복합적으로 고려할 때 80% 에탄올로 추출하는 것이 적절한 것으로 사료된다. 이러한 결과를 토대로 돌외 차의 식품개발에 있어 기초자료로 활용될 수 있다고 생각된다.
The objective of this study was to compare the effects of different concentration of ethanol extraction on the total phenol and flavonoid contents and physiological activities. The total phenol content of the extracts ranged from 35.54 to 71.52 mg GAE/g. An increase in the ethanol concentration of t...
The objective of this study was to compare the effects of different concentration of ethanol extraction on the total phenol and flavonoid contents and physiological activities. The total phenol content of the extracts ranged from 35.54 to 71.52 mg GAE/g. An increase in the ethanol concentration of the solvent led to an increase in the phenol content, with the highest content being found in the 80 and 99.5% ethanol extract. The same trend was observed for flavonoid content. DPPH, nitric oxide, superoxide, hydroxyl radical scavenging activity and TEAC, FRAP and ORAC were measured by antioxidant assay. Radical scavenging activity of aqueous ethanol extracts was better than that of water and 99.5% ethanol extracts. TEAC and FRAP were highly dependent on ethanol concentration and ORAC showed high activity in 40 ~ 80% ethanol extract. Antioxidant activity of Dolwoe leaves tea showed different results among the assay systems. In most experiments, the activities of water and 99.5% ethanol extracts was relatively low. ${\alpha}$-Glucosidase inhibitory activity and microorganism inhibitory activity were highest in the 80% and 99.5% ethanol extracts. Therefore, it was considered that extraction with 80% ethanol was appropriate when considering the antioxidative and physiological activities of Dolwoe leaves tea. Based on these results, it can be used as a basic data for the development of food of Dolwoe leaves tea.
The objective of this study was to compare the effects of different concentration of ethanol extraction on the total phenol and flavonoid contents and physiological activities. The total phenol content of the extracts ranged from 35.54 to 71.52 mg GAE/g. An increase in the ethanol concentration of the solvent led to an increase in the phenol content, with the highest content being found in the 80 and 99.5% ethanol extract. The same trend was observed for flavonoid content. DPPH, nitric oxide, superoxide, hydroxyl radical scavenging activity and TEAC, FRAP and ORAC were measured by antioxidant assay. Radical scavenging activity of aqueous ethanol extracts was better than that of water and 99.5% ethanol extracts. TEAC and FRAP were highly dependent on ethanol concentration and ORAC showed high activity in 40 ~ 80% ethanol extract. Antioxidant activity of Dolwoe leaves tea showed different results among the assay systems. In most experiments, the activities of water and 99.5% ethanol extracts was relatively low. ${\alpha}$-Glucosidase inhibitory activity and microorganism inhibitory activity were highest in the 80% and 99.5% ethanol extracts. Therefore, it was considered that extraction with 80% ethanol was appropriate when considering the antioxidative and physiological activities of Dolwoe leaves tea. Based on these results, it can be used as a basic data for the development of food of Dolwoe leaves tea.
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문제 정의
또한 건강기능식품 기능성 원료로 인정되어 돌외 추출물은 긴장완화, 체지방 감소와 관련된 식품으로 사용된다. 따라서 본 연구에서는 다양한 생리활성을 가진 국내산 돌외 잎 차의 기능성 소재로써 이용가능성을 높이기 위해 에탄올 농도를 달리하여 추출물을 제조한 뒤 각 추출물에 대한 항산화 활성 및 생리활성을 비교 분석하였다. 이러한 결과를 바탕으로 향후 돌외 잎 차의 기호음료 및 가공식품의 개발에 있어 제조 조건의 용매 설정을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
본 연구는 페놀 및 플라보노이드의 총 함량과 생리 활성에 대한 다양한 농도의 에탄올 추출 효과를 비교하기 위해 수행하였다. 추출물의 총 페놀 함량은 35.
따라서 본 연구에서는 다양한 생리활성을 가진 국내산 돌외 잎 차의 기능성 소재로써 이용가능성을 높이기 위해 에탄올 농도를 달리하여 추출물을 제조한 뒤 각 추출물에 대한 항산화 활성 및 생리활성을 비교 분석하였다. 이러한 결과를 바탕으로 향후 돌외 잎 차의 기호음료 및 가공식품의 개발에 있어 제조 조건의 용매 설정을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
(2006) 연구에서 당뇨병 모델 쥐에게 돌외 추출물 gepenoside를 제형화시켜 투여한 경우 고혈당을 낮추는데 유의한 효과가 나타났다고 보고하였다. 이에 따라서 추출 용매에 따른 ɑ-glucosidase 저해 활성의 차이를 비교 분석하여 적정 농도의 에탄올 용매를 선정하기 위해 수행하였다. 돌외 잎 차 추출물의 ɑ-glucosidase 저해활성은 Figure 1과 같다.
제안 방법
10 mM2,4,6-tripyridyls-triazine (TPTZ)과 20 mM FeCl3를 1:1 비율로 혼합한 뒤 0.3 M sodium acetate buffer (pH 3.6)를 가하고 37°C에서 10분간 반응하여 FRAP working solution을 제조하였다.
Hydroxyl radical 소거능을 측정하기 위하여 0.1 unit/mL esterase 10 mL에 1 mM dichloro-dihydro-fluorescein diacetate(DCFH-DA) 20 µL를 가하고 37°C에서 30분 간 배양하여 esterase treated DCFH-DA를 제조하였다.
Oxygen radical absorbance capacity (ORAC)는 추출물 50 μL에 78 nM fluorescein 용액을 150 µL 가하여 37°C에서 10분 처리하고, 221 mM 2,2’azobis(2-amino-propane) dihydrochloride 50 µL를 가하여 감소되는 형광도를 excitation 485 nm, emission 535 nm에서 1시간 동안 1분 간격으로 측정하였다(Zulueta et al. 2009).
Zulueta et al. (2009)의 방법을 변형하여 trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC)를 측정하였다. 우선적으로 7 mM 2,2-azino-bis-(3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulphonic acid)와 2.
10분간 배양한 시료는 2 mM p-nitrophenyl α-D-glucopyranoside (pNPG) 10µL를 가하여 37°C에서 반응하고 100 mM sodium carbonate를 100 µL로 30분 뒤 반응 정지시켜 microplate reader로 415 nm 흡광도를 측정하였다. 각 에탄올 농도별 추출물의 활성을 비교 분석하였고 혈당강하제로 사용되는 acarbose를 대조군으로 사용하였다.
본 실험에 사용한 돌외 잎 차는 덖음 공정(1회 덖음: 160°C에서 7분, 30분 실온 숙성, 2회 덖음: 180°C에서 12분, 30분 실온 숙성, 3회 덖음: 180°C에서 7분, 30분 실온 숙성)을 거쳐 제조하였다.
pneumoniae (KCTC 2208)을 대상으로 생장 저해능을 확인하였다. 우선적으로 각 균주를 3회 계대배양하고 배지로 희석하여 배양액을 제조하였다. 저해활성을 측정하기 위하여 배양액과 추출물을 혼합하여 추출물의 최종 농도를 1 mg/mL가 되도록 제조하였다.
혼합액은 각 균주의 적정 온도에서 배양하며 4시간 간격으로 24시간 동안 microplate reader 595 nm의 흡광도를 측정하였다. 음성대조군으로 추출물을 처리하지 않은 균주의 생장 곡선을 비교하였고 양성대조군으로 tetracycline과 streptomycin을 사용하였다.
우선적으로 각 균주를 3회 계대배양하고 배지로 희석하여 배양액을 제조하였다. 저해활성을 측정하기 위하여 배양액과 추출물을 혼합하여 추출물의 최종 농도를 1 mg/mL가 되도록 제조하였다. 혼합액은 각 균주의 적정 온도에서 배양하며 4시간 간격으로 24시간 동안 microplate reader 595 nm의 흡광도를 측정하였다.
CA, USA)를 사용하여 750 nm의 흡광도를 측정하였다. 총 페놀 함량의 계산은 gallic acid를 표준품으로 검량선을 작성하였고 추출물 g당 GAE (gallic acid equivalent)로 나타내었다.
반응액은 microplate reader를 사용하여 415 nm 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량의 계산은 quercetin을 표준품으로 작성한 검량선을 작성하였고 추출물 g당 QE (quercetin equivalent)로 나타내었다.
우선적으로 7 mM 2,2-azino-bis-(3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulphonic acid)와 2.45 mM potassium persulfate를 16시간 반응하여 ABTS 용액을 제조하고 734 nm의 흡광도 값이 0.70 ± 0.02 범위가 되도록 만들어 실험에 이용하였다.
데이터처리
각 추출물의 유의적인 차이는 SPSS (Statistical Package for the Social Sciences, ver. 18.0)로 일원분산분석과 Tukey의 다중범위검정(Tukey Multiple Range Test, TMRT)방법으로 유의적인 차이를 검정하였다(p <0.05).
본 연구의 실험은 3회 반복하여 측정하였고 각 데이터는 평균±표준편차로 나타냈다.
이론/모형
DPPH radical 소거능은 Blois (1958)의 방법을 응용하여 측정하였다. 추출물과 0.
ɑ-Glucosidase 저해활성을 측정하기 위하여 Kim and Kim (2016)의 방법을 기반으로 측정하였다. 추출물 20 µL에 20 mM potassium phosphate buffer (pH 6.
돌외 잎 차 에탄올 농도별 추출물의 총 페놀 함량은 Ko et al. (2017)의 방법으로 측정하였다. 추출물 20 µL에 증류수 700µL와 50% Folin-Ciocalteu 시약 100 µL를 혼합하였다.
총 플라보노이드 함량은 Ko et al. (2017)의 방법으로 측정하였다. 추출물에 100 µL에 에탄올 300 µL, 10% (w/v) aluminum nitrate 20 µL와 1 M potassium acetate 20 µL를 혼합한 다음 증류수 560 µL를 가하여 1시간 반응하였다.
성능/효과
α-Glucosidase 저해활성은 80%, 99.5% 에탄올 추출물에서 가장 높은 활성이 확인되었고, 미생물 저해활성 또한 동일한 결과를 보였다.
250, 500 µg/mL의 농도에서는 99.5% 에탄올 추출물의 ɑ-glucosidase 저해활성이 가장 우수한 것으로 나타났다.
총 플라보노이드 함량은 페놀 함량과 비슷한 경향을 보였다(Table 1). 5.37 ~ 28.91 mg QE/g의 범위로 나타났으며 추출용매로 사용한 에탄올 농도에 영향을 받아 99.5% 에탄올로 추출하였을 때 28.91 mg QE/g으로 가장 높은 함량이 확인되었다. Kim and Kim (2018)의 연구에서 가공되지 않은 건조 돌외 잎의 경우 추출 용매로 사용한 에탄올 농도에 따라 총 페놀 함량이 농도 의존적으로 증가하여 본 실험의 결과와 추출 경향이 유사하였다.
FRAP법은 대부분의 항산화제가 환원력을 가지고 있다는 점에 착안하여 항산화능을 측정하기 위해 항산화 물질과 반응하여 철 이온이 환원되는 원리로 고안된 실험방법이다(Benzie and Strain 1996). FRAP 값은 80%, 99.5% 에탄올 추출물이 유의적으로 가장 높게 나타났다. 이러한 결과는 TEAC와 비슷한 경향이었고 물 추출물(131.
5% 에탄올 추출물에서 약간 감소하는 결과를 보였다. Hydroxyl radical 소거능은 추출물의 총 페놀 함량 및 플라보노이드 함량이 높은 80, 99.5% 에탄올이 활성이 우수하였다. 이러한 결과는 유기 용매로 추출된 페놀성 화합물이 hydroxyl radical 소거능에 영향을 미친 것으로 생각된다.
2A). Micrococcus luteus에서도 0, 20% 에탄올 추출물은 생장 저해 활성이 나타나지 않았으나 40 ~ 99.5% 에탄올 추출물은 해당 균주에 대한 생장이 억제되는 것으로 나타났다. 그러나 40% 에탄올 추출물에서 12시간 이후 다소 생장하는 반면 60 ~ 99.
그람 음성균의 생장 저해능은 그람 음성균에 비해 다소 낮은 활성을 보였다. Pseudomonas aeruginosa의 저해활성은 양성대조군으로 사용한 tetracycline과 streptomycin에 비해 낮은 활성이었으나 추출물의 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량과 비슷한 경향으로 단계적으로 생장 저해활성이 나타났다(Fig. 2C). Klebsiella pneumoniae subsp.
5% 에탄올 추출물보다 에탄올 수용액 추출물의 활성이 우수하였다. TEAC와 FRAP은 에탄올 농도 의존적인 경향으로 높은 값이 나타났고 ORAC는 40 ~ 80% 에탄올 추출물이 높은 활성을 보였다. 돌외 잎 차의 항산화능을 검토한 결과 측정 방식에 따라 다른 경향이 확인되었다.
각 에탄올 추출물에 따른 활성을 비교하였을 때 1000µg/mL 농도에서 총 페놀 및 플라보노이드 함량이 높았던 80%, 99.5% 에탄올 추출물이 가장 높은 활성을 가진 것으로 확인되었다.
결과로는 추출용매와 관련된 경향은 확인되지 않았으나 80% 에탄올 추출물에서 190.56 µg/mL으로 가장 높은 활성이 확인되었다.
pneumoniae)에 대한 생육 저해 활성은 Figure 2와 같다. 그람 양성균인 Bacillus cereus의 생장 저해능은 0, 20% 에탄올 추출물에서는 저해활성이 거의 나타나지 않았으나 40 ~ 99.5% 에탄올 추출물에서는 12시간까지 생장이 억제되다가 시간이 경과함에 따라 생장이 다소 나타나는 것으로 확인되었다(Fig. 2A). Micrococcus luteus에서도 0, 20% 에탄올 추출물은 생장 저해 활성이 나타나지 않았으나 40 ~ 99.
2B). 그람 음성균의 생장 저해능은 그람 음성균에 비해 다소 낮은 활성을 보였다. Pseudomonas aeruginosa의 저해활성은 양성대조군으로 사용한 tetracycline과 streptomycin에 비해 낮은 활성이었으나 추출물의 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량과 비슷한 경향으로 단계적으로 생장 저해활성이 나타났다(Fig.
52 mg GAE/g으로 추출에 사용한 에탄올 농도 의존적으로 증가하는 경향이 확인되었다(Table 1). 그러나 80% 에탄올 추출물과 99.5% 에탄올 추출물의 총 페놀 함량에서 통계적 유의성은 확인되지 않았다. 총 플라보노이드 함량은 페놀 함량과 비슷한 경향을 보였다(Table 1).
이러한 특징은 지질의 산화와 DNA 손상을 야기하여 다양한 질환에 원인이 된다. 돌 외 차 추출물의 hydroxyl radical은 소거능은 물 추출물과 20% 에탄올 추출물에서 유의적인 차이는 보이지 않았으나 그 이후 80% 에탄올 추출물까지 활성이 증가하다가 99.5% 에탄올 추출물에서 약간 감소하는 결과를 보였다. Hydroxyl radical 소거능은 추출물의 총 페놀 함량 및 플라보노이드 함량이 높은 80, 99.
(1997)의 연구에서 폴리페놀 구조와 활성 관계를 비교 분석하기 위하여 고안된 실험으로 ABTS radical이 물과 유기용매에 용해가 가능하여 극성과 무관하게 항산화능 측정이 가능하다고 알려져 있다. 돌외 차 추출물의 TEAC 값은 물 추출물에 비해 추출 용매에 에탄올이 포함되어 있을 때 증가하는 경향을 보였다. 또한 용매의 에탄올 함량이 40% 이상일 때 활성이 증가한 것으로 확인되었다.
개별 성분에 따른 활성의 차이는 나타나지만 추출물의 총 페놀 및 플라보노이드의 함량이 높을수록 생리활성 측면에서 유리하게 작용할 수 있다. 돌외 차 추출물의 총 페놀 함량은 평균 35.54 ~ 71.52 mg GAE/g으로 추출에 사용한 에탄올 농도 의존적으로 증가하는 경향이 확인되었다(Table 1). 그러나 80% 에탄올 추출물과 99.
5% 에탄올 추출물에서 가장 높은 활성이 확인되었고, 미생물 저해활성 또한 동일한 결과를 보였다. 따라서 차의 항산화 활성과 생리활성을 복합적으로 고려할 때 80% 에탄올로 추출하는 것이 적절한 것으로 사료된다. 이러한 결과를 토대로 돌외 차의 식품개발에 있어 기초자료로 활용될 수 있다고 생각된다.
돌외 차 추출물의 TEAC 값은 물 추출물에 비해 추출 용매에 에탄올이 포함되어 있을 때 증가하는 경향을 보였다. 또한 용매의 에탄올 함량이 40% 이상일 때 활성이 증가한 것으로 확인되었다. 특히 TEAC값이 유의적으로 높은 99.
돌외 잎 차 추출물의 ɑ-glucosidase 저해활성은 Figure 1과 같다. 모든 추출물에서 양성대조군으로 사용한 acarbose보다는 유의적으로 낮은 활성을 가지고 있었다. 그러나 정제되지 않은 추출물임을 감안한다면 단일 물질화 되었을 때 더 높은 저해활성을 가질 수 있다고 사료된다.
물 추출물(588.36 ± 89.16 mM TE/g)보다 20 ~ 80% 에탄올 수용액 추출물(870.82 ~ 1137.80 mM TE/g)에서 ORAC 활성이 증가하였다가 99.5% 에탄올 추출물(658.66 ± 168.83 mM TE/g)에서 활성이 감소하는 결과를 보였다.
1980).본 실험에서는 돌외 차 추출물의 페놀 및 플라보노이드 함량에 의존한 생장 저해활성을 보였고 2차 대사산물 중에서도 페놀성 화합물에 의해 생장 억제가 나타난 것으로 사료된다. An (2001)과 Kim and Kim (2016)의 연구에서 페놀성 화합물이 높을 경우 항균 활성이 더 높게 나타난다는 연구와 일치하는 결과였다.
52 mg GAE / g 범위였다. 용매의 에탄올 농도가 증가함에 따라 페놀 함량이 높았고 80%와 99.5%의 에탄올 추출물에서 최고 함량이 확인되었다. 추출물의 총 플라보노이드 함량은 페놀 함량의 경향과 유사하였다.
이에 따라 돌외 차 추출물의 소거능을 측정하였고, 실험결과 superoxide radical 소거능은 20, 40% 에탄올 추출물이 각각 210.47, 204.38 µg/mL로 유의적으로 높은 활성이 나타났다.
, 2010). 이에 따라 본 실험의 총 페놀 함량이 높았던 80%, 99.5% 에탄올 추출물이 높은 활성을 보인 것은 추출물에 포함되어 있던 페놀성 물질에 기인하여 나타난 결과로 생각된다.
특히 TEAC값이 유의적으로 높은 99.5% 에탄올(153.90 ± 1.72 mM TE/g)은 물 추출물(85.79 ± 0.87 mM TE/g)보다 1.8배 더 활성이 높았다.
후속연구
따라서 차의 항산화 활성과 생리활성을 복합적으로 고려할 때 80% 에탄올로 추출하는 것이 적절한 것으로 사료된다. 이러한 결과를 토대로 돌외 차의 식품개발에 있어 기초자료로 활용될 수 있다고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
체내에 생성된 활성산소는 어떤 역할을 하는 가?
유입된 산소는 대사과정이나 광화학적 반응, 화학 물질 등 여러 요인에 의하여 반응성이 높은 산소화합물이 생성된다(Beckman and Ames 1998). 체내에 생성된 활성산소는 일정농도로 존재할 때 침입한 박테리아, 세균 등을 제거하기 위한 면역 반응에 관여하지만 체내 활성산소와 항산화제 사이에 불균형이 나타나 산화 스트레스 상태가 되면 심혈관계 질환, 암, 노화, 당뇨병 등의 질병에 노출되게 된다(Ratnam et al. 2006).
총 페놀 함량과 총 플라보노이드 함량이 용매의 농도에 따라 다른 결과를 나타내는 이유는?
5% 에탄올 보다는 60 ~ 80% 에탄올로 추출하였을 때 더 높다고 보고하였다. 이러한 결과는 식물체에 대한 열처리로 결합형 폴리페놀 화합물이 유리형 폴리페놀로 전환되어 추출물의 페놀성 화합물 함량이 증가되었다는 보고처럼 건조 돌외 잎과 돌외 잎을 덖음 처리하여 가공하는 과정에서 플라보노이드 성분의 변화가 나타난것으로 사료된다(Hwang et al., 2011).
돌외란 무엇인가?
돌외는 박과에 속하는 덩굴성 식물로 우리나라에서는 덩굴차, 덩굴잎차 등의 여러 이름으로 부른다. 돌외의 사포닌은 80종 이상이 존재하고 있으며 주요 gypenoside는 생리활성 측면에서 항산화와 더불어 항비만(Lu et al.
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