[논문]국내 9종 산림식물 추출물의 항산화 효능

심완섭; 이종석; 이사라; 최선일; 조봉연; 최승현; 한웅호; 장길웅; 권희연; 최예은; 김종예; 김종대; 이옥환

doi:10.13103/jfhs.2019.34.4.404

국내 9종 산림식물 추출물의 항산화 효능
Antioxidant Effect of Extracts from 9 Species of Forest Plants in Korea 원문보기

한국식품위생안전성학회지 = Journal of food hygiene and safety, v.34 no.4, 2019년, pp.404 - 411

초록
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본 연구의 목적은 예부터 약재로 사용되며 식품원재료 데이터베이스에 등재되어 있는 국내 산림 자생식물 9종의 항산화 효능을 평가하여 기능성 식품원료로서의 기초자료를 제공하고자 하였다. 식물 9종의 잎, 줄기 및 잔가지 부위를 70% 에탄올을 사용하여 추출한 후, 항산화 활성(DPPH, ABTS, 아질산염, hydrogen peroxide 라디칼 소거능, reducing power activity)을 측정하였으며, 그 결과 이질풀이 그 외 다른 식물 추출물보다 항산화 활성이 우수한 것을 확인하였다. 또한 총 폴리페놀, 플라보노이드 및 프로안토시아니딘 분석을 통해 이들의 항산화 성분의 함량을 측정하고자 하였다. 폴리페놀 함량은 이질풀에 이어서 가중나무, 찔레나무, 까마귀머루 순으로 많았으며, 플라보노이드 함량은 찔레나무, 까마귀머루, 까치밥나무, 머위가 많이 함유하고 있음을 확인하였다. 프로안토시아니딘 함량은 까마귀머루, 다래, 까치밥나무, 찔레나무가 다른 식물 추출물에 비해 많은 함유량을 나타내어, 식물의 종에 따라 항산화 성분이 상이하게 존재하는 것을 확인하였다. 피부 섬유아세포를 이용하여 세포 독성을 평가한 결과, 9종의 식물 추출물 모두 50, 100 및 $200{\mu}g/mL$ 농도에서 독성을 나타내지 않았다. 또한 hydrogen peroxide로 피부 섬유아세포에 산화적 스트레스를 유도한 상태에서 XTT assay와 $H_2-DCFDA$ 염색을 통해 식물 추출물의 세포 생장률 및 세포 내 ROS 발생률을 측정한 결과, 이질풀을 포함한 9종의 식물 추출물에서 농도 의존적인 세포 보호 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 9종의 산림식물(머위, 뱀딸기, 찔레나무, 까치밥나무, 말오줌때, 가중나무, 까마귀머루, 이질풀, 다래)은 추후 항산화에 도움을 주는 건강기능식품으로의 적용 및 항미백 효과로 인한 천연 화장품 소재로서 그 활용도가 넓을 것으로 예상된다. 특히 이질풀의 경우 본 연구를 바탕으로 하여 해당 작용기전 등을 탐구하는 심화 연구가 필요하다고 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was carried out to investigate the antioxidant effects of extracts from 9 species of forest plants in Korea. DPPH, ABTS, $NaNO_2$, hydrogen peroxide radical scavenging activity and reducing power activity were evaluated to measure the antioxidant activities of plant extracts. As a result, Geranium thunbergii has been identified as the most effective antioxidant resource. Also, total phenolic content was highest in Geranium thunbergii ($303.94{\pm}0.63mg\;GAE/g$) among 9 species extracts. Total flavonoid content was highest in Rosa multiflora ($24.32{\pm}0.22mg\;QE/g$) and proanthocyanidin content was highest in Vitis ficifolia ($279.00{\pm}4.58mg\;CE/g$) among 9 species extracts. In addition, the protective effect of plant extracts in $H_2O_2-induced$ human dermal fibroblast (HDF) cell systems were also assessed. Significant protective effects in $H_2O_2-induced$ human dermal fibroblast (HDF) cell systems were found in all plant extracts, especially in Geranium thunbergii. These results suggest that Geranium thunbergii could be a potential natural resource for antioxidant activity.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 국내 산림지역에서 자생하는 식물의 잎, 줄기 및 잔가지를 이용한 항산화 활성에 관한 연구가 많지 않고, 이를 이용하여 식품가공 원료로 적용한 연구도 초기단계에 불과하다. 따라서 본 연구진은 국립생물자원관으로부터 국내 자생식물 9종을 제공받아 항산화 활성 및 성분을 분석하여 고부가가치 생물산업에 활용 될 수 있는 기초 자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

Hydrogen peroxide로 산화적 스트레스를 유도한 피부 섬유아세포에 국내 산림식물 9종 추출물이 미치는 세포 보호효과는 XTT assay로 측정하였고, 그 결과는 Fig. 2와 같다. 피부 섬유아세포에 1 mM hydrogen peroxide로 세포손상을 유도하였을 때, 음성대조군은 control에 비해 71% 정도로 세포 생존율이 감소한 반면, 9종 식물 추출물을 처리한 실험군에서는 세포 생존율이 농도 의존적으로 다시 증가되는 경향을 나타내었다.
국내 산림식물 9종 추출물의 피부 섬유아세포 내 ROS 생성 억제 효과를 알아보기 위하여 H₂-DCFDA 염색을 통해 항산화력을 평가하였고, 그 결과는 Fig. 3과 같다. Hydrogen peroxide를 처리한 음성 대조군에서는 control에 비해 세포 내 ROS 발생량이 약 344% 증가한 반면, 9종 식물 추출물을 처리한 실험군에서는 농도 의존적으로 세포 내 ROS 발생이 감소함을 나타내었다.
다양한 생리활성을 지닌 식물 자원 9종의 phytochemical 항산화 성분을 분석하기 위해 총 폴리페놀, 플라보노이드, 프로안토시아니딘 함량을 측정하여 Table 3에 나타내었다. 총 9종의 식물 추출물 중에서 이질풀이 303.

대상 데이터

2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), 2,2’-Azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), potassium persulfate, potassium ferricyanide, trichloroacetic acid, Iron(III) chloride, aluminum nitrate, potassium acetate, quercetin, folin-ciocalteu’s phenol reagent, sodium carbonate, gallic acid 등은 Sigma-Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하여 사용하였다. 세포배양에 사용된 시약으로 Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM), fetal bovine serum (FBS), bovine serum (BS), phosphate-buffered saline (PBS) 및 trypsin-EDTA 등은 Gibco (Gaithersburg, MD, USA)로부터 구입하여 사용하였으며 그 외, 실험에 사용한 시약은 분석용으로 Sigma로부터 구입하여 사용하였다.
본 연구에서 사용된 9종의 산림식물(머위, 뱀딸기, 찔레나무, 까치밥나무, 말오줌때, 가중나무, 까마귀머루, 이질풀, 다래)은 2016, 2017년에 채집한 것으로 국립생물자원관으로부터 제공받았다. 본 연구에 사용된 각 산림자생 식물의 학명 및 부위는 Table 1에 제시하였다.

데이터처리

, Cary, NC, USA)을 이용하여 분석하였다. 유의성 분석은 one-way ANOVA 검정을 실시하였으며 Duncan의 다중범위 검정법(Duncan’s multiple range test)으로 유의성은 p<0.05 수준에서 검정하였다.

성능/효과

피부 섬유아세포에 1 mM hydrogen peroxide로 세포손상을 유도하였을 때, 음성대조군은 control에 비해 71% 정도로 세포 생존율이 감소한 반면, 9종 식물 추출물을 처리한 실험군에서는 세포 생존율이 농도 의존적으로 다시 증가되는 경향을 나타내었다. 머위, 뱀딸기, 찔레나무, 까치밥나무, 가중나무, 이질풀 추출물 200 µg/mL 농도에서 양성대조군으로 사용한 50 µM ascorbic acid의 96.02% 세포 생존율을 뛰어넘는 효능을 보였으며, 특히 이질풀, 가중나무에서 가장 우수한 세포 보호효과를 지닌 것으로 나타내었다. 이는 페놀성 화합물이 세포 보호효과에 영향을 미친다는 것과 유사한 결과로, 높은 함량의 페놀 화합물을 지닌 이질풀과 가중나무에서 보다 우수한 세포 보호효과를 나타낸 것으로 사료된다³³⁾.
1과 같다. 9종 식물 추출물은 50, 100 및 200 µg/mL의 모든 농도에서 세포 독성을 나타내지 않았으며, 현미경 상의 어떠한 morphology의 변화도 관찰되지 않았다. 따라서 본 연구에서는, 국내 산림식물 9종 추출물의 피부 섬유아세포에 대한 항산화 활성을 측정하기 위하여 세포독성이 나타나지 않은 50, 100 및 200 µg/mL 농도로 실험을 진행하였다.
9종 추출물에서 모두 농도 의존적으로 환원력이 증가되었으며, 가중나무, 머위 및 찔레나무, 이질풀 및 말오줌때 순으로 우수한 환원력을 지닌것을 확인하였다. 따라서 상기의 항산화 실험들의 결과를 종합해 보았을 때, 아질산염 소거능 측정 실험을 제외한 모든 실험에서 이질풀이 9종의 식물 자원 중 항산화 활성이 가장 뛰어난 자원임을 확인하였다. 또한 모든 항산화 실험은 하나의 메커니즘으로 작용되지 않기 때문에 실험 별 샘플의 다양한 경향이 나타난 것으로 사료된다²⁶⁾.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	활성 산소종의 종류는?	이러한 성인병을 유발하는 원인 중 하나는 활성산소종이라 불리는 ROS (reactive oxygen species)가 과발현된 결과이다2). 활성 산소종의 종류로는 hydrogen peroxide (H2O2), superoxide ion (O2 - ), hydroxyl radical (·OH) 등이 대표적이며, 이는 인체 대사과정에서 자연스럽게 발생하여 세균이나 이물 질로부터 신체를 보호해주지만, 과잉 생산시 생체내 정상 적인 세포의 세포막, 단백질, DNA 손상 등을 일으켜 종 질병을 유발하게 된다3). 따라서 이러한 ROS를 제거 하기 위하여 butylated hydroxytoluene (BHT), butylated hydroxyanisole (BHA) 및 propyl gallate (PG) 등의 합성 항산화제를 사용하여 왔으나, 많은 연구에서 이들의 장기 섭취는 암, 세포 내 독성 등의 부작용을 유발한다고 보고된 바 있다4).
	본문에서 성인병을 유발하는 원인으로 언급된 것은?	최근 무분별한 화학물질 배출, 자외선을 포함한 환경오염 및 다양한 원천에서 오는 스트레스 등으로 인해 암, 동맥경화, 노화 등 현대 질병의 발병률이 증가하고 여러 합병증을 유발하는 것으로 보고 되어지고 있다1). 이러한 성인병을 유발하는 원인 중 하나는 활성산소종이라 불리는 ROS (reactive oxygen species)가 과발현된 결과이다2). 활성 산소종의 종류로는 hydrogen peroxide (H2O2), superoxide ion (O2 - ), hydroxyl radical (·OH) 등이 대표적이며, 이는 인체 대사과정에서 자연스럽게 발생하여 세균이나 이물 질로부터 신체를 보호해주지만, 과잉 생산시 생체내 정상 적인 세포의 세포막, 단백질, DNA 손상 등을 일으켜 종 질병을 유발하게 된다3).
	이질풀을 포함한 9종의 식물 추출물에서 농도 의존적인 세포 보호 효과를 통해 내릴 수 있는 결론은?	또한 hydrogen peroxide로 피부 섬유아세포에 산화적 스트레스를 유도한 상태에서 XTT assay와 $H_2-DCFDA$ 염색을 통해 식물 추출물의 세포 생장률 및 세포 내 ROS 발생률을 측정한 결과, 이질풀을 포함한 9종의 식물 추출물에서 농도 의존적인 세포 보호 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 9종의 산림식물(머위, 뱀딸기, 찔레나무, 까치밥나무, 말오줌때, 가중나무, 까마귀머루, 이질풀, 다래)은 추후 항산화에 도움을 주는 건강기능식품으로의 적용 및 항미백 효과로 인한 천연 화장품 소재로서 그 활용도가 넓을 것으로 예상된다. 특히 이질풀의 경우 본 연구를 바탕으로 하여 해당 작용기전 등을 탐구하는 심화 연구가 필요하다고 사료된다.

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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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