[논문]Bacillus Subtilis KJ-3를 이용한 생물전환물 및 그 혼합물의 생리활성

이진영; 동재경; 정유성; 김미령; 강재선

doi:10.5352/jls.2019.29.10.1086

Bacillus Subtilis KJ-3를 이용한 생물전환물 및 그 혼합물의 생리활성
Physiological Activities of Bioconversion Products Using Bacillus Subtillis KJ-3 and Their Mixtures 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.29 no.10, 2019년, pp.1086 - 1095

이진영 (경성대학교 약학과) , 동재경 (신라대학교 제약공학과) , 정유성 (경성대학교 약학과) , 김미령 (신라대학교 식품공학과) , 강재선 (경성대학교 약학과)

초록
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이 연구는 Red allium cepa (RA), Cucurbita moschata Duch (CM), and Angelica gigas Nakai (AG)의 혼합물을 이용한 새로운 기능성 물질을 개발하기 위해 수행되었다. RA와 CM은 수분 함량이 높아 저장 안정성이 매우 낮다. 따라서 각 재료들의 주요성분들을 추출하여 함량 분석 후 연구에 사용하였다. RA는 에탄올 추출 후 Bacilus subillis KJ-3 (BS3)에 의해 생물전환하였다. 생물전환 후, RA의 Quercetin 함량은 128.9% 증가되었음을 확인하였다. CM의 에탄올 추출물에서는 ${\beta}$-카로틴을 검출하였고 함량은 0.2 mg/g으로 낮았다. AG 에탄올 추출물(1 mg)의 데커신 및 데커시놀 엔젤레이트(D/DA)는 각각 0.4146 mg과 0.3659 mg을 함유했다. D/DA의 순도는 약 78%로 나타났다. 이들 각각의 물질 및 혼합물(혼합물 1 (RA:CM:AG = 5:2:3), 혼합물 2 (RA:CM: AG = 3:5:2), 혼합물 3 (RA:CM:AG = 3:2:5)의 총 플라보노이드 함량과 폴리페놀 함량을 측정하였다. 세포 생존율, 항염증 활성, 항산화 능력 또한 평가하였다. 모든 결과를 종합하여 볼 때, 혼합물 3 (RA:CM:AG=3:2:5)의 항산화 작용이 가장 효과적이었다. 따라서 이러한 연구 결과는 향후 RA, CM, AG의 3:2:5 혼합물을 이용한 식품개발을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This research was performed to develop a new material consisting of a mixture of Red Allium cepa (RA) Cucurbita moschata duch (CM), and Angelica gigas Nakai (AG). RA and CM have low storage stability because of their high moisture content. Therefore, their major components were extracted and used for the research after a content analysis. In order to overcome these limitations, the quercetin from RA, ${\beta}-carotene$ from CM, and decursin/decursinol angelate (D/DA) from AG were separately extracted, and the biochemical activity of each extract and mixture was compared. RA was bioconverted by the Bacillus subtillis KJ-3 (BS3) after ethanol extraction. After bioconversion, the quercetin content of RA was increased by 128.9%. ${\beta}-carotene$ was detected in the CM ethanol extract and its content was very low concentrations at 0.2 mg/g. The AG ethanol extract (1 mg) contained 0.4146 mg and 0.3659 mg of D/DA, respectively. The purity of the D/DA was found to be about 78%. The flavonoid and polyphenol content of each extract and their mixtures (mixture 1 (RA:CM:AG = 5:2:3), mixture 2 (RA:CM: AG = 3:5:2), and mixture 3 (RA:CM:AG = 3:2:5)) were measured. In addition, the cell survival rate, anti-inflammatory activity, and antioxidant ability were also evaluated. In all the results, the antioxidant activity of mixture 3 was most effective. Therefore, these findings provide basic data for future food development using a 3:2:5 mixture of RA, CM, and AG.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. HPLC diagram of quercetin.
그림 Fig. 2. HPLC diagram of (A) β-carotene and (B) Decursin and Decursinol angelate.
그림 Fig. 3. Total flavonoid contents.
그림 Fig. 4. Total polyphenol contents.
그림 Fig. 5. DPPH radical scavenging effect of Mixtures.
그림 Fig. 6. The inhibitory effect on LPS-induced NO production in RAW 264.7 Cell.
그림 Fig. 7. The effect of mixtures on cell viability of RAW 264.7 cells.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 적양파의 생리활성 성분인 quercetin을 최대한 분리 정제하기 위해 적양파의 단순 에탄올 추출물에 포함되어 있는 rutin, quercitrin 및 quercimeritrin을 Bacillus subtillis KJ3 균주를 이용하여 quercetin으로 전환하였다. 이에 다양한 βcarotene을 주성분으로 하는 늙은호박 추출물과 decursin 및 decursinol angelate를 주성분으로 함유하는 참당귀 추출물을 혼합하여 각 재료들의 세포생존율, 항산화, 항염증 활성과 같은 생리활성을 검증하여 세 가지 물질들의 최적의 혼합비율을 찾고자 하였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 향후 추가적인 연구를 진행한다면 식품으로 개발하기 위한 재료로서 충분한 가치가 있을 것이라 생각한다.

제안 방법

하지만 이러한 장점에도 불구하고 양파와 늙은 호박은 수분 함량이 높아 장기간 보관 시 미생물 번식이나 생리활성의 변화로 그 기능을 유지하면서 섭취하기 힘든 재료이기도 하다. 본 연구에서는 적양파의 생리활성 성분인 quercetin을 최대한 분리 정제하기 위해 적양파의 단순 에탄올 추출물에 포함되어 있는 rutin, quercitrin 및 quercimeritrin을 Bacillus subtillis KJ3 균주를 이용하여 quercetin으로 전환하였다. 이에 다양한 βcarotene을 주성분으로 하는 늙은호박 추출물과 decursin 및 decursinol angelate를 주성분으로 함유하는 참당귀 추출물을 혼합하여 각 재료들의 세포생존율, 항산화, 항염증 활성과 같은 생리활성을 검증하여 세 가지 물질들의 최적의 혼합비율을 찾고자 하였다.

대상 데이터

적양파는 경상남도 농업기술원 양파연구소(경상남도 창녕)로부터 공급받아 건조분말 2 kg을 1 l의 주정에탄올에 투입하고 하룻밤 동안(12시간) 정치시킨 다음, 여과지(Whatman No. 2, GE Helathcare, Boston, USA)를 이용하여 여과한 후, 여액을 농축한 것을 Red-Q라고 명명하였고, 이를 생물전환하기 위한 재료로 사용하였다.
참당귀(Angelica gigas Nakai)는 심마니 산삼영농조합(경상남도 함양군)에서 수확한 것을 구입하여 70℃에서 24시간 동안 건조 후 분쇄하여 실험에 사용하였다. 참당귀 분말 10 kg에 5배의 주정에탄올을 첨가하여 2~3회 반복 추출하고, 5,000rpm에서 10분 동안 원심분리 후 상등액을 얻어 rotary evaporator를 사용하여 농축하였다.
호박은 엄궁 농산물 도매시장(부산)에서 구입하여 60℃에서 24시간 동안 건조 후 건조분말 5 kg을 25 l의 주정에탄올에 투입하고 하룻밤 동안(12시간 동안) 정치시킨 다음, 여과지 No.2 (Advantec, Tokyo, Japan)를 이용하여 여과한 후 여액을 농축하였다. 농축물에 동량의 증류수를 넣고 냉장고에 12시간 정치한 뒤 원심분리(8,000 rpm, 20분, 4℃) 후 침전물을 동결건조(EYELA, FDU-1200, dokyo, Japan)하여 실험에 사용하였다.

데이터처리

본 실험의 모든 실험 결과는 평균값과 표준편차로 나타내었고, 통계적 유의성은 Student‘s t-test로 평가하였고, 그 결과 p<0.05일 경우에 한하여 유의성을 인정하였다.

이론/모형

Total polyphenol 함량은 Folin-Denis법[11]에 따라 비색 정량하였다. 시료의 농도별 희석액 500 μl에 1 N folin-ciocalteu’s phenol reagent (Sigma, USA) 500 μl와 10% Na₂CO₃ 500 μl을 혼합하여 암실에서 1시간 동안 반응시킨 후 96 well plate에 200 μl씩 분주하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다.

성능/효과

4에 나타내었다. 500 μg/ml의 농도에서 총 폴리페놀 함량을 비교하였을 때 RA는 82.05 μg/ml, CM은 79.97 μg/ml, AG는 71.19 μg/ml이었으며, M1, M2, M3은 각각 113.23 μg/ml, 111.49 μg/ml, 108.75 μg/ml인 것으로 나타났다. 전체적으로 추출물 각각 보다는 혼합물에서 비슷한 비율로 다소 높게 나타났다.
6에 나타내었다. 모든 물질들이 대조물질인 ascorbic acid와 비슷한 수준으로 NO 생성을 억제하였으나, 농도에 따른 유의적인 차이는 없었다.
본 실험에서 나타난 결과로 볼 때 항산화 효과를 나타내는 대표적인 물질인 페놀성 화합물이 양파껍질에 다량 함유되어 있고, 참당귀의 에탄올 추출물에도 페놀성 화합물 함량이 높아[13] 단일 물질보다는 혼합물에서 radical 소거활성 또한 높은 것으로 나타났다. 이러한 연구결과는 실험에 사용된 시료 중 참당귀 추출물이 가장 많은 비율로 혼합된 M3가 DPPH 활성 라디칼을 가장 많이 저해시켜 산화적 스트레스의 방어기작으로 작용할 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	당귀는 무엇인가?	당귀는 한국, 중국, 일본을 중심으로 아시아 지역에서 생산되는 대표적인 한약재 중의 하나이다. 미주나 유럽에서는 기능성 식품으로 쓰이기도 한다.
	참당귀의 대표적인 약리작용은 무엇이 있는가?	참당귀는 진한 자주색 꽃이 피는 것이 특징이며, coumarine 계열의 다양한 물질들이 존재하고 대표적으로 decursin과 decursinol angelate가 다량 함유되어 있다[41]. 참당귀의 대표적인 약리작용으로는 당뇨성 고혈압의 치료, 빈혈 치료, 진정작용,진통효과, 강장제, 월경통치료, 폐경기증후군 치료, 상처치료,복통 및 편두통 치료 효과가 있는 것으로 밝혀졌다[1, 5, 16, 29, 30, 44]. 적양파(Allium cepa L.
	적양파의 quercetin은 어떤 역할을 하는가?	또한, 적양파는 비타민 B1, C, 칼슘,인, 무기질 등이 혈액순환을 촉진시켜 위장 기능을 강화한다. 특히, quercetin은 혈중 지질 농도를 낮추어 동맥경화 예방 및 혈류개선 효과뿐만 아니라 항산화 효과도 가지고 있다[35]. 뿐만 아니라, 강력한 항산화 작용 및 전신적인 염증 반응을 유발하는 싸이토카인의 분비를 억제하는 항염증 효과도 있는 것으로 보고되고 있다[24]. 늙은 호박(cucurbita spp.

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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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