그린볼 사과(Green ball apple; Malus pumila Mill.) 적과의 항산화 및 elastase, collagenase, hyaluronidase 저해 효과 Inhibition effect against elastase, collagenase, hyaluronidase and anti-oxidant activity of thinning Green ball apple원문보기
그린볼 사과 적과의 phenolic compound를 50-200 ㎍/mL 농도로 처리하여 DPPH radical 소거능을 측정한 결과 200 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 94.69과 92.24%의 DPPH radical 소거능을 나타내었다. ABTS radical 소거능은 200 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물에서 각각 100.30과 99.16%의 ABTS radical 소거능을 나타내었다. PF는 200 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물에서 각각 1.76, 1.76 PF를 나타내었다. TBARs는 phenolic compound 농도가 200 ㎍/mL에서 물과 ethanol 추출물 각각 101.46, 99.64%의 항산화능을 나타내었다. 염증에 관련이 있는 HAase의 저해 효과를 측정한 결과 150 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 각각 33.28, 32.14%의 저해효과를 나타내었다. 미용식품활성을 나타내는 elastase 저해활성을 측정해 본 결과 phenolic compound 농도가 200 ㎍/mL에서 물과 ethanol 추출물 각각 47.33, 40.92%의 저해 효과를 나타내었다. 피부의 주름과 탄력에 관련이 있는 collagenase 저해 효과를 측정한 결과 200 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 각각 46.19, 65.58%를 나타내었다. 따라서 그린볼 사과 적과는 항산화, 항염증, 주름 개선 등 다양한 생리활성을 나타내는 기능성 소재로 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
그린볼 사과 적과의 phenolic compound를 50-200 ㎍/mL 농도로 처리하여 DPPH radical 소거능을 측정한 결과 200 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 94.69과 92.24%의 DPPH radical 소거능을 나타내었다. ABTS radical 소거능은 200 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물에서 각각 100.30과 99.16%의 ABTS radical 소거능을 나타내었다. PF는 200 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물에서 각각 1.76, 1.76 PF를 나타내었다. TBARs는 phenolic compound 농도가 200 ㎍/mL에서 물과 ethanol 추출물 각각 101.46, 99.64%의 항산화능을 나타내었다. 염증에 관련이 있는 HAase의 저해 효과를 측정한 결과 150 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 각각 33.28, 32.14%의 저해효과를 나타내었다. 미용식품활성을 나타내는 elastase 저해활성을 측정해 본 결과 phenolic compound 농도가 200 ㎍/mL에서 물과 ethanol 추출물 각각 47.33, 40.92%의 저해 효과를 나타내었다. 피부의 주름과 탄력에 관련이 있는 collagenase 저해 효과를 측정한 결과 200 ㎍/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 각각 46.19, 65.58%를 나타내었다. 따라서 그린볼 사과 적과는 항산화, 항염증, 주름 개선 등 다양한 생리활성을 나타내는 기능성 소재로 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
In this study, the anti-oxidative, health functional, and beauty food activities of water and ethanol extracts from newly bred Ruby S apple (Malus pumila Mill.). The results of measuring the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activity by treating the phenolic compound with thinning gre...
In this study, the anti-oxidative, health functional, and beauty food activities of water and ethanol extracts from newly bred Ruby S apple (Malus pumila Mill.). The results of measuring the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activity by treating the phenolic compound with thinning green ball apple at a concentration of 50-200 ㎍/mL showed that the water and ethanol extracts at a concentration of 200 ㎍/mL showed 94.69 and 92.24%, respectively. 2,2'-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging activities showed 100.30 and 99.16%, respectively, in 200 ㎍/mL of water and ethanol extracts. The water and ethanol extracts of Green ball showed antioxidant protection factor of 1.76 PF 1.76, respectively. The water and ethanol extracts showed 101.46 and 99.64% anti-oxidative effect on thiobarbituric acid reactive substances at phenolic concentration of 200 ㎍/mL. The water and ethanol extracts showed 33.28 and 32.14% hyaluronidase inhibition, respectively, at phenolic concentration of 150 ㎍/mL. The water and ethanol extracts showed 47.33 and 40.92% elastase inhibition and 46.19 and 65.58% collagenase inhibition at phenolic concentration of 200 ㎍/mL, respectively. About these experiments, thinning Green ball apple was found to exhibit anti-oxidation activity as well as hyaluronidase, elastase and collagenase inhibitory activities. Therefore, thinning Green ball apple can be considered a potential sources for new functional materials.
In this study, the anti-oxidative, health functional, and beauty food activities of water and ethanol extracts from newly bred Ruby S apple (Malus pumila Mill.). The results of measuring the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activity by treating the phenolic compound with thinning green ball apple at a concentration of 50-200 ㎍/mL showed that the water and ethanol extracts at a concentration of 200 ㎍/mL showed 94.69 and 92.24%, respectively. 2,2'-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging activities showed 100.30 and 99.16%, respectively, in 200 ㎍/mL of water and ethanol extracts. The water and ethanol extracts of Green ball showed antioxidant protection factor of 1.76 PF 1.76, respectively. The water and ethanol extracts showed 101.46 and 99.64% anti-oxidative effect on thiobarbituric acid reactive substances at phenolic concentration of 200 ㎍/mL. The water and ethanol extracts showed 33.28 and 32.14% hyaluronidase inhibition, respectively, at phenolic concentration of 150 ㎍/mL. The water and ethanol extracts showed 47.33 and 40.92% elastase inhibition and 46.19 and 65.58% collagenase inhibition at phenolic concentration of 200 ㎍/mL, respectively. About these experiments, thinning Green ball apple was found to exhibit anti-oxidation activity as well as hyaluronidase, elastase and collagenase inhibitory activities. Therefore, thinning Green ball apple can be considered a potential sources for new functional materials.
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문제 정의
따라서 본 연구에서 신품종인 그린볼 사과 재배 시 발생되는적과의 이용가치를 높이기 위하여 적과가 갖는 다양한 생리활성을 검토하여서 높은 가치의 기능성 소재로서 개발하고자 시도하였다.
제안 방법
그린볼 사과 적과로부터 추출한 phenolic compound를50, 100, 150, 200 μg/mL의 농도로 조절하여 시료를 만들고 이를 반응구로 하여 각 시료 용액 1mL와 60 μM DPPH 3 mL를 혼합하여 vortex하고 실온에서 15분 동안 방치시킨 후, 517 nm에서 OD값을 확인하였다.
반응구에는 ABTS solution: 그린볼 사과적과 분말의 phenolic compound를 50, 100, 150, 200 μg/mL의 농도로 조절한 시료용액을 (4 mL : 200 μL) 비율로 혼합하였고 대조구에는 시료를 대신하여 증류수를 200 μL 첨가하여vortex하고 1.5분 동안 반응시킨 후, 734 nm에서 OD값을 확인하였다.
대상 데이터
본 실험에서 사용된 시험 재료는 경북 군위군 사과연구소에서 교배조합으로 후지(Fuji; 부본)와 골든데리셔스(Golden delicious;모본)을 이용, 교배한 신육성 품종인 그린볼 사과의 2차 적과를 사용하였다. 시료는 그린볼 사과나무로부터 적과 과정에서 솎아져 버려지는 적과 열매를 수거하여 열매에서 이물질을 제거 후, 실험 재료로 사용하였다.
본 실험에서 사용된 시험 재료는 경북 군위군 사과연구소에서 교배조합으로 후지(Fuji; 부본)와 골든데리셔스(Golden delicious;모본)을 이용, 교배한 신육성 품종인 그린볼 사과의 2차 적과를 사용하였다. 시료는 그린볼 사과나무로부터 적과 과정에서 솎아져 버려지는 적과 열매를 수거하여 열매에서 이물질을 제거 후, 실험 재료로 사용하였다. 그린볼 사과 적과 시료는 작게 토막낸 후 동결건조(freeze dryer, FD8518, Ilshinbiobase, Yangju, Korea)하여 수분을 제거하고, 40 mesh로 파쇄하고 4℃의 저온고에 보관하여 시료로 이용하였다.
데이터처리
one-way ANOVA를 실시하여 시료 추출물 간의 유의차를 p <0.05 수준으로 하여 비교 분석하였다.
모든 실험은 3회 이상 반복 측정하였고 자료의 통계처리는SPSS 23 for windows (Statistical Package for Social Science, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하여 평균 ± 표준편차(average ± standard deviation)로 표시한 후 Duncan’s multiple range test.
이론/모형
ABTS radical 소거능은 Fellegrin 등이 제시한 방법[11]에 따라 측정하였다. 먼저 140 mM K2S2O8 88 μL와 7mM ABTS 5mL를 혼합하여 암실에서 약 15시간 동안 반응시켜서 radical을 형성하였다.
Buege와 Aust 방법[13]으로 TBARs 값을 측정하였다. 1%Tween 40과 1% linoleic acid를 동량으로 섞어서 제조한emulsion 용액의 0.
Collagenase 저해 효과는 Wunsch와 Heidrich가 제시한 방법[16]에 따라 측정하였으며, 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 7.5)에 4 mM CaCl2를 첨가한 후 4-phenylazobenzyloxycarbonyl-Pro-Leu-Gly-Pro-D-Arg를 0.3 mg/mL의 농도로 녹인 기질 용액0.25 mL와 그린볼 사과 적과 분말의 phenolic compound를 50, 100, 150, 200 μg/mL의 농도로 조절한 각 시료 용액 0.1 mL을 섞은 뒤, 0.2 mg/mL collagenase (Sigma-Aldrich Co.) 0.15 mL를 첨가하여 실온에서 20분 동안 반응시킨 뒤 6% citric acid 0.5 mL를 넣어 반응을 중지시키고 ethyl acetate 2 mL를 넣고 vortex하고 320 nm의 파장에서 OD값을 확인하였다.
DPPH radical 소거능은 Blois이 제시한 방법[10]에 따라 측정하였다. 그린볼 사과 적과로부터 추출한 phenolic compound를50, 100, 150, 200 μg/mL의 농도로 조절하여 시료를 만들고 이를 반응구로 하여 각 시료 용액 1mL와 60 μM DPPH 3 mL를 혼합하여 vortex하고 실온에서 15분 동안 방치시킨 후, 517 nm에서 OD값을 확인하였다.
HAase의 저해 효과를 측정하기 위해 Dorfman와 Ott의 방법[14]을 이용하였다. 반응구의 경우에는 그린볼 사과 적과 분말의 phenolic compound를 50, 100, 150, 200 μg/mL의 농도로조절한 시료 0.
PF는 Andarwulan과 Shetty이 제시한 방법[12]에 따라 측정하였다. 즉, evaporator용 수기에 50 mL의 chloroform에 30 mg의β-carotene을 녹인 용액 1mL을 넣고 40 oC water bath에서 chloroform을 완전히 증류시켜 evaporator용 수기 바닥에 있는 침전물에 184 μL tween 40, 20 μL linoleic acid와 0.
Total phenolic coumpound 정량은 Folin와 Denis의 방법[9]에따라 측정하였고, 시료 1mL에 증류수 5 mL, 95% ethanol 1mL와 1 N Folin-Ciocalteu reagent 0.5 mL를 넣어 vortex하고 5분 동안 반응시킨 뒤 Na2CO3 1mL를 넣고 1시간 이내에 725 nm의 파장에서 흡광도(Optical density, OD)를 측정하여 gallic acid 표준곡선을 이용해 양을 환산하였다.
성능/효과
50-200 μg/mL phenolic 농도에서 TBARs를 측정한 결과는 Fig. 2D와 같이 물 추출물에서는 91.80-101.46%의 활성을, ethanol 추출물에서는 95.08-99.64%의 활성을 나타냈으며, 대조구인 BHT는 97.34-100.48%의 활성을 나타내었다.
Ursolic acid를 대조구로 하여 그린볼 사과 적과의 elastase에 대한 저해활성을 측정해본 결과 Fig. 3B와 같이 phenolic compound 농도가 50-200 μg/mL에서 물과 ethanol 추출물은 각각 9.61-47.33%와 15.37-40.92%의 저해 효과를 나타냈다.
그린볼 사과 적과 추출물을 이용하여 ABTS radical 소거능을 측정한 결과 Fig. 2B와 같이 phenolic compound 50-200 μg/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 각각 56.12-100%와53.15-99.16%의 ABTS radical 소거능이 나타내며, positive control로 사용한 페놀계 산화방지제의 일종인 BHT[21]의ABTS radical 소거능인 28.84-69.62%보다 높은 ABTS radical소거능을 나타내었다.
그린볼 사과 적과 추출물을 이용하여 DPPH radical 소거능을 측정한 결과 Fig. 2A와 같이 phenolic compound 50-200 μg/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 각각 89.16-94.69%와90.75-92.24%의 DPPH radical 소거능을 나타냈으며, positive control로 사용한 butylated hydroxytoluene (BHT)의 DPPH radical 소거능인 DPPH 67.93-77.11%보다 높은 DPPH radical소거능을 나타낸다.
그린볼 사과 적과 추출물을 이용하여 HAase의 저해활성을 측정한 결과 Fig. 3A와 같이 phenolic compound 50-200 μg/mL 농도에서 물 추출물은 28.38-35.04%의 HAase 저해 효과를 나타내었으며, ethanol 추출물 또한 물 추출물과 비슷한 저해 효과를 나타내었다.
그린볼 사과 적과 추출물을 이용하여 collagenase저해 효과를 측정한 결과 Fig. 3C와 같이 phenolic compound 50-200 μg/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 각각 17.49-46.19%와 8.30-65.58%의 저해값을 나타냈으며, positive control로 사용한 epigallocatechin-galate (EGCG)의 42.28-54.92%보다 낮은 값을 나타내지만, 시료가 단일 물질이 아닌 추출물임을 감안하면 우수한 효과를 가진다고 판단되었다.
그린볼 사과 적과로부터 분리한 고형분(solid)과 phenolic compound가 생리활성 효과에 어떤 영향을 미치는지 비교하기 위해 ABTS radical 소거능을 측정한 결과, Fig. 1A와 B에서처럼 그린볼 사과 적과로부터 분리된 phenolic compound는 물 추출물 100과 200 μg/mL의 농도에서 각각 94.16, 99.6%의radical 소거능을 나타내었고, ethanol 추출물 100과 200 μg/mL의 농도에서는 각각 86.94, 100.10%의 radical 소거능을 나타내었다.
그린볼사과 적과 추출물로 PF를 측정한 결과 Fig. 2C에서와 같이phenolic compound 50-200 μg/mL 농도의 물과 ethanol 추출물은 각각 1.38-1.76 PF와 1.23-1.76 PF의 값을 나타냈으며, positive control로 사용한 BHT의 1.07-1.29 PF보다 높은 값을 나타내었다.
Kim 등[27]이 노간주 나무를 500 μg/mL 농도의 물 추출물과 ethanol 추출물의 항산화를 측정하였을 때 각 55와 71%의 항산화 활성 효과를 나타냈다고 보고하였다. 따라서 그린볼 사과 적과 추출물이 높은 지용성 항산화능을 가진 것을 확인할 수 있었다.
58%의 radical 소거능이 나타내었다. 따라서그린볼 사과 적과로부터 분리된 phenolic compound의 경우에는 물, ethanol 추출물 모두 높은 radical 소거능을 가지고 있지만 그린볼 solid의 경우에는 물, ethanol 추출물 모두 낮은 radical소거능을 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 그린볼 사과 적과의 생리활성에는 phenolic compound가 관여하는 것으로 확인되어 향후 실험에서는 phenolic compound를 대상을 진행되었다.
또한 그린볼 사과의 성숙과 추출물로 연구한 Lee 등[36]의 결과와 그린볼 사과 적과 추출물의 항산화 및 생리활성 효과를 비교하였을 때 주름개선 효과를 나타내는 효소인 elastase, collagenase 저해효과는 유사한 억제 결과를 나타내었지만, 항산화 및 HAase 억제효과에서는 더 우수한 결과를 나타내어 그린볼 사과 성숙과와 적과에 함유된 phenolic compounds 함량 차이에 의한 결과라고 예상되었으며, 위 연구 결과에 따라 적과에 함유된 성분을 활용하여 우수한 기능성의 제품에 적용 가능할 것이라고 판단되었다.
과실은 수확의 시기나 성숙에 따라 성분 및 이로 인한 생리활성에 특이성을 가진다. 블랙 라스베리 과실은 자유라디칼 소거능 및 환원력 모두 과실이 성숙함에 따라 감소하며, 총 페놀 함량 및 비타민 함량 역시 과실이 성숙함에 따라 감소하는 것으로 알려졌으며[5] 딸기의 경우 품종에 따라서 미숙과의 항산화물질 및 항산화능이 차이가 나는 것을 확인 하였다. 이상의 연구에서의 결과에 의하면 미숙과의 경우 완숙과에 비해 항산화효능이 높다는 것을 알 수 있다.
Kang 등[30]의 연구에 따르면 오가피, 우슬, 갈근, 복분자도 10% 이상의 HAase의 활성을 나타내었다고 알려져 있다. 이러한 결과를 비교하면 오가피, 우슬, 갈근, 복분자보다 그린볼 사과 적과가 더 높은 항염증과 아토피 억제효과를 나타낼 것이라고 판단되었다.
블랙 라스베리 과실은 자유라디칼 소거능 및 환원력 모두 과실이 성숙함에 따라 감소하며, 총 페놀 함량 및 비타민 함량 역시 과실이 성숙함에 따라 감소하는 것으로 알려졌으며[5] 딸기의 경우 품종에 따라서 미숙과의 항산화물질 및 항산화능이 차이가 나는 것을 확인 하였다. 이상의 연구에서의 결과에 의하면 미숙과의 경우 완숙과에 비해 항산화효능이 높다는 것을 알 수 있다. 하지만, 사과과실의 재배에서 과육의 품질을 향상시키고 과육크기를 조절할 목적으로 1, 2차적과를 행하게 되는데, 이때 발생되는 적과의 이용은 극히 제한적으로 활용되고 있는 실정이다.
후속연구
Lee 등[35]이 자귀나무 잎 추출물 300 μg/mL 농도에서 elastase 저해활성을 측정하였을 때 물 추출물과 ethanol 추출물 각 8과 7%를 나타냈다고 보고하였다. 따라서 그린볼 사과 적과 추출물이 주름개선에 대한 기능성 소재로 활용될 가능성이 있다고 판단되었다.
따라서그린볼 사과 적과로부터 분리된 phenolic compound의 경우에는 물, ethanol 추출물 모두 높은 radical 소거능을 가지고 있지만 그린볼 solid의 경우에는 물, ethanol 추출물 모두 낮은 radical소거능을 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 그린볼 사과 적과의 생리활성에는 phenolic compound가 관여하는 것으로 확인되어 향후 실험에서는 phenolic compound를 대상을 진행되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사과란?
사과는 장미과로 분류되어지는 작은 낙엽성의 나무로서 아시아, 유럽 및 북아메리카의 북반구에서 재배되며, 사과에는 당류, 비타민류, 식이섬유 및 phenolic compounds이 다량 함유되어있다[6]. 또한 사과에는 다양한 종류의 polyphenol 화합물이 존재하는데 이 물질은 사과의 항산화 활성에 주요한 역할을 하는 천연물질이고[7] 항알러지, 항염증, 주름개선 등의 활성을 나타내는 것으로 알려져 있으며[6], 동맥경화나 고혈압과 같은 성인병 예방에 효과가 있다고 알려져 있다[8].
활성산소가 피부노화의 가장 중요한 요인인 이유는?
활성이 큰 산소 종에는 superoxide radical, hydrogen peroxide, hydroxyl radical이 있다[4]. 이러한 활성산소는 피부 항산화 방어망을 파괴하여 항산화제와 산화제의 사이에 균형을 산화상태 쪽으로 기울게 하여 산화적 스트레스를 형성하고, 이것은 단백질 산화, 세포간 지질성분을 파괴하고 DNA산화와 melanin생성반응 촉진과 같은 생체 구성성분들을 손상시키고 이로 인해 주름생성, 탄력감소 및주근깨û기미 발현 등의 피부노화를 가속화한다[3]. 따라서 이러한 활성산소 감소를 통한 피부노화억제 및 생체방어 등에 대한 연구가 진행되고 있다.
사과에 존재하는 polyphenol 화합물의 특징은?
사과는 장미과로 분류되어지는 작은 낙엽성의 나무로서 아시아, 유럽 및 북아메리카의 북반구에서 재배되며, 사과에는 당류, 비타민류, 식이섬유 및 phenolic compounds이 다량 함유되어있다[6]. 또한 사과에는 다양한 종류의 polyphenol 화합물이 존재하는데 이 물질은 사과의 항산화 활성에 주요한 역할을 하는 천연물질이고[7] 항알러지, 항염증, 주름개선 등의 활성을 나타내는 것으로 알려져 있으며[6], 동맥경화나 고혈압과 같은 성인병 예방에 효과가 있다고 알려져 있다[8].
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