[논문]아위느타리버섯 추출물의 에르고티오네인(Ergothioneine) 정량법 및 항산화 활성에 관한 연구

박승희; 이정민; 이승호

doi:10.15230/scsk.2020.46.1.49

아위느타리버섯 추출물의 에르고티오네인(Ergothioneine) 정량법 및 항산화 활성에 관한 연구
Optimization of Quantification Method of Ergotioneine in Pleurotus eryngii var. ferulae and Its Anti-Oxidant Activity 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.46 no.1, 2020년, pp.49 - 55

박승희 (인천대학교 생명공학부 나노바이오 전공) , 이정민 (인천대학교 생명공학부 나노바이오 전공) , 이승호 (인천대학교 생명공학부 나노바이오 전공)

초록
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본 연구는 아위느타리버섯(Pleurotus eryngii var. ferulae)에 함유되어 있는 항산화 물질인 에르고티오네인의 정확한 함량을 분석할 수 있는 최적 분석법을 확립하고 아위느타리버섯 3종(맥송, 비산 2호, 백황)의 에르고티오네인 함량 및 항산화 능력을 검증하고자 수행되었다. 서로 다른 네 가지의 HPLC 분석 조건을 비교하여 아위느타리버섯 열수 추출물의 에르고티오네인 함량을 정량할 수 있는 최적 조건(shodex HILIC column, 35 ℃, 1.0 mL/min)을 확립하였으며 이를 이용하여 3종류의 아위느타리버섯 열수 추출물에 포함된 에르고티오네인 함량을 결정하였다(맥송: 3.04 ± 0.02 mg/g, 비산 2호: 3.15 ± 0.05 mg/g, 백황: 1.13 ± 0.07 mg/g). 또한, 3종류의 아위느타리버섯 열수추출물의 DPPH 및 ABTS 라디컬 소거활성을 측정하였으며, 총 페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 측정하였다. 결론적으로 본 연구를 통하여 아위느타리버섯 열수 추출물로부터 에르고티오네인 함량을 가장 정확하게 측정할 수 있는 분석법을 확립하였으며, 맥송 및 비산 2호 아위느타리버섯 열수추출물 소재는 높은 에르고티오네인 함량과, 높은 항산화 활성을 보유하고 있는 것으로 밝혀져 향후 항산화 효능을 보유한 기능성 화장품 개발에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to establish optimal high pressure liquid chromatography (HPLC) conditions for estimation of the ergothioneine contents in the three kinds of water extracts of Pleurotus eryngii var. ferulae (Meaksong, Beesan No. 2, Baekwhang). By comparing the four different HPLC conditions, optimun condition for quantifying the contents of ergotioneine was established (shodex HILIC column, 35 ℃, 1.0 mL/min). By this method, the contents of ergothioneine in Meakong (3.04 ± 0.02 mg/g), Beesan No. 2 (3.15 ± 0.05 mg/g) and Baewhang (1.13 ± 0.07 mg/g) were estimated. DPPH and ABTS radical scavenger activities of these three kinds of Pleurotus eryngii var. ferulae were estimated and the contents of total phenol and flavonoid were also estimated. Taken together, this study establish an optimun HPLC condition for determining the ergothioneine contents in water extracts of Pleurotus eryngii var. ferulae. Furthermore water extracts of Maesong and Beesan No. 2 showed relatively high contents of ergothioneine and antioxidant activity, suggesting that these materials could be used as potential antioxidant in developing functional cosmetics.

주제어

표/그림 (5)

표 Table 1. HPLC Conditions
그림 Figure. 1. Chemical structure of ergothioneine.
그림 Figure. 2. HPLC chromatogram of hot water extracts of Pleurotus eryngii var. ferulae.
그림 Figure. 3. Calibration curves of ergotioneine (A) by standard solution and the contents of ergotioneine in water extracts of Maesong, Beesan No.2 and Baewhang (B) (N = 3).
표 Table 2. Antioxidant activities and ergothioneine contents of Pleurotus eryngii var. ferulae

AI 본문요약
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문제 정의

항산화제는 이러한 활성산소에 수소 원자 또는 전자를 제공하여 라디컬을 소거하는 능력을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 DPPH 라디컬과 ABTS 라디컬 소거활성을 이용하여 각 버섯 시료의 항산화 효능을 평가하였다.
따라서, 본 연구에서는 우선적으로 아위느타리버섯 열수 추출물을 이용하여 에르고티오네인의 함량을 정량할 수 있는 최적 HPLC 법을 확립하고자 하였으며, 이를 통하여 세 종류의 아위느타리버섯(맥송, 비산 2호, 백황) 열수 추출물의 에르고티오네인의 함량을 측정하였다. 그뿐만 아니라 맥송, 비산 2호, 백황 열수 추출물의 항산화활성, 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 측정하여 항산화 기능성 소재로서 가능성을 평가하였다.
버섯에서의 항산화 능력은 주로 폴리페놀 및 플라보노이드계의 성분이 중요한 역할을 할 것으로 사료되었으나 최근 버섯이 에르고티오네인을 가장 많이 함유하고 있는 천연 소재로알려지기 시작하면서 에르고티오네인의 이용에 대한 관심이 증가되고 있다. 본 연구에서는 아위느타리버섯 3종류(맥송, 비산 2호, 백황)의 에르고티오네인 함량을 정량하기 위한 최적 HPLC 조건을 확립하였으며, 이를 이용해아위느타리버섯 3종(맥송, 비산 2호, 백황)의 에르고티오네인의 함량을 측정하였다. 그뿐만 아니라 맥송, 비산 2호, 백황의 총 폴리페놀함량 및 총 플라보노이드 함량 측정과 함께 항산화 효능을 평가하여 에르고티오네인을 포함하는 항산화 천연소재로서 가치를 평가하였다.

제안 방법

2 mM ABTS 용액과 70mM potassium persulfate 용액을 100 : 1의 비율로 혼합하여 16 ∼ 18 h 동안 반응시켜 ABTS 라디컬 용액을 제조하였다.
ABTS 라디컬 소거활성 실험은 Tuberoso등의 방법을 일부 변형하여 사용하였다[12]. 2 mM ABTS 용액과 70mM potassium persulfate 용액을 100 : 1의 비율로 혼합하여 16 ∼ 18 h 동안 반응시켜 ABTS 라디컬 용액을 제조하였다.
ABTS 라디컬 용액은 분광광도계를 이용하여 734nm의 파장에서 0.7 (± 0.05)값을 갖도록 희석하였다.
DPPH 라디컬 소거활성 실험은 Choi등의 방법을 일부 변형하여 사용하였다[11]. DPPH 라디컬 소거활성을 측정하기 위해서, 증류수에 희석된 아위느타리버섯 열수 추출물 용액(5 mg/mL) 0.5 mL과 에탄올에 용해시킨 DPPH 라디컬 용액(0.2 mM) 2.5 mL을 혼합한 후 암실에서 10 min동안 반응시킨 뒤 분광광도계(Optizen POP, Mecasys,Korea)를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.DPPH 라디컬 소거활성은 표준물질로는 (±)-6-hydroxy2,5,7,8-tetramethylchromane-2-carboxylic acid (Trolox) (SigmaAldrich, USA)를 이용하였으며, 표준 곡선(R² = 0.
각종 천연물에 존재하고 있는 폴리페놀 및 플라보노이드는 천연물의 항산화 효능과 상관관계를 가지고 있는것으로 보고되어 있어 맥송, 비산 2호 및 백황의 항산화효능을 평가하기 위하여 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량을 측정하였다.
따라서, 본 연구에서는 우선적으로 아위느타리버섯 열수 추출물을 이용하여 에르고티오네인의 함량을 정량할 수 있는 최적 HPLC 법을 확립하고자 하였으며, 이를 통하여 세 종류의 아위느타리버섯(맥송, 비산 2호, 백황) 열수 추출물의 에르고티오네인의 함량을 측정하였다. 그뿐만 아니라 맥송, 비산 2호, 백황 열수 추출물의 항산화활성, 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 측정하여 항산화 기능성 소재로서 가능성을 평가하였다.
본 연구에서는 아위느타리버섯 3종류(맥송, 비산 2호, 백황)의 에르고티오네인 함량을 정량하기 위한 최적 HPLC 조건을 확립하였으며, 이를 이용해아위느타리버섯 3종(맥송, 비산 2호, 백황)의 에르고티오네인의 함량을 측정하였다. 그뿐만 아니라 맥송, 비산 2호, 백황의 총 폴리페놀함량 및 총 플라보노이드 함량 측정과 함께 항산화 효능을 평가하여 에르고티오네인을 포함하는 항산화 천연소재로서 가치를 평가하였다. 본 연구에서 사용된 맥송 및 비산 2호 아위느타리버섯 열수 추출물은 기존의 버섯류에서 보고된 에르고티오네인 함량보다 높은 에르고티오네인 함량을 보유하고 있는 것으로 확인되었고 높은 항산화 활성을 보유하고 있는 것으로 밝혀져 향후 항산화 기능성 식품 및 화장품 소재로 이용될 가능성이 높을 것으로 사료된다.
본 실험에 사용된 맥송(GW10-50), 비산 2호(GW10-68),백황(KiMB-P1ft-15-81)은 충청북도 유진농원영농법인(Korea)에서 각 6 kg씩 구매하여 잘게 절단 후 정제수 12 L를 넣어 90 ℃에서 8 h 동안 추출하였다. 상층액은 여과 후 감압 농축하였으며 동결건조법으로 분말화 후 최종적으로 366.6 g (수율 6.11%), 350.4 g (수율 5.84 %), 324.2 g (수율 5.40%)의 맥송, 비산 2호, 백황 열수 추출물 소재를 얻을 수 있었으며, 에르고티오네인 함량 분석 및 항산화 효능 측정에 사용하였다.
아위느타리버섯 열수 추출물 속에 함유되어 있는 에르고티오네인의 정확한 함량을 측정하기 위해 서로 다른 네 가지의 HPLC 조건을 비교하여 최적의 분리 조건을 확립하였다. HPLC (Ailent 1260, Agilent Technologies,USA) 시스템을 이용하였으며, 이동상으로는 20 mmol/Lammonium acetate (pH 6.
아위느타리버섯 추출물의 항산화 효능을 알아보기 위해서 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) (Alfa Aesar Co.,USA) 라디컬 소거활성 및 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline6-sulfonic acid) (ABTS) (Sigma-Aldrich, USA) 라디컬 소거활성을 측정하였다.
0 mL/min)[20]을 기반으로 하여 아위느타리버섯 열수 추출물 속의 에르고티오네인 함량을 측정해 보았으나 base line 들뜸현상이 나타나 본 연구에서 개발된 아위느타리버섯 열수 추출물에서 정확한 에르고티오네인의 함량을 정량하기에는 적합하지 않은 조건으로 판단되었다(Figure 2A). 이를 개선하기 위하여 column및 유속을 변화시켜(Table 1) 에르고티오네인 피크가 들뜸현상 없이 안정적으로 분리되는 HPLC 조건(Shodex HILICColumn, 4.6 mm ⅹ 250 mm, 35 ℃, 1.0 mL/min)을 확립하였다(Table 1, Figure 2D). 확립된 HPLC 분리 조건을 기반으로 하여 크로마토그램에 면적과 에르고티오네인의 농도를 변수로 하여 검량선을 작성하고 작성한 검량선의상관계수(R2)값을 이용하여 직선성을 확인하였다 (Figure3A).
표준용액인 L-ergothioneine을 이용하여 검량선(R² =0.9956)을 작성하였으며 아위느타리버섯 열수 추출물 속의 에르고티오네인 함량은 다음과 같이 계산하였다.
0 mL/min)을 확립하였다(Table 1, Figure 2D). 확립된 HPLC 분리 조건을 기반으로 하여 크로마토그램에 면적과 에르고티오네인의 농도를 변수로 하여 검량선을 작성하고 작성한 검량선의상관계수(R2)값을 이용하여 직선성을 확인하였다 (Figure3A). 이를 기준으로 아위느타리버섯 3종(맥송, 비산 2호,백황) 열수 추출물의 에르고티오네인 함량을 산출하였으며, 비산 2호가 3.
희석시킨 ABTS 라디컬 용액 1.8 mL와 증류수에 희석된 아위느타리버섯 열수 추출물(0.5 mg/mL) 70 μL를 혼합 후 암실에서 6 min 동안 반응 후, 734 nm 파장에서 흡광도를측정하였다.

대상 데이터

DPPH 라디컬 소거활성은 표준물질로는 (±)-6-hydroxy2,5,7,8-tetramethylchromane-2-carboxylic acid (Trolox) (SigmaAldrich, USA)를 이용하였으며, 표준 곡선(R2 = 0.999)을작성하여 Trolox equivalent (μmol TE/g)으로 나타내었다.
0 acetic acid)용액과 acetonitril을15 : 85 (v/v)의 비율로 사용하였다. 검출 파장은 254 nm를 사용하였으며, 네 가지의 서로 다른 HPLC 조건은 Table 1에 나타내었다.
본 실험에 사용된 맥송(GW10-50), 비산 2호(GW10-68),백황(KiMB-P1ft-15-81)은 충청북도 유진농원영농법인(Korea)에서 각 6 kg씩 구매하여 잘게 절단 후 정제수 12 L를 넣어 90 ℃에서 8 h 동안 추출하였다. 상층액은 여과 후 감압 농축하였으며 동결건조법으로 분말화 후 최종적으로 366.
표준용액은 L-erogothioneine (Sigma-Aldrich, USA) 3.87mg을 증류수 25 mL에 녹여 사용하였다. 시험용액은 아위느타리버섯 열수 추출물 500 mg을 증류수 70 mL에 넣어 90 ℃에서 10 min 동안 환류 냉각 후 100 mL 부피 플라스크에 정용하여 0.

이론/모형

총 플라보노이드 측정은 Kim등의 방법을 사용하였다[14]. 80% 에탄올 0.

성능/효과

ABTS 라디컬 소거활성 측정을 통하여 항산화 효능을 측정한 결과 맥송, 비산 2호 및 백황이 각각 34.75 ± 1.04, 36.66 ±1.34, 24.96 ± 1.01 μmol TE/g으로 비산 2호가 가장 높은 ABTS 라디컬 소거활성을 나타내었으며 백황이 가장 낮은 ABTS 라디컬 소거활성을 보였다(Table 2).
맥송, 비산 2호, 백황의 DPPH 라디컬 소거활성은 각각17.01 ± 1.11, 17.92 ± 1.03, 7.17 ± 0.29 μmol TE/g으로 비산 2호의 DPPH 라디컬 소거활성은 백황에 비하여 약 2.5배 높은 DPPH 라디컬 소거활성을 나타내었다.
따라서 버섯류에 함유되어 있는 에르고티오네인의 정확한 정량법의 확립은 버섯류 유래 소재의 항산화 능력을 평가 하는데 있어 중요한 기술이 될 것으로 사료된다. 본 연구에서는 기존에 보고된 균사체 배양액 속의 에르고티오네인함량을 HPLC를 이용하여 정량하는 조건(HILIC Column, 4.6 mmⅹ 250 mm, 40 ℃, 1.0 mL/min)[20]을 기반으로 하여 아위느타리버섯 열수 추출물 속의 에르고티오네인 함량을 측정해 보았으나 base line 들뜸현상이 나타나 본 연구에서 개발된 아위느타리버섯 열수 추출물에서 정확한 에르고티오네인의 함량을 정량하기에는 적합하지 않은 조건으로 판단되었다(Figure 2A). 이를 개선하기 위하여 column및 유속을 변화시켜(Table 1) 에르고티오네인 피크가 들뜸현상 없이 안정적으로 분리되는 HPLC 조건(Shodex HILICColumn, 4.
이를 기준으로 아위느타리버섯 3종(맥송, 비산 2호,백황) 열수 추출물의 에르고티오네인 함량을 산출하였으며, 비산 2호가 3.15 ± 0.05 mg/g으로 가장 높은 에르고티오네인 함량을 나타냈으며, 맥송 열수 추출물 속에는3.04 ± 0.02 mg/g의 에르고티오네인이 포함되어 있는 것으로 확인되었으며, 백황 열수 추출물에는 1.13 ± 0.07mg/g의 에르고티오네인이 포함되어 있는 것으로 확인되었다(Figure 3).
총 폴리페놀 함량은 비산 2호가 9.17 ± 0.11 mg GAE/g으로 가장 높은 함량을 나타내었고, 맥송이 8.89 ± 0.07mg GAE/g의 함량을 보였으며 백황이 가장 낮은 함량인6.71 ± 0.05 mg GAE/g을 나타내었다.
총 플라보노이드 함량의 경우, 맥송이 3.32 ± 0.4 mg QE/g로 가장 높은 함량을 보였으며 비산 2호가 2.20 ± 0.25 mg QE/g 으로 나타났으며, 백황이 1.15 ± 0.08 mg QE/g으로 가장 낮은 함량을 나타내었다.
01 μmol TE/g으로 비산 2호가 가장 높은 ABTS 라디컬 소거활성을 나타내었으며 백황이 가장 낮은 ABTS 라디컬 소거활성을 보였다(Table 2). 항산화 효능을 보이는 성분은 여러 가지가 보고되어 있지만 에르고티오네인 함량이 가장 적은 백황의 항산화 효능이 가장 낮은 것으로 나타나, 에르고티오네인 함량이 DPPH 및ABTS 라디컬 소거활성에 영향을 준 것으로 사료된다.

후속연구

본 연구에서 사용된 맥송 및 비산 2호 아위느타리버섯 열수 추출물은 기존의 버섯류에서 보고된 에르고티오네인 함량보다 높은 에르고티오네인 함량을 보유하고 있는 것으로 확인되었고 높은 항산화 활성을 보유하고 있는 것으로 밝혀져 향후 항산화 기능성 식품 및 화장품 소재로 이용될 가능성이 높을 것으로 사료된다. 그뿐만 아니라 본 연구에서 개발된 에르고티오네인의 함량 분석법은 향후 다른 버섯류 유래 소재로부터 정확한 에르고티오네인의 함량 분석에도 이용될 수 있을 것으로 사료되어 에르고티오네인을 포함하는 천연 소재 개발에 널리 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
하지만 에르고티오네인을 생합성을 통해 다량 함유하고 있는 천연소재는 버섯이 유일한 것으로 알려지고 있으며, 버섯류가 가지고 있는 항산화 효능과 버섯에 포함되어 있는 에르고티오네인의 연관성에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 따라서 버섯류에 함유되어 있는 에르고티오네인의 정확한 정량법의 확립은 버섯류 유래 소재의 항산화 능력을 평가 하는데 있어 중요한 기술이 될 것으로 사료된다. 본 연구에서는 기존에 보고된 균사체 배양액 속의 에르고티오네인함량을 HPLC를 이용하여 정량하는 조건(HILIC Column, 4.
그뿐만 아니라 맥송, 비산 2호, 백황의 총 폴리페놀함량 및 총 플라보노이드 함량 측정과 함께 항산화 효능을 평가하여 에르고티오네인을 포함하는 항산화 천연소재로서 가치를 평가하였다. 본 연구에서 사용된 맥송 및 비산 2호 아위느타리버섯 열수 추출물은 기존의 버섯류에서 보고된 에르고티오네인 함량보다 높은 에르고티오네인 함량을 보유하고 있는 것으로 확인되었고 높은 항산화 활성을 보유하고 있는 것으로 밝혀져 향후 항산화 기능성 식품 및 화장품 소재로 이용될 가능성이 높을 것으로 사료된다. 그뿐만 아니라 본 연구에서 개발된 에르고티오네인의 함량 분석법은 향후 다른 버섯류 유래 소재로부터 정확한 에르고티오네인의 함량 분석에도 이용될 수 있을 것으로 사료되어 에르고티오네인을 포함하는 천연 소재 개발에 널리 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서 사용된 비산 2호, 맥송 아위느타리버섯 속의 에르고티오네인 함량은 기존 버섯류 속의 에르고티오네인 함량(0.21 ∼ 2.6 mg/g)[10] 보다 우수한 것으로 판단되며, 향후 에르고티오네인을 포함하는 천연 항산화 소재로 기능성 식품 및 화장품류 개발에 널리 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	에르고티오네인은 무엇인가?	에르고티오네인(eroghioneine)은 1909년에 ergos fungus라고 하는 버섯에서 처음 발견된 식이성 천연 항산화 물질로 인체의 혈액, 간, 신장, 뇌, 안구, 중추 신경계에서발견되나 인간이나 동물 및 고등식물에서는 생합성 되지 못하여 외부로부터 흡수 공급되어야 하는 물질로 알려져 있다[3,4]. 에르고티오네인은 다른 일반 항산화제의 반감기(3 s ∼ 30 min)에 비해 상대적으로 긴 반감기(약 30days)를 갖고 있는 것으로 알려져 있어[5] 항산화제 및 항산화 화장품 제조 원료로 사용되고 있다.
	활성산소의 역할은 무엇인가?	활성산소는 산소의 대사과정에서 자연스럽게 생성되는 부산물 중 하나로, 낮은 농도에서는 2차 전달자(secondarymessenger)로서 작용하여 세포 신호전달에 참여하고, 세포의 기능을 조절하는 역할을 수행한다[1]. 하지만 자외선이나 스트레스와 같은 외부적 환경 요인에 지속적으로 노출될 경우 활성산소의 균형이 무너지면서 과도한 활성산소(reactive oxygen species, ROS)가 생성될 수 있고, 체내에서 생성된 과량의 활성 산소는 DNA, 지질 등을 산화시켜 세포 내에서 독성물질로 작용하여 암, 심장질환,치매와 같은 병리학적 현상을 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다[2].
	활성산소 제거를 위해 항산화제개발이 필요한 이유는 무엇인가?	활성산소는 산소의 대사과정에서 자연스럽게 생성되는 부산물 중 하나로, 낮은 농도에서는 2차 전달자(secondarymessenger)로서 작용하여 세포 신호전달에 참여하고, 세포의 기능을 조절하는 역할을 수행한다[1]. 하지만 자외선이나 스트레스와 같은 외부적 환경 요인에 지속적으로 노출될 경우 활성산소의 균형이 무너지면서 과도한 활성산소(reactive oxygen species, ROS)가 생성될 수 있고, 체내에서 생성된 과량의 활성 산소는 DNA, 지질 등을 산화시켜 세포 내에서 독성물질로 작용하여 암, 심장질환,치매와 같은 병리학적 현상을 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다[2]. 따라서 신체 내의 과도하게 생성된 활성산소를 제거하는 것은 건강한 신체를 유지하는데 중요한 수단으로 인식되고 있으며, 이를 위한 다양한 항산화제개발에 관한 연구가 진행되어 왔다.

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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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