[논문]기능성 바이오소재 활용을 위한 아로니아 비가식 부위 추출물의 생리활성 평가

김혜림; 이은지; 채희정

doi:10.22156/cs4smb.2020.10.02.089

[국내논문] 기능성 바이오소재 활용을 위한 아로니아 비가식 부위 추출물의 생리활성 평가
Bioefficacy Evaluation of Non-edible Parts of Aronia melanocarpa for the Use of Functional Biomaterials 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.10 no.2, 2020년, pp.89 - 95

김혜림 (인코스 주식회사) , 이은지 (호서대학교 식품공학과) , 채희정 (호서대학교 식품제약공학부)

초록
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아로니아 비가식 부위(잎, 송이가지, 가지)를 바이오 기능성 소재로 활용하기 위하여 부위별, 용매별 추출물의 총 폴리페놀 함량과 생리활성을 분석하였다. 잎과 가지 추출물의 폴리페놀 함량은 열매와 송이가지 추출물보다 더 높은 값을 나타냈고, 아로니아의 부위별 항산화능(DPPH 래디컬과 ABTS 래디컬 소거능)을 분석한 결과, 열수추출물과 메탄올추출물 두 경우에서 가지, 잎, 열매, 송이가지의 순으로 활성을 나타냈다. Tyrosinase 저해활성을 평가한 결과, 열수추출물은 열매, 잎, 가지, 송이가지의 순으로 높은 저해활성을 보였으며, 메탄올추출물의 경우 가지, 잎, 열매, 송이가지의 순으로 저해활성을 갖는 것으로 나타났다. Nitric oxide 저해활성은 열수추출물과 메탄올 추출물 두 경우에서 열매, 잎, 가지, 송이가지의 순으로 높았다. 결론적으로 아로니아 가지와 잎은 항산화, 미백 및 항염증 활성을 갖고 있는 것으로 확인하였고, 추가적인 연구를 통하여 화장품 등의 바이오 헬스케어 제품의 기능성 바이오소재로 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Total polyphenol content and biological activities of water and methanol extract from Aronia melanocarpa berry, leaf, stem and twig were analyzed to investigate the potential for a bio-functional material. The polyphenol content of leaf and twig extracts were higher than those of berry and stem extracts. DPPH radical and ABTS radical scavenging activities of both extracts, were measured in order of twig, leaf, berry and stem. Tyrosinase inhibitory activities of water extract were measured in order of berry, leaf, twig and stem. Those of methanol extract were measured in order of twig, leaf, berry and stem. The nitrite-scavenging ability of water and methanol extract were measured in order of berry, leaf, twig and stem. Consequently it was shown that the non-edible parts of aronia, leaf and twig, had antioxidant activities and nitric oxide scavenging activities. It is expected that these materials could be used as functional bio-materials in bio-health care products including cosmetic products.

Keyword

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Total polyphenol contents of berry, leaf, stem and twing of Aronia melanocarpa
그림 Fig. 2. DPPH free radical scavenging activities of Aronia melanocarpa extracts
그림 Fig. 3. ABTS free radical scavenging activities of Aronia melanocarpa extracts
그림 Fig. 4. Tyrosinase inhibition activities of Aronia melanocarpa extracts
그림 Fig. 5. Nitric oxide scavenging activities of Aronia melanocarpa extracts

AI 본문요약
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문제 정의

식물체의 부위에 따라, 추출용매에 따라 폴리페놀의 추출률이 달라질 수 있다. 본 연구에서는 물과 메탄올을 용매로 아로니아의 열매, 잎, 송이가지, 가지 추출물을 제조하여 폴리페놀 함량과 생리활성을 분석하여 아로니아의 화장품 소재 등의 기능성 소재로서의 잠재적 이용 가능성을 검토하고자 하였다.

제안 방법

아로니아(Aronia melanocarpa)의 열매, 잎, 송이가지, 가지는 충남 아산의 아로니아 농장에서 블랙 초크베리를 제공받아 사용하였다. 열매, 송이가지, 잎과 가지를 분리하여 흐르는 물에 세척한 후 동결건조기를 사용하여 건조하였다. 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt(ABTS), Sodium nitroprosside(SNP), chlorogenic acid, 1,1-dipheyl-2-picrylhydeazyl(DPPH), kojic acid, ascorbic acid 모두 Sigma사(St.
동결건조한 시료와 추출용매(물과 에탄올)를 1 대 50의 비율(w/v)로 혼합한 후 80℃, 60℃, 55℃의 항온수조에서 6hr 동안 진탕추출하였다. 추출물은 원심분리기를 이용하여 10분간 원심분리(1,600 x g)하고 그 상등액을 취해 Whatman여과지(No.
동결건조한 시료와 추출용매(물과 에탄올)를 1 대 50의 비율(w/v)로 혼합한 후 80℃, 60℃, 55℃의 항온수조에서 6hr 동안 진탕추출하였다. 추출물은 원심분리기를 이용하여 10분간 원심분리(1,600 x g)하고 그 상등액을 취해 Whatman여과지(No. 1)로 여과하였다. 여과액을 감압농축기를 사용하여 농축한 다음 1%의 농도로 조정하여 사용하였다.
총 폴리페놀 함량은 표준품으로 chlorogenic acid를 사용한 Folin-Denis assay법[17]으로 측정하였다. 시료 0.1 mL에 Folin-Ciocalteu reagent(50 ㎕)를 혼합하여 실온에서 4분 동안 반응시키고 sodium carbonate anhydrous 포화용액(20%) 1.5 ㎖를 첨가하여 2분 동안 반응시킨 다음 흡광도(760 nm)를 측정하였다.
ABTS 래디컬 소거능은 Choi 등[19]의 방법을 부분적으로 변형하여 측정하였다. Potassium persulfate(2.
ABTS 래디컬 소거능은 Choi 등[19]의 방법을 부분적으로 변형하여 측정하였다. Potassium persulfate(2.4mM)와 ABTS(7 mM)를 혼합하여 반응시키고 암소에 24시간 방치하여 ABTS 양이온을 형성시켰다. 이렇게 제조된 ABTS 용액에 대한 734 nm에서의 흡광도를 1.
Tyrosinase 저해활성을 Lee 등[20]의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 40 ㎕와 L-DOPA(10 mM) 80㎕를 첨가한 후 tyrosinase(110 U/ml) 80 ㎕를 혼합하여 25℃에서 2분 동안 반응시킨 다음 생성된 dopachrome을 측정하기 위하여 475 nm의 파장에서흡광도를 측정하였다.
Tyrosinase 저해활성을 Lee 등[20]의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 40 ㎕와 L-DOPA(10 mM) 80㎕를 첨가한 후 tyrosinase(110 U/ml) 80 ㎕를 혼합하여 25℃에서 2분 동안 반응시킨 다음 생성된 dopachrome을 측정하기 위하여 475 nm의 파장에서흡광도를 측정하였다.
항산화능 평가방법으로 DPPH 래디컬 소거능을 분석하였다[23] 아로니아 열매, 잎, 송이가지 및 가지를 두 추출용매로 추출하여 제조한 추출물의 항산화능을 DPPH 래디컬 소거능으로 확인하였다. 양성대조군인 ascorbic acid는 25 ㎍/㎖에서 90% 이상의 소거능을 보였다.
고형분 기준 125 ㎍/㎖의 농도에서 아로니아 열매, 잎, 송이가지, 가지의 물과 메탄올 추출물의 ABTS 래디컬 소거능을 분석하였다. 양성대조군으로는 ascorbic acid를 20 ㎍/㎖의 농도로 사용하였을 때 90% 이상의 ABTS 래디컬 소거능을 보였다.
NO는 박테리아를 사멸하고 종양을 억제하는 등 중요한 역할을 하지만 과도하게 생성된 NO는 정상세포를 손상시켜 염증을 유발한다[25]. 아로니아의 부위별로 nitric oxide 소거 활성을 평가하였다. 양성대조군으로 chlorogenic acid를 250㎍/㎖의 농도로 사용하였을 때 nitric oxide 생성 저해활성이 56%로 나타났다.

대상 데이터

아로니아(Aronia melanocarpa)의 열매, 잎, 송이가지, 가지는 충남 아산의 아로니아 농장에서 블랙 초크베리를 제공받아 사용하였다. 열매, 송이가지, 잎과 가지를 분리하여 흐르는 물에 세척한 후 동결건조기를 사용하여 건조하였다.
열매, 송이가지, 잎과 가지를 분리하여 흐르는 물에 세척한 후 동결건조기를 사용하여 건조하였다. 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt(ABTS), Sodium nitroprosside(SNP), chlorogenic acid, 1,1-dipheyl-2-picrylhydeazyl(DPPH), kojic acid, ascorbic acid 모두 Sigma사(St. Louis, MO, USA)의 제품으로 1급 이상의 것을 사용하였다.

이론/모형

총 폴리페놀 함량은 표준품으로 chlorogenic acid를 사용한 Folin-Denis assay법[17]으로 측정하였다. 시료 0.
DPPH 래디컬 소거능은 Heo 등[18]의 방법에 따라 마이크로플레이트 리더(Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 측정하였다. 메탄올에 DPPH 용액(0.
Nitric oxide 생성 저해활성은 Jang[21]의 방법을 따라 분석하였다. 시료 50 ㎕와 sodium nitroprusside(10mM) 용액 50 ㎕을 혼합한 다음 25℃에서 2 시간 동안 명반응시켰다.

성능/효과

아로니아 열매, 잎, 송이가지, 가지를 물과 메탄올을 추출용매로 하여 추출한 추출물의 폴리페놀 함량을 분석한 결과 Fig. 1에서 보는 바와 같이 열수추출물의 경우 열매, 잎, 송이가지, 가지 추출물 중 잎 추출물에서가장 높은 함량(139.4 mg/g)을 보였고, 가지(104.4mg/g), 열매(102.3 mg/g), 송이가지(59.9 mg/g)의 순이었다. 메탄올 추출물의 경우 가지(159.
5mg/g)의 순이었다. 열추추출물이나 메탄올추출물의 두 경우, 식용으로 사용되는 열매보다 가지와 잎에서 더 높은 폴리페놀 함량을 보였다.
2는 아로니아의 부위별 열수추출물과 메탄올추출물의 DPPH 래디컬 소거능을 나타낸 것이다. 아로니아 열매의 두 추출물(400 ㎍/㎖)은 각각 86% 및 70%의 래디칼 소거 활성을 보였다. 이는 아로니아 열매의 열수추출물과 70% 에탄올추출물의 래디컬 소거능이 1,000 ㎍/㎖의 고형분 기준 농도에서 각각 84.
송이가지의 추출물(열수추출물과 메탄올추출물)의 농도가 400 ㎕/㎖일 때 각각 43%와 50%의 소거활성을 보였으며 이는 열매 추출물보다 낮은 항산화능이었다.
잎의 열수추출물과 메탄올추출물은 각각 70%와 79%의 소거능을, 가지의 열수추출물과 메탄올추출물은 각각 72%와 99%의 소거능을 보였으며, 이 값들은 모두 열매 추출물의 항산화 활성보다 높은 값이었다. 송이가지의 경우 열수추출물과 메탄올추출물은 모두45% 정도의 활성을 보였다.
아로니아 열매, 잎, 송이가지 및 가지의 tyrosinase 저해능은 Fig. 4에서 보는 바와 같이 잎의 열수추출물이 2,000 ㎍/㎖의 농도에서 가장 높은 tyrosinase 저해활성(51.8%)을 보였고 이어서 가지(49.5%), 송이가지(34.8%)의 순이었다. 메탄올추출물의 경우 가지, 잎, 열매, 송이가지의 순으로 높았다.
아로니아 열매, 잎, 송이가지, 가지의 nitric oxide생성 저해활성을 분석한 결과 Fig. 5에서 보는 바와 같이 열매, 잎, 가지, 송이가지의 열수추출물은 2,500 ㎍/㎖의 농도에서 각각 64%, 60%, 43% 및 39%의 저해활성을 보였다. 메탄올추출물의 경우 같은 2,500 ㎍/㎖의 농도에서 열매, 잎, 가지, 송이가지 순으로 저해활성이 높았으며 그 값은 각각 61%, 52%, 49% 및 46%이었다.
5에서 보는 바와 같이 열매, 잎, 가지, 송이가지의 열수추출물은 2,500 ㎍/㎖의 농도에서 각각 64%, 60%, 43% 및 39%의 저해활성을 보였다. 메탄올추출물의 경우 같은 2,500 ㎍/㎖의 농도에서 열매, 잎, 가지, 송이가지 순으로 저해활성이 높았으며 그 값은 각각 61%, 52%, 49% 및 46%이었다. 밤나무 추출물이 이보다 낮은 500 ㎍/㎖의 농도에서 분석할 경우 55%의 nitric oxide 생성을 저해하는 것[26]을 감안하면 낮은 활성이었지만 아로니아의 잎이 항염증 기능성 원료로서 열매를 대체할 수 있는 가능성을 시사하는 결과이다.
아로니아 열매, 잎, 송이가지, 가지를 이용하고 물과 메탄올을 용매로 하여 제조한 추출물의 폴리페놀 함량을 분석한 결과, 열매보다 가지와 잎에서 더 높은 폴리페놀 함량을 보였다. 각 부위별 추출물의 항산화능을 DPPH 래디컬 소거능과 ABTS 래디컬 소거능으로 확인한 결과, 잎과 가지를 사용하였을 경우 열매를 사용했을 경우보다 높은 항산화 활성을 보였다.
아로니아 열매, 잎, 송이가지, 가지를 이용하고 물과 메탄올을 용매로 하여 제조한 추출물의 폴리페놀 함량을 분석한 결과, 열매보다 가지와 잎에서 더 높은 폴리페놀 함량을 보였다. 각 부위별 추출물의 항산화능을 DPPH 래디컬 소거능과 ABTS 래디컬 소거능으로 확인한 결과, 잎과 가지를 사용하였을 경우 열매를 사용했을 경우보다 높은 항산화 활성을 보였다. 또한 tyrosinase 저해활성에서도 아로니아 열매보다는 잎, 가지 추출물이 높은 활성을 보이는 것으로 나타났다.
각 부위별 추출물의 항산화능을 DPPH 래디컬 소거능과 ABTS 래디컬 소거능으로 확인한 결과, 잎과 가지를 사용하였을 경우 열매를 사용했을 경우보다 높은 항산화 활성을 보였다. 또한 tyrosinase 저해활성에서도 아로니아 열매보다는 잎, 가지 추출물이 높은 활성을 보이는 것으로 나타났다. 각 부위별 추출물의 nitric oxide 생성 저해활성을 분석한 결과, 열매, 잎, 가지, 송이가지 순으로 높았다.
또한 tyrosinase 저해활성에서도 아로니아 열매보다는 잎, 가지 추출물이 높은 활성을 보이는 것으로 나타났다. 각 부위별 추출물의 nitric oxide 생성 저해활성을 분석한 결과, 열매, 잎, 가지, 송이가지 순으로 높았다. 결론적으로 아로니아의 잎과 줄기는 항산화, 미백, 항염증기능성 원료로서 화장품 또는 의약외품 등의 바이오 헬스케어 제품의 원료로서 아로니아 열매를 대체할 수 있을 것으로 판단되었다.

후속연구

각 부위별 추출물의 nitric oxide 생성 저해활성을 분석한 결과, 열매, 잎, 가지, 송이가지 순으로 높았다. 결론적으로 아로니아의 잎과 줄기는 항산화, 미백, 항염증기능성 원료로서 화장품 또는 의약외품 등의 바이오 헬스케어 제품의 원료로서 아로니아 열매를 대체할 수 있을 것으로 판단되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	아로니아는 무엇인가?	아로니아(Aronia melanocarpa)는 다년생 식물로 전국적으로 재배 중인 장미과 작물로서 아로니아는 영하의 추위에서도 잘 자라며, 가을에 열매를 수확할 수 있다[1]. 아로니아는 레드 초크베리, 블랙 초크베리, 퍼플 초크베리로 구분된다[2].
	아로니아는 어떻게 구분되는가?	아로니아(Aronia melanocarpa)는 다년생 식물로 전국적으로 재배 중인 장미과 작물로서 아로니아는 영하의 추위에서도 잘 자라며, 가을에 열매를 수확할 수 있다[1]. 아로니아는 레드 초크베리, 블랙 초크베리, 퍼플 초크베리로 구분된다[2]. 아로니아 열매는 수분 이외에 탄수화물이 주성분이고, 소량의 조단백, 조지방, 회분을 함유하고 있으며[3], 폴리페놀, 플라보노이드, 안토시아닌 등의 기능성 물질을 다량 함유하고 있다.
	아로니아 비가식 부위를 바이오 기능성 소재로 활용하기 위하여 부위별, 용매별 추출물의 총 폴리페놀 함량과 생리활성을 분석한 결과는?	아로니아 비가식 부위(잎, 송이가지, 가지)를 바이오 기능성 소재로 활용하기 위하여 부위별, 용매별 추출물의 총 폴리페놀 함량과 생리활성을 분석하였다. 잎과 가지 추출물의 폴리페놀 함량은 열매와 송이가지 추출물보다 더 높은 값을 나타냈고, 아로니아의 부위별 항산화능(DPPH 래디컬과 ABTS 래디컬 소거능)을 분석한 결과, 열수추출물과 메탄올추출물 두 경우에서 가지, 잎, 열매, 송이가지의 순으로 활성을 나타냈다. Tyrosinase 저해활성을 평가한 결과, 열수추출물은 열매, 잎, 가지, 송이가지의 순으로 높은 저해활성을 보였으며, 메탄올추출물의 경우 가지, 잎, 열매, 송이가지의 순으로 저해활성을 갖는 것으로 나타났다. Nitric oxide 저해활성은 열수추출물과 메탄올 추출물 두 경우에서 열매, 잎, 가지, 송이가지의 순으로 높았다. 결론적으로 아로니아 가지와 잎은 항산화, 미백 및 항염증 활성을 갖고 있는 것으로 확인하였고, 추가적인 연구를 통하여 화장품 등의 바이오 헬스케어 제품의 기능성 바이오소재로 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

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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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