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문제 정의
- 또한 두충나무 잎, 껍질, 꽃, 열매를 물로 추출하여 유리라디칼 소거능 등을 비교하였으나[3], 추출용매에 따른 두충나무 잎과 껍질 추출물의 다양한 항산화 활성에 대한 체계적인 비교 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 두충나무의 잎과 껍질을 식품산업에서 추출용매로 사용 가능한 물과 에탄올의 혼합용액으로 추출한 후 폴리페놀 및 플라보노이드 함량, 유리라디칼 및 양이온라디칼 소거활성, 환원력, 아질산염 소거활성 및 지질과산화 저해활성을 종합적으로 비교함으로써 기존의 두충나무의 항산화 효과에 관한 기존의 연구[5,18,19]를 보완함은 물론 우수한 생리활성 소재인 두충나무의 잎과 껍질을 항산화 소재로서 용도 확대하는데 기여하고자 하였다.
제안 방법
- 두충나무 잎과 껍질 추출물에 함유되어 있는 총 폴리페놀 함량은 Folin과 Denis의 방법을 변형하여 측정하였다[20]. 두충나무 잎과 껍질 추출물 0.
- 두충나무 잎과 껍질 추출물의 ABTS 양이온라디칼 소거활성은 Re 등의 방법을 변형하여 측정하였다[22]. 7.
- 두충나무 잎과 껍질 추출물의 DPPH 유리라디칼 소거활성은 Blois의 방법을 변형하여 측정하였다[23]. 각각 농도별로 준비된 두충나무 잎과 껍질 추출물 0.
- 두충나무 잎과 껍질 추출물의 아질산염 소거활성은 Gray와 Dugan의 방법을 변형하여 측정하였다[25]. 각각 농도별로 준비된 두충나무 잎과 껍질 추출물 0.
- 두충나무 잎과 껍질 추출물의 지질과산화 억제활성은 Nakatani와 Kikuzaki의 방법을 변형하여 측정하였다[26]. 각각 농도별로 준비된 두충나무 잎과 껍질 추출물 1.
- 두충나무 잎과 껍질 추출물의 총 플라보노이드 함량은 Davis의 방법을 변형하여 측정하였다[21]. 두충나무 잎과 껍질 추출물 1.
- 두충나무 잎과 껍질 추출물의 환원력은 Oyaizu의 방법을 변형하여 측정하였다[24]. 각각 농도별로 준비된 두충나무 잎과 껍질 추출물 3.
- 두충나무 잎과 껍질의 50% 에탄올 추출물은 불포화 지방산인 linoleic acid의 산화를 농도에 비례하여 억제하였다(Fig. 4). 시간에 따라 linoleic acid의 과산화물이 증가하는데, 두충나무 잎과 껍질 추출물의 첨가는 농도의존적으로 과산화물의 생성을 억제하였다(Fig.
- 두충나무(Du-zhong, Eucommia ulmoides Oliver)의 잎과 껍질로부터 얻어진 50% 에탄올 추출물의 항산화 활성을 확인하였다. 두충나무 잎과 껍질 추출물의 수율은 각각 8.
- 물과 에탄올의 혼합용액을 추출용매로 사용하여 두충나무 잎과 껍질의 추출 시 50% (v/v) 에탄올 추출물에서 폴리페놀 농도 및 유리라디칼 소거활성이 가장 높게 나타나서 두충나무 잎과 껍질의 추출용매로 50% 에탄올 용액을 선정하였다. Table 1에서 보듯이 두충나무 잎과 껍질의 50% 에탄올 추출물의 수율은 각각 8.
- 기존의 연구에서는 두충나무의 잎과 껍질을 물로 추출하여 활성산소 소거능, linoleic acid 과산화 억제 활성[5,18] 및 DNA와 같은 생체분자에 대한 산화 억제 효과를 보고한 바 있다[19]. 본 연구에서는 두충나무의 잎과 껍질을 물 대신 50% 에탄올로 추출하여 양이온라디칼과 유리라디칼 소거활성, 환원력, 아질산염 소거활성, 지질과산화 억제 활성을 비교함으로써 기존의 연구[5,18,19]에 더하여 두충나무 잎과 껍질의 다양한 항산화 효과를 확인하였다.
- 0 mL를 처리하여 5분 동안 원심분리(3,000× g)하였다. 상등액 2.0 mL을 얻어 증류수 2.0 mL와 0.1% ferric chloride 용액 0.5 mL를 넣은 후 700 nm에서 흡광도를 측정하여 대조물질인 L-ascorbic acid와 비교하였다.
- 소거활성(%)은 [1−(시료첨가군/무첨가군)]×100으로 계산하였고, 대조물질인 L-ascorbic acid와 비교하였다.
- 양이온라디칼과 유리라디칼에 대한 소거활성(%)은 [1−(시료첨가군/무첨가군)]×100으로 계산하였고, 대조물질인 L-ascorbic acid와 비교하였다.
대상 데이터
- 두충나무 잎과 껍질의 분말은 국산(Green Natural, Jindo, Korea)을 사용하였다. 두충나무 잎과 껍질 분말에 10배(w/v)의 50% (v/v) 에탄올 용액을 넣고 40 ℃의 항온진탕조(Jeio Tech, Daejeon, Korea)에서 2시간 추출한 후 10분 동안 원심분리(3,000× g)하여 상등액을 얻었고 농도별로 희석하여 실험에 사용하였다.
- 본 실험에서 사용된 gallic acid, quercetin, L-ascorbic acid, Folin & Ciocalteu’s phenol 시약, diethyleneglycol, 2,2'-azinobis-(3-ethyl-benzothiazoline)-sulfonic acid (ABTS), potassium ferricyanide (III), 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl (DPPH), citric acid, ferric chloride, sodium nitrite, linoleic acid 및 ferrous chloride는 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)의 제품이었고, 그 외는 1급 이상의 시약을 사용하였다.
성능/효과
- ABTS 양이온라디칼을 50% 소거하는 농도인 EC50값은 잎 추출물은 560.6±17.65 μg/mL이었고, 껍질 추출물은 1,357.4±8.45 μg/mL로 나타나 잎 추출물의 양이온라디칼 소거활성이 껍질 추출물에 비해 2배 정도 우수하였다(Table 2).
- DPPH 유리라디칼을 50% 소거하는 농도인 EC50값은 잎 추출물의 경우 574.2±14.70 μg/mL로 ABTS 양이온라디칼 소거활성과 비슷한 수준이었으나, 껍질 추출물은 2,103.1±108.59 μg/mL로 나타나 양이온라디칼 소거활성에 비해서는 활성이 낮았다(Table 2).
- Linoleic acid 산화반응의 72시간 후에 두충나무 잎 추출물은 74.8 μg/mL의 농도에서 과산화물의 생성을 70.0% 억제한 반면, 껍질 추출물은 177.2 μg/mL의 농도에서 과산화물의 생성을 79.1% 억제하는 것으로 나타나 잎 추출물의 지질과산화 억제활성이 우수하였다.
- 두충나무 잎 추출물은 74.8 µg/mL의 농도에서, 껍질 추출물은 177.2 µg/mL의 농도에서 linoleic acid의 과산화를 각각 70.0 및 79.1% 억제하였다.
- 1% 억제하였다. 두충나무 잎 추출물은 껍질 추출물에 비해 높은 항산화 활성을 보유하고 있었다.
- 두충나무 잎 추출물의 양이온라디칼 소거활성은 대조물질로 사용된 L-ascorbic acid의 EC50 값인 77.8±1.76 μg/mL에 비해 7.2배 높았으나(Table 2), 추출물의 구성이 단일 성분이 아닌 다양한 성분들의 혼합물인 것을 고려하면 두충나무 잎 추출물의 ABTS 양이온라디칼 소거활성은 우수한 것으로 여겨진다.
- 두충나무 잎 추출물의 환원력은 대조물질로 사용된 L-ascorbic acid의 EC50값인 39.2±1.84 μg/mL에 비해 8.2배 높았으나(Table 2), 그 추출물이 여러 다양한 성분들의 혼합물인 것을 고려하면 두충나무 잎 추출물의 환원력은 우수한 것으로 여겨진다.
- 18 µg QE/mg으로 나타났다. 두충나무 잎과 껍질 추출물은 농도에 비례하여 양이온라디칼, 유리라디칼과 아질산염을 소거하였고, 환원력을 증가시켰으며 지질과산화를 억제하였다. 두충나무 잎과 껍질 추출물의 ABTS 양이온라디칼 소거에 대한 EC50값은 각각 560.
- 두충나무 잎과 껍질 추출물의 수율은 각각 8.1±0.31과 17.4±0.89%, 총 폴리페놀 함량은 각각 64.1±3.35와 42.4±2.38 µg GAE/mg, 총 플라보노이드 함량은 각각 24.0±3.15와 36.7±3.18 µg QE/mg으로 나타났다.
- 89%로 나타났다. 두충나무 잎과 껍질을 물로 추출하였을 때 잎의 수율은 26.3%, 껍질의 수율은 13.2%으로 나타난 기존의 보고[3]에 비해 두충나무 잎과 껍질의 50% 에탄올 추출물의 수율은 낮게 나타났다. 대부분의 경우 식물 소재를 에탄올로 추출하였을 때 물 추출보다 수율이 낮게 나타나는데 이는 추출 용매의 에탄올 함량이 증가할수록 극성이 감소하게 되어 생체에 다량 함유되어 있는 당류, 아미노산, 무기질, 단백질 및 핵산 등의 극성 물질들이 잘 용출되지 않아 수율이 낮아지는 것이다[10,27-29].
- 두충나무 잎과 껍질의 50% 에탄올 추출물의 DPPH 소거에 대한 EC50값은 두충나무 잎과 껍질의 물 추출물의 EC50값인 274.0 및 955.0 μg/mL [3]에 비해 높게 나타났다.
- 두충나무 잎과 껍질의 50% 에탄올 추출물의 아질산염 소거활성도 라디칼 소거활성 및 환원력과 동일하게 농도에 비례하여 증가하였다(Fig. 3). 아질산염은 위산의 산성 조건에서 아민류와 반응하여 발암성을 가진 nitrosamine을 생성하는데 항산화 물질은 이러한 아질산염을 효과적으로 소거하는 것으로 알려져있다[42].
- 두충나무 잎과 껍질의 50% 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 함량은 추출물 mg 당 각각 64.1±3.35 및 42.4±2.38 μg GAE로 나타나 잎 추출물의 폴리페놀 함량이 높았다(Table 1).
- 두충나무 잎과 껍질의 50% 에탄올 추출물의 총 플라보노이드 함량은 추출물 mg 당 각각 24.0±3.15 및 36.7±3.18 μg QE로 나타나 껍질 추출물의 플라보노이드 함량이 높았다(Table 1).
- 두충나무 잎의 50% 에탄올 추출물의 환원력(EC50값)은 두충나무 잎의 아세톤 추출물의 275.8 μg/mL [10], 백연수 잎의 50% 에탄올 추출물의 250.0 μg/mL [29] 및 자색 고구마 뿌리의 70% 에탄올 추출물의 236.0 μg/mL [40]와 비슷한 수준이었고, Napier grass의 50% 에탄올 추출물의 840.0 μg/mL [37], 복분자와 오디 열매의 아세톤 추출물의 871.0 및 746.0 μg/mL [41] 보다는 낮은 값을 나타내어 두충나무 잎의 50% 에탄올 추출물의 환원력은 우수한 수준으로 볼 수 있다.
- 아질산염을 50% 소거하는 농도인 EC50값은 잎 추출물은 2,329.2±35.11 μg/mL이었고, 껍질 추출물은 5,467.6±243.92 μg/mL로 나타나 잎 추출물의 아질산염 소거활성이 껍질 추출물에 비해 2.3배 우수하였다(Table 2).
- 이상의 결과에서 두충나무 잎과 껍질의 50% 에탄올 추출물은 폴리페놀과 플라보노이드 화합물을 다량 함유하고 있고, 양이온라디칼, 유리라디칼과 아질산염을 소거하고, Fe3+ 이온을 환원시키며, 지질과산화를 억제하는 항산화 활성을 보유하고 있었다. 두충나무 껍질보다 잎 추출물의 항산화 활성이 우수한 것으로 나타나 두충나무 잎의 50% 에탄올 추출물은 천연의 항산화 생리활성 소재로서 활용 가능성이 높다고 여겨진다.
- 환원력의 흡광도가 0.5에 도달하는데 필요한 농도인 EC50값은 잎 추출물은 319.9±13.42 μg/mL이었고, 껍질 추출물은 705.9±26.08 μg/mL로 나타나 잎 추출물의 환원력이 껍질 추출물에 비해 2배 이상 우수하였다(Table 2).
후속연구
- 이온을 환원시키며, 지질과산화를 억제하는 항산화 활성을 보유하고 있었다. 두충나무 껍질보다 잎 추출물의 항산화 활성이 우수한 것으로 나타나 두충나무 잎의 50% 에탄올 추출물은 천연의 항산화 생리활성 소재로서 활용 가능성이 높다고 여겨진다.
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