[논문]삼채잎 향기 성분 분석과 항산화 및 항염 효과 연구

신민철; 정숙희

doi:10.12925/jkocs.2021.38.1.263

삼채잎 향기 성분 분석과 항산화 및 항염 효과 연구
Analysis of Aroma Components by Part of Allium Hookeri and Research on Antioxidant and Anti-inflammatory 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.38 no.1, 2021년, pp.263 - 270

신민철 ((재)광주과학기술진흥원) , 정숙희 (남부대학교 향장미용학과)

초록
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삼채는 Allium 속 식물로써, 항산화, 항염 및 항균 등에 대한 선행연구가 실시되어왔지만, 정유 추출로써의 연구는 미비한 실정이다. 그에 본 연구는 삼채 잎, 뿌리, 통 부위에 대한 정유 추출에 따른 GC-MSD, 삼채잎의 세포독성, 항산화, 항염을 확인하여 화장품 소재로서의 가능성을 확인하였다. 삼채잎, 뿌리, 통부위의 정유추출 수율은 0.01, 0.02, 0.01%로 확인되었고, GC-MSD 향기성분을 분석한 결과 삼채잎 정유의 주요 성분은 Diallyl trisulfide(34.02%)와 Methyl allyl trisulfide(25.14%)으로 나타났다. 세포독성이 확인되지 않은 10%의 농도에서 NO 생성 39.69%억제, DPPH 라디칼 소거활성 88.26%를 보였다. 이를 통하여 삼채 잎 정유는 화장품 및 식품 산업분야에서 항산화 및 항염 효능이 있는 원료로서 유용하게 활용 가능성을 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Allium Hookeri is a plant of the genus Allium, and prior research has been conducted on antioxidant, anti-inflammatory and antibacterial, but studies on essential oil extraction are insufficient. Therefore, in this study, GC-MSD was performed by extracting essential oils for Allium Hookeri leaves, roots, and whole parts. The cytotoxicity, antioxidant, and anti-inflammatory properties of Allium Hookeri leaves were confirmed to confirm their potential as a cosmetic material. The yield of essential oil extraction from Allium Hookeri leaves, roots and whole parts was found to be 0.01, 0.02, 0.01%. As a result of analyzing the aroma components of GC-MSD, the main components of essential oil of Allium Hookeri leaves were Diallyl trisulfide (34.02%) and Methyl allyl trisulfide (25.14%). At a concentration of 10%, where cytotoxicity was not confirmed, 39.69% inhibition of NO production and 88.26% of DPPH radical scavenging activity were shown. Through this, the Allium Hookeri essential oil presents the possibility of being useful as a raw material with antioxidant and anti-inflammatory effects in cosmetics.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Yields of steam distillation extracts from AL, AR, AH
표 Table 2. Chemical composition of the volatile oil constituents of AL determined by GC-MSD analysis
그림 Fig 1. Viability of cells treated with AL in Ra w 264.7 cell. Data are presented as me an±SD. AL: The volatile oil constituents of Allium hookeri Leaf.
표 Table 3. Chemical composition of the volatile oil constituents of AR determined by GC-MSD analysis
표 Table 4. Chemical composition of the volatile oil constituents of AH determined by GC-MSD analysis
그림 Fig 2. Anti-oxidant effects of AL by DPPH ra dical scavenging. AL: The volatile oil constituents of Alli um hookeri Leaf AA: Asocorbic Acid Data are presented as mean±SD. *p<0. 05 compared with the negative control
그림 Fig 3. Inhibition of NO production of AL. AL: The volatile oil constituents of Alli um hookeri Leaf Data are presented as mean±SD. *p<0. 05 compared with the negative control

AI 본문요약
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문제 정의

27%로 삼채잎에서 가장 많은 휘발성 유기성분을 확인하였다. 또한 한 분자에 세 개의 황을 함유하고 있는 Diallyl trisulfide가 삼 채 잎 정유 추출물에서 가장 높은 비율이 분석되고, 삼 채 뿌리와 통삼채에는 분석되지 않았던 황화합물들이 분석되어, 삼채뿌리, 통삼채보다 높은 효능을 기대할 수 있는 삼채잎 정유에 관한 효능 연구를 진행하였다.
본 연구는 삼채의 부위별 정유추출을 통한 향기 성분 확인과 삼채잎의 항산화 및 항염 효능을 확인함으로써, 화장품 및 식품소재로서의 활용 가능성을 알아보기 위하여 수행하였다. 지용성 성분추출에서 삼채잎, 통삼채, 삼채뿌리의 수율은 0.
이를 바탕으로 free radical을 가지고 있는 활성산소의 피부 노화를 방지할 가능성의 여부를 판단하여 삼채잎 정유가 항산화 소재로 이용이 가능한 지를 알아보았다.
실정이다. 이에 본 연구에서는 삼채의 부위별 휘발성 성분분석과 삼채잎 정유의 세포독성, 항산화, 항염 효과를 검증할 기초자료로 제공하고자 한다.

제안 방법

시료주입구 온도와 검출기 온도는 각각 200℃로 하였고 carrier 가스는 헬륨을 사용하여 1 mL/min 속도로 흘려보냈다. Electron impact/mass spectrometer(EI/MS)의 조건으로 ionization energy를 70 eV, MS source와 MS quad 온도는 각각 230℃와 150℃로 하여 진행하였으며, EM voltage는 200으로 설정하였다. 시료는 splitless mode로 1 μL를 주입하여 분석을 실시하였다.
시료는 splitless mode로 1 μL를 주입하여 분석을 실시하였다. GC-MSD로 각 peak의 total ion chromatography(TIC)를 얻은 후 Wiley/NBS library와 비교하고 문헌상에 보고된 데이터와 비교하여 각각의 성분을 동정하였으며, 내부 표준물질로 사용된 n-butyl benzene의 피크 면적을 기준으로 동정된 성분의 함량을 산출하였다.
7세포 내에서 생성되는 NO 생성억제 효과를 확인하였다. LPS로 유도된 NO 생성량을 무처리군과 NO 생성억제를 확인하였다. 삼채잎 정유 농도 10% 에서 60.
RAW 264.7 세포에서의 항염 효과를 확인하기 위하여, 일산화질소(NO) 생산의 지표로서 배양상층액 내에 안정된 NO 산화물인 이산화질소 (nitrogen dioxide, NO₂)를 Griess reagent system을 이용하여 측정하였다[14]. RAW264.
SDE 장치에서 추출하여 농축한 시료의 성분분석을 위한 gas chromatography-mass selective detector(GC-MSD) 분석은 DB-5MS column (30 m × 0.25 mm, 0.25 μm)과 5973 mass selective detector (Agilent, USA)가 장착된 6890N GC (Agilent)를 사용하여 실시하였다. 5 0℃에서 분당 5℃로 승온하여 300℃에서 15분간 유지하였다.
그런 다음, 시료를 농도별로 세포배양배지로 희석하여 분주하고, 1 h 후 100 ng/mL LPS를 시료 처리군에 첨가하여 18 h 동안 반응을 유도하였다. 각 well의 배지를 제거하고, CellTiter 96®AQueous One Solution 과 10% FBS를 포함한 DMEM을 2:8 비율로 희석하여 각 well에 80 μL씩 분주하였다. 37℃, 5% CO₂ incubator에서 4 h 동안 방치한 후, 490 nm에서흡광도를 측정하였다.
삼채잎 정유의 항염증 효과를 평가하기 위해 LPS 자극에 의해 활성화된 RAW264.7세포 내에서 생성되는 NO 생성억제 효과를 확인하였다. LPS로 유도된 NO 생성량을 무처리군과 NO 생성억제를 확인하였다.
일산화질소(NO) 생산의 지표로서 배양상층액 내에 안정된 NO 산화물인 이산화질소 (nitrogen dioxide, NO₂)를 Griess reagent system을 이용하여 측정하였다[14]. RAW264.
4 mM DPPH 용액 100 μL와 삼 채 잎 정유 농도별 시료 100 μL을 1:1로 혼합하여 실온에서 30 min 반응시킨 후, enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA) reader를 이용하여 517 nm에서 흡광도(opticaldensity, OD)를 측정하여 계산하였다. 양성대조군으로는 대표적 항산화 물질인 ascorbic acid(AA)는 Junsei(Tokyo, Japan)를 이용하여 3 μg/mL 처리하였고, 음성대조군으로는 DPPH용액에 시료를 처리하지 않은 군으로 진행하였다. 3회 반복 실험을통해 얻은 결과를 전자공여능(electron donating ability, EDA)백분율로 나타내었다.
지용성 성분 즉 정유 추출은 잘게 부순 각 부위별 시료 100 g과 증류수 3 L을 혼합하여 가열 맨틀이 장착된 동시연속식 수증기증류추출 (Simultaneous Distillation Extraction, SDE)장치 (DongyangScience, Korea)에 투입한 후 100℃에서 2시간동안 실시하였다. 내부 표준물질로서 n-butyl benzene (Sigma, USA) 10 μL를 혼합하였으며, 추출 용매로는 n-pentane과 diethyl ether를 1:1 부피(각 50 mL)로 사용하였다.
항산화 측정은 DPPH radical 소거활성으로 Blois(1958)[13]의 방법을 변형하여, DPPH에 대한 수소전자 공여효과로 측정하였다. 96 well plate에 0.

대상 데이터

RAW 264.7 celle 한국세포주은행(KCLB, Korea)으로부터 분양 받아 사용하였고, Dulbecco’s Modified Eagle Medium (Gibco®, Thermo Fisher Scientific, USA), Fetal Bovine Serum (Atlas Biologicals, USA), Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline without Calcium or Magnesium (Lonza, Switzerland), lipopolysa-ccharide (Sigma-Aldrich, USA), DPPH (Sigma-Aldrich, USA), Nitric Oxide Detection Kit (iNtRon Biotechnology, Korea), n-butyl benzene(Sigma- Aldrich, USA), CellTiter96® AQueous One Solution Cell Proliferation AssayPromega (Madison, USA)를 구입하여 실험에 사용하였다. 본 실험에 사용된 기기는 동시연속식 수증기증류 추출(DongyangScience, Korea), gas chromatography-mass selective detector(Agilent, USA), 5973 mass selective detecto (Agilent, USA), CO₂ incubator (Panasonic, USA), filter paper (Advantec No.
7 celle 한국세포주은행(KCLB, Korea)으로부터 분양 받아 사용하였고, Dulbecco’s Modified Eagle Medium (Gibco®, Thermo Fisher Scientific, USA), Fetal Bovine Serum (Atlas Biologicals, USA), Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline without Calcium or Magnesium (Lonza, Switzerland), lipopolysa-ccharide (Sigma-Aldrich, USA), DPPH (Sigma-Aldrich, USA), Nitric Oxide Detection Kit (iNtRon Biotechnology, Korea), n-butyl benzene(Sigma- Aldrich, USA), CellTiter96® AQueous One Solution Cell Proliferation AssayPromega (Madison, USA)를 구입하여 실험에 사용하였다. 본 실험에 사용된 기기는 동시연속식 수증기증류 추출(DongyangScience, Korea), gas chromatography-mass selective detector(Agilent, USA), 5973 mass selective detecto (Agilent, USA), CO₂ incubator (Panasonic, USA), filter paper (Advantec No.2, Japan), rotary vacuum evaporator (Eyela, Japan), microplate reader (Molecular Devices EMax Plus, USA) 등이다.
본 실험에 사용된 삼채는 전남 장성 삼채 재배 농가 삼채협동조합으로부터 2018년 5월에 구입하여 품질을 자체 검증하였고, 원물은 ultrasonic cleaner를 이용하여 불순물을 제거하고, 수세하여 실험에 사용하였다.

데이터처리

37℃, 5% CO₂ incubator에서 4 h 동안 방치한 후, 490 nm에서흡광도를 측정하였다. LPS와 시료를 모두 처리하지 않은 군을 대조군으로 하여 각 시료 처리군의 세포생존율을 확인하였으며, 실험 결과는 3번 반복 측정치의 평균값으로 표시하였다.
본 연구의 실험결과는 3회 반복하여 얻은 값을 평균±표준편차로 나타내었고, 통계학적 분석은 Statistical Package for the Social Sciences (SPSS ver. 24.0; IBM, Korea) 프로그램을 이용하여 대조군에 관한 실험군의 유의성은 Student's t -test를 이용하여 p < 0.05 일 때 유의한 것으로 판단하였다.

이론/모형

7는 10% FBS가 섞인 DMEM 배양액을 이용하여 37℃, 5% CO₂조건의 incubator에서 배양하였다. 세포에 대한 시료의 독성 여부를 확인하기 위해 CellTiter 96® AQueous One Solution Cell Proliferation Assay Kit를 사용하여 5-(3-caroboxymethoxyphenyl)- 2H-tetrazolium inner salt(MTS) assay 방법으로 세포독성을 측정하였다. RAW 264.

성능/효과

양성대조군으로는 대표적 항산화 물질인 ascorbic acid(AA)는 Junsei(Tokyo, Japan)를 이용하여 3 μg/mL 처리하였고, 음성대조군으로는 DPPH용액에 시료를 처리하지 않은 군으로 진행하였다. 3회 반복 실험을통해 얻은 결과를 전자공여능(electron donating ability, EDA)백분율로 나타내었다.
Table 2 와 같다. diallyl trisulfide (34.02%)와 Methyl allyl trisulfide(25.14%)가 59.16%로 휘발성 유기성분의 대부분을 차지하였고, Diallyl tetrasulphide(12.40%), Allyl propyl trisulfide(11.20%), Diallyl disulfide(6.58%), Dimethyl tetrasulfide(4.52%), Dimethyl trisulfide (3.59%), n-Hexadecanoic acid(2.54%)등 도 동정 되었으며, 이러한 황화합물이 삼채의 특징적인 향미를 나타내는 것으로 확인되었다. 가장 많이 함유된 diallyl trisulfidee Allium계 성분으로써 대표적인 지용성 유기화합물로써 diallyl sulfide이나 diallyl disulfide 보다 많은 지용성 sulfur compound를 포함하고 있다[16].
7 대식세포[19]에 대한 세포 독성을 측정한 결과는 Figure 1 와 같다. 가장 높은 농도인 삼채잎 정유 10%농도까지 93.55±5.71%로 세포독성이 확인되지 않았으며, 1%에서는 93.20±3.71%, 0.1% 에서는 95.08±4.67%, 0.01%에서는 대조군 대비 115.73±4.52%로 오히려 세포 생존율이 증가한 것으로 확인되었다. 이 결과 삼채잎 정유 10% 농도까지 RAW 264.
성분확인이 나타나지 않았다. 또한 전체적인 성분이 삼채잎과 통삼채보다 적은 함유량이 확인되었다.
69%의 억제를 확인하였다. 또한 항산화 활성을 확인한 결과, DPPH 라디칼 소거활성은 삼 채 잎 정유 10%농도일 때 88.26%의 활성도를 보였다.
삼채잎 정유의 주요 성분은 Diallyl trisulfide (34.02%)와 Methyl allyl trisulfide(25.14%)가 59.16%로 휘발성 유기성분의 대부분을 차지하였고, 같은 성분의 삼채뿌리와 통삼채에서는 각각 57.46%, 58.27%로 삼채잎에서 가장 많은 휘발성 유기성분을 확인하였다. 또한 한 분자에 세 개의 황을 함유하고 있는 Diallyl trisulfide가 삼 채 잎 정유 추출물에서 가장 높은 비율이 분석되고, 삼 채 뿌리와 통삼채에는 분석되지 않았던 황화합물들이 분석되어, 삼채뿌리, 통삼채보다 높은 효능을 기대할 수 있는 삼채잎 정유에 관한 효능 연구를 진행하였다.
세포독성이 확인되지 않은 0.01, 0.1, 1, 10% 의 농도로 항염 활성 측정을 위하여 RAW 264.7 세포에 LPS를 처리하여 삼채잎정유 10%농도에서 39.69%의 억제를 확인하였다. 또한 항산화 활성을 확인한 결과, DPPH 라디칼 소거활성은 삼 채 잎 정유 10%농도일 때 88.
실험 결과, 삼채잎 정유 10%농도 (88.26± 1.97%), 1%농도 (81.55±1.46%), 0.1%농도 (72.35±7.96%), 0.01%농도 (69.98±0.91%)로나타났다. 이는 새덕이 잎 정유 1000ug/mL에서 82.
여러 논문을 토대로 비교 분석한 결과 항산화 화장품 소재로써 사용 가능성이 충분함이 확인되었다.
52%로 오히려 세포 생존율이 증가한 것으로 확인되었다. 이 결과 삼채잎 정유 10% 농도까지 RAW 264.7세포에서 독성을 보이지 않는 것을 확인할 수 있었으며, 추후 실험에서 삼 채 잎 정유 10%농도까지 처리하여 염증 반응에 대한 영향과 항산화를 확인하였다.
알아보기 위하여 수행하였다. 지용성 성분추출에서 삼채잎, 통삼채, 삼채뿌리의 수율은 0.01, 0.01, 0.02%로 확인되었다.

후속연구

것으로 사료된다. 또한 삼채잎에 대한 지속적인 연구가 수행된다면 유효성분의 규명과 기전 연구를 통해 식품 및 피부 관리 임상분야에 있어서도 염증성 질환의 치료와 예방에 기여하는 효과적인 천연소재가 될 것이라 기대된다.
이를 통하여 삼채잎 정유는 화장품에서 항산화 및 항염 효능이 있는 원료로서 유용하게 활용 가능할 것으로 사료된다. 또한 삼채잎에 대한 지속적인 연구가 수행된다면 유효성분의 규명과 기전 연구를 통해 식품 및 피부 관리 임상분야에 있어서도 염증성 질환의 치료와 예방에 기여하는 효과적인 천연소재가 될 것이라 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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