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ISSN : 1225-4339(Print)
ISSN : 2287-4992(Online)
The Korean Journal of Food And Nutrition Vol.28 No.2 pp.295-301
DOI : https://doi.org/10.9799/ksfan.2015.28.2.295

Physiological Activities of Ethanol Extracts from Different Parts of Allium hookeri

Youn Ri Lee†
Dept. of Food and Nutrition, Daejeon Health Sciences College, Daejeon 300-711, Korea
Corresponding author leeyounri@hit.ac.kr
January 20, 2015 April 13, 2015 April 15, 2015

Abstract

Biological compounds such as crude saponin and total polyphenol were determined in Allium hookeri roots and leaves. In addition, activities of DPPH radical scavenging activity, hydroxyl radical scavenging activity, α-amylase inhibition activity and nitrite scavenging were detected in concentrates of 70% ethanol extracts of Allium hookeri roots and leaves. The crude saponin content of the roots and leaves were 4.28 mg/g, and 4.17 mg/g, respectively. Total polyphenol and total flavonoid content was higher in leaves than roots. Furthermore the DPPH radical scavenging activity and hydroxyl radical scavenging activities of leaves was higher than roots. For α-glucosidase inhibitory activity, 70% ethanol extracts of Allium hookeri roots and leaves showed 60% activity inhibition at a 10 mg/mL concentration. Nitrite scavenging abilities under acidic conditions were most effective for Allium hookeri leaves extracts. These results suggested that Allium hookeri leaves might be used as the components of health functional food.


삼채부위별 에탄올 추출물의 생리활성탐색

이 연리†
대전보건대학교 식품영양과

초록


    서 론

    활성산소는 세포의 세포소기관에 손상을 초래하며, 생체 내 여러 단백질의 아미노산을 산화시켜 단백질의 기능 저하를 초래한다(Cooked 등 1997; Farinati 등 1998). 또한 DNA에도 손상을 주는데, 핵산 염기의 변형, 핵산 염기의 유리, 결합의 절단, 당의 산화분해 등을 초래하여 돌연변이나 암의 원인이 되기도 한다(Bloc & Langseth 1994). 우리 몸에서 발생하는 질 환 중에 90%가 활성산소와 관련이 있다고 알려져 있는데, 그 중에 대표적인 것으로 암, 동맥경화, 당뇨병, 뇌졸중, 심근경색, 간염, 신장염, 아토피성 피부염, 파킨스병 등이 있다(Laurindo 등 1991; Nakazono 등 1991). 따라서 항산화 물질을 함유한 천연 자원에 대한 관심이 증가되고 있고, 항산화 효과가 높으면서 안전하고 경제적인 식물 기원의 천연 항산화제의 개발이 절 실히 요구되고 있다(Jeong 등 2004).

    삼채(三菜, Allium hookeri)는 뿌리 부추라고 불리며, 히말라 야 산맥 해발 1,400 m 이상의 초원지대에 자생하며, 미얀마, 중국, 인도, 부탄, 스리랑카 등지에서 주로 약용식물로 섭취 되고 있다(Ayam VS 2011). 수천 년 전부터 히말라야에서는 약초와 식용으로 이용되었으며, 단맛, 쓴맛, 매운맛이 난다고 하여 삼채(三菜)라 부르기도 하고, 인삼의 맛이 난다고 하여 삼채(蔘菜)라 부르기도 한다(You 등 2013). 국내에는 2006년 소개된 이후 2011년부터 본격적으로 전국 각지에서 재배되 고 있으며, 각종 매체들을 통해 삼채가 알려지면서 소비량이 증가하고 있는 추세이다(Park & Yoon 2014).

    삼채는 유황 화합물이 많이 포함되어 있는 Allium 속 식물 로 항산화(Kim 등 2012a), 항균작용(Welch 등 1992), 항암(Kim 등 2012b), 항 혈액응고(Welch 등 1992), 항 콜레스테롤 및 혈 당 강하(Vazquez-Prieto & Miatello 2010)에 도움이 되는 등 다 양한 생리활성을 가진다고 알려져 있다. 또한 삼채는 뿌리, 뇌두, 잎, 꽃대, 꽃으로 구성되어 있으며, 식용으로 먹는 부위 가 주로 뿌리와 잎 부위로, 뿌리에 대한 연구로는 삼채뿌리의 항염증효과(Kim 등 2012b), 노지 및 시설재배 삼채뿌리 및 잎 의 이화학적 성분(Won 등 2013) 및 DPPH 라디칼 소거능(Bae & Bae 2012), 삼채뿌리를 첨가한 김치의 품질특성(You & Kim 2013), 삼채뿌리막걸리 제조방법(Lee & Lee 2013), 삼채 뿌리 열수 농축물을 첨가한 발효유의 품질특성(Jun 등 2014) 에 대한 보고들은 있다. 하지만 지상부인 잎에 대한 연구들은 미비한 실정이다.

    따라서 본 연구는 삼채뿌리와 잎의 조사포닌, 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 분석하고, 삼채뿌리와 잎 부위별 에 탄올 추출물에 대한 생리활성을 측정하여 삼채뿌리와 잎이 가진 기능성 식품소재로서의 활용도를 높이고자 한다.

    재료 및 방법

    1.실험 재료 및 시약

    본 연구에 사용한 삼채(Allium hookeri)는 충북 음성지역에 서 2013년에 노지에서 재배된 것으로 잎과 뿌리를 분리하여 세척한 후 70% 에탄올로 환류추출하고, 농축하여 동결 건조 하여 시료로 사용하였다. 본 실험에 사용된 Folin-Ciocalteu's phenol reagent, gallic acid, tannic acid, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl( DPPH), ascorbic acid, deoxyribose, acrobose, α-amylase 는 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였다. 그 밖의 모든 시약은 분석에 적합한 특급시약을 사용하였다

    2.조사포닌 함량

    삼채에 함유되어 있는 조사포닌 함량의 분석은 Park 등(2009) 의 방법에 준하여 행하였다. 즉, 삼채 건조 분말시료 5 g을 80% 메탄올 용액 250 mL로 환류추출한 후 여과하고, 그 잔사 를 다시 추출 재반복한 후 여과하여 여액을 합한 후 감압 농 축하였다. 농축한 추출액에 에테르를 이용하여 지질층을 제 거한 다음, 물층의 여액 농축물에 수포화 부탄올을 가하여 추 출 분리하여 조사포닌 분획을 얻어낸 후 감압농축 및 건고, 칭량하여 조사포닌 함량을 정량하였다.

    3.총 폴리페놀 함량 측정

    총 페놀 함량은 Folin-Denis's phenol method(1915)에 준하여 측정하였다. 시료액 150 μL에 2,400 μL의 증류수와 Folin-Ciocalteu reagent 150 μL를 가한 후 3분간 방치하고, 1 N sodium carbonate (Na2CO3) 300 μL를 가하여 암소에서 2시간 동안 반응시킨 후 725 nm에서 흡광도(V-530, Jasco, Tokyo, Japan)를 측정하였 다. Gallic acid를 표준물질로 하여 표준 검량선으로부터 추출 물의 총 페놀 함량을 계산하였다.

    4.총 플라보노이드 함량 측정

    총 플라보노이드 함량은 Kang 등(2011)의 방법에 준하여 측정하였다. 시료액 1 mL에 90% diethylen glycol 10 mL와 1 N NaOH 1 mL를 가하여 37°C water bath에서 1시간 동안 반 응시킨 후 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. Catechin을 표준 물질로 하여 표준 검량선으로부터 추출물의 총 플라보노이 드 함량을 계산하였다

    5.DPPH radical 소거능 측정

    삼채 뿌리와 잎 70% 에탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소거 능은 Blois MS(1958)의 방법에 의해 측정하였다. 각 추출물을 농도별로 제조한 시료에 DPPH 200 μL를 첨가하여 암조건에 서 30분간 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 농도별 라디칼 소거능에 대한 검량선에서 라디칼 소거능이 50%가 되는 농도인 IC50로 표시하였다.

    6.Hydroxyl radical 소거능 측정

    Hydroxyl radical 소거능은 Smirnoff & Cumbes(1989)의 방 법에 의해 측정하였다. 추출된 각 시료는 일정 농도로 희석한 후, 시료 100 μL에 100 mM sodium phosphate(pH 7.4) 250 μL, 1 mM EDTA 100 μL, 36 mM deoxyribose 100 μL, 1 mM FeCl3 ·6H2O 100 μL, 1 mM L-ascorbic acid 100 μL, 10 mM H2O2 100 μL, 증류수 150 μL를 가하여 38°C water bath에서 1시간 방치 한 후 1% thiobarbituric acid 1 mL, 10% trichloroacetic acid 1 mL를 첨가하여 100°C에서 10분간 끓인 후 532 nm에서 흡광 도를 측정하였다. 각 농도별 라디칼 소거능에 대한 검량선에 서 라디칼 소거능이 50%가 되는 농도인 IC50로 표시하였다.

    7.α-Amylase 억제 활성

    α-Amylase 저해활성은 Xu 등(2011)의 방법을 변형하여 수 행하였다. 추출물의 분획물에 타액 유래 α-amylase 효소액 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)을 혼합하여 기질 용액인 1% starch를 넣어 교반한 후 실온에서 5분간 반응시켰다. 반 응 후 3,5-dinitrosalicylic acid(DNS) 용액를 넣고 100°C에서 5 분간 끓여 발색을 시켰다. 그 후 냉각하여 증류수를 넣고 교 반한 뒤 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 활성 비교를 위하여 대조구로 acarbose를 사용하였다.

    8.아질산염 소거작용

    Kato 등(1987)의 방법에 따라 1 mM NaNO2 용액 1 mL에 시액 1 mL를 가하고, 0.1 N HCl과 0.2 M citrate buffer(pH 2.5) 를 가하여 총 부피를 10 mL로 조정하였다. 다음에 37°C에서 1시 간 반응시킨 후 1 mL를 취하여 2% 초산용액 3 mL와 30% 초산 용액으로 용해한 Griess reagent 0.4 mL를 순차적으로 가하여 실 온에서 15분간 방치한 후 520 nm에서흡광도를 측정하였다.

    9.통계처리

    실험에서 얻어진 결과는 SPSS(statisticalpackage for social sciences, Version 10.0, Chicago, USA)를 이용하여 평균±표준 오차로 나타내었다.

    결과 및 고찰

    1.삼채뿌리 및 잎 부위의 조사포닌 함량

    Table 1은 삼채 뿌리 및 잎 부위에 조사포닌 함량을 분석한 결과이다. 일반적으로 식물체는 사포닌을 구성하고 있는데, 사 포닌은 항미생물, 항암, 항염증, 용혈작용 등의 효능을 나타낸 다고 알려져 있어, 사포닌 함량이 높은 식품 섭취 시 높은 생 리활성을 기대할 수 있다(Kwak 등 2006; Choung & Sohn 2011).

    삼채뿌리 및 잎의 조사포닌의 함량은 각각 4.28 mg/g, 4.17 mg/g으로 삼채뿌리 부위와 잎에서는 차이가 나타나지는 않 았다. Won 등(2013)은 노지에서 재배된 삼채에서는 뿌리와 잎에서 모두 비슷한 함량을 보인 반면에, 하우스에서 재배된 삼채는 잎 부위에서 사포닌 함량을 많이 함유하고 있다는 보 고도 있다.

    2.삼채뿌리 및 잎 부위의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량

    Table 1은 삼채 뿌리 및 잎 부위에 총 폴리페놀 및 플라보 노이드 함량을 분석한 결과이다. 페놀성 분자들은 체내에서 항산화, 항비만 및 항염증 등과 같은 생리활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다(Kang 등 2002; Yu 등 2006). 특히 페놀성 화합물에 존재하는 hydroxyl group은 ROS를 제거하는 역할과 동시에 ROS의 생성에 기여하는 금속이온을 흡착하는 특별 한 구조를 가지기 때문에 높은 항산화 활성을 가지는 것으로 알려져 있다(Lee 등 2008; Kalt 등 2010).

    삼채뿌리 및 잎 부위의 폴리페놀 함량은 각각 18.27 mg GAE/g extract, 35.91 mg GAE/g extract로 잎 부위에서 폴리페 놀의 함량이 높은 것을 알 수 있었다. Lee 등(2014)은 삼채뿌 리 물 추출물의 폴리페놀 함량은 6 mg GAE/g extract, 80%에 탄올 추출물은 21 mg GAE/g extract, 삼채잎 물 추출물의 폴 리페놀 함량은 23 mg GAE/g extract, 80% 에탄올 추출물은 30 mg GAE/g extract로 나타나, 본 연구결과와 유사하였다.

    황 함유 채소류의 폴리페놀 함량에 관한 연구에서 Lee 등 (2009)은 무 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 함량을 27.90 mg/100 g으로 보고하였고, Yang 등(2004)은 양파과의 Shallots의 총 phenolic 함량이 10 mg/100 g이라고 보고하였으며, Bae & Kim (2011)은 생강 80% 에탄올 추출물의 총 페놀 화합물 함량이 66.4 mg/g이라고 보고하였다.

    식물에 존재하는 폴리페놀 화합물이나 플라보이드는 천연 항산화제로 작용하며, 폴리페놀 화합물은 hydroxy radical 및 superoxide radical 소거능과, 플라보노이드는 alkylperoxyl 라 디칼 소거능과 연관이 있다(Jeon 등 2008). 식물 중에 함유된 폴리페놀과 플라보노이드 함량은 항산화 활성과 유의적인 상관관계가 있어 항산화 활성을 측정하는데 중요한 척도로 사용되며, 당뇨병, 고혈압, 심장질환 및 암에 효과가 있는 것 으로 보고되었다(Kim 등 2004).

    삼채뿌리 및 잎 부위의 플라보노이드 함량은 각각 0.95 mg CE/g extract, 2.79 mg CE/g extract로 나타나, 삼채잎 부위에서 플라보노이드 함량이 높은 것으로 나타났다. 페놀성 화합물 및 플라보노이드 성분들은 활성산소와 nitric oxide의 소거능 이 높아, 이들 물질을 함유한 천연물들은 천연 항산화제로 활 용 가치가 높은 것으로 알려져 있다(Chung HJ 1999; Lee 등 2005a). 따라서 항산화 성분을 함유한 삼채잎은 천연 항산화 식품으로서의 활용 가능성이 높을 것으로 기대되었다.

    3.삼채뿌리 및 잎 부위의 70% 에탄올 추출물의 라디칼 소거능 측정

    DPPH radical은 짙은 보라색을 띠는 자유 라디칼로 항산화 물질과 반응하면 지질과산화 연쇄반응에 관여하는 산화성 자유 라디칼이 억제되어 안정한 형태로 돌아가면서 짙은 보 라색이 옅어짐에 따라 흡광도를 통해 간접적으로 측정할 수 있다(Kang 등 2009).

    삼채뿌리 및 잎 부위별 에탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소 거능을 측정한 결과, IC50 값이 각각 23.01 mg/mL, 4.82 mg/mL 를 나타내었다. Won 등(2013)의 연구에서 70% 메탄올 추출 물에서는 DPPH 라디칼 소거능은 하우스 재배 삼채잎 추출물 의 경우 IC50 값 2.74 mg/mL로 나타났으며, 노지 재배 삼채 잎은 5.63 mg/mL로 보고하였다. 황 함유 채소류에 관한 연구 로 Kim 등(2012b)의 보고에 의하면 부추의 DPPH 라디칼 소 거능이 IC50 값이 7.82 mg/mL로 보고하였으며, Lee JH(1993) 은 무, 생강 에탄올 추출물의 각각 DPPH 라디칼 소거능의 IC50이 34.93 mg/mL, 1.57 mg/mL로 보고하였다.Table .2

    Hydroxyl 라디칼은 라디칼 중에서 가장 반응성이 높고, 인 접한 생체 분자에 심각한 손상을 야기하며, Fenton 반응에 의 해 O2–와 H2O2로부터 생성되고, 활성질소종인 ONOO-의 분 해에 의해 생성되기도 한다 (Drews 등 2010).

    Hydroxyl 라디칼에 대한 삼채뿌리 및 잎 부위에 대한 소거 능을 살펴보면 IC50 값이 각각 40.82 mg/mL, 27.24 mg/mL로 나타났다. Lee 등(2014)에서 전자스핀공명기기(ESR)을 이용 하여 hydroxyl 라디칼 소거 활성을 비교한 결과, 삼채뿌리 물 추출물과 80% 에탄올 추출물의 IC50 값이 각각 5.086 mg/mL, 6.762 mg/mL를 나타내었으며, 삼채잎 물 추출물과 80% 에탄 올 추출물의 hydroxyl 라디칼 소거 활성 IC50 값은 각각 4.501 mg/mL, 6.429 mg/mL로 보고하였다.

    이상의 결과로 삼채잎 추출물이 뿌리 추출물보다 라디칼 소거 활성이 높은 것으로 나타났으며, 이는 삼채잎 추출물이 뿌리 추출물보다 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 높기 때문인 것으로 판단된다.

    4.삼채뿌리 및 잎 부위별 70% 에탄올 추출물의 α- Amylase 저해활성

    당뇨병 환자의 경우, 급격히 상승하는 과도한 혈당 및 고혈당 증이 지속됨에 따라 발생하는 활성산소(Reactive oxygen species; ROS)들로 인해 당뇨병의 복합증세인 신경장애, 신장장애, 그 리고 망막증 등과 같은 질병이 발생하게 된다(Gordon & Derek 2005). 따라서 효율적인 당뇨병의 관리를 위해서는 α-glucosidase 및 α-amylase 저해활성과 활성산소를 제거할 수 있는 항산화 활성을 갖는 소재가 필요하다. α-Amylase 저해제는 소장에 서 전분의 소화를 저해하여 포도당의 흡수를 지연시킴으로 써 혈당을 조절 또는 완만하게 상승하게 하는 장점이 있어 혈당수치 상승억제의 지표로써 사용된다(Oh 등 2008).

    삼채뿌리 및 잎 부위별 에탄올 추출물의 α-amylase 저해 활성은 1과 같다. 삼채뿌리 및 잎 부위 에탄올 추출물 10 mg/mL를 처리했을 때 억제 활성이 각각 61.38%, 61.01%로 나타났으며, 양성 대조군인 acarbose에 비해서는 저해 활성이 낮게 나타났다. Lee 등(2008)의 연구에 의하면 메밀 부위별 물 추출건조물(10%, w/w, starch basis)의 α-amylase 활성저해 율은 꽃 66%, 잎 65%, 곡립 28%, 줄기 12% 순으로 나타났다 고 한다. 향후 항당뇨 활성에 관여하는 물질에 대한 연구가 더 보강되어야 할 것 같다.

    5.삼채뿌리 및 잎 부위 70% 에탄올 추출물의 아질산염 소거작용

    아질산염은 수산물이나 식육제품에 첨가하여 독소 생성 억제와 발색, 산패방지제로 널리 이용되지만, 그 자체가 독성 을 나타내어 과량 섭취 시 혈액 중의 hemoglobin이 산화되어 methemoglobin을 형성하여 각종 중독을 일으키는 것으로 알려 져 있으며, 아민류와 아질산염이 반응하면 발암물질인 nitrosamine을 생성하므로 아질산염 소거능은 항암작용을 간접적 으로 알 수 있는 지표로 활용된다(Leaf 등 1987; Park 등 1995).

    삼채뿌리 및 잎 부위의 아질산염 소거능을 측정한 결과가 Table 3과 같다. 양성 대조군인 ascorbic acid(76.0%, 1 mg/mL) 에 비하여 전반적으로 낮은 저해활성을 나타내었으나, 삼채 추출물의 농도가 증가함에 따라 그 활성 역시 증가하는 경향 으로 볼 때 소재 활용도가 높을 것으로 판단된다. Song 등 (2000)은 자몽, 레몬, 금귤, 밀감 및 오렌지주스를 이용하여 pH 2.5의 반응용액에서 50% 이상의 아질산염 소거능을 보였 으며, pH 4.2의 반응용액에서 5 mL의 오렌지주스 첨가 시에 는 86.1%의 아질산염 소거능을 나타내었는데, 이는 시료에 존 재하는 ascorbic acid, 페놀 화합물의 작용이라고 보고하였다. Lee 등(2005b)은 유자 과피 및 과육의 용매분획물에 대한 아 질산염 소거활성을 측정한 결과, 과육보다는 과피에서, 비극성 용매보다는 극성용매에서 효과가 우수하였는데, 이는 유자 중 에 함유된 페놀 화합물, naringin 및 hesperidin 등과 같은 플라보 노이드 화합물의 공동효과라고 추정하였다.

    이상의 결과, 삼채뿌리보다는 삼채잎 부위에 생리활성이 나타났으며, 삼채를 활용한 기능성식품 소재로써 개발할 가 치가 매우 높음을 알 수 있으며, 특히 부식으로 손쉽게 섭취 하는 식용소재로 감안할 때 그 가능성은 더욱 증대될 수 있을 것으로 판단된다.

    요 약

    삼채뿌리와 잎이 가진 기능성 식품소재로서의 활용도를 높이고자 다양한 생리활성을 평가하였다. 삼채뿌리의 조사포 닌, 폴리페놀, 플라보노이드 함량은 각각 4.28 mg/g, 18.27 mg/g, 0.95 mg/g, 삼채잎의 조사포닌, 폴리페놀, 플라보노이드 함량 은 각각 4.17mg/g, 35.91 mg/g, 2.79 mg/g으로 나타났다.

    삼채뿌리 및 잎 부위의 70% 에탄올 추출물의 DPPH 라디 칼 소거능 IC50으로 23.01 mg/mL, 4.82 mg/mL로 나타났으며, hydroxyl radical 소거능 IC50 값이 각각 40.82 mg/mL, 27.24 mg/mL를 나타났다. α-Amylase 저해 활성은 삼채뿌리 및 잎 부위 에탄올 추출물 10 mg/mL를 처리했을 때 억제활성이 각 각 61.38%, 61.01%로 나타났다. 삼채뿌리 및 잎 부위의 아질 산염 소거능을 측정한 결과, 삼채추출물의 농도가 증가함에 따라 그 활성 역시 증가하는 경향으로 나타났다. 이상의 결과 로 삼채뿌리보다는 삼채잎 부위에 항산화 및 항당뇨 활성이 나타났으며, 삼채잎을 활용한 소재로써 개발할 가치가 매우 높은 것으로 판단된다.

    Figure

    KSFAN-28-295_F1.gif

    α-Amylase inhibition activity of the Allium hookeri extracts. Each bar represents the mean±S.D. of triplicate determinations. α-amylase inhibition activity of each Allium hookeri extracts and acarbose was measured at 10 mg/mL.

    Table

    Crude saponin, total polyphenol and flavonoide contents of Allium hookeri extracts

    1)Values represent means±S.D. of triplicate determinations
    2)GAE, gallic acid equivalents
    3)CE, catechin equivalents

    DPPH and hydroxyl radical scavenging activity of the Allium hookeri extracts

    1)Values represent means±S.D. of triplicate determinations
    2)Concentration required for 50% reduction of radical scavenging activity

    Nitrite scavenging activity of the Allium hookeri extracts

    1)Values are means±standard deviation of triplicate determinations
    2)The concentrations of ascorbic acid was measured at 1 mg/mL

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