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ISSN : 1225-4339(Print)
ISSN : 2287-4992(Online)
The Korean Journal of Food And Nutrition Vol.28 No.5 pp.752-758
DOI : https://doi.org/10.9799/ksfan.2015.28.5.752

Antioxidant and Anti-Obesity Activity of Ethanol Extracts from Fermented Arctium lappa L.

Mi Hyun Kim†, Jong Gyu Kim*, Jae Hong Choi*
School of Food Science, Kyungil University, Gyeongsan 712-701, Korea
*Natural C&F, Andong 760-805, Korea
Corresponding author : Mi Hyun Kim, School of Food Science, Kyungil University, Gyeongsan 712-701, Korea. Tel: +82-53-600-5741, Fax: +82-53-600-5759, mhkim306@kiu.kr
June 30, 2015 September 7, 2015 September 10, 2015

Abstract

This study was conducted to investigate the antioxidant and anti-obesity activity of ethanol extracts from fermented Arctium lappa L. Arctium lappa fermented twice with Phellinus linteus (2nd FA) showed more DPPH radical scavenging activity than non-fermented Arctium lappa (NFA), and Arctium lappa fermented once (1st FA) at a concentration of 62.5 ppm. The 2nd FA showed the highest level of ABTS radical scavenging activity at concentration range of 31.5~125 ppm. The ABTS free radical scavenging activities of 1st FA and 2nd FA were similar to that of BHA, a synthetic antioxidant, at a concentration of 250 ppm. The total polyphenol content of 2nd FA was higher than those of NFA and 1st FA. The flavonoid content was significantly increased in 1st FA and 2nd FA than NFA. During adipocyte differentiation, lipid accumulation in 3T3-L1 cells was significantly decreased in the order of NFA, 1st FA, and 2nd FA at all concentrations. In conclusion, the antioxidant and anti-obesity activities of A. lappa were increased depending on the degree of fermentation. It is suggested that fermented Arctium lappa, especially 2nd FA, could be used as a natural ingredient for functional foods and medicine.


발효 우엉 에탄올 추출물의 항산화 및 항비만 활성

김 미현†, 김 중규*, 최 재홍*
경일대학교 식품과학부
*(주)내츄럴씨앤에프

초록


    서 론

    우엉(Arctium lappa L.)은 국화과에 속하는 초본식물로 우 리나라, 일본, 중국을 비롯한 아시아와 유럽 및 시베리아 등 지에 널리 분포하고 있다. 예로부터 우엉의 뿌리는 주로 식용 으로 이용되어져 왔으며, 종자와 잎은 빈혈, 변비, 당뇨, 생리 통, 신장병, 통풍, 간염 등의 증상에 효능이 있는 것으로 알려 져 있다(Fuchigami 등 1990; Han & Koo 1993; Ferracane 등 2010).

    우엉에 함유되어 있는 약리성분으로는 뿌리에 풍부한 이 눌린과 종자 부위의 arctiin, arctigenin 및 cynarin 등이 있다 (Duh PD 1998; Lin 등 2002; Matsuzaki 등 2008; Jeong 등 2011). 이눌린은 우엉 뿌리에 함유되어 있는 당질로 이뇨작용 이 있으며, 그 외에도 항산화 및 항염증 활성, 고혈압, 동맥경 화증과 당뇨병에 대한 효과가 보고되고 있다(Duh PD 1998). 또한 우엉의 종자부위에 주로 함유되어 있는 arctigenin과 arctiin은 phenolic compound의 일종으로 free radical을 소거 하는 항산화 활성이 있으며, 세포증식조절인자로 최근 암유 전자로 알려지고 있는 cyclin D1의 억제 및 쥐의 사구체염에 대한 효과가 있다(Chen 등 2004; Matsuzaki 등 2008; Wu 등 2009).

    최근에 이루어지고 있는 우엉의 기능성에 관한 연구로는 우엉 뿌리의 항혈전 및 항산화 활성 효과를 보고한 연구(Kim 등 2014)와 우엉 뿌리 에탄올 추출물의 지질 과산화 억제 효 과, malondialdehyde-bovine serum albumin conjugation 억제 효 과 및 항돌연변이 활성을 검증한 연구(Lee MS 2011), 우엉 뿌 리 추출물의 tyrosinase 저해 활성을 분석한 연구(Im & Lee 2014) 및 내인성 염증물질인 TNF-α에 의해 유도되는 염증반 응에서 상피세포의 ICAM-1 발현조절과 NO-iNOS 유도조절 능에 대한 우엉 추출물의 효과에 관한 연구(Kim 등 2012)가 있다.

    기존의 연구들에서 우엉의 생리활성을 검증하기 위한 연 구는 다소 이루어지고 있으나, 모두 단순 우엉 추출물의 효능 에 대한 연구이며, 미생물을 이용하여 발효한 우엉의 생리활 성에 관한 연구는 거의 없다. 발효는 미생물의 대사 작용을 거쳤기 때문에 식품에 함유된 성분들이 고분자에서 저분자 로 전화되어 우리 몸에서 소화 및 흡수를 용이하게 한다. 또 한 발효를 통해 생성된 2차 대사산물과 유효성분의 증가로 인해 식품의 기능성이 향상된다. 따라서 본 연구에서는 상황 버섯 균사체(Phellinus linteus)를 이용한 우엉 발효산물의 항 산화 활성, 세포독성 및 항비만 활성을 분석하여 기능성 식품 신소재로서의 가능성을 확인해 보고자 하였다. 또한 1차 발 효와 동일한 공정으로 2차 발효를 반복하여 발효횟수에 따른 활성의 변화를 비교해 보고자 하였다.

    재료 및 방법

    1.실험 재료

    실험 시료로 2014년 안동 부용농상 영농조합법인에서 재 배·수확한 건조 우엉뿌리(Arctium lappa L.) 슬라이스를 구 입하였다. 우엉 슬라이스는 증류수로 세척하여 이물질을 제 거한 후 70°C 열풍건조기(ECOF-150A, EMS, Korea)로 5시 간 동안 건조하여 수분율이 7% 이하가 되도록 하였다. 건조한 우엉은 121°C에서 15분간 고온멸균(WASCS-1060, Daihan, Korea)한 다음 실험 재료로 사용하 였다.

    2.발효균주 및 발효 우엉 제조

    우엉 발효에 사용한 균주인 상황버섯 균사체(Phellinus linteus KCTC 6190)는 3회 계대배양을 반복하면서 균주의 변 이를 확인한 후 사용하였다. 발효균주는 PDA(potato dextrose broth, Becton Dickinson) 배지에 접종하여 28°C의 배양기 (BSD68-1-17, Busung system, Korea)에서 5일 동안 배양한 후cork borer로 절취하였다. 균사체는 증류수 1 L, glucose 20 g, sugar 10 g을 포함하는 균 사체 배양배지에 5~10%(v/w)로 접종하여 25~30°C의 배양기에서 7일간 배양하였다. 이후 균주 를 분쇄기로 균질화하여 액체배양기에 1 L 접종하고, 28°C에 서 5일간 배양하여 종균으로 사용하였다.

    멸균된 우엉에 발효균주 배양액을 수분율 30%가 되도록 혼합하고, 30°C, 습도 90%에서 7일간 1차 발효하였다. 1차 발 효가 끝난 우엉은 65°C에서 6시간 열풍건조하여 수분율이 7% 이하가 되도록 하였다. 이 후 1차 발효물은 121°C에서 15 분 동안 멸균한 다음, 동결건조(PVTFD20R, Ilshin, Korea)하 여 냉동보관하였다. 2차 발효 우엉은 1차 발효와 동일한 공정 을 반복하여 제조하였다. 발효가 끝난 2차 우엉 발효산물은 121°C에서 15분 동안 멸균하여 미생물과 효소를 불활성화하 고, 동결건조하여 –20°C에서 냉동보관하였다.

    3.추출

    동결건조한 비발효 및 발효 우엉을 blender로 마쇄한 후, 시료 80 g에 70% 에탄올 800 mL를 가하여 실온에서 24시간 동안 추출하였다. 추출 후 5,000 rpm, 5분 동안 원심분리하여 상층액을 수집하였다. 상층액은 여과지(Whatman No. 4)로 여 과하여 회전감압농축기(EYELA, Rikakikai, Co., Japan)로 농 축하였다. 이후 시료는 동결건조하여 –20°C에서 냉동보관 하며 실험에 사용하였다. 시료의 에탄올 추출물의 최종 수율 은 비발효 우엉, 1차 발효 우엉 및 2차 발효 우엉이 각각 34.6%, 39.6% 43.5%이었다.

    4.DPPH radical 소거능 측정

    비발효 우엉과 발효 우엉 에탄올 추출물의 항산화 활성을 측정하기 위해 Blois MS(1958)의 방법에 DPPH 라디칼 소거 능을 측정하였다. 추출물을 0.1 M sodium acetate buffer(pH 5.5)에 용해하여 7.5×10–5 M 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH, Sigma- Aldrich Co., LLC, USA) 2 mL를 혼합하였다. 혼합액은 37°C에서 30분간 반응시켜 UV/Visible spectrophotometer(HS 3300, Humas Co., Korea)로 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군으로는 합성항산화제인 BHA를 사용하였으며, 시료의 전자공여능(%)은 [1–(시료첨가구의 흡광도/시료무첨가구의 흡광도)]×100의 계산식에 의해 구하였다.

    5.ABTS radical 소거능 측정

    ABTS 라디칼 소거능은 Re 등(1999)의 방법에 따라 측정하 였다. ABTS+를 형성시키기 위해 7 mM 2,2-azinobis(3-ethylbenzothiazoline- 6-sulfonic acid)(ABTS, Sigma-Aldrich Co., LLC, USA)와 2.45 mM K2S2O8을 1:1로 혼합하여 암소에서 14 시간 반응시켰다. 반응액은 413 nm에서 흡광도가 0.7~1.0이 되도 록 0.005 M PBS buffer(pH 7.4)로 희석하였다. 이후 ABTS 용 액 4 mL를 0.1 M sodium acetate buffer(pH 5.5)로 농도별로 희 석한 시료 40 μL에 혼합하여 1분간 반응시키고, 413 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료의 ABTS 라디칼 소거능(%)은 [1–(시료첨가구의 흡광도/시료무첨가구의 흡광도)]×100으로 계산하였다.

    6.총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 측정

    Folin-Ciocalteu 법에 의해 비발효 및 발효 우엉의 총 폴리 페놀 함량을 측정하였다(Pellegrini 등 1999). 시료 1 mL에 증 류수 5 mL, Folin-Ciocalteu reagent(Sigma-Aldrich Co., LLC, USA) 0.5 mL를 혼합하여 8분간 반응시킨 후 10 mL의 7% Na2CO3 를 첨가하고, 증류수로 최종 부피를 25 mL로 맞추었다. 혼합 액은 상온에서 2시간 방치한 후 UV/Visible spectrophotometer 를 이용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질 gallic acid(Sigma-Aldrich Co., LLC, USA)를 사용하여 표준 검량선 을 구하고, 시료추출물의 총 폴리페놀 함량을 산출하였다.

    플라보노이드 함량은 Moreno 등(2000)의 방법에 의해 구하 였다. 100 μL의 10% aluminum nitrite와 100 μL의 1 M potassium acetate 및 4.3 mL의 80% 에탄올을 혼합한 용액에 시료 0.5 mL를 첨가하여 실온에서 40분간 반응시켰다. 이 후 510 nm에 서 반응액의 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 quercetin(Sigma -Aldrich Co., LLC, USA)를 사용하였으며, 표준 검량선을 구 하여 추출물의 플라보노이드 함량을 구하였다.

    7.세포독성 측정

    발효 우엉의 항비만 활성을 평가하기 위해 먼저 3T3-L1 지 방세포에 대한 추출물의 세포독성을 XTT[2,3-bis(2-methooxy-4- nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxy-anilideinnersalt] assay kit를 사용하여 측정하였다. 1×105 cell 농도로 3T3-L1 지방세포를 96 well plate에 분주하고, 24시간 동안 배양하였 다. 1 mL XTT reagent와 20 μL PMS reagent를 혼합하여 working solution을 만들고, 각 well에 배지 부피의 20%에 해당하는 양 을 혼합하였다. 반응액을 37°C, 5% CO2 incubator에서 4시간 동안 배양하여 UV/Vis spectrophotometer(Milton Roy, Inc., Rochester, NY, USA)로 450 nm 흡광도를 측정한 값에서 690 nm의 흡광도 측정값을 제하여 세포독성 값을 산출하였다.

    8.지방세포 분화 및 지방 축적량 측정

    한국세포주은행(Korean Cell Line Bank, Seoul, Korea)에서 분양 받은 3T3-L1 세포는 DMEM 배지에 10% BCS와 1% penicilln-streptomycin(Gibco, Grand Island, NY, USA)을 첨가하 여 배양하였다. 3T3-L1 세포 배양 배지에 분화유도물질인 0.5 mM 3-isobutyl-1-methylxanthin, 1 uM dexamethasone, 5 μg/mL insulin과 에탄올 추출물을 처리하여 지방세포로의 분화를 유 도하였다. 이 후 2일마다 지속적으로 10% FBS, 5 μg/mL insulin 및 여러 농도의 시료에탄올 추출물이 포함된 DMEM 배지로 배양하면서 지방세포 분화 중에 지방축적량의 변화를 살펴 보았다.

    지방세포의 지방축적량은 Blumberg 등(2006)의 방법에 따 라 측정하였다. 3T3-L1 세포를 12 well plate에 분화한 후 배지 를 제거하고, PBS로 세척하였다. 세포에 10% formaldehyde를 처리하고, 5분 간 상온에서 방치한 후 PBS로 세척하였다. 세 척된 세포에 10% formaldehyde를 넣고 4°C에서 1시간 동안 배양하였다. 이 후 10% formaldehyde를 제거하고, PBS로 2번 세척하여 세포를 건조시켰다. 건조된 세포에 지방질에 특이 적으로 반응하는 Oil red O working solution 500 μL를 첨가하 고, 30분 간 실온에서 배양하여 세포 내 축적된 지방성분을 염색시켰다. 세포 내 염색된 Oil red O working solution은 100% isopropanol을 첨가하여 제거하고, 증류수로 3회 세척하여 UV/Vis spectrophotometer(Milton Roy, Inc., Rochester, NY, USA)로490 nm에서 흡광도를 측정하였다.

    9.통계처리

    실험결과는 Statistical Package for the Social Science Program (SPSS, version 21)으로 산출하였다. 실험 결과값은 3회 반복 측정하여 평균±표준편차로 나타내었다. 시료별 결과값의 유 의성 검정은 일원분산분석(one-way ANOVA)을 실시한 다음, Duncan’s multiple range test로 사후검정하였다.

    결과 및 고찰

    1.발효에 따른 DPPH 라디칼 소거능 변화

    비발효 및 발효 우엉 추출물의 DPPH 라디칼 소거능을 측 정한 결과는 Fig. 1에 제시하였다. 비발효와 1차 및 2차 발효 우엉 모두 농도가 증가함에 따라 DPPH 라디칼에 대한 전자공여능이 증가하였다. 모든 측정농도에서 비발효와 발효 우 엉 추출물의 전자공여능은 합성비타민인 BHA에 비해 낮았 다. 비발효 우엉(6.6%)과 1차 발효 우엉 추출물(10.1%)은 62.5 ppm의 농도에서는 전자공여능의 차이가 없었으나, 2차 발효 우엉 추출물의 전자공여능은 17.6%로 유의적으로 항산화 활 성이 증가하였다. 추출물의 농도 125 ppm에서는 비발효 우엉(17.8%), 1차 발효 우엉(27.4%), 2차 발효 우엉 추출물(36.3%) 의 순으로 DPPH 라디칼 소거 활성이 증가하였다. 그러나 250 ppm의 농도에서는 발효와 발효 횟수에 따른 소거 활성에 유 의한 차이가 없어, 측정 농도별로 다른 양상을 나타내었다.

    본 연구결과는 한국산 생우엉 에탄올 추출물의 항산화 활 성을 측정한 Lee MS(2011)의 연구에서 추출물의 농도가 증 가할수록 소거 활성이 증가한 것과 유사하다. 그러나 이는 발 효하지 않은 우엉에 대한 결과로 본 연구에서의 비발효 우엉 에서와는 유사한 경향이나, 측정한 시료 농도가 달라 정량적 인 비교는 어려운 점이 있다. 국내 자생식물 135종의 추출물 을 대상으로 DPPH 라디칼 소거 활성을 측정한 Kim 등(2014)의 연구 결과, 추출물들의 소거능이 0.41~94.84%로 다양하게 나 타났다. 그중에서 가장 효과가 좋은 꽃향유가 94.84%이었 고, 우엉 추출물은 80.55%로 두 번째로 높은 DPPH 소거능을 나타내었다. 천마 에탄올 추출물의 발효 횟수에 따른 항산화 활성을 확인한 연구(Kim 등 2014)에서 추출물의 농도 500, 1,000 ppm의 범위에서는 비발효 천마와 1차 발효 천마 사이 에는 활성에 유의한 차이가 없었으나, 3차로 반복 발효함에 따라 라디칼 소거능이 증가하였다. 현재 기존에 발표된 연구 중에서 우엉을 발효시킨 후 DPPH 라디칼 소거능의 변화에 대해 보고한 연구는 없다. 이와 같은 결과로 볼 때 우엉은 식 용 식물 중에서 항산화 활성이 비교적 우수하며, 이러한 항산 화 효과는 발효에 의해 더 증대되는 것으로 보인다. 발효에 따라 우엉의 DPPH 라디칼 소거 활성이 증가하는 가능한 기 전으로 발효균주인 상황버섯 균사체 성장 시 분비되는 여러 가지 효소에 의해 항산화성이 낮은 화합물이 활성이 높은 물 질로 전환되는 것과, 항산화 활성과 관련된 화합물이 버섯균 사체로부터 유출되고 발효 과정 중에 생성된 유기산, 비타민 C 및 펩타이드 등의 물질들이 라디칼 소거 활성을 증대시키 는 것 등이 있다(Yoon JM 2014).

    2.발효에 따른 ABTS 라디칼 소거능 변화

    우엉 에탄올 추출물의 발효에 따른 ABTS 라디칼 소거능 을 비교한 결과는 Fig. 2와 같다. 추출물의 농도 31.25 ppm에 서는 비발효 우엉(13.8%)에 비해 1차 발효 우엉(24.3%) 및 2 차 발효 우엉(24.3%)의 ABTS 라디칼 소거능이 유의적으로 높게 나타났다. 추출물의 농도 62.5와 125 ppm에서는 비발효 우엉(25.9%, 53.4%), 1차 발효 우엉(41.9%, 71.7%), 2차 발효 우엉(46.5%, 77.0%) 순으로 ABTS 소거 활성이 유의하게 증 가하였다. 또한 1차 발효 우엉과 2차 발효 우엉의 라디칼 소 거 활성이 250 ppm에서는 각각 96.6%, 95.7%로 합성항산화 제인 BHA의 라디칼 소거능(95.1%)과 유사하였다.

    우엉 뿌리를 에탄올로 추출한 후 n-hexane, ethylacetate 및 butanol 분획물을 얻어 항산화 활성을 측정한 Kim 등(2014) 연구에서는 우엉 에탄올 추출물, hexane 분획물, 물 잔류물에 서는 미약한 소거능을 보였으나, ethylacetate 분획에서는 50 μg/mL 농도에서 비타민 C의 34%에 해당하는 환원력을 나타 내어 우수한 ABTS 소거능을 가진다고 보고하였다. 이와 같이 시료의 추출용매와 분획 및 시료 농도 등에 따라 항산화 활성에 차이가 나므로, 향후 연구에서는 우엉의 추출조건과 활성 물질의 정제 등에 따른 다양한 기능성 평가가 이루어져 야 할 것이다. 본 연구에서 발효 우엉 추출물의 ABTS 라디칼 소거능이 DPPH 라디칼 소거 활성에 비해 더 높은 것으로 나 타났다. 이에 대한 이유로 Wang 등(1998)은 라디칼의 종류 및 라디칼과의 결합물질에 따른 차이로 설명하고 있다. 즉, DPPH는 자유 라디칼이, ABTS는 양이온 라디칼이 시료추출 물의 항산화 성분에 의해 소거되는 정도를 평가하게 되는데, 두 종류의 라디칼에 결합하는 페놀성 물질이 다르기 때문에 소거능에 차이가 나는 것으로 보았다. 또한 본 연구에서 발효횟수가 증가함에 따라 라디칼 소거능이 증대되어 다중발효 에 의한 항산화 활성 증대 효과를 확인할 수 있었다. 특히, 250 ppm의 측정농도에서는 1차 발효 우엉 및 2차 발효 우엉 의 소거 활성이 합성항산화제인 BHA와 유사하여 천연항산 화제로서의 활용 가능성을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

    3.발효에 따른 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량

    발효 우엉 에탄올 추출물의 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 측정한 결과는 Table 1과 같다. 비발효 우엉, 1차 발효 우엉 및 2차 발효 우엉의 총 폴리페놀 함량은 각각 118.0 mg/g, 144.0 mg/g, 183.1 mg/g이었다. 비발효 우엉과 1차 발효 우엉에 비해 2차 발효 우엉의 총 폴리페놀 함량이 증가하였 다. Lim & Lee(2014) 연구에서는 우엉 뿌리 메탄올 추출물의 폴리페놀 함량이 14.9 mg/g, ethylacetate 분획물이 818.29 mg/g, n-butanol 분획물이 203.18 mg/g으로 나타나, 본 연구의 비발 효 우엉 에탄올 추출물은 n-butanol 분획물과 유사한 수준의 폴리페놀을 함유하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 본 연구결 과는 Kim 등(2014)의 연구에서 비발효천마 에탄올 추출물 (95.8 mg/g)과 1차 발효천마 에탄올 추출물(143.5 mg/g)의 총 폴리페놀 함량과 유사하였으며, 발효 가시오가피 에탄올 추 출물(29.5 mg/g), 토사자 에탄올 추출물(20.1 mg/g)에 비해 높 았다(Jeon 등 2008; Kim 등 2014).

    우엉 추출물의 플라보노이드 함량은 비발효 우엉이 65.0 mg/g이었다. 1차 및 2차 발효 후에는 플라보노이드 함량이 각각 395.1 mg/g, 401.1 mg/g으로 발효 전에 비해 유의적으로 증가하였으나, 발효횟수에 따른 유의한 차이는 없었다. Park 등(2012)의 연구에서는 발효 후에 총 폴리페놀과 플라보노이 드 함량이 증가하는 가능한 기전으로 천연물에 함유되어 있 는 주된 항산화 물질인 phenolic compound와 flavonoid 화합물 이 유산균 발효 과정 중에 protease, amylase 및 lipase 등의 효 소에 의해 가용성 페놀성 물질로 전환되어 함량이 증가하는 것으로 보았다. 또한 Yoon JM(2014)은 발효주 균사체에 의한 발효가 진행됨에 따라 결합된 고분자 페놀화합물이 저분자 로 분해 또는 파괴되어 새로운 페놀화합물들이 생성되어 총 폴리페놀 함량이 증가하는 것으로 설명하였다. 이와 같이 본 연구에서도 상황버섯 균사체 발효에 의해 발효 우엉의 총 폴 리페놀과 플라보노이드 함량이 증가하였으며, 여기에 기인하 여 DPPH와 ABTS 라디칼 소거 활성이 증대된 것으로 사료된 다. 또한, 각 발효 단계 중 균사체에 의해 분비되는 여러 가지 효소의 작용으로 페놀성 물질의 함량이 증대되어 1차 발효 보다 2차로 반복발효 시 총 폴리페놀과 플라보노이드의 함량 이 증가하는 것으로 유추되므로, 추후 상황버섯 균주의 생장 량에 따른 항산화 물질의 함량에 대한 분석연구가 필요할 것 으로 보인다.

    4.세포독성 및 발효에 따른 지방세포 분화 억제 활성

    발효 우엉 에탄올 추출물의 3T3-L1 지방세포에 대한 세포독성을 측정한 결과는 Fig. 3과 같다. 추출물의 농도 범위 1, 10, 100, 300, 500 및 1,000 μg/mL에서 세포독성을 측정하였으 며, 추출물 대신 DMSO를 사용한 대조구의 cell viability에 대 한 백분율로 결과를 나타내었다. 비발효 우엉 및 발효 우엉 추 출물의 농도 300 μg/mL까지는 3T3-L1 지방세포의 cell viability 가 83% 이상으로 지방세포의 생장에 영향을 미치지 않았다. 따라서 1, 10, 100, 300 μg/mL의 시료추출물을 세포에 처리하 여 지방세포 분화 억제능을 측정하였다.

    발효 우엉 에탄올 추출물의 지방세포 분화 억제 활성에 대 한 결과는 Fig. 4에 제시하였다. 세포 내의 중성지방과 콜레 스테롤 에스터만 염색하여 adipogenesis 과정 중 지방 축적을 평가하는 가장 일반적인 방법인 Oil red O 염색 방법을 이용 하여 3T3-L1 지방세포에 우엉 추출물을 첨가하고, 분화 7~10 일째에 축적된 지방 함량을 측정한 결과, 모든 시료에서 농도 의존적으로 지방 축적량이 감소하였다. 또한 추출물의 농도 10, 100 및 300 μg/mL에서 비발효 우엉(97.3%, 91.1%, 83.4%)> 1차 발효 우엉(94.8%, 81.8%, 74.4%)>2차 발효 우엉 추출물 (90.4%, 73.8%, 64.5%)의 순으로 지방 축적량이 유의적으로 감소하여, 발효가 진행됨에 따라 유의적으로 비만 억제 효과 가 있는 것으로 나타났다. 따라서 3T3-L1 지방세포의 중성지 방 생성 억제 효과는 2차 발효 우엉 추출물이 가장 높았으며, 측정한 농도 이내에서는 지방세포에 대한 독성도 없으므로 발효 우엉은 항비만 활성을 갖는 소재로 활용 가능성이 있는 것으로 사료된다. 본 연구에서 발효 우엉 추출물의 지방 생성 억제는 기와층버섯 메탄올 추출물 및 차가버섯 ethylacetate 분획물과 유사하였으며(Kang 등 2007), 천년초 에탄올 추출 물(Kim 등 2011)보다는 낮았다. 본 연구결과, 발효에 의해 adipogenesis 과정 중 우엉의 지방 축적 억제 활성이 증가되었 으며, 이러한 효과는 다중발효를 통해 더 증대되는 것으로 보 인다. 향후 우엉의 추출조건과 항비만 활성에 대한 작용기전 등이 규명된다면 기능성식품 및 의약품의 천연물 신소재로 서 활용 가치가 높을 것으로 생각된다.

    요약 및 결론

    본 연구는 식용미생물인 상황버섯 균사체로 발효시킨 우 엉의 항산화 활성 및 항비만 활성의 변화를 분석하였다. 비발 효 우엉 및 발효 우엉 추출물은 DPPH 라디칼 소거에 의한 항산화 활성을 가지며, 일부 농도에서 발효 횟수가 증가함에 따라 증대되는 것으로 나타났다. ABTS 라디칼 소거능은 추 출물의 농도 62.5와 125 ppm에서 비발효<1차 발효<2차 발효 우엉 순으로 증가하였다. 특히 1차 발효 및 2차 발효 우엉의 소거 활성은 250 ppm의 농도에서 합성항산화제인 BHA와 유 사하였다. 총 폴리페놀 함량은 발효에 의해 증가하여 비발효 <1차 발효<2차 발효 우엉 에탄올 추출물 순으로 나타났다. 비발효 우엉에 비해 1차 발효 우엉과 2차 발효 우엉의 플라 보노이드 함량이 유의적으로 높았으나, 발효횟수에 따른 유의한 차이는 없었다. 총 폴리페놀과 플라보노이드는 라 디칼 소거 작용에 의해 항산화 활성을 나타내므로, 본 연구 의 DPPH 라디칼과 ABTS 라디칼 소거 활성의 증가는 발효에 의해 증대된 폴리페놀과 플라보노이드에 기인하는 것으로 보인다. 3T3-L1 지방세포의 분화 중 지방 축적량은 추출물의 농도 10, 100 및 300 μg/mL에서 비발효 우엉>1차 발효 우 엉>2차 발효 우엉 추출물의 순으로 유의적으로 감소하여, 발 효에 따라 항비만 활성이 증가되었다. 따라서 우엉의 항산화 및 항비만 활성이 발효에 의해 증가됨을 알 수 있으며, 이러 한 효과는 2차 발효에 의해 더 증대되어 기능성식품 및 의약 품 신소재 개발 시 다중발효의 활용 가능성을 확인할 수 있 었다.

    Figure

    KSFAN-28-752_F1.gif
    The electron donating ability of ethanol extract from non-fermented and fermented Arctium lappa L. using the DPPH assay.

    NFA: Non-fermented Arctium lappa L., 1st FA: Fermented Arctium lappa L., 2nd FA: Fermented Arctium lappa L. twice, Values represent the mean±S.D. (n=3), Mean with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.

    KSFAN-28-752_F2.gif
    The electron donating ability of ethanol extract from non-fermented and fermented Arctium lappa L. using the ABTS assay.

    NFA: Non-fermented Arctium lappa L., 1st FA: Fermented Arctium lappa L., 2nd FA: Fermented Arctium lappa L. twice, Values represent the mean±S.D.(n=3), Mean with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.

    KSFAN-28-752_F3.gif
    Cell viability of ethanol extracts from non-fermented and fermented Arctium lappa L. on 3T3-L1 by XTT assay.

    NFA: Non-fermented Arctium lappa L., 1st FA: Fermented Arctium lappa L., 2nd FA: Fermented Arctium lappa L. twice, Values represent the mean±S.D. (n=3), Mean with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.

    KSFAN-28-752_F4.gif
    Effect of ethanol extract obtained from Arctium lappa L. on adipose conversion during the differentiation of 3T3-L1 preadipocytes.

    NFA: Non-fermented Arctium lappa L., 1st FA: Fermented Arctium lappa L., 2nd FA: Fermented Arctium lappa L. twice, Values represent the mean±S.D. (n=3), Mean with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.

    Table

    Contents of total polyphenols and flavonoids of ethanol extracts from non-fermented and fermented Arctium lappa L.

    NFA: Non-fermented Arctium lappa L., 1st FA: Fermented Arctium lappa L., 2nd FA: Fermented Arctium lappa L. twice,
    2)mg of total polyphenol content/g of non-fermented and fermented Arctium lappa L. based on hesperitin as standard,
    3)mg/of flavonoids content/g of non-fermented and fermented Arctium lappa L. based on quercetin as standard,
    4)Date are expressed as Mean±S.D. (n=3),
    5)Mean with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.

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