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ISSN : 1225-4339(Print)
ISSN : 2287-4992(Online)
The Korean Journal of Food And Nutrition Vol.25 No.2 pp.357-361
DOI :

환삼덩굴 메탄올 추출물의 in vitro 항산화 및 항암 활성

이연리*․김기연**․이상훈․김민영․박혜진․†정헌상
*대전보건대학 식품영양과
**대전보건대학 전통조리과, 충북대학교 식품공학과

Antioxidant and Antitumor Activities of Methanolic Extracts from Humulus japonicus

†Heon Sang Jeong, Youn Ri Lee*, Ki-Youn Kim**, Sang Hoon Lee, Min Young Kim, Hye Jin Park
Dept. of Food Science and Technology, Chungbuk National University, Cheongju 361-763, Korea
*Dept. of Food and Nutrition, Daejeon Health Sciences College, Daejeon 300-711, Korea
**Dept. of Traditional Cookery, Daejeon Health Sciences College, Daejeon 300-711, Korea

Abstract

To evaluate the antioxidant and potential of Humulus japonicus, total polyphenol and flavonoid content, radical scavenging activities, and antitumor activities were measured. The total polyphenol and flavonoid contents of the methanol extracts from Humulus japonicus were 30.13±1.13 and 13.61±0.49 ㎎ gallic acid equivalent/g extract, respectively. DPPH radical and hydroxyl radical scavenging activities of methanol extracts of Humulus japonicus were 60% and 35%, respectively. The Humulus japonicus higher activities of anticancer activities on liver cancer cell lines compared to other cancer cell lines.

19_이연리외.pdf460.8KB

서 론

 최근 경제성장과 식생활의 변화에 따라 각종 성인병 및 만성질환이 지속적으로 증가하고 있으며, 건강 지향적으로 변화함에 따라 소비자들은 항균 및 항산화 효과를 가지고 있는 웰빙(well-bing)형 기능성식품에 관심이 집중되고 있다(Min 2010). 이에 따라 천연물을 대상으로 한 연구가 활발히 수행되면서 항균, 항산화, 항암, 면역력 강화 등 천연물의 기능성과 천연물에 함유되어 있는 2차 대사산물의 생리활성 효과에 대한 연구가 주요 관심사가 되고 있다(Park & Kim 1992). 따라서 단순한 식품으로서가 아니라 생체에 영향을 미치는 효과와 기능으로서의 생체방어, 생체리듬조절 및 질병의 회복과 노화억제 등 생명활동에 대한 식품의 생리조절 능력을 가진 기능성식품에 관심이 집중되고 있다(Yoon 2005).

활성산소는 노화, , 관절염 등에 직 간접적으로 생체 장애를 일으키는 원인으로 알려져 있다(Reiter RT 1995). 활성소를 조절할 수 있는 항산화제는 superoxide dismutase, catalase, glutathione reductase 등의 효소 계열의 예방적 항산화제(Duh 1999)phenol성 화합물, tocopherol, ascorbic acid, carotenoid, glutathione, 아미노산 등의 천연항산화제가 있으며(Osborn & Akoh 2003), 합성 항산화제인 butylated hydroxyanisole(BHA)butylated hydroxy toluene(BHT) 등은 안전성에 대하여 논란이 제기되어, 현재에는 허용대상 식품이나 사용량이 법적으로 엄격히 규제되어 있다(Yen & Hsieh 1998). 이처럼 천연으로부터 산화반응 및 radical의 반응성을 억제할 수 있는 항산화물질을 찾는 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 일부는 상품화되고 있다.

환삼덩굴(Humulus japonicus)은 삼과에 속하는 1년초로서, 78월에 개화하는 자웅이주의 식물이며, 우리나라 전역과 동아시아지역에 주로 분포하고 있다. 약리작용으로는 혈압강하작용, 이뇨작용, 항균작용들이 알려져 있다(Park 2000). 환삼덩굴에 관한 연구로는 환삼덩굴의 항산화성(Park 1994)

식용유지의 항산화 및 항돌연변이에 대한 효과(Park 1995)에 대하여 보고한 바 있다. 따라서 본 연구는 식물자원으로 풍부하게 존재하는 환삼덩굴을 메탄올로 추출하여 다양한 항산화 활성 및 항암활성을 측정하여 기능성소재로서의 이용가능성을 보고자 하였다.

재료 및 방법

1. 실험재료

 본 연구에 사용된 시료는 2010년에 한국식물추출물은행에서 환삼덩굴메탄올 추출물을 분양을 받아서 사용하였고, Folin-Ciocalteu reagent, gallic acid, DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl), EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid), 2-deoxyribose, TCA(trichloroacetic acid), TBA(tribromoacetic acid) 등은 Sigma- Aldrich(St. Louis, MO, USA) 제품을 사용하였으며, 모든 시약은 특급시약을 사용하였다 

2. 환삼덩굴 메탄올 추출물의 항산화성분 함량 측정

 추출물에 대한 총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalte reagent추출물의 폴리페놀성 화합물에 의해 환원된 결과, 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 분석하였다(Dewanto 2002).추출물 50 2% Na2CO3 용액 1 를 가한 후 3분간 방치하여 50% Folin-Ciocalteu reagent 50 를 가하였다. 30분 후, 반응액의 흡광도 값을 750 에서 측정하였고, 표준물질인 gallic acid를 사용하여 검량선을 작성하였으며, 시료 g 중의 gallic acid equivalent(GAE, dry basis)로 나타내었다. 총 플라보노이드 함량은 추출물 250 에 증류수 1 5% NaNO2 75 를 첨가한 다음, 5분 후 10% AlCl36H2O 150 를 가하여 6분간 방치하고 1 N NaOH 500 를 가하였다. 11분 후, 반응액의 흡광도 값을 510 에서 측정하였다(Jia 1999). 표준물질인 gallic acid를 사용하여 검량선을 작성하였으며, 시료 g 중의 gallic acid equivalent(GAE, dry basis)로 나타내었다.

3. 환삼덩굴 메탄올 추출물의 radical 소거활성 측정

 DPPH radical 소거활성은 Blois MS(1958)의 방법을 변형하여 측정하였다. 추출물 0.2 0.2 mM DPPH 용액(99.9% ethanol에 용해) 0.8 를 가한 후, vortex mixer10초간 진탕하고 30분 후에 분광광도계(UV-1650PC, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 525 에서 흡광도를 측정하였다. Hydroxyl radical 소거활성은 Halliwell (1987)의 방법에 의거하여 10 nM FeSO4EDTA 200 , 10 mM 2-deoxyribose 200 , 0.1M 인산완충액 1.39 에 추출물 10 를 넣고 10 mM H2O2 200 용액으로 radical 생성을 유도하여 37에서 4시간 반응하였다. 2.8% TCA로 반응을 정지시키고 0.8% TBA 용액을 첨가하여 10분간 끓여 발색한 뒤 반응액을 냉각하여 532 에서 흡광도를 측정하였다.

4. 메탄올 추출물의 in vitro 항암활성 측정

 본 실험에서 사용한 암세포는 인체 대장암세포(HCT-116), 폐암세포(A-549), 위암세포(AGS) 및 간암세포(Hep-G2)를 한국세포주은행(KCLB)에서 분양 받아 사용하였다. 각각의 세포는 10% fetal bovine serum(FBS)100 U/ penicillin G, 50 / streptomycin을 첨가한 RPMI-1640(Gibco Co., NY, USA)을 사용하여 37, 5% CO2 배양기에서 배양하였으며, 세포 밀도가 높아지면 5분간 trypsin-EDTA를 처리하여 계대배양을 실시하였다. 환삼덩굴 메탄올 추출물의 암세포주 증식에 미치는 영향은 Ishiyanma (1996)의 방법에 따라 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide(MTT) assay로 실험하였다. , 1×105 cell/well 농도로 96 well plate100 씩 분주한 후 37, 5% CO2 배양기에서 24시간 배양 후, 전 배양에 사용된 배지를 제거하고 배지에 일정 농도로 희석된 추출물 100 를 첨가하여 다시 24시간 배양하였다. 배양 완료 후 2 / 농도의 MTT시약을 well10 씩 분주한 다음 37, 5% CO2 배양기에서 4시간 배양한 후 MTT시약이 포함된 배지를 제거하고, dimethyl sulfoxide(DMSO) 100 를 가한 다음 상온에서 발색시키고, ELISA microplate reader (ELx 808, BioTek Inc., Winooski, VT, USA)를 이용하여 540 에서 흡광도를 측정하였다. 각각의 암세포증식 억제율은 다음의 식에 따라 생존율로 표시하였다.

5. 통계처리

 실험 결과는 평균값과 표준편차로 나타내었으며, 통계처리는 SPSS(statistical package for social sciences, version 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 one-way ANOVA 석을 실시한 후 Duncan's multiple range test로 유의성을 p<0.05 수준에서 검증하였다.

결과 및 고찰

1. 환삼덩굴의 항산화성분

 페놀성 화합물은 식물계에 널리 분포되어 있는 물질로 다양한 구조와 분자량을 가지며, 페놀성 화합물의 phenolic hydroxyl기가 단백질과 같은 거대분자와의 결합을 통해 항산화, 항암 및 항균 등의 생리기능을 가지는 것으로 알려져 있다(Choi 2003). 환삼덩굴의 총 폴리페놀 함량과 플라보노이드 함량은 각각 30.13, 13.61 /g으로 나타났다(Table 1). Lee (2012)황국과 백국 메탄올 추출물에서 총 폴리페놀 함량이 각각 5.09, 1.57 g/100 g 나타내었다. Jung (2007)은 약용식물인 진피, 매자나무 뿌리, 매자나무 줄기, 상백피, 석곡, 석창포, 취나물, 택사, 호장근을 대상으로 총 폴리페놀 함량을 조사한 결과, 각각 86.7, 254.9, 436.2, 234.0, 104.9, 249.1, 655.0, 76.2, 725.8 /의 함량을 나타내었다. Lee (2011)은 복분자, 산수유, 울금의 총 폴리페놀 함량은 각각 16.30, 0.94, 21.10 /g 함량을 나타내었다. Lee (2012)은 황기와 몽고황기에서 플라보노이드 함량은 각각 11.3, 13.3 /g 함량을 나타내었다. Lee (2011)은 국내산 산채류의 메탄올 추출물의 폴리페놀 함량을 보면 산부추(8.2 /g), 잔대(10.9 /g), 더덕(12.4 /g), 멸가치(21.5 /g), 그리고 개시호(25.7 /g) 돌단풍이(270.1 /g), 기린초(194.1 /g), 광대싸리(184.1 /g), 까치수영(166.0 /g), 송이풀(151.6 /g), 짚신나물(114.0 /g)의 폴리페놀 함량이 평가되었다. 식물류의 생리활성은 free radical의 소거를 특징으로 하는 폴리페놀 및 플라보노이드 화합물의 함유량에 의존적이므로, 대부분의 식물류는 이들 물질의 함량에 따라 항산화활성이 증가하는 경향을 보인다(Jung 2004). 한약재나 약용식물류를 이용한 항산화 활성의 검정 결과, 대부분의 식물류에서 항산화능이 확인되었으며(Nam & Kang 2000; Jung 2004), 활성은 시료 중의 총 페놀 및 플라보노이드류에 의존적이나, 그 양이나 성분이 식물의 종류에 따라 매우 상이한 것으로 보고되어 있다(Kim 2004).

Table 1. otal polyphenol and flavonoid contents of methanol extracts from Humulus japonicus

2. 환삼덩굴 메탄올 추출물의 항산화 활성평가

 DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) assay는 빠르고 간단하게 이용할 수 있는 측정법으로, 식물이나 식품 추출물 또는 단일 화합물의 항산화능을 측정하기 위해 널리 사용되는 방법이다(Shi 2009). 환삼덩굴 메탄올 추출물의 DPPH radical 소거능의 결과는 2 /에서 60%의 소거능을 보였다(Table 2). Kim (2006)은 해조류 메탄올 추출물 7종의 DPPH radical 소거능(6 /) 결과, 괭이 모자반(Sargassum horneri)83%로 가장 높았고, 참김(Porphyra tenera)에서 32%로 가장 낮게 나타났다. Jo (2011)6년근 인삼뿌리를 부위별로 나눈 주근, 세근 DPPH radical 소거능의 IC50% 값은 각각 13.8, 7.08/로 나타났다.

Table 2. Radical scavenging activity of methanol extracts from Humulus japonicus

Hydroxyl radical은 생물체에서 형성되는 극히 민감한 free radical로서 세포에 손상을 주어 질병을 일으키는 것으로 알려져 있으며(Bloknina 2003), DNA의 파괴, 돌연변이 및 세포독성 등에 영향을 주고 불포화지방산에서 지질과산화의 진행을 촉진하는 물질 중에 하나로 보고하였다(Hochestein & Atallah 1988). 환삼덩굴 메탄올 추출물의 hydroxyl radical 소거능은 2 /에서 35%로 높은 활성을 나타내지는 않았다. Kim (2006)은 해조류 메탄올 추출물 7종의 hydroxyl radical 소거능(6 /) 결과, 괭이 모자반(Sargassum horneri)87%로 가장 높았고, 홍조지누아리(Grateloupia filicina)35%로 가장 낮은 결과를 보였다.

3. 환삼덩굴 메탄올 추출물의 in vitro 항암 활성평가

 환삼덩굴 메탄올 추출물의 인체 대장암세포(HCT-116), 폐암세포(A-549), 위암세포(AGS) 및 간암세포(Hep-G2) 증식에 미치는 영향을 살펴본 결과가 Fig. 1과 같다. 특히 간암세포주에서 0.5 /에서 50% 암 성장억제율이 높게 나타났다. 하지만 다른 암세포에서는 억제효과를 나타내지 않았다. Do (2005) 등은 간암세포의 경우 정향, 지유, 호장근에서 각각 69, 50, 45% 암세포성장억제를 나타내었다. Lee (1999)은 국화인 에키네시아 꽃봉우리, 잎줄기 및 뿌리의 메탄올 추출물이 간암, 폐암, 인간유래 백혈암 및 마우스 백혈암 등 4종의 암세포주에 대하여 강한 억제 활성을 나타내었다고 보고하였다. 이상의 결과를 종합해 보면, 환삼덩굴이 특히 간암세포에서 항암활성이 높게 나타나서 항암활성의 물질을 분리하고 특성을 규명하기 위한 추가적인 연구가 수행되어야 할 것 같다.

Fig 1. Comparison of anticancer activities for AGS, A-549, Hep-G2 and HCT-116 cells after treatment with 0.125, 0.25, 0.5 and 1 ㎎/㎖ methanol extracts of Humulus japonicus for 24 hr using MTT assay.

요약 및 결론

 천연식물 자원으로 풍부하게 존재하는 환삼덩굴의 기능성 소재로서의 가능성을 알아보기 위하여 환삼덩굴 메탄올 추출물에 대한 항산화활성 및 in vitro 항암활성을 측정하였다. 환삼덩굴 추출물의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 각각 30.13 13.61 /g으로 나타났다. 환삼덩굴 메탄올 추출물에 대한 DPPH radical hydroxyl radical 소거활성을 농도 의존적으로 비례하는 경향을 보였으며, IC50% 측정한 각각 4.64, 5.18의 소거활성을 보였다. 환삼덩굴 메탄올 추출물에 대한 in vitro 항암활성을 측정한 결과, 간암세포주의 0.5 / 농도에서 50% 암세포 성장억제를 보였지만, 다른 암세포에서는 억제효과를 나타내지 않았다.

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