초음파를 이용한 개망초로부터 페놀화학물 추출 및 생리활성

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 개망초 추출물의 생약제 가능성을 검증하기 위해 초음파를 이용하여 페놀화합물 추출 및 추출물의 생리활성을 분석하였다. 초음파는 유효성분을 효율적으로 얻기 위해 사용되는 방법 중 하나이며, 초음파 처리시 공동현상(cavitation)에 의한 충격력과 교반에 의해 유효성분 추출이 증진된 것을 확인할 수 있었다. 15분, 45분, 75분, 24시간(정치 추출) 동안 추출 및 처리를 하였을 때, 정치 추출에서는 24시간을 제외한 나머지 시간 변화에 따른 수득률 차이가 미미하였고, 초음파 추출법에서는 75분 동안 처리하였을 때 가장 높은 수득률을 보였다. 최대 수득률은 정치 추출에서 줄기 6.0%, 잎 34.8%이며, 초음파 추출에서는 줄기 9.9%, 잎 37.4%로 두 방법을 비교해 보았을 때 초음파 처리시 각각 1.65배, 1.08배 증진하였다. 개망초 추출물의 total polyphenol 및 flavonoid compound 함량은 정치 추출하였을 경우 75분 까지 함량의 차이가 거의 없었다. 초음파 추출에서는 75분 추출했을 때 가장 많은 compound 함량이 측정되었으며, 이때 total polyphenol compound 함량은 줄기는 3.16 ㎎/g, 잎은 24.80 ㎎/g이었다. Total flavonoid compound 함량은 줄기는 2.61 ㎎/g, 잎은 22.93 ㎎/g이었다.
항산화능 측정은 DPPH와 ABTS 방법을 이용하였고, DPPH assay 결과는 라디칼을 50%로 감소시키는 농도(RC50, Reducible Concentration 50%)는 줄기 340 ㎍/㎖, 잎 95 ㎍/㎖이며, 합성항산화제인 BHA는 90 ㎍/㎖이었다. ABTS assay로 측정한 RC50은 줄기 320 ㎍/㎖, 잎 100 ㎍/㎖이며, BHA는 75 ㎍/㎖이었다.
또한 flavonoid의 여러 효능중 하나인 항균활성을 알아보기 위해 그람 양성균인 Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Bacillus megaterium, Lactobacillus plantarum과 그람 음성균인 Escherichia coli, Salmonella enterica를 사용하였다. 그람 양성균에 대해 농도 1,000 ㎍/disc일때 clear zone은 순서대로 줄기는 3.66 mm, 1.66 mm, 3.00 mm, 0 mm이고 잎은 5.00 mm, 2.33 mm, 4.66 mm, 0.66 mm로 나타났으며, 그람 음성균에서는 둘 다 clear zone이 나타나지 않았다.
마지막으로 플라보노이드의 항암 효과를 알아보고자 MTT assay을 수행한 결과 HeLa cell(자궁경부암 세포)에서 줄기는 44.17%, 잎은 62.66%의 세포 사멸효과를 나타냈으며, KB cell(구강 표피암 세포)에서 줄기는 31.55%, 잎은 51.23%의 세포 사멸효과를 나타냈다.
본 연구 결과를 통하여 기존의 정치 추출 보다 초음파 추출의 수득률 증진 및 추출 시간 단축을 확인할 수 있었다. 또한 추출물의 항산화, 항균, 항암 활성을 확인 할 수 있었으며, 더 나아가 추출 성분의 동정 및 분석을 통해 항암활성을 갖는 성분 탐색에 대한 연구가 필요 할 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was performed to investigate the physiological activities and extraction yield of Erigeron annuus. Both ultrasonification (U.S) and Stationary incubation (S.I) were used as the extraction means. The extraction time performed in present experiment was 15 min, 45 min, 75 min and 24 hr (treated only in S.I). The highest yield was acquired with U.S for 75 min, and the extraction yield from leaves and stem were 37.4% and 9.9% respectively. Also contents of polyphenol and flavonoid compounds showed the highest in U.S for 75 min. To investigate the anti-oxidant potential of E. annuus, the extracts from this plant were compared with the BHA (synthetic antioxidants) by using DPPH and ABTS methods. From results of DPPH radical scavenging activity (RSA), it was found that RC50(reducible concentration 50%) of leaf and stem extract was 95 ㎍/㎖ and 340 ㎍/㎖, respectively, with that BHA 90 ㎍/㎖. Also RC50 of extracts's RSA based on ABTS was 100 ㎍/㎖ in leaf, 320 ㎍/㎖ in stem and 75 ㎍/㎖ in BHA. Although the overall anti-bacterial effect of E. annuus was very low, the inhibition effect against the Gram-positive bacteria was better than on the Gram-negative bacteria. In anti-cancer experiments, the best results were obtained when the HeLa cells were treated for 48 hr with the extracts (final concentration of 1 ㎎/㎖) of leaves and stems, with the cell death rate of 62.66% and 44.17%. Similarly, when the KB cells were treated for 48 hr with the same concentration, the cell death rate was 51.23% and 31.55%, respectively. According to the results of this study, ultrasonification showed higher yield with decreased extraction time compared to the stationary incubation method. Also, it was confirmed that the extracts had antioxidant and anti-cancer activities. With such acquired data, further studies may be directed to finding components that possess anti-cancer activities by purification and analysis.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 2
• 2.1 식물 재료 2
• 2.2 시약 및 기기 2
• 2.3 추출 방법 및 수득률 2
• 2.4 Flavonoid compound 추출 3
• 2.5 Total polyphenol 및 flavonoid compound 함량 측정 3
• 2.6 Flavonoid의 농도별 준비 3
• 2.7 항산화능 측정 4
• 2.8 Agar disc diffusion을 통한 항균활성 측정 4
• 2.9 세포독성 5
• 2.10 통계처리 5
• Ⅲ. 결과 6
• 3.1 추출방법에 따른 수득률 6
• 3.2 Total polyphenol 및 flavonoid compound 함량 6
• 3.3 Flavonoid의 항산화능 6
• 3.4 Flavonoid의 항균 활성 7
• 3.5 암세포에 대한 추출물의 세포사멸 효과 7
• Ⅳ. 고찰 9
• Ⅴ. 참고문헌 21
• ABSTRACT 25