44(3) : 242∼ 252 (2013)
242
오갈피나무의 계통별, 부위별, 추출용매별 생리활성물질 분석 및 기능적 특성
정지은*·백효은·오득실·위안진·윤병선 전남산림자원연구소
Functional Properties and Biological Activity of Breeding Lines, Parts, and Various solvents from Acanthopanax
Jeong Ji-Eun
*, Baek Hyo-Eun, Oh Duk-Sil, Wi An-Jin, and Yoon Byeong-Sun
Jeonnam Forest Resources Research InstituteAbstract − This study was evaluated to biological activity of breeding lines from Acantopanax( A. sessiliflorus: ASF, A. kore- anum: AKN, A. chiicanensis: ACS, A. senticosus: AST) and parts(root, stem, fruit, and leaf) and various extracted sol- vents(100% water, 100% EtOH, 50% EtOH). Total polyphenol content of AKN root in 100% water extracts was high detected 464.46 mg/100 g. Total flavonoid content in the leaf was significantly higher than in other parts. The content of total sugars was high in the 50% EtOH extracts and fruit. The major free amino acids were arginine in all extracts. The content of arginine was detected in the root of AKN(1.807 mg/100 mg). Contents of eleutheroside B, E were high detected in 100% water extracts.
Antioxidative capacity in the leaves of AKN was the higher than other extracts(EC50 = 84.8µg/mL). The results would be useful for understanding of the physiological properties of AKN extracts.
Key words − Acanthopanax, breeding lines, parts, solvent extraction, biological activity
유용 식물자원으로 두릅나무과(Araliaceae)에 속하는 오가 피(Acanthopanax species sessiliflorus Rupr & Maxim)는 낙엽성 활엽관목으로 그 생김새는 산삼을 닮았으며 한국의 지리산, 일본, 중국 등에 분포하고 주로 깊은 산지의 계곡 에서 서식한다. 특히 가시오가피 추출물은 한방에서 오랫동 안 사용되어져 왔던 약재 중의 하나로 다양한 연구가 최근 까지 계속해서 수행되어 오면서 약리학적 또는 생리학적으 로 의미 있는 연구 결과들이 보고되어졌다.1)
우리나라에 자생하는 오갈피나무는 오갈피나무(A. sessili- florus), 섬오갈피나무(A. koreanum), 지리오갈피나무(A.
chiicanensis), 가시오갈피나무(A. senticosus) 등 15종이 분포 하고 있다.2)오갈피속 식물들은 예로부터 우리나라와 중국 에서 식물종간의 구별 없이 오갈피나무로 통칭하여 왔으며 혈압강하작용,3) 간기능 보호작용,4)조혈촉진 및 면역기능 증진작용,5) 혈중 콜레스테롤 저하작용,6) 항산화작용,7) 항알 러지작용,8) 항암작용9) 등을 가지는 것이 과학적으로 규명되 어 건강 기능성 식품을 포함한 여러 분야에서 관심과 사용
이 증가하는 추세에 있다. 그 유래를 보면 허준의 동의보감, 세종조의 향약집성방, 중국의 신농본초경, 본초강목 등의 고 서에 오갈피류를 한약재로 사용한 기록이 전해오고 있다.
향약집성방에는 오래 복용하면 몸을 가볍게 하고 늙음을 견 디게 한다하였고(久服卽輕身耐老), 신농본초경에는 귀중한 상품으로 기록되어 있다. 대부분의 오갈피 속의 근피 및 수 피에는 eleutheroside A~E, sesquflerpene, sterol, sesamin, savinin, chlorogenic acid 등이, 잎에는 myoinositol, antoside, quercetin-7-rhamnoside, 열매에는 anthocyanin과 pectin 화합 물이 함유되어 있다.10-15)
오갈피는 다양한 약리작용과 생리활성 성분을 지니고 있 어 의학 및 약리분야에서 많은 연구가 이루어졌다. 오갈피 는 인삼과 더불어 대표적인 강장약이며 adaptogenic activity 가 강하다. 동물실험결과 syringaresinol은 스트레스로 인한 성욕저하를 방지하고 lignan류는 아미노산의 incorporation 을 증가시켜 단백질의 합성을 촉진시킨다. Cai XF는 A.
gracilistylus의 배당체분획을 관상동맥폐색에 의한 급성심근 허혈증상을 일으킨 실험동물에게 정맥주사하면 심장박동수 와 혈압이 정상화 되며, 또한 혈중 젖산농도와 creatine
*교신저자(E-mail):[email protected] (Tel): +82-61-336-6300
kinase 활성이 현저하게 감소한다고 하였다. Acanthoside B, D는 sGPT, sGPT의 비정상적인 상승을 정상화하고, acanthoside D에는 항지간(沆脂肝)작용에 있어 간세포 보호 작용을 하는 것으로 보고되고 있다. A. koreanum의 CH2Cl2 분획에서 분리된 acanthoic acid는 TNF-α로 자극한 사람의 대장암세포주인 HT-29로부터 IL-8의 분비를 억제한다. 또 한 trypsin으로 자극한 백혈병세포주인 HMC-1로부터의 TNF-α의 분비를 억제한다고 밝혔다(in vivo).16)
이러한 다양한 약리효과를 가진 오갈피에 대한 많은 임상 적 연구가 이루어져 왔지만, 주로 나무의 근피나 줄기에서 추출된 것에 한정되어 있다. 오가피는 줄기 외에도 잎, 열 매, 뿌리 등 부위에 따라 약리적 효능이 다를 것으로 판단 되지만 부위별, 추출 용매별 유용 성분 함량 비교 연구는 미 비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 계통별(오갈피나무, 섬오갈피나무, 지리오갈피나무, 가시오갈피나무), 부위별(잎, 뿌리, 줄기, 열매) 및 추출용매별(100% water, 50% EtOH, 100% EtOH)로 존재하는 이화학적 생리활성물질을 분석하 고, 당류, 유리아미노산, 기능/지표 물질에 대하여 연구하였다.
재료 및 방법
실험재료 − 본 실험에 사용한 계통별 오갈피나무 4종(오 갈피, 섬, 지리, 가시)은 전남 해남군소재 약재공급자(해남 농장, 전남)에서 구입하여 사용하였으며, 전라남도 산림자원 연구소 위안진연구관의 감정을 거친 후 실험에 사용하였으 며, voucher specimen은 전라남도 산림자원연구소에 보관되 어 있다. 오갈피나무를 수집하여 각 부위를 분리·건조 후 시료로 사용하였다(Table I). 오갈피나무의 추출용매에 따른
성분조사를 위해 건조된 4종의 오갈피를 부위별(오갈피, 지 리오갈피 잎 미포함)로 분쇄하여 약 20 g의 시료를 가속용 매추출장치(ASE 350, DIONEX, USA)를 이용하여 100%
distilled water~100% EtOH로 100oC에서 5분간 추출하고, 추출액은 감압농축(EYELA, JAPAN)하여 건고시킨 후 증류 수 10 mL로 용해시켜 시험용액으로 사용하였다.
총 폴리페놀(Total Polyphenols) 함량 분석 함량 분석 − 총 페놀 화합물 함량은 Folin-Denis방법에 따라 분석하였 다.17) 각 시료 추출물을 1 mg/mL 농도로 조제한 후, 이 시 료액 0.2 mL에 0.75% Na2CO3 0.8 mL 첨가하고, 1N Folin
& Ciocalteau's phenol reagent 1 mL를 첨가한 후 실온에서 30분 방치한 후 765 nm에서 분광광도계(UV/VIS spectropho- tometer, Optizen 3220bio)로 흡광도를 측정하였다. 총 폴리 페놀 함량은 표준물질 galic acid(Sigma Co., USA)의 농도 를 이용하여 검량선을 작성한 다음 정량하였다.
총 플라보노이드(Total Flavonoids) 함량 분석 − 플라보 노이드 함량은 Davis18)의 방법을 변형하여 분석하였다. 각 시료 0.1 g에 75% MeOH을 가하여 실온에서 하룻밤 동안 Fig. 1. Major functional markers of Acanthopanax.
Table I. Sampling of Acanthopanax species Scientific name Region A. sessiliflorus (RUPR. et
MAX.) SEEM
Haenam-gun, Jeollanamdo A. koreanum NAKAI Jeju-si, Jeju island A. chiicanensis NAKAI
Leaves
Sancheong-gun, Gyeonsangnamdo A. senticosus (RUPR. et
MAX.) HARMS
Yanggu-gun, Gangwondo
추출한 다음 이 검액 1.0 mL를 시험관에 취하고 10 mL의 diethylen glycol을 가하여 잘 혼합하였다. 다시 여기에 1 N NaOH 0.1 mL를 잘 혼합시켜 37oC의 water bath에서 1시 간 동안 반응시킨 후 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 공 시험은 시료 용액 대신 50% MeOH 용액을 동일하게 처리 하였으며, 표준곡선은 naringin(Sigma Co., USA)을 이용하 여 작성하고 이로부터 총 플라보노이드 함량을 구하였다.
총 당(Total Sugars) 함량 분석 − 계통별, 부위별 오갈피 나무의 총 당 함량은 식품공전(KFDA, 2000)에 따른 페놀- 황산법(phenol-sulfuric acid method)으로 측정하였다. 오갈 피 추출액 0.5 mL를 취하여 5% phenol 0.5 mL과 혼합한 후 끝을 자른 피펫으로 conc-H2SO4 2.5 mL를 직접 액면에 가 하여 가능한 강하게 발열시켜 가수분해, 환원당의 탈수를 유도하고 균일하게 반응토록 하였다. 반응액은 실온에서 20 분간 방치 후 분광광도계(UV/VIS spectrophotometer, Optizen 3220bio)를 사용하여 470 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이 와 같은 방법으로 glucose(Sigma Co., USA)를 표준물질로 하여 흡광도를 측정한 후 검량선을 작성하여 정량하였다.
유리당(Free Sugar) 조성 및 함량 분석 − 오갈피나무의 부위별 유리당 조성과 함량은 식품공전(KFDA, 2000) 기기 분석법에 의한 당류의 정성 및 정량방법으로 측정하였다.
Mass flask에 건조, 분쇄한 시료 약 20 g을 넣고 증류수 50 mL을 가하여 추출 후 acetonitrile로 100 mL까지 정용하 였다. 이를 membrane filter(0.45 µm)로 여과 한 것을 시험 용액으로 하였다. 사용한 HPLC 장치는 Agilent 1200 series 이고, 컬럼은 carbohydrate analysis(3.9×300 mm, Waters)을 사용하였다. 이동상은 83% acetonitrile, 유속은 2.0 ml/min, RI 검출기를 이용하여 검출하였다.
유리아미노산(Free Amino Acid) 조성분석 − 부위별 오 갈피나무 약 10 mg을 취하여 PICO-tag 방법을 이용하여 PITC labeling을 실시 한 후, 시료를 400 µL의 buffer에 녹 여 그 중 10 µL을 취하여 시험용액으로 하였다. 사용한 HPLC 장치는 Waters HPLC system이고, 컬럼은 pico- tag(3.9×300 mm, 4µm, Waters)를 사용하였다. 이동상은 140 mM sodium acetate(6% acetonitrile)와 60% acetonitrile을 gradient로 하였고 UV 검출기를 이용하여 254 nm에서 검출 하였다.
Eleutheroside 함량 분석 − 본 실험에 사용된 Eleutheroside B, E는 Sigma Aldrich사(St. Louis, MO, USA)의 제품을 구 입하여 사용하였다. 계통별 오갈피나무 4종을 부위별로 분 쇄 후 가속용매추출장치(ASE350, DIONEX, USA)를 이용 하여 100% distilled water ~ 100% EtOH로 100oC에서 5분 간 추출하고, 추출액은 감압농축(EYELA, JAPAN)하여 건 고시킨 후 증류수 100 mL로 용해시켜 0.45 µm syringe filter (NYLON, Whatman)로 여과하여 시료용액을 사용하였다.
사용한 HPLC 장치는 Agilent 1200 series이며, 컬럼은
Hypersil C18(4.6×250 mm, 5µm)을 사용하였다. 이동상은 10% ACN(0 min)에서 50% ACN(30 min)으로 늘려주고 다 시 10% ACN(40 min)으로 조절하였다. 전개온도는 실온, 유속은 1.0 ml/min, UV 검출기를 이용하여 220 nm에서 검 출하였다.
항산화 활성 − 각 추출물을 수소전자공여능에 의해 항산 화 활성을 측정하였다. 여러 농도의 시료를 메탄올(or DMSO) 용매로 용해하여, 900 µL의 DPPH 용액(100 µM) 과 각 시료 100 µL를 혼합하여 교반한다. 이 혼합 시료를 암소에서 30분간 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하 였다. 수소전자공여능은 각 실험을 3회 반복하여 평균을 낸 다음 대조구에 대한 흡광도의 감소정도를 다음 식에 의하 여 계산하였다.
An = (A0-A)/A0× 100
An: DPPH radical 소거능에 대한 항산화 활성(%) A0: 시료가 첨가되지 않은 DPPH 용액의 흡광도 A: 반응용액중의 DPPH와 시료의 반응한 흡광도
결과 및 고찰
총 폴리페놀 함량(Total Polyphenol Content) − 오갈피 나무의 종류와 부위별 그리고 용매별 시료에서 galic acid를 기준으로 한 총 페놀 함량은 Fig. 2~4에 나타내었다. 섬오 갈피 잎을 100% water로 추출하였을 때 2521.78 mg/100 g 로 최고 함량을 보였고, 100% EtOH로 추출 시에도 553.52 mg/100 g의 폴리페놀이 검출되었다. 섬오갈피는 100% water 추출 시 뿌리 추출액과 열매 추출액에도 각 464.46 mg/100 g, 1949.96 mg/100 g의 폴리페놀이 검출되어 오갈피 계통 중 가장 높은 수준으로 검출되었다. 가시오갈피 잎은 100%
water로 추출 시 1469.75 mg/100 g, 50% EtOH로 추출 시 1566.77 mg/100 g의 폴리페놀이 검출되었고, 열매 추출액에 는 240.34 mg/100 g이 검출되었다. 추출 용매별 총 페놀화 합물 함량은 50% EtOH에서 가장 높게 추출되었고, 오갈피 나무 계통 중에서는 섬오갈피 나무에 폴리페놀 함량이 가 장 많았으며, 추출 부위는 잎>열매>뿌리>줄기 순으로 높게 분석되었다.
식물속에 함유되어 있는 많은 생리활성 화확물질 중에서 폴리페놀은 가장 널리 함유되어 있으며, phenolic hydroxylrl 를 가지고 있는 방향족 화합물로 라디칼 소거능 및 항산화 활성과 상관관계가 있는 것으로 보고되고 있으며19) 섬오갈 피 잎과 가시오갈피 잎은 폴리페놀이 상대적으로 높게 함 유되어 있어 건강증진 또는 보조 식품으로써 가치가 있는 것으로 판단된다.
총 플라보노이드 함량(Total Flavonoids Content) − 오 갈피나무 계통의 부위별 추출물에 대한 플라보노이드 함량 은 Table II와 같다. 오갈피나무의 부위별 플라보노이드 함
Fig. 2. Total polyphenols of Acanthopanax at breeding lines and parts in 100% Water extract.
Fig. 3. Total polyphenols of Acanthopanax at breeding lines and parts in 50% EtOH extract.
Fig. 4. Total polyphenols of Acanthopanax at breeding lines and parts in 100% EtOH extract.
Table II. Flavonoids content of Acanthopanax at breeding lines and parts
Species Flavonoid content, ug/mL
Stem Fruit Leaf Root
ASF 15.2±2.3 13.3±1.4 52.1±1.7 15.2±1.7
AKN 23.6±1.7 7.9±0.9 67.0±2.5 7.9±1.4
ACS 19.5±1.4 7.2±0.4 N.Da) 22.6±0.4
AST 13.1±1.5 8.9±0.2 53.9±2.6 26.5±2.8
a)N.D: Not detected
ASF: A. sessiliflorus, AKN: A. koreanum, ACS: A. chiisanensis, ASF: A. senticosus
량은 잎이 가장 높았다. 섬오갈피의 경우 가지가 높았으며, 뿌리, 열매는 낮은 수준으로 분석되었다. 오갈피나무는 뿌 리와 줄기의 함량은 비슷했으며, 열매의 함량이 가장 낮았 다. 가시오갈피는 잎, 뿌리, 줄기, 열매 순으로 함량이 높았 고, 지리오갈피는 뿌리에서 함량이 가장 높았으며, 열매의 함량은 다른 오갈피 종류와 유사하게 낮은 수준으로 나타났다.
총 당(Total Sugar) 함량 − 오갈피나무의 용매별, 부위별 총 당 함량을 HPLC system으로 분석한 결과는 Fig. 5~7과 같다. 50% EtOH에서 가장 많이 분석되었고, 부위별로는 열 매에서 가장 많이 함유되어 있는 것으로 나타났다. 50%
EtOH을 이용한 계통별 오갈피나무 뿌리 추출액에는 15.91~
57.6 mg/100 g, 줄기 추출액은 6.9~32.63 mg/100 g, 열매 추 출액은 79.05~152.44 mg/100 g, 잎 추출액은 78.36~79.36 mg/
100 g의 범위로 3가지 추출용매 중 가장 많이 검출되었으 며, 100% water를 용액으로 추출 시에는 뿌리 추출액에 6.27~74.95 mg/100 g, 줄기 추출액에 0~8.77 mg/100 g, 열매 추출액에 39.5~101.81 mg/100 g, 잎 추출액에 49.36~65.79 mg/100 g의 범위로 검출되었다. 100% EtOH로 추출 시에 총 당 함량이 가장 낮았으며 뿌리 추출액에는 0~15.64 mg/
100 g, 줄기 추출액에는 0~7.75 mg/100 g, 열매 추출액에는
Fig. 6. Total sugar content of Acanthopanax at breeding lines and parts in 50% EtOH extract.
Fig. 5. Total sugar content of Acanthopanax at breeding lines and parts in 100% Water extract.
Fig. 7. Total sugar content of Acanthopanax at breeding lines and parts in 100% EtOH extract.
21.69~38.16 mg/100 g, 잎 추출액에는 22.15~27.77 mg/100 g 로 나타났다. 계통별로는 섬오갈피에 당의 함량이 가장 높 게 나타났고, 이를 50% EtOH로 추출 시 열매 추출액에는 152.44 mg/100 g, 잎 추출액에는 79.36 mg/100 g, 뿌리 추출 액에는 56.15 mg/100 g, 줄기 추출액에는 23.26 mg/100 g로 검출되었으며, 오갈피나무 총 당 함량은 열매>잎>뿌리>줄 기 순의 경향을 보였다.
유리당(Free Sugar) 함량 − 오갈피나무 추출액의 부위별 유리당 조성(glucose, fructose, sucrose, maltose)을 분석한 결과는 Fig. 8에서 나타냈으며, 각 유리당 함량은 Table III 에 제시하였다. 뿌리, 줄기와 잎 추출액에는 유리당 중 sucrose가, 열매 추출액에는 fructose가 주로 검출되었고, 섬 오갈피 잎에서는 sucrose만 58.21 mg/100 mL 검출이 되었 으며, 지리오갈피 열매 추출액에서는 특이적으로 maltose가 142.06 mg/100 mL 함유되어있는 것으로 나타났다. Total
free sugar 함량은 모든 계통의 오갈피나무 열매에 1707.40~3330.56 mg/100 mL의 범위로 가장 높았고, 오갈피 뿌리 추출액에 2261.34 mg/100 mL, 섬오갈피 뿌리 추출액 에 1775.51 mg/100 mL, 잎의 경우 가시오갈피 잎 추출액에 1441.67 mg/100 mL로 검출되었다. Lim 등에 따르면 탐라오 갈피의 줄기에 대해 25배량의 추출용매를 가하여 유리당 함 량을 분석한 결과 fructose 20.0 mg/100 mL, glucose 24.3 mg/
100 mL, sucrose 86.7 mg/100 mL인 것과 본 연구에서 조사 한 섬오갈피 줄기 추출액의 유리당 함량과 유사한 결과 값 을 보이는 것으로 나타났다.20)
다류와 같은 음용수 개발에 있어 유리당은 아미노산과 함 께 단맛을 증가시켜 줌으로써 소비자의 기호도를 증가시키 는 요인으로 품질평가 및 관리에 중요한 요소 중 하나이다.
그러나 열매와 같이 당류가 다량 함유되어 있는 경우에는 제품의 Q/C에 있어서 저해요소로 작용할 수 있어 소프트
Fig. 8. Free sugar content of Acanthopanax at breeding lines and parts.
Table III. Free sugar content of Acanthopanax at different variety and parts
Plant parts Free sugar contents (mg/100 g)
Fructose Glucose Sucrose Maltose Total
ASF Root 520.78 663.43 1077.13 N.Da) 2261.34
Stem 106.81 123.08 6.70 9.55 246.14
fruit 2259.26 1071.30 N.D N.D 3330.56
AKN Root 150.97 206.08 1418.47 N.D 1775.51
Stem 125.24 142.50 337.38 N.D 605.12
fruit 2037.28 1203.93 N.D N.D 3241.21
Leaf N.D N.D 58.21 N.D 58.21
ACS Root 114.29 174.75 51.71 N.D 340.75
Stem 54.69 99.66 103.34 N.D 257.70
fruit 269.13 1103.63 192.59 142.06 1707.40
AST Root 44.86 109.31 354.46 N.D 508.63
Stem 99.79 205.99 316.19 N.D 621.97
fruit 1371.87 1068.90 200.96 N.D 2641.74
Leaf 316.18 540.58 584.91 N.D 1441.67
a)N.D : Not detected.
ASF: A. sessiliflorus, AKN: A. koreanum, ACS: A. chiisanensis, ASF: A. senticosus
음료 원료로서 적절하지 않는 것으로 판단되며 오갈피 뿌 리와 줄기와 같이 적절한 당 함량은 소비자 기호도를 충족 시킬 수 있을 것으로 사료된다.
유리아미노산(Free Amino Acid) 조성 분석 − 자연에는 20개의 아미노산이 존재하고 있으며, 그 중 11개(aspartic acid, glutamic acid, asparagine, serine, glutamine, glycine, arginine, alanine, proline, tyrosine, cysteine)는 우리 몸에서 생성되어 지거나 그들 상호간의 생화학적 전환이 가능하나, 9종의 필수아미노산(histidine, threonine, valine, methionine, isoleucine, leucine, phenylalanine, tryptophane, lysine)은 체 내에서 합성하는 효소가 없거나 있더라도 체내 필요량만큼 합성하지 못하기 때문에 음식을 통하여 섭취하여야만 한다.
오갈피나무의 계통별, 부위별 유리아미노산 조성과 함량 을 분석한 결과 Table IV에 나타내었다. 뿌리에서 아미노산 이 0.846~2.367 mg/100 g으로 가장 많았고, 이 중 arginine 함량이 가장 높았으며 특히 섬오갈피 뿌리의 arginine이 1.807 mg/100 g으로 높게 검출되었다. 뿌리에서 줄기로 갈 수록 arginine의 량의 급격히 줄어들어 0.067~0.360 mg/100 g
으로 검출되었으며, 열매와 잎에서는 미량의 arginine이 검 출되었다. 뿌리에서는 arginine 외에도 aspartic acid, glutamic acid, glutamine, threonine, alanine 및 proline 등의 아미노산 이 다량 검출되었다. 식물 뿌리에서는 질소원으로 아미노산 을 합성하거나 토양으로부터 흡수하여 단백질로 저장한다.
이때 아미노산은 뿌리에 흡수 된 후 즉시 transamination에 의해 arginine이나 glutamic acid와 같은 생체 내에서 질소 대사의 중심적인 아미노산으로 전환되어 식물생장 및 생리 활성에 이용한다.
이러한 아미노산은 인체 내에서 신진대사를 원활하게 하 고 인체 조직의 재생과 회복을 돕는 기능을 한다. Arginine 은 성인에게는 비필수 아미노산이지만 유아에게는 필수 아 미노산으로 성장 호르몬의 분비촉진, 면역기능강화등의 생 리작용이 있다. Arginine은 혈중 암모니아를 요소로 배설하 는데 도움이 되고 암모니아 혈증, 간기능 장애에 유효하다.
동맥을 이완시켜 혈액의 흐름을 원활하게 해주어 협심증 (angina)과 같은 관상동맥 심장 질환, 간헐성 파행(intermittent- claudication) 및 고혈압 등과 같은 순환 관련 질환들을 개선 Table IV. Free and essential amino acid content of Acanthopanax by parts
Free amino acid (mg/100 g)
ASF AKN ACS AST
Root Stem Friut Leaf Root Stem Friut Leaf Root Stem Friut Root Stem Friut Leaf Aspartic aicd 0.142 0.008 0.053 0.009 0.047 0.017 0.017 0.012 0.116 0.000 0.055 0.054 0.012 0.000 0.025 Glutamic acid 0.068 0.010 0.009 0.090 0.000 0.019 0.000 0.084 0.012 0.003 0.000 0.035 0.007 0.000 0.048 Asparagine 0.008 0.001 0.005 0.015 0.004 0.002 0.002 0.000 0.002 0.001 0.004 0.008 0.004 0.010 0.011 Serine 0.012 0.001 0.003 0.008 0.013 0.005 0.001 0.000 0.010 0.001 0.009 0.005 0.005 0.010 0.005 Glutamine 0.097 0.011 0.009 0.045 0.122 0.030 0.003 0.000 0.005 0.003 0.028 0.096 0.032 0.014 0.009 Glycine 0.001 0.000 0.000 0.002 0.002 0.001 0.000 0.000 0.001 0.000 0.001 0.002 0.003 0.005 0.002 Histidine* 0.014 0.001 0.000 0.001 0.017 0.002 0.000 0.000 0.000 0.003 0.000 0.004 0.005 0.002 0.000 Arginine 0.661 0.018 0.013 0.005 1.807 0.154 0.018 0.013 0.635 0.034 0.011 0.879 0.161 0.013 0.028 Threonine* 0.079 0.009 0.011 0.065 0.111 0.025 0.008 0.011 0.019 0.005 0.028 0.069 0.027 0.028 0.055 Alanine 0.042 0.002 0.004 0.024 0.048 0.013 0.005 0.016 0.010 0.002 0.021 0.015 0.010 0.029 0.036 Proline 0.059 0.056 0.005 0.004 0.154 0.015 0.004 0.007 0.004 0.002 0.022 0.008 0.049 0.005 0.007 Tyrosine 0.007 0.001 0.004 0.005 0.007 0.004 0.001 0.000 0.002 0.001 0.003 0.006 0.005 0.003 0.000 Valine* 0.006 0.002 0.001 0.007 0.008 0.004 0.002 0.000 0.002 0.002 0.008 0.007 0.009 0.011 0.014 Methionine* 0.003 0.000 0.001 0.019 0.003 0.001 0.001 0.000 0.001 0.000 0.000 0.007 0.001 0.000 0.000 Cysteine 0.009 0.000 0.001 0.001 0.001 0.000 0.000 0.000 0.002 0.001 0.000 0.002 0.001 0.000 0.000 Isoleucine* 0.004 0.002 0.002 0.004 0.003 0.004 0.003 0.003 0.002 0.003 0.006 0.004 0.007 0.006 0.013 Leucine* 0.005 0.001 0.003 0.003 0.006 0.004 0.002 0.002 0.003 0.002 0.009 0.008 0.009 0.005 0.008 Phenylalanine* 0.004 0.001 0.000 0.003 0.004 0.039 0.001 0.003 0.002 0.001 0.003 0.003 0.005 0.004 0.001 Tryptophane* 0.009 0.001 0.003 0.002 0.005 0.003 0.000 0.000 0.015 0.002 0.003 0.002 0.002 0.002 0.004 Lysine* 0.002 0.001 0.000 0.002 0.004 0.001 0.001 0.000 0.003 0.001 0.001 0.003 0.006 0.001 0.001 Total 1.232 0.126 0.127 0.314 2.367 0.343 0.069 0.151 0.846 0.067 0.212 1.217 0.360 0.148 0.267
*Essential amino acid
ASF: A. sessiliflorus, AKN: A. koreanum, ACS: A. chiisanensis, AST: A. senticosus
시킬 수 있고, 체지방 감소작용 등 다양한 효능이 있다. 또 한 유럽에서는 피로회복을 목적으로 한 의약품으로 이용되 고 있다. 검출된 glutamic acid와 glutamine은 감칠맛을 주 어 녹차의 향미증진에 사용되기도 하며 aspartic acid은 사 람에게는 비필수 아미노산이지만 TCA cycle과 Ornithine cycle 양쪽 대사과정에 관여하는 중요한 아미노산으로 고혈 압을 예방하고 숙취해소 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
Eleutheroside 함량 − 현재까지 밝혀진 오가피의 성분은
coumarin류의 isofraxidin, eleutheroside B1(isofraxidin-7-α- glucoside), steroid 및 triteroene류의 β-sitosterol, friedelin, lignan류의 sesamin, eleutheroside B, D, E, saponin류의 eleutheroside A, I, K, L, M 등이 알려져 있으며, 이 중 eleutheroside B와 E는 가장 강력한 생리활성 효과를 갖는 것으로 알려져 있다.21) 추출용액에 따른 오갈피나무 계통의 약리활성 지표성분으로 eleutheroside B, E를 분석한 결과는 Fig. 9~11에 나타냈고, standard의 HPLC chromatogram과
Fig. 9. Eleutheroside B and E content of Acanthopanax at breeding lines and parts in 100% water extract.
Fig. 10. Eleutheroside B and E content of Acanthopanax at breeding lines and parts in 100% EtOH extract.
Fig. 11. Eleutheroside B and E content of Acanthopanax at breeding lines and parts in 50% EtOH extract.
calibration curve는 Fig. 12에 나타냈다. 건시료 20 g을 100% water 100 mL에 추출할 경우 50% EtOH과 100%
EtOH로 추출하였을 때보다 eleutheroside의 추출이 용이하 였고, 이는 가시오갈피>섬오갈피>지리오갈피>오갈피 순으 로 높게 검출되었다. 특히 가시오갈피에서는 eleutheroside B가 줄기 추출액에서 14.11 mg/100 mL로 가장 높았고, 열 매 추출액에서 3.18 mg/100 mL, 잎 추출액에서 2.66 mg/
100 mL, 뿌리 추출액에서 2.51 mg/100 mL 검출되었다.
100% water에서 추출한 섬오갈피에서는 줄기 추출액에서는 eleutheroside B가 5.85 mg/100 mL, 잎 추출액에서는 2.92 mg/100 mL, 뿌리 추출액에서 2.80 mg/100 mL, 열매추출액 에서 0.51 mg/100 mL로 계통별 오갈피나무 중 가장 높은 수준으로 검출되었다. Eletheroside E 역시 100% water 추 출액에서 가장 높았고, 계통별로는 가시오갈피, 부위별로는 줄기에서 가장 많이 함유하였다. Lee 등은 오갈피 속 식품의 주요 약리성분 및 지표성분으로 eleutheroside B(syringin)와 eleutheroside E(acanthoside D, (-)-syringaresinoldiglucoside) 는 뿌리보다 줄기에서 높다고 보고하여,22) 오갈피 계통과 추 출용액의 종류에 따른 eleutheroside의 함량이 차이를 보였 으나 본 연구결과와 유사함이 확인되었다.
DPPH Radical 소거 활성 − 전자공여능 측정은 지질과 산화 연쇄반응에 관여하는 산화성 free radical에 전자를 공 여함으로써 free radical의 생성 억제 정도를 간접적으로 측 정할 수 있다. DPPH는 짙은 자색을 띄는 비교적 안정한 free radical로서 cystein, glutathione과 같은 함 유황아미노
산과 ascorbic acid, BHA 등에 의해 환원되어 탈색되므로 다양한 천연소재로부터 항산화물질을 검색하는데 많이 이 용되고 있다. 자유 라디칼은 인체 내에서 지질 또는 단백질 등과 결합하여 노화를 일으키기 쉬운데 페놀성 화합물의 경 우 자유라디칼을 환원시키거나 상쇄시키는 능력이 강해 인 체 내에서 자유 라디칼에 의한 노화를 억제하는 척도로 이 용할 수 있다.
오갈피나무 계통별 DPPH radical 소거 활성은 종과 부위 에 따라 다르게 나타났다(Table V). 섬오갈피는 잎에서 무 처리에 비해 DPPH radical을 50% 소거시키는 EC50 농도가 84.8µg/mL으로 가장 높은 활성을 보였고, 줄기가 132 µg/
mL으로 비교적 높은 활성을 보였으며 뿌리와 열매의 활성 은 각각 570 µg/mL과 686 µg/mL으로 활성이 낮은 수준이 었다. 부위별로는 오갈피는 줄기와 잎, 가시오갈피는 잎이 항산화 활성이 비교적 높게 확인되었다.
결 론
오갈피나무의 계통별(4종), 부위별(4종), 추출 용매별(3종) 의 조건을 달리하여 생리활성물질을 탐색하기 위해 용매추 출물별 이화학적 특성, 지표물질 변화 및 항산화 효과에 대 하여 실험을 수행한 결과, 총 폴리페놀은 섬오갈피 잎 100%
water 추출액에서 2521.78 mg/100 g로 가장 높았고, 100%
EtOH 추출 시에도 553.52 mg/100 g으로 모든 계통의 오갈 피 중에서 가장 높은 수준으로 분석되었다. 플라보노이드는 Fig. 12. HPLC chromatogram of standard mixture(A), Calibration curve of eleutheroside B and E content(B).
Table V. DPPH radical scavenging activity of Acanthopanax at breeding lines and parts.
Species DPPH Radical Scavenging Activity, EC50a), µg/mL
Branch Fruit Leaf Root
ASF 162.4 262.1 165.6 201.7
AKN 132.0 686.5 84.8 570.1
ACS 141.2 2523.5 N.Dc) 164.5
AST 384.3 1263.5 98.5 123.0
Vitamin Cb) 60.2
a)EC(Effective concentration)50,b)Vitamin C: positive control, c)N.D: Not detected.
계통별 오갈피나무 4종 모두 잎의 함량이 가장 높았다. 섬 오갈피는 줄기가 23.6 µg/100 mL로 다음으로 높았다. 가시 오가피의 플라보노이드 함량은 잎>뿌리>줄기>열매 순으로 높게 분석되었으며, 지리오갈피는 뿌리의 함량이 가장 높았 다. 총 당 함량은 50% EtOH 추출액에서 주로 많이 함유되 어 있었고 100% EtOH로 추출 시에 총 당 함량이 가장 낮 았다. 계통별로는 섬오갈피 50% EtOH 열매 추출액에서 152.44 mg/100 g로 총 당 함량이 가장 높게 분석되었으며, 오갈피 열매>잎>뿌리>줄기 순으로 나타났다. 유리당은 뿌 리와 줄기, 잎 추출액에서는 sucrose가, 열매 추출액에서는 fructose가 주로 검출되었다. 모든 계통별 오갈피나무 뿌리 에서 전체 유리아미노산 함량이 높았으며, 20종의 아미노산 중 arginine 함량이 가장 높았다. 특히 섬오갈피 뿌리에서 arginine 1.807 mg/100 g으로 가장 높게 검출되었다. Eleuth- eroside의 경우 100% water 추출액에서 가장 높은 함량을 보였고, 가시오갈피>섬오갈피>지리오갈피>오갈피 순으로 다량 검출되었다. 항산화활성 역시 섬오갈피가 가장 높은 활성을 보였는데 잎이 무처리에 비해 EC50값이 84.8 µg/mL 로 가장 높은 활성을 나타냈다. 이상의 결과에서 계통별 오 갈피나무에서 섬오갈피와 가시오갈피의 기능성 지표물질인 Eleutheroside 및 생리활성 성분이 비교적 높아 추후 산업화 원료로서 차와 음료 등의 건강음료개발을 통해 소비를 활 성화 시킬 수 있을 것으로 생각되어지며, 그의 줄기, 열매 등도 잎과 함께 이를 이용한 환, 캡슐 등의 다양한 기능성 식품으로의 개발 가능성을 확인하였다.
사 사
본 연구는 한국산업기술진흥원이 시행하는 2011년 지역 산업기술개발사업(A001100331)에 의하여 수행되었으며 이 에 감사드립니다.
인용문헌
1. Ko, S. K., Kim, J. S., Choi, Y. E., Lee, S. J., Park, K. S. and Chung, S. H. (2002) Anti-diabetic effects of mixed water extraction from Gingseng Radix rubra Acanthopanacis cortex and cordyceps. Kor. J. Pharmacogen. 33: 337-342.
2. Yook, C. S., Ryo, Y. S., Seo, S. H., Leem, J. Y. and Han, D.
R. (1996) Chemical components of Acanthopanax divari- catus and anticancer effect in leaves. Yakhak hoeji. 40: 251- 261.
3. Ko, S. T., Kim, S. W. and Lim, D. Y. (1978) A study on the hypotensive action of Acanthopanax extract in rabbit. Kor. J.
Pharm. Sci. 8: 6-16.
4. Kim, S. K., Kim, Y. G., Lee, M. K., Han, J. S., Lee, J. H. and Lee, H. Y. (2000) Comparison of biological activity accord- ing to extracting solvents of four Acanthopanax root bark.
Kor. J. Med. Crop. Sci. 8: 21-28.
5. Lim, J. K., Seo, Y. B., Kim, D. H. and Seol, I. C. (2000) The experimental studies on th- reinforcemental effects of Acan- thopanax radicis Cortex about immunity hematogenic action.
Kor. J. Herbolohy. 15: 1-17.
6. Lee, Y. S., Jung, S. H., Lim, S. S., Ji, J., Lee, S. H. and Shin, K. H. (2001) Effects of the water extract from the stem bark of Acanthopanax senticosus on hyperlipidemia in rats. Kor. J.
Pharmacogn. 21: 103-107.
7. Kim, L. H., Han, S. S. and Choi, Y. S. (2002) Antioxidant effects of the extracts of Acanthopanax senticosus. Kor. J.
Pharmacogn. 32: 103-107.
8. Yoon, T. J., Lee, S. W., Shin, K. S., Choi, W. H., Hwang, S.
H., Seo, S. H., Kim, S. H. and Park, W. M. (2002) Effect of hot water extract from Acanthopanax senticosus on systemic anaphylaxis. Kor. J. Food Sci. Technol. 34: 518-523.
9. Park, J. H., Lee, H. S., Nun, H. C., Kim, D. H., Seong, N. S., Jung, H. G. and Lee, H. Y. (2004) Improvement of anticancer activation of ultrasonificated extracts from Acanthopanax senticosus Harms, Ephedra sinica Stapf, Rubus coreanus Miq. and Artemisia capillaris Thunb. Kor. J. Med. Crop. Sci.
12: 273-278.
10. Sawada, H., Miyakoshi, M., Isoda, S., Ida, Y. and Shoji, J.
(1993) Saponins from leaves of Acanthopanax sieboldianus.
Phytochemistry. 34: 1117-1121.
11. Zhao, Y. Q., Yang, S. S., Liu, J. H. and Zhao, G. R. (1993) Chemical constituents of Acanthopanax senticosus (Rupt. et Maxim.) Harms. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi 18: 428-429.
12. Wang, J. Z., Tasumura, H., Shimura, K. and Ito, H. (1992) Antitumor activity of polysaccharide from a Chinese medic- inal herb Acanthopanax giraldii Harms. Cancer Lett 65: 79- 84.
13. Kohda, H., Tanaka, S. and Yamaoka, Y. (1990) Saponins from leaves of Acanthopanax hypoleeucus Makino. Chem.
Pharm. Bull. 38: 3380-3383.
14. Nishib, S., Kinoshita, H., Takeda, H. and Okano, G. (1990) Phenolic compounds from stem bark of Acanthopanax sen- ticosus and their pharmacological effect in chronic swimming rats. Chem. Pharm. Bull. 38: 1763-1765.
15. Wagner, H., Heur, Y. H., Obermeier, A., Tittle, G. and Bladt, S. (1982) Die DC- and HPLC-analyse der Eleutherococcus droge. Planta Med 44: 193-198.
16. Cai, X. F., Shen, G. D., Nguyentien, K., Kim, J. A., Lee, Y.
M., Lee, J. J. and Kim, Y. H. (2003) Inhibitory Effect of TNF-α and IL-8 Secretion by Pimarane-Type Diterpenoids from Acanthopanax koreanum. Chem. Pharm. Bull. 51: 605- 607.
17. Chung, H. S. and Youn, K. S. (2005) Changes of Physi- cochenica Characteristics of Acanthopanax senticosus Extract during Storage. Kor. J. Food Preserv. 12: 204~208.
18. Chang, C. C., Yang, M. H., Wen, H. M. and Chern, J. C.
(2002) Estimation of total flavonoid content in propolis by
two complementary colorimetric methods. Kor. J. Food Drug Anal. 10: 178-182.
19. Kim, K. B., Yoo, K. H., Park, H. Y., Jeong. J. M. (2006) Anti- oxidative activities of commercial edible plant extracts dis- tributed in Korea. Kor Soc Appl Biol Chem. 49: 328-333.
20. Lim, J. H., Yang, Y. T. and Koh, J. S. (2007) Extraction of major constituents from Acanthopanax koreanum stems with water and ethanol solutions. Kor. J. Food Preserv. 14: 67-72.
21. Choi, Y. H. and Kim, J. W. (2002) Qyantitative analysis of eleutheroside B and E using HPLC-ESI/MS. Kor. J. Phar- macogn. 33: 88-91.
22. Lee, S. H., Kang, S. S., Cho, S. H., Ryu, S. N. and Lee, B. J.
(2005) Determination of eleutherosides B and E in various parts of Acanthopanax species. Kor. J. Pharmacogn. 36: 70- 74.
(2013. 7. 23 접수; 2013. 8. 6 심사; 2013. 8. 30 게재확정)
