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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.49 No.4 pp.209-219
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2015.49.4.209

Antioxidative and Anti-inflammatory Activities of Pteridium aquilinum in LPS-stimulated RAW 264.7 Cells

Mi-Ran Yi1,Sang-Bin Lim2*
1Biotechnology Regional Innovation Center, Jeju National University, Jeju 63243, Korea
2Dept. of Food Bioengineering, Jeju National University, Jeju 63243, Korea
*Corresponding author: Sang-Bin Lim Tel: +82-64-754-3617 Fax: +82-64-755-3601 E-mail: sblim@jejunu.ac.kr
December 14, 2014 June 29, 2015 August 5, 2015

Abstract

Freeze-dried Pteridium aquilinum was extracted with hot water(WE) and 70% ethanol(EE), and then 70% ethanol extract was sequentially fractionated with hexane(HF), ethyl acetate(EF), butanol(BF), and water, and their total phenolic content and antioxidant and anti-inflammatory activity were measured. Total phenolic content was 50.0 and 43.4mg GAE/g in WE and EE, respectively, and was 104.3 and 58.7mg GAE/g in EF and BF. DPPH radical scavenging activity(IC50) was the highest as 100.6μg/mL in EF, in the decreasing order of BF(182.6) and EE(231.5). ABTs radical scavenging activity(IC50) was 102.4 and 119.4μg/mL in WE and EE, respectively, and was 70.7 and 141.7μg/mL in EF and BF, respectively. The highest oxygen radical absorbance capacity was also measured in EF(836.0mg trolox equivalents/g), in the decreasing order of BF(337.9), WE(267.8), and EE(205.5). Inhibitory concentration(IC50) of nitric oxide production in LPS-stimulated RAW 264.7 cells were lowest as 24.9μg/mL in EF and those of HF and BF were 34.9 and 118.0μg/mL, respectively. In conclusion, EF with high total phenolics, antioxidant and anti-inflammatory activities could be used as a functional ingredient in the food industry.


제주산 고사리의 항산화 및 항염 활성

이미란1,임상빈2*
1제주대학교 생명과학기술혁신센터
2제주대학교 식품생명공학과

초록

제주산 식용 고사리를 열수와 70% 에탄올로 추출한 후, 70% 에탄올 추출물을 순차적으로 헥산, 에 틸아세테이트, 부탄올, 증류수로 분획하여 폴리페놀 함량과 항산화 활성 및 NO 생성 저해효과를 측정 하였다. 총페놀 함량은 열수와 70% 에탄올 추출물이 각각 50.0과 43.4mg GAE/g이었고, 에틸아세테 이트와 부탄올 분획물에서 각각 104.3과 58.7mg GAE/g로 높았다. DPPH 라디칼 소거활성(IC50)은 에 틸아세테이트 분획물이 100.6μg/mL로 가장 높았고, 그 다음으로 부탄올 분획물(182.6), 70% 에탄올 추출물(231.5) 순이었다. ABTs 라디칼 소거활성(IC50)은 열수와 70% 에탄올 추출물이 각각 102.4와 119.4μg/mL이었고, 분획물에서는 에틸아세테이트가 70.7μg/mL으로 가장 높았으며 그 다음으로 부탄 올(141.7)이었다. 활성산소 흡수능력(ORAC)은 열수와 70% 에탄올 추출물이 각각 267.8과 205.5mg TE/g이었고, 에틸아세테이트 분획물이 836.0mg TE/g로 가장 높았으며, 부탄올 분획물은 337.9mg TE/g이었다. NO 생성 저해활성(IC50)은 에틸아세테이트 분획물이 24.9μg/mL로 가장 높았으며, 그 다 음으로 헥산과 부탄올 분획물이 34.9와 118.0μg/mL이었다. 결론적으로 제주산 고사리의 에틸아세테이 트 분획물은 총페놀 함량은 물론 항산화 활성과 항염 활성이 가장 높아 기능성 소재로 활용될 수 있을 것으로 추정되었다.


    Small and Medium Business Administration
    C0113681

    Ⅰ서론

    현대사회가 점점 고령화되면서 질병의 예방에 대 한 관심이 점점 높아짐에 따라 인체에 해가 적고 효능이 우수한 천연 항산화제와 같은 건강기능식품 에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. 우리 몸에 노 화를 가져오는 주원인으로 free radicals가 알려지 고 있는데, 이는 인체에서 산화적 스트레스를 야기 하고 산화 작용을 통해 세포까지 공격하여 노화뿐 만 아니라 성인병과 같은 여러 가지 질병의 원인이 되고 있다. 이러한 free radicals는 신체 내의 정상 적인 대사과정에서 생기는 물질로 우리 몸은 제 1 방어 시스템인 내인성 방어 시스템으로 superoxide dimutase, catalase와 같은 항산화 물질을 방출 하여 산화로부터 몸을 방어한다. 그러나 free radicals와 같은 유해 분자의 생성이 제 1 방어 시스템의 능력을 넘어 설 경우 제 2 방어 시스템 이 가동하게 되는데, 이러한 외인성 방어 시스템 은 비타민 C, 비타민 E, 철, 셀레늄 등의 미량 영 양소 또는 phytochemicals 등에 의해 조절된다. Phytochemicals란 식물이 자신을 보호하기위해 생 산하는 식물성 화학물질로 사람이 식물의 섭취를 통해 얻어졌을 경우 항산화 효과를 낸다(Kim, 2011). Phytochemicals에는 다양한 성분들이 알려 져 있으며, 이중 천연 항산화 물질로는 phenolic compounds와 flavonoids 계통의 화합물이 잘 알려 져 있다(Moon & Heo, 2007).

    Nitric oxide(NO)는 독성을 가진 매우 불안정한 기체이며 고농도에서는 세포의 기질적 손상을 초래 하는 free radicals의 하나로서, 거식세포, 혈관내피 세포, 신경조직, 중성 구세포, 간세포, 혈소판 등에 서 L-arginine으로부터 nitric oxide synthase (NOS)에 의해 합성된다(Kwon, 1991). NOS는 정상 적인 상황에서 신경전달 기능과 혈관 수축이완 조절 을 통한 혈압 조절 기능을 하는 NO를 생성하고, 병 리학적인 상황에서는 세균이나 암세포를 사멸시키기 위한 면역조절을 위해 NO를 만들어낸다. NO는 superoxide 음이온과 쉽게 반응하여 반응성이 높고 독성이 강한 산화제인 peroxynitrite(ONOO-)를 생 성하므로 과도한 NO의 생성 시 산화성 질환을 유발 한다. 이와 같이 신체 내에서 생성된 NO는 박테리 아를 죽이거나 종양을 제거하는 중요한 역할을 하지 만, 병리적인 원인에 의하여 과도하게 생성된 NO는 정상세포의 손상을 초래하여 염증을 유발시키며 조 직의 손상, 유전자 변이 및 신경 손상, 면역질환 등 을 유발한다. 따라서 과도한 NO의 생성을 억제하는 물질에 대한 연구는 질병을 예방 또는 치료하는데 유용할 것으로 기대된다(Kim et al., 2007).

    고사리류는 양치식물아문(Pteropsida) 고사리강 (Filicineae) 고사리목(Filicales)에 속하는 식물이다 (Kim, 2004). 일반적으로 식용으로 이용되는 것은 고사리과(Pteridaceae)에 속하는 고사리로 그냥 고 사리라고 명명하며 학명은 Pteridium aquilinum var. latiusculum으로, 제주도에서 뿐만 아니라 최 근에는 경상남도 남해군 청산면, 전라북도 남원 운 봉, 산내면, 강원도 고성군 명파리에서도 재배되고 있다(Kang et al., 2010).

    지금까지 식용 고사리(P. aquilinum)에 대한 연 구로는 고사리 뿌리 전분의 화학적 특성(Jo, 1978) 과 물리적 특성(Jo et al., 1981), 무기성분 함량 (Lee et al., 2010), 고사리류의 추출물이 동물혈청 및 간조직의 지질과산억제에 미치는 영향(Lee, 1986), 고사리의 독성(Sheo et al., 1989), 고사리 물 추출물의 항보체 활성(Kweon et al., 1994; Oh et al., 1994; Kweon & Sung, 1996), 변이원성 (Kwon et al., 1995), 단백다당의 면역활성(Park et al., 1998)이 있다. 식용 고사리의 항산화 활성에 대 한 연구로는 조리방법에 따른 항산화 활성의 변화가 있으며(Park et al., 2014), 항염 활성에 대한 연구 로는 비빔밥 재료로 고사리의 조리 전후 항염 활성 의 변화가 있다(Ko et al., 2013).

    한편 식용하는 고사리 이외에 일반적으로 비식용 하는 고사리에 대해서는 항산화 활성에 대한 연구가 많이 보고되어 있다. Lee et al.(2005)은 섬고사리 (Athyrium acutipinulum) 메탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소거능과 ABTs 라디칼 소거능에 대하여, Moon et al.(2006)Moon & Heo(2007)은 열수 추 출물(20mg/mL)에서 돌잔고사리(Microlepia marginata) 와 풀고사리(Gleichenia japonica)의 열수 추출물과 80% 메탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소거활성을 보 고하였고, Oh et al.(2008)은 고사리과에 속하는 식 용 고사리가 아닌 면마과(Aspidaceae)와 풀고사리과 (Gleicheniaceae)에 속하는 여러 종의 제주산 고사 리에 대한 항산화활성을 보고하였다. 또한 Shin & Lee(2010)는 고사리과에 속하는 비식용 고사리인 큰 봉의꼬리고사리(Pteris cretica), 사자잎봉의꼬리고 사리(P. cretica ‘Wilsonii’), 봉의꼬리고사리(P. multifida), 알록큰봉의꼬리고사리(P. nipponica) 의 초음파 80% 메탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소 거능과 ABTs 라디칼 소거능을, Shin & Lee(2011) 는 면마과에 속하는 청나래고사리(Matteuccia struthiopteris)에 대하여 100% 메탄올, 80% 에탄올, 물 추출물의 DPPH 라디칼 소거능과 ABTs 라디칼 소 거능을 보고하였다. 또한 Kim et al.(2012)은 면마과 에 속하는 관중고사리(Dryopteris crassirhizoma), 참지네고사리(D. nipponensis) 및 더부살이고사리 (Polystichum lepidocaulon)의 헥산, 클로로포름, 에틸아세테이트, 부탄올, 물 분획물의 DPPH 라디칼 소거활성과 ABTs 라디칼 소거활성을 보고하였다. 그러나 지금까지 제주산 식용 고사리의 유기용매별 분획물의 항산화 활성과 항염 활성에 대한 연구는 보고되어 있지 않다.

    따라서 본 연구에서는 제주산 식용 고사리를 유기 용매로 추출 및 분획하여 총페놀 함량과 항산화 활 성 및 NO 생성 저해효과를 측정하였다.

    Ⅱ재료 및 방법

    2.1실험 재료 및 시료의 추출

    실험에 사용한 제주산 식용 고사리(Pteridium aquilinum var. latiusculum)는 제주도내 H사의 것 을 구입하여 사용하였다. 건조 고사리는 잘게 파쇄 한 후 50배의 증류수를 가하여 1시간 동안 열수 추 출하거나 또는 20배의 70% 에탄올을 가하여 24시 간 동안 실온에서 3회 반복 추출한 후 여과하여(No. 20, Hyundai micro filter paper, Seoul, Korea) 잔사를 제거하였다. 각 추출액은 rotary vacuum evaporator로 감압농축한 후 동결건조하여 시료로 사용하였다. 분획은 70% 에탄올 추출물의 동결건조 물을 증류수에 녹인 후 순차적으로 헥산, 에틸아세 테이트, 부탄올을 가하여 실시하였으며(Fig. 1), 각 분획물은 rotary vacuum evaporator로 감압농축한 후 동결건조하여 시료로 사용하였다.

    2.2일반성분 분석

    수분, 조단백, 조지방, 탄수화물, 조회분, 칼로리 는 식품공전(Food code, 2010)에 따라 측정하였다. 수분은 105℃ 상압건조법, 조단백질은 Kjeldahl법, 조지방은 에테르 추출법, 조회분은 건식회화법으로 측정하였으며, 조섬유는 Henneberg-Stohman 개량 법(AOAC, 1995)으로 측정하였다. 탄수화물 함량은 시료 100g 중에서 수분, 단백질, 조지방, 회분 함량 을 감한 값으로 나타내었다.

    2.3총페놀 함량 측정

    총페놀 함량은 Folin-Denis 방법으로 측정하였다 (Zhang et al., 2006). 시료 100 μL과 증류수 900μL 을 혼합한 후 Folin-Ciocalteu's phenol reagent (Sigma, St. Louis, MO, USA) 100μL을 가하여 잘 섞은 후 5분간 상온에서 반응시켰다. 이 용액에 20% Na2CO3 300μL을 가하여 혼합한 다음 증류수 를 가하여 2mL로 정용하였다. 이 용액을 25℃에서 1시간 동안 방치한 후 760nm에서 흡광도를 측정하 였으며, gallic acid(Sigma, St. Louis, MO, USA) 를 이용한 검량선과 비교하여 mg gallic acid equivalents(GAE)/mL로 나타내었다.

    2.4DPPH 라디칼 소거활성 측정

    1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH 라디칼 소거활성은 Blois 방법(1958)을 약간 변형하여 측정 하였다. 즉, 시료 20μL과 메탄올에 100μM의 농도로 녹인 DPPH(Sigma, St. Louis, MO, USA) 용액 980μL을 혼합하여 실온(암소)에서 30분간 방치한 다음 517nm에서 흡광도를 측정하였으며, butylated hydroxy anisole(BHA)의 소거활성과 비교하였다.

    각 시료의 DPPH 라디칼 소거활성은 각 시료의 농 도별 소거활성을 선형회귀분석하여 대조군(메탄올) 의 흡광도를 50% 감소시키는 시료의 농도(IC50)로 나타내었다.

    2.5ABTs 라디칼 소거활성 측정

    ABTs 라디칼 소거활성은 Re et al.(1999)의 방법 을 변형하여 측정하였다. 시험 용액은 증류수에 7mM ABTs와 2.45mM potassium persulfate를 첨 가하여 상온에서 16시간 배양하여 ABTs 양이온을 생성시킨 후 734nm에서 흡광도의 값이 0.7 이하가 되도록 희석하여 제조하였다. 그 다음 ABTs 용액 980μL에 시료 용액 20μL을 가한 후 6분 후에 흡광 도를 측정하였다. 각 시료의 ABTs 라디칼 소거활성 은 각 시료의 농도별 소거활성을 선형회귀분석하여 대조군(증류수)의 흡광도를 50% 감소시키는 시료의 농도(IC50)로 나타내었다.

    2.6ORAC 분석

    ORAC은 Prior et al.(2005)의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 시료 용액 25μL 또는 trolox 25μ L에 26mM fluorescent 표준용액 150μL을 가하고, 과산화 라디칼 유발물질인 136mM 2,2'-azobis(2- methylpropionamidine) dihychloride 25μL을 가하 여 반응시킨 후 excitation 485nm, emission 538nm 에서 1시간 동안 2분마다 흡광도를 측정하였다. ORAC은 인산완충액에서 희석한 trolox의 검량선과 비교하여 mg trolox equivalents(TE)/g로 나타내 었다.

    2.7세포독성과 NO 생성 저해활성 측정

    RAW264.7 세포를 96well에 1x105cells/mL의 농 도로 200μL씩 분주하여 CO2 incubator에서 24시간 배양하였다. 시료 추출물 또는 분획물을 1.0, 0.5, 0.25, 0.125, 0.0625mg/mL의 농도로 10μL씩 분주 하여 CO2 incubator에서 1시간 보관한 후 LPS를 2.12μL씩 분주하였고 CO2 incubator에서 24시간 배양한 후 Griess reagent(Sigma, St. Louis, MO, USA)와 상층액을 각각 100μL씩 혼합하여 반응시킨 후 540nm에서 흡광도를 측정하였다. 세포독성 확인 을 위하여 상층액 100μL을 제외한 배양액에 EZ CyTox(Daeil Lab Service co., Ltd, Seoul, Korea)를 10μL씩 분주하였고 CO2 incubator에서 1시간 배양한 후 450nm에서 흡광도를 측정하였다 (Nathan, 1992).

    2.8통계분석

    본 실험에서 얻어진 실험결과는 통계분석용 소프 트웨어 SPSS version 12.0(SPSS, Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 통계 분석하였다. 유의성 검 정은 Duncan의 다중범위 검정(Duncan's multiple range test)을 이용하였고, 유의 수준은 p-value< 0.05로 하였다. 상관관계 지수는 피어슨 상관계수 (Pearson correlation coefficient)에 의해 유의성 검정을 실시하였다.

    Ⅲ결과 및 고찰

    3.1일반성분 함량

    제주산 식용 건조 고사리의 일반성분 함량은 Table 1에 나타내었다. 수분은 13.2%, 조단백은 26.8%, 조지방은 0.6%, 탄수화물은 55.0%, 조회분 은 4.4%, 조섬유는 13.5%이었고, 열량은 332.9 kcal/100g이었다. 농촌진흥청의 국가표준 식품성분 표(NAAS, 2011)에 의하면 수분은 12.2%, 조단백은 25.8%, 조지방은 0.6%, 탄수화물은 54.2%, 조회분 은 7.2%, 열량은 228kcal/100g로 보고되었다. 본 연구결과와 비교하여 볼 때 본 연구에서 사용한 제 주산 식용 고사리의 조회분 함량이 다소 낮게 나타 났고 열량은 높게 나타났으며, 수분, 조단백, 조지 방, 탄수화물의 경우는 거의 비슷하였다.

    3.2고사리 추출물과 분획물의 수율

    제주산 식용 건조 고사리의 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물 및 이의 분획물의 추출수율은 Fig. 1 에 나타내었다. 제주산 건조 고사리 1kg을 추출하였 을 때 열수 추출물의 수율은 180g(18%)이었고, 70% 에탄올 추출물의 수율은 146g(14.6%)로, 열수 추출 물의 수율이 다소 높게 나타났다. Jeong et al.(2007)은 실험실에서 재배한 식용 고사리(P. aquilinum)의 80% 에탄올 추출수율이 26.8%이라 하여 본 연구결과보다 높았다. Shin & Lee(2011)에 의하면 면마과에 속하는 청나래고사리에 대하여 100% 메탄올, 80% 에탄올, 물로 추출용매를 달리하 여 상온침지 추출하였을 때 추출수율은 각각 23.6, 28.4, 21.5%로, 80% 에탄올 추출물의 수율이 다소 높았다고 보고하여 본 연구결과와 다른 경향을 나타 내었다.

    제주산 식용 고사리의 70% 에탄올 추출물을 헥 산, 에틸아세테이트, 부탄올, 물로 분획하였을 때 의 수율은 헥산이 2.19g(0.15%), 에틸아세테이트 가 33.87g(23.2%), 부탄올이 22.92g(15.7%), 물이 64.82g(44.4%)로, 물 분획물의 수율이 가장 높았고 다음으로 에틸아세테이트, 부탄올, 헥산 순이었다. Kim et al.(2012)은 면마과에 속하는 관중고사리, 참지네고사리 및 더부살이고사리의 헥산, 클로로포 름, 에틸아세테이트, 부탄올, 물 분획물의 수율은 각각 50.9∼81.3, 1.2∼5.4, 4.6∼13.7, 25.1∼ 49.6, 9.0∼164.6mg/g로, 관중고사리는 헥산, 부탄 올 순이었고, 참지네고사리와 더부살이고사리는 물, 헥산, 부탄올 순으로 수율이 가장 높았다고 보고하 여, 고사리 종류에 따라 추출용매별 수율에 차이가 있음을 알 수 있었다.

    3.3총페놀 함량

    제주산 식용 고사리의 추출물과 분획물의 총페놀 함량은 Table 2에 나타내었다. 총페놀 함량은 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물이 각각 50.0mg GAE/g와 43.4mg GAE/g로, 열수 추출물의 총페놀 함량이 다소 높은 것으로 나타났다. Jeong et al.(2007)은 실험실에서 재배한 식용 고사리의 80% 에탄올 추출물의 총페놀 함량이 33.1mg tannic acid equivalents(TAE)/g라고 보고하여 본 연구에 서의 총페놀 함량이 더 높은 것으로 나타났다. Lee et al.(2005)은 섬고사리 메탄올 추출물의 총페놀 함량은 120mg TAE/g이었고, Shin & Lee(2010)는 고사리과에 속하는 비식용 고사리인 큰봉의꼬리 고 사리, 사자잎봉의꼬리 고사리, 봉의꼬리 고사리, 알 록큰봉의꼬리 고사리의 경우 80% 메탄올 추출물의 총페놀 함량은 각각 11.3, 13.5, 21.0, 16.7mg TAE/g DW이었고, Shin & Lee(2011)는 면마과에 속하는 청나래고사리에 대하여 100% 메탄올, 80% 에탄올, 물로 추출용매를 달리하여 상온침지 추출하 였을 때 총페놀 함량은 각각 57.8, 69.4, 25.0mg TAE/g DW으로, 80% 에탄올 추출물이 물 추출물보 다 총 페놀 함량이 2.7배 이상 높았다고 보고하였 다. 이 경우 물 추출물보다 에탄올 추출물의 총페놀 함량이 높은 반면 본 연구에서는 물 추출물의 총페 놀 함량이 높았는데, 이는 각 연구에 사용한 고사리 의 개별 페놀화합물 성분의 조성에 차이가 있기 때 문일 것으로 추정하였다.

    제주산 식용 고사리의 70% 에탄올 추출물을 헥 산, 에틸아세테이트, 부탄올, 물로 분획하였을 때 분획물의 총페놀 함량은 각각 0.6, 104.3, 58.7, 20.7mg GAE/g로, 에틸아세테이트 분획물의 총페놀 함량이 가장 높았으며 그 다음으로 부탄올, 물, 헥 산 순으로 낮았다(Table 2).

    Kim et al.(2012)은 면마과에 속하는 비식용 고 사리의 헥산, 클로로포름, 에틸아세테이트, 부탄올, 물 분획물의 총페놀 함량은 관중 고사리의 경우 부 탄올 분획물이 550.0mg TAE/g, 에틸아세테이트 분 획물이 365.7mg TAE/g이었으며, 참지네 고사리의 경우는 에틸아세테이트 분획물이 374.8mg TAE/g, 부탄올 분획물이 315.5mg TAE/g이었으며, 더부살 이 고사리의 경우는 부탄올 분획물이 781.8mg TAE/g, 에틸아세테이트 분획물이 527.7mg TAE/g 로 대부분의 경우 부탄올과 에틸아세테이트 분획물 에서 높은 총페놀 함량을 나타내었다고 보고하여, 본 연구의 결과와 일치하였다. 따라서 고사리는 종 류에 따라 플라보노이드, 플라보놀, 플라보논 등과 같은 페놀류의 조성이 달라 추출 및 분획 용매에 대 한 용해도가 다를 것으로 추정되었다.

    3.4항산화 활성

    제주산 식용 고사리 추출물과 분획물의 항산화 활 성은 Table 2와 같았다. DPPH 라디칼 소거활성 (IC50)은 열수 추출물에서는 매우 낮아 검출 한계를 넘었으나, 70% 에탄올 추출물은 231.5μg/mL이 었다. 분획물에서는 에틸아세테이트 분획물이 100.6 μg/mL로 가장 높았고, 그 다음으로 부탄올 분획물 (182.6μg/mL), 물 분획물(636.0μg/mL) 순이었다. 추출물과 분획물의 총페놀 함량과 비교하여 보았을 때 DPPH 라디칼 소거활성은 총페놀 함량에 기인하 는 것으로 추정되었다. 특히 에틸아세테이트 분획물 은 총페놀 함량이 가장 높으면서 DPPH 라디칼 소 거활성도 가장 높았다.

    ABTs 라디칼 소거활성(IC50)은 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물이 각각 102.4μg/mL과 119.4 μg/mL로 열수 추출물이 다소 높은 것으로 나타났 다. 분획물의 경우에는 에틸아세테이트, 부탄올, 물 분획물의 ABTs 라디칼 소거활성(IC50)이 각각 70.7, 141.7, 364.4μg/mL으로, 에틸아세테이트 분획물이 가장 높았으며 다음으로 부탄올 분획물, 물 분획물 순이었다. DPPH 라디칼 소거활성과 마찬가지로 ABTs 라디칼 소거활성도 총페놀 함량과 밀접한 상 관관계가 있었다.

    활성산소 흡수능력(ORAC)은 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물이 각각 267.8mg TE/g와 205.5mg TE/g로 열수 추출물이 1.3배 높았다. 분획물에서는 에틸아세테이트 분획물이 836.0mg TE/g로 부탄올 분획물의 337.9mg TE/g보다 2.5배 높았으며, 물과 헥산 분획물은 각각 78.3, 72.8mg TE/g로 낮은 활 성을 나타내었다.

    Jeong et al.(2007)은 실험실에서 재배한 식용 고 사리(P. aquilinum)의 80% 에탄올 추출물의 경우 DPPH 라디칼 소거활성(RC50)이 329μg/mL, ABTs 라디칼 소거활성(RC50)이 1,049μg/mL로 본 연구결 과와 비교하여 볼 때 항산화 활성이 낮았는데, 이는 재배환경이 영향을 주는 것으로 야생에서가 아니라 실험실에서 재배하였기 때문인 것으로 추정되었다. Kim et al.(2012)은 면마과에 속하는 고사리의 헥 산, 클로로포름, 에틸아세테이트, 부탄올, 물 분획물 의 DPPH 라디칼 소거활성(IC50)의 경우, 관중고사 리는 부탄올 분획물이 가장 우수하였고 그 다음으로 에틸아세테이트, 물 분획물 순이었으며, 더부살이고 사리는 부탄올 분획물이 가장 우수하였으며 그 다음 으로 에틸아세테이트 분획물이었고, 참지네고사리는 물 분획물이 가장 우수한 활성을 나타내었으며 그 다음으로 부탄올 분획물이 가장 높은 것으로 보고하 였다. 또한 ABTs 라디칼 소거활성(IC50)은 더부살이 고사리의 경우 부탄올, 에틸아세테이트 분획물이, 참지네고사리의 경우 에틸아세테이트, 부탄올 분획 물이 우수하였고, 관중고사리의 경우 헥산과 부탄올 분획물이 우수하였고 다음으로 에틸아세테이트 분획 물이 우수하다고 보고하였다. 대부분의 경우 에틸아 세테이트 분획물과 부탄올 분획물에서 높은 항산화 활성을 나타내었는데, 본 연구결과와 유사한 경향을 나타내었다.

    그 외 비식용 고사리의 항산화 활성에 대한 연구 로 Lee et al.(2005)은 섬고사리 메탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소거능(IC50)은 13.0μg/mL, ABTs 라 디칼 소거능(IC50)은 43.9μg/mL이라고 보고하여 본 연구에서의 제주산 식용 고사리보다 항산화 활성이 높았다. Oh et al.(2008)은 고사리과에 속하는 제주 산 식용 고사리가 아닌 면마과와 풀고사리과에 속하 는 여러 종의 제주산 고사리에 대한 항산화 활성 (DPPH 소거능)을 보고하였는데, 고압 메탄올 추출 물(0.01mg/mL)에서 소고비가 41.9%로 가장 높았으 며, 그 다음으로 일색 고사리가 34.1%, 풀고사리가 29.2%, 홍지네 고사리가 27.7% 순이었다. Shin & Lee(2010)는 고사리과에 속하는 여러 종의 고사리의 초음파 80% 메탄올 추출물에 대하여 항산화 효과를 측정하였는데, 큰봉의꼬리 고사리, 사자잎봉의꼬리 고사리, 봉의꼬리 고사리, 알록큰봉의꼬리고사리의 경우 항산화 활성(DPPH 라디칼 소거능, IC50)은 각 각 0.97, 0.94, 0.42, 0.75mg/mL이었고, ABTs 라 디칼 소거능(IC50)은 각각 0.40, 0.44, 0.33, 0.50mg/mL이었다고 보고하여, 본 연구에서의 제주 산 식용 고사리의 항산화 활성보다 낮았다. Shin & Lee(2011)는 면마과에 속하는 청나래고사리에 대하 여 100% 메탄올, 80% 에탄올, 물로 추출용매를 달 리하여 상온침지 추출하였을 때 DPPH 라디칼 소거 능(IC50)은 각각 0.14, 0.11, 0.54mg/mL, ABTs 라 디칼 소거능(IC50)은 각각 0.10, 0.11, 0.58mg/mL 라고 보고하여, 본 연구에서의 제주산 식용 고사리 의 항산화 활성보다 높았다.

    3.5총페놀 함량과 항산화 활성과의 상관관계

    총페놀 함량과 항산화 활성과의 상관관계는 Table 3에 나타내었다. 총페놀 함량과 ORAC 간의 상관계 수는 0.971로 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 총페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거활성 간의 상관관 계 지수는 0.824이었으며, 총페놀 함량과 ABTs 라 디칼 소거활성 간의 상관계수도 0.738로 비교적 높 게 나타났다. 따라서 제주산 식용 고사리의 항산화 활성(DPPH와 ABTs 라디칼 소거활성 그리고 ORAC)은 총페놀 함량과 밀접한 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 따라서 페놀성 화합물이 제주산 식용 고사리의 항산화 활성에 중요한 역할을 하는 것으로 추정되었다.

    3.6세포독성과 NO 생성 저해활성

    제주산 식용 고사리 추출물과 분획물의 항염 활 성을 평가하기 위하여 세포독성과 NO 생성 저해능 을 측정하였다. 세포독성의 경우 50% cytotoxic concentration(CC50)으로 나타내었으며, NO 생성 저해능의 경우 50% inhibitory concentration(IC50) 으로 나타내었다. 세포독성(CC50)의 경우 열수 추출 물과 70% 에탄올 추출물이 모두 >1000μg/mL으로 독성이 거의 없는 것으로 나타났으며, 분획물의 경 우는 헥산, 에틸아세테이트, 부탄올, 물, 분획물이 각각 124.8, 139.5, 704.6 >1000μg/mL로 헥산과 에틸아세테이트 분획물이 다소의 독성을 나타낼 것 으로 추정되었다. Ko et al.(2013)도 인간유래 비만 세포인 HMC-1(human mast cell)에 70% ethanol 로 추출한 고사리(P. aguilinum) 추출물의 세포독 성을 측정한 결과 세포독성이 나타나지 않았다고 보고하였다.

    NO 생성 저해활성(IC50)의 경우 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물이 각각 >1000과 220.5μg/mL로 70% 에탄올 추출물이 높았으며, 분획물의 경우에는 헥산, 에틸아세테이트, 부탄올, 물 분획물이 각각 34.9, 24.9, 118.0, 650.9μg/mL로, 에틸아세테이트 분획물이 NO 생성 저해능이 가장 높았으며, 그 다 음으로 헥산 분획물이 우수하였다. 한편 에틸아세테 이트, 헥산, 부탄올, 물 분획물 모두 50% 세포독성 을 나타내는 농도 이하에서 50% NO 생성 저해활성 을 나타내었다. 세포독성과 NO 생성 저해능의 상관 관계 지수인 selectivity index(SI=CC50/IC50)의 경 우 에틸아세테이트 분획물과 부탄올 분획물이 각각 5.60과 5.97로 높은 값을 나타내어 세포독성을 나 타내는 농도보다 5배 이상 낮은 농도에서 NO 생성 을 저해함을 알 수 있었다. 총페놀 함량과 NO 생성 저해능의 상관관계를 비교하여 보았을 때 총페놀 함 량이 높은 분획물에서 NO 생성 저해능이 높은 것으 로 보아 제주산 식용 고사리의 항염증 활성은 고사 리에 함유되어 있는 페놀성 화합물에 기인하는 것으 로 추정되었다.

    NO는 무기 유리체로 면역반응, 세포독성, 신경전 달계 등의 과정에 관여하는데 농도에 따라 세포기능 유지 혹은 독성을 일으키기도 한다. 이러한 NO는 세포내에서 여러 과정을 거쳐 생성되는데, 추출물과 분획물의 NO 생성 저해기작을 알기 위해서는 iNOS, COX-2 등의 웨스턴 실험과 같은 추가적인 연구가 필요할 것이다(Kim et al., 2007).

    Ko et al.(2013)은 인간유래 비만세포인 HMC-1 에 70% ethanol로 추출한 고사리(P. aguilinum) 추 출물로 처리한 후, 자극제로 염증반응을 유도하였을 때 그 효과를 TNF-α, IL-6, IL-8의 분비량으로 측정하였을 때 전체적으로 cytokine의 분비가 감소 하였으며, 특히 TNF-α분비량은 조리후의 고사리를 0.1mg/mL 농도로 세포에 처리하였을 때 조리전에 비해 유의적으로 감소하였으며, IL-6 분비량은 조 리 후의 고사리 추출물 처리구에서 대조구와 비교하 여 약 50% 이상 감소하였으며, IL-8의 분비는 고사 리 추출물의 조리 전·후의 차이는 크게 나타나지 않았으나 blank구에 비해 효율적으로 감소되었다고 보고하여, 고사리 추출물이 항염증 활성을 나타내었 다고 보고하였다.

    결론적으로 에틸아세테이트 분획물은 총페놀 함 량이 가장 높으면서 항산화 활성이 가장 높으므로 기능성 소재로 활용 가능성이 높을 것으로 추정되 었다Table 4.

    Figure

    JALS-49-209_F1.gif

    Schematic diagram of the extraction and fractionation from dried Pteridium aquilinum

    Table

    General composition of dried Pteridium aquilinum

    Total phenolic contents, DPPH and ABTs radical scavenging activities, and ORAC of the extracts and fractions from dried Pteridium aquilinum

    1)The fractions were made with 70% ethanol extract.
    2)Butylated Hydroxy Anisole
    a-gValues with different letter in the column are significantly different at p<0.05 according to Duncan’s multiple range test

    Pearson correlation coefficients among total phenolic content(TP), DPPH, ABTs, and ORAC of the extracts and fractions from dried Pteridium aquilinum

    50% Cytotoxic concentration and 50% inhibitory concentration of NO production of the extracts and fractions from dried Pteridium aquilinum

    1)The fractions were made with 70% ethanol extract

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