
생약 오가피(五加皮)는 두릅나무과(오갈피나무과, Araliaceae) 오갈피속(
한방의학에서 인정하는 오가피의 효과로는 간장과 신장의 기능을 정상화하고, 풍습으로 인한 관절통(風濕痺痛), 사지의 근맥(筋脈)이 땅기면서 뒤틀리는 것(四肢拘攣)을 다스리고, 관절을 구부리고 펴는 것이 어려운 증상(掘伸不利)을 치료한다. 이와 같이 간장과 신장이 허하여 힘줄과 뼈가 약해져서 다리를 쓰지 못하는데, 풍습으로 허리와 무릎이 아픈데, 팔다리가 가늘어 지며 아픈데, 각기, 음위증, 여자의 음부소양증, 어린이의 걸음걸이가 늦어지는데 쓴다. 그리고 방사선병의 예방치료와 신경통, 관절염, 관절류머티스 등에 사용한다(Korean Association of Pharmacognosy Professors, 2004; Korean Association of Herbal Medicine Professors, 1994; Ko, 2016).
한편,
또한, 오가피의 주성분인 eleutheroside E는 관절염 개선작용(He et al., 2014), 2형 당뇨 개선작용(Ahn et al., 2013)을 나타내었으며, eleutheroside B (syringin)는 항암작용(Lall et al., 2015), 간장 보호작용(Gong et al., 2014), 항염증작용(Song et al., 2010), 항피로작용(Li et al., 2008), 항당뇨작용(Niu et al., 2008), 진통작용(Choi et al., 2004) 등이 보고되었다. 또한, 오갈피나무속 식물의 열매와 잎의 페놀성 식물화학 성분에 대한 비교연구(An et al., 2017; An et al., 2017)가 시행되었다.
그러나, 제주도의 특산 식물로서 섬오갈피나무는 성분 및 생리활성 연구는 일부 시행되었지만, 기능성 강화 조성물 개발에 대한 연구는 체계적으로 이루어지지 않은 점에 착안하여 본 연구는 섬오가피 줄기의 초음파 열융합 처리 시간(100℃)에 따른 페놀성 성분의 함량을 비교분석 함으로써 생리활성 성분(eleutheroside B, chlorogenic acid, eleutheroside E, syringaresinol, sinapyl alcohol) 고농도 함유 조성물과 전문화된 섬오가피 기능성 식품의 개발에 필요한 기초 자료를 제공하고자 한다.
본 연구에 사용한 섬오가피(
섬오가피를 세절하고, 건조한 시료 500 g과 15 L의 증류수를 초음파 처리기(출력 1,200 W, 주파수 28 KHz: KODO, 화성, 대한민국)에 넣고, 100℃에서 1 (UAK-1), 2 (UAK-2), 3 (UAK-3), 4 (UAK-4), 5 (UAK-5), 6 (UAK-6), 7 (UAK-7), 8 (UAK-8), 9 (UAK-9), 10 (UAK-10), 11 (UAK-11), 12 (UAK-12), 13 (UAK-13), 14 (UAK-14) 15 (UAK-15), 16 (UAK-16), 17 (UAK-17), 18 (UAK-18), 19 (UAK-19), 20 (UAK-20), 21 (UAK-21), 22 (UAK-22), 23 (UAK-23), 24 (UAK-24), 36 (UAK-36), 48 (UAK-48), 60 (UAK-60) 그리고 72 (UAK-72) 시간씩 1회 추출(300 mL)하여 여과 후, 동결건조 하여 초음파 열융합 처리 섬오가피 엑스를 얻었다.
Zhao 등의 방법(Zhao et al., 2014)에 따라 표준품과 직접 비교하여 성분의 함량 및 조성을 각 시료당 3회 반복 실험하여 결과의 재현성을 확인하여 분석하였다. 표준품은 ChromaDex (Los Angeles, CA, U.S.A.)와 ChemFaces (Wuhan, China)로부터 구입한 eleutheroside E, syringaresinol, eleutheroside B, chlorogenic acid, caffeic acid, protocatechuic acid, scopolin, isofraxidin, sinapyl alcohol, rutin, hyperoside를 사용하였다.
사용한 HPLC 장치는 Waters 1525 binary HPLC system (Milford, MA, U.S.A.)이며, 칼럼은 KNAUER Eurospher II 100-5 C18 (3×250 mm: Knauer, Born, Germany)을 사용하였다. 이동상은 acetonitrile (HPLC grade; Sigma-Aldrich, U.S.A.)과 HPLC용 증류수(0.1% Trifluoroacetic acid, HPLC급: B&J, U.S.A.)이며, 페놀성 성분은 acetonitrile의 비율을 0% (0 min)에서 7% (10 min), 35% (60 min), 100% (65 min), 그리고 마지막으로 다시 0%로 조절하였고, 전개온도는 실온, 유속은 분당 0.9 mL, 크로마토그램은 UV 디텍터 (UV/Vis Waters 2487 Dual λ Absorbance Detector: Milford, MA, U.S.A.)를 이용하여 220 nm에서 검출하였다(Fig. 2).
섬오가피 줄기의 초음파 열융합 처리(100℃) 시간에 따른 페놀성 성분의 함량변화를 비교분석 함으로서 생리활성 성분 고농도 함유 조성물과 전문화된 섬오가피 기능성 식품 소재 개발에 필요한 기초 자료를 제공하고자 본 연구를 실시하였으며, 섬오가피 생리활성 성분 고농도 함유 조성물 탐색을 위한 성분분석은 중량 %로 함량을 구하였다.
총 페놀성 성분 함량에 있어서는 Table 1에서 보는 바와 같이 20시간 초음파 열융합 처리(UAK-20)에서 6.661%로 가장 함량이 높았고, 그 다음으로 1시간 초음파 열융합 처리(UAK-1, 6.356%) 그리고 4시간 초음파 열융합 처리(UAK-4, 6.296%)의 순서로 함량이 높았다.
The phenolic compounds according to various ultrasonic thermal fusion treatment conditions of
(%,w/w)
Phenolic compounds | Retention time (min) | Calibration curves1) | UAK-1 | UAK-2 | UAK-3 | UAK-4 | UAK-5 | UAK-6 | UAK-7 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Protocatechuic acid | 15.6 | y = 1.8130x - 0.9382 | 0.9996 | 0.407±0.009 | 0.411±0.016 | 0.282±0.003 | 0.443±0.024 | 0.283±0.012 | 0.392±0.021 | 0.333±0.002 |
Eleutheroside B | 22.3 | y = 1.2143x - 0.8239 | 0.9927 | 0.788±0.046 | 0.754±0.017 | 0.732±0.001 | 0.740±0.027 | 0.741±0.027 | 0.689±0.003 | 0.624±0.018 |
Scopolin | 23.2 | y = 0.4992x - 0.0811 | 0.9965 | 0.179±0.005 | 0.185±0.003 | 0.151±0.001 | 0.297±0.004 | 0.246±0.001 | 0.314±0.003 | 0.297±0.006 |
Chlorogenic acid | 23.8 | y = 0.6093x - 0.3830 | 0.9979 | 2.625±0.139 | 2.116±0.119 | 1.872±0.007 | 1.942±0.041 | 1.579±0.038 | 1.725±0.008 | 1.263±0.005 |
Eleutheroside B1 | 25.0 | y = 1.0370x - 0.7058 | 0.9942 | 0.328±0.080 | 0.468±0.067 | 0.498±0.004 | 0.666±0.013 | 0.590±0.019 | 0.754±0.001 | 0.560±0.011 |
Caffeic acid | 26.0 | y = 1.0766x - 0.6009 | 0.9937 | 0.237±0.054 | 0.274±0.088 | 0.188±0.006 | 0.267±0.032 | 0.325±0.005 | 0.237±0.038 | 0.238±0.011 |
Eleutheroside E | 31.9 | y = 0.2096x - 0.1589 | 0.9975 | 1.365±0.088 | 0.960±0.207 | 1.147±0.009 | 1.522±0.046 | 1.289±0.009 | 1.333±0.020 | 0.870±0.011 |
Sinapyl alcohol | 31.0 | y = 1.0216x - 0.4384 | 0.9997 | 0.081±0.002 | 0.064±0.001 | 0.106±0.002 | 0.103±0.000 | 0.094±0.001 | 0.070±0.001 | 0.082±0.001 |
Rutin | 36.6 | y = 0.5647x - 0.2888 | 0.9937 | 0.191±0.028 | 0.128±0.001 | 0.141±0.002 | 0.149±0.002 | 0.151±0.002 | 0.161±0.001 | 0.227±0.003 |
Hyperoside | 37.4 | y = 0.5531x - 0.2888 | 0.9981 | 0.167±0.036 | 0.079±0.002 | 0.149±0.000 | 0.093±0.001 | 0.117±0.002 | 0.126±0.003 | 0.208±0.001 |
Isofraxidin | 35.5 | y = 1.3999x - 0.8996 | 0.9950 | 0.154±0.012 | 0.128±0.007 | 0.120±0.000 | 0.166±0.020 | 0.137±0.006 | 0.163±0.003 | 0.165±0.001 |
Syringaresinol | 50.7 | y = 0.6778x - 0.3761 | 0.9992 | - | - | - | - | - | - | - |
Quercetin | 53.6 | y = 0.8872x - 0.8803 | 0.9939 | - | - | - | - | - | - | - |
Total phenolic compound | - | - | - | 6.356 | 5.486 | 5.237 | 6.296 | 5.437 | 5.838 | 4.659 |
1) y: area units, x: concentration in standard solutions (ppm), *UAK-1: 1 hour ultrasonic thermal fusion treated extract of the |
Phenolic compounds | UAK-8 | UAK-9 | UAK-10 | UAK-11 | UAK-12 | UAK-13 | UAK-14 | UAK-15 | UAK-16 | UAK-17 | UAK-18 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Protocatechuic acid | 0.359±0.001 | 0.372±0.001 | 0.418±0.001 | 0.350±0.001 | 0.285±0.003 | 0.367±0.000 | 0.324±0.001 | 0.378±0.002 | 0.276±0.002 | 0.351±0.000 | 0.296±0.002 |
Eleutheroside B | 0.586±0.002 | 0.646±0.007 | 0.624±0.001 | 0.688±0.006 | 0.737±0.001 | 0.578±0.001 | 0.449±0.002 | 0.705±0.007 | 0.605±0.001 | 0.545±0.004 | 0.627±0.003 |
Scopolin | 0.248±0.003 | 0.274±0.001 | 0.252±0.001 | 0.212±0.002 | 0.211±0.002 | 0.209±0.005 | 0.252±0.002 | 0.241±0.001 | 0.265±0.001 | 0.180±0.001 | 0.429±0.002 |
Chlorogenic acid | 0.889±0.003 | 1.256±0.010 | 1.344±0.012 | 0.978±0.006 | 0.907±0.005 | 0.931±0.006 | 0.413±0.005 | 1.099±0.005 | 1.150±0.000 | 0.626±0.002 | 0.883±0.009 |
Eleutheroside B1 | 0.477±0.002 | 0.755±0.011 | 0.608±0.004 | 0.708±0.009 | 0.494±0.011 | 0.579±0.015 | 0.406±0.006 | 0.652±0.003 | 0.745±0.000 | 0.420±0.004 | 0.659±0.003 |
Caffeic acid | 0.266±0.006 | 0.269±0.003 | 0.197±0.001 | 0.183±0.000 | 0.322±0.003 | 0.236±0.001 | 0.146±0.001 | 0.399±0.003 | 0.221±0.000 | 0.228±0.001 | 0.166±0.002 |
Eleutheroside E | 1.170±0.004 | 1.291±0.006 | 0.944±0.006 | 1.331±0.004 | 1.114±0.002 | 0.862±0.003 | 0.471±0.009 | 1.100±0.005 | 1.422±0.006 | 0.917±0.017 | 1.010±0.002 |
Sinapyl alcohol | 0.102±0.001 | 0.104±0.001 | 0.115±0.001 | 0.138±0.001 | 0.230±0.002 | 0.175±0.000 | 0.147±0.001 | 0.182±0.001 | 0.091±0.000 | 0.158±0.001 | 0.156±0.002 |
Rutin | 0.175±0.001 | 0.179±0.001 | 0.170±0.000 | 0.167±0.004 | 0.295±0.004 | 0.206±0.001 | 0.176±0.001 | 0.205±0.005 | 0.143±0.001 | 0.179±0.001 | 0.262±0.001 |
Hyperoside | 0.151±0.000 | 0.145±0.001 | 0.164±0.001 | 0.124±0.002 | 0.244±0.002 | 0.197±0.009 | 0.152±0.002 | 0.212±0.004 | 0.082±0.000 | 0.172±0.000 | 0.220±0.011 |
Isofraxidin | 0.140±0.001 | 0.136±0.002 | 0.128±0.000 | 0.148±0.000 | 0.107±0.000 | 0.098±0.000 | 0.086±0.001 | 0.175±0.001 | 0.066±0.001 | 0.163±0.001 | 0.128±0.001 |
Syringaresinol | 0.077±0.000 | 0.081±0.000 | 0.091±0.001 | 0.068±0.001 | 0.097±0.000 | 0.066±0.000 | 0.060±0.001 | 0.067±0.000 | 0.102±0.00 | 0.103±0.000 | 0.092±0.002 |
Phenolic compounds | UAK-8 | UAK-9 | UAK-10 | UAK-11 | UAK-12 | UAK-13 | UAK-14 | UAK-15 | UAK-16 | UAK-17 | UAK-18 |
Quercetin | 0.032±0.000 | 0.029±0.000 | 0.017±0.000 | 0.015±0.000 | 0.015±0.000 | 0.028±0.000 | 0.029±0.000 | 0.012±0.000 | 0.014±0.000 | 0.016±0.000 | 0.030±0.000 |
Total phenolic compound | 4.413 | 5.282 | 4.799 | 4.903 | 4.701 | 4.240 | 2.870 | 5.135 | 4.985 | 3.767 | 4.616 |
*UAK-8: 8 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-9: 9 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-10: 10 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-11: 11 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-12: 12 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-13: 13 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-14: 14 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-15: 15 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-16: 16 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-17: 17 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-18: 18 hours ultrasonic thermal fusion treated extract. Values represent the mean ± S.D. (n=3) |
Phenolic compounds | UAK-19 | UAK-20 | UAK-21 | UAK-22 | UAK-23 | UAK-24 | UAK-36 | UAK-48 | UAK-60 | UAK-72 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Protocatechuic acid | 0.434±0.000 | 0.513±0.003 | 0.300±0.001 | 0.303±0.002 | 0.365±0.001 | 0.358±0.003 | 0.216±0.003 | 0.235±0.002 | 0.261±0.001 | 0.345±0.002 |
Eleutheroside B | 0.470±0.004 | 0.888±0.005 | 0.537±0.001 | 0.626±0.002 | 0.590±0.001 | 0.656±0.002 | 0.418±0.005 | 0.407±0.002 | 0.460±0.002 | 0.296±0.002 |
Scopolin | 0.292±0.004 | 0.380±0.004 | 0.266±0.003 | 0.236±0.001 | 0.310±0.004 | 0.323±0.000 | 0.310±0.001 | 0.296±0.002 | 0.109±0.003 | - |
Chlorogenic acid | 0.852±0.005 | 1.220±0.008 | 0.872±0.003 | 1.025±0.004 | 1.039±0.001 | 1.102±0.003 | 0.686±0.003 | 0.708±0.001 | 0.516±0.015 | 0.642±0.005 |
Eleutheroside B1 | 0.573±0.005 | 0.862±0.010 | 0.605±0.001 | 0.667±0.002 | 0.661±0.008 | 0.753±0.025 | 0.545±0.003 | 0.419±0.007 | 0.385±0.001 | 0.481±0.006 |
Caffeic acid | 0.154±0.003 | 0.492±0.009 | 0.276±0.002 | 0.146±0.006 | 0.128±0.012 | 0.133±0.003 | 0.342±0.004 | 0.098±0.000 | 0.185±0.004 | 0.302±0.000 |
Eleutheroside E | 1.105±0.002 | 1.646±0.015 | 0.882±0.005 | 1.235±0.002 | 1.212±0.005 | 1.289±0.008 | 0.832±0.016 | 0.965±0.001 | 1.101±0.021 | 1.227±0.054 |
Sinapyl alcohol | 0.165±0.001 | 0.166±0.003 | 0.165±0.000 | 0.137±0.001 | 0.123±0.001 | 0.110±0.002 | 0.065±0.002 | 0.065±0.001 | 0.054±0.002 | 0.039±0.001 |
Rutin | 0.158±0.001 | 0.275±0.001 | 0.161±0.001 | 0.193±0.004 | 0.199±0.001 | 0.270±0.003 | 0.262±0.002 | 0.185±0.006 | 0.180±0.002 | 0.215±0.000 |
Hyperoside | 0.119±0.000 | 0.196±0.001 | 0.119±0.002 | 0.139±0.001 | 0.157±0.001 | 0.175±0.003 | 0.202±0.002 | 0.123±0.002 | 0.135±0.001 | 0.160±0.001 |
Isofraxidin | 0.122±0.000 | 0.218±0.001 | 0.107±0.001 | 0.120±0.001 | 0.121±0.001 | 0.086±0.001 | 0.114±0.002 | 0.099±0.000 | 0.104±0.005 | 0.096±0.001 |
Syringaresinol | 0.085±0.000 | 0.115±0.000 | 0.083±0.000 | 0.132±0.000 | 0.090±0.001 | 0.105±0.001 | 0.101±0.000 | 0.152±0.001 | 0.143±0.000 | 0.092±0.000 |
Quercetin | 0.030±0.000 | 0.020±0.001 | 0.030±0.000 | 0.021±0.000 | 0.029±0.000 | 0.030±0.000 | 0.022±0.000 | 0.035±0.001 | 0.038±0.001 | 0.025±0.000 |
Total phenolic compound | 4.324 | 6.661 | 4.171 | 4.688 | 4.747 | 5.082 | 3.788 | 3.476 | 3.356 | 3.644 |
*UAK-19: 19 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-20: 20 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-21: 21 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-22: 22 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-23: 23 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-24: 24 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-36: 36 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-48: 48 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-60: 60 hours ultrasonic thermal fusion treated extract, UAK-72: 72 hours ultrasonic thermal fusion treated extract. Values represent the mean ± S.D. (n=3)
오가피속 식물의 대표적인 주성분이며, 관절염 개선작용(He et al., 2014), 2형 당뇨 개선작용(Ahn et al., 2013)을 나타내는 eleutheroside E는 20시간 초음파 열융합 처리(UAK-20)에서 1.646%로 가장 함량이 높게 나타났고, 그 다음으로 4시간 초음파 열융합 처리(UAK-4, 1.522%) 그리고 16시간 초음파 열융합 처리(UAK-16, 1.422%)의 순서로 함량이 높았다.
또한, 항암작용(Lall et al., 2015), 간장 보호작용(Gong et al., 2014), 항염증작용(Song et al., 2010), 항피로작용(Li et al., 2008), 항당뇨작용(Niu et al., 2008), 진통작용(Choi et al., 2004) 등이 보고된 eleutheroside B (syringin)는 1시간 초음파 열융합 처리(UAK-1)에서 0.788%로 가장 함량이 높게 나타났고, 그 다음으로 2시간 초음파 열융합 처리(UAK-2, 0.754%) 그리고 5시간 초음파 열융합처리(UAK-5, 0.741%)의 순서로 함량이 높았다.
한편, chlorogenic acid는 1시간 초음파 열융합 처리(UAK-1)에서 2.625%로 가장 함량이 높게 나타났고, 그 다음으로 2시간 초음파 열융합 처리(UAK-2, 2.116%) 그리고 4시간 초음파 열융합 처리(UAK-4, 1.942%)의 순서로 함량이 높았다.
심근 세포 손상 및 사망 예방작용(Cho et al., 2015), 혈관 확장작용(Chung et al., 2012), 백혈병 암세포 증식억제(Park et al., 2008),
Isofraxidin은 15시간 초음파 열융합 처리(UAK-15)에서 0.175%로 가장 함량이 높게 나타났고, 그 다음으로 4시간 초음파 열융합 처리(UAK-4, 0.166%) 그리고 7시간 초음파 열융합 처리(UAK-7, 0.165%)의 순서로 함량이 높았다. Sinapyl alcohol은 12시간 초음파 열융합 처리(UAK-12)에서 0.230%로 가장 함량이 높게 나타났으며, 그 다음으로 15시간 초음파 열융합 처리(UAK-15, 0.182%) 그리고 13시간 초음파 열융합 처리(UAK-13, 0.175%)의 순서로 함량이 높았다. 또한, 플라보노이드계 성분인 rutin, hyperoside, quercetin과 쿠마린계 성분인 scopolin, eleutheroside B1, isofracxidin 등은 초음파 열융합 처리에 의해서 성분의 변화가 관찰되지 않았다.
이와 같은 결과로부터, 페닐프로파노이드계 생리활성 성분인 eleutheroside B (syringin)과 chlorogenic acid는 1시간 초음파 열융합 처리로 가장 높은 농도의 추출물을 얻을 수 있었다. 그러나, 총 페놀성 성분 함량과 오가피속 식물의 대표적인 리그난계 생리활성 성분인 eleutheroside E의 함유농도가 가장 높게 확인된 20시간이 섬오가피 줄기의 초음파 열융합 처리 최적 조건이라고 사료된다.
섬오가피의 줄기를 초음파 열융합 처리한 결과, 총 페놀성 성분 함량에 있어서는 20시간 초음파 열융합 처리 조건(UAK-20)에서 6.661%로 가장 높았다. 또한, 오가피의 주성분이며, 생리활성 성분인 eleutheroside E도 20시간 초음파 열융합 처리 조건(UAK-20)에서 1.646%로 가장 높았다. 따라서, 섬오가피의 초음파 열융합 최적 처리 조건은 총 페놀성 성분 함량과 오가피속 식물의 대표적인 생리활성 성분인 eleutheroside E의 함유농도가 가장 높게 확인된 20시간 초음파 열융합 처리 방법이라고 사료된다.
This work was supported by Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture and Forestry (IPET) through Future Innovation Food Technology Development Program, funded by Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (MAFRA) (119023-3).
The authors have declared no conflict of interest.