KR20120054946A - 브로콜리 유래 글루코시놀레이트 화합물 및 이를 포함하는 항산화 및 항균 활성을 갖는 조성물 - Google Patents

브로콜리 유래 글루코시놀레이트 화합물 및 이를 포함하는 항산화 및 항균 활성을 갖는 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브로콜리로부터 단리된 신규한 글루코시놀레이트 화합물 및 그의 용도에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브로콜리로부터 단리되며 화학식 1로 표시되는 [6'-O-트랜스-(4"-히드록시신나모일)-4-(메틸설피닐)부틸 글루코시놀레이트] 화합물 및 상기 화합물을 유효성분으로 함유하는 항산화 및 항균용 약학적 조성물, 건강식품 및 화장료 조성물에 관한 것이다. 상기 화합물은 뛰어난 항산화 및 항균 활성을 가지므로, 뇌졸중, 파킨슨씨병 및 치매와 같은 각종 인체 질환뿐만 아니라 다양한 미생물, 특히 병원성 미생물의 감염으로 인한 질환 증상의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있고, 피부세포의 노화 방지를 위한 화장품 등의 용도로도 유용하게 사용될 수 있다.

Description

브로콜리 유래 글루코시놀레이트 화합물 및 이를 포함하는 항산화 및 항균 활성을 갖는 조성물{Glucosinolate Compound from Broccoli and Composition Having Antioxidant and Antimicrobial Activity Comprising the Same}
본 발명은 브로콜리 유래의 신규한 글루코시놀레이트 화합물 및 이를 포함하는 항산화 또는 항균용 조성물에 관한 것이다.
브로콜리(Brassica oleracea L. var. italica)는 십자화과에 속하는 식물로서, 서구 유럽, 미국 및 극동 아시아 국가에서 샐러드 또는 식품 첨가물로 널리 소비되고 있다. 또한, 다양한 종류의 비타민 및 항산화제의 풍부한 공급원인 브로콜리는 글루코시놀레이트(glucosinolate, GSL)라 불리는 2차 대사산물을 함유하고 있다(Plumb, G.A.W., et al., 1996, Free Radical Research 25(1), 75-86; Vig, A.P., et al., 2009, Food Science and Technology, 42, 1561-1572). 모든 GSL은 기본적으로 β-D-티오글루코오스 그룹, 설폰화 옥심(강산) 및 메티오닌, 페닐알라닌, 트립토판 또는 분지쇄 아미노산 유래의 측쇄로 이루어지는 유기 음이온 구조를 갖는다(Fahey, J.W., et al., 2001, Phytochemistry, 56, 5-51)(도 1 참조).
다양한 역학 연구 결과, 일반적으로 브라시카 속의 식물, 특히 브로콜리는 GSL이 풍부하기 때문에 항암 작용이 있으며(Shapiro T.A., et al., 2001, Cancer Epidemiology, Biomarkers and Prevention, 10, 501-508.; Talalay, P., et al., 2001, Journal of Nutrition, 131, S3027-S3033; Moreno, D.A., et al., 2006, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 41, 1508-1522), 살균 활성에 대해서도 수십년간 문헌에 보고되어 오고 있다. 다른 미생물에 대한 이들 식물 추출물의 살균 활성은 주로 상기 식물로부터 방출되는 GSL의 휘발성 분해 산물에 의한 것으로 알려져 있다(Brown, P.D., et al., 1991, Journal of Chemical Ecology, 17, 2021-2034). 이들 가수분해 산물(hydrolyzed product, HP)은 섭취시 독특한 톡쏘는 향 및 쓴맛이 난다(Chew, F.S., 1988. Biological effects of glucosinolates. In H. G. Cutler (Ed.), Biologically active natural products: Potential use in agriculture (pp. 155-181). Washington, D.C.: American Chemical Society; Drobnica, L., et al., 1967, Applied Microbiology, 15, 701-709). 알릴 및 아릴 GSL이 살모넬라 티피무리움 및 다른 세균에 대한 세포독성을 갖고 있다는 것이 알려져 있으며(Tiedink, H.G.M., et al., 1991, Journal of Agricultural and Food Chemistry 39, 922-926), 또한 벤질 이소티오시아네이트와 같은 GSL/HP는 기도 및 요로의 감염을 치료하기 위한 항생제로도 사용되고 있다 (Mennicke, W.H., et al., 1988, Xenobiotica, 18, 441-447). 스멜트 등은 그람 음성 세균이 그람 양성 세균에 비해 GSL/HP에 대한 감수성이 떨어진다는 것을 보고하였다(Smelt, J.H., et al., 1989, Journal of Environmental Science and Health, 24, 437-455).
한편, 각종 산화반응, 화학약품, 식품, 인체질환 및 방사선 등에 의해 수퍼옥사이드, 히드록실 라디칼 및 과산화수소 등과 같은 반응성이 큰 강한 활성산소와 유리라디칼(free radical) 등이 생체 내에 생성되면 이들에 의해서 불포화 지방산이 다량 함유된 세포막의 인지질이 산화되어 세포막에 지질 과산화물이 생성되게 된다. 세포막에 지질 과산화물이 축적되게 되면 세포막의 유동성과 기능성이 저하됨으로 세포의 전체적인 기능이 억제되고 세포의 구조도 변화하는 등 조직상에 국소적인 장해가 생기면서 각종 질환이 유발될 수 있다. 인체 내에 반응성이 큰 활성산소와 유리 라디칼이 과량으로 축적되면 세포의 노화를 비롯하여 뇌졸중, 심근경색, 당뇨병성 혈관장애, 고지혈증, 급성염증, 류마티스 질환, 알코올성 간염, 당뇨병, 간질, 파킨슨씨병 및 치매와 같은 신경퇴행성 질환 등 각종 인체 질환을 일으키게 된다. 활성산소 소거물질(scavenger)은 이들 질병을 경감 혹은 예방할 수 있는 것으로 보고되고 있으며, 미생물 및 식물체로부터 다양한 활성산소 소거 물질이 발견되어 의약용 혹은 화장품 및 식품 첨가물로 사용되고 있다. 따라서, 강력하면서도 독성이 없는 활성산소 소거물질은 각종 질병의 치료제 개발이나 노화방지용 화장품 첨가제 및 식품첨가제 등으로 매우 유용하게 활용될 수 있다.
이에, 본 발명자들은 항산화 또는 항균 활성을 갖는 화합물을 찾기 위해 연구한 결과, 브로콜리 꽃부분(floret)으로부터 피토케미컬(phytochemical) 화합물을 단리하였고, 상기 화합물이 글루코시놀레이트 유도체에 속하는 새로운 화합물임을 확인하고, 항산화 및 항균 활성이 있음을 밝힘으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 브로콜리로부터 단리된 신규한 글루코시놀레이트 화합물 및 상기 화합물을 유효성분으로 함유하는 항산화 및 항암용 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 브로콜리로부터 단리된 화학식 1로 표시되는 글루코시놀레이트 화합물[6'-O-트랜스-(4"-히드록시신나모일)- 4-(메틸설피닐)부틸 글루코시놀레이트]을 제공한다.
Figure pat00001
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 흰색의 비정질 분말로서, 그 반분자(quasimolecular) 네거티브 ESI-MS z/z: 643.40 [M+Na++K+ -1], 562.40, 452.47, 435.37, 336.40과 1H 및 13C NMR 스펙트럼 데이터와 함께 분석한 결과 화학식 1의 분자식을 갖는 C21H28NO12NS3의 구조(8개의 불포화)인 것으로 나타났다. IR 스펙트럼으로부터 히드록시 그룹(3,353 ㎝-1), 지방족 모이어티(2,947 ㎝-1), 카르보닐 그룹(1,647 ㎝-1), CH3SO(1,036 ㎝-1) 및 방향족 모이어티(3,040, 1,420 ㎝-1)가 존재함을 확인하였다. UV 스펙트럼에서는 λmax=230 및 327 ㎚에서 흡광도 밴드를 보였으며, 이는 분자 내에 방향족 콘주게이트 시스템이 존재한다는 것을 나타낸다. D2O에서의 1H 및 13C NMR 스펙트럼은 δH 2.80(3H, s) 및 δC 40.83에서 CH3SO-시스템 프로톤 신호가 존재하는 것을 나타낸다(표 1 참조). 글루코오스 내에 탄소에 직접 부착된 수소는 δH 3.5-4.1(6H, m) 사이 범위였다. 상기 화학식 1의 화합물의 수소 및 탄소 NMR 데이터는 다음과 같다.
1H NMR (D2O) δ2.45(2H,m,H-2), 2.0(1H,m,H-3), 2.11(1H,m,H-3), 2.43(2H,m,H-4), 3.17(2H,m,H-5), 2.80(3H,s,H-6), 4.59(1H,d,J=7.85,H-1'), 3.5-4.1 (6H,overlapped,H-2' to 6'), 7.4-7.5(1H,d,J=7.5,H-2"), 7.7-7.8(1H,d,J=8.3,H-3"), 7.7-7.8(1H,d,J=8.3, H-5"), 7.4-7.5(2H,d,J=7.5,H-6"), 7.1(1H,m,H-7"), 7.3(1H,m, H-8")
13C NMR (D2O) δ163.9(C-1), 33.53(C-2), 28.90(C-3), 32.37(C-4), 55.68(C-5), 40.83(C-6), 83.44(C-1'), 84.11(C-1'), 72.35(C-2'), 76.69(C-3'), 68.65(C-4'), 78.67(C-5'), 62.84(C-6'), 126.76(C-1"), 104.26(C-2"), 106.43(C-3"), 132.35(C-4"), 106.43(C-5"), 104.26(C-6"), 152.11(C-7"), 106.06(C-8"), 168.7(C-9").
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 함유하며, 항산화 및 항균 활성을 갖는 브로콜리 추출물을 제공한다.
상기 추출물은 브로콜리에 2?15배량의 추출용매를 가한 후 70 내지 130℃에서 가열함으로써 제조된다. 상기 추출용매로는 물을 사용하는 것이 일반적이지만, 필요에 따라 물 이외에 다른 유기용매를 사용해도 무방하다. 사용될 수 있는 유기용매로는 C1 내지 C4의 저급 알코올, 아세톤, 또는 이의 수용액 등을 들 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 상기 "브로콜리 추출물"은 브로콜리를 물을 이용하여 추출한 것뿐만 아니라 물 이외의 다른 유기용매를 이용하여 추출한 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 본 발명의 추출물의 제조에는 브로콜리의 모든 부분이 제한없이 사용될 수 있으나, 꽃부분을 사용하여 추출하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 함유하는 항산화 및 항균용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 약학적 조성물은 임상투여 시에 경구 또는 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품 제제의 형태로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 약학적 조성물은 실제 임상투여 시에 경구 및 비경구의 여러 가지 제형으로 투여될 수 있는데, 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 탄산칼슘, 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구투여를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세롤, 젤라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물의 유효성분인 화학식 1로 표시되는 화합물의 사용량은 투여방법, 환자의 나이, 체중, 질환상태 등에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 투약 단위는 예를 들면 개별 투약량의 1, 2, 3 또는 4배로, 또는 1/2, 1/3 또는 1/4배로 함유할 수 있다. 개별 투약량은 유효 약물이 1회에 투여되는 양을 함유하며, 이는 통상 1일 투여량의 전부, 1/2, 1/3 또는 1/4배에 해당한다.
본 발명의 약학적 조성물의 인체 투여량은 체내에서 활성성분인 화학식 1로 표시되는 화합물의 흡수도, 불활성화율 및 배설속도, 환자의 연령, 성별, 상태, 질병의 정도 등에 따라 적절히 선택되며, 성인에게 일일 체중 1 ㎏ 당 80 ㎎ 내지 1,500 ㎎의 범위이고, 200 ㎎ 내지 1,100 ㎎의 범위인 것이 바람직하며, 300 ㎎ 내지 1,000 ㎎의 범위인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 한 구현예에 따르면, 화학식 1의 화합물은 DPPH(2,2-디페닐-1-피크릴히드라질)에 대한 소거 활성을 나타내고(도 8 참조), 스타필로코쿠스 아우레우스, 살모넬라 티피무리움 등과 같은 다양한 종류의 미생물에 대해 뛰어난 항균 활성을 나타낸다(도 9 참조). 따라서, 본 발명의 조성물은 세포의 노화, 뇌졸중, 심근경색, 당뇨병성 혈관장애, 고지혈증, 급성염증, 류마티스 질환, 알코올성 간염, 당뇨병, 간질, 파킨슨씨병 및 치매와 같이 세포내 활성산소의 증가로부터 기인할 수 있는 각종 인체 질환뿐만 아니라 다양한 미생물, 특히 병원성 미생물의 감염으로 인한 질환의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 함유하는 항산화 및 항균용 건강식품을 제공한다.
본 발명의 유효성분인 화학식 1로 표시되는 화합물은 항산화 및 항균 작용을 목적으로 건강식품에 첨가될 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 식품첨가물로 사용할 경우, 화학식 1로 표시되는 화합물을 그대로 첨가하거나, 브로콜리 추출물의 형태로 첨가될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합양은 사용 목적(예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에는 본 발명의 유효성분인 화학식 1로 표시되는 화합물이 원료에 대하여 20 중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 이하의 양으로 첨가된다. 그러나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 첨가량은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 문제가 없는 한 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.
상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올성 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강식품을 모두 포함한다.
본 발명의 건강음료 조성물은 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물에는 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 수크로스와 같은 디사카라이드 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드, 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알코올이 있다. 감미제로는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다.
상기 외에 본 발명의 건강식품은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 건강식품은 천연 과일주스, 과일주스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 크게 중요하진 않지만 본 발명의 유효성분인 화학식 1로 표시되는 화합물 100 중량부 당 0.1?30 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
또한, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하는 화장료 조성물을 제공한다.
상기 화장료 조성물에 함유되는 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 0.001 내지 10 중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%이다. 상기 함유량이 0.001 중량% 미만일 경우에는 항산화 및 항균 효과가 미미하고, 10 중량%를 초과할 경우에는 사용량에 따른 효과가 저하될 수 있다.
상기 화장료 조성물은 일반 피부화장료에 배합되는 보통의 성분, 예를 들면 유분, 물, 계면활성제, 보습제, 저급알코올, 증점제, 킬레이트제, 색소, 방부제, 향료 등을 필요한만큼 적용 배합할 수 있다. 또한, 상기 화장료 조성물은 피부에 사용하는 것으로서, 유연화장수(스킨), 수렴화장수, 영양화장수(로션), 영양크림, 맛사지크림, 에센스, 팩, 피부접착용 패취, 피부접착용 겔, 파우더, 연고, 서스펜션, 에멀젼, 스프레이, 또는 미용액 등의 통상의 화장료 형태로 제조될 수 있으며, 이들 각 제형에 적합하고 당업계에 주지된 각종의 통상적인 담체와 첨가제를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 항산화 및 항균 작용을 갖는 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 화장료 조성물은 화장품, 세제 및 섬유 등의 피부에 접촉하는 피부접촉 물질로 제조할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 화학식 1로 표시되는 화합물은 뛰어난 항산화 및 항균 활성을 가지므로, 노화 방지, 뇌졸중, 파킨슨씨병 및 치매와 같은 각종 인체 질환뿐만 아니라 다양한 미생물, 특히 병원성 미생물의 감염으로 인한 질환의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 글루코시놀레이트의 일반식을 나타낸 것으로서, R은 알킬, 알케닐, 방향족, 벤조에이트, 인돌 및 황 그룹을 나타낸다.
도 2는 화학식 1의 화합물에 대한 FT-IR 데이터를 나타낸다.
도 3은 화학식 1의 화합물에 대한 ES-IMS 데이터를 나타낸다.
도 4는 화학식 1의 화합물의 추정되는 매스 분절화 패턴을 나타낸다.
도 5는 화학식 1의 화합물의 1H NMR 데이터를 나타낸다.
도 6은 화학식 1의 화합물의 13C NMR 데이터를 나타낸다.
도 7은 화학식 1의 화합물의 DEPT 135° 데이터를 나타낸다.
도 8은 화학식 1의 화합물의 항산화 효과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 화학식 1의 화합물이 각각 스타필로코쿠스 아우레우스(A) 및 살모넬라 티피무리움(B)에 대해 항균 효과가 있음을 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 있어서, 녹는점은 디지털 Staurt SMP 10 녹는점 장치(ST15, OSA, UK)로 분석하였고, 선광도(optical rotation)는 J-810 JASCO 분광편광계로 측정하였다. ESI-MS 및 MS-MS는 Varian 500-LC 이온 트랩 매스 분광기로 얻었다. 상기 MS-MS 실험은 80 eV의 모세 전압(capillary voltage)으로 스프레이 실드 전압 600 V 및 -600 V에서 Turbo DDS로 수행하였다. 챔버 온도는 대사산물의 전체 스캐닝을 위하여 포지티브 이온 조건으로 50℃를 유지하였다. LC는 ATR(Attenuated Total Reflectance) 액세서리가 장착된 Chromosol C18 칼럼 150×2.0 ㎜ i.d., 5 ㎛(Varian Inc., CA) 상에서 수행되었다. NMR 측정은 Avance 500(Model: Bruker, 11.4 Tesla, 500 MHz) 분광기 시스템을 이용하여 D2O에서 수행하였다. 1H NMR 분석은 500 MHz에서 수행되었고, 13C NMR은 125 MHz에서 수행되었다. 화학적 이동(chemical shift) 및 인테그라(integra)는 D2O에서 TSP를 레퍼런스로 δ-스케일로 나타내었다. 칼럼 크로마토그래피는 Diaion PK228(Supelco, Bellefonte, USA)로 충진된 유리 칼럼(8×75 ㎝) 상에서 수행되었고, 화학식 1의 화합물에 대한 TLC 분석은 5×10 ㎝ TLC 플레이트(Kieselgel 60 F254, Merck, Darmstadt, Germany) 상에서 수행되었다. 예비(preparative) HPLC는 Atlantis dC18 칼럼(30×150 ㎜, 10 ㎛)을 이용하여 237 ㎚에서 모니터링되는 UV-VIS 분광광도계 검출기가 구비된 Waters 액체 크로마토그래피(Model, 510; Freehold, NJ, USA) 기기 상에서 수행되었다. 본 발명의 실시예의 모든 실험 결과는 평균±SE로 나타내었고, 스튜던트 t-테스트(two-tailed)를 이용하여 데이터를 통계적으로 분석하였다. P 값은 0.05 미만일 때 통계적으로 유의미한 것으로 간주하였다.
실시예 1. 활성 화합물의 추출 및 단리
신선한 브로콜리 꽃부분(12 ㎏)을 12×4,000 ㎖의 2차 탈이온 끓는물로 24시간 추출한 후, 주위 온도에서 30분간 음파처리하였다. 24시간 후, 여과물을 수집하고 진공 증발시켜 대략 12×1,000 ㎖의 추출물을 얻었다. 상기 수추출물을 다중 크로마토그래피 단계에 적용시켜 상이한 용매로 용출하여 활성 화합물을 단리하였다. 이를 위하여, 상기 농축된 수추출물을 미리 메탄올과 1% 아세트산으로 활성화시킨 Diaion PK228(Supelco, Bellefonte, USA)로 충진된 유리 칼럼(8×75 ㎝)에 적용하였다. 상기 PK 시리즈 수지의 외표면에 존재하는 Na+는 양이온 교환 반응에 의해 온전한 글루코시놀레이트가 더 잘 분리 및 안정화되도록 한다. 이후, 메탄올(1,000 ㎖), 물(1,000 ㎖), 50% MeOH 및 마지막으로 메탄올 내의 2% 수산화암모늄(2×1,000 ㎖)으로 흡착제를 세척하였다. 총 5개의 주된 분획(FI-FV)을 얻었으며, 각각의 분획은 대략 일련의 25개의 아분획(sub-fraction)으로 이루어져 있다. 이 중에서 FV-15 아분획(3,000 g 용출물)을 Atlantis dC18(250×4.6 ㎖, 5 ㎛; Wters, Milford, MA) 칼럼을 이용하여 물 및 아세토니트릴의 선형 구배에서 30분간 예비 HPLC를 하여 정제하였다.
그 결과, 흰색의 비정질 분말 형태로 활성 화합물을 단리하였다. 상기 화합물에 대한 TLC 분석은 메탄올-메틸렌 클로라이드(1:1)에서 최적화되었으며, Rf=0.61을 나타내었다.
실시예 2. 단리된 활성 화합물의 구조 분석
1D NMR (1H 및 13C NMR), 2D NMR (1H-1H COSY, DEPT 135°, HSQC 및 HMBC) 및 탠덤(Tandem) MS-MS 분광분석기를 이용하여 실시예 1에서 단리한 활성 화합물의 구조를 분석하였다.
그 결과, 상기 화합물은 그 반분자 네거티브 ESI-MS z/z: 643.40 [M+Na++K+ -1], 562.40, 452.47, 435.37, 336.40을 나타내었으며, 1H 및 13C NMR 스펙트럼 데이터와 함께 분석한 결과 화학식 1의 분자식을 갖는 C21H28NO12NS3의 구조(8개의 불포화)임을 확인하였다.
IR 스펙트럼으로부터 히드록시 그룹(3,353 ㎝-1), 지방족 모이어티(2,947 ㎝-1), 카르보닐 그룹(1,647 ㎝-1), CH3SO(1,036 ㎝-1) 및 방향족 모이어티(3,040, 1,420 ㎝-1)가 존재함을 확인하였다(도 2). UV 스펙트럼에서는 λmax=230 및 327 ㎚에서 흡광도 밴드를 보였으며, 이는 분자 내에 방향족 콘주게이트 시스템이 존재한다는 것을 나타낸다. 화학식 1의 화합물에 대해 제시된 구조는 ESI-MS로부터 얻어진 총 이온 지도 데이터에 의해 뒷받침되었다(도 3). 상기 화합물의 추정되는 매스 분절화 패턴을 도 4에 나타내었다.
D2O에서의 1H 및 13C NMR 스펙트럼은 δH 2.80(3H,s) 및 δC 40.83에서 CH3SO-시스템 프로톤 신호가 존재하는 것을 나타내었다(도 5 내지 도 7 및 표 1). 글루코오스 내에 탄소에 직접 부착된 수소는 δH 3.5-4.1(6H,m) 사이 범위였다. 1H NMR 스펙트럼에서의 이들 신호를 δC6' 62.84, C5' 78.67, C4' 68.65, C3' 76.69, C2' 72.35에서의 5개의 해당 탄소 신호와 조합하면 D-티오글루코오스 골격이 존재하는 것을 나타낸다. 아울러, 1H NMR 스펙트럼에서 δH 4.59(1H, d, J=7.85, H')에서의 글루코오스의 아노머성(anomeric) 프로톤에 대한 신호는 중수소 옥사이드에서 커플링 상수 7.85 Hz를 갖는 측쇄의 존재에 의해 영향을 받지 않았다. δC1' 83.44 및 84.11에서의 해당 아노머성 탄소 신호는 상기 성분이 글루코시놀레이트 내에서 β-링크된 글루코오스임을 나타낸다. 탄소 골격을 가지며 커플링 상수 J=7.5, 8.3을 갖는 4개의 프로톤에 해당하는 δH 7.4-7.8에서의 방향족 프로톤은 6개의 방향족 탄소에 해당하는 δC 126.76, 104.26, 106.43, 106.43, 104.26 및 132.35에서 피크를 나타내었다. δC 163.9, 168.7에서의 탄소 피크는 하나의 옥심 및 하나의 카르보닐 그룹이 존재함을 보여준다. δH 2.45(2H,m), 2.0(1H,m), 2.11(1H,m), 2.43(2H,m) 및 3.17(2H,m)에서의 해당 프로톤 신호와 함께 δC 33.53, 28.90, 32.37 및 55.68에서의 추가적인 4개의 탄소 신호가 존재하는 것은 지방족 측쇄를 갖고 있음을 나타낸다.
위치 δH(J in Hz ) δC 135 DEPT 1H-1H 2D COSY ,
Correlated H
β-D-thioglucose
1' 4.59(1H,d,J=7.85) 83.44&84.11 CH
2' 3.54.1(6H,overlapped) 72.35 CH H-1, H-3
3' 76.69 CH
4' 68.65 CH
5' 78.67 CH
6' 62.84 CH2
Aromatic
1" - 126.76 C -
2" 7.47.5(1H,d,J=7.5) 104.26 CH
3" 7.77.8(1H,d,J=8.3) 106.43 CH
4" - 132.35 C -
5" 7.77.8(1H,d,J=8.3) 106.43 CH
6" 7.47.5(2H,d,J=7.5) 104.26 CH
7" 7.1,1H,m 152.11 CH
8" 7.3,1H,m 106.06 CH
9" - 168.7 C -
Aliphatic
1 - 163.9 C -
2 2.45(2H,m) 33.53 CH2 H-3
3 2.0(1H,m), 2.11(1H,m) 28.90 CH2 H-2, H-4
4 2.43(2H,m) 32.37 CH2 H-3, H-5
5 3.17(2H,m) 55.68 CH2 H-4
6 2.80(3H,s) 40.83 CH3 -
상기 결과로부터, 실시예 1에서 단리한 활성 화합물은 화학식 1로 표시되는 구조식을 갖는 [6'-O-트랜스-(4"-히드록시신나모일)- 4-(메틸설피닐)부틸글루코시놀 레이트] 임을 확인하였다.
상기 각각의 실험 데이터는 다음과 같다.
[α]25 D 18.19°(c 0.17,MeOH); UV (H2O) λmax: 230, 327 nm; IR: 3353, 3040, 2947, 1647, 1420, 1036 cm1; ESI- MS m/z: 643.40 [M+ Na++ K+] (cal. For C21H28O12NS3NaK, 644.03); 1H NMR and 13C NMR (D2O, 500 MHz); 표 1 참조. 1H NMR (D2O) δ2.45(2H,m,H-2), 2.0(1H,m,H-3), 2.11(1H,m,H-3), 2.43(2H,m,H-4), 3.17(2H,m,H-5), 2.80(3H,s,H-6), 4.59(1H,d,J=7.85,H-1'), 3.54.1(6H,overlapped,H-2' to 6'), 7.47.5(1H,d,J=7.5,H-2"), 7.77.8(1H,d,J=8.3,H-3"), 7.77.8(1H,d,J=8.3, H-5"), 7.47.5(2H,d,J=7.5,H-6"), 7.1(1H,m,H-7"), 7.3(1H,m,H-8"); 13C NMR (D2O) δ163.9(C-1), 33.53(C-2), 28.90(C-3), 32.37(C-4), 55.68(C-5), 40.83(C-6), 83.44(C-1'), 84.11(C-1'), 72.35(C-2'), 76.69(C-3'), 68.65(C-4'), 78.67(C-5'), 62.84(C-6'), 126.76(C-1"), 104.26(C-2"), 106.43(C-3"), 132.35(C-4"), 106.43(C-5"), 104.26(C-6"), 152.11(C-7"), 106.06(C-8"), 168.7(C-9").
실시예 3. 항산화 활성 테스트
DPPH 자유 라디칼 소거 방법 (Blois, M.S., 1958, Nature, 181, 1199-1202)에 의해 표준 용액을 칼리브레이션(calibration)하여 반응을 선형화함으로써 항산화 활성 테스트를 수행하였다. 이를 위하여, 0.1 mM의 작동(working) DPPH 스톡 용액을 80% 메탄올에서 준비하였다. 실시예 1에서 단리한 화학식 1의 화합물을 80% 메탄올(v/v)에 용해시키고, 0.4 ㎖의 화합물에 3 ㎖의 DPPH 용액을 첨가한 후, 어두운 곳에서 실온에서 10분간 배양하였다. 반응이 평행상태(plateau)에 도달한 후, 517 ㎚ 파장에서 흡광도(A)를 측정하고, 하기 식을 이용하여 항산화 활성을 계산하였다. 테스트된 화합물의 농도는 1 mM 내지 20 mM 범위였다.
항산화 활성(%)=[A blank - A sample]/[A blank]×100
그 결과, 화학식 1의 화합물은 양호한 항산화 활성을 나타내었고, 농도가 증가할수록 그 활성이 증가하는 경향을 나타내었다(도 8).
실시예 4. 항균제 감수성 테스트
디스크 확산(disc diffusion) 및 브로스 미세희석법(broth microdilution method)을 이용하여 스타필로코쿠스 아우레우스, 살모넬라 티피무리움 및 대장균에 대한 항균 활성을 평가하였다. 18시간 동안 배양한 후 상기 화합물들의 항균 활성을 평가하였다. 스타필로코쿠스 아우레우스에 대해서는 항생제인 두리세프를, 살모넬라 티피무리움 및 대장균에 대해서는 암피실린을 양성대조군으로 사용하였다. 테스트된 화합물들의 농도는 312 ㎍/㎖ 내지 5,000 ㎍/㎖였다. ELISA 판독기 (Luber, P., et al., 2003, Journal of Clinical Microbiology, 41, 1062-1068) 를 이용하여 600 ㎚에서 판독함으로써 최소 억제 농도(minimum inhibitory concentration, MIC)를 결정하였다.
그 결과, 화학식 1의 화합물은 양성대조군으로 사용된 항생제 두리세프(duricef)(IC50 < 312 ㎍/㎖)(Chew, 1988; Drobnica et al., 1967)와 비교할 때 625 ㎍/㎖의 IC50 억제 농도로 스타필로코쿠스 아우레우스에 대한 항균 활성을 나타내었고, 또한 양성대조군으로 사용된 암피실린(ampicillin)(IC50 < 39 ㎍/㎖)(Zsolnai, T., 1966, Arztliche Forschung, 16, 870-876; Kojima, M., et al., 1971, Journal of Fermentation Technology. 49, 740-746)과 비교할 때 625 ㎍/㎖의 IC50 억제 농도로 살모넬라 티피무리움에 대한 항균 활성을 나타내었다. 대장균에 대해서는 항균 활성을 나타내지 않았다(도 9 및 표 2).
억제 구역(㎜)
테스트 화합물 스타필로코쿠스 아우레우스 살모넬라 티피무리움 대장균
음성 대조군 6.00±0.000 6.00±0.000 6.00±0.000
두리세프 41.7±2.309 - -
암피실린 - 26.33±5.508 26.33±5.508
화학식 1 9.3±0.000 10.00±1.000 활성 없음
제조예 1. 약학적 조성물의 제조
1-1. 시럽제의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분 20%(중량/부피)로 함유하는 시럽을 다음과 같은 방법으로 제조하였다. 먼저, 화학식 1로 표시되는 화합물, 사카린, 당을 온수 80 g에 용해시켰다. 상기 용액을 냉각시킨 후, 여기에 글리세린, 사카린, 향미료, 에탄올, 소르브산 및 증류수로 이루어진 용액을 제조하여 혼합하였다. 이 혼합물에 물을 첨가하여 100 ㎖가 되게 하였다.
상기 시럽제의 구성 성분은 다음과 같다.
화학식 1의 화합물 ???????????????????? 20 g
사카린 ????????????????????????? 0.8 g
당??????????????????????????? 25.4 g
글리세린 ???????????????????????? 8.0 g
향미료????????????????????????? 0.04 g
에탄올 ????????????????????????? 4.0 g
소르브산 ???????????????????????? 0.4 g
증류수?????????????????????????? 정량
1-2. 정제의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 250 g을 락토오스 175.9 g, 감자전분 180 g 및 콜로이드성 규산 32 g과 혼합하였다. 상기 혼합물에 10% 젤라틴 용액을 첨가시킨 후, 분쇄해서 14 메쉬체를 통과시켰다. 이것을 건조시키고 여기에 감자전분 160 g, 활석 50 g 및 스테아린산 마그네슘 5 g을 첨가해서 얻은 혼합물을 정제로 만들었다.
상기 정제의 구성 성분은 다음과 같다.
화학식 1의 화합물???????????????????? 250 g
락토오스 ??????????????????????? 175.9 g
감자전분 ???????????????????????? 180 g
콜로이드성 규산 ????????????????????? 32 g
10% 젤라틴 용액
감자전분 ???????????????????????? 160 g
활석??????????????????????????? 50 g
스테아르산 마그네슘???????????????????? 5 g
1-3. 주사액제의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 10 g, 염화나트륨 0.6 g 및 아스코르브산 0.1 g을 증류수에 용해시켜서 100 ㎖을 만들었다. 상기 용액을 병에 넣고 20℃에서 30분간 가열하여 멸균시켰다.
상기 주사액제의 구성 성분은 다음과 같다.
화학식 1의 화합물 ???????????????????? 10 g
염화나트륨 ??????????????????????? 0.6 g
아스코르브산 ?????????????????????? 0.1 g
증류수?????????????????????????? 정량
제조예 2. 건강식품의 제조
2-1. 식품의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 식품들을 다음과 같이 제조하였다.
1. 조리용 양념의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 20?95 중량%로 건강 증진용 조리용 양념을 제조하였다.
2. 토마토 케찹 및 소스의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 0.2?1.0 중량%를 토마토 케찹 또는 소스에 첨가하여 건강 증진용 토마토 케찹 또는 소스를 제조하였다.
3. 밀가루 식품의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 0.5?5.0 중량%를 밀가루에 첨가하고, 이 혼합물을 이용하여 빵, 케이크, 쿠키, 크래커 및 면류를 제조하여 건강 증진용 식품을 제조하였다.
4. 스프 및 육즙 (gravies)의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 0.1?5.0 중량%를 스프 및 육즙에 첨가하여 건강 증진용 육가공 제품, 면류의 수프 및 육즙을 제조하였다.
5. 그라운드 비프 (ground beef)의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1?10 중량%를 그라운드 비프에 첨가하여 건강 증진용 그라운드 비프를 제조하였다.
6. 유제품 (dairy products)의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1?5 중량%를 우유에 첨가하고, 상기 우유를 이용하여 버터 및 아이스크림과 같은 다양한 유제품을 제조하였다.
7. 선식의 제조
현미, 보리, 찹쌀, 율무를 공지의 방법으로 알파화시켜 건조시킨 것을 배전한 후 분쇄기로 입도 60 메쉬의 분말로 제조하였다. 검정콩, 검정깨, 들깨도 공지의 방법으로 쪄서 건조시킨 것을 배전한 후 분쇄기로 입도 60 메쉬의 분말로 제조하였다. 상기에서 제조한 곡물류, 종실류의 건조분말 및 화학식 1로 표시되는 화합물을 다음의 비율로 배합하여 제조하였다.
곡물류(현미 30 중량%, 율무 15 중량%, 보리 20 중량%),
종실류(들깨 7 중량%, 검정콩 8 중량%, 검정깨 7 중량%),
화학식 1로 표시되는 화합물(3 중량%),
영지(0.5 중량%),
지황(0.5 중량%)
2-2. 음료의 제조
1. 탄산음료의 제조
설탕 5?10%, 구연산 0.05?0.3%, 카라멜 0.005?0.02%, 비타민 C 0.1?1%의 첨가물을 혼합하고, 여기에 79?94%의 정제수를 섞어서 시럽을 만들고, 상기 시럽을 85?98℃에서 20?180초간 살균하여 냉각수와 1:4의 비율로 혼합한 다음 탄산가스를 0.5?0.82%를 주입하여 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하는 탄산음료를 제조하였다.
2. 건강음료의 제조
액상과당(0.5%), 올리고당(2%), 설탕(2%), 식염(0.5%), 물(75%)과 같은 부재료와 화학식 1로 표시되는 화합물을 균질하게 배합하여 순간 살균을 한 후 이를 유리병, 페트병 등 소포장 용기에 포장하여 건강음료를 제조하였다.
3. 야채주스의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1?10 g을 토마토 또는 당근주스 1,000 ㎖에 가하여 건강 증진용 야채주스를 제조하였다.
4. 과일주스의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1?10 g을 사과 또는 포도주스 1,000 ㎖에 가하여 건강 증진용 과일주스를 제조하였다.
제조예 3. 화장료 조성물의 제조
3.1. 유연화장수( 스킨 ) 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1.0 중량%, 글리세린 5.0 중량%, 1,3-부틸렌글리콜 3.0 중량%, 피이지 1500 1.0 중량%, 알란토인 0.1 중량%, DL-판테놀 0.3 중량%, EDTA-2NA 0.02 중량%, 벤조페논-9 0.04 중량%, 나트륨히아루로네이트 5.0 중량%, 에탄올 10.0 중량%, 옥틸도데세스-16 중량%, 폴리솔베이트 20 중량%, 및 미량의 방부제, 향, 색소와 잔량의 정제수를 혼합하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유연화장수를 제조하였다.
3.2. 수렴화장수 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1.0 중량%, 글리세린 2.0 중량%, 1,3-부틸렌글리콜 2.0 중량%, 피이지 1500 1.0 중량%, 알란토인 0.2 중량%, DL-판테놀 0.2 중량%, 나트륨히아루로네이트 3.0 중량%, 에탄올 15.0 중량%, 옥틸도데세스-16 0.2 중량%, 폴리솔베이트 20 0.3 중량%, 위치하젤추출물 2.0 중량%, 및 미량의 구연산, 방부제, 향, 색소와 잔량의 정제수를 혼합하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 수렴화장수를 제조하였다.
3.3. 영양화장수(로션) 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1.0 중량%, 글리세린 5.0 중량%, 1,3-부틸렌글리콜 3.0 중량%, 나트륨히아루로네이트 5.0 중량%, 에탄올 10.0 중량%, 폴리솔베이트 60 중량%, 글리세릴스테아레이트 에이스 1.5 중량%, 세테아릴알코올 1.5 중량%, 라놀린 1.5 중량%, 솔비탄스테아레이트 0.5 중량%, 경하식물유 1.0 중량%, 광물유 5.0 중량%, 스쿠알란 3.0 중량%, 트리옥타노인 2.0 중량%, 디메치콘 0.8 중량%, 초산토코페롤 0.5 중량%, 카르복시비닐폴리머 0.12 중량%, 트리에탄올아민 0.12 중량%, 및 미량의 방부제, 향, 색소와 잔량의 정제수를 혼합하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 영양화장수를 제조하였다.
3.4. 영양크림 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1.0 중량%, 스테아릴알코올 6.0 중량%, 스테아린산 2.0 중량%, 농글리세린 1.0 중량%, 스쿠알란 9.0 중량%, 1,3-부틸렌글리콜 6.0 중량%, 폴리솔베이트 60 1.5 중량%, 폴리에틸렌글리콜 1000 4.0 중량%, 경화 라놀린 4.0 중량%, 옥틸 도데카놀 10.0 중량%, 솔비탄 스테아레이트 0.8 중량%, 트리에탄올아민 0.5 중량%, 및 적량의 파라옥시벤조산에스테르, 향료, 색소와 잔량의 정제수를 혼합하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 영양크림을 제조하였다.
3.5. 마사지크림 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1.0 중량%, 바셀린 7 중량%, 유동파라핀 10 중량%, 밀랍 2 중량%, 폴리솔베이트 2.5 중량%, 스쿠알렌 3 중량%, 글리세린 4 중량%, 프로필렌글리콜 6 중량%, 및 적량의 방부제와 잔량의 정제수를 혼합하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 마사지 크림을 제조하였다.
3.6. 에센스 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1.0 중량%, 사이클로메티콘 15.0 중량%, 카프릴릭카프릭트리글리세라이드 3.0 중량%, 미네랄오일 3.0 중량%, 밀납 1.0 중량%, 토코페롤 1.0 중량%, 세틸디메티콘코폴리올 3.0 중량%, 글리세린 5.0 중량%, 황산마그네슘 3.0 중량%, 및 적량의 파라옥시벤조산에스테르와 잔량의 정제수를 혼합하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 에센스를 제조하였다.
3.7. 팩 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 1.0 중량%, 글리세린 5.0 중량%, 프로필렌글리콜 4.0 중량%, 폴리비닐알코올 15.0 중량%, 에탄올 8.0 중량%, 폴리옥시에틸렌올레일에칠 1.0 중량%, 파라옥시벤조산메틸 0.2 중량%, 및 적량의 향과 잔량의 정제수를 혼합하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 팩을 제조하였다.

Claims (13)

  1. 화학식 1로 표시되는 글루코시놀레이트 화합물[6'-O-트랜스- (4"-히드록시신나모일)-4-(메틸설피닐)부틸 글루코시놀레이트].
    Figure pat00002
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화합물은 브로콜리로부터 단리된 것을 특징으로 하는 화합물.
  3. 청구항 1의 화합물을 유효성분으로 함유하며, 항산화 및 항균 활성을 갖는 브로콜리 추출물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 추출물은 브로콜리에 2?15배량의 추출용매를 가한 후 70 내지 130℃에서 가열함으로써 제조되는 추출물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 추출용매는 물, C1 내지 C4의 저급 알코올, 아세톤 및 이의 수용액으로 구성된 군으로부터 선택되는 추출물.
  6. 청구항 3에 있어서,
    브로콜리의 꽃부분으로부터 추출되는 추출물.
  7. 청구항 1의 화합물 또는 청구항 3의 브로콜리 추출물을 유효성분으로 함유하는 항산화 및 항균용 약학적 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서,
    세포의 노화, 뇌졸중, 심근경색, 당뇨병성 혈관장애, 고지혈증, 급성염증, 류마티스 질환, 알코올성 간염, 당뇨병, 간질, 파킨슨씨병 및 치매로 구성된 군으로부터 선택되는 질환의 치료용 약학적 조성물.
  9. 청구항 1의 화합물 또는 청구항 3의 브로콜리 추출물을 유효성분으로 함유하는 항산화 및 항균용 건강식품.
  10. 청구항 9에 있어서,
    육류, 소세지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 껌류, 아이스크림류, 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올성 음료 및 비타민 복합제로 구성된 군으로부터 선택되는 한 형태인 건강식품.
  11. 청구항 1의 화합물 또는 청구항 3의 브로콜리 추출물을 함유하는 화장료 조성물.
  12. 청구항 11에 있어서,
    유분, 물, 계면활성제, 보습제, 저급알코올, 증점제, 킬레이트제, 색소, 방부제 및 향료로 구성된 군으로부터 선택되는 성분 중 하나 이상을 추가로 포함하는 화장료 조성물.
  13. 청구항 11에 있어서,
    유연화장수, 수렴화장수, 영양화장수, 영양크림, 맛사지크림, 에센스, 팩, 피부접착용 패취, 피부접착용 겔, 파우더, 연고, 서스펜션, 에멀젼, 스프레이 및 미용액으로 구성된 군으로부터 선택되는 제형의 형태인 화장료 조성물.
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