KR20200074469A - 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물 및 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물로서, 상기 도토리가 루브라참나무 및/또는 대왕참나무의 열매인 항산화용 조성물 및 상기 항산화용 조성물을 포함하는 식품 조성물, 기능성식품 조성물, 화장료 조성물과 약학 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물 및 이의 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물로서, 상기 도토리가 루브라참나무 및/또는 대왕참나무의 열매인 항산화용 조성물 및 상기 항산화용 조성물을 포함하는 식품 조성물, 기능성식품 조성물, 화장료 조성물과 약학 조성물에 관한 것이다.
도토리(acorn)가 열리는 참나무류는 우리나라 산지에 널리 분포하고 있으며 우리나라 자생종인 떡갈나무, 신갈나무, 갈참나무, 굴참나무, 상수리나무, 졸참나무를 비롯해 그 종류만 해도 약 28종이 분포한다고 알려져 있는데, 대표적인 식용 도토리로는 졸참나무(Quercus serrata Murray)의 열매(도토리)와 상수리나무(Quercus autissima Carruther)의 열매(상수리)를 들 수 있다.
도토리의 화학적 구성성분은 약 70%가 전분으로 구성되어 있고 약 6~9%의 탄닌(tannin)을 함유하고 있는데, 상기 탄닌은 본래 떫고 쓴 맛이 있어 도토리를 식용으로 이용할 시 제거 과정을 거치게 된다.
도토리는 껍질을 까고 내부의 견과 부분을 분리하여 곱게 갈아내어 사용된다. 도토리 가루를 많은 양의 물과 잘 섞어 우려낸 후, 앙금을 가라앉힌 뒤 걸러내면 도토리 가루 속의 섬유소와 전분 성분을 분리할 수 있다. 이런 과정에서 섬유소와 전분이 분리되는 것뿐만 아니라, 전분 속의 탄닌 성분도 확산현상을 통해 빠져나간다.
도토리의 항산화 활성에 관한 비특허문헌으로는 도토리 가루의 성분분석과 항산화능 평가(비특허문헌 1), 도토리 분말을 첨가한 쿠키의 항산화 활성 및 품질 특성(비특허문헌 2) 등이 개시되어 있으나, 상기 종래기술들에서 사용한 도토리의 종류는 상수리나무 또는 졸참나무 등 유래의 열매이거나, 그 종류를 구체적으로 파악하기가 어려운 실정이다.
한편, 도토리에 관한 특허문헌으로는 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물 및 상기 추출물을 함유하는 약리적 조성물(특허문헌 1), 도토리를 원료로 하는 즉석가공식품 제조용 식품 조성물(특허문헌 2), 도토리 추출액을 이용한 발효곡주의 제조방법(특허문헌 3) 등이 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허문헌들은 도토리 추출물의 용도가 항산화와 관계가 없거나, 항산화 용도와 관계가 있더라도 상기 도토리가 어떤 참나무류에서 유래한 것인지에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않은 실정이다.
또한, 본 발명자들이 연구한 루브라참나무 및/또는 대왕참나무의 도토리는 현재 식용으로 사용하고 있지 않는 열매이므로 항산화력이 높은 조성물을 처음 발견한 것이며, 이를 포함하는 식품 조성물, 기능성식품 조성물, 화장료 조성물과 약학 조성물로써 새로운 이용 가치가 충분하다.
Rep. Inst. Health & Environ. 16：46-52, 2005
KOREAN J. FOOD COOKERY SCI. Vol. 29, No. 2 April, 2013
본 발명자들은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 연구를 수행하여, 국내에서 많이 식재되고 있는 8종의 도토리, 즉 상수리나무(Quercus acutissima ), 굴참나무 (Quercus variabilis ), 졸참나무(Quercus serrata ), 갈참나무(Quercus aliena Blume ), 신갈나무(Quercus mongolica Fisch ), 종가시나무(Quercus glauca ), 대왕 참나무(Quercus palustris ), 루브라참나무(Quercus rubra)의 도토리를 이용하여 총 페놀함량을 측정하고, 항산화력을 평가하여 수종 간 비교 분석을 수행한 결과, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 페놀 함량 및 항산화 활성이 우수한 특정 참나무류 유래의 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물의 용도를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물로서, 상기 도토리가 루브라참나무 및 대왕참나무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열매인 항산화용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 추출물이 물 추출물, 또는 탄소수 1 내지 4의 알코올, 바람직하게는 에탄올인 항산화용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 도토리 추출물이 도토리 에탄올 추출물이고, 상기 도토리 에탄올 추출물의 농도는 0.005~0.010 ㎎/㎖인 항산화용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항산화용 조성물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 식품 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항산화용 조성물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항산화용 조성물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 화장료 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항산화용 조성물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명의 루브라참나무 및/또는 대왕참나무 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물은 다른 수종의 참나무류 유래의 도토리 추출물에 비하여, 월등히 높은 페놀 함량 및 항산화 활성을 나타내는 효과를 지니고 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페놀의 측정 범위를 나타낸 것이다.
도 2는 참나무 8종의 도토리 에탄올 추출물의 DPPH 활성(%)을 나타낸 것이다.
도 3은 참나무 8종의 도토리 에탄올 추출물의 FRAP 항산화 활성을 나타낸 것이다.
도 4는 참나무 8종의 도토리 에탄올 추출물의 TAC 항산화 활성을 나타낸 것이다.
도 5는 참나무 8종의 도토리 에탄올 추출물의 아스코르브산(ascorbic acid) 항산화 활성을 나타낸 것이다.
도 2는 참나무 8종의 도토리 에탄올 추출물의 DPPH 활성(%)을 나타낸 것이다.
도 3은 참나무 8종의 도토리 에탄올 추출물의 FRAP 항산화 활성을 나타낸 것이다.
도 4는 참나무 8종의 도토리 에탄올 추출물의 TAC 항산화 활성을 나타낸 것이다.
도 5는 참나무 8종의 도토리 에탄올 추출물의 아스코르브산(ascorbic acid) 항산화 활성을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위는 이들 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
1. 공시시료의 함수율 분석
각 종자는 국립산림과학원에서 관리하는 시험림 참나무류 품종 보존원에서 채취한 상수리나무(Quercus acutissima), 굴참나무(Quercus variabilis), 졸참나무(Quercus serrata), 갈참나무(Quercus aliena Blume), 신갈나무(Quercus mongolica Fisch), 종가시나무(Quercus glauca), 대왕 참나무(Quercus palustris), 루브라참나무(Quercus rubra)의 시료를 사용하였다.
채취한 도토리는 7일간 상온에서 음건하였으며, 건조 후 40 메쉬로 분쇄하여 분말 형태로 제조하였으며, 각각의 함수율을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 상기에서 분쇄한 도토리 분말은 추출물 제조에 바로 사용되었다.
2. 총 페놀 함량 측정
(1). 비수용성 탄닌 함량
도토리 추출물의 페놀 성분은 전체 페놀, 수용성 페놀, 비탄닌성 페놀, 탄닌성 페놀로 구분하여 정량하였다. 정량 방법은 도 1에 제시되어 있다.
전체 페놀은 0.25g 분말 시료를 80% 메탄올 8 ㎖로 진탕기에서 24 시간 추출한 추출물을 분석에 이용하였다.
전체 비탄닌성 페놀은 상기 80% 메탄올 추출물을 이용하여 일정량에 폴리비닐 폴리피롤리돈(polyvinyl polypyrrolidone)을 첨가하여 교반 혼합하고 40℃에 15 분간 반응시킨 후 원심분리한 각각의 상등액을 분석에 이용하였고, 탄닌성 페놀함량은 전체 페놀함량에서 비탄닌성 페놀함량을 제한 값을 구하였다.
각각의 추출물 및 상등액을 Folin and Ciocalteu’s phenol reagent와 반응하여 640 ㎚에서 각각의 페놀 농도를 측정하였다. 이때, 대조구로는 갈산(gallica acid)를 사용하여 비교하였다.
총 페놀 함량(단위: mg/g), 비탄닌성 페놀함량(단위: mg/g) 및 탄닌 함량(단위: mg/g)을 순서대로 하기 표 2 내지 표 4에 나타내었다.
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 수종별 함량 차이가 나타났으며, 루브라참나무 > 대왕참나무 > 졸참나무 > 갈참나무 > 종가시나무 > 상수리나무 > 굴참나무 > 신갈나무 순으로 함량 차이가 확인되었다.
이 결과에서 주목할 만 한 점은 사용된 8종 중 루브라참나무와 대왕참나무 도토리에서 가장 높은 페놀 함량이 관찰되었다.
또한, 총 페놀함량을 탄닌성 페놀과 비탄닌성 페놀 함량으로 구분하여 분석한 결과인 상기 표 3(비탄닌성 페놀) 및 표 4(탄닌성 페놀)에서 보는 바와 같이, 8종 모두 탄닌성 페놀함량이 비탄닌성 페놀함량에 비해 우세한 것으로 확인되었다.
이전 보고된 연구결과를 살펴보면, 도토리의 주요 성분으로 갈산(gallic acid)과 같은 비탄닌성 페놀화합물과 탄수화물, 단백질 등과 결합된 탄닌성 화합물로 구성되어 있는 것으로 예상된다.
(2). 수용성 탄닌 함량
전체 페놀은 0.25g 분말 시료를 물(증류수) 8 ㎖로 진탕기에서 24 시간 추출한 추출물을 분석에 이용하였다.
상기 물 추출물을 이용하여 일정량에 폴리비닐 폴리피롤리돈(polyvinyl polypyrrolidone)을 첨가하여 교반 혼합하고 40℃에 15 분간 반응시킨 후 원심분리한 각각의 상등액을 분석에 이용하였다.
각각의 추출물 및 상등액을 Folin and Ciocalteu’s phenol reagent와 반응하여 640 ㎚에서 각각의 페놀 농도를 측정하였다. 이때, 대조구로는 갈산(gallica acid)를 사용하여 비교하였다.
총 수용성 탄닌 함량(단위: mg/g)을 하기 표 5에 나타내었다.
(3). 항산화력 평가
(3-1). 추출물 추출수율
항산화력 평가를 위해 각각의 도토리 분말을 95% 에탄올에 72시간 동안 침지하였고, 농축기를 이용하여 완전 농축시킨 후 추출 수율을 계산하였다. 최종 추출물의 함량은 하기 표 6에 제시하였다.
상기 표 6에서 보는 바와 같이, 추출물의 수율은 최소 5.7%부터 최대 27.6%까지 확인되었다. 특히, 대왕참나무와 루브라참나무의 수율이 다른 수종에 비해 현저히 높게 측정되었다. 이 결과로 미루어보아 에탄올 추출물 수율이 높은 루브라참나무 및 대왕참나무의 유용한 성분들이 다른 종에 비해 높을 것이라 생각된다.
(3-2). DPPH 분석
DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 분석은 자유 라디컬(free radical) 소거능 원리로 측정하였다. 각 시료의 에탄올 추출물 100 ㎕를 0.15 mM DPPH 용액 100 ㎕에 첨가하였다.
반응액을 완전히 섞은 후에 실온에서 10분간 반응하였다. 잔여 DPPH 량을 측정하기 위해 분광광도계(UV-vis spectrophotometer)를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정한 결과를 하기 표 7 및 도 2에 나타내었다.
이때, 항산화 활성인 자유라디칼 소거능은 하기 수학식 1에 대입하여 계산하였다.
[수학식 1]
자유 라디칼 소거능(%)=[1-(517nm에서 시료의 흡광도/517nm에서 대조군의 흡광도)]*100
상기 표 7에서 보는 바와 같이, 루브라참나무 > 대왕참나무 > 종가시나무 > 졸참나무 > 갈참나무 > 상수리나무 > 굴참나무 > 신갈나무 순으로 활성이 높았다.
여기서도 가장 중요하게 살펴볼 결과는 DPPH 분석에서도 루브라참나무와 대왕참나무의 도토리의 활성이 가장 높게 측정되었다는 점이다.
활성 정도는 반응 초기의 DPPH 농도를 50%로 감소시키는 항산화 물질의 농도를 EC50(half maximal effective concentration; ㎎/㎖)로 표시하였으며, 본 실시 예에 사용된 8종의 경우 0.078 ㎎/㎖ ~ 0.005 ㎎/㎖의 시료 농도에서 EC50 결과를 보였다.
DPPH 분석은 가장 간단한 항산화력 측정 방법이긴 하나 항산화 물질과 페록시 라디칼과의 반응에서 일어나는 수소 분자 전이의 기계론적 차이점으로 인해 실험적 한계가 있다.
따라서, 수종간 활성 차이 결과를 명확히 하기 위해 추가적인 FRAP 어세이, 총 항산화능(TAC) 어세이, 아스코르브산 어세이를 수행하였다. 추가실험 모두 활성의 평가를 UV의 흡수(absorbance)를 통해 확인하기 때문에, 색이 진한 시료의 경우 흡광도 간섭 문제가 발생할 수 있다.
본 실험의 경우에도 정도의 차이는 있지만 8수종 모두 고유의 색을 함유하고 있어 시료의 색이 흡광도 측정에 방해되지 않으며, DPPH 활성 범위 안에 드는 시료 농도 조건 0.078 ㎎/㎖ ~ 0.005 ㎎/㎖에서 수행하였다.
(3-3). 제2철 감소 활성(FRAP) 어세이
FRAP 측정법은 DPPH 라디칼 소거능을 측정하는 방법과는 달리 환원력에 의한 항산화능을 측정하는 방법으로, 환원력은 분획물들의 Fe3 + 이온을 Fe2 + 이온으로 환원시키는 정도로 항산화력을 평가하였다.
실험은 CELL BIOBABS 사에서 개발한 OxiselectTM Ferric Reducing Antioxidnat Power Assay Kit(Catalog Number: STA-859)를 사용하였다. Kit method에 따라 각각의 시료와 키트 내 용액과 37℃에서 5분간 반응시킨 후, 593 nm에서의 흡광도를 측정하였다.
이때, 활성의 정도는 표준물(standard)로 사용된 제 2철(Iron Ⅱ)의 흡광도 정량 데이터를 레퍼런스로 사용하였고, 검량선 범위는 2000μM, 1000μM, 250μM, 125μM로 설정하였으며, 검량선 결과 y=0.001x+0.3014 (R2=0.9904)로 나왔다.
동일한 추출물에 대해 조사한 결과, 도 3에서 보는 바와 같이, 루부라참나무 > 대왕참나무 > 종가시나무 > 졸참나무 > 갈참나무 > 상수리나무 > 굴참나무 > 신갈나무 순으로 항산화 효과가 확인되었다.
수종간 차이는 시료의 농도가 0.078 ㎎/㎖ 일 때 명확한 차이가 확인되었으며, 결과적으로 FRAP 활성 또한 루브라참나무와 대왕참나무의 활성이 가장 높게 측정되었다.
(3-4). 총 항산화능(total antioxidant capacity) 어세이
실험은 CELL BIOBABS 사에서 개발한 OxiselectTM Total Antioxidant capacity Assay Kit(Catalog Number: STA-360)를 사용하였다. Kit method에 따라 각각의 시료와 키트 내 용액과 반응 5분 후에 660 nm에서 흡광도를 측정하였다.
요산(C5H4N4O3)을 표준시약으로 사용하여 표준곡선을 작성하였고, 검량선 범위는 2000 μM, 1000 μM, 250 μM, 125 μM로 설정하였으며, TAC 활성은 mM 요산 당량(uric acid equivalent)으로 표기하였다. 검량선 결과 y=0.0017x+0.1299 (R2=0.9985)로 나왔다.
총 항산화능 측정법은 수용성과 지용성 시스템에서 통합적 항산화 능력을 평가하는 방법이다. TAC 측정시 산화인자 제거 능력이 있는 요산(uric acid)을 표준 지표로 사용하여 그 활성을 비교한 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에서 보는 바와 같이, TAC 측정 결과, 수종별 활성은 루브라참나무 > 대왕참나무 > 종가시나무 > 졸참나무 > 갈참나무 > 상수리나무 > 굴참나무 > 신갈나무 순으로 확인되었다.
이와 같은 결과는 DPPH와 유사한 결과로 확인되었다. 본 결과에서도 루브라참나무와 대왕참나무의 항산화력이 각 농도에서 다른 참나무 수종에 비해 상대적으로 활성이 높았다.
(3-5). 아스코르브산(ascorbic acid) 어세이
실험은 CELL BIOBABS 사에서 개발한 OxiselectTM AScorbic Acid Assay Kit(Catalog Number: STA-860)를 사용하였다. Kit method에 따라 각각의 시료와 키트 내 용액과 반응 3분 후에 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.
아스코르브산을 표준물로 삼아 활성을 비교하였다. 검량선 범위는 2μM, 0.5μM, 0.25μM, 0.125μM, 0.0625μM로 설정하였으며, 검량선 결과 y=0.8403x+0.1707 (R2=0.9984)로 나왔다.
아스코르브산의 경우 비타민 C로도 알려져 있는 성분으로 대표적인 환원제이다. 그래서 항산화 환원력 평가에 양성 대조군(positive control)으로 사용되는 주요 표준물로 알려져 있다.
아스코르브산을 표준물로 삼아 활성을 비교한 결과를 도 5에 나타내었는데, 본 평가에서도 결과적으로 루브라참나무 > 대왕참나무 > 종가시나무 > 졸참나무 > 갈참나무 > 상수리나무 > 굴참나무 > 신갈나무 순으로 활성이 높게 측정되었다.
보통 참나무의 항산화 효과의 주요 물질은 탄닌으로 알려져 있으며, 특히 갈산(gallic acid)의 함량이 높은 것으로 알려져 있다. 그 외 기존에 알려진 참나무류 도토리 추출물에 관한 참고문헌은 적다. 특히, 대왕참나무 혹은 루브라참나무의 경우엔 도토리 추출물에 관한 참고문헌이 전혀 없다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 통상의 기술자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 루브라참나무 및/또는 대왕참나무 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물은 다른 수종의 참나무류 유래 도토리 추출물에 비하여, 월등히 높은 페놀 함량 및 항산화 활성을 나타내는 효과를 지니고 있기 때문에, 본 발명이 속하는 식품 조성물, 기능성식품 조성물, 화장료 조성물과 약학 조성물 개발 기술 분야에 유용하게 적용될 수 있다.
Claims (7)
- 도토리 추출물을 포함하는 항산화용 조성물로서,
상기 도토리가 루브라참나무 및 대왕참나무로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열매인, 항산화용 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 추출물은 물 추출물 또는 탄소수 1 내지 4의 알코올 추출물인 것을 특징으로 하는 항산화용 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 알코올이 에탄올인 것을 특징으로 하는 항산화용 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 항산화용 조성물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 식품 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 항산화용 조성물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 건강기능식품 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 항산화용 조성물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 화장료 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 항산화용 조성물을 유효성분으로 포함하는 항산화용 약학 조성물.
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