국내 시판 다류의 항당뇨능 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 현재 국내에서 시판되고 있는 61종의 단일 침출차를 열수 추출하여 대사증후군 관련 생리활성 지표로 항산화(total flavonoid 함량과 DPPH radical 소거능)와 항당뇨(α-glucosidase 저해율)활성을 측정하였다. 또한 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 대사증후군 개선에 도움이 될 수 있는 모과와 대추의 최적 혼합 비율을 도출 하였다.
61종 다류 열수 추출물의 total flavonoid 함량 측정 결과 100 mg QE/g이상의 함량을 가진 다류는 총 21종이었으며, 홍차(593.91 mg QE/g)의 total flavonoid 함량이 가장 높게 나타났다. 다음으로 마테, 루이보스, 깔라만시가 523.37, 302.25 217.87 mg QE/g으로 나타났고, 차가버섯, 유자, 메밀이 208.19, 194.72, 194.71 mg QE/g으로 나타났다. 연잎, 질경이, 감잎이 183.43, 174.99, 160.01 mg QE/g으로 나타났고, 야관문, 무, 꾸지뽕이 149.99, 144.69, 135.08 mg QE/g으로 나타났다. 보이, 어성초, 라벤더가 128.47, 123.54, 116.14 mg QE/g으로 나타났고, 여주, 국화, 도라지가 113.61, 110.94, 108.39 mg QE/g으로 나타났다. 비트, 홍화씨가 107.31, 102.67 mg QE/g으로 나타났다. 50 mg QE/g이상의 함량을 가진 다류는 총 15종이었으며, 녹차, 대추, 칡이 95.84, 95.82, 95.25 mg QE/g으로 나타났고, 우엉, 귤피, 쑥이 94.61, 90.22, 88.27 mg QE/g으로 나타났다. 헛개나무, 민들레잎, 박하가 82.95, 80.75, 78.67 mg QE/g으로 나타났고, 구기자, 히비스커스, 뽕잎이 77.59, 67.07, 58.78 mg QE/g으로 나타났으며, 결명자, 겨우살이, 메리골드가 53.33, 53.21, 52 mg QE/g으로 나타났다. 그 밖에 50 mg QE/g이하의 낮은 함량을 가진 다류는 총 25종으로 두충, 우롱, 로즈힙이 48.24, 47.06, 46.6 mg QE/g으로 나타났고, 돼지감자, 둥글레, 노니가 45.30, 43.53, 41.61 mg QE/g으로 나타났다. 작두콩, 우슬, 팥이 40.24, 39.79, 38.02 mg QE/g으로 나타났고, 솔잎, 모과, 오미자가 32.59, 31.14, 31.09 mg QE/g으로 나타났다. 계피, 돌외잎, 당귀가 30.08, 29.67, 29.14 mg QE/g으로 나타났고, 카카오닙스, 홍삼, 캐모마일이 29.04, 25.65, 24.74 mg QE/g으로 나타났다. 로즈마리, 핑거루트, 연근이 21.75, 21.22, 19.06 mg QE/g으로 나타났고, 조릿대, 천궁, 인삼, 옥수수수염이 18.67, 17.94, 17.10, 6.66 mg QE/g으로 나타났다.
61종 다류의 DPPH radical 소거능 측정 결과 90% 이상 소거능을 가진 다류는 총 8종이었으며, 히비스커스가 99.99%의 소거능을 가져 가장 높은 것으로 나타났고, 어성초, 로즈힙, 모과가 97.56, 93.91, 92.48%로 나타났고, 여주, 깔라만시, 구기자, 우엉이 92.35, 92.17, 91.78, 90.17%로 나타났다. 70% 이상의 소거능을 보인 다류는 총 35종이었으며 헛개나무, 대추, 무가 89.91, 89.61, 89.2%로 나타났고, 홍차, 솔잎, 연잎이 89.18, 88.83, 87.12%로 나타났다. 도라지, 질경이, 유자가 87, 86.45, 85.36%로 나타났고, 쑥, 오미자, 돼지감자가 84.66, 84.4, 83.75%로 나타났다. 민들레잎, 작두콩, 메리골드가 82.84, 82.06, 81.63%로 나타났고, 칡, 귤피, 라벤더가 81.32, 80.6, 80.16%로 나타났다. 박하, 돌외잎, 겨우살이가 79.97, 78.17, 77.51%로 나타났고, 계피, 마테, 당귀가 76.62, 75.98, 75.67%로 나타났다. 국화, 꾸지뽕, 녹차가 74.96, 74.92, 74.79%로 나타났고, 우롱, 둥글레, 야관문이 73.83, 72.74, 72.68%로 나타났다. 캐모마일, 팥, 노니가 72.03, 71.94, 71.57%로 나타났고, 두충, 결명자가 71.15, 70.15%로 나타났다. 70% 이하의 소거능을 가진 다류는 총 18종으로 감잎, 루이보스, 뽕잎이 69.17, 68.74, 68.52%로 나타났고, 카카오닙스, 보이, 홍삼이 68.15, 65.91, 61.35%로 나타났다. 차가버섯, 메밀, 우슬이 60.71, 60.61, 58.76%로 나타났고, 비트, 조릿대, 천궁이 56.19, 51.63, 51.61%로 나타났다. 연근, 인삼, 로즈마리가 51.57, 46.64, 36.08%로 나타났고, 옥수수수염, 핑거루트, 홍화씨가 14.59, 10.27, 4.31%로 나타났다.
61종 다류의 α-glucosidase 저해 활성 측정 결과 20% 이상의 저해율을 가진 다류는 총 17종이었으며 홍차의 α-glucosidase 저해 활성이 92.07%로 가장 높았고, 야관문, 모과, 감잎이 81.86, 59.96, 57.84%로 나타났으며, 솔잎, 녹차, 보이가 45.38, 44.56, 42.05%로 나타났다. 계피, 당귀, 핑거루트가 34.57, 33.04, 29.4%로 나타났고, 우롱, 뽕잎, 대추가 29.16, 27.37, 25.26%로 나타났다. 헛개나무, 히비스커스, 연잎, 오미자가 25.12, 24.84, 22.09, 20.23%로 나타났다. 10% 이상의 α-glucosidase 저해 활성을 가진 다류는 총 20종이었으며 차가버섯, 꾸지뽕, 어성초가 18.21, 17.80, 16.42%로 나타났고, 홍화씨, 루이보스, 여주가 15.38, 14.84, 14.27%로 나타났다. 깔라만시, 노니, 카카오닙스가 14.20, 13.92, 13.59%로 나타났고, 옥수수수염, 민들레잎, 두충이 13.19, 13.01, 12.45%로 나타났다. 귤피, 로즈힙, 박하가 11.5, 11.35, 11.34%로 나타났고, 라벤더, 조릿대, 돼지감자가 11.23, 10.83, 10.79%로 나타났으며, 칡, 국화가 10.73, 10.06%로 나타났다. 10% 이하의 낮은 α-glucosidase 저해 활성을 가진 다류는 총 24종이었으며 홍삼, 구기자, 천궁이 9.85, 9.58, 9.28%로 나타났고, 무, 비트, 둥글레가 8.27, 7.93, 7.78%로 나타났다. 메밀, 캐모마일, 로즈마리가 7.17, 7.09, 6.98%로 나타났고, 겨우살이, 도라지, 질경이가 6.77, 6.57, 4.68%로 나타났다. 작두콩, 유자, 연근이 4.61, 4.12, 3.8%로 나타났고, 결명자, 인삼, 팥이 3.34, 3.08, 1.01%로 나타났다. 돌외잎, 메리골드, 마테, 쑥, 우슬, 우엉은 α-glucosidase 저해 활성을 나타내지 않았다.
항산화 활성, 항당뇨 활성 및 맛을 고려하여 모과와 대추를 선정하여 항산화 활성과 항당뇨 활성이 최대로 발현된 모과, 대추의 혼합 비율은 모과(A) 1.59, 대추(B) 0.29였다. 이때 total flavonoid 함량은 86.72 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 96.79%, α-glucosidase 저해 활성은 52.71%로 예측 되었다.
본 연구는 주로 차나무의 잎으로 만든 녹차와 홍차 위주의 연구와는 달리 다양한 식물의 꽃, 열매, 잎, 뿌리를 이용한 침출차의 생리활성 효과를 탐색하고자 하였다. 본 연구를 통해 일상생활에서 손쉽게 음용할 수 있는 61종 다류의 대사증후군 관련 생리활성 지표(항산화, 항당뇨)에 대한 우수성을 확인할 수 있었다. 또한 대사증후군 관련 생리활성 효과가 최대로 발현될 수 있는 모과와 대추의 최적 혼합 비율도 도출되었다.
본 연구는 단일 소재만의 생리활성을 평가한 연구와는 달리 RSM(Response Surface Methodology)에 의한 실험설계로 모과와 대추 혼합물의 항산화, 항당뇨 활성이 최대로 발현될 수 있는 최적 혼합비율을 도출하고, 혼합물의 시너지 효과를 확인한 첫 번째 시도라는 점에서 의의가 있다. RSM은 여러 요인간의 상호 작용을 평가하기 위한 적절한 통계기술로 최적의 반응을 생성하기 위한 여러 요인의 조합을 찾는데 효과적이다. 모과와 대추 혼합물의 α-glucosidase 저해 활성은 모과의 α-glucosidase 저해 활성 보다 낮게 나타났다. 하지만 활용도가 높지 않은 모과를 이용하여 대추 단독의 효과보다 뛰어난 α-glucosidase 저해 활성이 나타났으며, 항산화 활성의 경우 모과와 대추 혼합물의 시너지 효과가 나타난 것을 확인 할 수 있었다. 대사증후군의 발병 기전에는 많은 경로가 작용하므로 다양한 경로를 다루는 치료의 필요성을 가지며, 식물성 천연 식품은 개별 성분의 작용 뿐 만 아니라, 상이한 성분 간의 상호 작용으로 나타나는 다양한 효과를 가진다. 따라서 천연 식품을 이용하여 식품의 상이한 성분 간의 상호 작용으로 인한 시너지 효과를 극대화 할 수 있는 연구가 앞으로도 계속 이루어지길 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The present study estimated the antioxidant activity(total flavonoid content and DPPH radical scavenging ability) and anti-diabetic activity(rate of α-glucosidase inhibition) as bioactive markers of metabolic syndrome in 61 types of commercially available single-leached teas using hot water extraction. Furthermore, the optimal mix ratio between quince and jujube that may help improve metabolic syndrome was deduced using response surface methodology(RSM).
The estimation of total flavonoid content in hot water extract of 61 types of teas led to the finding of 21 types of teas exhibiting the content over 100 mg QE/g. Black tea(593.91 mg QE/g) exhibited the highest total flavonoid content, followed by mate, rooibos, and calamansi with the content of 523.37, 302.25, and 217.87 mg QE/g, respectively, then by chaga mushroom, citron, and buckwheat with the content of 208.19, 194.72, and 194.71 mg QE/g. Lotus leaf, plantain and persimmon leaf with the content of 183.43, 174.99, and 160.01 mg QE/g, and chinese bush-clover, radish, and cuccibbong with the content of 149.99, 144.69, and 135.08 mg QE/g. Puer, eoseongcho, and lavender with the content of 128.47, 123.54, and 116.14 mg QE/g, and bitter gourd, chrysanthemum, and platycodon root with the content of 113.61, 110.94, and 108.39 mg QE/g. Beet, safflower seed with the content of 107.31, 102.67 mg QE/g. The teas exhibiting over 50 mg QE/g of total flavonoid content were 15 types, green tea, jujube, and kudzu with the content of 95.84, 95.82, and 95.25 mg QE/g, and burdock, citrus unshiu peel, and mugwort with the content of 94.61, 90.22, and 88.27 mg QE/g. Oriental raisin tree, dandelion leaf, and peppermint with the content of 82.95, 80.75, and 78.67 mg QE/g, and lycii fructus, roselle, and mulberry leaf with the content of 77.59, 67.07, and 58.78 mg QE/g, and cassia seed, mistletoe, and marigold with the content of 53.33, 53.21, and 52 mg QE/g. The teas exhibiting 50 mg QE/g or lower total flavonoid content were 25 types, eucommia bark, oolong, and rose hip with the content of 48.24, 47.06, and 46.6 mg QE/g, and jerusalem artichoke, solomon’s seal, and noni with the content of 45.30, 43.53, and 41.61 mg QE/g. Sword bean, achyranthes, and adzuki bean with the content of 40.24, 39.79, and 38.02 mg QE/g, and pine needle, chinese quince, and schizandra with the content of 32.59, 31.14, and 31.09 mg QE/g. Cinnamon, dolwoe, and danggwi with the content of 30.08, 29.67, and 29.14 mg QE/g, and cacao nibs, red ginseng, and chamomile with the content of 29.04, 25.65, and 24.74 mg QE/g. Rosemary leaf, fingerroot, and lotus root with the content of 21.75, 21.22, and 19.06 mg QE/g, and northern bamboo, cnidium, ginseng, and corn silk with the content of 18.67, 17.94, 17.10, and 6.66 mg QE/g.

The estimation of DPPH radical scavenging ability in 61 types of teas found 8 types exhibiting the scavenging ability over 90%. Hibiscus with 99.99% scavenging ability was the highest, followed by eoseongcho, rose hip, and chinese quince with 97.56, 93.91, and 92.48%, respectively, then by bitter gourd, calamansi, lycii fructus, and burdock with 92.35, 92.17, 91.78, and 90.17%. The teas exhibiting over 70% scavenging ability were 35 types, oriental raisin tree, jujube, and radish with 89.91, 89.61, and 89.2%, and black tea, pine needle, and lotus leaf with 89.18, 88.83, and 87.12%. Platycodon root, plantain, and citron with 87, 86.45, and 85.36% and mugwort, schizandra, and jerusalem artichoke with 84.66, 84.4, and 83.75%. Dandelion leaf, sword bean, and marigold with 82.84, 82.06, and 81.63%, and kudzu, citrus unshiu peel, and lavender with 81.32, 80.6, and 80.16%. Peppermint, dolwoe, and mistletoe with 79.97, 78.17, and 77.51%, and cinnamon, mate, and danggwi with 76.62, 75.98, and 75.67%. Chrysanthemum, cuccibbong, and green tea with 74.96, 74.92, and 74.79%, and oolong, solomon’s seal, and chinese bush-clover with 73.83, 72.74, and 72.68%. Chamomile, adzuki bean, and noni with 72.03, 71.94, and 71.57%, and eucommia bark, cassia seed with 71.15, 70.15%. The teas exhibiting 70% or lower scavenging ability were 18 types, persimmon leaf, rooibos, and mulberry leaf with 69.17, 68.74, and 68.52%, and cacao nibs, puer, and red ginseng with 68.15, 65.91, and 61.35%. Chaga mushroom, buckwheat, and achyranthes with 60.71, 60.61, and 58.76%, and beet, northern bamboo, and cnidium with 56.19, 51.63, and 51.61%. Lotus root, ginseng, and rosemary leaf with 51.57, 46.64, and 36.08%, and corn silk, fingerroot, and safflower seed with 14.59, 10.27, and 4.31%.
The estimation of the rate of α-glucosidase inhibition in 61 types of teas found 17 types exhibiting over 20% inhibition rate. Black tea showed the highest rate of inhibition(92.07%), followed by chinese bush-clover, chinese quince, and persimmon leaf with 81.86, 59.96, and 57.84%, respectively, then by pine needle, green tea, and puer with 45.38, 44.56, and 42.05%. Cinnamon, danggwi, and fingerroot with 34.57, 33.04, and 29.4%, and oolong, mulberry leaf, and jujube with 29.16, 27.37, and 25.26%. Oriental raisin tree, roselle, lotus leaf, and schizandra with 25.12, 24.84, 22.09, and 20.23%. The teas exhibiting over 10% inhibition rate were 20 types, chaga mushroom, cuccibbong, and eoseongcho with 18.21, 17.80, and 16.42%, and safflower seed, rooibos, and bitter gourd with 15.38, 14.84, and 14.27%. Calamansi, noni, and cacao nibs with 14.20, 13.92, and 13.59%, and corn silk, dandelion leaf, and eucommia bark with 13.19, 13.01, and 12.45%. Citrus unshiu peel, rose hip, and peppermint with 11.5, 11.35, and 11.34%, and lavender, northern bamboo, and jerusalem artichoke with 11.23, 10.83, and 10.79%, and kudzu, chrysanthemum with 10.73, 10.06%. The teas exhibiting 10% or lower inhibition rate were 24 types, red ginseng, lycii fructus, and cnidium with 9.85, 9.58, and 9.28%, and radish, beet, and solomon’s seal with 8.27, 7.93, and 7.78 %. Buckwheat, chamomile, and rosemary leaf with 7.17, 7.09, and 6.98%, and mistletoe, platycodon root, and plantain with 6.77, 6.57, and 4.68%. Sword bean, citron, and lotus root with 4.61, 4.12, and 3.8%, and cassia seed, ginseng, and adzuki bean with 3.34, 3.08, and 1.01%. Dolwoe, marigold, mate, mugwort, achyranthes, and burdock did not exhibit α-glucosidase inhibition.
Jujube and chinese quince were selected in consideration of the antioxidant activity, antidiabetic activity, and taste, and the optimal mix ratio between chinese quince and jujube with the highest expressed levels of antioxidant activity and antidiabetic activity was found to be chinese quince(A) 1.59 and jujube(B) 0.29. Here, it was predicted that the ratio would lead to total flavonoid content of 86.72 mg QE/g, DPPH radical scavenging ability of 96.79%, and the rate of α-glucosidase inhibition of 52.71%.
What distinguishes this study from most other studies that focus on green tea and black tea made from the leaves of the tea plant, is that it has explored the bioactive efficacy of leached teas made from various sources including flower, fruit, leaf, and root of plants. The findings of this study have verified the excellent efficacy of 61 types of teas that can be obtained easily from local markets, as a bioactive marker(antioxidant activity and anti-diabetic activity) of metabolic syndrome. Also, the optimal mix ratio between quince and jujube that is likely to provide maximum level of bioactivity regarding metabolic syndrome, was deduced.
This study differs from other studies investigating the bioactivity of a single material as it adopts an experimental design based on response surface methodology(RSM). The significance of this study lies in that it has deduced the optimal mix ratio between chinese quince and jujube with high probability of expressing the maximum levels of antioxidant activity and antidiabetic activity, and that it is the first study to have verified the synergistic effects of a mixed tea material. RSM provides a suitable statistical technique for evaluating the interaction among a number of factors. It is thus effective for discovering the combination of diverse factors that is likely to produce the optimum reactivity. The rate of α-glucosidase inhibition by the mixture of chinese quince and jujube was shown to be lower than the rate of α-glucosidase inhibition by chinese quince alone. However, a higher rate of α-glucosidase inhibition than the rate exhibited by jujube alone could be obtained through the use of chinese quince, a material with low utility, and in the case of antioxidant activity, synergistic effects from the mixing of jujube and chinese quince could be verified. Since the pathogenesis of metabolic syndrome involves a diversity of pathways, a therapy targeting the diverse pathways is necessary, and the plant-based natural food products exhibit various effects based on the interaction among different components in addition to the activities of individual components. Thus, it is our hope that future studies will continue to investigate ways to maximize the synergistic effects based on the interaction among different components in natural food products.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• Ⅱ. 이론적 배경 3
• 1. 대사증후군 3
• 1) 산화 스트레스와 대사증후군 5
• 2) 당뇨와 대사증후군 7
• 3) 차의 대사증후군 예방 효과 9
• Ⅲ. 연구 방법 11
• 1. 실험 재료 11
• 2. 다류의 생리활성 평가 12
• 1) 추출물 제조 12
• 2) Total flavonoid 함량 13
• 3) DPPH radical 소거능 13
• 4) α-glucosidase 저해 활성 14
• 3. 다류의 품질 평가 15
• 1) 추출물 제조 15
• 2) 색도 15
• 3) pH 15
• 4. RSM을 이용한 모과, 대추의 혼합 비율 설정 16
• 1) 실험 재료 16
• 2) 실험 디자인 16
• 5. 모과, 대추 혼합물의 생리활성 평가 18
• 1) 추출물 제조 18
• 2) Total flavonoid 함량 18
• 3) DPPH radical 소거능 18
• 4) α-glucosidase 저해 활성 18
• 6. 모과, 대추 혼합물의 품질 평가 19
• 1) 추출물 제조 19
• 2) 색도 19
• 3) pH 19
• 7. 통계처리 20
• Ⅳ. 연구결과 및 논의 21
• 1. 다류의 생리활성 평가 21
• 1) Total flavonoid 함량 21
• 2) DPPH radical 소거능 28
• 3) α-glucosidase 저해 활성 35
• 2. 다류의 품질 평가 42
• 1) 색도 42
• 2) pH 53
• 3. 모과, 대추 혼합물의 생리활성 평가 58
• 1) Total flavonoid 함량 58
• 2) DPPH radical 소거능 63
• 3) α-glucosidase 저해 활성 66
• 4. 모과, 대추 혼합물의 품질 평가 68
• 1) 색도 68
• 2) pH 77
• 5. RSM을 이용한 모과, 대추의 혼합 비율 최적화 79
• 1) 항산화와 항당뇨 활성의 최적화 79
• Ⅴ. 요약 및 결론 82
• 참고문헌 87
• Abstract 105