석류껍질 추출물 항산화 효능은?

석류껍질은 석류의 말린 과일 껍질로, 수취, 출혈 정지, 벌레 퇴치 등의 효능이 있으며, 중국 약전 연판에 포함된 종이다.석류 (Punicagranatum L.)석류과목에 속하는 석류속이며, 약용 및 식용식물의 일종이다.현재 석류를 섭취하는 가장 중요한 방법은 신선한 상태로 먹거나, 주스, 잼, 와인 등으로 가공하여 섭취하는 것이지만, 석류의 20%-30%를 차지하는 석류 껍질은 충분히 활용되지 못하고 있으며, 대부분이 버려지고 있어 심각한 자원 낭비를 초래하고 있다.다년간의 연구에 따르면 석류껍질은 상당한 항균, 항암, 항바이러스, 항산화 효과가 있다.석류 껍질은 연구자들 사이에서 인기가 있었다.그 중 석류 껍질의 항산화 활성에 대한 연구가 가장 일반적이다.저자는 최근 국내외에서 석류껍질 추출물의 항산화 활성을 고찰한다.

석류껍질 항산화제의 원리와 효과 1

활성산소는 인체에서 많은 생화학반응의 중간대사산물이다.정상적인 상황에서 활성산소는 인체내에서 일정한 생성과 일정한 제거의 동태적균형을 이루고있다.활성산소가 너무 많이 생성되거나 너무 적게 제거되면 활성산소는 분자수준, 세포수준, 장기수준에서 신체에 손상을 주게 되는데 예를 들어 활성산소는 탄소와 물의 화합물, 단백질, 지질, 핵산 등을 공격하여 인체의 노화과정을 가속시키고 암이나 심혈관질환과 같은 많은 질병을 유도할 수 있다.

많은 활성산소 중에서 하이드록실 라디칼 (OH)이 반응성이 가장 높으며, 반응속도가 매우 빨라 [1] 신체에 가장 해롭다.석류 껍질에 함유된 화합물은 다양한 경로를 통해 항산화 효과를 발휘할 수 있으며 강력한 항산화 및 라디칼 소거 능력을 가지고 있다.이러한 생리적으로 활성 성분은 반응성 산소종을 억제하고, 수소 기증자로 작용하여 다양한 산소 라디칼과 반응성 산소종을 제거하며, 산화 효소 활동을 억제하고, 산소 라디칼과 결합하여 안정 중간체를 형성함으로써 활성산소 수송을 차단하고, 촉매 기능을 갖는 복잡한 금속 이온을 만들 수 있다 [2].2]다.장시 등 3)은 석류껍질의 4가지 추출물인 수용액, 메탄올, 아세톤 및 에틸아세테이트는 지질과산화에 저항하고 diphenyltrinitrophenylhydrazine (DPPH)의 활성산소를 제거하는 능력이 있었으며, 그 양을 첨가할수록 항산화 활성이 증가하였다.4가지 추출물 중 아세톤 추출물이 지질과산화에 대한 항산화 활성이 가장 높게 나타났으며, DPPH라디칼에 대한 4가지 추출물의 소거능은 수용액, 아세톤, 메탄올, 에틸아세테이트 추출물 순으로 나타났다.

Negi 등 [4]은 석류껍질의 에틸아세테이트, 아세톤, 메탄올 및 수용액 추출물을 phosphomolybdenum 화합물을 형성하여 항산화능을 평가하였고, 실험 결과이 또한 강력한 항산화능을 가졌지만, 수용액 추출물은 상대적으로 낮았다.그 결과 항산화능도 강한 것으로 나타났으나 수용액 추출물은 상대적으로 낮았다.이는 두 가지 모두를 위한 실험 조건을 선택한 것과 관련이 있을 수 있다.Tian Hu 등 5)은 석류 껍질의 알코올 추출물과 생쥐 간 균질액을 일반 욕조에 투여하여 항산화능을 평가하였고, 지질 과산화의 자연 발생이나 라디칼 유도물질인 CCl4, H2O2및 Fe2+-VitC에 의해 각각 촉발되는 malondialdehyde (MDA)의 양을 지질 과산화 정도를 나타내는 지표로 사용하였다.그 결과 석류 껍질의 알코올 추출물은 마우스 간 조직에서 자연적으로 생성되는 MD한생성을 현저히 감소시킬 수 있고, CCl4, H2O2및 (Fe2+-VitC)에 의해 발생하는 간지질과산화 반응을 약화시킬 수 있으며, 양호한 지질과산화 방지효과를 보였다.

Zhou Benhong 등 6)은 3 종의 반응성 산소에 의해 유도되는 지질과산화를 실험모델로 하여 모델 대조군, 정상 대조군, 3개의 석류껍질 추출물 투여군을 설정하여 각 군별 실험토끼의 MDA 함량을 관찰하고 비교하였다.대조군과 비교하여 석류껍질 추출물 3 군은 xanthine, xanthine oxidase system, H2O2 및 자외선 조사에 의해 유도된 세포막의 지질과산화 생성물인 malondialdehyde의 생성 증가를 억제하였다.샤-히드 등 7)은 석류 껍질의 메탄올 추출물이 강한 과산화 방지 효과로 인해 해바라기 오일의 안정성을 유지할 수 있음을 발견했다.해바라기유의 안정성은 강력한 과산화방지효과로 인해 잘 유지되는 것으로 나타났다.

2 석류 껍질의 항산화 성분

석류 껍질에는 폴리페놀, 플라보노이드, 알칼로이드, 기타 2차 대사산물 등 다양한 화학 성분이 함유되어 있으며, 특히 폴리페놀은 건조 질량의 12%에 달할 정도로 [8]최근 학자들로부터 많은 관심을 받고 있다.석류 껍질에 들어 있는 다양한 화학 성분은 세포막에서 유리로 유발되는 과산화 지질 손상을 막아주는 것으로 알려져 있다.사이토 케이타 (Saito Keita)등 [9]은 1,000가지 약초의 항산화 활성을 연구한 결과 석류 껍질이 항산화 능력 면에서 상위 4위 안에 들었으며, 이들의 연구를 통해 항산화 능력의 주요 활성 물질로 폴리페놀이 확인되었다.Q. Zhang 등 10)은 석류 껍질의 아세톤, 물, 메탄올, 에틸아세테이트 추출물이 항산화 효과가 있으며, 폴리페놀 함량과 항산화 효과의 크기 사이에는 명확한 정량적 관계가 있었다.특히, 총 폴리페놀 함량일 때>50%, 활성산소에 대한 제거 효과가 상당히 증가하였다 [11].

석류껍질 폴리페놀 추출물은 활성산소를 효과적으로 청소하고 항산화 역할을 해 활성산소가 건강한 세포를 손상시키는 것을 효과적으로 막고 신체의 노화를 효과적으로 방지한다.차 폴리페놀이 여러 가지 페놀성 물질의 혼합물인 것처럼 석류껍질 폴리페놀은 석류껍질 속의 폴리페놀성 히드록시 화합물을 총칭하는 것으로 엘라기탄닌, 갈로탄닌, 엘라기산, 갈릭산, 카테킨, 안토시아닌, 클로로겐산, 페룰릭산, 케르세틴 등이 포함된다.12석류껍질 폴리페놀은 활성산소를 효과적으로 제거하며 항산화 역할을 해 활성산소가 건강한 세포와 노화에 미치는 해로운 영향을 효과적으로 막는 것으로 나타났다.

석류껍질에 있는 수용성 ellagitannins의 일부로서 andrographidine은 A와 b의 두 가지 이성질체를 가지고 있는 것으로 나타났으며, 석류즙에 있는 수용성 ellagitannins의 50% 이상을 보유하고 있다.석류 주스의 항산화 능력의 50% 이상을 보유하고 있다 [13].자오연홍 등 14)은 석류껍질 폴리페놀의 순도가 증가할수록 andrographolide의 에서vitro 항산화 활성이 증가하였으며, andrographolide 가 석류껍질 폴리페놀의 핵심 항산화제임을 보였다.Liang Jun 등 15)은 석류껍질 폴리페놀의 항지질과산화 효과와 주요 성분을 조사하기 위하여 금속이온으로 유도된 과산화지질에 대한 hesperid에서및 ellagic acid 기준을 3가지 지질과산화계, 즉 노른자계, LDL 계, rat liver homogenate 계를 이용한 thiobarbituric acid 법을 이용하여 In vitro에서 억제효과를 확인하였다.

 그 결과 andrographidine, ellagic acid 및 정제된 석류껍질 폴리페놀은 양호한 투여 효과 관계로 in vitro에서 금속이온으로 유도된 지질과산화를 효과적으로 억제할 수 있었으며, 이들의 지질과산화 방지 능력의 순서는 andrographidin>엘라직산>정제된 석류껍질 폴리페놀>석류껍질 폴리페놀에 안드로그라피딘이 지질과산화를 억제하는 핵심물질임을 나타낸 차 폴리페놀.

석류 껍질의 다당류는 환원력과 hydroxyl radical 소거 활성이 강하고, 열이온의 킬레이트 능력과 DPPH radical 소거 활성이 적당하다.Ke Chunlin 등 16)은 석류껍질 다당류의 항산화 활성을 in vitro 항산화 assays를 달리하여 조사하였다.그 결과 석류껍질 다당류는 강한 환원력과 hydroxyl radical 소거 활성, 적당한 ferrous i에chelating 능력과 dp-ph radical 소거 활성을 보였다.

석류껍질 다당류의 항산화 활성에 대한 보고는 거의 없지만 석류의 다른 활성 성분들과 비교할 수 있으며, 연홍자오에 의해 보고된 석류껍질 폴리페놀의 조추출물의 항산화 활성과 비교할 수 있다,활성산소를 제거하는 석류껍질 다당류의 활성은 석류껍질 폴리페놀의 조추출물보다 낮았으나 hydroxyl radical을 제거하는 활성은 같은 농도의 실험에서 석류껍질 다당류와 폴리페놀의 조추출물보다 높았으며, 그 차이는 석류껍질 다당류와 폴리페놀의 항산화 활성이 같지 않음을 보였다.이러한 차이는 석류껍질 다당류와 폴리페놀의 항산화 활성이 같지 않음을 시사하지만 석류껍질 다당류가 폴리페놀보다 항산화 활성이 높거나 낮다고 단정할 수는 없다.석류의 항산화 활성은 그 종, 재배 면적, 기후 성숙도 및 재배 기술에 따라도 달라질 수 있으며, 다당류 항산화 활성은 활성산소를 제거하고, 과산화물을 분해하고 금속 이온을 in vitro에서 킬레이트하며, 항산화 효소의 활성을 높이고 체내 지질과산화를 억제하는 등 다양한 작용 방법이 있다 [17].

석류 껍질에 들어있는 탄닌은 항산화 효과도 있다.Cao Pengfei[18]는 석류 껍질과 녹차에 함유된 탄닌의 항산화 효과에 대해 hydroxyl 라디칼과 superoxideanion 라디칼의 제거와 지방 및 오일의 항산화성의 세 가지 측면에서 연구했고, 그 결과 녹차에 함유된 탄닌은 활성산소를 제거하는 능력이 강하며, 지방과 오일의 항산화 성질에 있어서 석류 껍질 탄닌보다 더 우수하다는 것을 알 수 있었다,그리고 석류 껍질에 들어있는 탄닌은 포화지방보다 활성산소에 저항하는 능력이 약하다는 것.지방과 기름에 대한 항산화 작용에서 석류 탄닌은 불포화 지방에 약하고 포화 지방에 강하다.

양청 [19] 등은 박층 크로마토그래피-자토방사선법을 이용하여 석류껍질의 유래디칼 소거 활성성분을 분리 및 검출하였으며, 활성성분은 주로 엘라기타닌으로 추정하였다.Zhou, Benhong 등 [20]은 rhodamine, B-Cu2+-H2 ₂ o ₃ 계 및 catechol autoxidation 계에 의해 OH를 생성하였다.석류껍질 타닌 추출물, ellagic acid-gallic acid 혼합물, 비타민 C의 효과를 비교하여 작용상수의 크기를 기준으로 활성산소에 대한 세 용액과 각각의 농도의 소거효과를 논의하고 작용기작에 대한 예비적 추론을 하였다.그 결과 석류껍질 ellagitannins은 hydroxyl 라디칼과 superoxide 음이온 라디칼 모두에 좋은 소거효과를 보였으며,보다 낮은 농도에서 소거효과를 실현할 수 있었다.때문에 석류껍질에 들어있는 엘라기타닌은 활성산소에 대한 보호작용을 하기도 한다.

플라보노이드의 항라디칼 및 항산화 효과는 점점 강조되어 왔다.석류 껍질의 총 플라보노이드 추출물에 대한 항산화 연구 결과, 석류 껍질의 총 플라보노이드 추출물은-oh와-o2-에 대하여 일정한 소거능을 보였으며, 동일한 농도의 Vc 용액과 비교하여 본 추출물의-oh의 소거능은 Vc 용액보다 높고,-o2-에 대한 소거능은 Vc 용액보다 낮았다 [21].

석류 껍질의 항산화 활성과 기타 약리학적 활성과의 관계 3

석류 껍질의 다른 약리학적 활동도 항산화 작용과 관련이 있다.연구에 따르면 [22] 석류 껍질 추출물은 cyclophosphamide에 의해 유도된 마우스 돌연변이 모델에서 자매 색소 교환률을 현저히 감소시킬 수 있으며, 외인성 돌연변이에 의한 유전적 손상을 효과적으로 억제할 수 있다.석류껍질 추출물에 의한 염색체 손상의 감소는 체내의 과도한 활성산소를 제거하고 활성산소 반응을 종료시키는 능력에 의해 나타날 수 있다는 가설을 제시할 수 있다.

딩웨이 등 [23]은 석류 과피 알코올 추출물 고용량군의 혈청 중성지방 (TG), 총 콜레스테롤 (TC), 저밀도 지단백 콜레스테롤 (LDL-C) 수치가 모델군에 비해 유의적으로 낮았으며, 고밀도 지단백 콜레스테롤 (HDL-C)은 유의적으로 높아 정상군 수준에 근접하였다.이는 석류껍질 추출물의 항산화효과를 증가시키고 지질과산화생성물을 감소시킴으로써 석류껍질 추출물의 관능효과를 실현시키는 것으로 사료된다.이연봉 등 [24]은 석류껍질 추출물의 항산화 활성을 석류과육 추출물과 비교한 결과, 총 폴리페놀, 플라보노이드 및 비타민 C 가 풍부한 석류껍질 추출물이 석류과육 추출물보다 superoxide 음이온산소, hydroxyl 라디칼, peroxyl 라디칼 등을 소거하는데 있어서 더 강한 소거능을 가지고 있을 뿐만 아니라 CuSO4에 의해 유도된 산화된 저밀도 지단백질을 억제하여 강력한 항산화 효과를 입증하였다.석류껍질에 함유된 천연 항산화제는 O2--,-oh, ROO--등과 같은 활성산소를 효과적으로 제거하고 LDL의 산화를 억제하므로 동맥경화증 (as)에 억제효과를 미칠 수 있다.4석류 껍질의 항산화 활성은 동맥경화증 발생의 주요 원인인 것으로 나타났다.

석류 껍질의 항산화 활성 4 등급

식물중의 천연물의 항산화작용이 강할수록 체내의 활성산소를 효과적으로 제거하는 능력이 높아져 심혈관질환의 발생을 효과적으로 예방할수 있다.연구 결과 일부 과일과 채소에는 체외 항산화 효과가 강한 VC 페놀화합물, 플라보노이드 등과 같은 천연 항산화 물질이 풍부하며 과일 중 석류의 항산화력이 특히 두드러져 자주 섭취하는 사과, 배, 복숭아보다 약 350~100배 높은 것으로 나타났다.석류껍질의 항산화 활성은 적포도주 및 녹차 추출물이 적포도주 및 녹차 추출물에 비해 2배 높았으며, 석류즙, 석류신선잎 추출물 및 석류씨가 석류즙 및 신선 석류씨에 비해 항산화 활성 (약 26.5배)이 강했다 [25-29].

당풍청 등은 석류껍질 추출물의 활성산소 소거능과 지질과산화 억제능력을 갈산 및 녹차폴리페놀과 비교한 결과 석류껍질 추출물이 갈산 및 녹차폴리페놀보다 hydroxyl 라디칼, superoxide 음이온 라디칼, DPPH-radicals를 제거하는데 더 효과적이었으며 지질과산화 억제에 더 효과적임을 보여 향후 연구 및 개발에 매우 가치가 있다.실험결과 총 석류껍질 폴리페놀의 DP-phyl 라디칼 소거능력은 추출용매의 성질 및 성분, 보조추출방법, 추출물의 처리방법과 관련이 있었다.추출용매의 성질 및 성분, 보조추출방법, 추출물의 처리방법 등에 따라 모두 폴리페놀의 항산화 활성에 미치는 영향이 다르다 [31~32].석류껍질 추출물의 in vitro 항산화 활성을 최적화하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.

요약 및 전망 5

활성산소가 동맥경화증, 고혈압, 백내장, 암, 관절염, 류마티스질환 [33]등의 많은 생명현상과 밀접한 관계가 있다는 것이 현대의학과 활성산소과학은 점점 더 증명되고 있다.석류껍질 폴리페놀 추출물은 활성산소를 효과적으로 제거해 항산화제 역할을 해 활성산소가 건강한 세포를 손상시키는 것을 효과적으로 막아주고 신체의 노화를 효과적으로 막아준다.석류껍질은 천연 항산화제로서 원천이 넓고 추출률이 높으며 항산화 활성이 강하고 인체와의 친화력이 높고 안전성이 높아 합성 항산화제와 비교할 수 없는 장점을 가지고 있으며 향후 연구의 중점이다.최근 필자는 석류껍질의 항산화 원리 및 효과, 항산화 성분, 항산화 활성의 크기, 기타 약리학적 활성과의 관계 등을 고찰하여 기존의 합성 항산화제를 대체할 수 있는 새로운 형태의 고효능 천연 항산화제의 탐색 및 개발에 이론적 자료를 제공하고자 하였다.또한 석류껍질의 식품 및 의약품 응용을 더욱 확대할 수 있는 토대를 마련한다.

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