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Enzyme treatment of Korean Ginseng Leaf and Its Biological Activities

  • 이현정 (대학원 보건과학과 영양생리학전공)

초록/요약

Ginseng (the root of Panax ginseng C. A. MEYER) is one of the most commonly used traditional medicines in Asian countries for the treatment of various diseases. Ginsenosides (saponin) have been regarded as the principal components responsible for the pharmacological activities of ginseng. Ginseng leaf had high ginsenosides and no influenced age comparing with the root. To improve ginsenoside bioavailability and biological activity, various commercial enzymes were used to prepared enzymatic treated ginseng leaf. The extract treated with Ultraflo L showed the highest levels of chemical components contents (total sugar, uronic acid, total phenolic compound and flavonoid) and ginsenoside metabolites. The skin permeability of Ultraflo L treated ginseng leaf (UTGL) was higher than that of non-enzymatic treated ginseng leaf (NEGL) using Franz diffusion cells, but no significant difference. Using the everted intestinal sacs model, UTGL showed a high transport level compared with NEGL. UTGL showed a higher permeability level (1.5 fold) than NEGL at 10 ？ 30 min. To evaluate ginsenoside absorption into intestine, we examined the intestinal uptake of ginsenoside F2 in UTGL or NEGL at high concentration (2 mg/mL) using Caco-2 cells. Ginsenoside F2 uptake was dependent on time, pH and concentration, and its uptake rate was increased by P-gp and metabolic inhibitors. Ginsenoside F2 uptake of UTGL showed 2 fold higher, and faster than NEGL. Ginsenoside F2 uptake of NEGL and UTGL showed maximal level at pH 6.5 and 6.0, respectively. The uptake of ginsenoside F2 was not showed a maximum level. However the F2 uptake-flux in the cell was linearly increased with increasing concentration. The bioavailability of UTGL showed dramatically improvement compared with NEGL. The significantly increase of bioavailability of enzyme treated ginseng leaf may have been due to the transformation of its ginsenosides to ginsenoside metabolites, which are more easily absorbable forms of ginsenosides. The radical-scavenging activities (DPPH and ABTS+) resulted that the Ultraflo L enzyme treated extraction (DPPH EC50 : 3.67 mg; ABTS+ EC50 : 1.57 mg) exhibited relatively high activity comparing control (DPPH EC50 : 4.76 mg; ABTS+ EC50 : 2.19 mg). The extract treated with Ultraflo L showed high tyrosinase inhibition activity. However, the extract did not show elastase inhibition activity. Lipid peroxidation showed no significantly different UTGL and NEGL than UV non-irradiation. However, Reduced glutathion content of UTGL (383.02 ？M/g) had higher than UV non-irradiation (339.13 ？M/g). Hydrogen peroxide contents of NEGL (200.06 ？M/g) and UTGL (147.86 ？M/g) showed lower than UV non-irradiation (261.35 ？M/g). Therefore, ginseng leaf had photoprotective effects according to the above results.

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초록/요약

인삼(Panax ginseng C. A. MEYER의 뿌리)은 아시아 국가에서 각종 질병에 상용되는 전통적인 약재 중의 하나로, 인삼의 대표적인 약리성분은 배당체의 하나인 사포닌 (ginsenoside) 으로 알려져 있다. 인삼 사포닌의 다양한 약리효능이 밝혀지면서 그 수요가 점차 증가되고 있으나, 인삼의 세대기간이 길고 재매면적이 줄어듦에 따라 원료공급이 어렵고, 그 단가 또한 높다. 반면엔 인삼잎은 인삼근과 비슷한 사포닌 조성과 함량을 가지고 있음에도 불구하고 사용되지 못하고 폐기되고 있는 실정이며, 인삼근의 경우 4-6년 이상 되어야 수확이 가능한 반면에 인삼잎은 매년 수확이 가능하다. 이에 이 논문은 인삼잎의 새로운 활용을 모색하고 소재로서의 가능성을 평가하기 위해 시행하였다. 인삼근의 사포닌은 당이 많이 결합되어 있는 형태로서 생체 흡수율이 낮기 때문에 사포닌의 생물학적 이용률과 생리활성도를 증가시키기를 위해서는 사포닌의 당 부분이 분해되어야 한다. 우리의 실험에서는 효소전환법을 이용하여 배당체의 당 부분을 분해하였는데, 그 중Ultraflo L 효소를 처리한 인삼잎 추출액이 일반성분 (총당, 산성당, total phenolic compound, flabonoid, 사포닌) 함량이 가장 높았으며, 사포닌 전환률 또한 높았다. 효소전환을 한 인삼잎 추출액의 경우, Franz diffusion cells을 이용하여 피부 투과율을 측정하였는데 그 결과 효소처리를 하지 않은 시료보다 투과율이 높았지만, 유의적 차이는 없었다. Everted intestinal sacs을 이용한 장 투과율 실험에서는 효소 처리하지 않은 시료보다 1.5배 높은 장 투과율을 보였다. 장내세포인 Caco-2 세포를 이용한 장내 흡수율은 ginsenoside F2을 기준하여 측정하였는데 ginsenoside F2는 티올계 사포닌의 중간대사산물로서 compound K의 전구체이다. Ginsenoside F2는 시간과 pH, 농도 의존적인 결과가 나왔으며, P-gp와 metabolic inhibitors를 처리하였을 때, 장내 흡수율이 증가하는 경향이 보였다. 효소 처리한 시료는 효소 처리하지 않은 시료에 비해 2배 높은 흡수율을 보였고, 시료 모두 농도에 따라 비례적인 경향이 나타났다. 또한 효소 처리한 시료의 경우 pH 6.0, 효소 처리하지 않은 시료의 경우 pH 6.5에서 높은 흡수율을 보였다. 효소처리를 한 시료의 경우 효소 처리하지 않은 시료보다 투과율과 흡수율이 높게 나타났는데, 이는 효소처리를 통해 유효성분이 보다 흡수되기 쉬운 대사체의 형태를 띄고 있기 때문으로 추정한다. 생리활성도 실험에서는 Ultraflo L 효소를 처리한 시료가 라디칼 소거능과tyrosinase억제효과가 가장 높은 것으로 나타났다. 그러나 elastase 억제효과는 없는 것으로 나타났다. Hairless mouse에 UV를 조사하여 항주름 효과와 항산화력을 측정하였는데, 항주름 효과의 경우 육안으로 평가하는 것으로서 항주름 효과가 있는 것으로 보여졌으나 유의적인 차이는 없었다. TBARS를 측정한 결과 군간의 유의적인 차이는 나타나지 않았지만, GHS의 경우 효소 처리한 시료를 도포한 쥐의 GSH 함량이 유의적으로 높게 나타났으며, hydrogen peroxide의 경우 효소 처리한 시료를 도포한 쥐의 hydrogen peroxide의 함량이 유의적으로 높게 나타났다. 이를 통해 인삼잎 추출액이 광산화보호 효과가 있는 것으로 보인다. 이 결과들을 통하여, 인삼잎은 항산화와 광산화보호 효과를 지니고 있어 화장품 소재로 사용이 가능하다고 보여진다. 또한 Ultraflo L 효소를 처리한 것이 이러한 기능성을 높여주는 것으로 나타났다.

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