Antioxidant and Anti-Inflammatory Activities of Eugenol and Its Derivatives from Clove (Eugenia caryophyllata Thunb.)

정향(Eugenia caryophyllata Thunb.) Eugenol 및 그 유도체의 항산화 및 항염증활성

Antioxidant and anti-inflammatory activities of eugenol and its derivatives from clove (Eugenia caryophyllata Thunb.) were evaluated using in vitro assay systems by measuring 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical, cyclooxygenase-2 (COX-2), and 15-lipoxygenase (15-LOX). Among eight different crude medicinal drugs tested, volatile extracts of clove extracted by steam distillation extraction (SDE) showed potent DPPH radical scavenging activity ($IC_{50}$=8.85 ${\mu}g/mL$) as well as strong inhibitory activity against COX-2 (58.15%) and 15-LOX (86.15%) at 10 ${\mu}g/mL$ and 25 ${\mu}g/mL$, respectively. Major volatile components of clove were identified as eugenol, trans-caryophyllene, and acetyleugenol by GC-MS analysis. Out of three eugenol derivatives, eugenol, methyl eugenol, and acetyl eugenol, eugenol showed the strongest DPPH radical scavenging activity and COX-2 inhibitory activity, whereas methyl eugenol exhibited the strongest 15-LOX inhibitory activity. Finally, the contents of the three eugenol derivatives in clove were quantified by analytical HPLC. Contents of eugenol and acetyl eugenol in clove were 6.95% and 1.85% per dry weight, respectively. These results suggest that eugenol and its derivatives in steam distilled extract of clove may be useful as potential antioxidant and anti-inflammatory agents.

본 연구는 한방스킨의 원료로 널리 사용되고 있는 8가지 생약의 휘발성증류추출액 중 항산화 및 항염증활성이 가장 강한 정향의 증류추출액으로부터 주된 향기성분을 SDE법으로 추출한 후 GC-MS로 확인하였으며, 주된 향기성분인 eugenol과 그 유도체를 합성한 후 항산화 및 항염증활성을 측정하고 비교하였으며, 아울러 HPLC를 이용하여 정향의 eugenol 및 그 유도체를 정량분석 하였다. 8가지 생약의 휘발성증류추출액 중 정향의 증류추출액이 가장 강한 항산화활성($IC_{50}$=8.85 ${\mu}g/mL$) 및 COX-2 저해활성(10 ${\mu}g/mL$ 농도에서 저해율은 58.15%)을 나타내었으며, 반면 15-LOX 저해 활성(25 ${\mu}g/mL$ 농도에서 저해율은 86.15%)은 당귀 다음으로 가장 높았다. 정향 증류추출액의 휘발성 향기성분을 SDE법으로 추출한 후 GC-MS를 이용하여 분석한 결과, eugenol, trans-caryophyllene 및 acetyl eugenol을 확인하였다. 한편, eugenol 및 그 유도체(methyl eugenol 및 acetyl eugenol)의 항산화 및 항염증 활성을 측정한 결과, eugenol($IC_{50}$=5.99 ${\mu}g/mL$)이 가장 높은 항산화활성을 나타낸 반면, methyl eugenol 및 acetyl eugenol은 거의 활성을 나타내지 않았다. COX-2의 경우 20 ${\mu}g/mL$ 농도에서 eugenol(85.35%)이 가장 강한 저해활성을 나타낸 반면, 15-LOX는 20 ${\mu}g/mL$ 농도에서 methyl eugenol(83.29%)이 가장 높은 저해활성을 나타내었다. 정향 에탄올추출물의 eugenol 및 유도체의 함량을 HPLC로 분석한 결과, eugenol 및 acetyl eugenol이 각각 6.95%, 1.85% 함유되어 있었으며 methyl eugenol은 검출되지 않았다. 이와 같이 정향 유래의 eugenol 및 그 유도체는 안전성이 문제시되고 있는 합성항산화제 및 항염증제를 대체할 수 있는 천연 유래의 항산화 및 항염증물질로서 잠재적 가치가 있어 향후 기능성식품, 화장품 및 의약품 소재로 널리 사용될 수 있을 것으로 생각된다.