Biological Activities of Extracts from Gamma-irradiated Aralia elata Cortex

감마선 조사한 총목피(Aralia elata Cortex) 추출물의 생리활성

Gamma irradiated-treatment of natural medicinal plants can be used to improve extraction transference number and for qualitative improvement of color when applied to functional material exploration. This study investigated the biological activities of Aralia elata cortex extracts upon gamma irradiation. In addition, different physical techniques [photostimulated luminescence (PSL) and thermoluminescence (TL)] were used for irradiation identification of Aralia elata cortex. In PSL analysis, non-irradiated (0 kGy) sample showed a negative result of 400 photon counts (PCs), whereas irradiated (5, 10, and 30 kGy) samples showed positive results of 90,100.00, 312,614.33, and 321,661.67 PCs, respectively. In the TL method, growth curve showed very unusual behaviors around $200^{\circ}C$ upon natural-irradiation of the non-irradiated (0 kGy) sample and around $150{\sim}250^{\circ}C$ for the irradiated (5, 10, and 30 kGy) samples. The TL ratio was 0.1 in non-irradiated samples at 0.011, whereas the values of irradiated samples (5, 10, and 30 kGy) were 0.1 at 1.105, 1.009, and 2.206, respectively. For phenolics of gamma-irradiated Aralia elata cortex, water and 50% ethanol extracts had the highest amounts, $17.30{\pm}0.40mg/g$ and $18.87{\pm}0.46mg/g$ at 10 kGy irradiation, respectively. The inhibitory activities of angiotensin-converting enzyme and xanthin oxidase were higher in both irradiated water and 50% ethanol extracts than in non-irradiated ones. For pancreatin ${\alpha}$-amylase and ${\alpha}$-glucosidase inhibitory activities, water and 50% ethanol extracts containing $200{\mu}g/mL$ of phenolics showed high inhibitory activities of 60~100% at all irradiation doses (0~30 kGy). This result confirmed that Aralia elata cortex extracts have greater anti-diabetic effects than acabose as a diabetic remedy. Gamma-irradiated Aralia elata cortex extracts are useful as a functional material with anti-diabetic effects. Thus, Aralia elata cortex extracts can be used as a functional material with various biological activities, and gamma-irradiation can be used to amplify biological activities in plants.

천연 약용식물에 있어서 감마선 조사 처리는 기능성 물질탐색에 적용 시 추출수율 증진, 색상 개선 등 산업적 응용을 용이하게 하는 방법으로 활용이 기대되고 있다. 본 연구에서는 감마선 조사가 총목피 추출물의 생리활성에 미치는 영향을 검토하였다. 감마선 조사 처리한 총목피의 감마선 조사여부를 확인하기 위하여 광자극 발광(PSL) 및 열 발광(TL) 방법을 활용하여 감마선 조사 판별 확인시험을 진행하였다. PSL법의 경우 비조사구 0 kGy에서 400.00 PCs로 음성(negative) 시료로 판단되었으며, 조사구 5, 10, 30 kGy에서 각각 90,100.00 PCs, 312,614.33 PCs, 321,661.67 PCs로 나타나 감마선을 조사한 양성(positive) 시료로 확인되었다. TL법 적용 시 비조사구 0 kGy에서 자연방사선에 의한 $300^{\circ}C$ 부근에서 조사구 5, 10, 30 kGy는 $150{\sim}250^{\circ}C$의 부근에서 특유의 glow curve를 나타내었다. TL ratio는 비조사구 0 kGy에서 0.011로 0.1 이하의 값을 나타냈으며, 조사구 5, 10, 30 kGy는 각각 1.105, 1.009, 2.206으로 0.1이상의 값을 나타내어 조사구로 확인되었다. 감마선 조사처리한 총목피의 total phenolics 함량을 측정한 결과 0, 10, 30 kGy 선량 중 10 kGy의 조사선량에서 총목피 열수 및 50% ethanol 추출물의 total phenolics 함량이 각각 $17.30{\pm}0.40mg/g$, $18.87{\pm}0.46mg/g$으로 가장 높은 phenolics 함량을 나타내었다. 감마선 조사 처리한 총목피의 angiotensin converting enzyme 저해효과와 xanthin oxidase 저해효과는 비조사구에 비해 조사구에서 열수 및 50% ethanol 추출물 모두 증가하는 것을 확인할 수 있었다. Pancreatin ${\alpha}$-amylase 저해효과와 ${\alpha}$-glucosidase 저해효과는 총목피 열수 및 50% ethanol 추출물 $200{\mu}g/mL$ phenolics 농도 처리 시 0~30 kGy의 모든 선량에서 60~100%에 가까운 높은 저해율을 나타내어 현재 당뇨병 치료제로 사용되고 있는 acarbose와 비교 시 월등히 우수한 항당뇨 효과를 확인할 수 있었고, 이를 통해 감마선 조사 처리한 총목피 추출물은 천연소재로써 항당뇨 관련 기능성 소재로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. 이상의 결과 총목피 추출물은 다양한 생리활성을 가진 기능성 소재로 활용이 가능한 것으로 생각되었으며 감마선의 조사에 의해서 총목피의 생리활성이 증대되는 현상을 확인함으로써 감마선 조사가 식물체가 나타내는 생리활성을 증폭시킬 수 있는 수단으로 활용이 가능할 것이라 판단되었다.