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Antioxidant activity of enzymatic extracts from brown seaweeds

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Abstract
Special geographical conditions in Jeju costal provide optimum
environmental conditions for a variety of marine species. Different
compositions of bioactive materials (vitamin, mineral, polyphenols,
polysaccharide etc.) can be expected in seaweeds, comparing to the land
plants, because marine plants are growing under quite different
environmental conditions over the land ones. Many researchers involved
in seaweed works reported antimicrobial, antioxidant, antiviral, anticancer and immunosuppressant activities as well as control of blood
pressure and cholesterol in blood. A number of researches on
bioactivities of seaweed have been conducted to seek potential
compounds for curing or control hypertension, diabetes, hyperlipemia,
obesity and other adult diseases due to recent wrong food habit and the
industrialization. Moreover, the use of the synthetic antioxidant can
cause a variety of diseases, but natural antioxidants are safe and
assured. Therefore researchers continuously pay their attention on such
harmless and potential natural antioxidants. Researchers so far were
based on screening antioxidants from organic extracts of seaweeds but
organic solvent itself are toxic and non-effective in extraction process.
Suspected toxicity, lower/specific extraction ability and economic
problems are major factors stagnant development in natural bioactive
industry.
The objective of this study was to develop water-soluble and
harmless natural antioxidants from seaweed. Applying different
hydrolytic enzymes to seaweeds could produce various antioxidative
compounds which were evaluated through free radical scavenging
activity, reactive oxygen species scavenging activity, and inhibitory
effect of lipid peroxidation and DNA damage. Of all the enzymatic
extracts, the extracts from E. cava showed the highest free radical
scavenging activity and those from S. thunbergii showed the highest
hydrogen peroxide scavenging activity. The seaweed enzymatic extracts
showed the most effective antioxidant activity in hydrogen peroxide
scavenging assay among all the scavenging assays and in particular
respective Ultraflo and Alcalase extract of S. horneri and S. thunbergii
recorded over 90%. This result led to the study on the inhibitory effect
of the DNA damage inducing by hydrogen peroxide in human
lymphocyte cells and very excellent results were obtained.
Since the enzymatic extracts of seaweed are water-soluble and
capable of scavenging reactive oxygen species, this enzymatic procedure
could be used in the industry over the conventional extraction
procedure. Moreover this enzymatic extraction will be a convenient and
a safe method for water-soluble natural antioxidative compound in
medicine or food industry.
Author(s)
Heo, Soo-Jin
Issued Date
2003
Awarded Date
2003.
Type
Dissertation
URI
https://oak.jejunu.ac.kr/handle/2020.oak/14640
Alternative Author(s)
허수진
Affiliation
제주대학교 대학원
Department
대학원 해양생물공학과
Advisor
Jeon, You Jin
Table Of Contents
제주도는 사면이 바다라는 지리적인 조건과 청정해역이라는 천해의
조건을 두루 갖추고 있는 지역으로서 특히 다양한 해조류들이 풍부하게
서식하고 있다. 해조류는 육상식물에 비해 생육하는 환경이 현저한 차이
가 있어 구성성분이 다를 뿐만 아니라 미네랄과 비타민이 매우 풍부하게
함유하고 있고, 또 어떤 특정적인 해조류의 성분은 항균, 항산화, 항바이
러스 활성을 비롯하여 혈압 및 혈중 콜레스테롤의 조정, 항종양활성, 면
역활성 자극효과 등을 나타내는 것으로 알려져 있다. 해조류를 이용한
항산화제의 연구는 해조류를 많이 섭취하는 일본에서 특히 많은 연구가
이루어져 있으며 국내에서도 꾸준히 이루어지고 있다. 최근 들어 해조류
를 비롯한 여러 천연물에서 항산화 물질을 탐색하는 이유는, 국민소득이
증대됨에 따라 식생활이 서구화되면서 고혈압, 당뇨병, 고지혈증, 비만
및 대장암 등 각종 성인병이 유발되고, 사회가 점차 고도화됨에 따라 고
령화인구가 늘어나게 되면서 건강문제에 대한 인식이 바뀌게 되었기 때
문이다. 또한 합성 항산화제를 다량 섭취했을 때의 독성문제가 야기되면
서 인체에 무해하고 활성이 우수한 천연 항산화제를 찾기 위한 노력이
계속되고 있다. 지금까지 연구되었던 대부분의 연구결과는 유기용매 추
출물을 이용해 항산화 활성을 검색하였다. 하지만 이것은 수율이 아주
낮고, 그들이 원래 내재하고 있는 유독성에 의한 인체독성이나 혹은 양
적, 경제적인 이유로 인해 효과적인 항산화제를 개발한 경우는 극히 드
물다.
따라서 이 연구에서는 해조류로부터 수용성이면서 인체에 무해한
천연 항산화물질을 개발하기 위한 목적으로 지금까지 시도된 적이 없는
효소적 가수분해방법을 이용하여 각종 효소적 추출물을 조제해 내고, 그
것들의 라디칼 소거활성, 활성산소종 소거활성, 과산화지질 억제활성 및
DNA 손상 억제활성에 대하여 검토하였다. 그 결과 감태의 효소추출물에
서 가장 높은 라디칼 소거활성을 나타내었고, 괭생이 모자반의 효소추출
물이 우수한 과산화수소 소거활성을 나타내었다. 항산화 작용에 관련된
여러 가지 활성 검색 중에 과산화수소 소거활성이 가장 높은 효과를 나
타내었는데 특히 괭생이 모자반과 지충이의 Ultaflo와 Alcalase 추출물은
90% 이상의 높은 소거활성을 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 하여
DNA 손상 억제활성을 human lymphocytes를 이용해 확인해 본 결과 화
학적 실험에서 뿐만 아니라 cell상에서도 우수한 항산화 효과가 나타난
것을 확인할 수 있었다.
이러한 결과를 종합해 볼 때, 해조류의 효소적 가수분해물은 각종
질병을 유발시키는 활성 산소종들을 효과적으로 억제시킬 수 있을 뿐만
아니라, 수용성의 천연 항산화물질이라는 점 때문에 산업적 용도가 매우
다양하며 또한 기존의 항산화제가 갖고 있던 인체 안전성문제도 충분히
극복할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 이 연구에서 수행된 해조류 유
래 수용성 항산화물질을 효과적으로 추출해 낸다면 잠재적 의약품으로서
혹은 식품분야에도 광범위하게 이용될 수 있을 것이다.
Degree
Master
Publisher
제주대학교 대학원
Citation
Heo, Soo-Jin. (2003). Antioxidant activity of enzymatic extracts from brown seaweeds
Appears in Collections:
General Graduate School > Marine Life Sciences
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