Volume 12, Issue 2, February 2019, Pages 249-261
Bioactive components and antioxidant activities of oak cup crude extract and its four partially purified fractions by HPD-100 macroporous resin chromatography
Abstract
Documents have revealed that leaves, barks and woods from oak trees are rich in phenols, yet little is known about them in Mongolian oak (Quercus mongolica) cups, the by-product waste with large biomass. In the present work, composition analysis through total phenols, flavonoids and tannins, and condensed tannins, and HPLC profiles and antioxidant assessment by DPPH, ABTS, reducing power, ORAC and CAA were performed to evaluate oak cup crude extracts and the resulting four fractions (Fr. I, Fr. II, Fr. III and Fr. IV) prepared by HPD-100 macroporous resin chromatography. Among the optimal 50% ethanol crude extract (ECE) and its subsequent four fractions, Fr. II, on the basis of the oak cups, collected the majority of total phenols, flavonoids and tannins, and condensed tannins from ECE though lower contents of all compositions than those in Fr. III when based on the extract with an exception of condensed tannins. And the highlight of Fr. II is that it possessed the strongest antioxidant ability from the perspective of extract. These findings imply that composition of condensed tannins as well as its contents might take dominate role in antioxidant ability of oak cups. This was further corroborated through HPLC profiles as compositions in ECE and the four fractions are all distinguished from each other. HPLC also exhibited the great enrichment of ellagic acid in Fr. III. Moreover, the correlation analysis indicated that there is exclusive correlation existed between total flavonoids and antioxidant assays among all composition analysis including ellagic acid, which further confirmed the main influencing factor to antioxidant ability of oak cup may be composition of condensed tannins as well as its contents because the condensed tannins were constituted by flavonoid units, and ellagic acid may not be a strong antioxidant contributor in oak cups. Therefore, Fr. II should be chosen as the best fraction to be further explored. In addition, this established HPD-100 macroporous resin chromatography procedure could be developed as a simple and effective procedure for preparation of ellagic acid from oak cups.
추상적인
오크나무에서 나온 잎, 상어, 나무에는 페놀이 풍부하지만, 큰 바이오매스를 가진 부산물 쓰레기인 몽골 참나무(Quercus mongolica) 컵에는 그들에 대해 알려진 것이 거의 없다는 것이 문서에서 밝혀졌다. 본 연구에서는 총 페놀, 플라보노이드 및 탄닌, 응축 탄닌을 통한 성분 분석과 DPPH, ABTS, 전력 감소, ORAC 및 CAA에 의한 항산화 평가 및 참나무 컵 조제 추출물 및 그 결과 4가지 분율(Fr)을 평가하였다. I, Fr. II, Fr. III, Fr. IV) HPD-100 다공성 수지 크로마토그래피로 제조. 최적 50% 에탄올 원액 추출물(ECE)과 후속 4개 분율 중 Fr. II는 떡갈나무 컵에 기초해 Fr에 있는 것보다 모든 성분의 함량은 낮지만 ECE로부터 총 페놀, 플라보노이드, 타닌과 응축된 타닌의 대부분을 수집했다. III 응축 타닌을 제외한 추출물에 기초할 때. 그리고 Fr의 하이라이트. II는 추출물의 관점에서 가장 강력한 항산화 능력을 보유했다는 것이다. 이러한 발견은 응축된 탄닌과 그것의 내용물의 구성이 참나무 컵의 항산화 능력에 있어서 지배적인 역할을 할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 ECE의 구성과 네 가지 분수가 모두 서로 구별되기 때문에 HPLC 프로파일을 통해 더욱 확증되었다. HPLC는 또한 Fr. III에서 엘라산의 엄청난 농도를 보여주었다. 더욱이 상관 분석 결과, 엘라작산을 포함한 모든 성분 분석에서 전체 플라보노이드와 항산화 분석 사이에 배타적인 상관관계가 존재한다는 것을 알 수 있었으며, 이는 참나무 컵의 항산화 능력에 대한 주요 영향인자는 응축된 탄닌의 성분일 뿐만 아니라 내용물일 수 있다는 것을 추가로 확인했다. 응축된 탄닌은 플라보노이드 단위에 의해 구성되었고, 엘라작산은 떡갈나무 컵에 강력한 항산화제 기여자가 아닐 수 있다. 그러므로 Fr. II는 더 탐구할 수 있는 최고의 분수로 선택되어야 한다. 또한, 이 확립된 HPD-100 다공성 수지 크로마토그래피 시술은 참나무 컵에서 나오는 엘라산 조제를 위한 간단하고 효과적인 절차로서 개발될 수 있었다.
Keywords
Mongolian oak (Quercus mongolica) cups ; Flavonoids ; Condensed tannins ;
Antioxidant activities; Macroporous resin;HPLC
1. Introduction
For decades, natural antioxidant is received increasing attention due to its safety, functionality and last but not least the contribution to human health. Natural antioxidants such as simple phenolics and flavonoids are commonly found in fruits, vegetables and herbs, and their common function is to serve as antioxidant against oxidative stress formed by oxidizing agents and free radicals (Antolovich et al., 2000, Matkowski and Wołniak, 2005, Sarikurkcu et al., 2009). Owing to safe and favorable antioxidant function, a trend has been formed to take full advantage of natural antioxidants in various industries, including food, cosmetics and pharmaceutical industry (Araújo et al., 2015, Kusumawati and Indrayanto, 2013, Marino et al., 2015). However, abundant and low-cost natural antioxidant resources are still lacking. Therefore, seeking a novel and ideal natural antioxidant resource throughout plant kingdom is quite urgent.
1.소개
수십 년 동안, 자연 항산화제는 그것의 안전, 기능, 그리고 인간 건강에 대한 마지막 기여로 인해 점점 더 많은 관심을 받는다. 간단한 페놀로그나 플라보노이드와 같은 자연 항산화제는 과일, 야채, 허브에서 흔히 발견되며, 이들의 공통적인 기능은 산화제나 활성산소에 의해 형성된 산화 스트레스에 대한 항산화제 역할을 하는 것이다(Antolovich et al., 2000, Matkowski and Wowniak, 2005, Sarikurkcu et al., 2009). 안전하고 유리한 항산화 기능 덕분에 식품, 화장품, 제약 산업 등 다양한 산업에서 천연 항산화제를 최대한 활용하는 경향이 형성되었다(아라우조 외, 2015년, 쿠수마와티, 2013년, 마리노 외, 2015년). 그러나 풍부하고 저렴한 천연 항산화 자원은 여전히 부족하다. 그러므로 식물 왕국 전체에 걸쳐 새롭고 이상적인 자연 항산화 자원을 찾는 것은 상당히 시급한 일이다.
Mongolian oak (Quercus mongolica) in the Castanea family is largely distributed in China, Russia, Mongolia, Japan and Korea. In China, they are mainly found in Heilongjiang, Jilin, Liaoning, Inner Mongol, Hebei and Shandong provinces, and were used as non-commercial or ecological public-welfare forests (He et al., 2016), or their timber was commonly utilized for making furniture or producing wine barrels (Omar et al., 2013). However, in both cases, oak produces a wide variety of by-products discarded as waste, including leaves or shells and oak cups, thus leading to huge resource waste and environment pollution due to their large biomass. Therefore, making full use of these by-products is of great significance as well as urgent.
카스타네아과에 속하는 몽골 참나무(Quercus mongolica)는 중국, 러시아, 몽골, 일본, 한국에 많이 분포한다. 중국에서는 헤이룽장( Jilin龍江), 지린(吉林), 랴오닝(遼寧), 내몽골(內 found), 허베이(河北), 산둥(山東)성 등에서 주로 발견되고 있으며, 비상업적 또는 생태적 공공복지 숲(He et al., 2016)으로 이용되거나, 목재를 가구 제작이나 포도주 통 생산에 주로 활용하였다(Omar et al., 2013). 그러나 두 경우 모두 참나무는 잎이나 조개껍데기, 참나무 컵 등 쓰레기로 버려지는 부산물을 다양하게 생산해 생물량이 많아 자원 낭비와 환경 오염이 크다. 따라서 이러한 부산물을 충분히 활용하는 것은 긴박할 뿐만 아니라 큰 의의가 있다.
Many studies on oak trees mainly concentrated on the leaves, acorns or shells. It had been reported for the first time that sawtooth oak (Quercus acutissima) shell waste could be used as materials for bio-ethanol production (Yang et al., 2015). Custódio et al. (2014) documented the in vitro antioxidant and inhibitory activities of hexane, methanol and water extracts of cork oak (Quercus suber). They found that compounds in the leaves and acorns of cork oak could alleviate symptoms associated with Alzheimer diseases and other neurodegenerative ailments as well as diabetes. Tahmouzi, 2014, Moreno-Jimenez et al., 2015 reported that the extracts of Zagros oak (Quercus brantii) and red oak (Quercus spp.) leaves possess antioxidant, anti-inflammatory, anticarcinogenic and antimicrobial activities. However, oak cups, the abundant outer layer around the acorn (diameter 1.5–1.8 cm in length and 0.8–1.5 cm in width) remain to be investigated. Therefore, it is of great interest that whether the oak cups could be used as a potential source of natural antioxidants or functional food ingredients.
떡갈나무에 대한 많은 연구는 주로 잎, 도토리 또는 조개껍데기에 집중되었다. 톱니바퀴 참나무(Quercus acutissima) 껍질 폐기물을 바이오 에탄올 생산 재료로 사용할 수 있다는 사실이 처음 보고되었다(양 외, 2015). 쿠스토디오 외 연구진(2014년)은 헥산, 메탄올 및 코르크 오크(Quercus suver)의 수분 추출물의 시험관내 항산화 및 억제 활동을 기록하였다. 그들은 코르크 떡갈나무 잎과 도토리의 화합물이 알츠하이머 병과 관련된 증상들과 당뇨병과 관련된 다른 신경퇴행성 질환들과 관련된 증상들을 완화시킬 수 있다는 것을 발견했다. 타흐무지, 2014년, 모레노-지메네즈 외, 2015년, 자그로스 참나무(Quercus Brantii)와 붉은 참나무(Quercus spp) 잎의 추출물은 항산화, 항염증, 항암 유발 및 항균 활동을 가지고 있다고 보고하였다. 그러나, 떡갈나무 컵은, 도토리 주변의 풍부한 외부 층(길이 1.5–1.8cm, 폭 0.8–1.5cm)을 조사하기 위해 남아 있다. 따라서 참나무 컵을 천연 항산화제나 기능성 식품 성분의 잠재적 공급원으로 사용할 수 있을지가 큰 관심사다.