천연 약용식물에 있어서 감마선 조사처리는 기능성 물질 탐색에 적용 시 추출수율을 증진, 색상 개선 등 산업적 응용을 용이하게 하는 방법으로 활용이 기대되고 있다. 천연 약용식물인 총목피에 감마선 조사 처리하여 총목피 추출물의 이화학적 특성, 기능성 식품 생리활성, 기능성 미용 소재 활성에 미치는 영향을 검토하고, 조사처리에 따른 판별마커 확인을 통해 조사처리 총목피의 식품 및 기능성 소재로서의 활용 가능성에 대해 연구하였다.
감마선 조사처리한 총목피의 이화학적 특성을 확인하고자 추출물의 total phenolics 함량을 측정한 결과, 0, 10, 30 kGy 선량의 총목피 열수 추출물에서 total phenolics 함량이 높았으며, 10 kGy 열수 추출물에서 17.30 mg/g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 유기용매의 경우, methanol > ethanol > acetone > butanol의 순으로 높은 phenolic 함량을 나타내었다. 용매별 추출 결과를 바탕으로 식용이 가능한 ethanol을 추출용매로 이용해 농도별 추출물의 total phenolics 함량을 측정한 결과, 조사처리를 하지 않은 비조사구 0 kGy는 열수 추출물에서 가장 높은 함량을 나타내었고, 조사구 5, 10, 30 kGy에서는 50% ethanol 추출물에서 가장 높게 나타났으며, 시간별 total phenolics 추출 함량을 측정한 결과 15시간 정도 추출하였을 때 가장 높은 용출량을 나타내는 것으로 확인되었다. 기계적 색도와 갈색도의 경우, 비조사구를 기준으로 하여 색차(?E)가 조사선량에 따라 10 kGy까지 증가하다가 30 kGy에서는 감소하는 추세를 보여 감마선 조사처리를 통해 시료의 색이 변화하는 것을 확인할 수 있었다.
조사시료의 건강기능성 식품 활성 비교를 위한 항산화 효과를 확인한 결과 친수성 물질의 항산화 활성의 지표인 DPPH radical 소거효과와 ABTS radical 소거 효과는 조사 선량과 무관하게 200 μg/mL phenolic 농도로 처리 시 80% 이상의 높은 저해율을 나타났으며, 지용성 물질의 항산화 활성의 지표인 antioxidant protention factor와 Thiobarbituric acid reactive substances 저해효과는 10 kGy에서 가장 높게 나타나 total phenolics 함량이 증가함에 따라 항산화 효과가 증가하는 것으로 판단할 수 있었다. 항고혈압(ACE 저해) 효과는 비조사구인 0 kGy에 비해 5, 10, 30 kGy의 조사구에서 열수 및 50% ethanol 추출물 모두 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, positive control captopril과 유사한 수준을 나타내었다. 항관절염(XOase 저해) 효과는 총목피 열수 추출물 200 μg/mL phenolic 농도로 처리 시 54.86-64.31%의 저해율로 positive control allopurinol과 유사한 수치를 나타내어 새로운 항관절염 치료제 사용 가능성을 확인할 수 있었다. 항당뇨 효과를 확인하기 위해 pancreatin α-amylase 저해 효과와 α-glucosidase 저해 효과를 확인하였으며, 그 결과 총목피 열수 및 50% ethanol 추출물 200 μg/mL phenolic 농도로 처리 시 모든 선량에서 60.00-100%에 가까운 높은 저해율을 나타내어 positive control acabose와 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 사료되었다.
조사시료의 기능성 미용 소재 활성 비교를 위한 항염증(HAase 저해)효과를 확인한 결과 50% ethanol 추출물 200 μg/mL phenolic 농도로 처리 시 각 각 39.40-56.85%의 저해율을 나타내어, positive control인 Vitamin C와 유사한 수준임을 확인할 수 있었다.
감마선 조사처리한 총목피의 조사여부 판별마커 확인을 위해 광자극 발광(PSL), 열 발광(TL), 전자스핀공명(ESR)을 이용하여 확인시험을 진행하였다. PSL법의 경우, 비조사구 0 kGy에서 400.00 PCs로 음성(negative)시료로 판단되었으며, 조사구 5, 10, 30 kGy에서 각 각 90100.00 PCs, 312614.33 PCs, 321661.67 PCs로 나타나 양성(positive)시료로 확인되었다. TL법 적용 시 비조사구 0 kGy에서 자연방사선에 의한 300℃ 부근에서, 조사구 5, 10, 30 kGy는 150-250℃의 부근에서 특유의 glow curve를 나타내었다. TL ratio는 비조사구 0 kGy에서 0.011로 0.1 이하의 값을 나타났으며, 조사구 5, 10, 30 kGy는 각 각 1.105, 1.009, 2.206 으로 0.1 이상의 값을 나타내어 조사구로 확인되었다. ESR법에 따른 측정결과는 비조사구 0 kGy에서 대칭적인 unspecific central ESR 신호를 보여주었고, 조사구 5, 10, 30 kGy에서는 대칭적인 unspecific central ESR 신호 좌우로 cellulose를 함유한 조사 식품에서 나타나는 한 쌍의 peak가 6.0 mT의 공간을 두고 나타났다. 이상의 결과를 통해 PSL, TL, ESR법을 이용해 천연 약용식물인 총목피의 비조사구와 조사구간의 감마선 조사여부 판별이 가능한 것을 확인할 수 있었다.

Aralia elata cortex is a medicinal plant that is used in traditional medicines to treat gastritis, rheumatic arthritis, inflammation nephritis and diabetes mellitus in Korea, China and Japan. The gamma irradiated-treatment of natural medicinal plants is expected to be used to facilitate industry application which improves extraction transference number and qualitative improvement of color when it applies for functionality of material exploration. This study was designed to investigate the effects of gamma-irradiation treatment on the physicochemical characteristics, physiological activities, and inhibition activities in cosmetic materials of extracts from irradiated Aralia elata cortex. Inaddition, different physical techniques (PSL, TL and ESR) were used as irradiation identification markers for Aralia elata cortex.
In physiochemical analysis, the effect of gamma irradiation (0, 5, 10 and 30 kGy) on water and 50% extracts from Araliaelatacortexwasevaluated.As a result, 0, 10, 30 kGy water extracts from Aralia elata cortex of tota lphenolics contents were the highest. Among all applied irradiation doses, 10 kGy treated water extracts from Aralia elata cortex produced the highest total phenolic content (17.30mg/g).
Several extraction solvents such as methanol, ethanol, acetone and butanol were used to extract different bioactive compounds. The extraction yield was highest with methanol solvent followed by ethanol, acetone, and butanol. In case of Hunter''s color value and Hydrophilic brown color, there had been a consistent trend matching the increase of gamma irradiation dose to 10 kGy.
DPPH scavenging activity and ABTS radical cation decolorization activity of all dose extracts were over 80% inhibition at 200 μg/mL. Antioxidant protection factor (PF) and TBARs were receded to increase of gamma irradiation dose. These results confirmed that antioxidant activities of extracts from gamma irradiated Aralia elata cortex was increased by 10 kGy irradiation dose. ACE inhibition activity increased both water and 50% ethanol extracts in 5, 10, 30 kGy compared to the 0 kGy, and it showed to be the similar level with the positive control captopril. To confirm the anti-diabetic effects, pancreatin α-amylase inhibition activity and α-glucosidase inhibition activity were checked out. As a result, in the water and 50% ethanol extracts from Aralia elata cortex at 200ug/mL all showed 60.00-100% inhibition rate and outstanding anti-diabetic effects compared to the positive control acabose.
In order to compare activities of cosmetic materials, HAase inhibition activity was studied. Then in the treatment of 50% ethanol extracts 200 ug/mL, each showed 39.40-56.85% inhibition rate, the similar level of the positive control Vitamin C.
Irradiation-induced markers were analyzed in terms of characteristics of PSL, TL and ESR to identify gamma-irradiated (0, 5, 10 and 30 kGy) Aralia elata cortex. PSL analysis gave negative results (<700 PCs) for the nonirradiated and intermediate (700-5,000 PCs) or positive results (>5,000 PCs) for the irradiated samples. TL glow curves (TL1) of minerals isolated from the cortex samples peaked at about 150℃ with the highest intensity in irradiated samples, whereas appeared at above 300℃ with little intensity in the nonirradiated one. The normalization (TL1/TL2 ratio) of TL1 results through re-irradiation step at 1 kGy enhanced the reliability of identification results on all the irradiated samples. The shape, intensity, and occurrence of TL glow curve in a typical temperature range (150-250℃) along with TL ratio (TL1/TL2) provided sufficient information to confirm the irradiation history of samples. The result in which ESR spectrometry was applied showed the symmetrical unspecific central ESR signal for the 0 kGy. Radiation-specific cellulose signals were detected for 5, 10 and 30 kGy. These results confirmed the potential of physical detection techniques (PSL, TL and ESR) to identify gamma-irradiated Aralia elata cortex. Moreover, on the basis of above findings, it is suggested that physiological activities of medicinal plants extracts can be increased by gamma irradiation treatment and could be used effectively in food manufacturing and related industries.