한방생약재로 사용되고 있는 붉나무는(Rhus javanica)은 옻나무과(Anacardiaceae)에 속하는 낙엽 소교목으로 성숙된 열매의 겉에 흰색의 물질이 소금처럼 생겨 염부목(鹽膚木)이라고도 하여 민간에서는 소금 대용으로 사용하기도 하였다. 한방에서는 붉나무 잎자루 날개에 진딧물이 기생하여 만든 벌레혹(충영; 蟲?)을 오배자(五倍子)라 하여 수렴 지사제로 사용하였으며, 줄기 껍질은 염부수백피(鹽膚樹白皮)라고 하여 혈리(血痢), 종독(腫毒), 악창(惡瘡) 등의 피부질환을 치료하는데 사용하였다. 붉나무 수피는 다양한 phenol성 화합물, coumarin류, dammarane triterpenes, semialactic acid 등을 함유하며, 항산화, 항균 효과가 있다고 알려져 있다.
이에 민간약재의 천연 항산화제 및 기능성 소재를 개발하기 위한 연구의 일환으로 붉나무 가지의 저온 진공 물 추출물(LVW)와 환류 에탄올 추출물(RE)에 대한 생리활성과 MTT assay를 이용한 각질형성세포와 macrophage cell에 대한 세포생존율 및 항염증 활성을 측정, 비교하였다.

1. 붉나무 가지를 물을 용매로 90℃에서 저온 진공 추출기를 이용하여 추출한 저온 진공 물 추출물(LVW)와 70% 에탄올을 용매로 60℃의 조건에서 환류 추출기를 이용하여 추출한 환류 에탄올 추출물(RE)을 여과, 농축 및 동결건조하여 각 추출물의 고형분의 수율을 측정한 결과, LVW는 8.25%의, RE 7.03%의 고형분이 추출되었다.

2. 다양한 약리학적 효능을 나타내는 물질로 알려진 플라보노이드와 폴리페놀 화합물의 함량을 붉나무 가지 추출물에서 측정한 결과 LVW는 1.06mg/g의 플라보노이드와 71.74mg/g의 폴리페놀 화합물을 함유하였으며, RE는 각각 2.44mg/g과 91.45mg/g을 함유하였다.

3. 환원당과 수용성 단백질을 함량을 측정한 결과, 환원당은 LVW 181.37mg/g, RE 92.53mg/g으로 LVW가 약 1.9배 이상 많았으며, 수용성 단백질은 LVW가 287.15mg/g, RE 369.84mg/g으로 RE가 1.2배 이상 많이 함유하였다.

4. 아질산염의 소거작용을 상이한 pH 조건하에서 측정한 결과, pH 1.2의 1.0mg/mL의 농도에서 LVW 84.09%, RE 81.67%였으며, pH 3.0에서는 각각 68.60%, 70.51%의 소거효과를 나타내었다.

5. 호기성 생물체에 유해한 활성산소로부터 생체를 보호하는 대표적 생리활성 효소인 Superoxide dismutase(SOD)와 유사한 생리활성 효능에 대해 측정한 결과, RE가 41.95%로 LVW(12.99%)보다 3.2배 우수한 SOD 유사활성율을 나타내었다

6. 유용물질의 상대적인 항산화 활성을 측정하는 ABTS radical 소거율은 50ug/mL의 낮은 농도에서 LVW(94.67%)가 RE(74.29%)보다 약 1.2배 우수한 소거효과를 보였으며, 두 추출물 모두 30 ug/mL 이상의 농도에서 약 50% 이상의 활성을 나타내었다.

7. 안정된 free radical인 DPPH를 이용하여 항산화 활성 및 노화 저해활성의 기준으로도 평가할 수 있는 전자공여능은 1.0mg/mL의 농도에서 LVW 88.41%였으며, RE는 96.09%로 천연 항산화제인 ascorbic acid(96.15%)와 유사한 전자공여능을 나타내었다.

8. 통풍과 신장질환을 일으키며, 주로 purine 대사에 관여하는 비특이적 효소인 xanthine oxidase 저해효과를 측정한 결과, 1.0mg/mL에서 LVW는 50.42%, RE 47.96%로 두 추출물간에 유의적 차이는 없었다.

9. Melanin 색소세포 생성을 저해시켜 피부 미백소재와 식품의 갈변화 방지제로서 향장산업과 식품산업에 중요한 tyrosinase 저해율을 측정한 결과 1.0mg/mL의 농도에서 두 추출물 모두 약 22%의 낮은 tyrosinase 저해율 나타내었다.

10. 피부의 탄력저하와 처짐, 주름의 원인 중 하나로 진피층의 주요 구성 단백질인 collage을 분해하는 효소인 collagenase 저해활성은 LVW 44.02%, RE 59.95%로 에탄올 추출물이 약 1.3배 이상 우수한 collagenase 저해효과를 나타내었다.

11. 피부 세포외기질의 탄력섬유의 구성성분인 elastin의 저하에 관여하는 elastase 저해활성을 측정한 결과, 물을 용매로 추출한 LVW는 69.29%의 elastase 저해효과가 있었으며, RE는 80.66%로 에탄올 추출물이 좀더 우수한 항주름 효과를 지닌 것으로 분석되었다.

12. 각질형성세포인 HaCaT cell과 macrophage Raw264.7 cell에 대한 세포 생존율을 측정한 결과, RE는 HaCaT cell의 성장에 거의 영향을 주지 않았지만 Raw264.7 cell은 115%의 성장을 촉진하였으며, LVW는 각각 115%와 118%와 세포 성장을 촉진하는 것으로 분석되었다.

13. LPS로 자극시킨 macrophage Raw264.7 cell에 대한 nitric oxide (NO)의 생성을 저해율은 100ug/mL의 농도에서 LVW 69.68%, RE 68.81%로 두 추출물 모두 NO의 생성을 유의적으로 억제 하였다.

이상의 결과로 식용 및 한방생약재로 사용되고 있는 붉나무 가지는 낮은 pH 조건에서 아질산염 소거 효과가 우수하며, ABTS radical 소거 및 전자공여 효과가 높고 항주름 효과가 우수하여 항산화 및 항주름 효과를 기대할 수 있으며, 세포 생존율을 촉진하며, 효과적으로 NO 생성을 저해하므로 기능성 식품과 의약품 및 화장품 등 관련 산업의 소재로 활용 가치가 높은 천연 한방 자원인 것으로 생각된다.

Japanese sumac (Rhus javanica), belong to the family of Anacardiaceae, have been used as a traditional medicinal herb in treatment of a cold, jaundice, fracture and uterine hemorrhage. The gallnuts, growths found on R. javanica, were often used to treat a dermatosis, hemorrhoids, diabetes and chronic enteritis. The bark of R. javanica contains phenol compound, coumarin, dammarane, triterpenes and semialactic acid, and it has antioxidative and antimicrobial effect.
This study was carried out to analyze the physiological activity, cell viability and anti-inflammatory activity of the extracts obtained from R. javanica branches by low temperature vacuum extraction with water and reflux extraction with 70% ethanol as a solvent, for a development of natural antioxidant and functional resources from traditional herbs.

1. The extraction yield of the water extract obtained from R. javanica branches by low temperature vacuum extraction(LVW) was 8.25% and the ethanol extract by reflux extraction(RE) was 7.03%.

2. The contents of flavonoid and polyphenol compound in water extract(LVW) were 1.06mg/g and 71.74mg/g and those of ethanol extract(RE) were 2.44mg/g and 91.45mg/g, respectively.

3. The content of soluble protein in water extracts(LVW) was 287.15mg/g and that of ethanol extract(RE) was 369.84mg/g. The contents of reducing sugar in water extracts(LVW) was 181.37mg/g and that of ethanol extract(RE) was 92.53mg/g.

4. The nitrite scavenging ability rose along with a concentration increment and pH decrement. In the results of the nitrite scavenging ability, LVW showed the highest activity of 84.09% and RE 81.67% at the condition of pH 1.2 and 1.0mg/mL concentration, and the highest activity at pH 3.0 was 68.60% of LVW and 70.51% of RE, respectively.

5. In the results of SOD-like activity of extracts from R. javanica branches, the activity was increased with an increment of concentrations, and the highest activity was 41.95% of water extract(LVW) and the next was 12.99% of ethanol extract(RE) in 1.0mg/mL concentration.

6. The analysis of ABTS radical cation scavenging activity of the extracts showed the highest effect of 94.76% of water extract(LVW) and then comes 74.29% ethanol extract in 50mg/mL concentration.

7. The electron donating ability was increased by the accretion of concentration, and the activity of ethanol extract(RE) was higher(96.09%∼79.63%) than that of water extract(88.41%∼53.21%).

8. In the results of xanthine oxidase inhibition, the highest activity of LVW and RE was 50.42% and 47.96% in 1.0mg/mL, respectively. There is no significant difference between the activity of water and ethanol extract for xanthine oxidase inhibition.

9. Tyrosinase inhibition activity of water and ethanol extract showed a low effect of 23.30%(RE) and 22.30%(VWR).

10. The collagenase inhibition activity of extracts from R. javanica branches was excellent as 59.95% in ethanol extract and 44.02% in water extract and showed an increasing pattern along with an increasing of concentration.

11. The results of elastase inhibition effect, related to cause wrinkles, showed the highest activity of 80.66% in ethanol extract and 69.29% in water extract, and an increasing pattern in proportion to the concentration.

12. In the results of cell viability effect of extracts on human keratinocytes(HaCaT) and macrophages(RAW264.7), cell viabilities in water extract were 117.94%(Raw264.7)and 115.65%(HaCaT) and those of ethanol extract were 115.21%(Raw264.7) and 103.13%(HaCaT), respectively. Cell viable effect of water extract on human keratinocytes(HaCaT) and macrophages(Raw264.7) was higher than that of ethanol extract. These results showed that the extracts obtained from R. javanica branches have an increasing effect on cell growth.

13. The analysis on suppressive effect against nitric oxide production of the extracts on LPS- induced macrophage cells showed the highest suppressive effect of 68.81% in ethanol extract and 69.68% of water extract.

These results suggest that extracts from R. javanica branches have a high content of flavonoid and polyphenol compounds and excellent antioxidant activities such as ABTS radical cation scavenging activity, electron donating ability, nitrite scavenging activity and elastase inhibition rate. And this studies have shown that extracts from R. javanica branches have an effective function on cell viabilities and anti-aging. To conclude, R. javanica branches may be considered a potential resource to control free oxygen radicals and aging processes for a development of functional foods, medicines and cosmetic stuffs.