최근 활성산소종의 제거 및 생체 내 항산화 방어 시스템의 증진에 약물이 아닌 천연성분에서 효능을 찾는 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 마는 삼국유사에 기록되어 있듯 오래전부터 식용의 대상이었고 한방에서는 산약이라고도 부르며, 항산화 기능도 일부 보고되었으므로 본 연구에서는 건조된 마를 유기용매로 추출하여 마 추출물과 분획물들에 의한 세포 내 활성산소종 억제 및 인체 암세포에 대한 증식 억제 효과에 대해 검토하고자 한다.
<h1>서 론</h1> <p>마(산약)는 백합목 마과(Dioscoreacea)의 다년생 덩굴 식물로 현재까지 10속 650여 종이 알려져 있으나 이들 중 약 10 여 종이 식량자원으로 활용되고 있다. 한국, 일본, 중국 지역과 열대, 아열대 지역에 널리 분포하며, 전세계 생산량의 2/3가 적도 아프리카의 Yam belt에서 생산되어 아프리카 사람들의 중요한 식량자원이 되고 있다. 약용작물로 분류되어있는 마(산약)의 경우, 국내 생산량은 1990년대 이후 꾸준히 증가하는 경향을 나타내어 2007년에는 \( 8,043 \mathrm{M} / \mathrm{T} \) 으로 현재까지 최고치를 나타내었으며, 주로 경북 안동지역과 경남 진주지역에서 많은 양이 생산되고 있다. 국내에서는 D. batatas Decne 또는 D. opposita Thunb로 분류되는 종류가 주로 재배되며 원주상의 비대한 생근 형태의 뿌리가 식용이나 약용으로 사용된다. 이들의 뿌리는 \( 15 \sim 20 \% \) 의 전분, \( 1 \sim 1.5 \% \) 의 단백질, \( 1 \% \) 의 지질, 미량의 미네랄 및 비타민을 함유하고 있고, sap-onin, tannin, polyphenol, allantoin, uronic acid, chellidonic acid, sitosterol, mucin, araginine, yonogenin, kryptogenin, diosgenin 등 다양한 생리활성물질들을 함유하고 있다. 또한 특유의 끈끈한 점질물도 다량 함유하고 있는데, 주로 man-nan으로 이루어진 식이섬유가 대부분을 차지하며 mannan의 대부분은 아세틸화된 acetylmannan으로 수용성으로 알려져 있다. 한편 마에 대해서는 삼국유사에도 기록되어 있는 것으로 보아 오래 전부터 식용의 대상이 되어 왔던 것으로 여겨지며, 예부터 한방에서는 산약이라 부르며 자양강장, 당뇨병, 폐결핵, 빈뇨 및 지사에 사용되고 있다. 또한 유용 생리활성 물질에 의한 콜레스테롤 저하효과, 항당뇨, 혈당 강하, 지질분해효소 저해 활성 및 항돌연변이 활성과 항비만 및 배변 증대 활성을 나타내는 뮤신에 대한 연구가 보고되었다. 항산화 활성의 경우에는 열수 및 \( 70 \% \) 에탄올 추출물의 전자공여능 및 아질산염 소거능이 일부 보고되었다.</p> <p>마는 부식용이나 건강식으로 찌거나 튀기거나 생으로 갈아 섭취되며 최근에는 플레이크(flake)나 가루형태로 가공되어 인스턴트식품으로 이용되기도 하는데, 식품가공기술 발달과 함께 마 분말, 마 꿀차, 마 스낵, 마 케이크 형태의 마를 이용한 다양한 제품이 개발되고 있다. 미국 등지에서는 마 전분을 이용하여 소화율이 높은 칼로리 공급원 또는 건강식품으로서 어린이와 병약자를 위한 제빵, 비스킷, 소스, 스프 등의 원료로도 쓰이고 있다. 하지만 마는 수확 후의 장기 저장법이 확립되어 있지 못해, 국내의 경우 주로 11 월에서 3월 사이에 한정적으로 유통되는 문제점이 있으며, 또한 왕겨 또는 모래에 묻어 판매되거나, 재배지 토양이 그대로 제품에 부착된 채로 판매되는 등 유통안정성이 취약한 상태이다. 유통안정성을 확보하고, 저장성을 높이기 위한 방법 중 하나인 건조는 식품을 보존하는 수단으로 오랫동안 사용되어져 왔으며 동결건조, 진공건조, 열풍건조방법 등이 이용되고 있다. Kwon 등은 생것과 동결 및 열풍건조한 마를 비교한 결과 일반성분 및 환원당의 비율이 증가하였음을 알아볼 수가 있는데, 이처럼 건조는 동일함량 대비 영양성분이 압축되어 있기 때문에 건조 분말의 섭취를 통해 생마를 섭취하는 것보다 더 간편하게 유용성분을 섭취할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서 사용된 저온진공건조기술은 건조 과정 중 산소가 거의 차단되어 건조과정 중에 일어날 수 있는 부패와 변질을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 동결 및 열풍건조에 비하여 건조시간이 3-4배 빠르기 때문에 그만큼 생산성도 높아지는 장점이 있다. 또한 재료의 수분함유량 조절이 간편하고, 재료의 건조온도가 비교적 낮아 열에 의한 변성이 적고 에너지 비용 절약이라는 측면에서도 동결 및 열풍건조와 비교했을 때 결과적으로 생산단가를 \( 1 / 3 \sim 1 / 4 \) 정도로 낮출 수 있으며, 건조 품질의 향상과 다양한 응용식품의 개발이 가능하다. 마 분말의 제조에 저온진공건조의 도입은 마가 저온에서 건조되어지므로 영양소 손실의 최소화와 시간의 절약 그리고 저장성 향상이라는 관점에서 앞으로 이용가능성이 높은 방법이라 생각된다.</p> <p>유해산소로 알려져 있는 활성산소종(reactive oxygen spe-cies)은 산소 라디칼 및 이것으로부터 파생된 여러 가지 산소 화합물을 통칭하는 것으로서 생체 내에서 산소는 그 화학적 성질로 인하여 환원되어 유리 라디칼(free radical)인 super-oxide anion radical \( \left(\mathrm{O}_{2}-\right) \), hydroxyl radical \( (\cdot \mathrm{OH}) \) 과 같은 oxygen radical 뿐만 아니라 hydrogen peroxide \( \left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}\right) \), sin-glet oxygen \( \left({ }^{1} \mathrm{O}_{2}\right) \) 과 같은 몇 종류의 non-radical 그리고 그 외에 피부에 이차적으로 생성된 것( \( \mathrm{ROO} \cdot, \mathrm{RO} \cdot \mathrm{NO} \), \( \mathrm{HOCl} \) 등)을 말한다. 하지만 생체에는 계속해서 생기는 이러한 활성산소종들을 제거하는 항산화 효소(superoxide dis-mutase, catalase, glutathione peroxidase, glutathione reduc-tase)와 비효소적 항산화제(tocopherol, ascorbic acid, car-otenoid, flavonoid, glutathione)들로 구성된 항산화 방어망을 통해 활성산소종의 생성과 제거 사이에서 세포 기능을 유지하고 있다. 활성산소종이 너무 많이 생성되거나 항산화 시스템의 기능이 저하되는 상황에서 세포는 활성산소종에 의해 유해 작용을 받는데 이를 산화적 스트레스(oxidative stress)라고 한다. 결과적으로 계속된 산화적 스트레스는 생체 내에 가해져 노화나 암 등의 여러 가지 성인병의 원인이 되고 있다. 따라서 이러한 과잉의 활성산소종의 제거 및 생체 내 항산화 방어 시스템의 증진에 대한 관심이 높아지고 있으며 약물이 아닌 천연성분에서 그 효능을 찾는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 저온진공건조기를 도입하여 마를 건조 후 분말화하여 실험에 사용하였으며 건조된 마를 유기용매로 추출하여 마 추출물과 분획물들에 의한 세포 내 활성산소종 억제 및 인체 암세포에 대한 증식 억제 효과에 대해 검토하고자 한다.</p>