Antioxidative, Antimicrobial, and Anti-proliferative Activities of the Floret and Stalk of Broccoli (Brassica oleracea L.)

In the course of study for a use for non-edible parts of broccoli (Brassica oleracea L), and the development of processed food utilizing these parts, edible floret and non-edible stalk were extracted with ethanol and different organic solvent fractions were prepared. With 10 different extracts and fractions, their useful components and various biological activities, such as antioxidant, antimicrobial and anti-proliferation activity, were investigated. The stalk has more abundant water soluble carbohydrate when compared with the floret, and floret has higher hexane-soluble pigments. Analysis of total flavonoid and total polyphenol contents showed that the floret has 1.5~1.99 times higher concentrations than the stalk. Among the fractions, ethylacetate (EA) fractions have the highest amount of total flavonoid and total polyphenol. The stalk and floret possessed 9.45 and 42.01 mg-total flavonoid/g, respectively. In the antioxidation activity assay, the EA fraction of floret showed strong radical scavenging activity and reducing power, while the n-hexane fraction of the stalk exhibited nitrite scavenging activity. In the antimicrobial activity assay, the EA fraction of floret showed a strong and broad-range of antibacterial activity, irrespective of gram positive or gram negative bacteria. In a while, the hexane and EA fractions revealed anti-proliferative effects against the human colorectal cancer cell HCT-116. Strong anti-proliferative activities were found in the hexane fraction of stalk (18.4% of cell viability), and the n-butanol fraction of floret (6.9% of cell viability). Our results suggest that the further study of the characterization of active fractions and the identification of active components from different parts of broccoli are needed to develop functional foods or novel plant-derived medicines.

브로콜리 꽃송이 및 줄기의 항산화, 항균 및 대장암 세포 생육억제효과

본 연구에서는 브로콜리의 비가식 부위의 효율적인 이용 및 브로콜리의 가공식품 개발 연구의 일환으로 브로콜리의 주요 가식부위인 꽃송이와 비가식 부위인 줄기 부분을 대상으로 각각 에탄올 추출물 및 이들의 순차적 유기용매 분획물을 조제하여 이들의 유용성분 분석 및 항산화, 항균, 대장암 세포 생육억제능을 평가하였다. 먼저 성분 분석결과 브로콜리 줄기는 꽃송이보다 수용성 당류를 많이 포함하고 있으며, 꽃송이는 상대적으로 지용성 물질을 많이 포함하고 있었고, 총 플라보노이드 및 총 폴리페놀은 꽃송이가 줄기보다 1.50-1.99배 높은 함량을 나타내었다. 분획물의 총 플라보노이드 함량은 줄기 및 꽃송이의 ethylacetate 분획이 9.45 mg/g 및 42.01 mg/g으로 가장 높게 나타났으며, 총 폴리페놀 함량도 꽃송이 ethylacetate 분획이 181.12 mg/g으로 가장 높게 나타났다. 항산화 활성 평가결과, 브로콜리 꽃송이 에탄올 추출물의 ethylacetate 분획에서 강력한 DPPH 음이온 소거능, ABTS 양이온 소거능 및 환원력을 확인하였으며, nitrite 소거능의 경우에는 줄기의 n-hexane 분획이 강력한 활성을 나타내었다. 항균 활성 평가에서는, 꽃송이의 ethylacetate 분획에서 실험에 사용된 그람 양성 및 그람 음성 세균 모두에서 강력한 항균력을 나타내었다. 대장암 세포성장 억제활성 평가에서는, 줄기 및 꽃송이에서 모두 n-hexane 분획 및 ethylacetate 분획에서 우수한 생육억제 활성을 나타내었으며, 줄기의 경우 n-hexane 분획에서 세포 생존율 $18.4{\pm}1.2%$, 꽃송이에서는 n-butanol 분획에서 세포 생존율 $6.9{\pm}2.3%$를 나타내어 가장 강력한 활성이 나타났다. 본 연구결과는 브로콜리의 다양한 부위로부터 관련 활성물질의 탐색, 정제를 통한 식의약품 소재 개발 연구가 가능함을 제시하고 있다.