Isolation and Identification of Antioxidant Polyphenolic Compounds in Mulberry (Morus alba L.) Seeds

Eleven polyphenolic compounds, including procatechuic and chlorogenic acids, (+)-dihydroquercetin, rutin, isoquercitrin, quercitrin, (+)-dihydrokaempferol, trans-resveratrol, moracin, quercetin and 4-prenylmoracin were isolated and purified from the methanolic extract of defatted mulberry seed residue by a series of column chromatography including silica gel, Sephadex LH-20, and ODS-A, and their chemical structures were identified by spectral analysis. The antioxidant activities of the eleven isolated polyphenolic compounds were measured spectrophotometrically using DPPH radical. Among the eleven polyphenolic compounds tested, rutin ($IC_{50}=20.2\;{\mu}M$), isoquercitrin ($IC_{50}=22.5\;{\mu}M$), quercitrin ($IC_{50}=24.6\;{\mu}M$), quercetin ($IC_{50}=27.8\;{\mu}M$), (+)-dihydroquercetin ($IC_{50}=28.9\;{\mu}M$), and chlorogenic acid ($IC_{50}=30.6\;{\mu}M$) exhibited stronger antioxidant activity than L-ascorbic acid ($IC_{50}=31.5\;{\mu}M$) and ${\alpha}$-tocopherol ($IC_{50}=52.3\;{\mu}M$), whereas procatechuic acid ($IC_{50}=68.2\;{\mu}M$) showed lower activity. In addition, (+)-dihydrokaempferol ($IC_{50}=33.8\;{\mu}M$), trans-resveratrol ($IC_{50}=36.2\;{\mu}M$), moracin ($IC_{50}=47.6\;{\mu}M$), and 4-prenylmoracin ($IC_{50}=48.2\;{\mu}M$) exhibited moderate antioxidant activity. Furthermore, levels of the eleven polyphenolic compounds from three different types of mulberry seeds were quantified by HPLC, and their contents were as follows: rutin (311~60.0 mg/100 g)> quercitrin (7.2~34.2 mg/100 g)> (+)-dihydroquercetin (13.2~33.1 mg/100 g)> quercetin (15.8~19.5 mg/100 g)> 4-prenylmoracin (10.5~43.3 mg/100 g)> isoquercitrin (5.8~15.4 mg/100 g)> chlorogenic acid (0.0~15.3 mg/100 g)> moracin (4.7~7.2 mg/100 g)> procatechuic acid (0.0~11.6 mg/100 g)> (+)-dihydrokaempferol and trans-resveratrol (<0.1 mg/100 g). The 'Daesungppong' mulberry seeds among the three cultivars had higher flavonoid contents, such as rutin and quercetin derivatives, while the 'Iksuppong' seeds had the highest contents of phenolic acids and moracin derivatives. 'Cheongilppong' had lower amounts of polyphenolic compounds than the other two mulberry seeds. These results indicate that mulberry seeds containing antioxidant polyphenolic compounds may be potentially useful sources of anti-diabetic, anti-hypertensive, and anti-aging agents for functional foods and cosmetics.

오디씨로부터 항산화성 폴리페놀화합물의 분리 및 동정

뽕나무(Morus alba L.) 열매 오디로부터 오디주스 및 오디와인 제조 중 부산물로 얻어지는 오디씨를 기능성식품 및 화장품의 신소재로 사용하기 위한 연구의 일환으로 먼저 오디씨로부터 11가지 폴리페놀화합물을 분리 및 동정하였으며, 아울러 그들의 항산화활성과 품종별 함량을 측정하였다. 먼저 탈지오디씨박의 메탄올추출물을 노르말-헥산으로 탈지한 후 디클로로메탄, 에틸아세테이트 및 노르말-부탄올로 용매분획하고, 이중 항산화활성이 강한 에틸아세테이트 분획물을 silica-gel, Sephadex LH-20 및 ODS-A column chromatography를 순차적으로 실시하여 11가지 폴리페놀 화합물을 각각 순수하게 분리 및 정제하였으며, 그들의 화학 구조를 NMR을 이용하여 동정하였다. 오디씨로부터 분리한 11가지 폴리페놀화합물의 항산화활성을 DPPH radical을 이용하여 측정한 결과, rutin($IC_{50}=20.2\;{\mu}M$)이 가장 강한 항산화활성을 나타내었으며, 그 다음으로 isoquercitrin ($IC_{50}=22.5\;{\mu}M$)> quercitrin($IC_{50}=24.6\;{\mu}M$)> quercetin($IC_{50}=27.8\;{\mu}M$)> (+)-dihydroquercetin($IC_{50}=28.9\;{\mu}M$)> chlorogenic acid($IC_{50}=30.6\;{\mu}M$) 순으로 나타내었다. 반면, (+)-dihydrokaempferol($IC_{50}=33.8\;{\mu}M$), trans-resveratrol($IC_{50}=36.2\;{\mu}M$), moracin($IC_{50}=47.6\;{\mu}M$) 및 4-prenylmoracin($IC_{50}=48.2\;{\mu}M$)은 위의 폴리페놀화합물보다 낮은 항산화활성을 나타내었으며, procatechuic acid($IC_{50}=68.2\;{\mu}M$)는 가장 낮은 항산화활성을 나타내었다. 한편, 3가지 뽕나무 품종별 오디씨의 11가지 폴리페놀화합물의 함량을 측정한 결과, rutin이 31.1~60.0 mg/100 g으로 가장 높았으며, 그 다음으로 quercitrin(7.2~34.2 mg/100 g)> dihydroquercetin(13.2~33.1 mg/100 g)> quercetin(15.8~19.5 mg/100 g)> 4-prenylmor acin(10.5~43.3 mg/100 g)> isoquercitrin(5.8~15.4 mg/100g)> chlorogenic acid(0.0~15.3 mg/100 g)> moracin(4.7~7.2 mg/100 g)> procatechuic acid(0.0~11.6 mg/100 g) 순으로 낮게 나타났으며, (+)-dihydrokaempferol 및 transresveratrol의 함량은 미량(< 0.1 mg/100 g)으로 나타났다. 또한, 3가지 품종 중 대성뽕 오디씨는 폴리페놀화합물 중 rutin 및 quercetin 유도체의 함량이 높았으며, 반면 익수뽕 오디씨는 procatechuic 및 chlorogenic acid의 함량이 높았고, 특히 moracin 및 4-prenylmoracin의 함량이 다른 오디품종에 비해 높았으나, 반면 청일뽕은 3가지 품종 중 폴리페놀화합물의 함량이 가장 낮았다. 따라서 오디씨는 항산화성 폴리페놀화합물을 많이 함유하고 있기 때문에 암, 고혈압, 당뇨 및 노화를 예방하는 기능성식품 및 화장품의 신소재로 널리 활용할 수 있을 것으로 예상된다.