This study was performed to enhance anticancer activities of Lithospermum erythrorhizon by eluting high amount of shikonin through ultra high pressure process. Extraction yield was increased up to 5~10% by ultra high pressure process, compare to the normal extraction processes such as water solvent extraction, 70% ethyl alcohol solvent extraction. The cytotoxicity of the extracts (1.0μg/ml) from ultra high pressure process was showed the lowest cytotoxicity 13.4% for human lung cell (HEL299). The anticancer activities showed 80~85% by adding 1.0μg/ml of the extracts from ultra high pressure process in several cancer cell lines such as AGS, Hep3B, MCF-7 and HeLa cells. Among them, MCF-7 cell of the endocrine system was highest inhibited than other cells. The anticancer activities of the extracts from ultra high pressure extraction process showed 10~15%, which was higher than the extracts from normal extraction processes. From HPLC analysis of the extracts, the contents of shikonin in the extracts from ultra high pressure process was 11.42% (w/w), which was 20% higher than others. This results indicate that ultra high pressure process could increase the extraction yield of shikonin and other contents, which resulted in higher anticancer activities.

In this study, whitening activity of Lithospermum erythrorhizon extracts were investigated according to several extraction processes: water extraction at 100℃ (WE100) and 60℃ (WE60), 70% ethyl alcohol extraction (EE) and ultra high pressure extraction (HPE) at 500 MPa for 30 minutes at 60℃. The extracts from ultra high pressure extraction showed the highest tyrosinase inhibition and melanogenesis inhibition activities as 52% and 79.5%, respectively, in adding 1mg/ml than others extraction processes. HPE extracts also showed the strong reducing power as 3.19 that absorbance at 450 mm. The contents of polyphenol in WE100, we measured as 10.1μg/ml in adding 1mg/ml. Extracts have a high total flavonoid contents by HPE as 4.1μg/ml at 1mg/ml. We can conclude that better whitening activity of extracts from high pressure extraction was due to high antioxidant activities which could be extracted by higher polyphenol and flavonoid contents in HPE than others.

This study was performed to enhance anticancer activities of E. sinica, and A. gigas by ultra high pressure extraction process. The cytotoxicity of E. sinica and A. gigas on human kidney cell (HEK293) was as low as 24.94% and 25.3% in adding 1.0 mg/ml of the sample extracted at 500 Mpa for 15 minute. Generally, the inhibition of cancer cell growth on A549 and MCF-7 was increased over 20% in the ultra high pressure samples, compared to the conventional extraction process. Under the extracts from ultra high pressure process showed not only the strongest anticancer activities, but also had better stability than normal extracts. It was also found that the extracts of A. gigas reduced the hypertrophy of the internal organs, such as adrenal and spleen caused stresses in several mouse models.

본 연구에서는 초고압 추출 공정의 활성 증진 효과를 알아보기 위해 당귀의 자외선 차단 효과 및 피부 미백활성 실험을 실시하였다. 인간의 섬유아세포인 CCD-986sk를 이용한 세포독성 실험에서 1.0mg/ml 농도의 시료 첨가를 통해 초음파 병행 60℃ 추출물이 21.27%로 가장 낮은 세포독성을 나타내었으며, 15분간 초고압 처리한 60℃초음파 병행 추출물이 23.49%로 가장 높은 세포독성을 나타내었다. UVA 처리에 따른 MMP-1 발현 저해 효과 측정에서 1.0mg/ml 첨가를 통해 15분간 초고압 처리한 60℃ 초음파 추출물이 UV를 조사하지 않은 대조군과 비교하여 122.2%를 나타내며 양성대조군인 ascorbic acid의 121.3%와 근사한 수치의 발현 억제 효과를나타내었다. 그 외 다른 시료들도 134.5% 이하로 발현하며 높은 저해율을 나타냄에 따라 당귀가 UVA에 대한 MMP-1 발현 저해 효과가 있음을 나타내었다. Tyrosinase 억제효과에서는 양성대조군인 ascorbic acid가 1.0mg/ml의 농도에서 70.8%로 가장 높은 저해율을 나타내었다. 당귀 시료 중에서는 초고압을 15분간 처리한 60℃ 초음파 추출물이 ascorbic acid에 근사한 수치인 69.4%로 가장 높은 저해율을 나타내었고, 그외의 시료들도 모두 55% 이상의 높은 저해율을 나타내었다. 시료 첨가를 통한 Clone M-3 세포주의 melanin 생성 억제실험에서 1.0mg/ml 농도 첨가를 통해 15분간 초고압 처리한 60℃ 초음파 추출물이 82.4%를 나타내어 양성대조군인 ascorbic acid에 비해 더 높은 활성을 나타내었다. 이상의 결과를 통하여 당귀가 자외선 차단 및 피부 미백 관련 향장 소재로의 활용 가능성이 있으며, 초고압 처리를 통해 향장활성의 증가가 가능함을 확인하였다.

본고에서는 초고압 추출 공정을 통한 홍경천의 독성 저감 및 항암활성 효과를 알아보기 위하여 실험을 실시하였는데 그 결과는 아래와 같다. 인간의 정상 신장세포인 HEK293을 이용한 세포 독성은 초고압으로 15분간 처리한 것에서는 1.0 mg/ml의 농도에서 최고 20.4%의 세포독성을 보였으며, 초고압으로 5분간 처리한 것은 22.5%로 초고압 시간이 길어질수록 세포독성이 낮아지는 것을 확인했다. 일반 추출물은 25.3%로 초고압 처리한 군에 비해 높은 독성을 나타내어 초고압 처리 시 독성이 저감되는 것을 확인하였다. 초고압 처리 군은 또한 HEL299를 이용한 세포독성 실험에서도 1.0 mg/ml의 농도에서 일반 추출물인 WE보다 5% 정도 낮은 독성을 나타냈다. 항암활성 측정은 A549, AGS, MCF-7, Hep3B의 암세포를 실험에 사용하여 실시하였다. 모든 암세포에서 1.0 mg/ml의 농도에서 75% 이상의 높은 억제활성을 보였고, 또한 암세포의 생육활성에 대한 정상 세포의 세포독성의 비로 나타낸 선택적 사멸도는 0.6 mg/ml에서 가장 높은 수치를 보였는데 모두 4이상으로 나타났으며, 15분 동안 초고압 추출을 한 것이 가장 높게 나타났다. 본 실험 결과를 통하여 초고압으로 인해 기존의 추출 방법으로는 추출되지 않았던 유용생리활성 물질들이 초고압으로 인해 조직과 세포막 파괴로 인해용출량 증가로 인해 수율이 증가하였으며, 홍경천의 독성 물질이 파괴되는 것으로 판단된다. 단순한 침전 추출법에 의한 추출방법보다는 초고압 추출에 의한 추출로 식물체에 함유되어 있는 성분 추출의 수율을 배가 시킬 수 있으며, 홍경천 자체 성분에 약간의 변화를 가할 수 있을 것으로 생각된다. 홍경천 성분의 변화는 초고압 추출을 통하여 에너지 수준이 제한된 수소결합, 전기적 결합, 반데르발스결합, 수소결합과 같은 약한 결합들이 분리됨으로써 성분의 변화가 있을 것으로 보인다.

본고에서는 초고압 추출 공정의 활성 증진 효과를 알아보기 위해 복분자의 면역활성 실험을 실시하였는데 그 결과는 아래와 같다. 인간의 정상 신장세포인 HEK293을 이용한 세포 독성은 추출물은 1.0 mg/ml의 농도에서 최고 19.5%의 세포독성을 나타냈다. 항암활성은 AGS와 A549 암세포를 이용하였는데, 초고압을 실시할 경우 1.0 mg/ml의 농도에서 80%이상의 높은 억제활성을 보였으며, 암세포의 생육활성에 대한 정상 세포의 세포독성의 비로 나타낸 선택적 사멸도는 모든 고농도에서 모두 3 이상으로 나타났다. 모든 처리구 중 15분간 초고압 추출한 것이 가장 높은 활성을 보였으나 5분간 초고압 추출한 것과 큰 차이가 나지 않아 5분간 초고압 추출을 실시하는 것이 효율적인 것으로 보인다. B cell과 T cell을 이용한 면역세포의 생육은 배양 6일째에 15분간 초고압으로 추출한 처리구에서 각각 13.5×104cells/ml, 14.6×104cells/ml로 가장 높은 세포농도를 나타냈다. 면역세포를 이용한 cytokin의 분비량 측정실험에서는 HPE15 추출물이 배양 시간에 따른 cytokine의 분비가 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 각 세포의 TNF-α와 IL-6의 분비량은 6일째 최고의 분비량을 나타내었다. 또한 NK cell의 면역활성은 모든 추출물에서 배양 시간에 따라 유의적으로 증가하는 것을 확인하였다. 그 중 HPE15 추출물에서 B cell의 경우 15.8×104cells/ml, T cell의 경우 14.8×104cells/ml으로 가장 높은 생육 활성을 나타내었다. 본 실험 결과를 통하여 초고압으로 인해 기존의 추출 방법으로는 추출되지 않았던 유용생리활성 물질들이 초고압으로 조직과 세포막 파괴로 인해 유용성분의 용출량이 증가하고 새로운 물질의 용출로 인해 높은 활성을 나타낸 것으로 판단되었다.