DPPH assay, 항산화실험 보고서

문서 내 토픽

1. DPPH assay

DPPH는 안정한 자유 라디칼로서 517nm에서 특징적인 광흡수를 나타내는 보라색 화합물이다. 이 라디칼은 알코올 등의 유기용매에서 매우 안정하며, 항산화 기작 중 Proton-radical scavaenger에 의하여 탈색되기 때문에 항산화 활성을 육안으로 쉽게 관찰할 수 있다. DPPH 실험은 시료 용액과의 반응에 의하여 DPPH 라디칼이 감소하는 정도를 분광광도계로 측정하여 간접적으로 시료의 항산화 활성을 평가하는 방법이다.
2. 활성산소

공기 중의 산소 분자는 삼중항 산소(triplet oxygen, 3O2)로 안정한 편이지만, 변화하여 불안정한 상태가 되면 활성산소(reactive oxygen species)가 된다. 과산화수소(hydrogen peroxide: H2O2), 초과산화 이온(superoxide ion: O2 -), 수산화 라디칼(hydroxyl radical: ·OH)이 대표적인 활성산소들이다. 이러한 활성산소는 세포에 손상을 입힐 수 있다.
3. 라디칼

라디칼은 쌍을 이루지 못한 전자를 포함하는 원자, 이온, 분자를 말한다. 일반적으로 전자는 쌍으로 존재하려는 경향 때문에 홀로 있는 라디칼은 다른 분자들과 반응하려는 경향이 크다. 따라서 대부분의 경우 라디칼은 불안정하고 수명이 짧다. 그러나 라디칼이 단백질 같은 큰 분자 속에 있거나 안정화시킬 수 있는 구조의 일부로 있을 때는 오랫동안 수명을 연장할 수 있다.
4. 항산화제

항산화제는 공기 중의 산소에 의한 식품성분의 산화과정에서 생기는 유리기나 과산화물에 작용하여 산화의 연쇄반응을 중단하고, 산화의 진행을 방지하며, 식품의 변질을 방지하는 역할을 한다. 사용 목적에 따라 수용성의 에리소르빈산나트륨, 유용성의 BHT, BHA, α-토코페롤 등을 이용한다.
5. 항산화 실험법

항산화 실험법에는 SOD Assay와 Catalase Assay가 있다. SOD Assay는 superoxide (O₂?) 의 생성을 촉매하여 H₂O₂로 전환시키는 SOD 효소의 활성을 측정하는 방법이다. Catalase Assay는 과산화수소가 물과 산소로 분해되는 반응을 촉매하는 Catalase 효소의 활성을 측정하는 방법이다. 이러한 실험을 통해 항산화 능력을 간접적으로 평가할 수 있다.

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1. DPPH assay

The DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) assay is a widely used method for evaluating the antioxidant activity of various compounds, including natural products and synthetic substances. This colorimetric assay is based on the ability of antioxidants to scavenge the stable DPPH radical, which has a deep purple color. When an antioxidant is added to the DPPH solution, the radical is reduced, and the color fades. The degree of color change is proportional to the antioxidant activity of the tested compound. The DPPH assay is simple, rapid, and cost-effective, making it a popular choice for screening and comparing the antioxidant potential of different samples. However, it is important to note that the DPPH assay provides only a preliminary assessment of antioxidant activity and should be complemented by other assays that measure different mechanisms of antioxidant action, such as oxygen radical absorbance capacity (ORAC) or ferric reducing antioxidant power (FRAP) assays. Additionally, the DPPH assay has some limitations, as it may not accurately reflect the antioxidant activity of compounds in complex biological systems or under physiological conditions.
2. 활성산소

활성산소(Reactive Oxygen Species, ROS)는 산소 분자가 환원되어 생성되는 화학적으로 활성이 높은 산소 화합물을 말한다. 대표적인 활성산소에는 superoxide anion (O2-), hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl radical (·OH) 등이 있다. 이러한 활성산소는 세포 내에서 정상적인 대사 과정에서 생성되며, 적절한 수준에서는 세포 신호 전달, 면역 반응 등 생리학적 기능에 중요한 역할을 한다. 그러나 과도한 활성산소 생성은 세포 구성 성분인 단백질, 지질, DNA 등을 산화시켜 세포 손상을 유발할 수 있다. 이러한 산화적 스트레스는 노화, 암, 심혈관 질환, 신경퇴행성 질환 등 다양한 질병의 발병 및 진행에 기여한다. 따라서 활성산소 생성을 조절하고 제거하는 것이 중요한 건강 관리 전략이 될 수 있다.
3. 라디칼

라디칼(Radical)은 하나 이상의 unpaired electron을 가지고 있는 화학종을 말한다. 이러한 불안정한 구조로 인해 라디칼은 매우 반응성이 높아 다른 분자와 쉽게 반응하여 연쇄 반응을 일으킨다. 대표적인 라디칼에는 hydroxyl radical (·OH), superoxide anion (O2-), peroxyl radical (ROO·) 등이 있다. 이러한 라디칼은 산화적 스트레스를 유발하여 세포 구성 성분을 손상시킬 수 있다. 따라서 라디칼을 효과적으로 제거하는 것이 중요한데, 이를 위해 항산화제가 사용된다. 항산화제는 라디칼에 전자를 공여하여 안정화시키거나 라디칼 생성을 억제하는 역할을 한다. 이를 통해 산화적 손상을 예방하고 질병 발생을 억제할 수 있다. 따라서 라디칼 제어는 건강 관리와 질병 예방을 위한 핵심 전략이 된다.
4. 항산화제

항산화제(Antioxidant)는 활성산소 및 자유 라디칼을 제거하거나 그 생성을 억제함으로써 산화적 스트레스로부터 세포와 생체를 보호하는 물질이다. 대표적인 항산화제에는 비타민 C, 비타민 E, 카로티노이드, 폴리페놀 화합물 등이 있다. 이러한 항산화제는 다양한 기전을 통해 산화 반응을 억제하고 세포 손상을 예방한다. 예를 들어 항산화제는 자유 라디칼에 전자를 공여하여 안정화시키거나, 금속 이온 킬레이팅 작용을 통해 활성산소 생성을 억제할 수 있다. 또한 항산화 효소 활성을 증진시켜 내인성 항산화 방어 체계를 강화하기도 한다. 이처럼 항산화제는 노화, 암, 심혈관 질환, 신경퇴행성 질환 등 다양한 질병의 예방 및 치료에 중요한 역할을 한다. 따라서 충분한 항산화 영양소 섭취와 항산화 활성이 높은 천연 물질 탐색이 건강 관리를 위해 필요하다.
5. 항산화 실험법

항산화 실험법은 다양한 방법으로 진행될 수 있으며, 각 실험법은 서로 다른 메커니즘을 측정한다. 대표적인 항산화 실험법에는 DPPH 라디칼 소거능 측정, ABTS 라디칼 소거능 측정, ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity) 측정, FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power) 측정 등이 있다. 이러한 실험법들은 항산화제의 라디칼 소거 능력, 환원력, 금속 킬레이팅 능력 등을 평가할 수 있다. 또한 세포 기반 실험법인 세포 내 활성산소 측정, 세포 독성 평가 등도 항산화 활성을 확인하는 데 사용된다. 이처럼 다양한 실험법을 통해 항산화 활성을 종합적으로 평가하는 것이 중요하다. 각 실험법은 서로 다른 메커니즘을 측정하므로, 상호보완적인 결과를 얻을 수 있다. 이를 통해 항산화제의 작용 기전을 보다 심도 있게 이해할 수 있으며, 실제 생물학적 활성을 예측할 수 있다.

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