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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.28 No.3 pp.385-389
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2016.28.3.385

The Content of Total Polyphenol, Total Flavonoid and the Antioxidant Activity in Different Origin and Parts of Moringa olerifera Cultivated in Cheorwon

Jung Sun Lee†, Myung Heon Lee, Chun Il Park**, Hee Jong Lee**, Hyun Dong Hong**, Bo Duck Lee*, In Je Sung*, Kwang Jin Chang***, Cheol Ho Park*
Dept. of Food and Nutrition, Hallym Polytechnic University, Chuncheon 24210, Korea
*Institute of Bioscience & Biotechnology, Kangwon National University, Chuncheon 24364, Korea
**Cheorwon Agricultural Technology Center, Cheorwon 24023, Korea
***Korea National College of Agriculture & Fisheries, Jeonju 54874, Korea
Corresponding author : (+82-33-240-9233) (queenljs@hanmail.net)
May 18, 2016 September 21, 2016 September 23, 2016

Abstract

This study was conducted to investigate the total polyphenol, total flavonoid and the antioxidant activity in different origin and parts of Moringa olerifera cultivated in Cheorwon. The extraction yield from leaf, root and stem were 25.5, 23.0, 12.3%, respectively. The total polyphenol content was high in the leaf extracts (15.77 mg/g) followed by root extracts (11.23 mg/g) and stem extracts (3.50 mg/g) but the difference of origin was not observed. The total flavonoid content was high in the leaf extracts (14.78 mg/g) followed by stem (1.36 mg/g) and root (1.14 mg/g). The total flavonoid content of Philippines and Thailand leaf were statistically high compared to india leaf. The DPPH radical scavenging activity was high in the leaf extracts at the 1 mg/ml, 0.25 mg/ml but the difference of origin was not observed. The DPPH radical scavenging activity may be attributed to the presence of several compounds such as polyphenol and flavonoid. Hence consumption of diet supplemented with Moringa olerifera leaves could protect the human against diseases induced by oxidative stress.


모링가(Moringa olerifera)의 부위별 총페놀, 총플라보노이드 함량 및 항산화 활성

이 정선†, 이 명헌, 박 춘일**, 이 희종**, 홍 현동**, 이 보덕*, 성 인제*, 장 광진***, 박 철호*
한림성심대학교 식품영양학과
*강원대학교 의생명과학연구소
**철원군농업기술센터
***한국농수산대학교 특용작물학과

초록


    Kangwon National University
    과제번호-C1010713-01-01

    모링가(Moringa)는 열대 및 아열대 기후 지역에 분포하 는 다년생 식물로 14종이 있는 것으로 알려져 있으며, 가장 많 이 재배되고 있는 것은 drum stick으로 불리는 Moringa oleifera 종이다(Paliwal & Sharma 2011). 모링가는 인도, 스 리랑카, 인도네시아, 말레이시아, 태국, 필리핀 등의 아시아 및 아프리카, 중앙아메리카, 남아메리카 등지의 반건조 지대의 열 대지역에서 주로 야생하거나 재배된다. 세계적으로 38,000ha 정도 상업적으로 재배, 이용되고 있다.

    인도의 아유르베다 전통의학에서 모링가를 여러 가지 질병 의 예방이나 치료 목적으로 이용해 왔으며(Ganguly 2013), 최 근에는 세계 각국에서 모링가 각 부위의 특성에 따라 의약품, 화장품, 수질 정화제, 동물의 사료, 작물의 성장촉진제 등 다양 하게 이용하고 있다(Lekgau 2011, BMZ 2013). 외국에서는 모링가의 잎과 씨앗, 꽃, 나무줄기, 열매(꼬투리), 뿌리 등 모든 부위를 식품의 재료로 이용하고 있으며, 모링가 잎은 다른 식 물 잎과 비교해서 건물(dry matter)이 20 ~ 25%로 수분함량이 낮아 여러 영양성분의 함유량이 상대적으로 높은 것으로 보고 되었다. 모링가 잎은 단백질 뿐만 아니라 베타카로틴, 비타민 C, 카로틴, 칼슘, 칼륨, 철분과 같은 무기질 함량이 높아 식량 이 절대적으로 부족한 아프리카에서는 영양실조에 대처하는 식 이보충제나 산모를 위한 영양식품으로 사용할 만큼 유용한 식 물이다(Yang et al 2006).

    한편, 현대인들의 질병의 원인은 유전, 환경, 생활습관, 스트 레스 등 다양하지만 주로 식습관에 의한 영향이 가장 큰 것으 로 알려지고 있다. 이러한 요인들과 관련해서 인체 내에서 생 성되며 위의 질병들과 직접적인 연관성이 있는 것으로 알려진 것이 활성산소종(reactive oxygen species)과 free radical이다 (Choi 2013, Hallisell B. 1992,). 이들은 정상적인 체내 대사 에 의해 제거되지만 그 생성량이 많거나 다른 이유들에 의해 제거되지 못하면 불안정하고 반응성이 높아 체내 세포들과 반 응하여 노화를 촉진시키거나 질병을 유발시킨다고 보고되었다. 이러한 활성산소종과 free radical의 산화작용을 막기 위해서는 항산화제가 필요하며, 우리가 섭취하는 식물성 식품 속에 주 로 함유되어 있는 항산화제는 베타카로틴, 비타민 C, 비타민 E 등이 있다. 이들 성분 외에도 식물에는 플라보노이드류를 포 함하는 다양한 페놀 물질 등의 phytochemical 들이 항산화작 용을 하며 이외에도 항염증, 항혈전 및 항알러지 작용을 통해 질병을 예방하고 치료하는데 도움을 주는 것으로 알려져 있다 (Mishra G 등 2011, Ross & Kasum 2002, Kang 등 1999, Ryu & Lee 1996).

    모링가의 경우 이와 같은 항산화성을 비롯한 수백 가지의 생리적 효능이 연구되어 유용성이 알려지면서 세계의 건강식 품시장에 모링가 제품의 유통이 증가되고 있고 중앙아메리카 나 미국에서도 모링가 제품을 개발해 건강 shop, on/off line 판매 등의 형태로 유통, 이용하고 있다. 최근에는 미국의 Whole Food Store에서 Kuli Kuli 헬스 바(bar)와 같은 소비 자 ready 제품을 만들어 판매하기도 한다. 미국과 EU 등 세 계적 국제유통시장에서 판매되고 있는 모링가 제품 중에서 가 장 주목 받고 있는 것은 모링가 잎 분말과 모링가 오일이다.

    2011년 모링가 잎 분말의 국제시장에서의 가격은 공급량과 품질에 따라 유동적이나 인도산 모링가 잎 분말은 US$ 2.26 ~ 7.86/lb(평균 US$ 2.97/lb)이었다. 모링가 잎 분말을 캡 슐이나 정제(pill)로 만들어 판매할 경우에는 US$ 14 ~ 180/lb 로 부가가치가 향상되었으며 2007년에 70만 톤의 모링가가 거 래된 이후로 2010 ~ 2011년에도 60만 톤 수준을 유지하였다. 프랑스, 네덜란드, 독일을 중심으로 하는 오일의 주요 수입국 인 EU의 경우 모링가 오일 시장의 49%(금액 US$ 667.7 million)를 점유하고 있으며 이는 개발도상국에서 생산되는 모 링가 오일 양의 거의 절반의 수준을 차지하였다. 미국이 7% (US$ 97.6 million), 아시아의 일본, 말레이시아, 싱가포르를 비롯한 그 밖의 국가에서 나머지 44% (US$ 595.9 million) 를 차지하였다. 오일의 국제시장 가격은 US$ 1,450/.MT (2007년) ~ US$ 2,300/MT(2011년)이었다(Smallholder Farmers Alliance, 2015).

    최근 우리나라에서도 모링가의 오일, 화장품 등 완제품과 종 자, 잎 분말 등이 수입되어 건강식품과 화장품 개발이 시도되 고 있으나 국내에서의 모링가 재배는 시험단계에 불과하다. 모 링가가 가지는 식물학적 가치와 국내에서 다양한 제품 개발을 위한 다각적인 연구기반을 마련하기 위하여 최근 강원도 철원 군 농업기술센터에서 모링가 재배에 성공하였다.

    본 논문에서는 국내산 모링가의 고품질 원료 차별화를 통해 모링가를 이용한 향토산업 육성의 기틀을 마련하기 위한 노력 의 일환으로 외래종 모링가 종자를 심어 재배한 철원산 모링 가의 잎, 줄기, 뿌리를 부위별로 분리하여 플라보노이드와 폴 리페놀 함량을 확인하고 항산화력을 측정하였다.

    재료 및 방법

    시험재료

    강원도 철원군 농업기술센터에서 2015년 5월에 인도산, 필 리핀산, 태국산의 세가지 종자를 파종하였고 11월에 성장한 모 링가(Moringa oleifera)의 잎과 줄기, 뿌리로 나누어 채취하였 다(Fig. 1). 모링가 잎의 경우 잎이 나기 시작해서 약 3개월 되는 것이었다. 부위별로 분류된 생 모링가는 건조하기 쉽게 적당한 크기로 자르고 50°C 오븐에서 3일 동안 건조한 후 블 렌더로 분말화 하여 시료로 사용하였다.

    시료 추출

    각 시료 5 g을 70% 에탄올 용액 200ml에 잠기게 한 후 25 ~ 30°C의 shaking incubator에서 48시간동안 추출하였다. 시 료의 추출물을 70 mm 여과지(Tokyo Roshi Kaisha, Ltd, Japan)에서 여과하고 45°C의 진공 rotary evaporator (N-100, Tokyo RIKAKIKAI, Japan)에서 농축. 건조시켰다. 건조된 시 료는 뚜껑이 있는 용기에 넣어서 시료로 시용하는 동안 −20°C 냉동고에 보관하였다.

    총 폴리페놀 함량

    시료 추출물의 총폴리페놀 함량은 Folin-Ciocaltues 방법으로 측정하였다(Singleton & Ross, 1965). 시료용액 200 μl를 시 험관에 가하고 Folin-Denis’s phenol (1 M) 용액 200 μl를 더 하고 혼합한 후 증류수 1.8 ml를 가하고 3분 동안 vortex mixer로 혼합하였다. 여기에 Na2CO3 (10%, v/v) 400 μl를 더 하고 증류수를 더한 후 총 용량을 4 ml로 하였다. 1시간 동안 실온에 방치한 후 725 nm에서 흡광도(Model UV-1800. Shimadsu Corporation, Kyoto, Japan)를 측정하였다. 이때 시 료 추출물의 총 폴리페놀 함량은 tannic acid를 표준물질로 하 여 0 ~ 1 mg/mL의 농도 범위에서 얻어진 표준 검량선으로 부 터 계산하였다.

    총 플라보노이드 함량

    시료 추출물의 총 플라보노이드 함량은 변형된 Ghimeray 등(2009)의 방법으로 측정하였다. 시료용액 500 μl를 시험관에 가하고 100 μl aluminum nitrate 용액(10%)과 100 μl potassium acetate (1 M) 용액을 시험관에 더하고 혼합하였다. Metanol을 가해서 총 4 ml로 한 후 잘 혼합하고 40분 후에 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 시료 추출물의 총 플라보노이드 함 량은 rutin을 표준물질로 하여 0 ~ 1 mg/mL의 농도 범위에서 얻어진 표준 검량선으로 부터 계산하였다.

    DPPH 라디칼 소거능 측정

    DPPH 라디칼 소거능은 변형된 Braca et al. (2003)의 방법 으로 측정하였다. 시험관에 시료용액 1 ml와 DPPH (1,1- diphenyl-2-picry-2-hydrazyl, 0.15 mM) 용액 3 ml 가하고 혼 합하였다. 실온암소에 30분간 방치하고 517nm에서 흡광도를 측정하였고 다음 식으로 활성을 계산하였다.

    radical scavenging activity(%) = ( 1-시료의 OD/대조구의 OD ) ×100

    통계처리

    모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나 타내었고, 유의성 검증은 GraphPad instant software (version 3.06 SanDiego, CA)를 이용하여 p < 0.05 수준에서 분산분석 (ANOVA)을 실시하였다.

    결과 및 고찰

    추출 수율

    철원에서 재배한 인도종, 필리핀종, 태국종의 모링가 잎, 줄 기, 뿌리 건조분말을 70%에탄올로 추출한 추출물의 수율은 Fig. 2와 같았다. 각 부위의 추출수율은 잎(25.5%), 뿌리 (23.0%), 줄기(12.3%) 순으로 나타났으며, 잎은 필리핀종이 26.7%로 가장 높았고 뿌리도 필리핀종이 25.0%로 가장 높았 다. 줄기의 수율은 태국종이 12.6% 가장 높았으며 인도종의 경우 잎, 줄기, 뿌리에서 추출 수율이 모두 낮았다. Moringa oleifera종의 잎과 뿌리를 여러 가지 용매로 추출한 Sultana et al. (2009)의 연구에서 80% 에탄올로 추출했을 때 잎의 수율 은 12.6%, 뿌리는 3.6%이고 80% 메탄올의 경우 잎의 수율은 17.9%, 뿌리는 6.7%로 본 실험의 결과 보다 모두 적었으며 100% 메탄올이나 100% 에탄올로 추출했을 때는 이보다 더 적게 나타났다. Kwon & Youn (2014)의 보고에서 모링가 잎 을 물, 에탄올, 메탄올로 추출했을 때 수율이 각각 13.2, 7.5, 9.5% 나온 것과 비교해서는 본 실험의 70% 에탄올 잎추출물 의 수율이 더 높게 나타났으며 Kwon & Youn (2014)의 모 링가 시료는 어느 나라 종인지는 논문에서 알 수 없었다.

    총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량

    인도종, 필리핀종, 태국종의 모링가 잎, 줄기, 뿌리 추출물의 총 폴리페놀 함량은 Table 1과 같았다. 모링가의 각 부위별 총 페놀 함량의 평균치는 잎(15.77 mg/g), 뿌리(11.23 mg/g), 줄기(3.50 mg/g) 순으로 세부분은 통계적으로 유의적인 차이를 보였다. 태국종의 잎(16.14 mg/g)과 뿌리(12.12 mg/g)의 경우 약간 높은 경향을 보였으며, 필리핀과 인도종은 비슷한 수준 이었다. 줄기의 경우는 필리핀종(3.91 mg/g)에서 약간 높은 경 향을 보였다. 모링가의 총 폴리페놀 함량은 통계적으로 지역 에 의한 차이는 보이지 않았으며 부위에 따른 차이를 보였다. Moringa oleifera종의 잎과 뿌리를 80% 에탄올로 추출한 Sultana et al. (2009) 연구에서 모링가 잎의 총 페놀 함량이 뿌리보다 43배 많은 것으로 보고되었다.

    인도종, 필리핀종, 태국종 모링가의 잎, 줄기, 뿌리 추출물에 함유된 총 플라보노이드 함량은 Table 1과 같았다. 모링가의 각 부위별 총 플라보노이드 함량의 평균치는 잎(14.78 mg/g), 줄기(1.36 mg/g), 뿌리(0.14 mg/g) 순이었고 잎의 총 플라보노 이드 함량이 줄기나 뿌리에 비해 유의적으로 많았다. 잎의 총 플라보노이드 함량은 필리핀종(17.58 mg/g)과 태국종 (16.64 mg/g)이 인도종(10.12 mg/g)보다 유의적으로 많았다. 줄 기의 총 폴라보노이드 함량은 필리핀종이 2.13 mg/g으로 다른 지역의 모링가보다 유의적으로 많았으며, 뿌리의 경우는 인도 종이 0.24 mg/g으로 많았으나 지역별 차이는 보이지 않았다. Moringa oleifera종의 잎과 뿌리를 80%에탄올로 추출한 Sultana et al. (2009) 연구에서는 모링가 잎의 총 플라보노이 드 함량이 뿌리보다 4배 많은 것으로 나타났다.

    모링가 잎의 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량은 유사한 수준이었으며 줄기와 뿌리는 총 플라보노이드 함량보 다 총 폴리페놀 함량이 많았으며 뿌리의 경우 총 플라보노이 드 함량은 미미한 수준이었으나 총 폴리페놀 함량은 상당량 함유되어 있었다.

    DPPH 라디칼 소거능

    전자공여능은 항산화 작용의 지표로 사용되고 있으며 식물 추출물의 항산화능 측정에는 DPPH 라디칼 소거능 측정법이 많이 사용되고 있다. DPPH는 비교적 안정한 자유 라디칼을 가지고 있는 화합물로써 항산화력이 있는 물질과 만나게 되면 환원작용에 의해 라디칼이 소거되어 탈색이 되는데 이런 점을 이용하여 항산화 효과를 측정한다(Blios MS, 1958).

    인도종, 필리핀종, 태국종의 모링가 잎, 줄기, 뿌리 추출물의 DPPH 라디칼 소거능을 농도별로 측정한 결과는 Fig. 3과 같 았다. 시료농도 1 mg/ml에서 시료의 DPPH 라디칼 소거능은 잎 > 뿌리 > 줄기 순으로 유의적인 차이를 나타내었다. 잎의 경우 인도종이 69.1%로 유의적으로 높았으며, 뿌리는 태국종 이 54.0%, 줄기는 필리핀종이 34.9%로 각각의 부위에서 높게 나타났다. 0.5 mg/ml의 시료농도에서는 잎과 뿌리는 유사한 수 준이었으며 줄기는 가장 낮았다. 0.25 mg/ml의 시료농도에서 는 1 mg/ml와 같이 잎> 뿌리> 줄기 순이었다. 전체적으로 모 링가의 DPPH 라디칼 소거능은 시료의 농도에서 1 mg/m l> 0.5 mg/ml > 0.25 mg/ml 순으로 농도가 높을수록 라디칼 소거 능도 높아졌으며, 부위별로는 잎> 뿌리> 줄기 순으로 나타났 고, 지역별에 따른 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. Nam et al. (2015)의 산사추출물의 항산화 활성 연구에서 30%, 50%, 70% 에탄올 추출물은 총 페놀함량과 라디칼 소거능이 관련이 있으나 물 추출물과 100% 에탄올 추출물은 총 페놀 함량과 라디칼 소거능과의 관련성이 없는 것으로 보고되었다. 본 실험의 시료는 70% 에탄올로 추출하였으며 DPPH 라디칼 소거능은 Table 1과 같이 모링가의 총 플라보노이드 함량보다 는 총 폴리페놀 함량과 더 관련이 있는 것으로 보여진다. Moringa oleifera를 80% 에탄올로 추출한 Sultana et al. (2009) 연구에서 DPPH 자유라디칼 소거능은 잎에서는 85.2%, 뿌리에서는 61.8%로 잎의 라디칼 소거능이 뿌리보다 높은 것 으로 보고하였다. 일반적으로 식물체에는 다양한 항산화 성분 들이 존재하며 플라보노이드도 항산화성분으로 알려져 있지만 총 폴리페놀은 플라보노이드 뿐만 아니라 다른 종류의 페놀성 물질들을 포함하므로 여러 물질이 함께 작용할 때 더 높은 DPPH 라디컬 소거능을 나타내는 것으로 사료된다. Lee et al. (2005)은 산채류의 항산화 물질 함량과 항산화능을 보고하였 는데 울릉도산 산채류는 뿌리보다 잎에 페놀성 화합물질이 더 많았다고 보고하였다. 또한 자유라디칼 소거능도 플라보노이 드 함량과는 상관관계가 없었으나 폴리페놀 함량과는 비례하 여 활성이 증가 하였고 폴리페놀 함량이 적은 범위에서는 DPPH 라디칼 소거능이 급격히 감소하는 것으로 보고하였다.

    적 요

    인도, 필리핀, 태국에서 생산된 모링가(Moringa oleifera) 종 자를 강원도 철원농업기술센터에서 2015년 5월 파종하고 11 월 수확하여 잎, 줄기, 뿌리로 나누어 건조, 분말화 하여 시료 로 사용하였다. 시료를 70% 에탄올 용액으로 추출하여 추출 수율과 항산화력과 관련이 있는 총 폴리페놀 함량, 총 플라보 노이드 함량을 구하였고 항산화 활성은 DPPH를 이용한 자유 라디칼 소거능으로 확인하였으며 결과는 다음과 같았다.

    • 1. 모링가 잎, 줄기, 뿌리 건조분말을 70% 에탄올로 추출한 수율은 잎(25.5%), 뿌리(23.0%), 줄기(12.3%) 순으로 나타났으 며 종자의 지역별 차이는 크지 않았다.

    • 2. 모링가 잎, 줄기, 뿌리에 함유된 총 폴리페놀 함량의 평 균치는 잎(15.77 mg/g), 뿌리(11.23 mg/g), 줄기(3.50 mg/g) 순 으로 잎에 가장 많이 함유되어있었으며 부위별로는 유의적인 차이를 보였으나 지역별 차이는 보이지 않았다.

    • 3. 모링가 잎, 줄기, 뿌리에 함유된 총 플라보노이드 함량의 평균치는 잎(14.78 mg/g), 줄기(1.36 mg/g), 뿌리(1.14mg/g) 순 이었으며 잎의 경우만 필리핀산과 태국산이 인도산보다 유의 적으로 많았으며 줄기나 뿌리에서는 지역별로 총 플라보노이 드 함량 차이를 보이지 않았다.

    • 4. 모링가 잎, 줄기, 뿌리의 DPPH 자유라디칼 소거능은 시 료농도와 비례적인 반응을 보였으며, 부위별로는 잎> 뿌리> 줄기 순으로 높았으며 지역적인 차이는 미미하였다. 모링가의 DPPH 자유라디칼 소거능은 시료의 플라보노이드 함량보다는 총 폴리페놀 함량과 더 관련이 있었다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 논문은 2014년도 강원대학교 학술연구조성비로 연구하 였음(과제번호-C1010713-01-01).

    Figure

    KSIA-28-385_F1.gif

    The three Moringa species (philippins, india and Thailand) planted in this study.

    KSIA-28-385_F2.gif

    The yield of Moringa leaf, stem and root extracts. Samples are Thailand leaf (TL), Philippines leaf (PL), India leaf (IL). Thailand stem (TS), Philippines stem (PS), India stem (IS), Thailand root (TR), Philippines root (PR), India root (IR).

    KSIA-28-385_F3.gif

    DPPH free radical scavenging activity of Moringa leaf, stem and root extracts. Samples are Thailand leaf (TL), Philippines leaf (PL), India leaf (IL). Thailand stem (TS), Philippines stem (PS), India stem (IS), Thailand root (TR), Philippines root (PR), India root (IR). Values are the means of three independent replicates. The means in the same bars, but not the same letter, are significantly different (p<0.05).

    Table

    Total polyphenol and total flavonoid contents of Moringa leaf, stem and root extracts (mg/g).

    Mean in the same column with different letters is sigificantly different(p<0.05)
    1)Mean is the average of Thailand, Philippines and India data

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