• 제목/요약/키워드: nutraceutical

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장기저장을 위해 제조한 동결건조 산채 블록의 항산화 활성 변화 (Change of Antioxidant Activities in Preparing Freeze Dried Wild Vegetable Block for the Long-term Storage)

  • 유진균;정미자;김대중;최면
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권12호
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    • pp.1649-1655
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    • 2009
  • 곰취(Ligularia fischeri, GC), 고추잎(Capsicum annuum L., GCY), 취나물(Aster scaber, CNM), 머위대(Petasites japonicus S. et Z. Max, MYD) 및 고구마순(Ipomoea batatas L. (Lam), GGM)과 같은 산채들의 물 추출물의 항산화능력을 평가하고 이들 동결건조 블록 물 추출물들의 항산화력과 비교하였다. 산채 물 추출물들과 그들의 동결건조 블록물 추출물들의 항산화력 측정은 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) radical 소거작용, hydroxyl radical 소거작용 및 아질산염 소거작용과 같은 방법에 의해 알아보았다. 산채 물 추출물은 그들의 동결건조 물 추출물보다 총 페놀함량이 더 높았다. GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물추출물들의 총 페놀 함량은 각각 $471.66{\pm}3.52\;{\mu}g/mg,\;141.33{\pm}2.51\;{\mu}g/mg,\;177.33{\pm}2.88\;{\mu}g/mg,\;238.66{\pm}9.50\;\mu}g/mg\;그리고\;122.67{\pm}3.51\;{\mu}g/mg$이었다. 1000 ppm GC, GCY, CNM 그리고 GGM 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 그들의 동결건조 블록 물 추출물보다 더 높았고, 1000 ppm CNM, GC, GCY, MYD 그리고 GGM의 물 추출물의 DPPH radical 소거작용은 각각 90.9%, 89.9%, 76.6%, 71.1% 그리고 57.4%였다. 10000 ppm GC, GCY, CNM, MYD 그리고 GGM 물 추출물들은 hydroxyl radical 소거작용을 각각 38.8%, 33.4%, 35.9%, 34.3% 그리고 33.8%까지 증가시켰고, GCY, CNM 그리고 GGM의 물 추출물은 동결건조 블록 물 추출물과 유사한 활성을 나타내었으나 GC와 MYD의 물 추출물이이들 동결건조 블록들의 물 추출물의 hydroxyl radical 소거작용보다 약간 더 영향력이 있었다. 산채 물 추출물들과 이들 동결건조 블록 물 추출물들은 실험된 모든 농도에서 DPPH radical 소거작용 및 hydroxyl radical 소거작용을 나타내었다. GC 물 추출물의 아질산염 소거작용은 현저하게 농도 의존적으로 증가하였고, GC 물 추출물의 아질산염 소거작용이 그것의 동결건조 블록 물 추출물의 아질산염 소거작용보다 높았다. 이상의 결과들로부터 동결건조블록이 산채와 비교하여 산채가 가지고 있는 항산화력을 유지하고 있다는 것을 알수 있었다.

잔대 추출물들의 항돌연변이 및 항종양 효과 (Antimutagenic and Antitumor Effects of Adenophora triphylla Extracts)

  • 함영안;최현진;김수현;정미자;함승시
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권1호
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    • pp.25-31
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    • 2009
  • 본 연구는 잔대의 돌연변이원성, 항돌연변이원성, 세포독성, 항종양 효과를 조사하기 위해서 수행되었다. 잔대를 70% 에탄올로 추출하여 추출용매에 따라 핵산, 클로로포름, 에틸아세테이트, 부탄올과 물층으로 분획하였다. Ames test, SRB assay와 종양 억제실험 방법을 사용하여 실험하였다. Ames test결과, 잔대 에탄올 추출물과 그 분획물들은 돌연변이원성을 나타내지 않았을 뿐만 아니라, MNNG와 4NQO로 돌연변이를 일으켰을 때 높은 항돌연변이 효과를 나타내었다. 잔대 에틸아세테이트 분획물은 S. Typhimurium TA98를 4NQO로 돌연변이를 유도하였을 때 66.5%의 억제율을 나타내었으며, S. Typhimurium TA100에서 MNNG와 4NQO로 돌연변이를 유도했을 때는 83.3%와 75.1%의 억제율을 나타내었다. 잔대 추출물 및 그 분획물들의 암세포 성장 억제효과를 살펴보기 위해 인간 자궁암세포 (HeLa), 인간 간암세포(Hep3B), 인간 유방암세포(MCF-7), 인간 위암세포(AGS), 인간 폐암세포(A549)와 인간 신장정상세포(293)를 사용하였다. 잔대 에틸아세테이트 분획물을 1 mg/mL를 처리하였을 때 각각 79.9%(HeLa), 74.9% (Hep3B), 66.0%(MCF-7), 71.0%(AGS)와 74.3%(A549)의 가장 높은 억제활성을 나타내었다. 반면에 인간 정상 신장세포에서는 $3{\sim}36%$의 세포독성을 나타내었다. In vivo에서 잔대 추출물의 항암효과를 시험하기 위하여 Balb/c 마우스에 sarcoma-180 종양세포로 고형암을 유발시켰다. 그 결과 잔대 에틸아세테이트 층의 최고농도 50 mg/kg에서 37.2%의 고형암 성장 억제효과를 나타내었고, 이는 모든 처리군 중가장 높은 억제율이었다.

새송이 버섯파치 발효액의 급이가 돈육의 품질에 미치는 영향 (Effect of Feeding By-product of Pleurotus eryngii in Pigs on Pork Quality)

  • 이수정;강민정;정미자;이현욱;서종권;성낙주;신정혜
    • 생명과학회지
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    • 제18권11호
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    • pp.1521-1531
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    • 2008
  • 새송이 버섯파치 발효액(0, 0.5%, 1% 및 1.5%)의 급이가 돼지의 혈액 성분 및 돈육의 품질에 미치는 영향을 실험하였다. 돼지의 혈중 총 지질, 총콜레스테롤 및 중성지방은 대조군에 비해 1.5% 첨가군에서 유의적으로 감소되었다. HDL-, LDL-, VLDL-콜레스테롤 함량은 대조군과 처리군간의 유의차가 없었다. 동맥경화 지수 및 심혈관 질환 위험지수는 대조군에 비해 1.5% 발효액 급이군에서 유의적으로 낮았다. GOT, LDH 활성도는 1.5% 첨가군에서 대조군 및 0.5% 첨가군에 비해 유의적으로 낮았다. 혈중 항산화 활성은 $45.92{\pm}2.46{\sim}47.25{\pm}1.64%$의 범위로 유의차가 없었다. 돈육의 기호도는 대조군해 새송이 버섯파치 발효액을 급이한 돈육에서 유의적으로 높았으나, 각 실험군간의 유의차는 없었다. 돈육 등심의 명도는 저장 1일에 유의차가 없었으나, 저장 20일에는 증가되는 경향이었고, 적색도는 새송이 버섯 발효액의 첨가량 및 저장 기간에 따른 유의차가 없었다. 가열감량은 새송이 버섯파치 발효액 1% 및 1.5% 첨가 급이군에서 저장 10일부터 감소하다가 저장 20일에는 다소 증가하였다. 전단가는 저장 20일에 대조군에 비해 새송이 버섯파치 발효액 1% 및 1.5% 첨가 급이군에서 유의적으로 낮았다. 저장기간 동안 돈육의 수분, 조지방 함량 및 pH의 변화는 유의차가 없었다. TBARS의 함량은 저장기간이 경과함에 따라 모든 처리군에서 증가되었으나, 대조군에 비해 새송이 버섯파치 발효액 첨가 급이군에서 다소 낮았다. 새송이 버섯파치 발효액 첨가 급이 시 포화지방산에 대한 불포화 지방산의 비율(UFA/SFA)은 1% 및 1.5% 첨가군에서는 저장 15일까지 감소되다가 저장 20일에는 다시 증가되어 대조군과 비슷한 경향이었다.

잡초 및 농림부산물을 이용한 Biorefinery 기술개발 (Biorefinery Based on Weeds and Agricultural Residues)

  • 황인택;황진수;임희경;박노중
    • 한국잡초학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.340-360
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    • 2010
  • 이제 바야흐로 21세기 탈석유 시대에 대비하기 위해서는 범국가적 차원의 새로운 산업전략이 필요하게 되었다. "바이오리파이너리"란 원유로부터 각종 화학제품을 생산하는 기존의 기술과 달리 석유대신 나무나 볏짚 등과 같은 식물을 원료로 해서 바이오화학제품이나 바이오연료 등을 생산하는 기술을 총칭한다. 바이오리파이너리를 통한 바이오매스 기반의 화학산업은 석유로부터 생성되는 많은 역기능적인 문제점들을 해결할 수 있다. 바이오리파이너리 기술을 이용해서 생산할 수 있는 제품을 특성별로 분류하면, 바이오 연료, 대체원료, 특수 기능물질, 바이오폴리머 등이 있으며, 이러한 공정기술 개발이 미래지속 성장 화학기술의 중심기술이 될 것이다. 바이오 연료에는 에탄올, 디젤, 수소 등이 있고, 대체원료(chemical feedstock)로서는 글리세롤, 젖산, 아세톤, 부탄올, 프로피온산, 부틸산, 부탄디올, 프로판디올, 구연산, 숙신산, 각종 아미노산 등이 해당된다. 특수기능물질 중에는 항생제, 다당류, 미생물농약, 생리활성물질 등과 각종 생촉매 전환반응 생산제품, 바이오 식품소재 등이 있고, 바이오 폴리머는 미생물 대사산물 유기산을 원료로 하는 고분자와 미생물이 직접 생산하는 바이오 폴리머 등이 있다. 이러한 공정기술 개발이 미래 지속 성장 화학기술의 중심기술이 될 것이며, 공정기술 중에서 가장 핵심이 되는 것은 충분한 양의 바이오매스 확보 및 생화학적/열화학적 전환기술이다. 바이오매스 확보를 위하여 환경적응성이 큰 잡초의 이용이 기대된다. 바이오리파이너리는 농업으로 시작되며, 농업과 화학산업의 다리역할을 하는 기술이 바로 바이오리파이너리인 것이다.

더덕(Codonopsis lanceolata) 추출물의 in vitro 및 in vivo 항산화 효과 (Antioxidative Activities of the Codonopsis lanceolata Extract in vitro and in vivo)

  • 김수현;정미자;장해동;함승시
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제39권2호
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    • pp.193-202
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    • 2010
  • 더덕 70% 에탄올 추출물(CL) 및 그 분획물들(헥산, 클로로포름, 에틸아세테이트, 부탄올 그리고 물)의 in vitro 항산화 효과는 총 페놀 함량, 환원력, ABTS, DPPH 및 ORAC 분석법들로 실험하였다. 더덕 70% 에탄올 추출물의 에틸아세테이트 분획물(CLEA)은 가장 높은 총 페놀 함량을 보여 주었고 그 함량은 22.7 mg/g이었으며, CLEA는 $250\sim1,000\;{\mu}g/mL$에서 0.42~1.27로 뛰어난 환원력을 가지고 있었다. $100\sim400\;{\mu}g/mL$에서 CLEA는 27.7~70.3의 ABTS radical 소거작용을 보여주었으며, $400\;{\mu}g/mL$에서 81.6%로 가장 높은 DPPH radical 소거활성을 나타내었다. CLEA는 가장 높은 $ORAC_{{ROO}{\cdot}}$ 활성을 가졌고, CLEA와 부탄올 분획물은 70% 에탄올, 헥산, 클로로포롬 그리고 물 분획물보다 현저하게 높은 $ORAC_{{ROO}{\cdot}}$ 활성을 나타내었다. CLEA는 CL 70% 에탄올 추출물과 그 분획물들 중 가장 높은 항산화효과를 가지고 있었다. 따라서 고지방식이에 의해 산화적 스트레스가 유발된 동물 모델에 CLEA를 섭취시켰을 때 항산화 유전자 발현 변화를 microarray와 RT-PCR 기법으로 알아보았다. 31개의 항산화 유전자가 발현되었으나 CLEA 섭취에 의해 2배 이상 발현 증가를 보인 항산화 유전자는 없었다. 결론적으로 CLEA는 직접적인 항산화 효과는 있으나 고지방식 이에 의해 유도된 비만 마우스 내에서 항산화 유전자 발현 증가에 의한 간접적인 항산화 효과는 없었다.

마가목 수피에서 분리한 scopoletin의 EA.hy926 혈관내피세포에서 NF-κB 신호전달을 통한 TNF-α로 유도된 혈관염증 저해 효과 (Inhibitory Effect of Scopoletin Isolated from Sorbus commixta on TNF-α-Induced Inflammation in Human Vascular Endothelial EA.hy926 Cells through NF-κB Signaling Pathway Suppression)

  • 강혜령;김효정;김보미;김선건;소재현;조수정;권현숙
    • 생명과학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.343-351
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    • 2020
  • 마가목은 한방에서 기침, 천식, 기관지 질환 등의 치료에 이용되고 있다. 본 연구에서는 마가목(sorbus commixta) 수피의 chloroform 분획물로부터 3종의 triterpenoid 화합물과 1종의 coumarin 화합물을 분리하였다. 분리된 화합물의 구조는 MS와 1D-, 2D-NMR분석에 의해 확인하였으며, 이들은 lupeol, β-sitosterol, ursolic acid와 scopoletin으로 구조동정되었다. 분리된 화합물 중 scopoletin은 마가목에서 처음으로 분리된 화합물이다. Scopoletin은 식물에 널리 분포하고 있는 물질로써 항염증 활성을 가진 기능성 화합물이다. 분리된 화합물들의 혈관 염증 억제에 대한 효과를 평가하기 위해 in vitro에서 LDL 산화 억제능을 평가한 결과, 분리된 화합물 중 scopoletin (IC50=10.2 μM)이 강한 억제 활성을 나타내었다. TNF-α로 활성화된 인체혈관내피세포(EA.hy926)를 이용한 실험에서 scopoletin은 세포부착인자인 ICAM-1, VCAM-1, E-selectin의 발현을 저해하였고, THP-1 단핵구와 EA.hy926 혈관내피세포 간의 부착력도 약화시켰다. 뿐만 아니라, scopoletin은 TNF-α로 유도된 NF-κB 전사인자의 핵내 이동 및 IκBα의 인산화도 저해하였다. 따라서 마가목 추출물로부터 분리된 scopoletin은 NF-κB 신호전달의 억제를 통해 세포부착인자의 발현을 감소시키고, 단핵구의 혈관내피세포로의 부착을 억제시켜 혈관내 항염증 활성을 나타내었다. 이러한 실험결과, scopoletin은 혈관염증 반응으로부터 유도되는 죽상동맥경화증 치료를 위한 후보소재로서 이용될 가능성이 있다고 사료된다.

대추 추출물이 장내 미생물의 생육에 미치는 영향 및 항산화 활성 (Effects of Zizyphus jujuba var. boeunesis Extracts on the Growth of Intestinal Microflora and Its Antioxidant Activities)

  • 정혜미;김이슬;안승준;어미선;안준배;김광엽
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제40권4호
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    • pp.500-508
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    • 2011
  • 본 연구에서는 대추 추출물과 장내 유익균의 생육을 조절하여 장내 부패를 방지하기 위한 probiotics로서 유산균을 조합하기 위하여 대추 추출물이 장내 유익균 중에서도 유산균의 생육에 미치는 영향을 in vitro 상에서 알아보고자 하였다. 또한 증식인자로서 대추 추출물에 존재하는 당이 유산균의 생육에 어떠한 영향을 미치는가를 알아보기 위하여 추출 방법을 달리하여 당 함량이 다른 대추 1차 및 2차 열수, 에탄올 추출물을 각각 제조하였다. 이와 더불어 지역 특산물인 보은대추를 기능성식품 소재로 활용하기 위하여 페놀성 화합물과 항산화성을 검색하여 기능성식품으로 상품화하기 위한 기본 자료를 확보하고자 하였다. TLC와 HPLC 분석을 통해 장내 유익균의 증식인자로 작용할 수 있는 대추 추출물의 당 조성은 fructose, glucose, sucrose인 것을 확인하였고, 1차 추출물에 비하여 2차 열수 추출물은 fructose, glucose, sucrose가 각각 69, 74, 89% 감소하였으며 2차 에탄올 추출물은 63, 62, 83% 감소한 것을 확인할 수 있었다. 인체 장내세균에 대하여 대추 추출물을 50 mg/mL 농도로 하여 생육증진 효과를 분석한 결과, 대추 1차 열수 추출물에서 B. bifidum과 B. adolescentis가 다른 시험균주들에 비하여 대조군과 대수기에 도달하는 시간은 비슷하였지만, 대조군보다 높은 흡광도 값을 나타내어 생육을 증진시키는 결과를 보였다. 이는 대추 추출물에 존재하는 당이 prebiotics로 작용하여 Bifidobacterium 속의 생육을 증진시킨 것으로 사료되며 인체 장내 균총 조성을 바람직한 방향으로 개선시켜 장내 기능을 향상시킬 것으로 기대된다. 또한 당이 아닌 다른 기능성 성분에 의해 생육이 증진되는지를 알아보기 위해 기능성 물질인 페놀류의 함량과 항산화성을 분석하였다. 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과, 대추 1차 열수 추출물에서 각각 11.63 mg/g, $247.45{\mu}g$/g으로 다른 추출물에 비해 높은 함량을 보여 주었다. DPPH에 의한 라디칼 소거능을 살펴본 결과, 대추 추출물의 농도가 높을수록 우수한 전자공여능을 나타내었으며 대추 1차 열수 추출물의 경우 다른 추출물에 비해 가장 높은 85.60%의 전자공여능을 보여 천연 항산화제인 ascorbic acid에 견줄 수 있는 기능성이 있음을 확인하였다. ABTS free 라디칼 소거활성을 통해서도 대추 1차 열수 추출물은 679.91 mg AA eq/g의 항산화력을 지니고 있어 다른 추출물에 비해 가장 좋은 항산화 활성을 나타내었다. 따라서 대추 1차 열수 추출물에는 당뿐만 아니라 항산화능, 폴리페놀, 플라보노이드 함량도 높아 B. bifidum과 B. adolescentis의 생육이 증진된 것으로 사료되며, 기능성 식품소재로 생리활성 성분을 함유하고 있는 대추 추출물에 Bifidobacterium 속을 이용하여 유산발효를 진행함으로써 기능성 발효 음료 개발 및 이유식과 같은 다양한 식품 개발에 응용될 수 있을 것으로 판단된다.

오가피 열매 발효주의 제조 및 특성 (Manufacturing and Characteristics of Fruit Wine from Acanthapanax sessiliflorus)

  • 최재명;김광엽;이상화;안준배
    • 산업식품공학
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    • 제14권1호
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    • pp.1-6
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    • 2010
  • 본 연구에서는 오가피(Acanthopanax sessiliflorus)의 열매 발효주를 제조하였고 발효 중 생리활성 성분의 함량 변화를 측정함으로써 그 특징을 규명하였다. 열매의 일반성분 조성은 수분75.74${\pm}$0.49%(w/w), 조단백질 12.51${\pm}$1.23%(w/w), 조지방 4.20${\pm}$0.51.%(w/w), 조회분 5.21${\pm}$1.64%(w/w)이었으며 주된 미네랄 성분은 칼륨(12.94${\pm}$0.08 mg/g), 칼슘 (1.53${\pm}$0.06 mg/g), 마그네슘(1.12${\pm}$0.05 mg/g) 등 이었다. 발효주 제조를 위해 설탕으로 24, 26, 28, 30, 32$^{\circ}$Brix가 되도록 가당하고 발효 한 결과 30$^{\circ}$Brix 이상 가당 하였을 경우 알콜 발효가 저해되었으므로 목적하는 최종 알콜 농도와 잔당에 따라 24-30$^{\circ}$Brix가 되도록 조절하는 것이 바람직하였다. 발효가 진행되면서 총 폴리페놀의 함량은 증가하는 경향을 보였고 20${^{\circ}C}$로 발효한 경우가 125.24${\pm}$1.86 mg/mL로 25${^{\circ}C}$(99.69${\pm}$2.11 mg/mL), 30${^{\circ}C}$(95.55${\pm}$1.54 mg/mL)에서 발효한 경우보다 더 많은 총 폴리페놀 함량을 보였다. 또한 전자공여능을 측정 한 결과 20, 25, 30${^{\circ}C}$에서 발효시 각각 85.9${\pm}$2.3, 55.7${\pm}$2.5, 55.2${\pm}$3.4%로 20${^{\circ}C}$에서 발효하였을 경우 가장 높은 전자공여능을 보였는데 이는 1%(w/v) $\alpha$-tocopherol의 전자공여능과 비슷한 수준이었다. 오가피 열매의 주된 생리활성 물질인 eleutheroside B 함량은 발효가 진행됨에 따라 증가하여 최대 146.58${\pm}$4.10 $\mu$g/mL에 이르렀다. 그러나 발효 온도에 따라 eleutheroside B 함량은 차이가 없음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 착색료나 동물사료로 사용되거나 폐기되는 오가피 열매가 생리활성물질을 다량 함유한 고부가가치 기능성 식품 소재로 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

해양생물로부터 기능성 펩티드의 생산 및 응용 (Production and biological applications for marine proteins and peptides- An overview)

  • 김세권;변희국
    • 식품과학과 산업
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    • 제51권4호
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    • pp.278-301
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    • 2018
  • 최근 들어 먹거리와 건강에 대한 사람들의 관심이 점점 높아지면서 이에 관한 정보 또한 중요시 되고 있다. 우리나라 전체 사회가 고령화 사회로 접어들면서 환경의 악화로부터 오는 질병과 생활 습관병의 증가를 자기 자신의 문제로 받아들이는 사람들이 늘고 있기 때문이다. 의료 분야는 치료 중심에서 예방 의학으로 관심이 높아지고 있지만 예방약이라고 할 수 있는 약품은 매우 적다. 암, 동맥경화, 당뇨병 같은 성인병을 예방하려면 약에 의한 예방이 아닌 먹거리에 의한 예방을 적극적으로 도입시킬 필요가 있다. 해양은 육상과는 다른 특이한 생태계를 이루는 환경 때문에 적자생존의 경쟁 속에서 살아남기 위하여 특히 물리적 방어 능력이 부족한 해양생물의 2차 대사산물은 육상생물의 그것과는 상이한 화학적 특성을 가진다. 이러한 다양한 2차 대사산물은 화학적 방어 수단의 일환으로 생성되는 것으로 알려져 있는데 이들 물질이 인체나 다른 포유동물에 투여되면 강력한 생리활성을 발현하는 경우가 많다. 이러한 이유들 때문에 해양생물로부터 새로운 생리활성 선도물질을 개발하여 인류의 건강 보전에 이용하고자 하는 연구가 최근 각광받고 있다. 해조류, 어패류 및 수산가공부산물(폐기물)에서 기능성을 나타내는 단백질 가수분해물 및 펩티드의 제조 방법 및 항균, 항산화, 심장보호(항고혈압, 항동맥경화 및 항응고), 면역조절, 항당뇨, 식욕억제 및 신경보호 활성과 같은 여러가지 생리 기능성에 대하여 살펴보았다. 무엇보다도 해양단백질 가수분해물 및 펩티드가 다양한 생리활성을 갖고 있어 건강식품 및 식의약 산업에서 응용이 가능하고 원료인 해조류 및 수산가공부산물이 대부분 미이용자원이므로 관련기업에서의 상품화 개발이 이루어질 것으로 기대된다. 최근에 소비자나 환자들도 의약품에 대한 바람직하지 않은 부작용을 의식하고 있고 화학적으로 합성된 의약품을 기피하는 경향이 있고 자연식품이나 천연 생리기능성 물질에 대한 욕구로 자가치료에 대한 사고방식이 높아지고 있어 의약품 보다는 효능이 다소 낮을지라도 어떤 질병의 예방이나 치료를 위해 특수한 생리기능성 물질의 섭취는 더욱 더 인기를 끌게 될 것으로 기대된다. 그러나 단백질 가수분해물이나 펩티드가 신체에서 나타내는 상태와 생리기능성 효과 사이에 상호관계를 충분히 밝혀져야 하며 이들을 이용한 제품의 보다 확실한 생리기능성의 작용 메커니즘과 임상에서의 효능의 확인이 이루어져야 하며 마켓팅을 위해서는 무엇보다도 공인기관인 식약처 또는 FDA에 인증을 받아야 할 것이다.

키토산올리고당의 효소적 대량생산 및 생리활성 (Large scale enzymatic production of chitooligosaccharides and their biological activities)

  • 김세권;신경훈
    • 식품과학과 산업
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    • 제53권1호
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    • pp.2-32
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    • 2020
  • 키토산은 천연에 존재하는 풍부한 고분자 다당류이며 동시에 항균작용, 항암작용, 면역 활성 증강 작용 등 다양한 생리 기능성을 가진 생체 물질(biomaterial)이다. 그러나 키토산은 수용액에 쉽게 용해되지 않고 체내 흡수율도 매우 낮은 고분자 물질이기 때문에 그 자체로는 생체 내에서 기능을 발휘하지 못한다. 따라서 체내 흡수율이 용이하고 보다 다양한 생리 활성을 나타내는 키토산올리고당으로 섭취할 필요가 있다. 키토산으로부터 키토산올리고당을 만드는 방법은 온화한 조건에서 부반응이 없는 효소분해가 가장 이상적이다. 그러나 키토산을 분해시킬 수 있는 효소의 가격이 매우 비싸고 효소 활성이 낮아 산업적으로 효소를 이용하여 키토산올리고당을 대량 생산하는데는 경제적으로 큰 문제가 있었다. 따라서 효소 분해에 의한 키토산올리고당의 생산을 산업적으로 적용시켰을 때 대량으로 소모되는 효소의 높은 생산 비용을 경감하기 위하여 효소의 재이용을 위한 생산 시스템을 도입하였고 한외여과막과 효소 반응기를 결합시킨 한외여과막 효소반응기를 키토산올리고당의 생산에 적용시킴으로써 대량 생산이 가능해졌다. 이 시스템은 사용하는 막의 종류에 따라 원하는 분자량의 키토산올리고당을 생산 할 수 있어 분자량 크기에 따라 생체 내에서 다른 생리기능을 나타내는 키토산올리고당을 각기 목적에 맞는 제품으로 대량 생산할 수 있다. 키토산올리고당은 암세포 성장에 영향을 미치는 면역을 증진시키고 암 전이 관련 효소인 MMP-2 및 MMP-9의 발현을 저지하여 암 전이를 억제할 뿐만 아니라 암세포의 신생 혈관형성을 억제하므로 암의 예방이나 치료에 활용될 수 있다. 또한 키토산올리고당은 생체 노화를 촉진시키는 초과산화 라디칼, 히드록시라디칼, 과산화 라디칼과 같은 활성산소종을 소거시킴으로써 활성산소종에 의해 유발되는 질환도 예방한다. 더 나아가서, 키토산올리고당은 양전하를 가진 아미노기를 갖고 있어 미생물 세포막의 음전하와 결합하여 세포막의 기능을 상실시킴으로써 막을 통해 출입하는 대사에 필요한 물질들을 봉쇄한다. 이것은 미생물의 성장과 증식을 감소시키는 효과가 있어 식품분야에서도 천연 보존제로서 활용될 것으로 기대된다. 지금까지 고혈압 및 심장 질환의 치료는 레닌엔지오텐신 시스템(RAS)경로의 치료조작(mani pulator) 및 ACE 저해에 초점이 맞추어져 왔다. Captopril, Enalapril, Alcacepril 및 Lisinopril같은 합성 ACE 저해제는 고혈압 치료 및 예방을 위해서도 널리 사용되고 있으나 기침, 알레르기 반응, 맛 장애 및 피부발진과 같은 부작용을 야기시킬 위험이 있다. 그러므로 고혈압의 치료나 관리를 위한 치료제로서 자연계에 존재하는 천연성분인 키토산올리고당이 바람직한 대안으로 사용될 수 있을 것이다. 고령 사회로 진입하면서 노인의 치매 발병률은 현저하게 증가하는 추세이나 아직까지 효과가 뛰어난 치매치료제는 개발되지 않고 있는 실정이다. 키토산올리고당이 치매유발효소인 베타-세크레테이즈뿐만 아니라 아세틸콜린 에스테르가수분해효소를 저해하고, 산화에 의한 뇌세포의 손상을 저해하는 효능이 있는 것으로 밝혀져 앞으로 치매 예방이나 치료에 적극적으로 활용되어야 한다. 최근에 소비자나 환자들은 다양한 부작용을 낳는 화학적으로 합성된 의약품을 기피하는 경향이 있어 자연식품이나 천연 생리기능성 물질과 자가치료에 대한 욕구가 높아지고 있다. 그러므로 의약품에 비해 다소 효능이 낮을지라도 특정한 질병의 예방이나 치료를 위해 특수한 생리 기능성 물질의 섭취는 더욱 더 인기를 끌게 될 것이다. 따라서 항암, 항산화, 항염증, 항균, 항고혈압, 항치매, 항당뇨, 항알레르기 등 다양한 생리활성을 나타내는 키토산올리고당을 활용한 건강기능성식품(nutraceuticals), 의약품(pharmaceuticals) 및 기능성 화장품(cosmeceuticals) 등 다양한 제품이 개발될 것으로 기대된다.