[학위논문]효소적 방법을 이용한 청각과 김으로부터 항산화 및 항치매 물질의 제조 및 특성 Characterization of Antioxidant and Anti-Alzheimer Substance Produced by Enzymatic Hydrolysis of Codium fragile and Porphyra tenera원문보기
본 연구는 청각(Codium fragile)과 김(Porphyra tenera)으로부터 생리활성 물질을 추출하기 위해서 효소적 방법을 이용하여 가수분해물을 제조하였고, 이들의 다양한 생리활성을 측정하였다. 효소적 가수분해물을 제조하기 위해서 4종의 단백질 분해효소(Alcalase, Flavourzyme, Neutrase 및 Protamex)와 7종의 탄수화물 분해효소(AMG, Celluclast, Dextrozyme, Maltogenase, Promozyme, Termamyl 및 Viscozyme)를 이용하였다. 청각과 김 가수분해물의 총 ...
본 연구는 청각(Codium fragile)과 김(Porphyra tenera)으로부터 생리활성 물질을 추출하기 위해서 효소적 방법을 이용하여 가수분해물을 제조하였고, 이들의 다양한 생리활성을 측정하였다. 효소적 가수분해물을 제조하기 위해서 4종의 단백질 분해효소(Alcalase, Flavourzyme, Neutrase 및 Protamex)와 7종의 탄수화물 분해효소(AMG, Celluclast, Dextrozyme, Maltogenase, Promozyme, Termamyl 및 Viscozyme)를 이용하였다. 청각과 김 가수분해물의 총 polyphenol(TP)과 flavonoid(TF) 함량은 각각 Folin-Ciocalteu와 Aluminum chlorid 방법을 사용하여 측정하였다. 측정결과, 청각 가수분해물의 경우 TP와 TF 함량이 각각 Alcalase(14.45 mg/g)와 Promozyme(0.86 mg/g) 가수분해물이 가장 높았으며, 김은 Promozyme (19.52 mg/g)와 Alcalase(1.82 mg/g)가수분해물이 가장 높은 함량을 나타내었다. 청각과 김 가수분해물의 항산화 활성은 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyll(DPPH), hydrogen peroxide, reducing power, ion chelating 실험에 의해 측정하였다. 청각 가수분해물의 경우 Flavourzyme(76%)와 Promozyme(95%) 가수분해물이 가장 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 보였으며, 김은 Alcalase(94%)와 Maltogenase(80%) 가수분해물이 가장 높은 소거 활성을 나타내었다. Hydrogen peroxide 소거 활성, reducing power와 금속이온 킬레이팅은 청각 가수분해물의 경우 각각 Alcalase(85%), Alcalase(0.7 OD)와 Maltogenase(69%) 가수분해물이 가장 높았으며, 김은 Flavourzyme(80%), Promozyme(0.3 OD)과 Promozyme(77%) 가수분해물이 높은 활성을 보였다. 이상의 결과를 바탕으로 free radical에 의한 DNA damage 보호 효과를 pBR 322 plasmid DNA를 이용하여 전기이동상에서 측정한 결과, 청각과 김 가수분해물은 강한 항산화 활동과 우수한 DNA damage 방어 효과를 나타내었다. 청각과 김 가수분해물의 항치매 활성은 acetylcholinesterase(AChE) 및 prolyl endopeptidase(PEP)의 저해 활성으로 측정하였다. AChE는 뇌의 신경전달물질인 acetylcholine을 분해하여 신경전달에 이상을 가져오는 것으로 알려져 있으며, PEP는 치매환자의 뇌에서 발견되는 불용성 단백질인 아밀로이드 단백질의 전구체가 되는 amyloid precursor protein의 생산에 관여하는 것으로 알려져 있다. 가수분해물들의 효소 저해 활성을 측정한 결과, 가수분해물별로 다양한 저해 활성을 나타내었는데 청각의 경우는 Flavourzyme와 Dextrozyme 가수분해물이 가장 높았으며, 김은 Flavourzyme과 AMG 가수분해물이 높은 활성을 보였다. PEP의 억제 활성은 청각의 Alcalase와 Dextrozyme 가수분해물이 가장 우수한 PEP 억제 활성을 보였으며, 김은 Protamex와 Viscozyme 가수분해물이 가장 높은 억제 활성을 나타내었다. 청각 및 김 가수분해물의 nitric oxide(NO)생성 억제 활성은 lipopolysaccharide (LPS)로 유도된 마우스 대식세포인 RAW264.7 세포주에서 측정하였다. 먼저 가수분해물들의 세포 독성을 측정한 결과 세포독성이 50, 100, 250 μg/mL 농도에서 나타나지 않았다. 따라서 세포 독성이 없는 농도 범위에서 NO 생성 억제능을 측정한 결과, 청각 가수분해물의 경우는 Neutrase가 김은 Flavourzyme 가수분해물이 가장 우수한 NO 억제 활성을 나타내었다. 이상의 결과를 종합해보면 청각과 김의 효소적 가수분해물이 우수한 항산화, 항치매 및 항염증 활성을 나타냄을 알 수 있었고 이들 가수분해물을 이용한 기능성 식품 소재로의 활용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구는 청각(Codium fragile)과 김(Porphyra tenera)으로부터 생리활성 물질을 추출하기 위해서 효소적 방법을 이용하여 가수분해물을 제조하였고, 이들의 다양한 생리활성을 측정하였다. 효소적 가수분해물을 제조하기 위해서 4종의 단백질 분해효소(Alcalase, Flavourzyme, Neutrase 및 Protamex)와 7종의 탄수화물 분해효소(AMG, Celluclast, Dextrozyme, Maltogenase, Promozyme, Termamyl 및 Viscozyme)를 이용하였다. 청각과 김 가수분해물의 총 polyphenol(TP)과 flavonoid(TF) 함량은 각각 Folin-Ciocalteu와 Aluminum chlorid 방법을 사용하여 측정하였다. 측정결과, 청각 가수분해물의 경우 TP와 TF 함량이 각각 Alcalase(14.45 mg/g)와 Promozyme(0.86 mg/g) 가수분해물이 가장 높았으며, 김은 Promozyme (19.52 mg/g)와 Alcalase(1.82 mg/g)가수분해물이 가장 높은 함량을 나타내었다. 청각과 김 가수분해물의 항산화 활성은 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyll(DPPH), hydrogen peroxide, reducing power, ion chelating 실험에 의해 측정하였다. 청각 가수분해물의 경우 Flavourzyme(76%)와 Promozyme(95%) 가수분해물이 가장 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 보였으며, 김은 Alcalase(94%)와 Maltogenase(80%) 가수분해물이 가장 높은 소거 활성을 나타내었다. Hydrogen peroxide 소거 활성, reducing power와 금속이온 킬레이팅은 청각 가수분해물의 경우 각각 Alcalase(85%), Alcalase(0.7 OD)와 Maltogenase(69%) 가수분해물이 가장 높았으며, 김은 Flavourzyme(80%), Promozyme(0.3 OD)과 Promozyme(77%) 가수분해물이 높은 활성을 보였다. 이상의 결과를 바탕으로 free radical에 의한 DNA damage 보호 효과를 pBR 322 plasmid DNA를 이용하여 전기이동상에서 측정한 결과, 청각과 김 가수분해물은 강한 항산화 활동과 우수한 DNA damage 방어 효과를 나타내었다. 청각과 김 가수분해물의 항치매 활성은 acetylcholinesterase(AChE) 및 prolyl endopeptidase(PEP)의 저해 활성으로 측정하였다. AChE는 뇌의 신경전달물질인 acetylcholine을 분해하여 신경전달에 이상을 가져오는 것으로 알려져 있으며, PEP는 치매환자의 뇌에서 발견되는 불용성 단백질인 아밀로이드 단백질의 전구체가 되는 amyloid precursor protein의 생산에 관여하는 것으로 알려져 있다. 가수분해물들의 효소 저해 활성을 측정한 결과, 가수분해물별로 다양한 저해 활성을 나타내었는데 청각의 경우는 Flavourzyme와 Dextrozyme 가수분해물이 가장 높았으며, 김은 Flavourzyme과 AMG 가수분해물이 높은 활성을 보였다. PEP의 억제 활성은 청각의 Alcalase와 Dextrozyme 가수분해물이 가장 우수한 PEP 억제 활성을 보였으며, 김은 Protamex와 Viscozyme 가수분해물이 가장 높은 억제 활성을 나타내었다. 청각 및 김 가수분해물의 nitric oxide(NO)생성 억제 활성은 lipopolysaccharide (LPS)로 유도된 마우스 대식세포인 RAW264.7 세포주에서 측정하였다. 먼저 가수분해물들의 세포 독성을 측정한 결과 세포독성이 50, 100, 250 μg/mL 농도에서 나타나지 않았다. 따라서 세포 독성이 없는 농도 범위에서 NO 생성 억제능을 측정한 결과, 청각 가수분해물의 경우는 Neutrase가 김은 Flavourzyme 가수분해물이 가장 우수한 NO 억제 활성을 나타내었다. 이상의 결과를 종합해보면 청각과 김의 효소적 가수분해물이 우수한 항산화, 항치매 및 항염증 활성을 나타냄을 알 수 있었고 이들 가수분해물을 이용한 기능성 식품 소재로의 활용이 가능할 것으로 판단된다.
The objective of this study was to evaluate the activities of Codium fragile and Porphyra tenera prepared by enzymatic hydrolysis using four proteases (Alcalase, Flavourzyme, Neutrase and Protamex) and seven carbohydrases (AMG, Celluclast, Dextrozyme, Maltogenase, Promozyme, Termamyl and Viscozyme) ...
The objective of this study was to evaluate the activities of Codium fragile and Porphyra tenera prepared by enzymatic hydrolysis using four proteases (Alcalase, Flavourzyme, Neutrase and Protamex) and seven carbohydrases (AMG, Celluclast, Dextrozyme, Maltogenase, Promozyme, Termamyl and Viscozyme) for the development of physiologically active functional substances. Total polyphenol (TP) and flavonoid (TF) contents were determined by Folin-Ciocalteu and Aluminum chloride methods, respectively. According to the results of this study, the TP and TF contents were higher in Alcalase (14.45 mg/g) and Promozyme (0.86 mg/g) hydrolysates, respectively in C. fragile while Promozyme (19.52 mg/g) and Alcalase (1.82 mg/g) hydrolysates from P. tenera showed the highest content of TP and TF, respectively. The hydrolysates from C. fragile and P. tenera were analyzed for antioxidant activities by 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyll (DPPH), hydrogen peroxide, reducing power and ion chelating assays. DPPH radical scavenging activity was higher in Flavourzyme (76%) and Promozyme (95%) in C. fragile hydrolysates while Alcalase (94%) and Maltogenase (80%) showed the highest inhibitory activities among P. tenera hydrolysates. Alcalase (85%), Alcalase (0.7 OD) and Maltogenase (69%) hydrolysates showed higher activities in hydrogen peroxide scavenging, reducing power and metal chelating, respectively in C. fragile hydrolysates while Flavourzyme (80%), Promozyme (0.3 OD) and Promozyme (77%) showed the highest inhibitory activities in P. tenera hydrolysates, respectively. Further, DNA damage was assessed by measuring the conversion of supercoiled pBR322 plasmid DNA to the open circular form. C. fragile and P. tenera prepared by enzymatic hydrolysis showed a quite strong antioxidant activities, and defended DNA damage effectively. Anti-Alzheimer activity was evaluated by acetylcholinesterase (AChE) and prolyl endopeptidase (PEP) enzyme assays. Those enzymes were widely distributed in various organs, particularly in the brain. AChE degrade the neurotransmitter in the brain which brings the disease known as Alzheimer disease. PEP in brain of the dementia patient has been discovered to participate in the production of amyloid precursor protein from insoluble protein. The results revealed that Flavourzyme and Dextrozyme hydrolysates showed the highest AChE inhibitory activities in C. fragile hydrolysates while Flavourzyme and AMG showed the highest inhibitory activities in P. tenera hydrolysates. PEP inhibitory activity was higher in Alcalase and Dextrozyme hydrolysates from C. fragile hydrolysates while Protamex and Viscozyme hydrolysates showed the highest inhibitory activities among P. tenera hydrolysates. In addition nitric oxide (NO) inhibitory activities of C. fragile and P. tenera hydrolysates were evaluated in lipopolysaccharide (LPS) induced macrophage RAW264.7 cells. First cytotoxicity of the hydrolysates were evaluated at 50, 100, 250 μg/mL concentrations. Then, the nitrite level was evaluated to express inflammatory activity. The result revealed that Neutrase hydrolysates showed higher nitrite inhibitory activity in C. fragile hydrolysates while Flavourzyme hydrolysates showed the highest inhibitory activities in P. tenera hydrolysates. These findings revealed that C. fragile and P. tenera hydrolysates showed a quite strong antioxidant, anti-Alzheimer's and anti-inflammatory activities. Also, these results may help to formulate a recipe to develop a physiologically active functional food material.
The objective of this study was to evaluate the activities of Codium fragile and Porphyra tenera prepared by enzymatic hydrolysis using four proteases (Alcalase, Flavourzyme, Neutrase and Protamex) and seven carbohydrases (AMG, Celluclast, Dextrozyme, Maltogenase, Promozyme, Termamyl and Viscozyme) for the development of physiologically active functional substances. Total polyphenol (TP) and flavonoid (TF) contents were determined by Folin-Ciocalteu and Aluminum chloride methods, respectively. According to the results of this study, the TP and TF contents were higher in Alcalase (14.45 mg/g) and Promozyme (0.86 mg/g) hydrolysates, respectively in C. fragile while Promozyme (19.52 mg/g) and Alcalase (1.82 mg/g) hydrolysates from P. tenera showed the highest content of TP and TF, respectively. The hydrolysates from C. fragile and P. tenera were analyzed for antioxidant activities by 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyll (DPPH), hydrogen peroxide, reducing power and ion chelating assays. DPPH radical scavenging activity was higher in Flavourzyme (76%) and Promozyme (95%) in C. fragile hydrolysates while Alcalase (94%) and Maltogenase (80%) showed the highest inhibitory activities among P. tenera hydrolysates. Alcalase (85%), Alcalase (0.7 OD) and Maltogenase (69%) hydrolysates showed higher activities in hydrogen peroxide scavenging, reducing power and metal chelating, respectively in C. fragile hydrolysates while Flavourzyme (80%), Promozyme (0.3 OD) and Promozyme (77%) showed the highest inhibitory activities in P. tenera hydrolysates, respectively. Further, DNA damage was assessed by measuring the conversion of supercoiled pBR322 plasmid DNA to the open circular form. C. fragile and P. tenera prepared by enzymatic hydrolysis showed a quite strong antioxidant activities, and defended DNA damage effectively. Anti-Alzheimer activity was evaluated by acetylcholinesterase (AChE) and prolyl endopeptidase (PEP) enzyme assays. Those enzymes were widely distributed in various organs, particularly in the brain. AChE degrade the neurotransmitter in the brain which brings the disease known as Alzheimer disease. PEP in brain of the dementia patient has been discovered to participate in the production of amyloid precursor protein from insoluble protein. The results revealed that Flavourzyme and Dextrozyme hydrolysates showed the highest AChE inhibitory activities in C. fragile hydrolysates while Flavourzyme and AMG showed the highest inhibitory activities in P. tenera hydrolysates. PEP inhibitory activity was higher in Alcalase and Dextrozyme hydrolysates from C. fragile hydrolysates while Protamex and Viscozyme hydrolysates showed the highest inhibitory activities among P. tenera hydrolysates. In addition nitric oxide (NO) inhibitory activities of C. fragile and P. tenera hydrolysates were evaluated in lipopolysaccharide (LPS) induced macrophage RAW264.7 cells. First cytotoxicity of the hydrolysates were evaluated at 50, 100, 250 μg/mL concentrations. Then, the nitrite level was evaluated to express inflammatory activity. The result revealed that Neutrase hydrolysates showed higher nitrite inhibitory activity in C. fragile hydrolysates while Flavourzyme hydrolysates showed the highest inhibitory activities in P. tenera hydrolysates. These findings revealed that C. fragile and P. tenera hydrolysates showed a quite strong antioxidant, anti-Alzheimer's and anti-inflammatory activities. Also, these results may help to formulate a recipe to develop a physiologically active functional food material.
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