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Kafe 바로가기인삼 또는 홍삼은 예로부터 가장 진귀한 생약재 중의 하나로 사용되고 있으며, 현대 과학적 연구를 통하여 신진대사 촉진, 독성물질 해독, 간 보호, 간 재생 촉진, 알코올 해독 촉진, 고지혈증 개선, 당뇨병 개선, 고혈압 개선 등 생리활성효과가 밝혀지면서 그 이용성이 증가하는 한편 홍삼을 활용한 제품개발이 활발히 이루어지고 있다. 최근 들어 Monascus 속의 ...
인삼 또는 홍삼은 예로부터 가장 진귀한 생약재 중의 하나로 사용되고 있으며, 현대 과학적 연구를 통하여 신진대사 촉진, 독성물질 해독, 간 보호, 간 재생 촉진, 알코올 해독 촉진, 고지혈증 개선, 당뇨병 개선, 고혈압 개선 등 생리활성효과가 밝혀지면서 그 이용성이 증가하는 한편 홍삼을 활용한 제품개발이 활발히 이루어지고 있다. 최근 들어 Monascus 속의 홍국균이 생산하는 홍국색소는 식품첨가물로 이용되고 있으며, monacolin K, mevinolin, lovastatin, γ-aminobutyric acid(GABA), acethylcholine과 같은 생리활성물질은 콜레스테롤 생합성 효소(HMG-CoA reductase) 활성 억제, 혈압상승 억제, 혈전 용해 작용 및 항산화 활성과 같은 유효성 검증에 관한 많은 연구결과가 보고되고 있다. 따라서 홍국의 우수한 생리활성 효능 때문에 이를 새로운 건강기능식품 개발에 활용하려는 연구가 활발하게 이루어지고 있는 가운데 홍국을 소재로 한 발효 쌀, 된장, 고추장, 메밀, 콩 등이 상품화 되고 있다. 본 연구에서는 홍삼을 홍국으로 발효시켜 홍삼과 홍국의 유용성분을 최대한 활용할 수 있는 상승효과로 간 기능 개선 및 알코올성 간 질환 개선 효능을 탐색할 목적으로 일반이화학적 특성과 동물 임 실험을 통해 생리활성을 규명하고자 하였다. 홍국(Monascus purpureus)으로 고체 발효시킨 홍국발효홍삼의 일반 이화학적 특성을 조사한 결과, 홍삼 및 홍국발효홍삼의 추출 수율은 수용성 5.83% 및 6.58%, 에탄올 0.98% 및 0.62%, 메탄올 3.04% 및 1.27%로 수용성 추출에서 수율이 가장 높았다. 홍삼 및 홍국발효홍삼의 총 당도는 23% 및 17% (1% 추출물 중에 각각 0.23% 및 0.17%)로 홍삼에서 약간 높았으며, 1% 추출물 중에 가용성 고형분은 각각 0.6 및 0.5 Brix로 총 당도 결과와 마찬가지로 홍삼에서 약간 높았다. 총 폴리페놀 화합물 함량은 홍삼보다 홍국발효홍삼 추출물에서 높았으며, 에탄올 추출물에서 가장 높았고 물 추출물에서 가장 낮았다. 홍삼 및 홍국발효홍삼의 미네랄 함량은 K가 22,386 및 16,936 ppm으로 가장 많이 함유되어 있었고, 다음으로 Ca이 각각 3,693 및 2,310 ppm으로 함유되어 있었고, Mg는 각각 2,647 및 2,703 ppm, Na는 각각 103 및 109 ppm, Fe는 각각 115 및 42 ppm, Zn은 각각 57 및 62.3 ppm이 함유되어 있었다. 홍삼의 구성 아미노산 분석 결과, arginine이 1,900 mg/100 g으로 전체 구성아미노산의 27.0%로 가장 많이 함유되어 있었고, 그 다음으로 aspartic acid 960 mg/100 g (13.66%), glutamic acid 890 mg/100 g (12.66%), leucine 420 mg/100 g (5.97%) 순으로 함유되어 있었다. 홍국발효홍삼의 구성 아미노산 중에서는 arginine이 2,030 mg/100 g으로 전체 구성아미노산의 26.3%로 가장 많이 함유되어 있었다. 홍국발효홍삼에서 arginine 다음으로 glutamic acid 900 mg/100 g (11.66%), aspartic acid 890 mg/100 g (11.53%), leucine 560 mg/100 g (7.25%) 순으로 함유되어 있었다. Aspartic acid 및 lysine 두 아미노산을 제외한 모든 아미노산에서 홍국 발효에 의해 증가된 것으로 나타났다. 홍삼 및 홍국발효홍삼의 유리 아미노산 분석 결과, 홍삼에서는 asparagine이 293.12 mg/100 g으로 가장 높았고, 그 다음으로 aspartic acid 94.53 mg/100 g, arginine 77.23 mg/100 g 및 L-glutamic acid 62.79 mg/100 g 순으로 높았다. 홍국발효홍삼의 유리아미노산은 구성아미노산과 마찬가지로 arginine이 65.34 mg/100 g으로 가장 많이 함유되어 있었으나, 그 다음으로 glutamic acid 29.96, L-aspartic acid 21.93 및 L-alanine 21.63 mg/100 g 순으로 함유되어 있었다. 홍삼 및 홍국발효홍삼의 지방산 분석결과 n=6 계열의 불포화지방산이 전체 지방산의 80.6% 및 59.5%를 차지하였는데, 특히 홍삼에서 23.9%의 arachidinic acid 지방산이 홍국발효에 의해서는 검출되지 않는 특이한 점이 발견되었다. 홍삼 및 홍국발효홍삼의 saponin(ginsenosides) 성분 함량은 각각 104.19 mg/g (1.04%) 및 94.27 mg/g (0.94%) 함유되어 있었으며, ginsenosides 성분 분석에서 홍삼에는 Rb1, Rb2, Rc, Re, Rg1 및 Rf 성분이 각각 23.80, 5.88, 6.88, 7.46, 4.37 및 2.14 mg/g으로 전체의 89.32%를 차지하였으며, 홍국발효홍삼의 경우는 Rb1, Rb2, Rc, Re, Rg1 및 Rf 성분이 각각 14.22, 5.60, 6.29, 4.07, 2.52 및 1.95 mg/g으로 전체의 75.82%를 차지하여 발효로 인한 함량 차이가 있었다. 홍삼 및 홍국발효홍삼의 PPD 농도가 각각 26.74% 및 26.35%가 함유되어 있었으며, PPD의 주요 성분으로 Rb1이 23% 이상을 차지할 정도로 많은 함량을 나타내었다. 이들의 주요 미량 성분인 ginsenoside Rh1, Rd, Rg2 및 Rg3는 주요 성분인 ginsenosides Rg1, Re, Rf, Rb1, Rc 및 Rb2로부터 홍국 Monscus purpureus에 의해 발효되는 과정에서 증가된 것으로 보여진다. 특히 Rh1, Rd, Rg2s, Rg2r, Rg3s 및 Rg3r 성분은 홍삼에 함유된 함량에 비해 홍국발효홍삼에서 각각 2.38, 181, 138, 155, 268 및 270%씩 증가한 것으로 나타나 발효에 의해 증가되었음을 보여주었다. Ginsenoside Rd 성분은 홍삼과 홍국발효홍삼에 각각 2.88 mg/g (2.76%) 및 5.21 mg/g (5.23%) 함유되어 홍국 발효에 의해 181% 증가를 보였으며, 이는 홍삼의 주요 성분인 ginsenoside Rd1이 홍삼 23.8 mg/g에서 홍국발효홍삼에서 14.22%로 감소함으로써 발효과정 중에 Rd와 같은 다른 성분으로 전환되었을 것으로 보여진다. 홍삼 및 홍국발효홍삼 추출물의 DPPH radical 소거정도에 의한 항산화 활성은 시판 합성 항산화제인 BHT 0.05% 및 0.1% 처리에 의해서 90.85% 및 95.33%로 높은 활성을 보였으며, 홍삼 및 홍국발효홍삼 추출물의 항산화 활성은 0.05% 보다는 0.1%의 높은 처리 농도에 의해 증가 경향을 보였다. 또한 수용성, 에탄올, 메탄올 추출물 모두 홍삼 추출물 보다는 홍국발효홍삼 추출물에서 항산화 활성이 약간씩 높은 것으로 나타났다. 불포화 지방산인 linolenic acid (C18:1)를 이용한 thiocyanate 방법으로 항산화 활성을 대조군에 대한 상대 활성으로 나타낸 결과, 홍삼 메탄올 추출물에서 가장 저해 활성이 높았고, 홍국발효홍삼 에탄올 추출물에서 가장 높았으나 두 시료간에 큰 차이는 없었고 약 40% 이하의 활성을 나타내었다. 또한 TBA법으로 항산화 활성을 측정한 결과 홍삼 및 홍국발효홍삼 추출물에서 메탄올, 에탄올, 물 추출물 순으로 높은 항산화 활성을 보였다. 홍삼 및 홍국발효홍삼의 혈전용해 활성 측정 결과, 홍삼의 물 추출물과 메탄올 추출물 사이에 큰 차이는 없었으며, 홍국발효홍삼의 경우 물 추출물 보다는 메탄올 추출물에서 항혈전 활성이 높은 것으로 나타났다. 또한 홍삼 추출물 보다는 홍국발효홍삼에서 항혈전 활성이 높은 것으로 나타나 홍국발효에 의해 활성이 생성된 것으로 사료되어진다. Tyrosinase 활성 저해 효과는 홍삼 및 홍국발효홍삼에서 70% 메탄올 추출물이 물 추출물보다 tyrosinase 저해 활성이 높았으며, 홍삼 메탄올 추출물이 홍국발효홍삼 메탄올 추출물보다 활성이 높은 것으로 나타났다. 한편 대조구로 사용한 kojic acid 500 μM에서는 60%의 tyrosinase 활성 저해 효과가 있었다. 홍국발효홍삼을 정상식이 중에 1% 수준으로 첨가하여 4주간 흰쥐에 급여한 후 혈청 임상생화학적 특성과 조직 내 항산화 활성 및 간 조직 검사를 조사하였다. 체중 증가량은 대조군에 비해 silymarin군에서 7.8% 증가하였고, 홍삼 및 홍국발효홍삼군에서는 7.3% 및 13.6% 각각 감소하였으나 모든 실험군에서 통계상 유의적인 차이는 없었다. 식이섭취량 및 음료섭취량에서도 각 실험군간에 유의적인 차이는 없었다. 체중에 대한 간 상대 중량은 대조군에 비해 silymarin 및 홍삼군에서는 유의적인 차이가 없었으나, 홍국발효홍삼군에서는 유의적인 증가를 나타내었다. 신장의 상대 중량은 대조군에 비해 silymarin군에서 감소 경향을 보였고, 홍삼 및 홍국발효홍삼군에서는 증가 경향을 보였다. 그러나 비장, 심장, 고환, 고환주위지방 및 신장주변지방은 각 실험군간에 유의적인 차이가 없었다. 간 손상의 임상적 지표로 사용되고 있는 ALT, AST, γ-GTP 및 LDH 활성을 측정한 결과, ALT 활성은 대조군에 비해 silymarin군에서 유의적으로 증가하였고, 홍삼군에서는 증가 경향을 보인 반면 홍국발효홍삼군에서는 대조군과 차이가 없었다. AST 활성은 대조군에 비해 silymarin군과는 차이가 없었으나, 홍삼 투여군 및 홍국발효홍삼군에서는 각각 증가경향 및 감소경향을 보였다. γ-GTP 활성은 대조군에 비해 silymarin군 및 홍삼군과는 유의적인 차이가 없었으나, 홍국발효홍삼군에서는 현저하게 저하하였다. LDH 활성은 각 실험군간에 현저한 차이는 없었다. 혈중 총 지질 농도는 대조군에 비해 silymarin군에서 유의적으로 감소하였고, 홍삼군에서는 감소경향을 보인반면 홍국발효홍삼군에서는 유의적인 증가를 나타내었다. 혈중 중성지질 농도도 비슷한 경향을 나타내었다. 그러나 혈중 유리지방산 농도는 각 실험군간에 유의적인 차이는 없었다. 혈청 총 콜레스테롤 농도가 대조군에 비해 silymarin, 홍삼 및 홍국발효홍삼 투여군에서 각각 저하경향을 보였다. 혈중 HDL-콜레스테롤 농도는 대조군에 비해 silymarin 및 홍삼군과는 유의적인 차이가 없었으나, 홍국발효홍삼군에서는 유의적으로 증가하였다. 따라서 총 콜레스테롤 농도에 대한 HDL-콜레스테롤 농도의 비로 나타내는 동맥경화지수(AI)는 대조군에 비해 silymarin 및 홍삼군에서 유의적으로 감소하였고, 홍국발효홍삼군에서도 현저하게 감소하였다. 혈액 단백질인 total protein, globulin, albumin 농도는 각 실험군간에 유의적인 차이가 없었다. 생체막 지질의 과산화물 생성 정도의 지표로 알려져 있는 TBARS를 측정한 결과, 간 조직에서 대조군에 비해 silymarin 및 홍삼군에서 감소경향을 보였으나, 홍국발효홍삼군에서는 유의적으로 감소하였다. 심장 조직의 과산화지질 농도는 대조군에 비해 silymarin군에서는 차이가 없었으나, 홍삼 및 홍국발효홍삼군에서는 유의적으로 증가하였다. 비장 조직에서는 홍국발효홍삼군에서만 유의적으로 감소하였고, 신장에서는 각 실험군간에 현저한 차이는 없었다. 고환 조직에서는 대조군에 비해 silymarin 및 홍국발효홍삼군에서 유의적으로 증가하였고, 홍삼군에서는 증가경향을 나타내었다. 특히 홍국발효홍삼은 간 조직내에서 높은 항산화 활성을 나타내어 이에 관련한 조직 내 항산화 관련 물질을 분석하였다. 간 조직 중의 비헴철 함량은 대조군에 비해 각 실험군간에 통계상의 유의적인 차이는 없었지만 홍국발효홍삼군에서 19% 낮은 것으로 나타났다. 한편, 생체 내 항산화 물질로 잘 알려져 있는 간 조직 중의 아연 농도는 각 실험군간에 유의적인 차이는 없었다. 체내 항산화작용 물질로 잘 알려진 glutathione 농도는 대조군에 비해 silymarin군에서 유의적으로 증가하였으며, 홍삼군에서는 증가경향을 보였고, 홍국발효홍삼군에서는 현저하게 증가하였다. 간 조직의 조직학적 검사를 실시한 결과 대조군에서는 혈관을 중심으로 간소엽 구조가 잘 유지되었으며, 간세포들은 풍부한 호산성 세포질과 둥근핵을 가지고 있었고 간세포판은 대부분 한층으로 잘 유지되어 있었으며, silymarin, 홍삼군 및 홍국발효홍삼군에서도 대조군과 같은 현상을 보였다. 홍국발효홍삼을 식이 중에 1% 수준으로 첨가하여 30% 알코올과 함께 4주간 흰쥐에 급여한 후 혈청 임상생화학적 특성과 조직 내 항산화 활성 및 간 조직 검사를 조사하였다. 체중 증가량은 정상 대조군(NC)에 비해 알코올 투여 모든 실험군에서 통계상 유의적으로 감소되었고, 알코올 대조군(AC)에 비해 홍국발효홍삼군에서 유의적으로 체중이 감소하였으나, 홍삼군에서는 오히려 약간 증가하는 경향을 보였다. 식이 섭취량은 정상 대조군에 비해 알코올 투여 모든 실험군에서 유의적으로 감소하였으나, 그러나 알코올 투여 실험군 내에서는 홍국발효홍삼에서 식이 섭취량이 증가하였다. 체중 당 간 무게인 상대중량(%)은 각 실험군간에 유의적인 차이는 없었지만 알코올 대조군의 2.79%에 비해 홍국발효홍삼군에서 3.02%로 약간 증가하는 경향을 나타내었다. 신장, 심장, 비장의 상대중량은 각 실험군간에 유의적인 차이가 없었으나 고환 중량은 정상 대조군에 비해 알코올 투여 모든 실험군에서 유의적으로 증가하였고, 홍삼 투여군에서만 증가 경향을 보였다. 부고환 주변 지방과 신장 주변 지방의 상대 중량은 정상 대조군에 비해 알코올 투여 모든 실험군에서 유의적으로 감소하였다. 혈중 알코올 농도는 정상 대조군의 혈중에서는 검출되지 않았으나, 알코올 대조군에서 가장 높았으며, 양성 대조군에서 가장 낮았고, 홍삼군 및 홍국발효홍삼군은 같은 정도로 낮게 나타났다. 혈중 아세트알데히드 농도는 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 32.4% 증가하였으나 통계상의 유의차가 없었고, 이러한 증가는 양성 대조군 19.1%, 홍삼 투여군 21.3% 및 홍국발효홍삼군 31.1%씩 각각 감소하였으나 역시 통계상의 유의적인 차이는 나타나지 않았다. ADH 활성은 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 10.9% 감소경향을 보였으나, 알코올 대조군에 비해서는 양성 대조군에서 30.4% 유의적으로 활성이 증가하였고, 홍삼 및 홍국발효홍삼군에서 각각 6.4% 및 17.2% 활성이 증가하는 경향을 보였다. ALDH 활성은 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 19.7% 감소하는 경향을 보였으며, 알코올 대조군에 비해서는 양성 대조군에서 ALDH 활성이 34.2% 유의적으로 증가하였고, 홍삼군 및 홍국발효홍삼군에서는 각각 21.1% 및 21.7%씩 각각 증가하는 경향을 나타내었다. 간 독성을 나타내는 혈중 ALT 활성은 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 72.9% 유의적으로 증가하였고, 이러한 증가는 양성대조군 및 홍삼군에서는 큰 차이 없이 비슷한 수준을 보였으나 홍국발효홍삼군에서는 15.9% 통계상의 유의적인 차이 없이 감소경향을 나타내었다. AST 활성은 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 18.8% 증가하는 경향을 보였고, 알코올 대조군에 비해 양성 대조군은 큰 차이가 없이 비슷한 수준을 보였고, 홍삼군에서는 15.0% 통계상의 유의적인 감소 없이 감소경향을 나타내었으나, 홍국발효홍삼군에서는 40.1% 유의적인 차이를 나타내었다. γ-GTP 활성은 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 11% 증가하는 경향을 보였고, 이러한 증가는 양성 대조군에서 52% 유의적으로 감소하여 ALT 및 AST 활성과는 다른 양상을 보였고, 홍삼군에서γ-GTP 활성은 통계상의 유의적인 감소 없이 감소경향을 나타내었으나, 홍국발효홍삼군에서는 94.6% 유의적인 차이를 나타내었다. LDH 활성은 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 9.4% 증가하는 경향을 보였고, 알코올 대조군에 비해서는 양성 대조군에서 45.4%, 홍삼군에서 43% 및 홍국발효홍삼군 42.4% 유의적으로 감소하여 홍삼 또는 홍국발효홍삼 시료와 silymarin의 효능 대비 면에서는 유의적인 차이가 없었다. 혈중 총 지질 농도는 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 21% 증가하는 경향을 보였고 이러한 증가는 양성 대조군 및 홍국발효홍삼군에서 각각 21.4% 및 19.4% 감소경향을 보였으나, 홍삼군에서 26.6% 유의적으로 감소하였다. 혈중 중성지질 농도는 정상 대조군, 알코올 대조군, 홍국발효홍삼군 사이에서는 현저한 차이가 없었으나, 이들 실험군에 비해 양성 대조군 및 홍삼군에서 유의적으로 감소하였다. 혈중 유리지방산 농도는 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 52.8% 유의하게 증가하였고, 알코올 대조군에서 이러한 증가는 양성 대조군 및 홍국발효홍삼 군에서 각각 24.6% 및 13.8% 감소경향을 보였고, 홍삼군에서 32.8% 유의적인 감소를 나타내었다. 혈청 총 콜레스테롤 농도가 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 57.6% 유의적인 증가를 나타내었으나, 다른 실험군에서는 알코올 투여 대조군 보다는 낮았지만 통계상의 유의적인 감소는 없었다. 혈중 HDL-콜레스테롤 농도는 정상 대조군에 비해 알코올 투여군 모두에서 증가하는 경향을 보였는데, 알코올 대조군에서 13.4%, 양성 대조군에서 22.9%, 홍삼군에서 23.9% 및 홍국발효홍삼군에서 47.4%로 나타났다. 한편 홍국발효홍삼군은 알코올 대조군 보다도 29% 높은 HDL-콜레스테롤 농도를 나타내었다. 총 콜레스테롤 농도에 대한 HDL-콜레스테롤 농도의 비로 나타내는 동맥경화지수(AI)는 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 증가한 반면 양성 대조군 및 홍삼군에서 감소경향을 보였고, 홍국발효홍삼군에서는 유의적인 감소를 나타내었다. 생체막 지질의 과산화물 생성 정도의 지표로 알려져 있는 TBARS를 측정한 결과, 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 과산화지질 농도는 간장, 심장, 비장, 고환에서 유의적으로 증가하였고, 신장에서는 차이가 없었다. 간 조직 내에서 과산화지질 농도는 정상 대조군, 알코올 대조군 및 양성 대조군 사이에서는 유의적인 차이가 없었다. 그러나 알코올 대조군에 비해 홍삼군 및 홍국발효홍삼군에서 각각 22.3% 및 41.9% 유의적으로 감소하였다. 신장 조직 중의 과산화지질 농도는 알코올 대조군에 비해 양성 대조군에서는 감소경향을 나타내었고, 홍국발효홍삼군에서는 유의적인 감소효과가 관찰되었다. 이러한 홍국발효홍삼군에서 유의적인 감소효과는 심장, 비장, 고환 조직에서 모두 관찰되는 공통점으로 홍국의 효과와는 다른 양상을 보였다. 조직 중의 비헴철 함량은 정상 대조군에서 0.56 ppm에 비해 알코올 대조군(AC)은 0.83 ppm으로 유의적으로 증가하였으며 홍국발효홍삼군에서는 홍삼군과는 차이가 없었으나 양성 대조군과 홍국발효홍삼군에서는 유의적으로 감소하였다. 한편, 생체 내 항산화 물질로 잘 알려져 있는 간 조직 중의 아연 농도는 정상 대조군에서 0.32 ppm에 비해 알코올 대조군은 0.22 ppm으로 유의적으로 감소하였으며, 양성 대조군 0.22 ppm, 홍삼군 0.19 ppm 및 홍국발효홍삼군 0.24 ppm으로 실험군간에는 유의적인 차이가 관찰되지 않았으나 홍국발효홍삼군에서 0.24 ppm으로 약간 증가 경향을 보였다. 체내 항산화작용 물질로 잘 알려진 glutathione 농도는 정상 대조군에 비해 알코올 대조군에서 유의적으로 감소하였고, 이러한 감소현상은 양성 대조군과 홍삼군에서는 증가경향을 보였고, 홍국발효홍삼군에서는 유의적으로 증가하였다. 실험동물을 해부한 직후 간 조직을 적출하여 조직학적 검사를 실시한 결과 정상 대조군에서는 혈관을 중심으로 간소엽 구조가 잘 유지되었으며, 간세포들은 풍부한 호산성 세포질과 둥근핵을 가지고 있었고 간세포판은 대부분 한층으로 잘 유지되어 있었다. 그러나 알코올 대조군에서는 간 세포의 소포성 지방 변성이 소엽 중심대에 주로 나타나 있고, 간장에 전체적으로 지방 세포들이 균일하게 배열되어 있을 뿐만 아니라 그 크기와 숫자도 많이 증가하여 지방간이 유발된 것을 알 수 있었다. 한편, 양성 대조군군, 홍삼 투여군 및 홍국발효홍삼군에서는 알코올 대조군에 비해 간세포의 소포성 지방세포들이 현저히 감소함으로써 지방간 개선효과가 있는 것으로 판단되었다. 이상의 실험결과 홍국발효홍삼은 홍삼과 홍국의 상호작용에 의한 시너지 효과로 알코올 투여 동물실험에서 혈중 알코올 및 아세트알데히드 농도 감소, 간 조직에서 알코올 및 아세트알데히드 분해 효소의 활성 증가, 간 기능 지표로 활용되는 혈중 AST, ALT, γ-GTP, LDH 활성 감소, 간 조직 검사를 통한 지방간 억제 효과, 조직 내 항산화 활성 등을 확인함으로써 간 기능 개선과 알코올성 간 질환에 효과적인 것을 과학적으로 증명함으로써 향후 간 독성 개선과 숙취해소 효능을 가지는 건강기능식품 개발 가능성이 높은 소재로 판단되어 진다.Ginseng(root of Panax ginseng C.A. Meyer) is widely used in Asian countries as a traditional medicine for various pharmacologic, clinic and physiologic effects, such as anticancer activity, protection against circulatory shock, promotion of hematopoiesis, and modulation of immune functions and cellular metabolic processes involving carbohydrates, fats, and proteins. The fermentation products of Monascus, rice solid-state fermentation, have been used as health foods for centuries in the United States and many Asian countries such as Japan, Taiwan, China, Korea, Thailand, the Philippines, and Indonesia. The most important bioactive compound isolated from Monascus is monacolin K, which is identical to the potent cholesterol-lowering, antiatherosclerotic drug lovastatin, a 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A(HMG-CoA) reductase inhibitor. MFRG may also be an ideal candidate for the hepatoprotective effect as well as antioxidative effect in alcohol feeding rats. Therefore, MFRG was fermented by Monascus purpureus KCCM 12002 strain using RG, and the alcoholic hepatoprotectic, hypolipidemic and antioxidative activities of MFRG was investigated in the present study. The first study was investigated the chemical characteristics of Monascus-fermented Korean red ginseng(MFRG). The measurements of their bioactive total phenolic compounds and minerals, and extract yield were obtained. The extract yield of each solvent extracted from MFRG and RG was water by 6.58% and 5.83%, ethanol by 0.62% and 0.98%, and methanol by 1.27% and 3.04%, respectively. Total phenolic compounds were higher in all solvents extracted from MFRG than that from RG. Major mineral contents(ppm) of MFRG and RG were K by 16,936 and 22,386, Ca by 2,310 and 3,693, Mg by 2,703 and 2,647, respectively. Major compositional amino acids of RG and MFRG were arginine, aspartic acid, glutamic acid, and leucine. The concentrations of major compositional amino acids in RG(mg/100 g) were arginine by 1,900(27.0% for total amino acids), aspartic acid by 960(13.66%), glutamic acid by 890(12.66%), and leucine(5.97%). The concentrations of major compositional amino acids in MFRG(mg/100 g) were arginine 2,030(26.3% for total amino acids), glutamic acid 900(11.66%), aspartic acid(11.53%), and leucine 560(7.25%). Major free amino acids of RG and MFRG were asparagine, L-aspartic acid, L-arginine, and L-glutamic acid. The concentrations of major free amino acids in RG(mg/100 g) were asparagine by 293.12, L-aspartic acid by 94.53, arginine by 77.23, and L-glutamic acid by 62.79. The concentrations of major free amino acids in MFRG(mg/100 g) were arginine by 65.34, glutamic acid by 29.96, L-aspartic acid by 21.93, and L-alanine by 21.63. Major fatty acids of RG and MFRG contained by 59.6% 및 62.8% n-6 polyunsaturated fatty acids(PUFA) such as linolenic acid, respectively. Especially, the concentration of arachidonic acid was 23.9% in RG, but not detected in MFRG. The contents of ginsenosides Rb1, Re, Rc, Rb2, and Rg1 in RG were 23.80, 7.46, 6.88, 5.88, and 4.37 mg/g, respectively, and these contained 89.32% fro total ginsenosides. The contents of ginsenosides Rb1, Re, Rc, Rb2, and Rg1 in FRG were 14.22, 4.07, 6.29, 5.60, and 2.52 mg/g, respectively, and these contained 75.82% fro total ginsenosides. These minor ginsenosides such as Rh1, Rd, Rg2, and Rg3 were increased in MFRG suggest that these ginsenosides products converted by hydrolying sugar moietis of the major ginsenosides such as Rg1, Re, Rf, Rb1, Rc and Rb2 by Monascus purpureus fermentation. PPD content in RG and MFRG were 26.74% and 26.35%, respectively. The contents of gensenoside Rb1 in RG and MFRG were 23.80% and 14.22%, respectively. Ginsenoside Rd concentrations in RG and MFRG were 2.76% and 5.23% for the total crude saponin, respectively. When RG is fermented by Monascus purpureus, the major ginsenosides Rg1, Re, Rf, Rb1, Rc and Rb2 were converted to the minor ginsenosides Rh1, Rd, Rg2s, Rg2r, Rg3s, and Rg3r. Ginsenoside Rb1 is the most predominant compound in MFRG. Additionally, the comparative effects of the fibrinolytic and tyrosinase inhibition activities were investigated. When fibrinolytic activities of the water and 70% methanol extracts from RG and MFRG were measured as clear zone after 3 hr incubation period at 37℃, these were not significant different between water and methanolic extract in RG, but fibriolytic activity was higher in the methanolic extract of MFRG than that in the water extract of MFRG. These result showed that fibriolytic activity was higher in the Monascus-fermented RG than RG. Tyrosinase inhibition activity was higher in the methanolic extract of RG than that in MFRG and it was higher in the methanolic extracts of RG or MFRG than that in the water extract. However, tyrosinase inhibition activity was 60% by 500 μM kojic acid treatment. The comparative activities of water, ethanol, and methanol extracts from MFRGE and Korean red ginseng(RG) were tested by in vitro antioxidative models of linoleic acid peroxidation by thiocyanate and thiobarbituric acid(TBA) methods and DPPH(α,α'-diphenyl-β-picrylhydrazyl) radical scavenging activities. The DPPH radical scavenging activities were higher in all solvents extracted from MFRG than that from RG, however, these all extracts exhibited a relatively low level of radical-scavenging activity compared with the butylated hydroxytoluene(BHT). In antioxidative activities determined by TBA method using linoleic acid peroxidation, methanol extract from MFRG and RG showed the highest antioxidative activity at 0.05% concentration. These results may provide the basic data to understand the biological activities of bio-active materials derived from MFRG. The second study was investigated the effects of Korean red ginseng(RG) and Monascus-fermented Korean red ginseng(MFRG) on the contents of serum lipids and tissues lipid peroxidation in the normal dietary feeding rats. Body weight gain, food intake, and water consumption were not significantly different in all experimental groups. Relative liver weight was significantly increased in MFRG group compared in control group. Relative kidney weight was tended to decrease in silymarin group, but were tended to increase in RG and MFRG groups. However, relative weights of spleen, heart, perirenal and epididymal adipose tissues were not significantly different in all experimental groups. The activity of ALT was significantly increased in silymarin group compared to control group, but was tended to increased in RG group. The activity of AST was tended to increased in RG group compared to control group, but was tended to decreased in MFRG group. The activity of γ-GTP was significantly decreased in MFRG group compared to control group. However, LDH activity was not significantly different in all experimental groups. Contents of serum total lipid and triglyceride were significantly decreased in silymarin group and was significantly increased in MFRG group compared to control group, but tended to decreased in RG group. Serum contents of total cholesterol were tended to decreased in silymarin, RG, and MFRG groups compared to control group. HDL-cholesterol contents was significantly increased in MFRG group, but were not significantly different in other groups. At the same time, atherogenic index(AI) was also significantly decreased in silymarin, RG and MFRG groups compared to control group, this effect was more pronounced in MFRG group. Serum contents of total protein, globulin, and albumin were not significantly different in all experimental groups. Content of thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) in the liver was significantly decreased in MFRG group and tended to decreased in silymarin and RG groups compared to control group. Contents of liver nonheme ion and zinc were not significantly different in all experimental groups. The hepatic glutathione concentration was significantly increased in silymarin and MFRG groups, and it showed the antioxidant ability of glutathione. Hepatic morphology in all experimental groups revealed clear-cuthepatic lobules with the uniform pattern of the polyhedral hepatocytes radiating towards the periphery from the central vein. The third study was investigated the effects of Korean red ginseng(RG) and Monascus-fermented Korean red ginseng(MFRG) on the contents of serum lipids and tissues lipid peroxidation and the alcoholic hepatotoxicity in the alcohol feeding rats(AC group). Serum contents of total lipid and free fatty acid in alcohol feeding rats were significantly increased, but these increase were tended to decrease in AMFRG group. Content of serum triglyceride was also significantly decreased in AMFRG group compared other groups. Serum content of total-cholesterol was significantly increased in AC group compared to normal control(NC) group, whereas not significantly different between AC group and AMFRG group. Content of HDL-cholesterol in serum was slightly increased in AC group compared to NC group, but this increase in AC group was more significantly increased in AMFRG group. At the same time, atherogenic index(AI) was also significantly decreased in AMFRG group compared to AC group. The activities of serum alanine aminotransferase(ALT), aspartate aminotransferase(AST), γ-glutamyl transpeptidase(γ-GTP), and lactate dehydrogenase(LDH) were highly increased in alcohol control(AC) group relative to the normal group. Also, a highly significant increase in the blood alcohol level in AC group was observed. Administration of MFRG markedly prevented alcohol-induced elevation of the activities of serum ALT, AST, γ-GTP and LDH, and the level of blood alcohol, and these reduced levels reached to that of NC group. Acetaldehyde contents were not significantly different in all experimental groups. Hepatic Alcohol dehydrogenase and acetaldehyde dehydrogenase activities were significantly increased in AS group compared to AC group, but tended to increased in RG and MFRG groups. AC group induced the marked accumulation of small lipid droplets, hepatocytes necrosis and inflammation, but MFRG group attenuated to alcohol-induced accumulation of small lipid droplets and hepatocyte necrosis in the liver. Antioxidative activities of RG and MFRG on the lipid peroxidation contents of tissues in rats were also studied in vivo by measuring the formation of thiobarbituric acid reactive substances(TBARS). Contents of thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) in the liver, heart, spleen and testis were significantly increased in AC group compared to NC group, but these increase were significantly decrease in AMFRG group. Contents of liver nonheme ion was increased in AC group and was significantly decreased in AMFRG group, which suggested that lipid peroxidation contents are inversely correlated with liver nonheme ion content. The hepatic glutathione concentration was significantly decreased in AC group, but this content was significantly increased in AMFRG group, and it showed the antioxidant ability of glutathione. These results suggested that Monascus-fermented Korea red ginseng may have anti-atherogenic index(AI) and hepatoprotective effects as well as antioxidant activity by reduced tissues oxidative stress in alcohol feeding rats.
저자 | 박진철 |
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학위수여기관 | 동아대학교 대학원 |
학위구분 | 국내박사 |
학과 | 의생명과학과 |
발행연도 | 2010 |
총페이지 | ⅹⅵ, 179 p. |
키워드 | 홍국발효홍삼 Ginsenosides 간 독성 실리마린 황산화활성 |
언어 | kor |
원문 URL | http://www.riss.kr/link?id=T11960882&outLink=K |
정보원 | 한국교육학술정보원 |
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