[학위논문]질량분석법을 이용한 복분자 발효 식초 분석 및 건강 기능성효과 MS-based metabolomic evaluations for traditional Rubus coreanus vinegar and its in-vivo nutraceutical effects원문보기
식초는 항당뇨, 항비만 및 면역조절 등과 같이 다양한 효능을 가진 전통적인 발효식품 중 하나이다. 최근에 건강용 발효 식초에 대한 관심이 급증하면서 곡물 및 과즙원료 등의 함량이 높고 유기산 및 아미노산이 풍부한 고품질 발효 식초의 개발 또한 증가하고 있는 추세이다. 이는 제조에 사용되는 원료와 처리방식에 따라 다른 효능을 나타낸다고 알려져 있어 관련 효능과 성분 분석 연구 또한 필요한 추세이다. 본 연구에서는 서로 다른 원료를 사용하여 만든 전통발효 및 산업적 식초의 포괄적인 ...
식초는 항당뇨, 항비만 및 면역조절 등과 같이 다양한 효능을 가진 전통적인 발효식품 중 하나이다. 최근에 건강용 발효 식초에 대한 관심이 급증하면서 곡물 및 과즙원료 등의 함량이 높고 유기산 및 아미노산이 풍부한 고품질 발효 식초의 개발 또한 증가하고 있는 추세이다. 이는 제조에 사용되는 원료와 처리방식에 따라 다른 효능을 나타낸다고 알려져 있어 관련 효능과 성분 분석 연구 또한 필요한 추세이다. 본 연구에서는 서로 다른 원료를 사용하여 만든 전통발효 및 산업적 식초의 포괄적인 대사체프로파일링과 항산화 활성 평가를 진행하였고, 이를 통하여 다른 식초에 비해 전통 발효를 진행한 복분자 식초가 높은 항산화력을 보였으며, 항산화 활성과 상관관계가 있는 대사산물을 확인하였다. 또한 이러한 복분자 발효식초의 초산 발효 기간 별 대사체 변화를 고상 미세 추출법과 가스 크로마토그래피 질량분석을 결합한 분석법을 통해 조사하였다. 발효 0일을 시작으로 3일, 6일에서의 변화를 보였고 9일에서 13일까지는 그에 비해 서서히 변화함을 알 수 있었다. 발효 시기에 따라 유기산, 당과 당 유도체, 알코올, 카르복실산, 에스터, 터펜 등 총 27개의 차이 나는 휘발성 및 비 휘발성 대사체를 규명하였다. 이 중 향기성분들은 발효 시작부터 증가하여 6일에서 가장 큰 함량을 보였고, 그 후 감소하는 경향을 띠었다. 이 성분들은 식초의 향과 맛 등의 품질에 관련된 지표들로 확인 되었으며, 이 시기의 pH와 적정 산도는 일반적으로 복분자 발효 식초의 발효 종료된 시점의 시료와 유사하였다. 이를 바탕으로 복분자 발효식초 식이 동물 실험을 통해 생체 내 대사변화를 두 가지 동물 실험을 통해 진행하였다. 따라서 난소 절제로 골다공증을 유도한 쥐 모델 및 성장기 쥐 모델의 혈액 내 대사체 변화를 가스 크로마토그래피 및 액체 크로마토그래피질량 분석기로 분석하였다. 또한 뼈 형성 및 흡수 인자와 미세 단층촬영법을 분석을 이용하여 뼈의 효능을 평가하였다. 골다공증 유도한 쥐의 혈액 내 대사체 분석 결과, 골다공증으로 증가 혹은 감소된 butyric acid, phenylalanine, glucose, tryptophan, lysophosphatidylcholine 등이 식초 식이 그룹에서 정상수준으로 돌아옴으로써 복분자 발효식초가 항 골다공증과 에스트로겐 조절에 밀접하게 연관 되어 있음을 알 수 있었다. 또한 뼈 관련 인자의 변화와 미세 단층 촬영을 통해 식초 식이 후 골밀도가 향상됨을 확인하였다. 더불어 성장기 쥐 모델 혈액 내 대사체 분석을 동일하게 진행한 결과, 일부 지방산과 lysophosphatidylcholine 등이 식이 섭취에 따라 변화함을 확인하였다. 이는 뼈의 형성과 칼슘 흡수에 관련된 인자였으며, 식초 섭취 그룹에서 이전 연구에서 칼슘 흡수 효능을 보인 카제인나트륨과 유사하게 증가하는 경향을 보였다. 특히, 복분자 발효 식초 식이 섭취군은 다른 그룹에 비해 경골의 신장과 체중 감소에도 효능을 보여 성장기 뼈의 성장에 좋은 영향을 주는 것으로 나타났다. 이상으로 본 연구는 다양한 질량분석기를 이용하여 복분자 발효 식초의 대사산물의 분석과 더불어 식초의 발효 대사의 통합적인 분석 및 해석을 시도 하였고, 내인성 대사변화를 통해 이의 건강 기능성 효능을 규명함으로써 이에 따른 생리학적 변화와 관련된 효능을 포괄적으로 이해할 수 있었다.
식초는 항당뇨, 항비만 및 면역조절 등과 같이 다양한 효능을 가진 전통적인 발효식품 중 하나이다. 최근에 건강용 발효 식초에 대한 관심이 급증하면서 곡물 및 과즙원료 등의 함량이 높고 유기산 및 아미노산이 풍부한 고품질 발효 식초의 개발 또한 증가하고 있는 추세이다. 이는 제조에 사용되는 원료와 처리방식에 따라 다른 효능을 나타낸다고 알려져 있어 관련 효능과 성분 분석 연구 또한 필요한 추세이다. 본 연구에서는 서로 다른 원료를 사용하여 만든 전통발효 및 산업적 식초의 포괄적인 대사체 프로파일링과 항산화 활성 평가를 진행하였고, 이를 통하여 다른 식초에 비해 전통 발효를 진행한 복분자 식초가 높은 항산화력을 보였으며, 항산화 활성과 상관관계가 있는 대사산물을 확인하였다. 또한 이러한 복분자 발효식초의 초산 발효 기간 별 대사체 변화를 고상 미세 추출법과 가스 크로마토그래피 질량분석을 결합한 분석법을 통해 조사하였다. 발효 0일을 시작으로 3일, 6일에서의 변화를 보였고 9일에서 13일까지는 그에 비해 서서히 변화함을 알 수 있었다. 발효 시기에 따라 유기산, 당과 당 유도체, 알코올, 카르복실산, 에스터, 터펜 등 총 27개의 차이 나는 휘발성 및 비 휘발성 대사체를 규명하였다. 이 중 향기성분들은 발효 시작부터 증가하여 6일에서 가장 큰 함량을 보였고, 그 후 감소하는 경향을 띠었다. 이 성분들은 식초의 향과 맛 등의 품질에 관련된 지표들로 확인 되었으며, 이 시기의 pH와 적정 산도는 일반적으로 복분자 발효 식초의 발효 종료된 시점의 시료와 유사하였다. 이를 바탕으로 복분자 발효식초 식이 동물 실험을 통해 생체 내 대사변화를 두 가지 동물 실험을 통해 진행하였다. 따라서 난소 절제로 골다공증을 유도한 쥐 모델 및 성장기 쥐 모델의 혈액 내 대사체 변화를 가스 크로마토그래피 및 액체 크로마토그래피 질량 분석기로 분석하였다. 또한 뼈 형성 및 흡수 인자와 미세 단층촬영법을 분석을 이용하여 뼈의 효능을 평가하였다. 골다공증 유도한 쥐의 혈액 내 대사체 분석 결과, 골다공증으로 증가 혹은 감소된 butyric acid, phenylalanine, glucose, tryptophan, lysophosphatidylcholine 등이 식초 식이 그룹에서 정상수준으로 돌아옴으로써 복분자 발효식초가 항 골다공증과 에스트로겐 조절에 밀접하게 연관 되어 있음을 알 수 있었다. 또한 뼈 관련 인자의 변화와 미세 단층 촬영을 통해 식초 식이 후 골밀도가 향상됨을 확인하였다. 더불어 성장기 쥐 모델 혈액 내 대사체 분석을 동일하게 진행한 결과, 일부 지방산과 lysophosphatidylcholine 등이 식이 섭취에 따라 변화함을 확인하였다. 이는 뼈의 형성과 칼슘 흡수에 관련된 인자였으며, 식초 섭취 그룹에서 이전 연구에서 칼슘 흡수 효능을 보인 카제인나트륨과 유사하게 증가하는 경향을 보였다. 특히, 복분자 발효 식초 식이 섭취군은 다른 그룹에 비해 경골의 신장과 체중 감소에도 효능을 보여 성장기 뼈의 성장에 좋은 영향을 주는 것으로 나타났다. 이상으로 본 연구는 다양한 질량분석기를 이용하여 복분자 발효 식초의 대사산물의 분석과 더불어 식초의 발효 대사의 통합적인 분석 및 해석을 시도 하였고, 내인성 대사변화를 통해 이의 건강 기능성 효능을 규명함으로써 이에 따른 생리학적 변화와 관련된 효능을 포괄적으로 이해할 수 있었다.
Vinegar is a sour traditional fermented condiment with various health benefits including immunomodulatory, anti-diabetic, and anti-obesity effects. Several substrate materials and process method produce in the making of vinegar are known for their apparent health benefits. The first phase of the pre...
Vinegar is a sour traditional fermented condiment with various health benefits including immunomodulatory, anti-diabetic, and anti-obesity effects. Several substrate materials and process method produce in the making of vinegar are known for their apparent health benefits. The first phase of the present study outlines the comprehensive metabolite profiles coupled with antioxidant activity evaluations for traditional and commercial vinegar types made using different raw material. This study carried out both the non-targeted and targeted metabolite profiling for different vinegar types using GC-TOF-MS (gas chromatography time of flight mass spectrometry) and UPLC-Q-TOF-MS (ultra performance liquid chromatography mass spectrometry) followed by multivariate statistical analyses. Among the various vinegar types subjected to metabolomic studies, Rubus Coreanus (RC) vinegar exhibited the most significant antioxidant activities with proportionally higher levels of free radical scavenging metabolites viz., cyanidin-3-xylosyl rutinoside, cyanidin-3-rutinoside, and quercetin. This study further evaluated the temporal metabolite profiles delineating the acetous fermentation of RC vinegar at different time points using HS-SPME (headspace solid phase micro extraction)-GC-TOF-MS and GC-TOF-MS coupled with multivariate analysis. In the combined MS spectra analysis, 27 metabolites were determined significantly discriminant (VIP >0.7 and p<0.05) including organic acids, sugars & sugar derivatives, alcohol & carboxylic acid, esters, and terpenes. These metabolites chiefly determine the characteristic aroma, flavor, and quality of vinegar. This work further delineated the functional perspectives for the dietary consumption of RC vinegar using experiment rat models. The study evaluated the dynamic cues of metabolites in plasma using ovariectomized rat models with osteoporosis and growing rat models subjected to experimental RC vinegar in diet. The plasmatic non-targeted metabolomics were investigated performing by the analysis of GC-TOF-MS and UPLC-Q-TOF-MS.The first study aimed at exploring the curative effects of RC vinegar against postmenopausal osteoporosis in ovariectomized rats. Briefly, the study involved 5 groups: sham; ovariectomized (OVX) rats without treatment; LRV, low dose RC vinegar treated OVX rats; HRV, high dose RC vinegar treated OVX rats; ALEN, alendronate treated OVX rats (group of positive control). Compared to the OVX groups, the LRV and HRV groups determined positive effects on bone health, up regulating the metabolites involved in estrogen regulation. This study determined 19 and 16 significantly discriminant metabolites using GC-TOF-MS and UPLC-TOF-MS data analysis, respectively. The plasmatic titers of anti-osteoporosis biomarkers including butyric acid, phenylalanine, glucose, tryptophan, and some lysophosphatidylcholines (lysoPCs) were detected higher among LRV and HRV envisaging the potential bone health prophylactics for RC vinegar consumption. In another animal study i.e., growing rats models, four experimental groups were created based on the dietary dose of RC vinegar viz., CON, control group; LRV, low dose RC vinegar; HRV, high dose RC vinegar; CPP, casein phosphopeptide fed groups (positive control). The plasmatic metabolic profiling coupled with multivariate analyses showed 12 and 6 significantly discriminant metabolites performed by GC-TOF-MS and UPLC-Q-TOF-MS analysis, respectively, reportedly known for ameliorating bone health through promoting the calcium absorption and bone formation. These studies were further correlated with morphometric and biochemical parameters of bone health including bone density, bone length, ALP, ALT, and OC (osteocalcin).
Vinegar is a sour traditional fermented condiment with various health benefits including immunomodulatory, anti-diabetic, and anti-obesity effects. Several substrate materials and process method produce in the making of vinegar are known for their apparent health benefits. The first phase of the present study outlines the comprehensive metabolite profiles coupled with antioxidant activity evaluations for traditional and commercial vinegar types made using different raw material. This study carried out both the non-targeted and targeted metabolite profiling for different vinegar types using GC-TOF-MS (gas chromatography time of flight mass spectrometry) and UPLC-Q-TOF-MS (ultra performance liquid chromatography mass spectrometry) followed by multivariate statistical analyses. Among the various vinegar types subjected to metabolomic studies, Rubus Coreanus (RC) vinegar exhibited the most significant antioxidant activities with proportionally higher levels of free radical scavenging metabolites viz., cyanidin-3-xylosyl rutinoside, cyanidin-3-rutinoside, and quercetin. This study further evaluated the temporal metabolite profiles delineating the acetous fermentation of RC vinegar at different time points using HS-SPME (headspace solid phase micro extraction)-GC-TOF-MS and GC-TOF-MS coupled with multivariate analysis. In the combined MS spectra analysis, 27 metabolites were determined significantly discriminant (VIP >0.7 and p<0.05) including organic acids, sugars & sugar derivatives, alcohol & carboxylic acid, esters, and terpenes. These metabolites chiefly determine the characteristic aroma, flavor, and quality of vinegar. This work further delineated the functional perspectives for the dietary consumption of RC vinegar using experiment rat models. The study evaluated the dynamic cues of metabolites in plasma using ovariectomized rat models with osteoporosis and growing rat models subjected to experimental RC vinegar in diet. The plasmatic non-targeted metabolomics were investigated performing by the analysis of GC-TOF-MS and UPLC-Q-TOF-MS.The first study aimed at exploring the curative effects of RC vinegar against postmenopausal osteoporosis in ovariectomized rats. Briefly, the study involved 5 groups: sham; ovariectomized (OVX) rats without treatment; LRV, low dose RC vinegar treated OVX rats; HRV, high dose RC vinegar treated OVX rats; ALEN, alendronate treated OVX rats (group of positive control). Compared to the OVX groups, the LRV and HRV groups determined positive effects on bone health, up regulating the metabolites involved in estrogen regulation. This study determined 19 and 16 significantly discriminant metabolites using GC-TOF-MS and UPLC-TOF-MS data analysis, respectively. The plasmatic titers of anti-osteoporosis biomarkers including butyric acid, phenylalanine, glucose, tryptophan, and some lysophosphatidylcholines (lysoPCs) were detected higher among LRV and HRV envisaging the potential bone health prophylactics for RC vinegar consumption. In another animal study i.e., growing rats models, four experimental groups were created based on the dietary dose of RC vinegar viz., CON, control group; LRV, low dose RC vinegar; HRV, high dose RC vinegar; CPP, casein phosphopeptide fed groups (positive control). The plasmatic metabolic profiling coupled with multivariate analyses showed 12 and 6 significantly discriminant metabolites performed by GC-TOF-MS and UPLC-Q-TOF-MS analysis, respectively, reportedly known for ameliorating bone health through promoting the calcium absorption and bone formation. These studies were further correlated with morphometric and biochemical parameters of bone health including bone density, bone length, ALP, ALT, and OC (osteocalcin).
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