초록 ▼

용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

밀은 세계 3대 주곡 작물로서 우리나라에서도 쌀 다음으로 소비되는 제 2의 주식이다. 하지만 수입밀 대비 낮은 가격 경쟁력, 품질 불균일, 이에 따른 안정적 유통망 부재 등으로 밀 재배면적과 생산량은 지속적으로 감소하고 자급률은 1% 수준에 머무르고 있다. 이에 따라 국산 밀 경쟁력 강화를 위한 밀 산업 육성법 제정되는 등 국산 밀 산업 활성화 및 소비촉진을 위한 정책이 추진됨에 따라 국산 밀 부가가치 제고를 위한 연구가 필요한 실정이다. 이 연구에서는 밀의 기능성에 기인한 활용도를 높이기 위하여 밀싹의 주요 유용대사체를 구명하고, 국내 밀 품종과 생육시기에 따른 유용대사체 함량 변이와 간세포에서의 ...

밀은 세계 3대 주곡 작물로서 우리나라에서도 쌀 다음으로 소비되는 제 2의 주식이다. 하지만 수입밀 대비 낮은 가격 경쟁력, 품질 불균일, 이에 따른 안정적 유통망 부재 등으로 밀 재배면적과 생산량은 지속적으로 감소하고 자급률은 1% 수준에 머무르고 있다. 이에 따라 국산 밀 경쟁력 강화를 위한 밀 산업 육성법 제정되는 등 국산 밀 산업 활성화 및 소비촉진을 위한 정책이 추진됨에 따라 국산 밀 부가가치 제고를 위한 연구가 필요한 실정이다. 이 연구에서는 밀의 기능성에 기인한 활용도를 높이기 위하여 밀싹의 주요 유용대사체를 구명하고, 국내 밀 품종과 생육시기에 따른 유용대사체 함량 변이와 간세포에서의 adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase (AMPK) 활성 효과 및 항산화 효과를 통한 간 기능 개선 효능을 구명하였다. 밀싹 헥산 추출물로부터 가스그로마토그래피-질량분석기 (GC-MS)를 활용하여 고분자 지방족 알코올인 폴리코사놀 9종을 확인하였다. 그 중 특히 옥타코사놀 (CH28-OH, 8) 함량(49∼83%)이 가장 높았으며, 생육 시기별 함량은 평균 361.4(3일) → 613.0(6일) → 203.1(9일) → 196.5(12일) → 50.9 mg/100 g(19일)로 큰 차이를 보였다. 폴리코사놀 함량이 가장 높은 시기는 파종 6일 후로 평균 738.7 mg/100 g 이었고, 함량이 가장 낮은 시기는 파종 후 19일로 평균 104.4 mg/100 g이었다. 또한 신미찰1호, 안백밀, 남해밀, 조아밀 등의 밀 품종은 파종 후 6일째 총 폴리코사놀 함량이 921.7 ~ 990.6 mg/100 g으로 폴리코사놀이 고함유된 밀싹 품종으로 활용 할 수 있다. 또한, 밀싹 80% 메탄올 추출물로부터 액체크로마토그래피-질량분석기(LC-MS-MS) 및 핵자기공명분광기(NMR)를 이용하여 isoorientin (15), isochaftoside (17) 등 15종의 폴리페놀 화합물을 동정하였다. 품종 및 생육시기별 폴리페놀 함량 분석 결과, 17개 품종과 생육시기간 주요 화합물 및 폴리페놀 함량은 확연하게 차이가 나타났으며, 특히 isochaftoside (17)와 isoorientin (15)이 각각 총 폴리페놀 중 17∼40%, 11∼21%를 차지하여 가장 함량이 많은 것으로 나타났다. 총 폴리페놀 함량은 파종 후 7일에 평균 420.8 mg/100 g으로 가장 높았으며, 점차 감소하여 파종 후 14일 평균 240.0 mg/100 g으로 가장 낮은 폴리페놀 함량을 나타내었다. 신미찰1호, 조아밀, 고소밀 품종은 폴리페놀 함량이 파종 후 7일에 437~605 mg/100 g 으로 폴리페놀 고함유 밀싹 품종으로 활용 할 수 있다. Western Blot 분석 결과, 밀싹 헥산 추출물 100 μg/mL의 농도로 처리한 HepG2 세포에서 AMPK 활성도가 150∼370%로 현저히 높았고, 옥타코사놀은 200 μg/mL의 농도에서 대조군 대비 강력한 AMPK 활성(대조군 대비 100 → 280%) 증가 효과가 있는 것으로 나타났다. 밀싹에 의한 AMPK 활성 효과는 해당 품종과는 상관 없이 폴리코사놀 함량과 정의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 밀싹 80% 에탄올 추출물과 밀싹 주요 화합물인 isoorientin (15)과 isochaftoside (17)을 HepG2 세포에 전처리 후 산화 스트레스 유도 물질인 tert-butyl hydroperoxide (TBHP)를 처리하였을 때, TBHP만 처리한 대조군(damaged group)은 세포생존율이 25~44%인 반면, 밀싹 추출물 처리시의 세포생존율은 86%, isoorientin (15) 처리시 87% 로 생존율이 크게 증가한 것에 비하여 isochaftoside (17)는 25%의 세포생존율을 나타내었다. 세포내 유해산소종 (ROS) 농도는 밀싹 추출물 처리시 58%, isoorientin (15) 및 isochaftoside (17) 처리시 각각 68%, 80% 수준으로 억제하여 밀싹 추출물 및 isoorientin (15)의 간세포 보호 효과를 확인하였다. 또한 산화스트레스에 의해 세포내 주요 항산화 효소 활성이 증가되었을 때, 밀싹 추출물을 전처리한 실험군에서는 항산화 효소 활성이 정상 세포 수준으로 회복됨을 알 수 있었다. Glutathione (GSH) 함량은 밀싹 추출물과 isoorientin (15) 처리시 3~4배 높아지는 것으로 보아 밀싹 추출물이 ROS를 제거하여 GSH 함량 증가 및 항산화 효소 활성을 조절함으로서 간세포 보호 효과를 나타냄을 알 수 있었다. 이번 연구에서는 밀싹의 품종 및 생육시기별 폴리코사놀과 폴리페놀 화합물 함량을 최초로 비교 분석하여 유용대사체가 다량 함유된 최적의 생육시기와 이에 따른 품종을 제시하였으며, 생육시기에 따른 밀 헥산 추출물의 AMPK 활성 효과를 처음으로 보고하였다. 본 연구의 결과는 밀 신품종 개발과 기능성 식품 개발에 있어 밀의 가치를 높이는 데 기여할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Policosanols are health-promoting aliphatic alcohols that function as lipid-lowering agents. Polyphenols, some of the most common secondary metabolites in plants, function as natural antioxidants. To maximise the functional properties of wheat seedlings, this research investigated policosanol and po...

Policosanols are health-promoting aliphatic alcohols that function as lipid-lowering agents. Polyphenols, some of the most common secondary metabolites in plants, function as natural antioxidants. To maximise the functional properties of wheat seedlings, this research investigated policosanol and polyphenol profiles. The adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase (AMPK) activation potential of policosanols and the hepatoprotective effects of polyphenols in in various wheat cultivars and growth times were examined. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) revealed six policosanols whose contents differed markedly among 17 wheat cultivars (cvs.), especially octacosanol (C28-OH, 8), the most predominant component (49–83%). The average content (mg/100 g of dry weight) of this compound varied significantly during growth times: 361.4 mg/100 g (3 days after sowing [days]) → 613.0 mg/100 g (6 days) → 203.1 mg/100 g (9 days) → 196.5 mg/100 g (12 days) → 50.9 mg/100 g (19 days). The highest average policosanol content (738.7 mg/100 g) occurred after 6 days, while the lowest (104.4 mg/100 g) was detected at 19 days. Moreover, wheat cultivars (cvs.) including Shinmichal 1, Anbaek, Namhae, and Joah at 6 days were determined to be potential sources of policosanols, with high policosanol contents of 921.7–990.6 mg/100 g. Western blot analysis revealed markedly higher AMPK activation potentials in liver cells treated with hexane extracts of wheat seedlings (150–370% at 100 μg/mL). Octacosanol possessed potent AMPK activator (control; 100 → 280% at 200 μg/mL). It was confirmed that the AMPK activation by wheat seedlings was positively related to the highest policosanol content at the 6 days after sowing, independent of the cultivar. Fifteen polyphenol compounds were identified from wheat seedlings using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectral data, including luteolin-6-C--glucoside (isoorientin) (15), and apigenin-6-C-arabinoside-8-C-glucoside (isochaftoside) (17). High-performance liquid chromatography (HPLC) revealed that isochaftoside (17) and isoorientin (15) were the most abundant polyphenol components, comprising 17–40% and 11–21% of total polyphenols, respectively. The total polyphenol content (mg/100 g of dry weight) increased after sowing, with the highest level (411.0 mg/100 g) detected at 7 days, followed by a gradual decrease to 249.8 mg/100 g at 14 days. The average concentration of isoorientin (15) varied during plant growth times as follows: 72.4 mg/100 g (5 days) → 78.8 mg/100 g (7 days) → 71.9 mg/100 g (9 days) → 71.8 mg/100 g (12 days) → 26.8 mg/100 g (14 days). Wheat cvs. Shinmichal 1 (170.6 mg/100 g) and Goso (143.6 mg/100 g) contained the highest isoorientin (15) levels at 7 days. Moreover, wheat cvs. Shinmichal 1, Saekeumgang, Goso, and Joah at 7 days were shown to be excellent potential sources of polyphenols due to their high polyphenol levels (437.3–605.0 mg/100 g). Analysis of the protective effects of these compounds against oxidative stress in liver cells induced by tert-butyl hydroperoxide (TBHP) revealed that 80% of ethanol extracts of wheat seedlings exhibited as antioxidant agents by reducing reactive oxygen species (ROS) production and increasing glutathione (GSH) levels, and restoring antioxidant enzyme activities to the levels of normal cells. The most abundant polyphenol, isoorientin (15), also showed strong antioxidant activity by reducing ROS levels in cells to 68% compared to the damaged group and by increasing GSH contents; cell survival then increased by 87% compared to the damaged group. These results indicate that wheat seedling extracts could protect liver cells against oxidative stress by removing ROS, increasing GSH contents, and controlling antioxidant enzyme activities. This study represents the first comparison of the variations in individual and total policosanol and polyphenol contents in wheat seedlings at five growth times. It also determined the optimal harvest time and the best wheat cultivars to use as sources of these compounds. In addition, this study is the first to examine the degree of AMPK activation exerted by hexane extracts of wheat seedlings at different growth times. The results of this study may be contributed to enhance the wheat value regarding development of new wheat cultivars and functional foods.

주제어