오미자 발효음료의 알코올 분해능과 Angiotensin Converting Enzyme 및 α-Glucosidase 저해효과 Inhibitory Effects of Angiotensin Converting Enzyme and α-Glucosidase, and Alcohol Metabolizing Activity of Fermented Omija (Schizandra chinensis Baillon) Beverage원문보기
전통발효식품의 기능성을 증명하기 위하여 경상남도 거창 농가로부터 구입한 오미자를 발효시켜 오미자 발효액을 제조하였으며, 여러 가지 생리활성에 대하여 조사하였다. 우선 오미자 발효액의 혈전분해능에 대해 분석한 결과, 혈전용 해제로 알려져 있는 plasmin보다 높은 활성을 나타내었다. 항고혈압 활성 측정 실험에서는 현재 시판되고 있는 항고혈압제인 captopril은 93.4%의 ACE 억제효과가 나타났고, 5배 희석한 오미자 발효액(20%)에서는 94.8%의 높은 저해활성을 나타내었다. 따라서 오미자 발효액은 인체에 부작용이 적은 천연 항고혈압소재로서 이용가능성이 높은 것으로 사료된다. 혈당 강하 효과를 조사하기 위하여 $\alpha$-amylase와 $\alpha$-glucosidase 활성억제 효과를 측정하였다. 오미자 발효액의 pancreatin$\alpha$-amylase에 대한 저해 효과를 검토한 결과 오미자 발효액 25%의 농도에서 7.4%의 저해효과가 나타났고 오미자 발효원액인 100%에서는 100%의 높은 $\alpha$-amylase 저해효과를 나타냈다. 따라서 오미자 발효액의 $\alpha$-amylase 저해활성은 우수한 것으로 판단된다. 또한 오미자 발효액의 $\alpha$-glucosidase 활성억제를 조사한 결과 30%의 농도에서 15.8%, 60%의 농도에서 49%의 저해활성을 나타냈다. 아질산염 소거능 측정 실험에서는 positive control인 Vit. C 0.1%의 경우 pH 1.2와 3.0에서는 61~76%, pH 6.0에서는 49%의 소거능을 보인 반면 오미자 발효원액(100%)의 경우 pH 1.2와 3.0에서는 72~96%, pH 6.0에서는 68%의 소거능을 나타내었다. 오미자 발효액의 숙취해소 효능은 ADH와 ALDH 활성증진에 오미자 발효액이 미치는 영향을 조사함으로써 증명하고자 하였다. 그 결과, 오미자 발효액은 acetaldehyde분해능은 없는 반면, 알코올 분해능은 높게 나타났다. 이상의 결과들은 오미자 발효액의 우수한 기능성식품으로서의 이용 가능성에 대한 기초자료로 그 가치가 기대된다.
전통발효식품의 기능성을 증명하기 위하여 경상남도 거창 농가로부터 구입한 오미자를 발효시켜 오미자 발효액을 제조하였으며, 여러 가지 생리활성에 대하여 조사하였다. 우선 오미자 발효액의 혈전분해능에 대해 분석한 결과, 혈전용 해제로 알려져 있는 plasmin보다 높은 활성을 나타내었다. 항고혈압 활성 측정 실험에서는 현재 시판되고 있는 항고혈압제인 captopril은 93.4%의 ACE 억제효과가 나타났고, 5배 희석한 오미자 발효액(20%)에서는 94.8%의 높은 저해활성을 나타내었다. 따라서 오미자 발효액은 인체에 부작용이 적은 천연 항고혈압소재로서 이용가능성이 높은 것으로 사료된다. 혈당 강하 효과를 조사하기 위하여 $\alpha$-amylase와 $\alpha$-glucosidase 활성억제 효과를 측정하였다. 오미자 발효액의 pancreatin $\alpha$-amylase에 대한 저해 효과를 검토한 결과 오미자 발효액 25%의 농도에서 7.4%의 저해효과가 나타났고 오미자 발효원액인 100%에서는 100%의 높은 $\alpha$-amylase 저해효과를 나타냈다. 따라서 오미자 발효액의 $\alpha$-amylase 저해활성은 우수한 것으로 판단된다. 또한 오미자 발효액의 $\alpha$-glucosidase 활성억제를 조사한 결과 30%의 농도에서 15.8%, 60%의 농도에서 49%의 저해활성을 나타냈다. 아질산염 소거능 측정 실험에서는 positive control인 Vit. C 0.1%의 경우 pH 1.2와 3.0에서는 61~76%, pH 6.0에서는 49%의 소거능을 보인 반면 오미자 발효원액(100%)의 경우 pH 1.2와 3.0에서는 72~96%, pH 6.0에서는 68%의 소거능을 나타내었다. 오미자 발효액의 숙취해소 효능은 ADH와 ALDH 활성증진에 오미자 발효액이 미치는 영향을 조사함으로써 증명하고자 하였다. 그 결과, 오미자 발효액은 acetaldehyde 분해능은 없는 반면, 알코올 분해능은 높게 나타났다. 이상의 결과들은 오미자 발효액의 우수한 기능성식품으로서의 이용 가능성에 대한 기초자료로 그 가치가 기대된다.
The nutraceutical role of fermented omija (Schizandra chinensis) beverage (FOB) was determined through the analysis of fibrinolytic and alcohol metabolizing activities, nitrite scavenging activity, and angiotensin converting enzyme and $\alpha$-glucosidase inhibitory effects. Firstly, FOB...
The nutraceutical role of fermented omija (Schizandra chinensis) beverage (FOB) was determined through the analysis of fibrinolytic and alcohol metabolizing activities, nitrite scavenging activity, and angiotensin converting enzyme and $\alpha$-glucosidase inhibitory effects. Firstly, FOB increased fibrinolytic activity in a dose-dependent manner and indicated angiotensin converting enzyme inhibitory activity of 94.8% at 20% FOB (0.6 mg/mL). In addition, the inhibitory activities of FOB on $\alpha$-amylase and $\alpha$-glucosidase were determined to be 100% at 100% FOB (3 mg/mL) and 49% at 60% FOB (1.8 mg/mL), respectively. Nitrite scavenging activity of FOB was about 96.1%, 72.3%, and 68.3% on pH 1.2, 3.0, and 6.0 at 100% FOB, respectively. To determine influence of FOB on alcohol metabolism, the generating activities of reduced-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) by alcohol dehydrogenase (ADH) and acetaldehyde dehydrogenase (ALDH) were measured. Facilitating rate of ADH activity was 70.3% at 50% FOB, but ALDH activity was not affected. These results revealed that FOB has a strong alcohol metabolizing activity, and fibrinolytic and nitrite scavenging activities and exhibits the angiotensin converting enzyme, $\alpha$-amylase, and $\alpha$-glucosidase inhibitory activities.
The nutraceutical role of fermented omija (Schizandra chinensis) beverage (FOB) was determined through the analysis of fibrinolytic and alcohol metabolizing activities, nitrite scavenging activity, and angiotensin converting enzyme and $\alpha$-glucosidase inhibitory effects. Firstly, FOB increased fibrinolytic activity in a dose-dependent manner and indicated angiotensin converting enzyme inhibitory activity of 94.8% at 20% FOB (0.6 mg/mL). In addition, the inhibitory activities of FOB on $\alpha$-amylase and $\alpha$-glucosidase were determined to be 100% at 100% FOB (3 mg/mL) and 49% at 60% FOB (1.8 mg/mL), respectively. Nitrite scavenging activity of FOB was about 96.1%, 72.3%, and 68.3% on pH 1.2, 3.0, and 6.0 at 100% FOB, respectively. To determine influence of FOB on alcohol metabolism, the generating activities of reduced-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) by alcohol dehydrogenase (ADH) and acetaldehyde dehydrogenase (ALDH) were measured. Facilitating rate of ADH activity was 70.3% at 50% FOB, but ALDH activity was not affected. These results revealed that FOB has a strong alcohol metabolizing activity, and fibrinolytic and nitrite scavenging activities and exhibits the angiotensin converting enzyme, $\alpha$-amylase, and $\alpha$-glucosidase inhibitory activities.
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문제 정의
또한 숙취의 주 원인물질인 acet-aldehyde는 체내에서 흡수된 알코올이 분해 시 생성되는 대사산물로서 단순히 ADH만 활성화시키면 혈중 알코올 농도는 빠르게 감소시킬 수 있으나 간이나 혈액에 남아있는 acetaldehyde는 계속 축적이 되어 심한 숙취를 일으킬 수 있는 가능성이 있다. 따라서 acetaldehyde의 분해에 직접적인 영향을 미치는 효소인 ALDH의 활성에 오미자 발효액이 미치는 영향을 분석하였다. 오미자 발효액의 ADH및 ALDH의 활성에 미치는 효과는 반응 후의 최대 흡광도와 효소의 반응 속도를 통하여 분석하였으며, ADH에 대한 결과는 Fig.
따라서 본 연구에서는 오미자 열매를 기존의 추출방법을 통한 일반 추출이 아닌 새로운 전통발효 공정을 통하여 발효시켜 생리활성에 대하여 연구하고자 하였다. 특히, 오미자 발효음료의 잘 알려져 있지 않는 혈전분해능과 항고혈압 및 숙취해소 효과에 대해 분석함으로써 기능성 음료개발의 기초자료로 제시하고자 한다.
그러므로 산성 영역에서 니트로사민의 생성인자인 아질산염을 효과적으로 소거하여 니트로사민의 생성을 억제하는데 기여하는 물질들을 찾고자 연구되어 왔다. 이에 본 연구에서는 오미자 발효액이 아질산염 소거능에 미치는 영향을 분석하였다. 오미자 발효액의 농도별, pH별 아질산염 소거능에 대한 결과는 Fig.
하지만 어떤 장애로 인한 불균형으로 인하여 혈전이 분해되지 않고 응집되어 혈관에 축적됨으로써 혈전증을 야기한다(19). 이에 본 연구에서는 오미자의 혈전분해능을 조사하고자 하였으며, 그 결과 오미자 발효액에서 혈전분해능이 나타났다(Fig. 1). Positive control인 plasmin 20 μg과 비교실험을 실시한 결과 오미자 발효액에서 높은 혈전분해능을 나타냈다.
따라서 본 연구에서는 오미자 열매를 기존의 추출방법을 통한 일반 추출이 아닌 새로운 전통발효 공정을 통하여 발효시켜 생리활성에 대하여 연구하고자 하였다. 특히, 오미자 발효음료의 잘 알려져 있지 않는 혈전분해능과 항고혈압 및 숙취해소 효과에 대해 분석함으로써 기능성 음료개발의 기초자료로 제시하고자 한다.
제안 방법
Acetaldehyde dehydrogenase(ALDH)의 활성도는 Tott-mar 등의 방법(18)을 변형하여 NADH 생성에 따른 흡광도의 변화를 340 nm에서 측정하였다. ALDH의 활성도 측정을 위해 증류수 2.
대조구로서는 시료 대신 증류수 50 μL을 가해 실험을 하였으며, ACE 저해활성 효과는 다음 계산식을 이용하여 계산하였다.
본 연구에서는 오미자 발효액이 제2형 당뇨병 환자의 당 분해를 억제할 수 있는지를 분석하기 위해 항당뇨 효과의 지표로 이용되는 α-glucosidase 저해율을 Fig. 3에 나타내었다.
오미자 발효액의 아질산염 소거능은 Gray와 Dugan의 방법(15)을 변형하여 측정하였다. 아질산염 용액에 시료 용액을 가하고 여기에 0.1 N HCl(pH 1.2) 및 0.2 M 구연산 완충용액(pH 3.0과 6.0)을 사용하여 반응용액의 pH를 각각 1.2, 3.0 및 6.0으로 조정하여 반응용액을 준비하였다. 이를 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 다음 Griess 시약을 가하여 혼합시켜 15분간 실온에 방치시킨 후, 520 nm에서 흡광도를 측정하여 잔존하는 아질산염을 구하였다.
오미자 발효액에 의한 숙취 해소능을 생화학적으로 분석하기 위해 체내 알코올 대사의 1차 관여 효소인 ADH의 활성 증진 정도를 측정하였다. 또한 숙취의 주 원인물질인 acet-aldehyde는 체내에서 흡수된 알코올이 분해 시 생성되는 대사산물로서 단순히 ADH만 활성화시키면 혈중 알코올 농도는 빠르게 감소시킬 수 있으나 간이나 혈액에 남아있는 acetaldehyde는 계속 축적이 되어 심한 숙취를 일으킬 수 있는 가능성이 있다.
따라서 acetaldehyde의 분해에 직접적인 영향을 미치는 효소인 ALDH의 활성에 오미자 발효액이 미치는 영향을 분석하였다. 오미자 발효액의 ADH및 ALDH의 활성에 미치는 효과는 반응 후의 최대 흡광도와 효소의 반응 속도를 통하여 분석하였으며, ADH에 대한 결과는 Fig. 5에 나타낸 바와 같다. 최대 흡광도는 모든 실험구에서 유의적인 차이를 나타냈으며 대조구의 흡광도의 값을 100으로 하였을 때 오미자 발효액을 첨가한 경우 ADH 활성이 증가하였다.
응고된 fibrin plate에 오미자 발효액 25%, 50%, 75%, 100%의 시료를 20 μL 점적하여 37℃에서 반응시켜 용해된 분해면적을 측정하였으며, 활성의 세기를 측정하기 위하여 혈전분해효소 plasmin과 비교 후 unit로 환산하여 단위를 정하였다.
0으로 조정하여 반응용액을 준비하였다. 이를 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 다음 Griess 시약을 가하여 혼합시켜 15분간 실온에 방치시킨 후, 520 nm에서 흡광도를 측정하여 잔존하는 아질산염을 구하였다. 공시험은 Griess 시약 대신 증류수를 가하여 상기와 동일하게 행하였다.
이에 본 연구에서는 오미자 발효액으로부터 항당뇨 효과의 지표로 이용되는 α- amylase 저해율을 분석하여 Table 1에 나타내었다.
이후 당의 농도가 50°Brix가 되도록 10 L의 설탕시럽을 조제한 다음 건조시킨 오미자 300 g에 첨가하였다.
혈전용해 활성의 측정에 있어서는 Astrup와 Hullertz의 방법(11)을 변형하여 사용하였다. 0.
대상 데이터
이때 대조구는 시료 대신 증류수를 넣은 것으로 하였다. Positive control로 사용한 hepos는 약국에서 구입한 것으로, 처방전에 따라 1/2로 희석하여 사용하였다. ADH의 활성은 반응 종료 시의 최대 흡광도를 대조구의 최대 흡광도에 대한 비율로 나타내었으며 다음과 같은 식으로 계산하였다.
본 실험에 사용한 오미자(S. chinensis Baillon)는 경상남도 거창 농가로부터 구입하여 깨끗이 씻어 건조시켰다. 이후 당의 농도가 50°Brix가 되도록 10 L의 설탕시럽을 조제한 다음 건조시킨 오미자 300 g에 첨가하였다.
이론/모형
이때 대조구는 시료 대신 증류수를 넣은 것으로 하였다. Positive control은 ADH 활성 영향 측정에서 사용한 것으로 하였으며, ALDH의 활성은 ADH 활성 계산식에 따라 측정되었다.
오미자 발효액의 α-glucosidase 활성억제 효과 측정은 Tibbot과 Skadsen의 방법(13)에 따라 측정하였다.
오미자 발효액의 ACE 저해활성은 Cushman과 Cheung의 방법(14)에 따라 측정하였는데, rabbit lung acetone powder (Sigma)를 0.3 M NaCl가 함유된 0.1 M sodium borate buffer (pH 8.3)에 1 g/mL(w/v)의 농도로 한 후, 4℃에서 24시간 추출하였다. 이후 4℃, 2000×g에서 40분간 원심분리 하였으며, 상등액을 ACE 조효소액으로 사용하였다.
성능/효과
Positive control인 Vit. C는 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.2%의 농도로, 오미자 발효액은 25, 50, 75, 100%의 농도로 하였는데, 그 결과 pH가 낮을수록 시료농도 의존적으로 아질산염 소거능이 증가하였다. 즉, pH 1.
2). Positive control로는 현재 시판되고 있는 항고혈압제인 captopril을 사용하였으며, captopril 0.01%(0.1 mg/mL)에서 93.4%의 저해활성을 나타내었고, 5배 희석한 오미자 발효액 20%(0.6 mg/mL)는 94.8%의 높은 저해활성을 나타내었다. Park 등(26)은 항고혈압 효과가 뛰어난 유색감자의 추출물 0.
Positive control인 plasmin 20 μg과 비교실험을 실시한 결과 오미자 발효액에서 높은 혈전분해능을 나타냈다.
대조군으로서는 증류수를 사용하여 오미자 발효액의 pancreatic α -amylase에 대한 저해활성을 비교 분석하였는데, 그 결과4배 희석한 오미자 발효액(25%)은 7.4%의 저해활성을 나타냈고, 오미자 발효원액(100%)은 100%의 높은 α-amylase 활성저해효과를 나타내었다.
0에서는 매우 낮은 소거능을 나타냈다고 보고하였다. 따라서 본 실험과 비교해서 볼 때 오미자 발효액은 높은 아질산염 소거능을 나타냄을 알 수 있었다. 아질산염은 우리가 흔히 섭취하는 생선이나 육류 등에 발색, 풍미증진, 항균작용 및 산패 방지를 위해 첨가제로 많이 이용되고 있지만, 이러한 아질산염을 섭취했을 경우 동물이나 인체의 위 내에서 아민류와 반응하여 발암성 물질로 알려진 nitrosamine을 생성하게 된다.
1 mg/mL에서 50%의 ACE 저해능을 보고하였는데, 본 연구결과와 비교분석한 결과 오미자 발효액의 우수한 항고혈압 효능을 예측할 수 있었다. 또한, 본 실험실에서 오미자 열수 추출물의 ACE 저해능을 관찰한 결과 그 효능이 나타나지 않았고(data not shown), 지금까지 오미자의 ACE 저해활성에 대해 보고된 바가 없으므로, 본 연구결과의 가치가 높다고 판단된다.
Positive control인 plasmin 20 μg과 비교실험을 실시한 결과 오미자 발효액에서 높은 혈전분해능을 나타냈다. 발효액의 혈전분해능은 체온과 유사한 온도인 37℃에서 30분 반응 후 확인되고 있으며, 농도가 증가할수록 활성이 증가하는 것을 볼 수 있었는데, 이는 plasmin보다 더 효율적으로 보인다. 이에 반해 본 실험실의 오미자 열수 추출물에서는 혈전분해능을 보이지 않고 있어 오미자 발효액의 혈전분해능은 발효 중 생성된 균주들의 혈전분해능으로 사료된다(data not shown).
본 연구에서 positive control로 사용된 α-glucosidase 억제제인 acarbose는 0.05%(0.5 mg/mL)의 농도에서 40.4%의 α-glucosidase 저해효과를 나타냈으며, 오미자 발효액 30%(0.9 mg/mL)의 농도에서는 15.8%, 60%(1.8 mg/mL)의 농도에서는 49%의 저해활성을 나타내었다.
2 filter paper로 여과한 후 4℃에서 냉장 보관하여 시료로 사용하였다. 시료로 사용된 오미자 발효액은 pH 5.2로 약한 산성으로 나타났다.
이들 보고와 본 연구결과로 오미자발효액이 추출물의 효능보다는 낮지만, 탄수화물의 소화과정에서 α-glucosidase에 의한 단당류 생성을 저해함으로써 식사 후 혈당이 급격히 상승하는 등의 증상에 효과적으로 이용될 수 있음을 확인할 수 있었다.
이러한 ACE의 작용을 억제하기 위한 활성이 오미자 발효액에 있는지 알아보기 위해 실험한 결과, 높은 활성을 나타내었다(Fig. 2). Positive control로는 현재 시판되고 있는 항고혈압제인 captopril을 사용하였으며, captopril 0.
즉, 2배 희석한 오미자 발효액(50%)의 ADH 활성 촉진율은 170.3%로 positive control(hepos) 167.5%보다 높게 나타났으며, 오미자 발효액의 농도가 증가함에 따라 ADH 활성율은 증진하였다(Fig. 5).
이에 반해, 오미자 발효액은 ALDH 활성 촉진율에 있어서 아무런 영향을 미치지 않았다. 즉, 대조구의 흡광도 값을 100으로 하였을 때 오미자 발효액을 첨가한 경우, 농도 증가에 따른 ALDH 활성 촉진율의 변화는 크게 나타나지 않았으며, 오미자 발효액 원액임에도 불구하고 positive control(hepos)의 ALDH 활성 촉진율 118.3%보다 낮게 보였다(Fig. 6). Hwang 등(34)의 보고에 의하면 매실즙과 10% GMT에서 ADH 활성 촉진율이 각각 137.
5에 나타낸 바와 같다. 최대 흡광도는 모든 실험구에서 유의적인 차이를 나타냈으며 대조구의 흡광도의 값을 100으로 하였을 때 오미자 발효액을 첨가한 경우 ADH 활성이 증가하였다. 즉, 2배 희석한 오미자 발효액(50%)의 ADH 활성 촉진율은 170.
후속연구
따라서 인체에 유해한 물질이라고 할 수 있는 아질산염을 효과적으로 제거할 수 있는 천연물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구결과에서 오미자 발효액은 높은 아질산염 소거능을 나타내고 있는데 특히, 인체의 위 내 pH 조건과 비슷한 pH 1.2에서 활성이 좋은 것으로 확인되어 오미자 발효액은 아질산염 소거작용에 효능이 있는 전통발효식품소재로서의 역할이 기대된다.
또한, Ko 등(28)에 따르면오미자 추출물에 인슐린 민감성 제제가 함유되어 있을 것으로 추정된다고 보고하였다. 이들 보고는 본 연구결과와 유사한 것으로 오미자 발효액에는 혈당을 강하시키는 물질이 함유되어 있을 것으로 추정되며 당뇨병의 치료와 예방에 중요한 역할을 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
오미자의 효능에는 무엇이 있는가?
오미자의 효능으로는 자양, 강장, 지사, 진해제의 효능이 있는 것으로 알려져 있을 뿐만 아니라(1,2) 중추신경의 기능 강화, 혈액순환 개선, 혈당 강하 작용, 간 기능의 복구에 대해서도 보고되어 있다(3-5). 이들은 모두 오미자(Schizandra chinensis) 추출물에 대한 생리활성 분석으로써 지금까지 연구되어 왔으며 오미자 발효물질의 생리활성을 연구한 결과는 거의 없다.
발효란?
발효는 미생물의 활동으로 유기화합물이 분해되면서 알코올, 유기산, 탄산가스 등 분해산물을 생성하는 작용으로 양조 및 식품의 저장·활용과 밀접하게 관련되어 있는 오랜 역사를 가진 공정이다. 발효식품은 장류를 비롯하여 식초, 젓갈류, 발효유제품 등 종류가 다양할 뿐만 아니라 지역적 특성에 따라서도 다양한 양상을 띠고 있어 그 수를 헤아릴 수 없을 정도로 많다.
가정에서 오미자주를 어떻게 음용했는가?
이들은 모두 오미자(Schizandra chinensis) 추출물에 대한 생리활성 분석으로써 지금까지 연구되어 왔으며 오미자 발효물질의 생리활성을 연구한 결과는 거의 없다. 이는 오미자의 경우 과실자체에 발효성 당이 거의 없고 효모영양이 적기 때문인데, 가정에서는 단순히 소주 등과 같은 술에 오미자 열매를 담근 상태에서 오미자를 침출시켜 많이 음용해 왔다. 이것을 오미자주라 하여 약용주로 활용되어 왔는데, 제조가 용이하고 색 기호면에서 선호되는 반면 오미자의 기능성을 충분히 이용하기에는 어려움이 있었다.
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