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문제 정의
- 실험동물을 고지방식이로 비만을 유도하고 일반음용수 또는 WSP-A를 녹인 용액을 음용수로 공급하였다. 경구투여를 위해 강제 투여로 인한 동물의 스트레스를 고려하여 자연적인 섭취방법을 본 연구에서 수행하였다. 따라서 물과 WSP-A 용액 음용수의 소비량 역시 중요한 인자임을 고려하여 체중 측정 때마다 소비량을 고려한 결과를 도출하였다.
- 따라서 본 연구에서는 톳 추출물로부터 수용성 다당(water-soluble polysaccharide, WSP)류를 분리하여 FT-IR을 이용해 1차적 구조 분석을 수행하였으며, 당성분 분석을 통해 주요 당성분을 확인하였다. 또한 WSP가 porcine pancreatic lipase(PPL)와 human pancreatic lipase(HPL)의 활성에 미치는 영향을 확인하였으며,WSP 섭취에 의한 흰쥐의 몸무게 변화를 측정함으로써 톳 다당류가 lipase 활성을 억제해 항비만 효과를 나타낼 수 있는지를 알아보았고 이를 토대로 톳 다당류가 항비만 효과를 가진 건강 기능성식품 소재, 의약품 등에 이용될 수 있을지 그 가능성을 알아보고자 하였다.
- 본 연구에서는 기존의 유기용매를 이용한 추출을 지양하고 환경 친화적이고 간단한 추출방법을 고안하여 톳의 다당류 성분(WSP-A)을 추출해내었고, WSP-A가 지질의 흡수에 미치는 효과를 알아보기 위하여 in vitro 상으로 lipase inhibition assay와 in vivo로 고지방 식이로 비만을 유도한 rat을 이용한 동물실험을 수행하였다. 그 결과 톳 유래 다당류는 alginate와 유사한 성분이지만 성분당 분석을 통하여 fucose가 주 당성분인 polysaccharide로 밝혀졌고, 이는 alginate보다 뛰어나고 안정한 lipase inhibitor로써 작용하였다.
- 이러한 결과는 수순 alginate의 동일한 조건에서 가수분해 하여 분석한 결과로서 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 Fig. 2에 나타낸 것처럼 분리 정제한 WSP-A의주요 구성당이 alginate와 매우 유사한 다당임을 확인한FT-IR 결과를 뒷받침해 준다 하겠다. 또한 톳 유래 fucoidan의 구조 분석에 관한 연구를 살펴보면 fucose, galactose 순으로 주요 당 성분으로 구성되어 있고(18), 건조 톳의 경우 alginate 성분이 70.
- 그리고 수용성 식이섬유는 장의 점성을 증가시켜 연동운동 중 내용물과 영양성분이 이동하는 것을 둔화시킴으로써 포도당뿐만 아니라 단백질, 지질의 흡수율을 감소시키고, 그 결과 체중 증가와 식이효율을 감소시킨다고 보고된 바가 있다(23,24). 이러한 결과를 바탕으로 저자들은 톳 유래 수용성 다당 WSP-A가 항비만 유효물질로서의 활용가능성이 매우 높다고 본 연구를 통해 제안하고자 하며, 특히 친환경, 친생체적합적 해양거대조류를 이용한 연구결과로서 고부가가치 창출 가능성을 보고하고자 한다.
제안 방법
- 5주령 Sprague-Dawley계 암컷 흰쥐를 KOATECH(Pyeongtaek, Korea)에서 구입하여 일반 고형 사료 및 일정한 조건(온도 20±2°C, 습도 50%, 12시간 주기로 명암조절)에서 2일간 예비 사육하여 환경에 적응시킨 뒤 각 그룹당 9마리씩 3군으로 나누었다.
- 다시 감압 증발시켜 건조 상태의 시료를 얻고 여기에 소량의 증류수를 넣어 재 용해시킨 용액을 일회 주사용 0.22 μm 여과지(DISMIC-25 AS, Toyo Roshi Kaisha, Ltd, Tokyo, Japan)를 이용하여 여과한 다음, High Performance Anion Exchange Chromatography(HPAEC, Dionex, Sunnyvale, CA, USA), Bio-LC system(DX600, Dionex)에 장착된 column(CarboPac PA-1, 4×250 mm, Dionex)에 20 μL 주입하여 용출되는 각각의 표준물질과 추출물을 electrochemical detector(Dionex)를 이용하여 성분당 분석을 수행하였다.
- 현재까지 갈조류의 주요 성분들에 대한 다양한 생리활성 및 산업적 응용에 대한 연구 보고들이 있지만(6-14), 톳의 대부분을 구성하고 있는 수용성 다당류의 생리활성에 대한 연구는 미비한 실정에 있다. 따라서 본 연구에서는 톳 추출물로부터 수용성 다당(water-soluble polysaccharide, WSP)류를 분리하여 FT-IR을 이용해 1차적 구조 분석을 수행하였으며, 당성분 분석을 통해 주요 당성분을 확인하였다. 또한 WSP가 porcine pancreatic lipase(PPL)와 human pancreatic lipase(HPL)의 활성에 미치는 영향을 확인하였으며,WSP 섭취에 의한 흰쥐의 몸무게 변화를 측정함으로써 톳 다당류가 lipase 활성을 억제해 항비만 효과를 나타낼 수 있는지를 알아보았고 이를 토대로 톳 다당류가 항비만 효과를 가진 건강 기능성식품 소재, 의약품 등에 이용될 수 있을지 그 가능성을 알아보고자 하였다.
- 반면 alginate와 정제한 또는 제공(가톨릭대학교 생명공학과) 받은 fucoidan 각각의 인간췌장유래 리파아제에 대한 효소 저해활성을 비교한 결과, 유의성 있는 농도 의존적인 저해활성은 관찰되지 않아 인간췌장유래 리파아제 저해활성을 나타내기 위해서는 WSP-A의 복합 다당처럼 alginate와 fucoidan의 일정 성분비가 중요한 요인이 될 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 이후의 동물을 이용한 체중 증가량 변화에 대한실험은 WSP-A 자체로 실험을 수행하였다.
- 또한 수용성 다당류의 효율적 추출을 위해 추출 조건을 최적화 하였다(121°C, 15분).
- 효소 반응 30분간 매 10분마다 효소 활성을 비교하여 효소 활성의 안정도 또한 알아보았다. 리파아제 저해활성은 백분율(%)로 나타내었으며, 활성물질의 존재 또는 비존재 하에서의 기질에 대한 효소활성을 비교하여 상대 활성으로 나타내었다.
- 8) 1 mL에 현탁하여 준비한 기질을 넣고 37°C에서 60분간 반응을 진행하였다. 반응액과 같은 부피의 chloroform을 넣고 혼합하여 기질 및 반응산물인 triolein과 oleic acid 및 fatty acid 성분을 추출하였다. 이 추출물은 thin layer chromatography(TLC)를 이용하여 benzene/ether/ethyl acetate/acetic acid(80:10:10:0.
- 반면 추출시간은 물의 증발을 고려하여 최대 30분으로 하여 추출하였고, 결국 121°C 및 30분 그리고 낮은 pH조건(pH 4)에서 다소 높은 수율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 비록 낮은 pH 조건(pH 4)에서 약 2.5% 높은 추출율을 보였으나, 친환경적이며 생체 친화적 추출방법을 고려하여 여러 pH 범위에서의 추출을 피하고, 멸균 증류수를 이용하여 최대 수율을 올리고자 하였다. 고온 및 높은 pH 조건(pH8.
- 따라서 물과 WSP-A 용액 음용수의 소비량 역시 중요한 인자임을 고려하여 체중 측정 때마다 소비량을 고려한 결과를 도출하였다. 비만 예방군은 고지방식이와 함께 WSP-A을 제공함으로써 체중 증가율의 감소를 나타내기 위한 그룹이며, 비만 치료군은 1주간 고지방식이로 과다하게 증가한 체중을 WSP-A를 제공함으로써 체중 감량을 나타내기 위한 그룹이다. 고지방식이로 비만을 유도한 결과, Fig.
- 5주령 Sprague-Dawley계 암컷 흰쥐를 KOATECH(Pyeongtaek, Korea)에서 구입하여 일반 고형 사료 및 일정한 조건(온도 20±2°C, 습도 50%, 12시간 주기로 명암조절)에서 2일간 예비 사육하여 환경에 적응시킨 뒤 각 그룹당 9마리씩 3군으로 나누었다. 비만을 유도하기 위하여 4주간 25% 고지방 식이를 하였고 각 군의 목적에 따라 음용수를 달리하였다. 즉 대조군(C, control, n=9)으로 일반 음용수를 4주간 섭취시켰고, 비만 치료군(M, medication)은 일반 음용수를 1주간 섭취시킨 후 나머지 3주간을 동물체중(kg) 대비 35 g의 양으로 톳 추출물을 섭취시켰으며, 비만 예방 군(P, prevention)은 4주간 동물체중(kg) 대비 35 g의 양으로 톳 추출물을 함유한 음용수를 공급하였다.
- 수용성 다당(water-soluble polysaccharides, WSP)류의 효율적 추출을 위해 시료의 양 변화, 온도 변화, pH 변화, 추출시간 변화를 두어 각각의 조건에서의 수율량을 계산하고 최적화된 방법으로 이용하였다. 우선 무게의 변화에 따른 추출량 분석 결과, 30 g 건조 시료당 500 mL 증류수를 이용하여 추출하였을 때 건조중량으로 최대 약 8.
- 실험동물을 고지방식이로 비만을 유도하고 일반음용수 또는 WSP-A를 녹인 용액을 음용수로 공급하였다. 경구투여를 위해 강제 투여로 인한 동물의 스트레스를 고려하여 자연적인 섭취방법을 본 연구에서 수행하였다.
- 톳 유래 물질의 리파아제 저해활성은 Sigma-Aldrich Co.에서 제공한 실험 설명서인 Enzymatic Assay of LIPOPROTEIN LIPASE(Sigma quality control test procedure)의 방법을 일부 변형하여 기질로써 p-니트로페닐 부틸레이트(p-nitrophenyl butyrate)를 이용하여 효소반응으로 생산되는 p-nitrophenol의 흡광도를 측정하여 지방분해 억제활성을 알아보았다. 0.
- 반응액과 같은 부피의 chloroform을 넣고 혼합하여 기질 및 반응산물인 triolein과 oleic acid 및 fatty acid 성분을 추출하였다. 이 추출물은 thin layer chromatography(TLC)를 이용하여 benzene/ether/ethyl acetate/acetic acid(80:10:10:0.2, v/v)를 전개용매로 분리하였고, 10% sulfuric acid로 분무 및 가열하여 가시화하였다.
- 또한 수용성 다당류의 효율적 추출을 위해 추출 조건을 최적화 하였다(121°C, 15분). 이때 시료의 양 변화, 온도 변화,pH 변화, 추출시간 변화를 두어 각각의 조건에서의 수율량(건조중량)을 계산하고 최적화된 방법으로 이용하였다.
- 이러한 결과는 분자량의 차이보다는FT-IR 분석을 통하여 알아본 바와 같이 최적 추출 조건에서 추출한 WSP-A는 주로 alginate로 구성된 다당이지만 fucoidan을 포함하는 복합 수용성 다당으로 연구목적으로 구입한 순수한 alginate와의 구조적 그리고 성분적 차이에서 기인한 것으로 사료된다. 이러한 저해활성을 토대로 보다 더 체내 상호작용과 적합한 결과를 나타내기 위하여 인간췌장유래 리파아제 PPL을 이용하여 저해 활성을 측정하였다. Fig.
- 하지만 HPACE에 의한 구성당성분 분석결과에서 보였던 것처럼 주요 구성당 성분으로는 fucose, galactose, 그리고 xylose 였음을 바탕으로 고찰해보면FT-IR 분석 결과로는 알지네이트 유사 다당임에 매우 가능성이 높지만 fucoidan과 같은 톳을 구성하는 음이온계 고분자 다당의 혼합체임을 간과할 수 없다. 이를 확인하고자 정제 WSP-A를 다시 멸균증류수에 용해한 다음 고농도의 CaCl2 용액(2 M)을 시료의 부피에 대해 여러 부피비로 넣어 반응시킨 다음 13,500 rpm에서 10분간 원심분리를 통해 WSP-A를 침전시켰다. 이때의 수율은 약 71%에 달하였다.
- 인간췌장유래 리파아제 human pancreatic lipase(HPL)저해활성 측정은 기질로 triolein을 이용하여 분해산물인 fatty acid와 oleic acid를 thin layer chromatography로 전개하여 분해 정도를 토대로 알아보는 실험으로 다음과 같은 방법을 이용하여 실험을 수행하였다. 0.
- 비만을 유도하기 위하여 4주간 25% 고지방 식이를 하였고 각 군의 목적에 따라 음용수를 달리하였다. 즉 대조군(C, control, n=9)으로 일반 음용수를 4주간 섭취시켰고, 비만 치료군(M, medication)은 일반 음용수를 1주간 섭취시킨 후 나머지 3주간을 동물체중(kg) 대비 35 g의 양으로 톳 추출물을 섭취시켰으며, 비만 예방 군(P, prevention)은 4주간 동물체중(kg) 대비 35 g의 양으로 톳 추출물을 함유한 음용수를 공급하였다. 본 연구에서의 모든 동물실험은 가톨릭대학교 동물실험윤리위원회(The Catholic University of Korea Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인 하에 수행하였다.
- 본 연구에서의 모든 동물실험은 가톨릭대학교 동물실험윤리위원회(The Catholic University of Korea Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인 하에 수행하였다. 총 28일간의 실험기간 동안 2일마다 체중변화를 측정하였다.
- 최적조건에서 추출한 WSP의 성분분석을 위해 일정량의 고분자 물질을 멸균 증류수에 1% 되도록 녹여 4 M trifluoroacetic acid(TFA)에 부피비로 1:2가 되도록 넣고 100°C에서 3시간 동안 반응시켜 완전가수분해를 거친 다음, 감압진공건조기(Biotron, Bucheon, Korea)를 이용하여 건조 후 증류수에 용해시켰다.
- 본 연구에 이용된 톳은 전남 완도군의 해양바이오산업센터에서 제공받아 이를 분쇄하여 일정 압력의 조건(150 kPa)에서 15～20분 가량 열수추출 하였다. 추출물로부터 수용성 다당(WSP) 성분을 분리하기 위해 에탄올을 이용하여 다당류 성분을 침전시켰고, 두 차례에 걸쳐 반복적으로 수용화 및 에탄올 침전으로 수용성 다당류 이외의 물질을 제거하여 부분 정제된 시료로 이용하고자 이후 동결건조(FD5505, Ilshin Lab Co., Ltd., Seoul, Korea) 하여 실험에 이용하였다. 또한 수용성 다당류의 효율적 추출을 위해 추출 조건을 최적화 하였다(121°C, 15분).
- 추출한 수용성 다당 성분에 포함된 단백질 함량을 정량하고자 Bradford 방법을 이용하였다(15). 추출한 수용성 다당 총 함량(16)과 황산기 함량(17)을 정량적으로 측정하기 위해 alginate는 2 M CaCl2 용액으로 침전시켰고, 상층액을 취해 재침전이 일어나지 않음을 확인한 다음 원심분리(13,000 rpm, 30분) 하여 얻은 상층액에 부피비로 2.5배 냉각 에탄올을 가하여 침전물을 회수하였다. 침전물을 건조한 다음 황산기 정량을 통해 후코이단 유사다당(fucoidan-like polysaccharide)의 함량을 결정하였다.
- 추출한 수용성 다당류(WSP-A)의 주요 구성당을 확인으로 복합다당체임을 밝혔으나 WSP-A를 구성하는 주요 구성 다당체를 확인하기 위해 수용화-에탄올 침전을 반복하고 gel-filtration을 거쳐 정제한 물질을 이용하여 FT-IR에 의한 구조분석을 수행하였다. 그 결과 톳 유래 수용성 다당성분이 alginate와 유사한 구조로 밝혀졌다(Fig.
- 이때의 수율은 약 71%에 달하였다. 침전 후 상층액에 대해 부피비로 2.5배 되도록 에탄올을 가하여 alginate 이외의 다른 고분자 당의 침전을 확인하였다. 침전된 양은 건조된 시료의 무게비로 약 29%에 달하는 것을 확인하였다.
- 5배 냉각 에탄올을 가하여 침전물을 회수하였다. 침전물을 건조한 다음 황산기 정량을 통해 후코이단 유사다당(fucoidan-like polysaccharide)의 함량을 결정하였다.
- , Winooski, VT, USA)를 이용하여 405 nm에서 흡광도를 측정하였고, 이는 상관계수(1 M=17,000 abs)를 이용하여 농도로 변환하여 효소 활성으로 나타내었다. 효소 반응 30분간 매 10분마다 효소 활성을 비교하여 효소 활성의 안정도 또한 알아보았다. 리파아제 저해활성은 백분율(%)로 나타내었으며, 활성물질의 존재 또는 비존재 하에서의 기질에 대한 효소활성을 비교하여 상대 활성으로 나타내었다.
대상 데이터
- Louis, MO, USA)로부터 구입하여 사용하였다. 그 밖에 다른 화학물질은 모두 고 순도 제품을 구입하여 본 연구에 사용하였다. 추출한 수용성 다당 성분에 포함된 단백질 함량을 정량하고자 Bradford 방법을 이용하였다(15).
- 본 연구에 이용된 톳은 전남 완도군의 해양바이오산업센터에서 제공받아 이를 분쇄하여 일정 압력의 조건(150 kPa)에서 15～20분 가량 열수추출 하였다. 추출물로부터 수용성 다당(WSP) 성분을 분리하기 위해 에탄올을 이용하여 다당류 성분을 침전시켰고, 두 차례에 걸쳐 반복적으로 수용화 및 에탄올 침전으로 수용성 다당류 이외의 물질을 제거하여 부분 정제된 시료로 이용하고자 이후 동결건조(FD5505, Ilshin Lab Co.
데이터처리
- 최소 3번의 실험을 바탕으로 평균값을 얻었으며, 얻어진 결과의 통계적 유의성은 GraphPad InStat(GraphPad InStat Version 3.00, 2003, GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA) 통계 package를 이용하여 실험군당±표준편차로 표시하였고, 이에 대한 표준편차는 ±SD로 나타내었다.
- , La Jolla, CA, USA) 통계 package를 이용하여 실험군당±표준편차로 표시하였고, 이에 대한 표준편차는 ±SD로 나타내었다. 통계 중요성 또는 각 평균 값 사이의 차이에 대한 유의성은 각각의 실험의 t-테스트에 의해 결정되었으며, p값(0.05 미만)을 유의성 있는 값으로 Tukey-Kramer multiple comparisons test에 의해 고려되었다. 표준편자로 나타내지 않은 결과에 대한 값은 최소 3번 이상의 실험을 통해 얻은 결과의 평균값으로 나타내었다.
- 05 미만)을 유의성 있는 값으로 Tukey-Kramer multiple comparisons test에 의해 고려되었다. 표준편자로 나타내지 않은 결과에 대한 값은 최소 3번 이상의 실험을 통해 얻은 결과의 평균값으로 나타내었다.
이론/모형
- Macro alga was treated at various temperature between 70 to 121°C for 15 min, respectively. The amount of total carbohydrate was measured by Sulfuric-Phenol method. Values obtained were illustrated as the average from three separate experiments.
- )은 Nicolet 6700 FT-IR 분석기(Nicolet Analytical Instruments, Madison, WI, USA)에 의해 KBr 펠릿에 기록된 스펙트럼 해상도로 계산되었다. 스펙트럼은 Omnic 8.0(Nicolet Analytical Instruments) 소프트웨어를 사용하여 해석되었으며, 중첩 밴드의 위치는 두 번째 파생 알고리즘에 의해 추정되었다. 그런 다음 스펙트럼은 CSV 형식으로 6.
- 그 밖에 다른 화학물질은 모두 고 순도 제품을 구입하여 본 연구에 사용하였다. 추출한 수용성 다당 성분에 포함된 단백질 함량을 정량하고자 Bradford 방법을 이용하였다(15). 추출한 수용성 다당 총 함량(16)과 황산기 함량(17)을 정량적으로 측정하기 위해 alginate는 2 M CaCl2 용액으로 침전시켰고, 상층액을 취해 재침전이 일어나지 않음을 확인한 다음 원심분리(13,000 rpm, 30분) 하여 얻은 상층액에 부피비로 2.
성능/효과
- 2). Fucose가주요한 당 성분이라는 결과는 톳 유래 다당류의 구성 성분이 fucose를 포함하는 fucoidan 성분을 포함하고, 또한 여러 단당으로 구성된 복합 다당임을 알 수 있었다. 하지만 HPLC에 의한 단당의 분석 시 유의사항 중의 하나로서 uronic acid인데 fucose와 거의 동일한 RT(retention time)를 갖고 peak가 나타나는 점을 고려할 때 fucose 단일 성분으로만 결론내리기 어렵다는 점이다.
- 매 10분마다 효소 반응을 관찰한 결과, 30분까지 점점활성이 낮아지면서 이후에는 거의 변화 없는 활성을 보였다. WSP-A는 초기에는 최대 50%에 근접하는 활성을 보이며, 차츰 줄어들어 30% 미만의 안정된 활성을 나타냈으며, 다른 순수 alginate와 비교하여 보았을 때도 WSP-A가 가장 높은 활성을 나타내었다. 이러한 결과는 분자량의 차이보다는FT-IR 분석을 통하여 알아본 바와 같이 최적 추출 조건에서 추출한 WSP-A는 주로 alginate로 구성된 다당이지만 fucoidan을 포함하는 복합 수용성 다당으로 연구목적으로 구입한 순수한 alginate와의 구조적 그리고 성분적 차이에서 기인한 것으로 사료된다.
- 9% 함유된 것으로 측정되었다. 결과적으로 건조 톳으로부터 보다 높은 함량의 에탄올 침전된 고분자 다당류를 획득할 수 있었다. 하지만 건조시키는 전 처리 과정까지의 비용이 훨씬 큰 것을 감안하면, 오히려 생 톳을 이용한 가압열수 추출법에 의한 추출물 획득이 훨씬 경제적일 것으로 사료된다.
- 비만 예방군은 고지방식이와 함께 WSP-A을 제공함으로써 체중 증가율의 감소를 나타내기 위한 그룹이며, 비만 치료군은 1주간 고지방식이로 과다하게 증가한 체중을 WSP-A를 제공함으로써 체중 감량을 나타내기 위한 그룹이다. 고지방식이로 비만을 유도한 결과, Fig. 5에 나타낸 것처럼 대조군의 체중 증가는 초기 1주간은 상대적으로 저조하지만 이후로는 가장 높은 증가율을 보이며 결과적으로 시작 0일과 비교하여 28일에 89.9% 증가하였다. 반면에 비만 치료군과 예방군은 결과적으로 약 60%(비만치료군, 비만 예방군 각각60.
- 본 연구에서는 기존의 유기용매를 이용한 추출을 지양하고 환경 친화적이고 간단한 추출방법을 고안하여 톳의 다당류 성분(WSP-A)을 추출해내었고, WSP-A가 지질의 흡수에 미치는 효과를 알아보기 위하여 in vitro 상으로 lipase inhibition assay와 in vivo로 고지방 식이로 비만을 유도한 rat을 이용한 동물실험을 수행하였다. 그 결과 톳 유래 다당류는 alginate와 유사한 성분이지만 성분당 분석을 통하여 fucose가 주 당성분인 polysaccharide로 밝혀졌고, 이는 alginate보다 뛰어나고 안정한 lipase inhibitor로써 작용하였다. 또한 동물실험에서는 WSP-A를 포함하는 음용수로 제공한 것과 제공하지 않은 대조군은 무게 변화량에 유의적인 차이를 보일 뿐 아니라 비만 예방군과 비만 치료군 사이에서도 유의적인 차이를 나타내었다.
- 추출한 수용성 다당류(WSP-A)의 주요 구성당을 확인으로 복합다당체임을 밝혔으나 WSP-A를 구성하는 주요 구성 다당체를 확인하기 위해 수용화-에탄올 침전을 반복하고 gel-filtration을 거쳐 정제한 물질을 이용하여 FT-IR에 의한 구조분석을 수행하였다. 그 결과 톳 유래 수용성 다당성분이 alginate와 유사한 구조로 밝혀졌다(Fig. 3). 거의 모든 구간에서 유사한 peak 양상을 보였으나 염(salt) 형태의 1,250 nm 주변의 파장에서는 확연한 차이를 보인다.
- 그 결과 톳 유래 다당류는 alginate와 유사한 성분이지만 성분당 분석을 통하여 fucose가 주 당성분인 polysaccharide로 밝혀졌고, 이는 alginate보다 뛰어나고 안정한 lipase inhibitor로써 작용하였다. 또한 동물실험에서는 WSP-A를 포함하는 음용수로 제공한 것과 제공하지 않은 대조군은 무게 변화량에 유의적인 차이를 보일 뿐 아니라 비만 예방군과 비만 치료군 사이에서도 유의적인 차이를 나타내었다. 식이섬유를 이용한 연구와 비교해보았을 때, 톳 유래 다당류는 식이섬유 이상의 효과뿐만 아니라 뛰어난 lipase inhibitor로 체중감량을 나타내었고 이는 인간췌장유래 리파아제(human pancreatic lipase)의 저해활성과 더불어 인체 내에서의 작용 가능성을 짐작하고 있다.
- 또한 비만예방군은 비만 치료군에 비해 전체적으로 낮은 체중 증가율을 나타냈으며, 특히 초기 1주간은 평균 23.2%의 유의적인 차이(p<0.03)를 보이며 체중 증가율 감소 등 예방의 효과를 보인다고 할 수 있다.
- 이러한 결과는 톳 유래 수용성 다당류가 lipase의 아미노산 잔기에 작용하기보다는 담즙염과 작용하여 지방의 확산을 막음으로써 lipase의 작용을 감소시키는 것으로 사료된다(20,21). 반면 alginate와 정제한 또는 제공(가톨릭대학교 생명공학과) 받은 fucoidan 각각의 인간췌장유래 리파아제에 대한 효소 저해활성을 비교한 결과, 유의성 있는 농도 의존적인 저해활성은 관찰되지 않아 인간췌장유래 리파아제 저해활성을 나타내기 위해서는 WSP-A의 복합 다당처럼 alginate와 fucoidan의 일정 성분비가 중요한 요인이 될 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 이후의 동물을 이용한 체중 증가량 변화에 대한실험은 WSP-A 자체로 실험을 수행하였다.
- 1% 정도로 적은 양이 포함되어 있다(Table 2). 반면 당성분 일부가 황산기로 치환되어 있을 것으로 가정하여 대표적인 양이온성 분자인 키토산과 혼합하였을 때 반응 시작점에서 침전이 일어나는 것을 볼 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 톳 추출물의 수용성 고분자 다당류는 alginate와 fucoidan-like(후코이단 유사) 음이온성 치환기를 갖는 다당으로 본 연구를 통해 확인하였다(Fig.
- 반면 추출시간은 물의 증발을 고려하여 최대 30분으로 하여 추출하였고, 결국 121°C 및 30분 그리고 낮은 pH조건(pH 4)에서 다소 높은 수율을 나타냄을 확인할 수 있었다.
- 반면에 비만 치료군과 예방군은 결과적으로 약 60%(비만치료군, 비만 예방군 각각60.9%, 63.1%)로 평균 약 30% 정도 유의적으로 감소된 체중증가량을 보였다(p<0.04).
- 수용성 다당의 주요 구성 성분을 분석하고자 HPAEC를 이용하여 성분당 분석 결과, 주요 구성당 성분으로는 fucose, galactose, xylose 순임을 알 수 있었다(Fig. 2). Fucose가주요한 당 성분이라는 결과는 톳 유래 다당류의 구성 성분이 fucose를 포함하는 fucoidan 성분을 포함하고, 또한 여러 단당으로 구성된 복합 다당임을 알 수 있었다.
- 3%의 수율을 얻었다. 수용성다당류를 포함하는 추출액의 단백질 함량은 1.9% 함유된 것으로 측정되었다. 결과적으로 건조 톳으로부터 보다 높은 함량의 에탄올 침전된 고분자 다당류를 획득할 수 있었다.
- 6%의 수득율을 나타내었다. 여러 온도 변화에 따른 추출율을 분석한 결과, 온도가 높아질수록 추출물 함량이 높아짐이 확인되었다(Fig. 1). 반면 추출시간은 물의 증발을 고려하여 최대 30분으로 하여 추출하였고, 결국 121°C 및 30분 그리고 낮은 pH조건(pH 4)에서 다소 높은 수율을 나타냄을 확인할 수 있었다.
- 열수 가압 추출물에 에탄올 침전을 수행하여 침전된 수용성 고분자 다당류의 함량차이를 동결건조 한 후 계량하여 비교한 결과, 건조 톳을 이용한 경우 가압열수 추출 시 약8.6%, 생 톳으로부터는 약 5.3%의 수율을 얻었다. 수용성다당류를 포함하는 추출액의 단백질 함량은 1.
- 수용성 다당(water-soluble polysaccharides, WSP)류의 효율적 추출을 위해 시료의 양 변화, 온도 변화, pH 변화, 추출시간 변화를 두어 각각의 조건에서의 수율량을 계산하고 최적화된 방법으로 이용하였다. 우선 무게의 변화에 따른 추출량 분석 결과, 30 g 건조 시료당 500 mL 증류수를 이용하여 추출하였을 때 건조중량으로 최대 약 8.6%의 수득율을 나타내었다. 여러 온도 변화에 따른 추출율을 분석한 결과, 온도가 높아질수록 추출물 함량이 높아짐이 확인되었다(Fig.
- 침전물을 회수하고, 동결건조 하여 여기에 황산기 함량을 분석(19)한 결과 황산기 함량이 약 19%로 확인되었다. 이러한 결과를 바탕으로 WSP-A는 비록 함량은 매우 낮았지만 fucoidan을 포함하는 복합다당이었음을 확인하였다.
- 반면 당성분 일부가 황산기로 치환되어 있을 것으로 가정하여 대표적인 양이온성 분자인 키토산과 혼합하였을 때 반응 시작점에서 침전이 일어나는 것을 볼 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 톳 추출물의 수용성 고분자 다당류는 alginate와 fucoidan-like(후코이단 유사) 음이온성 치환기를 갖는 다당으로 본 연구를 통해 확인하였다(Fig. 2, Table 2)
- 5배 되도록 에탄올을 가하여 alginate 이외의 다른 고분자 당의 침전을 확인하였다. 침전된 양은 건조된 시료의 무게비로 약 29%에 달하는 것을 확인하였다. 침전물을 회수하고, 동결건조 하여 여기에 황산기 함량을 분석(19)한 결과 황산기 함량이 약 19%로 확인되었다.
후속연구
- 03)를 보이며 체중 증가율 감소 등 예방의 효과를 보인다고 할 수 있다. 다만 대조군의 체중 증가 추이가 완만하지 않은 것으로 보아 더 많은 시간을 두고 관찰이 필요할 것으로 사료된다. 또한 톳에 포함되어 있는 다량의 식이섬유의 섭취는 칼로리가 거의 없고 만복감을 주며 체중과 식이효율의 감소를 가져와 비만 억제에 효과가 있다고 하였다(22).
- 식이섬유를 이용한 연구와 비교해보았을 때, 톳 유래 다당류는 식이섬유 이상의 효과뿐만 아니라 뛰어난 lipase inhibitor로 체중감량을 나타내었고 이는 인간췌장유래 리파아제(human pancreatic lipase)의 저해활성과 더불어 인체 내에서의 작용 가능성을 짐작하고 있다. 따라서 톳 유래 다당류 성분은 식이성 섬유의 공급원뿐만 아니라 추후에 효소활성 저해 효과에 대한 보다 명확한 작용기전을 밝혀낸다면 단순한 건강 기능성 식품 소재보다lipase inhibitor로써 항비만 약물로 고부가가치를 창출해낼 수 있을 것으로 사료된다.
- 결과적으로 건조 톳으로부터 보다 높은 함량의 에탄올 침전된 고분자 다당류를 획득할 수 있었다. 하지만 건조시키는 전 처리 과정까지의 비용이 훨씬 큰 것을 감안하면, 오히려 생 톳을 이용한 가압열수 추출법에 의한 추출물 획득이 훨씬 경제적일 것으로 사료된다. 반면 생 톳을 이용할 경우 부피가 크고 무게가 있으며 특히 장기 보관이 어렵다는 점에서는 다소 부정적인 사항이지만, 추출 공정설비가 문제없이 작동한다면 채취 즉시 세정 공정만을 거쳐 추출공정으로 이동가능 할 것이다.
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