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문제 정의
- 4 톤으로 집계되었으며, 현재까지 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 따라서 이 연구에서는 제주 수산가공부산물의 자원화 및 고부가가치화를 위해 수산가공부산물 유래 가수분해물의 기능성을 탐색함으로써 재이용 가능성을 확인하였다.
제안 방법
- 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 소거활성은 효소가수분해물 60 μl와 DPPH (60 μmol/l in MeOH) 60 μl를 반응시킨 후, ESR spectrometer에서 측정하였다.
- , (2009)의 방법을 사용하였다 [2]. 10 kDa의 막을 장착한 한외여과막 분리 시스템 (Ultrafiltration membrane)을 이용하여 10 kDa 이상 및 10 kDa 이하의 분획물을 제조하였다.
- Hydrolxyl 라디칼 소거활성은 효소가 수분해물 20 μl와 0.3 M DMPO (in 0.1 M phosphate buffer pH 7.4) 20 μl, 10 mM FeSO4 20 μl, 10 mM H2O220 μl 를 반응시킨 후, ESR spectrometer에서 측정하였다.
- Peroxyl 라디칼 소거활성은 효소가수분해물 20 μl, 40 mM 2,2-Azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (A APH) (in 0.1 M phosphate buffer pH 7.4) 20 μl, 40 mM POBN (in 0.1 M phosphate buffer pH 7.4) 20 μl를 37℃에서 반응시킨 후, ESR spectrometer에서 측정하였다.
- 가수분해물의 라디칼 소거활성은 Nanjo et al., (1996)의 방법을 변형하여 전자스핀공명흡수분광기(JES -FA machine, JOEL, Tokyo, Japan)로 측정하였다 [10]. 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 소거활성은 효소가수분해물 60 μl와 DPPH (60 μmol/l in MeOH) 60 μl를 반응시킨 후, ESR spectrometer에서 측정하였다.
- 다음은 산화적 스트레스에 대한 세포보호 효과를 확인하기 위해 Alcalase 가수분해물을 전처리하고 AAPH로 산화적 스트레스를 유도한 세포의 생존율을 측정하였다 (Figure 2). AAPH를 처리한 세포의 경우, 생존율이 control에 비해 2 배로 감소하였다.
- 또한 가장 우수한 소거활성을 나타내었던 Peroxyl 라디칼에 초점을 두어 다음 세포실험을 진행하였다. 세포는 Vero cells을 사용하였으며, AAPH로 유도한 산화적 스트레스에 대한 세포보호 효과를 확인하였다.
- 또한 가장 우수한 소거활성을 나타내었던 Peroxyl 라디칼에 초점을 두어 다음 세포실험을 진행하였다. 세포는 Vero cells을 사용하였으며, AAPH로 유도한 산화적 스트레스에 대한 세포보호 효과를 확인하였다.
- 수산가공부산물 Alcalase 가수분해물의 항산화활성을 확인하기 위해서 ESR을 이용하여 자유라디칼 소거 활성을 확인하였다. Table 1에 여러 가지 자유라디칼에 대한 수산가공부산물 Alcalse 가수분해물의 IC50 value를 나타내었다.
- 여러 가지 식품 및 산업용 단백질 분해효소 중에서 가격이 저렴하고 가수분해 수율이 높아 산업적으로 자주 이용되는 Alcalase를 선택하였다. 우선, 수산가공부산물을 10% (w/v)로 24시간동안 열수추출을 하였으며, 유용성분을 최대로 확보하기 위해 이를 다시 Alcalase의 최적 활성조건 (pH 8.0, 50℃)에서 10%의 기질 대 효소비로 효소가 수분해를 수행하였다. 가수분해 반응 후, 효소 불활성화를 위해 100℃에서 10분간 끓이고, 원심분리 (3500 rpm, 10분) 및 감압여과를 수행하여 상층액을 분리한 후, 이를 동결건조하여 실험에 사용하였다.
- 수산물의 소비가 증가함에 따라 수산가공부산물의 발생량이 증가하고 있으며, 이의 효율적인 활용을 위해 수산가공부산물의 생리활성 검증이 요구되고 있다. 이 연구에서는 제주 특산 수산물인 갈치, 고등어, 옥돔 등을 포함하는 수산가공부산물을 고상발효시킨 후, Alcalase 가수분해물을 제조하였으며, 이 가수분해물의 항산화 및 항고혈압 활성을 확인하였다. 또한 한외여과막 분리를 통한 분자량별 분획이 가수분해물의 기능성을 최대 2.
- 한외여과 후 얻어진 10 kDa 이상과 10 kDa 이하의 분획물을 가지고, Alcalase 가수분해물에서 비교적 우수한 활성을 나타내었던 DPPH, peroxyl 라디칼 소거활성을 확인하였다. 그 결과, DPPH radical 소거활성은 10 kDa 이하의 분획물이 Alcalase 가수분해물보다 2.
대상 데이터
- , (2009) 의 방법을 사용하여 열수 및 효소적 추출법을 이용하여 제조하였다 [2]. 여러 가지 식품 및 산업용 단백질 분해효소 중에서 가격이 저렴하고 가수분해 수율이 높아 산업적으로 자주 이용되는 Alcalase를 선택하였다. 우선, 수산가공부산물을 10% (w/v)로 24시간동안 열수추출을 하였으며, 유용성분을 최대로 확보하기 위해 이를 다시 Alcalase의 최적 활성조건 (pH 8.
- 제주도내 수산식품 회사인 ㈜청룡수산으로부터 갈치 머리, 갈치 꼬리, 고등어 뼈, 옥돔 비늘 등의 가공부산물을 건조된 상태로 제공받았으며, 가공부산물 (30 kg)을 고상발효장치 (Biofeeda BF-30, Mitsbish, Japan)하에서 호기성 고온 균주인 Bacillus (Seiwa co., Japan) (3 g)을 이용하여 80~90℃에서 6~10 시간동안 고상발효한 후, 실험에 사용하였다.
데이터처리
- 이 연구 결과의 통계 및 분석은 SPSS 프로그램 (SPSS Inc. Ver.12.0)을 사용하여 One-way ANOVA-test를 실시하여 Duncan’s multiple range test (P < 0.005)로 평균 간의 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 수산가공부산물의 가수분해물은 Ahn et al., (2009) 의 방법을 사용하여 열수 및 효소적 추출법을 이용하여 제조하였다 [2]. 여러 가지 식품 및 산업용 단백질 분해효소 중에서 가격이 저렴하고 가수분해 수율이 높아 산업적으로 자주 이용되는 Alcalase를 선택하였다.
- 원숭이 유래 상피세포인 Vero 세포 (한국세포주은행)를 사용하였으며, 세포 생존율에 대한 가수분해물의 효능은 Ko et al., (2013)의 방법을 사용하여 MT T assay를 통해 검증하였다 [9]. Vero 세포를 10% fetal bovine serum (FBS)와 1% antibiotics를 포함하는 DMEM 배지에 1×105 cells/μl의 농도로 희석한 후, 96 well plate에 접종하여 16시간 동안 37℃, 5% CO2 배양기에서 배양하였다.
- 효소가수분해물의 ACE 저해효과는 Cushman and Cheung (1971)의 방법에 따라 측정하였다. 효소가수분해물 50 μl에 25 mU/ml ACE 효소액 50 μl를 가한 후, 37℃에서 10분간 항온처리 한 후, 기질로서 12.
- 효소로서 Alcalase를 이용하여 얻어진 Alcalse 가수분해물의 분자량별 분획은 Ahn et al., (2009)의 방법을 사용하였다 [2]. 10 kDa의 막을 장착한 한외여과막 분리 시스템 (Ultrafiltration membrane)을 이용하여 10 kDa 이상 및 10 kDa 이하의 분획물을 제조하였다.
성능/효과
- Positive control로 실험에 사용된 captopril은 2.5 μg/ml의 매우 낮은 농도에서도 80%이상의 매우 우수한 활성을 나타내었다.
- 결론적으로 Alcalase 가수분해물의 분자량별 분획을 통해 라디칼 소거 활성이 증가하였으며, 특히 DP PH 라디칼 소거 활성에 대해서 저분자의 10 kDa 이하의 물질이 보다 우수한 활성을 나타내었다. 이 결과들은 수산가공부산물 Alcalase 가수분해물을 구성하는 단백질 또는 펩타이드들이 한외여과에 의해 분자량 별로 분리되었을 때, 효율적인 항산화 활성을 나타낸다는 것을 설명한다.
- 한외여과 후 얻어진 10 kDa 이상과 10 kDa 이하의 분획물을 가지고, Alcalase 가수분해물에서 비교적 우수한 활성을 나타내었던 DPPH, peroxyl 라디칼 소거활성을 확인하였다. 그 결과, DPPH radical 소거활성은 10 kDa 이하의 분획물이 Alcalase 가수분해물보다 2.5배 가량 증가한 0.485 mg/ml의 IC50 value를 나타내었다 (Figure 4). 또한, peroxyl radical 소거활성은 두 개의 분획물 모두 Alcalase 가수분해물보다 2배 가량 증가하여 각각 0.
- 한외여과 후 얻어진 10 kDa 이상의 분획물, 10 kDa 이하의 분획물의 ACE 저해활성을 Figure 6에 나타내었다. 두 분획물은 각각 1.51 mg/ml, 1.49 mg/ml의 IC50 value를 나타내며, 1.87 mg/ml의 IC50 value를 갖는 Alcalase 가수분해물보다 활성이 1.2배 가량 증가하였다. 마찬가지로 수산가공부산물 Alcalase 가수분해물이 분자량별로 존재할 때, ACE를 효율적으로 저해하는 것을 확인할 수 있다.
- 이 연구에서는 제주 특산 수산물인 갈치, 고등어, 옥돔 등을 포함하는 수산가공부산물을 고상발효시킨 후, Alcalase 가수분해물을 제조하였으며, 이 가수분해물의 항산화 및 항고혈압 활성을 확인하였다. 또한 한외여과막 분리를 통한 분자량별 분획이 가수분해물의 기능성을 최대 2.5배 가량 증진시킴을 확인하였다. 결론적으로 가수분해 및 한외여과 공정을 통해 버려지는 미이용 수산가공부산물을 활용하여 기능성 식품 및 화장품 소재로 이용할 가치가 있다고 판단되며 이를 통해 수산가공부산물의 고부가가치화를 이끌 수 있을 것으로 생각된다.
- 결론적으로 Alcalase 가수분해물의 분자량별 분획을 통해 라디칼 소거 활성이 증가하였으며, 특히 DP PH 라디칼 소거 활성에 대해서 저분자의 10 kDa 이하의 물질이 보다 우수한 활성을 나타내었다. 이 결과들은 수산가공부산물 Alcalase 가수분해물을 구성하는 단백질 또는 펩타이드들이 한외여과에 의해 분자량 별로 분리되었을 때, 효율적인 항산화 활성을 나타낸다는 것을 설명한다.
후속연구
- 5배 가량 증진시킴을 확인하였다. 결론적으로 가수분해 및 한외여과 공정을 통해 버려지는 미이용 수산가공부산물을 활용하여 기능성 식품 및 화장품 소재로 이용할 가치가 있다고 판단되며 이를 통해 수산가공부산물의 고부가가치화를 이끌 수 있을 것으로 생각된다.
- 문어 자숙액에 포함되어 있는 타우린 [5], 수산가공부산물 유래 콜라겐 또는 젤라틴 [3,6], 갑각류 부산물 유래의 키틴 [1], 홍어류 껍질에서 분리한 collagenase-1 저해 펩타이드 [11] 등 수산가공부산물 유래의 다양한 기능성 물질이 연구되어 있다. 따라서 버려지는 미이용 수산가공부산물은 잠재적 가치가 충분하며, 이를 고부가가치 상품으로 활용할 수 있는 연구가 필요하다.
- AAPH를 처리한 세포의 경우, 생존율이 control에 비해 2 배로 감소하였다. 이때, Alcalase 가수분해물의 전처리에 의해 세포 생존율이 다시 증가하는 경향을 보이고 있지만 유의적인 결과를 확인하지 못하였다.
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