초록 ▼

1) 생물활성 복합 다당류인 arabinoxylan의 생산기술
압출성형 및 효소처리의 복합공정을 개발함으로써 곡류 세포벽의 효율적 수용화를 위한 최적 공정기술과 산업적인 대량 생산기술을 개발하였다. 본 연구에서는 미강(lire bran)으로부터 생산수율 4.1% 순도 86.7%, 분자량 4,860의 면역다당류 arabinoxylan의 생산기술을 확립하였으며, 이 결과는 외국의 arabinoxylan 생산기술과 비교하여 생산 수율이 10배 이상 증가된 것이다. 아울러 세포벽의 수용화 과정에서 세포벽 내 총 phenolic aci

1) 생물활성 복합 다당류인 arabinoxylan의 생산기술
압출성형 및 효소처리의 복합공정을 개발함으로써 곡류 세포벽의 효율적 수용화를 위한 최적 공정기술과 산업적인 대량 생산기술을 개발하였다. 본 연구에서는 미강(lire bran)으로부터 생산수율 4.1% 순도 86.7%, 분자량 4,860의 면역다당류 arabinoxylan의 생산기술을 확립하였으며, 이 결과는 외국의 arabinoxylan 생산기술과 비교하여 생산 수율이 10배 이상 증가된 것이다. 아울러 세포벽의 수용화 과정에서 세포벽 내 총 phenolic acid의 약 60%가 유리화 되었으며, 특히 가장 함량이 높은 ferulic acid는 약 80%가 유리화되어 항산화 활성이 크게 증가하였다. 본 연구에서 개발한 arabinoxylan은 IFN-ν 생성 증가, macrophage 활성화, NK cell 활성화, 암세포 살해능 증가 등의 생물활성을 나타내었다. 미강으로부터 기능성 생리활성 물질 arabinoxylan과 ferulic acid을 효율적으로 생산하는 기술은 산업체에 기술이전을 완료하였다.
2) Ginseng fiber로부터 복합 다당류 pectin 및 올리고당 제조 기술
압출공정의 강한 전단력을 이용하여 기존의 화학적 처리 대신에 불용성의 ginseng fiber로부터 면역활성의 BioPectin을 생산하는 기술을 확립하였다. 본 연구에서 개발한 압출성형 기술을 적용하였을 때 수용성 BioPectin의 생산 수율이 17.0%로서 화학적 처리보다 높게 나타났다. 본 연구에서 개발한 인삼유래의 BioPectin은 macrophage 활성화, lysosomal enzyme activity 증가, phagocytic activity 증가, 활성 산소종 및 활성 질소종의 증가, cytokines 생성 증가, 암세포 살해능 증가 등의 생물활성을 나타내었다. 또한 ginseng fiber의 효소적 처리방법에 의해 올리고당을 생산하였을 때 최대 생산수율이 17.3%로 나타났으며, 인삼 올리고당이 장내 유효 미생물에 대한 bifidogenic 효과가 있음을 규명하였다.

Abstract ▼

1) Set up of extrusion process for biopolymers
Twin screw extruder system with various shear force is made to control molecular structure of biopolymer effectively. On-line capillary rheology system is built for precise measurement of accurate shear force and extensional rheology to get accurate

1) Set up of extrusion process for biopolymers
Twin screw extruder system with various shear force is made to control molecular structure of biopolymer effectively. On-line capillary rheology system is built for precise measurement of accurate shear force and extensional rheology to get accurate change of rheology of bioproducts during extrusion process.
2) Solubilization of plant cell wall by extrusion
The preduction technology for pectin, medicinal acidic polysaccharide, and for arabinoxylan contained in cereal is developed among complex polysaccharides plant cell walls. Two core technologies are applied. One is the solubilization of insoluble cell wall using high shear of extrusion and the other is the selective control of molecular structure of complex polysaccharides using enzyme. In addition, the relationship between structure and activity is investigated by researching molecular structure and immune characteristics.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...34
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...36
• 1. 국외의 기술동향 및 수준...36
• 2. 국내의 기술동향 및 수준...37
• 3. 국내외 기술의 종합평가...37
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...38
• 제 1 절. 미강 arabinoxylan의 생산기술 및 면역증강활성...38
• 1. 서론...38
• 2. 실험 재료 및 방법...41
• 가. 미강...41
• 나. 미강 세포벽의 수용화...41
• (1) 미강의 압출성형...41
• (2) 미강의 탈지방, 탈전분, 탈단백질...41
• (3) 일반성분 분석...42
• (4) 효소별 미강의 가수분해...42
• (5) Water solubility index...42
• (6) 분자량...42
• (7) Phenolic acids의 추출...43
• (8) Phenolic acids...43
• (9) 항산화 효과...43
• 다. 미강 세포벽 다당류의 구조 분석...44
• (1) Ultrafiltration에 의한 분리...44
• (2) 구성당 조성 분석...44
• (3) ¹H NMR spectroscopy...44
• (4) Methylation 분석...44
• 라. 미강 세포벽 다당류의 면역 활성...46
• (1) 실험동물...46
• (2) 세포주...46
• (3) Mouse 비장 림프구의 분리...46
• (4) NK 세포의 분리 및 정제...46
• (5) 복강 대식 세포의 유도 및 분리...47
• (6) INF-γ생성능 측정...47
• (7) NK 세포의 암세포에 대한 세포 독성...48
• (8) 대식세포의 phagocytic activity...48
• (9) 통계처리...48
• 3. 결과 및 고찰...49
• 가. 미강 세포벽의 수용화...49
• (1) 미강의 탈지방, 탈전분, 탈단백질...49
• (2) 공정에 따른 WSI 및 구성당 조성...49
• (3) 다당류의 분자량...51
• (4) 공정에 따른 phenolic acids의 함량...51
• (5) 공정에 따른 항산화 활성...53
• 나. Arabinoxylan의 구조 분석...53
• (1) 구성당 조성...53
• (2) ¹H NMR spectrum 분석...54
• (3) Methylation 분석...56
• (4) Arabinoxylan의 당쇄구조 분석...58
• 다. Arabinoxylan의 면역 활성...58
• (1) INF-γ생성능...58
• (2) NK 세포의 암세포에 대한 세포 독성...60
• (3) 대식세포의 phagocytic activity...61
• 4. 결론...63
• 제 2 절. 인삼박 다당체와 올리고당의 생산기술 및 생물활성...64
• 1. 서론...64
• 가. 인삼...64
• 나. 대식세포의 면역활성...65
• 다. 장내미생물의 증식작용...66
• 2. 실험 재료 및 방법...67
• 가. 인삼박 다당체의 복강 대식세포 활성화...67
• (1) 인삼박 다당체의 분리...67
• (가) 인삼박...67
• (나) 효소처리 다당체의 분리...67
• (다) 압출성형 다당체의 분리...67
• (라) 인삼박 다당체의 분자량 및 조성분석...69
• (2) 복강 대식세포의 활성화...69
• (가) 실험동물 및 시약...69
• (나) 복강 대식세포의 유도 및 분리...69
• (다) Lysosomal phosphatase activity...70
• (라) Nitric oxide(NO) 생성량...70
• (마) Hydrogen peroxide(H₂O₂) 생성량...70
• (바) Survival effect...71
• (사) Phagocytic activity...71
• (아) In vivo에서 대식세포 활성화...72
• (자) 통계처리...72
• 나. 인삼박 올리고당이 장내미생물에 미치는 영향...72
• (1) 인삼박 올리고당의 분리...72
• (가) 수용성 효소가수분해물의 올리고당 수율...72
• (나) 인삼박 올리고당 생산의 최적조건...73
• (다) 인삼박 올리고당의 분리...73
• (2) 장내 미생물의 생육 효과...74
• (가) 사용균주...74
• (나) pH 및 유기산 생성량...74
• (다) 상업용 올리고당과의 비교...74
• 3. 결과 및 고찰...74
• 가. 인삼박 다당체의 복강 대식세포 활성화 효과...74
• (1) 인삼박 다당체의 성분조성 및 분자량...74
• (2) Lysosomal phosphatase activity...76
• (3) NO 및 H₂O₂ 생성...78
• (4) Survival effect...80
• (5) Phagocytic activity...81
• (6) In vivo에서 대식세포 활성 효과...81
• 나. 인삼박 올리고당의 장내미생물에 대한 생육 효과...83
• (1) 인삼박 올리고당의 최적조건 및 수율...83
• (2) 인삼박 올리고당의 분리...86
• (3) Bifidogenic effect...86
• (4) 상업용 올리고당과의 비교...88
• 4. 결론...92
• 제 3 절. 압출공정 기술을 이용한 식물세포벽 수용화 기술...93
• 1. 서론...93
• 2. 실험 재료 및 방법...93
• 가. 인삼박의 압출공정...94
• 나. 사과박의 압출공정...94
• 다. 수용성 다당류의 분리...95
• 라. 산을 이용한 수용성 다당류의 추출...95
• 마. 분자량 측정...95
• 바. 고유점도...95
• 사. 이온교환 크로마토그래피...96
• 아. 중성당 조성...96
• 자. 식이섬유...96
• 차. Anhydrogalacturonic acid...96
• 카. 통계적 분석...96
• 3. 결과 및 고찰...97
• 가. 인삼박...97
• 나. 사과박...99
• 4. 결론...103
• 제 4절. 생물고분자 혼합겔의 물리적 특성과 압출성형에 의한 효과...104
• 1. 서론...104
• 가. 친수 콜로이드...104
• (1) 친수 콜로이드의 정의...104
• (2) 친수 콜로이드의 특성과 기능성...105
• (3) 혼합겔의 유형...105
• (4) Agar의 특성과 적용...105
• (5) k-Carrageenan의 특성과 적용...106
• 나. 압출성형...107
• (1) 압출성형의 정의...107
• (2) 압출성형기의 종류와 기능성...107
• (3) 압출성형의 장점...107
• 다. 친수 콜로이드의 압출성형...108
• 2. 실험 재료 및 방법...109
• 가. 재료...109
• 나. 압출성형기...109
• 다. 압출성형기에 연결된 컴퓨터 및 운영프로그램...109
• 라. 압출성형을 한 시료의 조제...111
• 마. 겔화시간...111
• 바. Young's modulus...111
• 사. 분자량...112
• 아. 압출성형 SME(specific mechanical energy)...112
• 3. 결과 및 고찰...112
• 가. 겔화시간에 따른 혼합겔의 유형 분석...112
• 나. 혼합비가 Young's modulus에 미치는 영향...115
• 다. 압출성형에 의한 분자량 변화...120
• 라. 압출성형 SME의 변화...122
• 4. 결론...123
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...126
• 1. 목표달성도...126
• 2. 관련분야에의 기여도...128
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...130
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...132
• 제 7 장 참고문헌...134
• 제 1 절. 미강 arabinoxylan의 생산기술 및 면역증강활성...134
• 제 2 절. 인삼박 다당체와 올리고당의 생산기술 및 생물활성...138
• 제 3 절. 압출공정 기술을 이용한 식물세포벽 수용화 기술...141
• 제 4 절. 생물고분자 혼합겔의 물리적 특성과 압출성형에 의한 효과...142