초록 ▼

1. 적정 원료갈조류의 선정
국내 연안에서 자생하거나 인공 양식방법으로 생산되는 주요 갈조류 23종(다시마 및 미역의 경우 산지 및 생산시기별 시료 포함)을 전국 연안에서 수집하였으며, 안정적으로 원료 공급이 가능한 원료해조류를 검토하였다.
2. 기능성 물질(Laminaran, Fucoidan, Fucosterol)의 정제 및 구조분석
원료해조류로 부터 laminaran을 비롯한 기능성 다당류와 fucosterol의 적정 추출 분리 조건을 실험 검토하고 정제물의 화학적 구조를 GC/MS 및 NMR 분석 등을 통해 확

1. 적정 원료갈조류의 선정
국내 연안에서 자생하거나 인공 양식방법으로 생산되는 주요 갈조류 23종(다시마 및 미역의 경우 산지 및 생산시기별 시료 포함)을 전국 연안에서 수집하였으며, 안정적으로 원료 공급이 가능한 원료해조류를 검토하였다.
2. 기능성 물질(Laminaran, Fucoidan, Fucosterol)의 정제 및 구조분석
원료해조류로 부터 laminaran을 비롯한 기능성 다당류와 fucosterol의 적정 추출 분리 조건을 실험 검토하고 정제물의 화학적 구조를 GC/MS 및 NMR 분석 등을 통해 확인하였다.
3. 기능성 물질의 효능 평가
Laminaran, fucoidan 및 fucosterol을 시료로 하여 위암, 대장암 및 간암세포주에 대한 세포독성, 암세포에 대한 면역활성, apoptosis 활성 및 quinone reductase 유도효과 등의 in vitro 및 in vivo 항암활성을 조사하였으며, 혈류개선 및 항고지혈증 활성도 측정하였다.
4. 기능성 물질의 안전성 검토
SD rat를 실험동물로 하여 laminaran과 fucosterol을 다양한 농도로 단회 경구 투여하여 독성발현 여부($LD_{50}$를 정밀 검토하였다.
5. 항암 및 콜레스테롤 대사개선 기능성식품 소재화
Laminaran이나 fucosterol을 주원료로 하고 기존의 유력한 항암 및 콜레스테롤 대사개선 기능성 천연소재들을 부재료로 하여 항암 및 콜레스테롤 대사개선 기능성 식품의 소재화를 위한 적정 원부재료 배합비를 실험설정하였다. 즉, laminaran과 fucosterol 및 시너지물질들의 혼합비율을 달리한 음료타입 혼합조성물을 제조한 후 항암 및 콜레스테롤 생합성 관련 효소인 HMG-CoA reductase의 저해활성을 측정하고 반응표면(RSM) 통계분석 방법으로 검토하여 음료타입의 항암기능성 식품 및 콜레스테롤 대사개선(항고지혈증) 기능성식품 시제품(캡슐)을 개발하였다.
6. 해조 기능성분의 산업소재화를 위한 경제성 검토
Laminaran, fucosterol 및 fucoidan의 산업소재화를 위한 경제성을 검토하였다. 즉, 목표로 하는 각 물질의 추정 생산원가 및 경제성을 물질별 단일 생산공정 및 목표물질의 단계별 일괄 생산공정인 복합공정 조건에서 검토 분석하였다.

Abstract ▼

Major contents and research scope of this study could be summarized as follows;
1. Screening of potent raw material(seaweeeds) by chemical analysis
2. Development of practical process for the extraction, isolation and purification of laminaran, fucoidan and fucosterol from seaweed.
3. Evalu

Major contents and research scope of this study could be summarized as follows;
1. Screening of potent raw material(seaweeeds) by chemical analysis
2. Development of practical process for the extraction, isolation and purification of laminaran, fucoidan and fucosterol from seaweed.
3. Evaluation of biological activities of laminaran, fucoidan and fucosterol by in vitro and in vivo assay
4. Evaluation of safety of laminaran and fucosterol in terms of $LD_{50}$
5. Formulation of proto-type health supplements as beverage and capsule aiming for tumor prevention and control of hyperlipemia and hypercholesterolemia
6. Considerations for the industrial production and economic feasibility

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발 과제의 개요...34
• 제 1 절 연구개발의 목적...34
• 제 2 절 연구개발의 필요성...34
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황...37
• 제 3 장 재료 및 방법...41
• 제 1 절 실험재료...41
• 제 2 절 실험방법...44
• 1. 일반성분...44
• 2. 무기질...44
• 3. 식이섬유...44
• 4. Betain...44
• 5. 총당의 정량...45
• 6. 총 Phenol의 정량...45
• 7. 황산기의 정량...45
• 8. 우론산(Uronic acid)의 정량...45
• 9. Fucosterol 추출 및 정제...46
• 가. Crude fucosterol의 함량 분석...46
• 나. Crude fucosterol의 추출특성...46
• 다. Fucosterol 정제...46
• 라. Fucosterol의 구조분석...46
• 10. Crude fucoidan의 추출 및 정제...46
• 가. Crude fucoidan의 추출...46
• 나. Crude fucoidan 정제 및 분획...48
• 11. Laminaran의 추출 및 분리정제...50
• 가. Crude laminaran 추출...50
• (1) Black et al(1951)의 방법...50
• (2) 열수추출법...50
• 나. Crude laminaran 정제 및 분획...50
• 12. Laminaran 및 fucoidan의 수식...52
• 가. 화학적 수식...52
• (1) 황산기 제거...52
• (2) 우론산의 환원...52
• 나. 효소적 수식...52
• 다. 정제 및 수식처리 다당(Laminaran, Fucoidan)의 methylation...52
• 13. in vitro 항암활성의 측정...53
• 가. 암세포독성의 측정(MTT)...53
• (1) 암세포주 배양...53
• (2) MTT assay에 의한 암세포독성 측정...53
• 나. NO 생성능...54
• 다. 세포자멸사(Apoptosis)...54
• 라. Quinone reductase(QR) 유도효과...54
• 14. in vivo 항암활성 조사...55
• 가. 실험동물...55
• 나. 대장암 발생유도를 위한 발암물질의 투여...56
• 다. 간암 발암물질의 투여...56
• 라. 실험동물의 처리...56
• 마. 대장암 전암 병변의 검사...56
• 바. 대장암 및 간암 병변의 검사...56
• 15. 항혈액응고활성의 측정...57
• 16. 항혈소판응집 활성(Anti-platelet aggregation activity)의 측정...57
• 17. ACE 저해활성의 측정...57
• 18. 전자공여능의 측정...57
• 19. 혈전용해 (Fibrinolysis) 활성...58
• 20. HMG-CoA reductase 저해활성...58
• 21 in vivo 항고지혈증 활성의 조사...58
• 가. 실험동물과 실험방법 개요...58
• 나. 실험동물의 처리...59
• 다. 혈청 중의 지질 농도 분석...59
• 22. 담즙산(Bile acid) 흡착능...59
• 23. 혈류 유동성 측정 (Micro channel array)...59
• 가. 실험동물...59
• 나. 실험동물의 처리...60
• 24. Laminaran의 생산성 증진을 위한 laminaranase 탐색 및 고정화 활용...60
• 25. Fucoidan 및 laminaran의 급성 독성평가($LD_{50}$)...60
• 26. 항암기능성 음료의 개발...60
• 27. 항고지혈증 기능성음료의 개발...60
• 28. 갈조류 기능성분의 대량생산공정...61
• 29. 기능.61
• 제 4 장 연구결과 및 고찰...62
• 제 1 절 원료의 특성 연구...62
• 1. 일반성분...62
• 2. 무기질 성분...64
• 3. 식이섬유 함량...65
• 4. Betaine...66
• 5. 총 Phenol의 함량...67
• 제 2 절 해조류의 기능성분...69
• 1. Laminaran의 함량...69
• 2. Fucoidan의 함량...70
• 3. Fucosterol 함량...71
• 제 3 절 기능성분의 분리 정제 및 구조확인...72
• 1. Laminaran...72
• 가. 기존 Process...72
• (1) Crude laminaran의 추출...72
• (2) Laminaran의 정제...73
• 나. 실험공정(Experimental process)...75
• (1) Crude laminaran 추출...75
• (2) Laminaran의 정제...78
• (3) Laminaran의 구조분석...78
• (4) Laminaran의 분획 및 화학적 조성...84
• (5) HPLC에 의한 분자량 측정...85
• (6) 정제분획물의 수식 및 특성 분석...85
• (가) 화학적 수식...85
• (나) 효소적 수식...86
• (다) Laminaran의 methylation...87
• 2. Fucoidan...89
• 가. 기존 Process...89
• (1) Crude fucoidan의 추출...89
• (2) Crude fucoidan 정제 및 분획...91
• 나. 실험공정(Experimental process)...93
• (1) Crude fucoidan의 추출...93
• (2) Crude fucoidan의 이화학적 조성...93
• (3) Fucoidan의 정제...94
• (4) 한외여과에 의한 분획...95
• (5) 음이온 교환수지에 의한 분획 및 구조 분석...96
• (6) HPLC에 의한 분자량 측정...102
• 3. Fucosterol...102
• 가. 기존 공정...102
• (1) Crude fucosterol의 추출...102
• (2) Fucosterol 정제...104
• 나. 실험공전(Experimental process)...104
• (1) Fucosterol의 적정 추출용매 조건 검토...104
• (2) Fucosterol의 분리.정제 및 이화학적 분석...105
• (3) Fucosterol의 구조분석...110
• (4) Crude fucosterol의 수율에 미치는 추출온도 및 가수분해 조건의 영향...114
• (5) 초임계 이산화탄소를 이용한 감태로부터 fucosterol의 분리...115
• 제 4 절 Laminaran과 fucosterol의 기능성개선 및 수율증대 기술 검토...117
• 1. 가수분해 효과...117
• 가. 산 처리 효과...117
• 나. 효소처리 효과...118
• 다. 고온.가압 처리 효과...119
• 2. 한외여과에 의한 분획...120
• 3. 고정화 효소 처리...122
• 가. Laminaran의 생리활성 증진을 위한 laminaranase 탐색 및 고정화...122
• (1) 해조류 유래 미생물이 생산하는 laminaranase 분리.정제...122
• (2) 성게알 및 전복내장으로부터 laminaranase 분리.정제...130
• (3) 해조류, 성게알, 전복내장 유래 laminaranase로 처리한 laminaran 수율...137
• 나. 성게알 유래 laminaranase의 고정화 방법 및 그 활성 검토...141
• (1) 고정화 효소의 흡착율 및 그 활성...141
• (2) 온도 및 pH에 대한 고정화 효소의 활성...143
• 4. 탈색처리 효과...144
• 제 5 절 기능성분의 효능평가...146
• 1. Laminaran...146
• 가. 항암활성...146
• (1) in vitro 항암활성...146
• (가) 수식 laminaran의 cytotoxicity...146
• (나) NO 생성능...147
• (다) 세포자멸사(Apoptosis)...148
• (라) Quinone reductase 유도활성...150
• (2) in vivo 항암활성...151
• (가) 전암단계의 in vivo 항암활성...151
• (나) Laminaran의 in vivo 대장암 발암억제 활성...157
• (다) Laminaran의 in vivo 간암 발암억제 활성...159
• 나. 콜레스테롤 대사 개선...162
• (1) in vitro 콜레스테롤 대사 개선...162
• (가) ACE 저해활성...162
• (나) HMG-CoA reductase 저해활성...164
• (다) 담즙산(Bile acid) 흡착능...166
• (2) in vivo 콜레스테롤 대사 개선...168
• (가) Laminaran의 HMG-CoA reductase 저해활성...168
• (나) Laminaran의 in vivo 항고지혈증 활성...171
• 다. 혈류 개선...173
• (1) in vitro 혈류 개선 효과...173
• (가) 항혈액응고 활성...173
• (나) 혈소판응집 억제 활성...175
• (2) in vivo 혈류개선 효과...177
• (가) 실험동물 및 처리...177
• (나) 체중 증가량, 사료 섭취량 및 식이효율...178
• (다) 혈청지질 농도...181
• (라) 혈류개선 효과...183
• 2. Fucoidan...185
• 가. 항암활성...185
• (1) in vitro 항암활성...185
• (가) 수식 fucoidan의 cytotoxicity...185
• (나) Quinone reductase 유도활성...186
• (2) in vivo 항암활성...187
• (가) Fucoidan의 전암단계 in vivo 항암활성...187
• (나) 실험동물의 체중증가량, 사료 섭취량 및 식이효율...187
• (다) 대장 이상선와소(ACF) 및 종양 발생 억제율...188
• 나. 콜레스테롤 대사 개선...190
• (1) in vitro 콜레스테롤 대사 개선...190
• (가) ACE 저해활성...190
• (나) 항혈액응고 활성...192
• (다) 혈소판응집 억제 활성...195
• (2) in vivo 콜레스테롤 대사 개선...198
• (가) HMG-CoA reductase 저해활성...198
• 3. Fucosterol...200
• 가. 콜레스테롤 대사 개선...200
• (1) in vivo 활성...200
• (가) HMG-CoA reductase 저해활성...200
• (나) 항고지혈증 활성...202
• 나. 혈류개선...203
• (1) Fucosterol의 in vivo 혈류개선 효과...203
• (가) 실험동물...203
• (나) 체중 증가량, 사료 섭취량 및 식이효율...204
• (다) 혈청지질 농도...205
• (라) 혈류개선 효과...208
• 제 6 절 안전성 평가...210
• 1. Laminaran 및 fucoidan의 급성독성평가($LD_{50}$)...210
• 가. 사망동물 및 임상증상...210
• 나. 체중변화 및 육안적 해부소견...210
• 2. Laminaran 및 fucosterol 최고용량 초과 경구투여 독성...214
• 제 7 절 Laminaran과 fucosterol의 기능성식품 소재화...216
• 1. Laminaran을 주원료로 한 항암 활성 소재화...216
• 가. Laminaran을 주원료로 한 항암기능성 음료의 가공...216
• 나. Laminaran을 주성분으로 하는 항암기능성 캡슐제품의 가공...220
• 2. Fucosterol을 주원료로 한 항고지혈활성 소재화...221
• 가. Fucosterol을 주원료로 한 항고지혈활성 음료의 가공...221
• 나. Fucosterol을 주성분으로 하는 항고지혈증 캡슐제품의 가공...225
• 제 8 절 기능성분의 대량생산공정...227
• 1. Single process 공정...227
• 가. Laminaran의 대량생산공정...227
• (1) 생산공정...227
• (2) 공정요건 및 특성...228
• (3) 대량생산공정의 산업 적용성...229
• 나. Fucoidan의 대량생산공정...230
• (1) 생산공정...230
• (2) 공정요건 및 특성...231
• (3) 대량생산공정의 산업 적용성...231
• 다. Fucosterol의 대량생산공정...232
• (1) 생산공정...232
• (2) 공정요건 또는 특성...232
• (3) 대량생산공정의 산업 적용성...232
• 2. Multiple process 공정...233
• 가. Laminaran, fucoidan, alginate, fucosterol의 일괄분리 공정...233
• (1) 생산공정...233
• (2) 공정요건 및 특성...233
• (3) 대량생산공정의 산업 적용성...234
• 제 9 절 해조 기능성물질 생산의 경제성 검토...236
• 제 5 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...240
• 제 6 장 연구개발결과의 활용계획...243
• 제 7 장 참고문헌...244