초록 ▼

◆ 연구배경 및 필요성
최근 생활수준의 급속한 향상, 환경오염의 심각화로 국민의 건강에 대한 관심이 고조되고 있으며, 특히 산업화에 따른 식생활 패턴의 변화로 평균수명이 연장된 반면, 노인인구와 성인병이 증가하면서 식품의 기능성 천연소재에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 솔잎 추출물로부터 식품 신소재를 개발하고, 유전자 증폭, 바이오변환 등을 통해 생리활성이 극대화된 기능성 식품을 개발하고자 한다.
◆ 최종연구목표
○ 식물생명공학, 바이오변환 및 분자약리학 기술을 이용한 항암 기능성 솔잎 식품 개발

◆ 연구배경 및 필요성
최근 생활수준의 급속한 향상, 환경오염의 심각화로 국민의 건강에 대한 관심이 고조되고 있으며, 특히 산업화에 따른 식생활 패턴의 변화로 평균수명이 연장된 반면, 노인인구와 성인병이 증가하면서 식품의 기능성 천연소재에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 솔잎 추출물로부터 식품 신소재를 개발하고, 유전자 증폭, 바이오변환 등을 통해 생리활성이 극대화된 기능성 식품을 개발하고자 한다.
◆ 최종연구목표
○ 식물생명공학, 바이오변환 및 분자약리학 기술을 이용한 항암 기능성 솔잎 식품 개발
- 최근 약리 실험을 통해 식물유래 화학 암예방제로 알려진 pinosylvin 합성 유전자의 유도 증폭, 추출 및 바이오변환을 통한 항암 기능이 획기적으로 증진된 암예방 솔잎 식품 개발
◆ 연구내용 및 방법
○ 항산화 천연화합물 합성 솔잎 유전자의 환경 친화형 유도 증폭 시스템 개발
- 합성 유전자 분리 및 유전자 발현 조절 기작 규명
- 환경 친화형 유전자 발현 유도 시스템 개발
○ 천연 항산화물 고함유 기능성 솔잎 추출물 생산공정 개발
- 솔잎액 고효율 추출 기법 개발 및 pinosylvin 함량 분석
- 기능성 솔잎 식품 제품화를 위한 소량 공정 최적화
○ 생물학적 변환을 이용한 솔잎 pinosylvin 유도체 합성 및 생리활성 분석
- 생물학적 변환 시스템 개발 및 pinosylvin 유도체 합성
- 생리활성 분석 기술 개발 및 솔잎 추출물 및 pinosylvin 유도체의 기능성 검정
◆ 연구결과
○ 항산화 천연화합물 합성 솔잎 유전자의 환경 친화형 유도 증폭 시스템 개발
- UV, Ozone, 0.1% yeast extract, 0.5% yeast extract, 75mM AlCl3 환경인자 단일 처리시 Ozone과 75mM AlCl, 조건에서 유의적인 피노실빈 함량 증가
- U.V. 단일 처리군 보다 UV와 Ozone의 동시 처리군이 피노실빈 함량이 더욱 많았으며 특히 0.5% yeast extract 처리와 ozone 처리를 UV와 복합적으로 처리한 결과가 피노실빈 함량 증가 효과가 큼(UV는 짧은 시간 처리로서 복합처리에 유리하며, 특히 ozone처리는 공정과정상 비용절감 기대)
- UV와 Ozone의 복합처리시, UV 처리시간을 길게 할수록 솔잎 내 피노실빈 함량이 증가하여 2시간째에는 전혀 처리하지 않은 솔잎에 비해 건중량 대비 7.6배 증폭
○ 천연 항산화물 고함유 기능성 솔잎 추출물 생산공정 개발
- 알콜/물 혼합용매와 초음파를 복합적으로 이용하여 솔잎의 피노실빈을 추출하는 방법은 실온에서 매우 짧은 시간에 추출이 가능하여 생산 현장에서 용이하게 활용할 수 있을 것으로 판단됨. ( 초음파 에너지 강도가 높을 경우, 약간의 추출시간의 증가에도 추출물 수율의 변동이 크게 나타남)
- 추출물 정제시 SPE를 이용할 경우, 솔잎으로부터 피노실빈을 고함유하는 추출물을 효과적으로 생산 가능함.
- SPE는 처리시간이 매우 짧을뿐만 아니라 장치도 매우 간단하여 현장에서 용이하게 활용할 수 있을 것을 판단됨
- 막 분리법을 이용한 정제 과정에서 공극의 크기가 작을수록 정제 효과는 증가하나 처리시간이 급격하게 증가하는 단점이 나타남
○ 생물학적 변환을 이용한 솔잎 pinosylvin 유도체 합성 및 생리활성 분석
- Pinosylvin의 DPPH 자유 라디칼 소거 활성, Xanthine Oxidase에 기인한 활성산소 생성 저해활성을 확인해 본 결과, 항산화 효능이 있다고 알려진 Resveratrol에 비해 DPPH 활성은 낮았으나 Superoxide anion의 생성을 측정하는 Xanthine Oxidase 저해 활성은 우수
- 유도체 HONG-64, HONG-62, Trans-piceid에서 약한 항산화 활성을 보임
- Pinosylvin과 그의 일부 유도체에서 PEG2 생성을 억제하여 항염증 효능 및 암예방 효과가 있음을 확인하였으며, 사람 암세포주에 대해 세포독성을 지니고 있으며 암세포 성장을 억제
- Trans-piceid, HONG-17, -57 등은 COX-2 assay(유도모델)에서 저해 활성을 나타내었으며, trans-piceid, HONG-55-1, -57은 사람 암세포주에 대해 성장 억제효능 확인
- 본 연구 결과로부터 얻어진 Pinosylvin의 항산화, 항염증, 사람 암세포주의 증식 저해 활성을 통해 Pinosylvin의 암예방 및 기능성 식품으로의 활용 가능성이 있음을 제시

Abstract ▼

◆ Research Background
Rapid increase of human life level and deepness of environmental contamination have focused attention on the research on health and natural functional materials. Therefore, we started this study to develop a new material for functional foods by gene induction and bio-transfo

◆ Research Background
Rapid increase of human life level and deepness of environmental contamination have focused attention on the research on health and natural functional materials. Therefore, we started this study to develop a new material for functional foods by gene induction and bio-transformation.
◆ Research Objectives
The aim of this project is the development of a new functional food material with anti-tumor activity from pine leaf extracts using gene induction, extraction and biot-transformation technology.
◆ Research Scope
Isolation and characterization of a stsy gene from pine leaves
Development of an environment friendly system for gene induction
Development of an extraction technology for pine leaves
Optimization of a small scale process for production of functional pine foods
Development of a bio-transformation system and synthesis of pinosylvin derivatives
Development of an analysis technology and functional analysis of pinosylvin derivatives
◆ Results
1) Development of an environment friendly system for induction of a pine gene involved in the biosynthesis of a natural anti-oxidant pinosylvin
- Pine leaves were treated with various environmental factors such as UV, ozone, yeast extract and Al2Cl3 and ozone and 75mM Al2Cl3 gave the most induction of pinosylvin production.
- Double treatment with two factors gave more induction effects than single treatment and UV/YE and UV/ozone were the best for induction.
- The longer the time of UV treatment, the more induction was obtained; the best induction ratio was 7.6 times than in the untreated leaves.
2) Development of a production process of highly functional pine extracts containing high concentration of anti-oxidant compounds.
- Alcohol/water mixed solvent with sonication gave the best result for extraction of pine leaves containing high concentration of pinosylvin
- SPE provided the best result for purification of pinosylvin from pine leaves
3) Synthesis of pinosylvin and its derivatives through bio-transformation and analysis of physiological activity
- Pinosylvin showed more inhibitory activity for xanthin oixidase than resveratrol which is widely recognized as an anti-oxidant.
- Pinosylvin and its derivatives showed inhibitory effect on PEG2 production suggesting their anti-inflammatory and anti-cancer activity.
- Anti-oxidation, anti-inflammation activity, and inhibitory activity for human tumor cells may provide a usage of pinosylvin and its derivatives as a functional material for anticancer functional foods.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 목차 ... 4
• Ⅰ. 연구개발결과 요약문 ... 6
• 연구개발사업 최종보고서 요약문 ... 6
• Project Summery ... 8
• Ⅱ. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 10
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 10
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과 ... 18
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 48
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 50
• 5. 총괄연구개발과제의 활용계획 ... 54
• 6. 첨부서류 ... 55
• Ⅲ. 제1세부 연구 개발과제 연구결과 ... 56
• 1. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 57
• 2. 제1세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 60
• 3. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발결과 ... 65
• 4. 제1세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 70
• 5. 제1세부연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 71
• 6. 제1세부연구개발과제의 활용계획 ... 72
• 7. 참고문헌 ... 73
• IV. 제2세부연구개발과제 연구결과 ... 74
• 1. 제2세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 75
• 2. 제2세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 77
• 3. 제2세부연구개발과제의 최종 연구개발결과 ... 79
• 4. 제2세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 84
• 5. 제2세부연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 85
• 6. 제2세부연구개발과제의 활용계획 ... 86
• 7. 참고문헌 ... 87
• V. 제3세부연구개발과제 연구결과 ... 88
• 1. 제3세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 89
• 2. 제3세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 90
• 3. 제3세부연구개발과제의 최종 연구개발결과 ... 106
• 4. 제3세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 115
• 5. 제3세부연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 116
• 6. 제3세부연구개발과제의 활용계획 ... 117
• 7. 참고문헌 ... 118