보고서 정보
주관연구기관 |
경상대학교 GyeongSang National University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2013-07 |
과제시작연도 |
2012 |
주관부처 |
농림축산식품부 Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA) |
등록번호 |
TRKO201400000073 |
과제고유번호 |
1545004069 |
사업명 |
수출전략기술개발사업 |
DB 구축일자 |
2014-05-07
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초록
▼
- 연구결과
□ 흑마늘 및 개똥쑥 혼합물의 생리활성 규명
▪ 개똥쑥의 이화학적 성분, 생리활성 분석 및 유효물질의 분리
- 개똥쑥(Artemisia annua L.)의 잎과 줄기의 영양성분 및 생리활성을 분석하였으며, 인체 유방암 세포인 MCF-7, MDA-MB-231, 인체 자궁경부 상피암 세포(HeLa) 및 위암세포(AGS)에 대한 실험결과 잎 추출물에서 유의적으로 활성이 높았음.
- HPLC를 이용하여 페놀 화합물을 분석한 결과, phenolic acid 및 catechin류는 줄기에 비해 잎 추출물에서
- 연구결과
□ 흑마늘 및 개똥쑥 혼합물의 생리활성 규명
▪ 개똥쑥의 이화학적 성분, 생리활성 분석 및 유효물질의 분리
- 개똥쑥(Artemisia annua L.)의 잎과 줄기의 영양성분 및 생리활성을 분석하였으며, 인체 유방암 세포인 MCF-7, MDA-MB-231, 인체 자궁경부 상피암 세포(HeLa) 및 위암세포(AGS)에 대한 실험결과 잎 추출물에서 유의적으로 활성이 높았음.
- HPLC를 이용하여 페놀 화합물을 분석한 결과, phenolic acid 및 catechin류는 줄기에 비해 잎 추출물에서 월등히 높게 정량되었고, flavonol류는 잎에서만 동정되었음.
▪ 흑마늘 및 개똥쑥 추출물의 추출 조건별 생리활성 스크리닝
- 반응표면 분석에 의해 흑마늘 추출물의 생리활성을 최적화할 수 있는 추출 조건을 설정하고자 중심합성계획(온도: 50~90℃, 시간: 3~15시간, 용매의 에탄올 농도비: 0~100%)에 따라 15가지 조건으로 실험한 결과 흑마늘 추출물은 평균적으로 89.68℃, 9.79시간 및 55.72%의 에탄올 농도에서 최적화될 것으로 예상됨.
- 개똥쑥 추출물도 동일한 방법으로 분석한 결과 개똥쑥의 최적 추출조건은 평균 89.37℃, 8.55시간 및 56.77%의 에탄올 농도인 것으로 확인됨.
▪ 남해산 시판 흑마늘의 생리활성 비교 분석
- 시판되는 남해산 흑마늘 4개사 제품(A, B, C 및 D)을 이용하여 항산화 활성, 아질산염 소거 및 N-nitrosodimethylamine(NDMA) 생성억제 활성을 비교한 결과, 흑마늘 제품간에 대차를 보이지 않았으나 모든 시료에서 NDMA 생성을 억제시켰으며, 억제활성은 항산화 활성과 유사한 패턴을 보였음.
▪ 강제운동 부하시 흑마늘과 개똥쑥 추출물의 in vivo에서 생리활성 및 적정 섭취량 분석
- 생리활성이 증강된 흑마늘 음료 개발을 위하여 흑마늘(BG), 개똥쑥(GS) 추출물 및 2종의 혼합물
(MBS-Ⅰ, 흑마늘 추출물 7 brix :개똥쑥 추출물 0.7 brix=93:7; MBS-Ⅱ, 흑마늘 추출물 14 brix :개똥쑥 추출물 1.4 brix=93:7, v/v)을 트레드밀에 의해 강제운동시킨 실험쥐에게 급이하여 4주간 사육하였음.
- AST 및 ALP 활성은 대조군에 비하여 실험 식이 급이군에서 유의적으로 감소하였음. 혈청의 중성 지방 및 총 콜레스테롤 함량은 흑마늘과 개똥쑥의 혼합물 급이군에서 유의적으로 감소하였음. 혈청과 간조직의 지질 함량은 MBS-Ⅰ군과 MBS-Ⅱ군 간에 유의차가 없었으며, 지질과산화물 함량은 대조군에 비하여 모든 시료 급이군에서 유의적으로 감소되었음.
- 간조직의 catalase 활성은 대조군에 비해 GS군과 혼합물 급이군에서 1.8~2.3배 증가, SOD 및 GSH-px 활성은 대조군에 비해 시료 급이군에서 각각 1.3~1.5배, 1.2~1.7배 정도 증가하였음.
- 흑마늘과 개똥쑥 추출 혼합물 중 효과적인 MBS-Ⅰ을 선정하여 섭취량을 달리한 동일조건에서 급이한 결과 AST, ALT 활성과 혈액 및 간 조직의 항산화 활성은 MBS-400군이 대조군이나 여타 실험군에 비해 유의적인 차이로 우수하였음.
- 체내 지질 개선의 측면에서는 MBS-200군 및 MBS-400군이 비슷한 경향을 보였음. Catalase, SOD 및 GSH-Px 등의 항산화 효소 활성도 MBS-400군이 여타 실험군에 비해 유의적으로 상승된 바, 산화적 스트레스시 MBS-Ⅰ의 효과적인 적정 섭취량은 성인 체중 60 kg을 기준으로 할 때 200~400mL/day인 것으로 산출됨.
▪ 흑마늘과 개똥쑥 추출물을 베이스로 한 개발 제품의 in vivo 생리활성 평가
- 흑마늘과 개똥쑥 추출 혼합물(MBS-Ⅰ)을 베이스로 하여 개발된 제품의 생리활성을 비교한 결과, 산화적 스트레스에 유용한 개발 제품을 300 mL/day 급이할 경우 식이효율은 대조군과 유의차가 없었으며, 장기의 중량에도 유의차를 보이지 않았음.
- 혈중 지질 성분 중 총 지질과 총 콜레스테롤 함량은 대조군에 비해 유의적으로 감소되었으나, 그외 지질 성분이나 간 조직의 지질 개선에는 대조군과 유의차를 보이지 않았음. 혈액 및 간 조직의 항산화 활성, 지질과산화물 함량, 간 조직 중 항산화 효소의 활성은 개발 제품 급이군이 대조군에 비해 유의적으로 감소되었음.
▪ 흑마늘 복합조성물 음료 제조를 위한 천연식물류의 선정
- 흑마늘 복합조성물 음료를 제조하기 위하여 항산화 및 면역활성 측면에서 기 연구된 천연식물류를 문헌조사로 스크리닝하여 11종의 천연식물류(구기자, 황금, 오가피, 감국, 산약, 작약, 단삼, 뽕잎, 생강, 상황버섯 및 옥수수수염)를 선정하였음.
▪ 흑마늘 복합물과 개똥쑥 추출물의 첨가에 따른 in vitro 생리활성 평가
- 흑마늘 추출물과 5종의 천연식물류 추출물의 혼합(흑마늘 복합물), 흑마늘 복합물과 개똥쑥 추출물의 혼합에 의한 생리활성을 비교한 결과 시료의 농도가 높을수록 유효물질의 함량이 높고 항산화활성이 증가되어 흑마늘 복합물을 1일 1회 이상 섭취할 경우 체내 생리활성 향상에 도움이 될 것으로 예상됨.
▪ 강제운동 부하에 의한 흑마늘 복합물의 in vivo 생리활성 평가
- 흑마늘과 천연식물류 5종(황금, 상황버섯, 단삼, 뽕잎, 작약)의 복합물(BM1, BM2)을 제조하여 강제운동을 한 흰쥐에게 5주간 급이하여 체내 지질 성분 변화 및 항산화계에 미치는 영향을 측정하였음. 흑마늘 복합물 급이로 인한 간기능 지표효소 활성의 변화에 유의차가 없었음.
- 시료의 농도가 높은 BM2 급이군에서 BM1 급이군에 비해 체내 총 지질, 중성지방 및 LDL-콜레스테롤 수치가 유의적으로 감소되었으며, 간조직의 항산화 효소 활성이 유의적으로 증가되었음.
□ 개발 바이오제품의 품질특성 및 생리활성 평가
▪ 타 품종 쑥과 개똥쑥의 생리활성 비교
- 개똥쑥, 강화약쑥, 약쑥 및 인진쑥 열수 추출물을 제조한 다음 항산화 및 항암활성을 비교 분석한 결과 쑥 추출물은 높은 항산화 활성과 암세포 증식억제 활성을 나타내었으며, 특히 항산화 활성은 ascorbic acid 이상의 높은 활성을 나타내어 천연 기능성 식품 소재로써 활용 가치가 높을 것으로 생각됨.
▪ Pilot 규모에서 흑마늘과 개똥쑥의 최적 추출 조건 설정
- 흑마늘과 개똥쑥을 반응표면분석법에 따른 중심합성계획에 따라 110~130℃에서 2~4시간동안 11가지 조건(A~K)으로 각각 열수추출하여 총 페놀, 플라보노이드 함량 및 항산화 활성이 최대화되는 추출조건을 모니터링 하였음.
- 항산화 활성의 측도에 따라 흑마늘 추출조건 3종(130℃, 4시간; 120℃, 3시간; 130℃, 3시간)과 개똥쑥의 최적 추출조건 1종(120℃, 3시간)을 선정하였음.
- 흑마늘 추출물에 대한 개똥쑥 추출물의 혼합비율을 1:0.5, 1:1, 1:1.5 및 1:2(w/w)로 조절하여 총 페놀, 플라보노이드 함량 및 항산화 활성을 측정한 결과, 120℃, 3시간에서 추출한 흑마늘 추출물과 개똥쑥 추출물의 혼합물에서 그 활성이 우수하였으며, 최적의 혼합비율은 흑마늘과 개똥쑥 추출물의 1:1.5(w/w)였음.
▪ 흑마늘과 개똥쑥 추출 혼합조성물의 생리활성 및 면역활성 검증
- 흑마늘과 개똥쑥의 제품 개발을 위한 최적의 혼합 비율을 알아보고자 흑마늘과 개똥쑥의 비율을 달리한 혼합물의 항산화 활성, nitric oxide 라디칼 소거능 및 α-glucosidase 저해활성을 실험한 결과 흑마늘과 개똥쑥을 99.3 : 0.7의 비율로 혼합 하였을 때 항산화 활성이 가장 우수하였음.
- 흑마늘과 개똥쑥 혼합물의 생리활성을 분석한 결과 혼합물의 농도가 높아질수록, 개똥쑥의 혼합비율이 증가함에 따라 항산화 활성도 유의적으로 증가하였는데, 이는 개똥쑥의 높은 항산화력과 흑마늘의 갈변물질에 의한 시너지 효과로 해석됨.
- 흰쥐의 비장세포 증식능을 통하여 면역 세포 증식효과를 측정한 결과 시험된 쑥 추출물 중 개똥쑥이 가장 우수하였으며, 흑마늘과 혼합할 때 개똥쑥 추출물의 첨가비율이 높아질수록 활성도도 더 증가하였음.
- 생리활성에 대한 연구와 관능평가 결과를 종합해 보면, 흑마늘과 개똥쑥 추출물의 최적 혼합 비율을 99.3 : 0.7로 하여 농도별로 IL-1β, IL-6 및 TNF-α와 같은 cytokine의 생성량을 시험한 결과 대조군에 비해 유의적으로 높은 수준의 cytokine을 생성한다는 사실을 확인할 수 있었음.
▪ 흑마늘과 개똥쑥 함유 시제품의 제조 배합비
- 흑마늘 추출물은 7 brix 농도를 90.2%, 쑥 추출물은 0.7 brix 농도를 6.8%, 배추출 농축액은 시판되는 60 brix 제품 2%, 결정과당 1%를 혼합하여 시제품용 음료를 제조하였음.
▪ 개발 시제품의 영양성분 분석
- 설정 배합비에 따라 음료 시제품을 제조하였으며, 고형분 함량 기준은 8% 이상으로 하였고, 개발된 음료 중 총 페놀 화합물은 플라보노이드에 비해 약 3.7배 정도 높은 함량으로 정량되었음. 유리당 함량은 fructose 함량이 14.76 mg/mL로 가장 높았고, 유기산은 citric acid가 82.2 mg/100 g으로 가장 높은 함량이었음.
▪ 개발 시제품의 생리 활성 및 면역 활성 분석
- DPPH와 ABTS 라디칼 소거활성 및 환원력, FRAP법에 의한 항산화 활성, Fe+2 chelating 활성을 측정하였으며, 10% 희석액에서 DPPH 라디칼 소거활성은 51.7%, 환원력은 흡광도 값이 2.6이었으며, 6~10% 희석액에서 ABTS 라디칼 소거활성은 95%, Fe+2 chelating 활성은 41.8~43.7%범위였음.
- 아질산염 소거활성은 10% 농도의 시료가 63.8%였고, 농도 증가와 더불어 활성도 증가하였음. α-glucosidase 저해활성도 역시 비슷한 경향이었으며, xanthine oxidase 저해활성은 최고 63.8%로 높은 활성을 보였음.
- 시제품은 Raw 264.7 세포에서 NO 생성량이 시료의 농도가 높을수록 유의적으로 감소하여 20% 희석액에서 20 μM 이하였음. 면역반응의 대표적인 cytokine인 IL-1β와 TNF-α는 시료의 농도가 높을수록 생성량이 유의적으로 증가하였음.
▪ 흑마늘 복합물 제조를 위한 천연식물의 생리활성 및 면역활성 검증
- 문헌조사를 통해 선별된 11종의 천연식물(구기자, 황금, 오가피, 감국, 산약, 작약, 단삼, 뽕잎, 생강, 상황버섯 및 옥수수수염)를 대상으로 항산화 및 대식세포를 이용한 면역 활성을 측정한 결과 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 상황버섯이 가장 높았음.
- 황금, 상황버섯, 단삼, 뽕잎, 작약의 항산화 및 면역 활성이 높아 항산화 및 면역 증강용 기능성 음료 제조를 위한 부재료로써 선별가치가 있는 것으로 판단됨.
▪ 흑마늘 복합물 제조를 위한 천연식물 5종의 혼합조건별 생리 활성 검증
- 천연식물류 5종 혼합물의 제조시 혼합 조건별(MHE-1, 각 시료를 추출하여 동량으로 혼합; MHE-2, 추출 수율에 따른 배합비로 혼합하여 추출) 생리활성을 비교한 결과 유효물질인 총 페놀 화합물 및 플라보노이드 함량이 MHE-2에서 유의적으로 많았음.
- 항산화 활성 결과 천연식물류 5종 혼합물의 제조시 MHE-2의 조건이 적절하였음.
□ 흑마늘과 쑥 혼합 면역증진용 음료의 테스트 마케팅
▪ 고품질 흑마늘 생산 조건의 최적화 및 이에 기초한 대량 생산 공정 개발
- 마늘의 제조공정을 온도 변화에 따라 4단계로 나누어 각 단계마다 시료를 채취하고 이화학적 성분의 변화를 비교한 결과 흑마늘의 조직감은 숙성이 진행됨에 따라 수분 함량의 감소와 더불어 증가하였고, pH도 점차 산성화되었음.
- 숙성 중 당도, 총당 및 환원당 등의 탄수화물의 함량은 증가하였고, 최종 숙성 4단계에서 유효성분의 함량이 가장 높은 통마늘로 제조한 흑마늘에서 총 페놀화합물은 약 4.6배, total pyruvate 및 thiosulfinate의 함량은 각각 2.2배 및 25.1배가 증가하였음.
▪ 개발 기술에 기반한 상품화 추진 및 지적 재산권 확보
- 흑마늘의 제조방법 및 이에 따라 생산된 흑마늘을 이용하여 고농축액의 제조 조건을 최적화하고 특허출원하였음.
▪ 성공적인 시장 진입을 위한 테스트 마케팅용 제품 생산 및 소비자 선호도 조사
- 연구결과에 기반하여 흑마늘과 쑥을 혼합하여 개발한 음료의 제품명을 ‘오천년애’로 선정하였음.
- 선호도 조사를 실시한 결과 응답자의 78%가 맛에 대해 긍정적인 반응을 보였으며 부정적인 반응은 22% 정도였으며 또한 기존의 흑마늘 음료에 비해 첨가된 쑥 향으로 인해 마늘 냄새는 감소됨.
- 제품 출시 후 시장성에 대해 예측결과 47.6%가 시판될 경우 구매 계획이 있으며, 음료로써 만족한다고 응답하였으며, 24.4%는 매우 좋다고 응답을 해 ‘오천년애’ 흑마늘 음료가 출시되면 기존의 흑마늘 음료보다 선호도가 더 높을 것으로 판단됨.
▪ 선호도 조사를 반영한 최종 상품화 조건
- 흑마늘에 쑥을 농도별로 첨가하여 맛과 향기에 대한 관능평가를 실시한 결과 쑥 추출물을 1% 이상 첨가할 경우 쑥의 향이 지나치게 강하여 기호도가 오히려 감소하였음.
▪ 쑥 추출물을 0.7% 미만 첨가시 기호도가 증가된 바, 연구결과와 관능평가 결과를 반영하여 흑마늘 추출물, 쑥 추출물, 배추출 농축액, 결정과당의 농도를 90.2:6.8:2:1로 확정함.
▪ 대량 생산 공정 확립 및 상품화
- 소비자 선호도 조사 결과에 기초하여 개발 제품의 시장성을 확인한 후, 대량 생산을 위한 제조공정을 확립하고 상품화를 위한 제품 포장 디자인을 개발하였음.
▪ 개발음료의 상품화를 위한 포장 디자인 개발
- 흑마늘과 쑥을 혼합한 음료는 기존 생산라인에 적합한 음료로 제조하기 위하여 포장 디자인을 확정하였음.
▪ 흑마늘, 쑥 및 천연식물 추출물 함유 음료 및 타블렛의 테스트 마케팅용 제품제작
- 2차년도에 개발된 흑마늘 음료 오천년애 는 1세부과제 및 1협동 과제의 연구 결과를 근거로 하여 흑마늘, 쑥, 천연식물을 혼합 추출 후 최적 배합비율을 정하여 면역증진용 흑마늘 음료 오천년애 프리미엄 을 제조함.
- 흑마늘 액상제품은 물류비가 높고 부피가 커 보관이 불편한 단점이 있는바, 이를 개선하기 위하여 흑마늘 액상 추출물을 분말화하여 타블렛 형태로 제조하는 정제 제품의 공정을 확립하였으며, 시제품명은 ‘오천년애 파워’로 결정하였음.
▪ 개발 시제품의 유통기간 설정 및 상품화 추진
- 흑마늘 음료인 ‘오천년애 프리미엄’ 제품은 상용 중인 제품의 포장방법, 제품의 물성을 확인한 후 제조일로부터 1년의 유통기간을 선정함.
▪ 제품개발 2종 상품화
- 기술개발 결과 및 소비자 선호도 조사 결과에 기초하여 ‘오천년애 프리미엄’과 ‘오천년애 파워’ 제품을 개발하고 소비자 선호도 조사를 통한 시장성을 확인한 후 대량생산을 위한 제조공정을 확립하였고, 또 상품화를 위한 제품 포장 디자인을 개발함.
▪ 수출을 위한 해외시장 자료를 분석함.
- 면역활성을 지닌 건강기능식품을 중심으로 미국, 일본, 중국의 주요 제품에 대한 시장조사를 실시하여, 제품 유형을 결정하였음.
Abstract
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This study was conducted by research project “Commercialization of high quality black garlic and biofoods to create new market for domestic and export”.
(1) The nutritional properties, antioxidant and anticancer activities from leaves and stems of Gaeddongssuk (Artemisia annua L.) were investigat
This study was conducted by research project “Commercialization of high quality black garlic and biofoods to create new market for domestic and export”.
(1) The nutritional properties, antioxidant and anticancer activities from leaves and stems of Gaeddongssuk (Artemisia annua L.) were investigated. And phenolic compounds from A. annua were identified through quantitative analysis by HPLC. Contents of moisture, crude lipid and crude protein were significantly higher in the leaves. Contents of total phenols and flavonoids of leaves were about 2 times higher than those of stems. Antioxidant activity was significantly increased in a does-dependent manner, water and ethanol extracts of leaves were stronger than those of stems. Especially, DPPH radical scavenging activity, reducing power and tyrosinase inhibition activity were significantly higher in leaves extracts than stems extracts of Gaeddongssuk.
(2) In MTT assay by human breast adenocarcinoma cell line MCF-7 and MDA-MB-231, ethanol extracts of leaves showed the highest anticancer activity, the rates of growth inhibition were 76.26% and 52.59% on MCF-7 and MDA-MB-231 cells, at the concentration of 250 μg/mL, respectively. Growth inhibition activity of leaves extracts on HeLa and AGS cells was higher than that of stems extracts. Especially, growth inhibition activity of ethanol extract made from leaves were 61.07% and 57.24% on HeLa and AGS cells, at the concentration of 500 μg/mL, respectively, which were the highest of all extracts. Phenolic acid and catechin contents of A. annua extracts were higher in leaves than stems. Flavonol was identified only in leaves. Biological activities of extracts from Gaeddongssuk were dependent on the fiber, phenolic and flavonoid content.
(3) For establish the extraction conditions for the optimization of the biological activities of black garlic and Gaeddongssuk (Artemisia annua L.) using the response surface methodology (RSM). The extraction conditions were based on the central composite design, with 15 kinds of variations in the extraction temperature (50-90℃), extraction time (3-15hrs), and ethanol concentration (0-100%).
(4) In black garlic, the total phenol, flavonoids, thiosulfinate contents, and anti-oxidant activity of black garlic extract were significantly higher at the J condition (90℃ for 9 hrs with a 50% ethanol concentration). In this condition, the biological activities such as DPPH radical scavenging (66.10%), ABTS radical scavenging activity (75.02%), and reducing power by of FRAP (375.4 μM/mL) were excellent. Overall, the extraction conditions for the optimized biological activities of black garlic via RSM were expected to be at 89.68℃ for 9.79 hrs with a 55.72% ethanol concentration. The actual values were 96.4-114.8% of the predicted values.
(5) In Gaeddongssuk, reducing power by FRAP, DPPH and ABTS radical scavenging activities of Gaeddongssuk extract were significantly higher at J condition (90℃ for 9 hr with 50% ethanol concentration). On the other hand, NO radical scavenging activity was significantly higher at H condition (80℃ for 12 hr with 75% ethanol concentration). Total phenol and flavonoids contents were the highest in the extract of J condition, followed by H condition. Overall, we expected that the extraction conditions for optimized antioxidative activities of Gaeddongssuk extract by RSM were at 89.37℃ for 8.55 hr with 56.77% ethanol concentration. And the actual values were 89.88∼115.54% of the predicted.
(6) Black garlic and Gaeddongssuk (Artemisia annua L.) were extracted using central composite design by response surface methodology (RSM) in 11 conditions (A∼K) with 110 ∼130℃ and 2∼4 hr, and then each extracts were monitored for the total phenol, flavonoid contents and antioxidant activities. The optimum extraction conditions for black garlic and Gaeddongssuk are selected 3 conditions (130℃, 4 hr; 120℃, 3 hr; 130℃, 3 hr) and 1 condition (120℃, 3 hr), respectively. They were mixed according to the following ratio; 1:0.5, 1:1, 1:1.5 and 1:2 (black garlic: Gaeddongssuk extract, w/w), and then these composites were tested to the total phenol, flavonoid contents and antioxidant activities. Antioxidant activities of black garlic and Gaeddongssuk extracts by 120℃, 3 hr condition were higher. And the optimal mixture ratio of black garlic and Gaeddongssuk was 1:1.5(w/w).
(7) Four kinds of marketing black garlics (A, B, C and D products) from Namhae were analysed the antioxidant, nitrite scavenging activities and inhibition of N-nitrosodimethylamine (NDMA) formation. Total pyruvate and thiosulfate contents were higher in the black garlics than fresh garlic, and their contents were the highest in B product. Total phenol and flavonoids contents in the water and 80% ethanol extracts from black garlics were higher in water than ethanol extract, and all black garlics were higher than fresh garlic. And these contents of A product were somewhat higher compared tothe others. Antioxidant activities, such as DPPH, ABTs, hydroxyl and nitric oxide radical
scavenging showed stronger in water than ethanol extracts. And their activities in all products of black garlic were higher than the extracts of fresh garlic, and their activities of A and B products were similar to each other. In pH 2.5, nitrite scavenging activity and inhibition of NDMA formation were stronger in the black garlics than fresh garlic, and A product was the highest. Moreover, inhibition of NDMA formation from black garlic showed similar trends compared to the antioxidant activities. Therefore, we expect that the black garlic will contribute to the inhibition of carcinogenesis in vivo.
(8) Antioxidant and cancer cell growth inhibition activity of hot water extract from 5 different varieties of artemisia (A. Argyi H., A. iwayomogi Kitamura, A. Princeps Var Orien talis HARA, A. princeps Pampanini and A. annua L.) in Korea were studied. Total phenol and flavonoid contents were the highest in A. iwayomogi Kitamura followed by A. Argyi H. DPPH radical scavenging activity was the highest in A. Argyi H. at 50 μg/mL concentration, NO radical scavenging activity was more than 50% in A. Princeps Var Orien talis HARA, A. princeps Pampanini, and A. annua L. at 200 μg/mL concentration. FRAP was higher in A. Argyi H. and A. iwayomogi Kitamura. Antioxidant activity in the β -carotene linoleic acid system was also higher in A. Argyi H. and A. iwayomogi Kitamura by 60.50% and 56.90% at 100 μg/mL concentration, respectively. In cancer cell growth inhibition activities at 400 μg/mL concentration, A. iwayomogi Kitamura showed higher than 80% on HeLa cell. A. princeps Pampanini and A. Argyi H. extract had growth inhibition activities higher than 80% on MCF cell. The antioxidant and anticancer activities in various artemisia are a promising source of functional food ingredients.
(9) To develop functional products based on black garlic, a black garlic extract (BG) of 7 brix, a Gaeddongssuk extract (GS) of 0.7 brix and two types of mixtures (MBS-Ⅰ; black garlic 7 brix: Gaeddongssuk 0.7 brix, MBS-Ⅱ; black garlic 14 brix: Gaeddongssuk 1.4 brix, 93:7, v/v) were supplemented to rats training on a treadmill for 4 weeks. Body weight from the training did not decrease during the experimental period. Serum albumin content significantly increased in the groups fed an experimental diet compared to the control. The BUN content significantly decreased in BG and MBS-Ⅱ groups compared to the control. AST and ALP activities significantly decreased in the groups fed an experimental diet compared to the control. Serum triglyceride and total cholesterol levels in MBS-Ⅰ and MBS-Ⅱ groups significantly decreased compared to the control. Lipid levels of the serum and liver tissue were not significantly different between the MBS-Ⅰ and MBS-Ⅱ groups. The contents of lipid peroxide in the serum and liver tissue were significantly reduced in the groups fed all extracts compared to the control, the serum and liver lipid contents were the lowest in the MBS-Ⅰ and MBS-Ⅱ groups, respectively. Activity of hepatic catalase in the GS and MBS groups increased by 1.8~2.3 times compared to the control. SOD and GSH-px activities significantly increased from treatment with the extracts by 1.3~1.5 times and 1.2~1.7 times, respectively.
(10) These results indicate that a mixture of BG and GS extracts has higher biological activity than a single supplementation of BG or GS extract. Therefore, the addition of Gaeddongssuk to black garlic (MBS-Ⅰ and MBS-Ⅱ) is effective as a defense material against oxidative stress. MBS-Ⅰ may be especially effective for its biological activities.
(11) To development of bio-product based on black garlic, medicinal plants were screened by the literature search. And then selected over 100 kinds of materials. More frequent use of 11 kinds of samples were selected. Eleven medicinal plant materials were tested for antioxidant capacity and inhibitory activity on lipopolysaccharide (LPS) induced nitric oxide (NO) production in the RAW264.7 cells. Yields from hot water extracts of the materials were the highest in the Lycii fructus by 52.10%, Phellinus linteus was the lowest by 5.7% and yields of another were 14.50~42.47%. Total phenol and flavonoids contents were the highest in the Phellinus linteus. EC50 value of Salvia miltiorrhiza was lower than 100 μ g/mL, but the values of Phellinus linteus, Scutellaria baicalensis and Paeonia lactiflora were 100~200 μg/mL in the DPPH and ABTS radical scavenging activities. EC50 values of all extracts in the superoxide anion radical scavenging activity were higher than 300μg/mL. Phellinus linteus for the reducing power was shown the highest activity. Fe+2 chelating activity was the highest in the Morus alba extract. Cell viability by MTT against the LPS induced RAW264.7 cell showed above 80% at the 50 μg/mL, and above 77% at the 100 μ g/ml concentration, except for Acanthopanax sessiliflorum. NO production in the LPS induced RAW264.7 cell was 12 fold increased compared to the control. Its NO production level was 6.86~26.18 μM for all extracts, especially 100 μg/mL of Scutellaria baicalensis extract decreased 72% of NO production than the control. These results suggest that Scutellaria baicalensis, Phellinus linteus, Salvia miltiorrhiza, Morus alba and Paeonia lactiflora are potential candidates of functional material because of their potent antioxidant and anti-inflammatory activities.
(12) Selected 5 kinds of medicinal plants were mixed under two condition. After 5 kinds of medicinal plants were extracted and dried, individually, and then each of the mixture (1:1:1:1:1) were tested biological activity (MHE-1). On the other hand, the mixture to same extraction yields from each of raw material was tested biological activity (MHE-2). Above samples were analysed on the nutritional components, antioxidant and immune activity. The result was more effective in MHE-2 sample.
(13) Free sugar was detected 3 kinds, contents of fructose and glucose in Phellinus linteus was the highest. MHE-1 and MHE-2 were similar content. Organic acid was determined 11 kinds, Morus alba was the highest, followed Paeonia lactiflora. The content of MHE-1 was higher than MHE-2. In the biological activities of mixture(MHE-1, MHE-2), xanthin oxidase inhibitory activity was increased significantly to the does-dependent manner, activity of two mixture is similar. α-Glucosidase inhibitory activity was higher MHE-2 than MHE-1, in the 500~5000 μg/mL concentration. Total phenol and flavonoids contents were significantly higher than MHE-2. Antioxidant activity was significantly increased to the its concentration, and MHE-2 was significantly higher than MHE-1.
(14) Cell viability by MTT against the LPS induced RAW 264.7 cell showed above 80% at the 50 μg/mL, and above 77% at the 100 μg/ml concentration of all except, Acanthopanax sessiliflorum. NO production in the LPS induced RAW 264.7 cell was 12 fold increased compared to the control. Its NO production level was 6.86~26.18 μM for all extracts, especially 100 μg/mL of Scutellaria baicalensis extract decreased 72% of NO production than the control. These results suggest that Scutellaria baicalensis, Phellinus linteus, Salvia miltiorrhiza, Morus alba and Paeonia lactiflora are potential candidates of functional material because of their potent antioxidant and anti-inflammatory activities.
(15) In immune activity of the mixture, cell viability by MTT was 84~91% in the 100 μg/mL concentration, was less than 50% in the 10000 μg/mL concentration. NO production in the LPS induced RAW264.7 cell was over than 10 fold increased compared to the control. But two mixture (MHE-1, MHE-2) was decreased to 50% of NO production in the 500 μg/mL concentration. In the two mixture, PGE2 level was similar. TNF-α, IL-1β, IL-2, IL-6 level were decreased by mixture adding. These results suggest that medicinal plant and their mixture were expected to effective in the prevention of inflammatory diseases. Therefore bio-products from black garlic composite were expected to improve.
(16) To develop of bio-product, black garlic and MHE-2 were mixed, intake amount for 1 day on adult was decided. To decide of optimal intake amount on 1 day, bio-product based on the black garlic composite of different volume were tested by in vivo animal experiment on treadmill running exercise. AST, ALT activities were decreased in groups fed bio-products. The lipid peroxide content in the serum and liver tissue was significantly decreased in the groups fed bio-products. Hepatic catalase, SOD and GSH-px activities significantly increased from treatment with 3 times intake amounts on 1 day the bio-products. The bio-product is effective as a functional products against oxidative stress from exercise or daily life.
(17) Manufacture condition of high-concentration extract from black garlic was optimized, and patented. “Ochunnunae”as drinks was developed. And composed to black garlic, mugwort and medicinal plants containing black garlic drink product was named “Ochunnunae premium” and “Ochunnunae gold”. After design of the products, commercialization was prompted. “Ochunnunae power”as tablet products was established packaging design to promote the commercialization.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 3
- 요 약 문 ... 4
- SUMMARY ... 21
- CONTENTS ... 27
- 목 차 ... 29
- 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 31
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 33
- 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 34
- 제 1 절 흑마늘 및 개똥쑥 혼합물의 생리활성 규명 (제 1세부과제) ... 34
- 1. 연구개발의 목표 및 주요결과 ... 34
- 2. 재료 및 방법 ... 37
- 3. 결과 및 고찰 ... 47
- 1) 개똥쑥의 생리활성 분석 및 유효물질의 구명 ... 47
- 2) 흑마늘의 추출조건별 생리활성 스크리닝 ... 62
- 3) 개똥쑥의 추출조건별 생리활성 스크리닝 ... 71
- 4) 남해산 시판 흑마늘의 생리활성 비교 ... 77
- 5) 강제운동 부하시 흑마늘과 개똥쑥 추출 혼합물의 in vivo 생리활성 ... 84
- 6) 강제운동 부하시 흑마늘과 개똥쑥 추출 혼합물의 적정 섭취량 분석 ... 95
- 7) 흑마늘과 개똥쑥 혼합에 의한 개발 제품의 in vivo 생리활성 ... 101
- 8) 흑마늘 복합조성물 음료 제조를 위한 천연식물류의 선정 ... 107
- 9) 흑마늘 복합물과 개똥쑥 추출물의 첨가에 따른 in vitro 생리활성의 평가 ... 119
- 10) 간헐적 운동부하에 의한 흑마늘 복합물의 in vivo 생리활성 평가 ... 124
- 제 2 절 개발 바이오제품의 품질특성 및 생리활성 평가(제 1협동과제) ... 132
- 1. 연구개발의 목표 및 주요결과 ... 132
- 2. 재료 및 방법 ... 134
- 3. 결과 및 고찰 ... 141
- 1) 개똥쑥, 강화약쑥, 약쑥 및 인진쑥 추출물의 항산화 활성 ... 141
- 2) 다양한 조건에서 제조된 흑마늘 추출물의 생리활성 스크리닝을 통한 추출조건의 최적화 ... 146
- 3) 개똥쑥 고온 열수 추출물의 최적 추출조건의 스크리닝 ... 152
- 4) 혼합 비율을 달리한 흑마늘 및 개똥쑥 혼합물의 항산화 활성 ... 158
- 5) 개발 제품의 이화학적 특성 분석 ... 168
- 6) 개발 제품의 항산화 활성 규명 ... 171
- 7) 개발 제품의 생리활성 규명 ... 176
- 8) 개발 제품의 면역활성 규명 ... 179
- 9) 흑마늘과 천연식물류 복합물 제조를 위해 선정된 천연식물류의 생리활성 평가 ... 182
- 10) 선정된 천연식물류 5종 및 혼합물의 영양성분 분석 ... 193
- 11) 선정된 천연식물류 5종의 혼합조건에 따른 생리활성 비교 ... 195
- 12) 선정된 천연식물류 5종의 혼합조건에 따른 RAW 264.7 대식세포에 대한 염증활성 측정 ... 200
- 제 3 절 흑마늘과 쑥 혼합 면역증진용 음료의 테스트 마케팅(제 2협동과제) ... 206
- 1. 연구개발의 목표 및 주요 결과 ... 206
- 2. 재료 및 방법 ... 208
- 3. 결과 및 고찰 ... 211
- 1) 고품질 흑마늘의 제조 조건의 최적화 및 이에 기초한 대량 생산 공정 확립 ... 211
- 2) 저점도 고농축 흑마늘 진액의 제조 조건 설정 ... 218
- 3) 본 연구를 통하여 개발된 저점도 고농축 흑마늘 진액의 품질특성 ... 219
- 4) 흑마늘과 쑥 혼합 면역증진 음료의 테스트 마케팅 ... 220
- 5) 흑마늘, 쑥 및 천연식물 추출물을 함유한 면역증진용 제품의 상품화 ... 231
- 6) 개발 제품의 수출을 위한 해외 시장분석 ... 245
- 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 268
- 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 274
- 제 1 절 연구개발 결과의 활용방안 ... 274
- 제 2 절 기대성과 ... 275
- 제 3 절 연구성과 ... 276
- 제 6 장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 279
- 제 7 장 연구시설장비 현황 ... 279
- 제 8 장 참고문헌 ... 279
- 연구개발보고서 초록 ... 294
- 끝페이지 ... 302
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