보고서 정보
주관연구기관 |
국립식량과학원 National Institute of Crop Science |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2014-02 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
과제관리전문기관 |
농촌진흥청 Rural Development Administration |
등록번호 |
TRKO201400011373 |
과제고유번호 |
1395021922 |
사업명 |
FTA대응 경쟁력향상기술개발 |
DB 구축일자 |
2014-06-28
|
DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201400011373 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
<1세부과제 : 콩과작물로부터 혈당개선 물질 추출 및 DB화>
1. 두과작물별 사포닌 성분 HPLC-MS 지문 크로마토그램
콩, 팥 등 10종의 두과 작물에 대한 사포닌 성분들에 대한 지문 크로마토그램을 구축하기 위해 HPLC-ESI/MS를 이용하여 성분분석을 하였다. 그 결과 21종류의 사포닌 성분을 분석하였다. 사포닌 성분을 구조 분석한 결과 soyasaponin Ab (1)과 soyasaponin Ba (2), soyasaponinBb (3), soyasaponin Bc (4), soyasap
Ⅳ. 연구개발결과
<1세부과제 : 콩과작물로부터 혈당개선 물질 추출 및 DB화>
1. 두과작물별 사포닌 성분 HPLC-MS 지문 크로마토그램
콩, 팥 등 10종의 두과 작물에 대한 사포닌 성분들에 대한 지문 크로마토그램을 구축하기 위해 HPLC-ESI/MS를 이용하여 성분분석을 하였다. 그 결과 21종류의 사포닌 성분을 분석하였다. 사포닌 성분을 구조 분석한 결과 soyasaponin Ab (1)과 soyasaponin Ba (2), soyasaponinBb (3), soyasaponin Bc (4), soyasaponin Bd (5), soyasaponin αg (6), soyasaponin βg (7), soyasaponin βa (8), soyasaponin γg (9), soyasaponin γa (10), azukisaponin VI (11), azukisaponin IV (12), azukisaponin II (13), AzII (14), AzIV(15), lablaboside E (16), lablaboside F (17), lablaboside D (18), chikusetusaponin IVa (19), lablab saponin I (20), AzIII (21) 등이었다. 두과 작물별 사포닌의 함량 및 구성은 많은 차이를 보였으며, 특별히 soyasaponin βa (8)이 콩과 렌즈콩, 동부에서 가장 많은 사포닌으로 분석되었다. 또한 콩, 팥, 강낭콩, 적화강낭콩은 사포닌 함량이 높았으며, 병아리콩과 잠두는 사포닌 함량이 낮았다.
2. 콩과 작물 추출물의 혈당개선 효능 검정
콩, 팥 등 12종의 콩과작물 추출물의 혈당개선 효능을 알파-글루코시데이저와 알도스리덕타제를 이용하여 검정하였다. 12종류의 콩과작물 80% 에탄올 추출물에 대한 알파-글루코시데이즈 억제 활성을 평가한 결과 상대적으로 콩(soybean) 추출물이 활성이 우수하였다. 또한 팥(azuki bean) 추출물이 비교적 강한 활성을 나타내었다. 따라서 콩과 팥의 추출물에는 알파
-글루코시데이즈 억제활성을 가지는 물질이 존재함을 알수 있다. 또한 병아리콩(chick pea), 녹두(mungbean), 장협동부(yard-long bean) 및 완두(garden pea) 추출물은 활성이 다소 있었고, 나머지 콩과 작물은 아주 약한 활성을 나타내었다. 알도스리덕타제 억제효과는 녹두 및 팥 추출물이 상대적으로 우수한 활성을 보였으며, 다음으로 콩, 예팥 및 강낭콩 추출물이 중간 정도의 활성을 보였다.
3. 콩과작물의 추출 방법에 따른 생리활성
다양한 두과작물에 대하여 추출조건 및 추출방법에 따라 추출율과 효소저해 활성을 비교하였다. 추출 방법은 교반추출 및 초음파 추출을 사용하였고, 용매조건은 100%, 80% 40% 에탄올 조건으로 한 결과 40% 에탄올 조건에서 추출수율이 가장 높았으며, 알코올 함량이 높아질수록 추출수율은 떨어졌다. 추출 방법에 따른 추출수율은 80%와 40% 에탄올에서는 비슷하였지만 100% 에탄올 조건에서는 교반추출의 추출수율이 높았다. 알파-글루코시데이즈와 알도즈 리덕타제 저해활성은 100% 에탄올 추출물이 가장 높았지만 팥의 경우 40% 에탄올 추출물이 가장 높은 저해활성을 보였다.
<2세부과제 : 콩과작물의 항비만 기능소재 개발>
○ 지방전구세포 3T3-L1에서 녹두성분 Vitexin의 지방축적 감소효과 확인한 결과 지방세포에서 녹두 주요 성분 Vitexin이 농도의존적으로 지방축적을 감소시킴
○ 제2형 당뇨모델인 KK-Ay mice에서 항비만 효과 확인한결과 녹두 및 녹두껍질 처치가 mice 부고환지방 조직의 지방축척량을 감소시킴. 또한 녹두 및 녹두껍질 처치가 mice 혈액의 염증성 지표인 IL-6를 감소시켰으며 녹두 및 녹두껍질 처치가 간의 지방조직 증가인자인 PPARγ를 감소시킴
○ 기능성 녹두묵제조 및 품질평가(경기대)
- 본 연구에서는 구기자가 가지고 있는 지질대사 저해효과와 저열량 조리법(묵 제조)을 이용하여 구기자 침출액의 농도(0, 5, 10, 15 및 20%)를 달리하여 구기자 녹두묵을 제조한 후 그 품질 특성을 평가함.
- 관능평가의 경우는 10% 구기자 침출액을 사용하여 제조한 LFLT10의 맛, 색, 향, 질감 및 전체적인 기호도 모두 다른 묵들에 비해 유의적으로 높게 나타났음(P<0.05). 이는 구기자 침출액 사용으로 녹두 특유의 향과 맛을 구기자의 구수한 맛으로 상쇄시키는 데 10% 농도의 구기자 침출액이 적당히 작용한 것으로 보여짐.
○ in vitro 시험 (지방전구세포 3T3-L1, 대식세포 RAW 264.7 cell)
- 3T3-L1에서 검정콩추출물 및 지표물질의 지방축적 감소 및 지방분해효소(AMPK)의 활성(phosphorylation)확인 (p-AMPK)
- C3G의 염증인자(TNF-a)억제효과 확인 (3T3-L1/RAW 264.7 co-culture)
○ in vivo시험(45% fat DIO-C57BL/6J 모델)
- 간에서의 TG 감소효과는 항비만약물인 orlistat와 유사함.
- 간에서의 지방합성효소 억제효과는 orlistat보다 효과적임.
- 부고환지방에서의 지방합성효소(ACC)억제, 지방분해효소(HSL)효과 및 염증인자(Mac-2)발현억제효과는 orlistat보다 효과적임.
○ 양하분말을 이용한 녹두묵 제조 및 품질 평가 (경기대)
- 실험에 사용한 양하(Zingiber mioga R.)는 제주시 애월읍 중산간 부근 자생지에서 2011년8월 31일과 9월 1일 양일간 수확된 것을 세척 후 동결건조(PVTFD 10R, ILSHIN, Yangju, Korea)하여 100 mesh로 분말화 하여 시료로 사용하였음.
- 관능검사 결과, 양하분말을 첨가하여 묵 고유의 특성을 살리면서 양하분말의 기능성을 나타낼 수 있는 것은 5%의 양하분말이 첨가된 시료(ZM5)가 종합적인 평가에서 가장 좋게 나와 항노화를 위한 식품치료식으로 소비자 욕구에 가장 부합함.
○ 콩과작물(녹두 및 검정콩 추출물)의 염증성 인자 발현 및 분비에 미치는 영향 분석 완료
- 검정콩 껍질 유래의 안토시아닌을 함유하는 항비만 조성물 (특허출원 10-2013-0135066)
○ GMP 시설 이용한 로스팅 녹두 활용 제품개발 (특허출원중)
- 로스팅 녹두의 생리활성 극대화를 위한 로스팅 온도 및 시간 조건 확립
- 로스팅 녹두 비만 개선용 녹두 혼합 티백차 제조 및 체성분 개선 효과 확인
- 로스팅 녹두 비만 개선용 식사 대체식품(칼로리바 형태) 제조
○ 로스팅 녹두를 이용한 비만 개선용 녹두 혼합 티백차 제조 및 평가 (경기대)
- 로스팅 녹두와 현미 적정 비율에서 선정된 녹두와 현미 혼합물에 통 계피의 최적 첨가량을 선정하기 위해 같은 레시피로 티백으로 포장한 후 1차 레시피 선정과 동일한 방법으로 관능평가를 실시하였음.
- 제조한 티백의 항산화 활성을 검증하기 위해 티백과 온수를 1:10의 비율로 일반적으로 음용하듯이 추출하여 총페놀, 총플라보노이드 함량을 측정한 결과, 총페놀 함량은 0.12mg/ml, 총플라보노이드함량은 0.02 mg/ml의 값을 보여주었음.
- 고형분 함량을 1.5%로 조정한 티백차의 항산화활성 검증결과는 DPPH radical inhibition 은 73.55%, ABTS radical inhibition은 69.71%를 보여주어 비타민 C 대비 70% 이상의 활성을 보여주었음.
- 체성분에 대한 대조군(같은 온도의 물 섭취군)과 녹두 티백 차 섭취군의 실험 전 후의 차이를 비교한 결과, 비록 유의적인 차이까지는 나타나지 않았지만 감소하는 경향을 보인 것은 로스팅 녹두로 만든 티백 차가 저열량이면서 녹두 종피에 함유된 생리활성물질인 vitexin과 isovitexin의 항비만 효과 때문임.
Abstract
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Due to a rapid social change and growth, modern people have been exposed to excessive stress and unhealthy environments. Especially, with the increase in average income, people tend to eat foods containing high in cholesterol and fat. This tendency causes an increase in various kinds of adult diseas
Due to a rapid social change and growth, modern people have been exposed to excessive stress and unhealthy environments. Especially, with the increase in average income, people tend to eat foods containing high in cholesterol and fat. This tendency causes an increase in various kinds of adult diseases. According to the report of the Ministry of Health and Welfare’s on 2007, the mobility rate of diseases in Korean were a cancer in first and the circulation diseases including cardiovascular diseases and metabolic syndrome (MetSyn) in second. In particular, MetSyn was more serious disease because in Korean because it was onset in economically active population. Therefore, the purposes of our studies were a) to elucidate the main mechanism of MetSyn targeted on chronic meta-inflammation in related to “inflammation- insulin resistance–obesity association” and b) to develop the functional foods based on the leguminous crop resources and the technologies related anti-MetSyn products or natural medicines.
To investigate biomaker of lequme species for functional food, saponin profiles in ten legume seeds was investigated using ultra performance liquid chromatography with photodiode array detector and electrospray ionisation/mass spectrometry technique. A total twenty one saponins were characterised under rapid and simple conditions within 15 min by the 80% methanol extracts of all species. Their chemical structures were elucidated as soyasaponin Ab (1), soyasaponin Ba (2), soyasaponin Bb (3), soyasaponin Bc (4), soyasaponin Bd (5), soyasaponin αg (6), soyasaponin βg (7), soyasaponin βa (8), soyasaponin γg (9), soyasaponin γa (10), azukisaponin VI (11), azukisaponin IV (12), azukisaponin II (13), AzII (14), AzIV (15), lablaboside E (16), lablaboside F (17), lablaboside D (18), chikusetusaponin IVa (19), lablab saponin I (20), and AzIII (21). The individual and total saponin compositions exhibited remarkable differences in all legume seeds. In particular, soyasaponin ba (8) was detected the predominant composition in soybean, cowpea, and lentil with various concentrations. Interestingly, soybean, adzuki bean, common bean, and scarlet runner bean had high saponin contents, while chick pea and broad bean showed low contents. The inhibitory activity of twelve legume species extract against intestinal α -glucosidase and aldose reductase was investigated in vitro. Soybean and azuki bean extract showed a significant inhibitory effect against α-glucosidase, but chick pea, mungbean and yardlong bean showed a mild inhibitory activity. Against aldose reductase, mungbean and azuki bean had the most strong inhibitory activity.
In order to develop functional resources from legume species to improve the meta-inflammation diseases, in the first year, we found the vitexin, the functional chemical in the mungbean (MB; Vigna radiata L.) ethanol extracts, inhibits the inflammation induced lipogenesis using 3T3-L1 cells. When MB-testa were orally administered in diaobese KK-Ay models for 4weeks (1g/Kg) after DIO model was generated by 60% high-fat diet for 3weeks, they decreased plasma TG and TC levels in the muscle by 30% in corresponding with increasing AMPK expression. It was correlated with depression of fat synthesis, such as ACC, C/EBPα, PGC-1α and PPARγ. MB-testa significantly decreased plasma IL-6 and TNF-α and MCP-1 in muscles, confirming the anti-inflammatory effec t of MB. In particular, MB-testa decreased levels of the phosphorylated forms of MAPKs, ERK and p38 genes. In our collaborative lab in KyungKi-University, they made the mungbean gellied food added 10%of wolfberry extracts and conducted the sensory testas the first step of functional foods. In the second year, we found C3G and D3G, the functional anthocyanins in the ethanol extracts of blackbean (BB), increased phospho-AMPK that the active protein related fat lipolysis in 3T3-L1 cells and RWA264.7 cells.
When BB were orally administered in C57BL/6J model for 12 weeks (1g/Kg) after DIO model was generated by 45% high-fat diet for 10 weeks, TG levels and lipid accumulation in liver were significantly reduced rather than those in Oristat, the representative of anti-hyperlipid drugs. Compared to Oristat, BB also was better to reduce the expression of ACC(key enzyme of fat synthesis) and Mac-2(inflammation factor), and to increase the expression of HSL(key enzyme of fat lipolysis) in particular of epididymal fat. In our collaborative lab in KyungKi-University, they made the mungbean gellied food added 5% powder of Zingiber mioga R. and conducted the sensory test. In the third year, last year of this study, our collaborative lab in KyungKi-University performed the manufacturing roles in major because we have to focuse the development of the anti-inflammatory foods using MB or BB. To increase the yielding rate of functional isoflavones, they chose the roasting technique using MB and finally made the teabag using roasted MB. Roasted MB reinforced total concentration of phenols and isoflavone, antioxidant activity (DPPH radial inhibition test). In short period of clinical experiments, total body fat slightly reduced and plasma TG significantly reduced after they took MB-teabag drink, boiled in 100ml water for 10 min with 12g of MB teagbag, for 4 weeks with three times a day. In further study, the longer clinical research for anti-MetSyn effects using MB and BB could be conducted with possible evidences of above results in future.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 요약문 ... 3
- SUMMARY ... 9
- 목차 ... 11
- 제 1 장 서 론 ... 12
- 제1절 연구개발의 필요성 ... 12
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 14
- 제1절 국내 연구현황 ... 14
- 제2절 국외 연구현황 ... 14
- 제3절 국내외 연구현황 비교 및 필요 연구분야 ... 14
- 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 15
- 1절 콩과작물로부터 혈당개선 물질 추출 및 DB화 ... 15
- 2절 콩과작물의 항비만 기능소재 개발 ... 26
- 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도 ... 80
- 1절 : 목표대비 달성도 ... 80
- 2절 : 정량적 성과 ... 82
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 85
- 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 86
- 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 87
- 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 88
- 제 9 장 참고문헌 ... 89
- 끝페이지 ... 90
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