초록 ▼

○ 연구결과
Ⅰ: 콩발효 식품의 비만 억제 물질의 분리와 제품화 연구
1. 콩발효 식품의 항비만 효과 검증 및 그 성분의 분리
1) 콩발효 식품(된장, 청국장, 쌈장 등)의 in vitro 및 in vivo 항비만 효과 탐색
In vivo 상에서 정상식이, 고지방식이와 더불어 청국장과 된장, 콩, 고추장, 쌈장을 10% 섭취 시켰을때 된장의 최종체중이 정상식이와 가장 비슷하고, 고지방식이와 가장 차이가 많이 나는 것으로 보아 청국장을 제외한 된장, 쌈장, 고추장 모두에서 항비만 효과가 있었고, 특히 된장이 가장

○ 연구결과
Ⅰ: 콩발효 식품의 비만 억제 물질의 분리와 제품화 연구
1. 콩발효 식품의 항비만 효과 검증 및 그 성분의 분리
1) 콩발효 식품(된장, 청국장, 쌈장 등)의 in vitro 및 in vivo 항비만 효과 탐색
In vivo 상에서 정상식이, 고지방식이와 더불어 청국장과 된장, 콩, 고추장, 쌈장을 10% 섭취 시켰을때 된장의 최종체중이 정상식이와 가장 비슷하고, 고지방식이와 가장 차이가 많이 나는 것으로 보아 청국장을 제외한 된장, 쌈장, 고추장 모두에서 항비만 효과가 있었고, 특히 된장이 가장 항비만 효과가 높았다. In vivo 상에서 정상식이, 고지방식이, 전통식 된장과 공장식 된장을 최종 체중을 비교하였을때 콩은 낮고, 오래 발효된 전통식 된장이 효과가 가장 컸으며, 혈청중성지방, 콜레스테롤의 함량이 가장 낮았다. 16% 고지방식이에 25g 제한식이를 하였을 때에는 전통식 청국장도 in vivo상에서 항비만 활성이 컸으며, in vitro 상에서도 가장 낮은 렙틴의 함량을 나타내어 적당량 섭취시 청국장 또한 항비만 효과를 가진다.
2) 활성 콩발효 식품의 물질 추출 분획, 정제 및 활성검토
활성성분 중에 Isoflavone과 Anthocyanidin의 활성에 대하여 검토 하였으며, 청국장의 이소플라본을 비교하였을 때, 제니스테인의 경우 B. subtilis가 가장 높아 청국장 제조시 균주로는 B.subtilis가 적당한 것으로 보여지며, 된장의 이소플라본을 비교하였을 때, 콩, 증자콩, 된장 중 이소플라본은 콩이 가장 높았으나 제니스틴의 아글리콘인 제니스테인은 된장이 가장 높았다.
검정콩 안토시아닌의 항비만 효과를 검증하였는데, 검정콩 안토시아닌은 in vivo 상에서 항비만 효과를 나타내었다.
2. 비만억제 효과가 있는 콩발효 식품의 항비만 효과 증진 연구
1) 콩 종류(검정콩), 미생물 및 활성물질 첨가에 의한 항비만 효과가 증진된 콩발효 식품의 개발
검정콩 된장의 표준화시 침지량은 1.5배, 침지시간은 12시간, 증자시간은 1시간이 가장 발효도가 가장 좋았고, in vitro 상의 렙틴함량과 글라이세롤 함량이 가장 낮았다. 또한 균주는 Aspergillus oryzae를 접종한 것이 가장 좋았다.
2) 항비만 효과 증진 콩발효 식품의 in vitro 및 in vivo 항비만 효과 검증
In vivo상에서 항비만 활성을 가지는 검정콩 된장의 제조법이 개발되었고 이렇게 두달 발효된 검정콩 된장은 6개월 발효한 공장식 J사의 전통식 된장에 비하여 체중 및 지방무게, 중성지방, LDL-콜레스테롤의 함량에서 가장 낮아 항비만 효과가 있었다. in vivo상에서 J사의 된장에 함유되어 있는 소금과 J사의 된장을 비교 하였을때, J사의 전통식 된장이 소금만을 함유한 식이보다 최종체중, 지방무게, 중성지방, LDL-콜레스테롤의 함량이 낮게 나타나서 소금보다는 된장의 성분이 항비만 활성을 높이는 것으로 나타났다.
3. 비만억제 효과가 있는 콩발효 식품의 제품화
1) 비만억제 콩발효 식품의 맛 증진 연구
항비만 효과를 증진시킨 기능성 청국장, 된장의 맛 증진 연구 시에 기능성 차(뽕잎, 솔잎, 녹차, 생강) 중에는 녹차가 가장 관능적으로 좋았다. 울금, 다시마, 미역 등은 그 기능성에 비하여 관능적으로 좋지 못한 영향을 주어 그 맛 증진 연구에는 적합하지 못한 것으로 나타났다.
2) 다양한 응용제품(분말, 환, 캡슐) 개발연구
검정콩 된장, 청국장의 개발 연구의 일환으로 다양한 응용제품을 개발하였는데, 첫 번째는 검정콩 청국장과 노란콩 청국장을 환으로 제조하였고, 검정콩 된장을 분말로 제조하였으며, 세 번째는 검정콩 된장을 과립으로 제조하였다. 그리고 맛 증진 검정콩 된장으로 녹차와 마늘을 1% 첨가한 된장을 환으로 제조하였다.
3) 개발된 제품의 항비만 효과 확인
항비만 활성이 우수할 것이라고 예상되는 검정콩 된장을 제조한 후, 항비만 효과들을 검증하기 위해서 정상식이군, 고지방식이군, 고지방식이에 검정콩 된장을 첨가한 군, 고지방식이에 노란콩 된장을 첨가한 군, 고지방식이와 함께 운동을 병행한 군으로 실험을 구성하여 내장 지방을 비롯하여 중성지방, 콜레스테롤 그리고 지방생성과 지방분해에 관여하는 전사인자들을 살펴보았다.
고지방 식이와 함께 검정콩 된장을 첨가한 군은 정상식이군의 몸무게 증가량과 비교하였을 때 더욱더 감소하였으며 높은 칼로리를 섭취하였음에도 불구하고 내장지방, 중성지방, 콜레스테롤을 감소시킴으로써 검정콩 된장의 항비만 활성을 증명하였다.
Ⅱ : 콩발효 식품 성분의 항비만 효과 탐색, 기전규명
1. 콩발효 식품의 비만 및 염증 억제 효과
비만과 관련해서 지방대사에 중요한 역할을 하는 PPARα를 검토한 결과, 된장 ,청국장, 재래된장이 PPARα를 뚜렷히 활성화시켜 지방분해 효소의 발현을 증가시켜서 지방분해에 관여할 것으로 사료되며, 한편으로 염증관련 전사인자인 NF-κB의 활성화를 억제하여 지방축척에 의해 활성화되는 염증반응을 조절할 것으로 사료된다. NF-κB활성화 기전에 관여하는 정보전달계도 이들 된장, 청국장, 재래된장이 조절하는 것으로 나타났다.
PPARα에 의해 조절되는 항비만 단백질 adiponectin발현을 된장, 청국장, 재래된장이 증가시키고, NF-κB에 의해 조절되는 염증성 단백질 COX-2발현을 현저히 억제하였다.
2. 콩 발효분획 및 성분의 비만 및 염증 억제기전
콩발효 유래 지방산 (nonanoic acid, NA; undecanoic acid, UA)은 지방분해를 촉진하는 전사인자 PPARα 및 adiponectin을 활성화하고, 염증유발 전사인자 NF-κB 및 그 유전자를 억제시켰다. Isoflavone의 일종인 genistein 또한 노화관련 비만쥐에서 지방대사관련 PPARα 및 염증 관련 NF-κB활성화경로를 조절하였다. 또 다른 콩발효 식품의 활성성분인 ferulate 또한 PPAR γ와 NF-κB를 조절하였다.
3. 콩발효 식품의 항비만 효능 및 활성증강 성분의 작용기전
노란콩된장과 검은콩된장이 고지방식이 비만쥐에서 현저한 비만억제 효과를 나타내었으며, 지방 축적에 의한 산화스트레스로 억제되었다. 또한 지방축적에 관여하는 전사인자 SREBP-1의 활성화를 현저히 억제함으로써 항비만 효과를 가져 올 것으로 사료된다. 또한 활성 증강 식품인 생강의 유효성분인 Zingerone이 비만관련 PPAR활성을 조절하였고, 비만에 의한 염증반응 관련 전사인자 NF-κB도 조절하였다.
Ⅲ : 콩발효 식품 성분의 신경세포 보호효과 및 신경재생성 효능연구
1. 콩발효 식품의 신경세포 보호 및 신경재생성 활성에 영향을 미치는 생리활성 물질의 탐색
1) 콩발효 성분으로 부터 얻어지는 생리활성물질 효과검토를 위한 in vitro 모델의 확립
콩발효 식품의 신경계에 미치는 영향을 확인하기 위하여 신경줄기세포와 초대배양신경세포를 확립하여 콩발효 식품의 주요 생리활성물질로 알려진 Isoflavone과 Anthocyanidin 계열 물질이 미치는 영향을 신경줄기세포의 신경재생성과 신경세포의 보호효과 측면으로 조사하였다.
2) 신경세포주를 이용한 세포보호활성 검증
신경줄기세포와 초대 배양한 신경세포에서 독성에 대한 신경세포 보호활성을 조사한 결과 Isoflavone과 Anthocyanidin 계열 물질은 신경줄기세포와 신경세포에서 산화스트레스와 신경 흥분독성에 대하여 큰 보호효과를 나타내지 않았다.
3) 신경줄기세포를 사용한 in vitro 모델에서 활성 콩발효성분에 대한 신경재생성 조사
Isoflavone과 Anthocyanidin, 그리고 피틴산 계열 콩발효 식품의 생리활성물질이 신경줄기세포의 증식에 대한 큰 효과는 없었으며 고농도의 Isoflavone과 soy 사포닌에서는 세포증식을 억제하는 경향을 나타내었다.
2. 동물 실험모델에서 콩발효 성분의 생리활성 물질이 신경세포 재생성에 미치는 영향 연구
1) 활성물질들에 대한 쥐의 해마체의 신경재생성 활성 조사
콩발효 식품에 의한 비만제어효능이 뇌 기능성에 미치는 영향을 살펴보기 위해 SD rats와 C57/BL6 mice에 정상식이와 고지방식이, 콩발효 식품 또는 그에 대한 생리활성물질을 섭취시켜 뇌 조직의 분자생화학적 검사와 해마신경재생성 등을 조사하였다.
2) 콩발효 성분의 생리활성물질에 의한 비만제어효능이 뇌 조직에 미치는 영향 검증
고지방식이를 섭취한 군은 지속적으로 몸무게가 증가하며 콩발효 식품과 생리활성물질을 섭취한 군에서는 몸무게가 감소되는 경향을 볼 수 있었다. 이는 콩발효 식품과 그에 대한 생리활성물질이 항비만 효과가 있음을 나타내고 있다. 그리고 흰 쥐의 해마를 분리하여 신경세포 생장인자인 BDNF와 그 수용체인 TrkB의 발현을 조사한 결과 정상 식이군에 비해 고지방식이군에서 BDNF의 발현이 감소되고 콩발효 식품을 섭취한 군에서 발현 정도가 회복되는 것을 볼 수 있었다. 또한 생쥐비만모델에서 수행한 해마신경재생성 연구에서 성체줄기세포에서 새로이 만들어지는 세포의 증식이 정상 식이군에 비해 고지방식이군에서 유의성 있게 감소되는 것을 확인하였으며 단기간의 비만모델에서 새로 형성된 신경세포의 생존이 감소하는 것을 관측하였다.
3. 개선된 콩발효 식품의 신경재생성 효능 검증
1) 신경재생성 효능 검증의 동물 실험모델의 확립 (해마신경재생성, 행동양식 검사)
비만과 콩발효 식품이 해마신경재생성에 미치는 영향이 실제 기억과 학습능력에 미치는 영향을 검증하기 위해 생쥐의 해마신경재생성을 정량하는 방법과 Morris water maze를 사용하여 공간기억력을 측정하는 실험모델을 확립하였다.
2) 동물 실험모델을 이용하여 개선된 콩발효 식품의 신경재생성의 활성을 검증
개선된 콩발효 식품의 신경재생성 효능을 검증하기 위하여 항비만 효능이 탁월한 검정콩된장의 신경재생성 활성을 고지방식이군과 고지방식이와 검정콩된장이 함유된 식이가 생쥐의 해마신경재생성에 미치는 영향과 공간기억력을 살펴본 결과 식이군에 따른 유의성 있는 차이가 보이진 않았지만 훈련기간에 따른 latency의 감소는 볼 수 있었다. 본 연구에서 검정콩된장의 항비만 효과는 여전히 확인할 수 있었음에도 콩발효 식품이 고지방식이에 따른 해마신경재생성의 감소를 복구시키지는 못하였다. 이는 식이 섭취의 기간이 짧았기 때문이라고 사료된다.
최종적으로 본 연구결과는 장, 단기간의 고지방식이 섭취에 따른 비만 자체가 해마신경재생성에 영향을 미칠 수 있음을 시사하며 또한 장기간의 고지방식이와 콩발효 식품의 섭취에 따른 연구의 필요성을 제시한다.

Abstract ▼

Ⅳ. Result and Expected contribution
○ Result
1. Isolation of soybean fermented food and investigation of manufactured goods
① Among the treatment group (a normal diet, a high fat diet, and the 10% diet of Chungkukjang, Doenjang, soybean, Kochujang and Samjang), the reduction of weight was

Ⅳ. Result and Expected contribution
○ Result
1. Isolation of soybean fermented food and investigation of manufactured goods
① Among the treatment group (a normal diet, a high fat diet, and the 10% diet of Chungkukjang, Doenjang, soybean, Kochujang and Samjang), the reduction of weight was occurred with 10% Doenjang diet close to that of the normal diet.
② Various types of Doenjang, among the treatment group (a normal diet, a high fat diet and the 5% diet of soybean, traditional Doenjang, commercial Doenjang, and the traditional Doenjang fermented for long period), the traditional Doenjang fermented for long period effectively reduced the weight whereas the soybean had no effect.
③ The traditional Doenjang fermented for long period significantly lowed the serum triglyceride and the cholesterol content.
④ In a restricted diet (25g/rat/day) and 16% high fat diet, the traditional Chungkukjang had the highest antiobesity activity both in vivo and in vitro.
⑤ Bacterial strains for Chungkukjang: B. subtilis was demonstrated to show the highest level in amino-type nitrogen, isoflavone content and sensory test, but lowest in the ammonia-type nitrogen.
⑥ To develope the recipe of the functional Chungkukjang to improve antiobisty effects, green tea was selected because it showed the best sensory in various types of teas tested in this study.
⑦ the soybean showed the highest level in total isoflavone content and Doenjang had the highest genistein level.
2. Investigation of anti-obesity effects and the action mechanism
① Doenjang, Chungkukjang and traditional Doenjang showed increased PPARα activity and decreased NF-κB activity.
② Doenjang, Chungkukjang and traditional Doenjang decreased NF-κB dependent genes as well as upstream kinases.
③ Nonanoic acid and undecanoic acid activates PPARα concerning fatty acid oxidation and adiponectin.
④ Nonanoic acid and undecanoic acid decreased NF-κB activity and expression of NF-κB dependent genes
⑤ Genistein known as one of Isoflavone modulated PPARα activity and NF-κB action mechanism in age-related obesity rat models.
⑥ Ferulate, bioactive components of soybean fermented food modulated PPARγ and NF-κB activity.
⑦ Soybean Deanjang and Black soybean Deanjang showed obvious anti-obesity effect in obesity mice models
⑧ Soybean Deanjang and Black soybean inhibit oxidative stress and SREBP-1 activity associated with lipid accumulation
⑨ Zingerone as active increase components modulated PPAR and NF-κB activity concerning lipid oxidation and inflammation
3. Evaluation of the neuroprotective and neurogenesis mechanism of soybean fermented food
① Establish of in vitro models for the effects of bioactive components from soybean fermented food : neural stem cells and primary cultured neuron
② None of bioactive components we have tested, were effective in enhancing the proliferation of neural stem cells, and protecting neurons.
③ HFD-mediated obesity decreased levels of BDNF and soybean fermented food modulated BDNF in HFD-rats.
④ Long-term HFD (7 weeks) decreased the numbers of newly generated cells in the dentate gyrus of adult mice, and short-term HFD (2 weeks) was enough to affect the survival of newly-generated neurons from adult hippocampus, indicating that HFD adversely affect the hippocampal neurogenesis in adult mice.
⑤ Bioactive components of soybean fermented food and soybean fermented food supplements were failed to reverse the decreased neurogenesis mediated by HFD
○ Expected contribution
- Provide the basis for the development of novel therapeutic drugs for the anti-obesity and neurogenesis
- Examine the anti-obesity and neurogenesis mechanism of soybean fermented food
- Therapuetical application of disease (adult disease, young obesity and neuro-related disease) induced by obesity
- Provide the possibility for high-quality life through intervention of obesity

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• CONTENTS ... 11
• SUMMARY ... 8
• 목차 ... 12
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 13
• 1. 연구개발의 목적 ... 13
• 2. 연구개발의 필요성 ... 13
• 3. 연구 개발의 범위 ... 15
• 제 2 장 국내외 기술 개발의 현황 ... 17
• 1. 국내ㆍ외 관련기술의 현황과 문제점 ... 17
• 2. 앞으로의 전망 ... 18
• 3. 기술도입의 타당성 ... 19
• 4. 연구결과가 국내외 기술개발현황에서 차지하는 위치 ... 19
• 제 3 장 연구 개발 수행 및 내용 및 결과 ... 20
• 1. 콩 발효 식품의 비만 억제 물질의 분리와 제품화 연구 ... 20
• 2. 콩 발효 식품 성분의 항비만 효과 탐색 및 기전 규명 ... 107
• 3. 콩 발표 식품의 신경 세포 보호 효과 및 신경 재생성 효능 연구 ... 147
• 제 4 장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 189
• 1. 1차년도 (2005) ... 189
• 2. 2차년도 (2006) ... 190
• 3. 3차년도 (2007) ... 191
• 제 5 장 연구 개발 결과의 활용 계획 ... 192
• 1. 추가 연구의 필요성과 기대적 측면 ... 192
• 2. 타 연구에의 응용과 활용 방안 ... 193
• 제 6 장 연구 개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 194
• 제 7 장 참고문헌 ... 196
• 끝페이지 ... 205