초록 ▼

○ 연구결과
- 국내를 대표하는 주요 생약재 중에 하나이고 여름철 보양식품의 주요 소재로 활용되어 온 고려인삼을 포함하여 감초 등 5종의 생약재와 전통탕류인 생맥산의 투여가 고온환경에 주기적으로 노출된 흰쥐에 미치는 영향을 구명하였다. 기존의 선행연구 및 본 연구사업 모든 연구결과를 종합해 보면 지속적이고 주기적인 고온환경(무더위 조건)의 부가는 흰쥐의 체중증가률 및 식이섭취량을 감소시키고 음수량을 증가시키며 간의 지질과산화를 촉진하는 것으로 나타났다. 또한 일관적이고 유의한 결과는 아니었지만 간의 중량을 감소시키거나 혈액중

○ 연구결과
- 국내를 대표하는 주요 생약재 중에 하나이고 여름철 보양식품의 주요 소재로 활용되어 온 고려인삼을 포함하여 감초 등 5종의 생약재와 전통탕류인 생맥산의 투여가 고온환경에 주기적으로 노출된 흰쥐에 미치는 영향을 구명하였다. 기존의 선행연구 및 본 연구사업 모든 연구결과를 종합해 보면 지속적이고 주기적인 고온환경(무더위 조건)의 부가는 흰쥐의 체중증가률 및 식이섭취량을 감소시키고 음수량을 증가시키며 간의 지질과산화를 촉진하는 것으로 나타났다. 또한 일관적이고 유의한 결과는 아니었지만 간의 중량을 감소시키거나 혈액중 백혈구 수치를 증가시키는 현상도 관찰되었다. 본 연구에서는 앞서 선정한 6~7종의 시료를 대상으로 이와 같은 고온환경에 의한 생리적 변화를 방어해 주는 효능을 평가하였으며 그 결과 고온환경에 의한 흰쥐의 체중 증가률 감소, 식이섭취량 감소 및 간의 지질과산화를 방어해 주는 효능이 있는 것으로 판단되어지는 인삼 등 생약재 3종을 최종 선발 완료하였다. 비록 일부 연구결과는 동물실험의 특성상 통계학적으로 유의적이지는 못하였으나 인삼과 국내 주요 생약재의 외부 환경 변화에 대한 항상성 유지효과를 일부나마 과학적으로 구명했다는 데 큰 의미가 있다고 여겨진다.
- 인삼(홍삼 또는 인삼추출 부산물)을 주성분으로 하고 여기에 감초 및 가시오가피를 문헌상권장 섭취량 및 관능적 품질 요인을 고려하여 일정 비율로 배합한 후 추출, 농축하여 인삼 함유생약재 조성물을 개발 완료하였다. 본 연구에서 개발된 생약재 조성물을 장기적으로 투여한 흰쥐의 경우 일반식이만 섭취한 고온대조군에 비해 약 12% 정도의 체중증가률 감소를 방어하는 효과가 있었으며 식이섭취량 감소 역시 10% 정도 개선시키는 효과가 있었다. 또한 간의 지질과산화를 크게 억제하는 것으로 나타났다. 따라서 향후 다양한 배합비 및 섭취량에 대한 추가적인 연구는 필요할 것이라 여겨지지만 고온환경에 대한 방어효능을 나타내는 인삼 함유 생약재 조성물 1~2종을 개발 완료하였으며 이에 대한 산업재산권을 출원하였다. 본 연구개발에서 얻어진 인삼함유 생약재 조성물의 경우 다양한 기능성 식품이나 가공제품의 소재로 활용이 가능할 것이라 여겨진다. 또한 인삼 함유 생약재 조성물의 관능적 품질을 개선하고 일부 기능성 소재를 첨가하여 음료 시제품을 개발하였으며 이에 대한 고온환경에 대한 방어효능을 사료형태와 음수형태 등으로 투여방법을 달리하여 평가해 하였다. 그 결과 시료의 투여 형태별로 약간의 차이가 있었으나 고온환경에 따른 체중 증가률 감소는 17.0~20.7%, 식이섭취량 감소는 40% 수준까지, 간의 지질과산화 증가는 70% 수준까지 방어해주는 효능을 최종 확인하였다. 이상의 결과는 본 연구에서 개발한 인삼함유 생약재 조성물을 이용하여 고온환경에 대한 방어효능을 가진 다양한 기능성 식품을 제조할 수 있음을 나타내는 의미있는 결과로 여겨졌다.
- 본 연구에서 고온환경에 영향을 받을 것이라 추정되었던 HSP27, HSP70, HSP90, IFIT1, IFIT2, Ptdsr 유전자들 모두 고온환경에 의해 그 발현양이 변화함을 확인하였다. 이는 고온환경 노출시 정상온도보다 이들 유전자의 발현량이 증가되어 heat response가 작동된 것을 판단되었다. HSP27 유전자의 경우 가시오가피, 인삼 등의 투여시 고온환경에 의한 발현량 변화가 억제되었으며 HSP70유전자는 가시오가피 투여군에서, HSP90 유전자의 발현변화에서는 인삼 추출물에서 그 발현량 변화가 억제되었다. IFIT2 유전자는 가시오가피, 인삼 투여군에서 고온환경 방어 효과가 있었으며, Ptdsr 유전자의 발현변화에서는 가시오가피 투여군에서 고온환경 방어 효과가 가장 뛰어났다. 또한 가시오가피와 감초 추출물에 대하여 고려인삼 추출물을 첨가한 투여군 시험에서는 고려인삼 첨가에 따른 synergistic effect가 나타남을 구명하였다.
최종시제품의 투여시에도 사료형태나 음수형태 등 투여방업에 상관없이 고온환경에 의한 이들 유전자 발현량 변화가 억제됨도 구명하였음 . 이와 같은 결과는 기존에 주위 온도변화에 의한 영향을 받는 것으로 보고된 유전자들의 발현량 변화가 본 연구에서 개발된 소재 및 시제품 섭취에 의해 방어할 수 있음을 과학적으로 증명했다는 것에 큰 의미가 있다고 판단되며 향후 보다 많은 유전자 발현관련 연구를 통한 정확한 기전연구에 기초자료로 활용 가능할 것이라 여겨짐.
- 고온환경에 의한 생리적 및 유전자적 변화를 방어해주는 인삼 함유 생약재 조성물을 주원료로 하고 관련 기능성을 강화하기 위한 일부 소재의 첨가, 관능적 품질 개선을 위한 부재료의 선정 및 첨가량 결정 연구를 통해 바로 음용 가능한 음료제품 1종 개발 완료 하였으며 또한 휴대가 용의하고 그대로 섭취가능한 분말과립제품 1종도 개발하였음.

Abstract ▼

1. Protective effects of Korean ginseng and some medicinal herbs against chronic heat stress in rat
Korean ginseng products like fresh ginseng and red ginseng, some medicinal herbs including Glycyrrhizae Radix and finally traditional decoction like Saengmaksan were selected target material to inv

1. Protective effects of Korean ginseng and some medicinal herbs against chronic heat stress in rat
Korean ginseng products like fresh ginseng and red ginseng, some medicinal herbs including Glycyrrhizae Radix and finally traditional decoction like Saengmaksan were selected target material to investigate the protective effects in rat exposed to chronic heat environment. It was optimum condition for heat environment that the male rats of 4~5 weeks olds were daily exposed to 35~38℃ for 5 hrs during 2 week. For evaluation on these selected material, the changes of average growth rate, diet and water uptake, organ weights, blood compositions and lipid peroxidation in liver were investigated during or after heat stress in rat. In the rat exposed to chronic heat environment, decrease of average growth rate per week by approx. 30~80%, diet uptake decrease by approx. 10~30% and water uptake increase by approx. 60~100% were observed and serious lipid peroxidations in livers were induced by 5~50%, compared with normal rat. The changes of liver weights and white blood cells counts were also found but these changes are not consistent. The uptake of Korean ginseng extracts in the long term were relatively effective to protect physiological changes observed in rat exposed to chronic heat environment and especially red ginseng extract relatively more effective than fresh ginseng extracts. In the other targeted medicinal herbs, Glycyrrhizae Radix (Glycyrrhiza uralensis) and Acanthopanax senticosus had protective effects against heat stress. Glycyrrhizae Radix was especially contributed to protect lipid peroxidation and Acanthopanax senticosus revealed protective activity in all of major physiological changes like decrease of average growth rate, diet uptake decrease, serious lipid peroxidations of livers by chronic heat environment. Saengmaksan seemed to be not effective except protective effect on lipid peroxidation in liver.
2. Protective effects of medicinal herbs composite containing Korean ginseng against chronic heat stress in rat
Medicinal herbs composites were prepared using Korean ginseng, Glycyrrhizae Radix and Acanthopanax senticosus. These composite protected decrease of average growth rate by 12%, diet uptake decrease by 10% compared with rat exposed to chronic heat environment. The low liver weights (percentage weight against body weight) observed occasionally in rat exposed to chronic heat environment was also protected with uptaking of these composites during all experiment times. The lipid peroxidation by heat environment was almost completely protected with uptaking of these composite. The present results imply that medicinal herbs composite developed in this research may be useful to produce various functional food or other products with protective activity against chronic heat stress.
3. Protective effects of developed beverage products using medicinal herbs composite against chronic heat stress in rat
In the result on protective effects of developed beverage products with different two uptake methods - diet containing developed beverage products and water type with diluted that products, the protective effect on growth rate decrease was more effective in diluted beverage uptake method and diet uptake decrease was more effectively protected in diet-type uptake method. But these difference were not so clear. The clear protecting effects on lipid peroxidation in liver by heat environment were shown in all tested. In conclusion, developed products using medicinal herbs composite were expected to protect body against chronic heat environment.
4. Effect of ginseng and medicinal herbs on gene expression in rat liver after In vivo heat stress
Heat stress is accompanied high body temperatures in the setting of physical exertion, typically involving exhaustion or collapse, which is accompanied by evidence of tissue and organ damage. The effects of heat stress on cellular function have been reviewed in detail elsewhere. Briefly, they include 1) inhibition of DNA synthesis, transcription, RNA processing, and translation 2) inhibition of progression through the cell cycle 3) denaturation and misaggregation of proteins 4) increased degradation of proteins through both proteasomal and lysosomal pathways 5) disruption of cytoskeletal components 6) alterations in metabolism that lead to a net reduction in cellular ATP and 7) changed in membrane permeability that lead to an increase in intracellular NA+, H+, and Ca2+.
Ginseng has been used for over 2000 yr in oriental countries to enhance stamina and immune function, where it has been suggested to have pharmacological activities in the cardiovascular, endocrine, immune, and central nervous systems. The ginsenoside Rg1 infusion maintained constant histamine level against elevation of environmental temperature and ginsenoside Rb1 inhibited Ca²⁺ accumulation in the liver.
Heat stress can trigger a cellular stress response characterized by induction to against heat environment, heat shock proteins (HSPs), which are presumed to play a role in limiting tissue damage. IFIT1 and IFIT2, which are bound to the translation initiation factor eIF3, inhibit translation of cellular stress response. And clearance (by phagocytosis of phosphatidylserine receptor (Ptdsr)) of heat stress induced-apoptotic cells (ACs) protects surrounding tissues from intracellular factors and reduces the likelihood of tissue damage. To investigate protection effects of ginseng and medicinal herbs on heat-stressed rat, expression level of HSP27, HSP70, HSP90, IFIT1, IFIT2 and Ptdsr mRNAs of rat liver examined by the reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) and real-time RT-PCR to confirm quantitatively. Compared to unstressed control, the expression levels of HSP27, HSP70, HSP90, IFIT1, IFIT2 and Ptdsr were increased in the heat stressed rats. But the expression levels of HSPs, IFIT1, IFIT2, Ptdsr of groups, which were administrated with ginseng and medicinal herbs on heat stress, were decreased more than those of group which was only stressed by heat. Oral administration of ginseng and medicinal herbs suppressed expression of genes which over-expressed against heat stress in rat liver.
Although the precise mechanism underlying the protective effect of ginseng and medicinal herbs is unknown, our data suggest that ginseng and medicinal herbs may have protective effect against heat stress. Also, our results showed that Acanthopanax senticosus, fresh ginseng, Korean ginseng and some medicinal herbs composite have protective effect on heat stress. Especially, the mixture of Acanthopanax senticosus and Glycyrrhiza uralensis with Korean ginsengs showed synergistic effect. In conclusion, ginseng and medicinal herbs were effective on protecting rat against heat stress.
5. Development of functional food products using Korean ginseng and medicinal herbs composite
Medicinal herb composite with protective activity were prepared with hot water extraction of 2~3 times, filtering and concentration. The composite of 350~300 g, approximately 40% of solid contents were produced from Korean red ginseng of 500g, Acanthopanax senticosus of 500 g and Glycyrrhizae Radix of 50 g. This composites contained about 10.1~11.7% of acidic polysaccharide, crude saponin of 7.0~7.9%, 0.3% of ginsenosdie Rb1, 0.2% of Rg1, glycyrrhizin of 0.03~0.07% and also 2.2~2.5% phenolic compounds known as antioxidants.
Two food products like beverage and granule-type were developed through fortification of some biological active compounds like vitamin C, taurin, et.al. and improvement of sensory properties by determination on optimum contents of medicinal herbs composite and other food additives.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요약문 ... 3
• Summary ... 11
• Contents ... 16
• 목 차 ... 17
• 제 1 장 연구개발의 개요 ... 19
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 19
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 19
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 23
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 25
• 제 3 장 연구개발 수행의 내용 및 결과 ... 28
• 제 1 절. 인삼과 생약재의 고온환경에 대한 방어효능 평가 ... 28
• 1. 서론 ... 28
• 2. 재료 및 방법 ... 29
• 가. 재료 ... 29
• 나. 방법 ... 30
• 3. 결과 및 고찰 ... 37
• 가. 시료의 선정 및 추출물 조제 ... 37
• 나. 인삼 및 감초 추출물의 고온환경에 대한 방어효능 평가 ... 39
• 다. 몇가지 생약재 추출물의 고온환경에 대한 방어효능 평가 ... 46
• 라. 전통 탕류의 고온환경에 대한 방어효능 평가 ... 51
• 마. 인삼 함유 생약재 조성물의 고온환경에 대한 방어효능 평가 ... 56
• 바. 인삼함유 생약재 조성물을 이용한 개발제품의 투여방법별 효능 평가 ... 69
• 4. 참고문헌 ... 74
• 제 2 절. 유전자 발현조사를 통한 고려인삼과 생약재의 고온환경에 대한 방어효능연구(협동과제) ... 77
• 1. 서론 ... 77
• 2. 재료 및 방법 ... 82
• 가. 시약 ... 82
• 나. 시료의 선정 및 동물시험 처리구 ... 82
• 다. 시험동물의 조직으로부터 RNA의 추출 ... 85
• 라. Total RNA로부터 cDNA의 합성 및 RT-PCR ... 86
• 마. Real-Time PCR을 통한 주요 유전자 발현 정량 ... 86
• 바. 통계분석 ... 87
• 3. 결과 및 고찰 ... 88
• 가. 인삼과 가시오가피의 고온환경 방어효과 ... 88
• 나. 인삼함유 생약재 조성물의 고온환경 방어효과 ... 96
• 다. 조성물의 투여방법에 따른 고온환경에 대한 방어효과 ... 101
• 4. 요 약 ... 108
• 5. 참고문헌 ... 109
• 제 3 절. 고온환경에 대한 생체 방어용 기능성 식품 개발 ... 111
• 1. 인삼 함유 생약재 조성물의 조제 ... 111
• 2. 음료제품 개발 ... 112
• 3. 분말과립 제품개발 ... 114
• 제 4 장 목표의 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 116
• 1. 고온환경에 대한 방어효능을 가진 생약재 소재의 선발 ... 116
• 2. 인삼 함유 생약재 조성물 및 최종개발 시제품의 고온환경에 대한 방어효능평가 ... 116
• 3. 유전자 발현조사를 통한 인삼 및 생약재의 고온환경 방어효능 평가 ... 117
• 4. 인삼함유 생약재 조성물을 이용한 기능성 식품개발 ... 118
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용 계획 ... 119
• 1. 학술분야 ... 119
• 2. 제품개발 및 상품화 분야 ... 120
• 끝페이지 ... 121