초록 ▼

Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 연구에서 사용한 하수오는 백하수오(Cynanchum wilfordii Hemsley)로써 일반 성분 분석결과 수분 9.06%, 회분 3.07%, 조지방 1.91% 조단백질 21.01% 였다. 하수오의 유리당 함량은 fructose 0.52%, glucose 0.78%, sucrose 13.30%, maltose 0.59%였으며 무기질 함량은 Mg 31.40 mg/L, Na 5.04 mg/L, K 263.0 mg/L , Ca 38.74 mg/L 였다. 이러한 하수오의 원료특성을 감안하

Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 연구에서 사용한 하수오는 백하수오(Cynanchum wilfordii Hemsley)로써 일반 성분 분석결과 수분 9.06%, 회분 3.07%, 조지방 1.91% 조단백질 21.01% 였다. 하수오의 유리당 함량은 fructose 0.52%, glucose 0.78%, sucrose 13.30%, maltose 0.59%였으며 무기질 함량은 Mg 31.40 mg/L, Na 5.04 mg/L, K 263.0 mg/L , Ca 38.74 mg/L 였다. 이러한 하수오의 원료특성을 감안하여 환제품은 원료를 분쇄한 후 혼합하여 Roll반죽을 하고 장환 및 절환, 정환공정을 거쳐 건조한 후 성형을 위해 코팅을 하고 유통을 위해 송풍건조하여 하수오환을 제조하였으며 과립차는 원료를 다른 부재료와 혼합하여 과립공정을 거친 후 건조공정을 거쳤으며 침출차는 하수오원료를 절단, 건조하여 1, 2차 덖음공정을 거쳐 체별, 혼합공정을 거쳐 제조하였다.
액상차는 하수오 추출물에 한방추출물, 한방향, 꿀, 구연산등을 넣어 혼합, 살균하여 제조하였으며 스프는 하수오원료를 분쇄하여 볶음공정을 거친후 건조된 다른 원료를 혼합하여 하수오환 및 스프를 제조하였다.
이러한 하수오 가공제품들은 제조공정을 확립하여 설계도를 작성하였으며 이제품들 중 현재 하수오환 가공제품은 영주농협 가공공장에서 출시하여 판매하고 있다.
또한 하수오(Cynanchum wilfordii Hemsley) 추출물로부터 항산화 성분이 있는 생리 활성물질 정제 및 구조 분석을 통하여 하수오의 생리활성물질이 flavonoid의 형태로서 C6-C3-C6의 dimeric 형태의 혼합물로 보이며 LC-MS분석결과 분자량은 480내외인 것으로 나타났다.
기능성 식품으로서의 하수오 발효제품 개발 가능성을 조사하기 위하여, 유산균을 이용한 하수오 발효능을 조사하였으며, Fructooligosaccarde(FOS)와 sucralose를 첨가하여 관능성 개선도를 측정하였다. 발효 48 시간동안 하수오내의 유산균이 성장을 보였으며, 그 발효능은 발효시간동안 각각의 lactic acid, acetic acid, 생균수, pH 측정으로 평가하였다. Lactobacillus casei 911, L.bulgaricus KCTC 2182,L.acidophilus KCTC 3188, Sterptococcus thremophilus th-3, Bifidobacterium spp.CH-2, CW-133, CW-155 균주가 하수오 발효시 10⁸ CFU/㎖ 이상 측정되었으며, 특히 Bifidobacterium spp. CH-2 의 acetic acid 생성능과 Lactobacillus casei 911, Streptococcus thermophilus th-3 의 lactic acid 생성능이 가장 높게 관측되었다. FOS를 첨가한 군은 bifidobacteria 발효시에는 peak time과 성장능이 어느정도 저하되었으며, Lactobacillus strains의 경우 역시 생육시간이 지연되었다.
관능평가는 발효된 하수오에 감미료를 첨가하여 측정하였으며, 발효된 하수오 100 %를 사용할 경우 기호도의 현저한 저하가 나타났다. 이를 개선하기 위하여 발효된 하수오와 발효되지 않은 하수오를 적절하게 희석하여 사용하였고, 신맛과 쓴맛을 개선하기 위해 sucralose를 첨가하여 관능도를 다시 측정하였다.이 결과 신맛과 기호도가 현저하게 개선되었다. 이 실험결과는 하수오가 유산 발효 기능성 제품에 적합한 재료임을 제시해주고 있다.
하수오 추출물의 시험관 내 항산화능 측정 결과 추출물들은 사용농도에 의존적으로 항산화능이 유의적으로 증가하였으며 자외선 조사에 의한 지질과산화물 형성 역시 농도 의존적으로 억제되었으며, buthanol, chloroform, ethylacetate추출물에 의한 지질과 산화물 형성 억제율이 유의적으로 높게 나타났다. 세포를 이용한 실험결과 뇌신경조직 유사 세포에 하수오 추출물 첨가시 지질과산화물 양은 감소되고 체내 항산화시스템 중 일차방어 효소인 SOD의 활성과 단백질양이 증가되었다. 백하수오 추출물 중 전자공여능과 지질과산화 억제능이 좋은 ethylacetate 추출물과 식품으로의 가공이 쉬운 열수추출물을 정상식이 또는 고지방식이를 하는 쥐에게 격일로 6mg/100g bㆍw농도로 6주간 경구투여 후 간과 뇌조직의 microsome을 분리하여 FeCl₃-ascorbic acid로 산화시킨 후 TBARS를 측정한 결과 고지방식이군에서 ethylacetate추출물 투여군이 대조군에 비해 현저히 감소하였다. 한편 뇌조직에서는 일반식이군과 고지방식이군 모두에서 하수오 추출물을 투여한 군이 각 각의 대조군에 비해 TBARS 생성량이 현저히 낮은 것으로 관찰되었다. 또한 백하수오 추출물의 안전성 여부 측정을 위해 13주간 추출물 투여하여 subchronic toxicity를 측정하였는데 단백질 대사지표, 간기능지표수치가 모두 정상범위에 속하므로 독성이 없는 것으로 사료된다. 하수오 발효식품의 쥐 대장암 발생 억제효과와 인체 실험을 통한 하수오환의 항산화능을 평가하였다. 된하수오 물추출물을 비피더스균으로 발효시킨 제품을 대장암을 유발시킨 쥐에게 섭취시킨 결과 추출물 일반식이군에서는 비피더스균 첨가식이군에서 과산화물량이 유의하게 감소하였고 고지방식이군에서는 하수오식이군, 하수오발효식이군에서 지질과산화물 형성이 유의적으로 억제되었다. 그리고 일반식이군과 고지방 식이군 모두 하수오열수추출물 투여군에서 대장암 지표인 ACF생성이 억제되었고 인체실험결과 double blined, cross-over design의 인체실험에서 하루에 6g 하수오를 일주일간 건강한 성인 여성에게 섭취시킨 후 혈장의 LDL을 분리시켜 Cu로 산화를 유도시켰을 때 하수오 섭취군에서 LDL 산화가 유의적으로 억제되는 것이 관찰되었다. 이상의 결과에 의하면 하수오는 동물 뿐 아니라 인체에서도 지질과산화를 억제하는 항산화 효능을 소유한 것으로 보이며 기능성 식품으로의 개발 가능성이 입증되었다.
본 연구결과는 우리의 전통산물인 하수오를 부가가치가 높은 가공제품 개발을 가능하게 하였고 항산화 성분을 분석하고 효능을 규명함으로써 하수오를 건강기능성식품으로써 과학적 근기를 제시하였다.

Abstract ▼

Cynanchum wilfordii Hemsley has been utilized in the Korean traditioanal remedies and the beneficial effects of Cynanchum wilfordii Hemsley has been to be manifested through the long-period of continuos use. Cynanchum wilfordii Hemsley was recently permitted to be used as a GRAS materials by the rev

Cynanchum wilfordii Hemsley has been utilized in the Korean traditioanal remedies and the beneficial effects of Cynanchum wilfordii Hemsley has been to be manifested through the long-period of continuos use. Cynanchum wilfordii Hemsley was recently permitted to be used as a GRAS materials by the revesion of the Korean food regulationas, whereas it had been only prrmitted as a minor food componet before the revision of the regulation concerned. Therfore an active product development using Cynanchum wilfordii Hemsley will be expected.
The market value and the kinds of new functional food materials grew 5-fold and from 22 types to 25 types, respecively, from 1994 to 1999 and in Korea. On the other hand, there were 15-fold growth of market value and expansion of functioanl food materials from 78 to 900 during the same period in USA. Therefore it will be necessary to advocate the excellency of Cynanchum wilfordii Hemsley to abroad and protect our natural resources from being exploited by the foreign countries. In this context, it is important to do reserch on the functional components of Cynanchum wilfordii Hemsley and develop value-added Cynanchum wilfordii Hemsley products.
The root of Cynanchum wilfordii Hemsley (CWH) has been used as a herbal medicine in Asia and studied for its antioxidative capacity and prevention of constipation. The fermentation of CWH with probiotic lactic acid bacteria may improve its application as functional food and sensory value of the product. To investigate the possibility of developing lactic-fermented CWH as a functional food, we performed an optimization for the fermentation process to produce a fermented drink from CWH using probiotic lactic-fermented CWH. For the fermentation, the microorganisms were grown in CWH extract for 48 hr. During various fermentation periods, changes in the contents of lactic acid, acetic acid, pH, and viable cell counts were measured. Lactobacillus casei , Lactobacillus bulgaricus , Lactocillus acidophilus, Streptococcus thermophillus th-3, Bifidobacterium spp. CH-2, CW-133, CW-155 grew up to 108 CFU/㎖ in 7 % CWH extract medium. Especially, Bifidobacterium spp. CH-2 showed high viability and Lactobacillus casei, streptococcus thermophillus th-3 showed high productivity of lactic acid and viability during fermentation. These results suggest that Cynanchum wilfordii Hemsley may be a suitable material for the production of lactic-fermented functional foods.
Antioxidants present in different plants are known to possess to retard aging process and to reduce cellular oxidative stresses. To acquire additional values, physiological activities of minor components in these plants require firm scientific evidences for their functions. Cynanchum wilfordii Hemsley has been used for centuries as a tonic nutraceutical in China and Korea. This plant has been known to possess an advantage of anti-aging effect. Overall objectives of this study were to allow additional values to Cynanchum wilfordii Hemsley as a supplier of functional food components, and to develope nutritionally and economically well designed health food products from Cynanchum wilfordii Hemsley. To achieve above objectives, the efficacy of Cynanchum wilfordii Hemsley as antioxidants was studies in a series of in vitro and in vitro investigations.
Water, ash, fat and protein contents of Cynanchum wilfordii Hemsley used in our study were 9.06%, 3.07%, 1.91%, and 21.01%, respectively. Reducing sugar contents of Cynanchum wilfordii Hemsley were 0.53% fructose, 0.78% glucose, 1`3.30% sucrose, and 0.59% maltose. Mineral contents were 31.40 mg/L Mg, 5.04mg/L Na, 263.0mg/L K, and 38.74mg/L Ca. With considerations of their physical and chemical characteristics, tablets, tea granules, tea bags, liquid concentrates, and soup base are developed. The manufacturing procedure for these is established, and the products are in the market Youngju Nonghyup as the producer.
Powered sample of Cynanchum wilfordii Hemsley was fractioned using different organic solvents. Each fraction was tested for their in vitro electron-donating ability(EDA) and inhibitory activity against lipid peroxide formation. EDA of extracts was in order of ascorbate>chloroform extract>ethtylacetate extract >buthanol extract. In PC 12 cells as a model of neuron cells, chloroform extract of
Cynanchum wilfordii Hemsley reduced lipid peroxide formation, while the activity and protein levels of superoxide dismutase(SOD) were elevated. To identify antioxidant components from the chloroform extract of Cynanchum wilfordii Hemsley, LC-MS analysis was performed, and the C6-C3-C6 dimeric isomers(MW 480) are identified as possible antioxidants. We also determined the effect of extracts on ex vivo LDL oxidation induced by Cu²⁺ in rats fed control of high fat diet. Results indicated that LDL oxidation and tissue lipid peroxide were increased in groups fed high fat diet. However, rats fed the HF+extract showed a significantly lower levels of brain tissue lipid peroxide compared to those in the control rats. The subchronic toxicities of Cynanchum wilfordii Hemsley were measured to determine the likely toxicity for humans. Rats were gavaged with 3mg/100g bw/day, 5mg/100g bw/day (ethylacetate fraction) or 5mg/100g bw/day(water fraction) for 13 wk. Results suggest that no observable toxic effect was found based on hematology and blood chemistry. In a following study, to examine the effects of fermented Cynanchum wilfordii Hemsley on colon carcinogenesis, male F344 rats were injected with AOM(15mg/kg bw) weekly for two weeks. Results showed that Cynanchum wilfordii Hemsley water extract suppresses the development of aberrant crypt foci, indicating Cynanchum wilfordii Hemsley is a possible preventive agent in early stage of colon carcinogenesis.
However, fermented Cynanchum wilfordii Hemsley diet did not have significant effects. Finally, we performed a human intervention study using crossover design.
Healthy volunteers(n=17) were recruited. Subjects were randomly divided into 2 groups of 9 females and 8 females. One group of subjects consumed the Cynanchum wilfordii Hemsley for 7 days while the other group consumed the placebo. After one week of wash-out period, the 2 groups were switched for treatments. Results showed that Cynanchum wilfordii Hemsley supplementation significantly decreased LDL-oxidation comparison with the placebo supplementation.
In conclusion, Cynanchum wilfordii Hemsley is shown the possess antioxidative properties reducing lipid oxidation both in animals and humans. Also, Cynanchum wilfordii Hemsley did not possess possible subchronic toxicity implying it is a good candidate material for functional food development.
In this study we performed basic studies to assess antioxidative properties and improve beneficial functions of the Cynanchum wilfordii Hemsley which is one of the Korean traditional herbal medicines. Our present research results will provide sound scientific basis to develop Cynanchum wilfordii Hemsley as a functional food products.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 14
• 1. 기술적 측면 ... 14
• 2. 경제ㆍ산업적 측면 ... 16
• 3. 사회ㆍ문화적 측면 ... 20
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 22
• 1절 하수오의 현황 ... 22
• 2절 하수오의 유효성분과 관련된 최근의 연구결과 ... 23
• 3절 발효제품과 관련한 국외 기술개발 현황 ... 24
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 26
• 1절 하수오 가공제품의 분석방법 ... 26
• 2절 하수오 가공제품의 원료선정 및 제조공정 적성 ... 31
• 3절 하수오 가공제품의 생산을 위한 고려사항 ... 36
• 4절 하수오 가공제품 제조공정 설계도 ... 57
• 5절 하수오(Cynanchum wilfordii Hemsley) 추출물로부터 항산화 성분이 있는 생리활성물질 정제 및 구조 분석 ... 63
• 6절 하수오 유산균 발효제품 연구내용 ... 74
• 7절 하수오 유산균 발효제품 연구 결과 ... 81
• 8절 하수오 및 하수오가공제품 항산화 효능규명 연구내용 ... 102
• 9절 하수오 및 하수오가공제품 항산화 효능규명 연구결과 ... 118
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 141
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 146
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 147
• 제7장 참고문헌 ... 148
• 끝페이지 ... 152