초록 ▼

○ 연구결과
가. 효소처리 산약의 기능성 식품 소재화 및 혈류개선효과 연구
산약의 기능성 증진 및 이를 바탕으로 한 소재를 개발하기 위하여 탄수화물, 단백질 분해효소를 이용하여 최적 효소분해 농도, 온도 및 시간을 탐색하였다. 그 결과 효소 1% 농도에서 60℃, 90분 으로 반응할 때 각종 수율 및 in-vitro상에서 혈류개선 효과가 우수하였고, 특히 newtrase와 protamex 분해물의 효과가 우수하였다. 효소분해물을 이용하여 동물실험을 실시한 결과, protamex 분해물의 혈중 콜레스테롤 저하 효과가 높아

○ 연구결과
가. 효소처리 산약의 기능성 식품 소재화 및 혈류개선효과 연구
산약의 기능성 증진 및 이를 바탕으로 한 소재를 개발하기 위하여 탄수화물, 단백질 분해효소를 이용하여 최적 효소분해 농도, 온도 및 시간을 탐색하였다. 그 결과 효소 1% 농도에서 60℃, 90분 으로 반응할 때 각종 수율 및 in-vitro상에서 혈류개선 효과가 우수하였고, 특히 newtrase와 protamex 분해물의 효과가 우수하였다. 효소분해물을 이용하여 동물실험을 실시한 결과, protamex 분해물의 혈중 콜레스테롤 저하 효과가 높아 이를 이용하여 혈류개선에 효과가 있는 분획물을 분리하였다. Hexane, chloroform, ethylacetate, butanol 및 ethanol을 이용하여 용매분획을 실시, HMG-CoA reductase inhibition과 bile acid binding capacity를 측정한 결과 ethylacetate 분획과 ethanol 분획물에서 효과가 높았으며, 이들을 동물실험하여 최종적으로 ethanol 분획물을 선정하였다. Ethanol 분획물을 이용하여 한외여과를 실시한 결과, 30,000 dalton 이하의 크기에서 HMG-CoA reductase inhibition 및 bile acid binding capacity가 우수하였으며, gel filtration을 통한 최종적인 분자량 확인 결과 29,000 dalton과 16,000 dalton 이하의 분리물인 것으로 확인되었다.
나. 산약발효물의 기능성 식품 소재화 및 혈류개선효과 연구
33종의 젖산균을 이용하여 산약을 발효시킨 발효물의 in-vitro 혈류개선 효과를 측정한 결과, Lactobacillus acidophilus, Enterococcus flavescens, Enterococcus faecalis var. liquefaciens, Lactococcus lactis, Lactobacillus casei 를 이용한 5개의 발효물이 효과가 우수하였다. 이를 동물실험을 진행하여 혈중 콜레스테롤 제어 효과가 우수한 발효물로 Lactobacillus acidophilus 발효물을 선정하였다. 발효물의 활성성분 분리를 위하여 용매분획을 실시한 결과, ethanol 분획물과 butanol 분획물에서 혈류개선 효과가 우수하였으며, 이를 다시 동물실험을 통하여 ethanol 분획물을 최종 선정하였다.
Ethanol 분획물을 한외여과 방법을 이용하여 분리한 결과, 30,000~50,000 dalton 사이에서 혈류개선 효과가 우수하였으며 이를 다시 gel chromatograpy를 이용하여 분리한 결과 66,000 dalton 이하의 분리물인 것으로 확인되었다.
다. 산약 기능성 소재의 가공식품 개발 연구
산약의 소비증진과 제품개발 확대를 위하여 다양한 종류의 가공제품을 개발하였다. 첫째로 장기간 보관기능이 편리한 장기유통형 혈류개선 산약제품으로 산약 효소분해물을 이용한 초콜릿과 산약 젖산 발효물을 이용한 양갱을 제조하였다. 초콜릿과 양갱의 원료는 산약 기능성 소재뿐만 아니라, 가공하지 않은 생산약, 분말 산약 및 증자과정을 거친 산약 등 다양한 종류의 산약을 이용할 수 있도록 그 제조방법을 원료별로 표준화 하였다. 둘째로 단기유통 및 식사대용 편이식으로서 산약 발효물을 이용한 발효음료와 죽을 개발하였으며 이들 가공제품은 동물실험을 거쳐 고지방 식이와 동반으로 섭식하였을 때도 일반식이 수준의 콜레스테롤 함량을 보였으며 관능평가를 통하여 기호도 또한 우수한 것으로 확인되었다.

Abstract ▼

Ⅱ. Objectives and Significance of Research
1. Objectives and significance of research
For the aims to broaden the utilization of Dioscorea batatas, this study developed enzyme hydrolysate and fermented product manufacturing methods, and performed separation and purification of elements that po

Ⅱ. Objectives and Significance of Research
1. Objectives and significance of research
For the aims to broaden the utilization of Dioscorea batatas, this study developed enzyme hydrolysate and fermented product manufacturing methods, and performed separation and purification of elements that potentially have functional effects on improvement blood stream. Furthermore, we developed diversity processed food with these functional elements to increase the Dioscorea batatas consumption. Products development was performed with raw materials that having functionality evidenced by in-vitro and in-vivo experiments. As a long-term market circulation product which can preserved for a long period, Dioscorea batatas chocolate was developed, and as a short-term market circulation products which can be easily prepared for substitute meal and have a probiotic benefits, beverage, pottage, and sweet jelly were developed. These applications on processed food promote consumption and commercialization of Dioscorea batatas.
Dioscorea batatas, belongs to Dioscoreaceae family, is grown in mountain field and grassland which is hermaphrodites, has both male and female reproductive organs, proliferate themselves and occurring various heritable variations. Approximately, 600 species of Dioscoreaceae family have been reported.
More than 80% of Dioscorea batatas domestically produced in Gyeongsang province, and therefore advanced studies of unique quality properties, preference, uniformity, stable preservation of Dioscorea batatas are required for promoting as a new indigenous crop.
Dioscorea batatas is used in Asia as the herbal medicine, which is utilized after processing such as uncooked or steamed-and-dried its periderm after peeling. There have been several reports of beneficial effects on anti-oxidative and glucose regulating, anti-cancer, obesity, immune-regulation, intestinal function, and lipid metabolism.
Sinnongbonchokyung, Chinese medical book, says pharmacological effect of old Dioscorea batatas is placed after wild ginseng. Therefore, it seems to be a worthwhile subject to investigate biological functionality and nutritional superiority of Dioscorea batatas and develop high value food material as well as processed foods, in terms of academical, technical, and economical aspects.
A. Technical aspects
Dioscorea batatas is eaten raw, steamed and cooked, or grated Dioscorea batatas served with the york, fried and coated with syrup. Lately, its starch used as a energy source and healthy food in the US. Thus, it has become important to investigate particular active constituent for improving blood flow and develop a new food as a high valuable material.
Variety elements such as glucomannan, one of mucous polysaccharides, mucin, choline, arginine in Dioscorea batatas have been reported have various bioactive benefits include lowering blood cholesterol. However, few studies have been conducted to support these functional superiorities scientifically. Therefore, there are a lot of studies required to establish technology for increasing effective use of Dioscorea batatas.
B. Economic and industrial aspects
Dioscorea batatas grows over the central-south region, and some species even grows in north area in Korea. Almost 4,311 tons of Dioscorea batatas produced in last year(2008), and half of them are from Andong in Gyeongbuk province of Korea. In terms of producing area, it is over 70% of total area in Korea. Farmers make 3.7 million won per 10 a (1,000 m2) on average in last year, currently more than 920 farm households growing Dioscorea and sell after cleaning and cutting process.
Beneficial effects of Dioscorea batatas became known to the world, more than 50 kinds of processed products such as powder, tea, and soup, are exported to the US and Southeast Asia, which worth of more than 336,000 dollars, through Dioscorea Processing Plant in Andong Nonghyup. As well as, record 5 billion won in domestic sales rewards for their effort of product development and improvement of species of Dioscorea as a regional specialty.
As above, economical value of Dioscorea is drastically rising that could revive local economy and increase export by effective utilization.
2. Current domestic and international technology
A. Preliminary research
a. Domestic preliminary research
Dioscorea batatas is a perennial herbaceous plant belonging to Dioscoreaceae family grown over the country mountain. Most studies on Dioscorea batatas are performed with variety cultivated in fields, and few studies on functional aspects found in the literature.
Some of main components contained in Dioscorea batatas include glucomannan, mucin, arginine, and choline, are known to effective for diabetes, pulmonary tuberculosis, disinfection, antidote, rheumatism. Scientific research, however, has not been sufficiently investigated.
Thus, we attempt to purify the active components and establish the functional effects of Dioscorea batatas. We expecting effective extraction of bioactive compounds based on advanced information on how to separate functional component from ginseng, ballon flower, and lanceolata.
b. International preliminary research
In Japanese cuisine, Dioscorea is eaten raw and grated, after only a relatively minimal preparation. The raw vegetable is starchy and bland, mucilaginous when grated, and may be eaten plain as a side dish, added to noodle, or using for confectionary source. In China, fried Dioscorea eaten coated with sweet syrup.
Dioscorea batatas is a main carbohydrate source for West African, particularly in Nigeria, it is a gourmet food served as hot stew. Recently in America, Dioscorea starch is a good source of energy which is easily digest, and use as an ingredient in bread, biscuit, and soup, especially for children and the infirm.
As described, Dioscorea batatas is consumed as a simply process food, without a consideration of the functionality on blood flow improvement. So, more efforts needed to develop products that can maximize the health benefits of Dioscorea batatas.
Ⅲ. Scope and Contents of Research
1. Blood stream improvement effects of isolated functional material using hydrolysis enzymes from Dioscorea batatas.
2. Blood stream improvement effects of isolated functional material using lactic acid bacteria from Dioscorea batatas.
3. Development of processed foods using Dioscorea batatas and their functional materials.
IV. Conclusion and recommendations
1. Blood stream improvement effects of isolated functional material using hydrolysis enzymes from Dioscorea batatas.
To develop functional material from Dioscorea batatas, observed optimal concentration, temperature and time using 8 types of carbohydrate and protein hydrolysis enzyme. As a result, the optimal condition difference for 8 type of each enzyme, but mainly in the 1% of concentration, 60℃ and 90 min of enzyme reaction condition, especially protein enzymatic hydrolysates (newtrase, protamex) showed the most blood stream improvement effects. The result of animal experiments using enzymatic hydrolysates, protamex hydrolyzate had the highest blood cholesterol-lowering effect. So we conducted solvent separation using protamex hydrolyzate. Hexane, chloroform, ethylacetate, butanol and ethanol solvent fractionation carried out, and HMG-CoA reductase inhibition and bile acid binding capacity were measured. The ethylacetate fraction and ethanol fraction were higher their effects, through the animal experiments, ethanol fraction was finally selected. The ultrafiltration of ethanol fraction, 30,000 dalton in size that HMG-CoA reductase inhibition and bile acid binding capacity were superior to, gel filtration through confirm the final result of molecular size less than 29,000 dalton and 16,000 dalton, respectively.
2. Blood stream improvement effects of isolated functional material using lactic acid bacteria from Dioscorea batatas.
Fermented Dioscorea batatas used by 33 species of lactic acid bacteria and observed improvement of in-vitro blood flow effects, fermentation materials of Lactobacillus acidophilus, Enterococcus flavescens, Enterococcus faecalis var. liquefaciens, Lactococcus lactis, Lactobacillus casei had a good activity of HMG-CoA reductase inhibition and bile acid binding capacity, respectively. And animal experiment, the effect of cholesterol control in the Lactobacillus acidophilus fermented material was excellent, therefore we selected. For Separation of the active components from fermented material, we enforced solvent fractionation. And ethanol and butanol fractions were the best improvement in the blood flow effect and animal experiments were selected for the final fraction of ethanol fraction. Ethanol fraction was separated by ultrafiltration method, 30,000~50,000 dalton was excellent for the improvement in the blood flow effect. The final step, separated by gel chromatograpy, and substance were found to be less than 66,000 dalton.
3. Development of processed foods using Dioscorea batatas and their functional materials.
For increase consumption promotion and expandation of processed food on Dioscorea batatas, we development various kinds of products. First, as a long-term storage capabilities in a convenient product, chocholate (using protamex hydrolysate) and sweet jelly (using lactic acid bacteria fermented material) prepared. The raw material of chocolate and jelly, can used not only functional components but the raw, powder and steamed Dioscorea batatas for take advantage of a wide variety of manufacturing methods and materials that were standardized basis. Second, for spread as a convenient meals, prepared by fermented beverage and portage. Almost products had a good activity of control blood flow effect in the animal experiments. The serum cholesterol level showed similar with normal fat diet group. Although these products evaluated a good sensory properties.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 18
• 목 차 ... 22
• 제 1 장 서론 ... 26
• 제 2 장 재료 및 방법 ... 28
• 1. 산약의 분말 제품화를 위한 조건 검토 ... 28
• 가. 실험 재료 ... 28
• 나. 산약의 일반성분분석 ... 28
• 다. 건조방법에 따른 산약의 성분변화 ... 30
• 라. 건조처리 산약의 갈변억제 및 기호도 향상을 위한 첨가제 영향 조사 ... 30
• 2. 산약 효소 가수분해물의 기능성 물질 분리 조건 탐색 ... 31
• 가. 효소 가수분해물 제조 ... 31
• 나. 최적 효소 가수분해 조건 설정 ... 32
• 3. 산약 발효물의 기능성 물질 분리 조건 탐색 ... 33
• 가. 산약 젖산발효물 제조 ... 33
• 나. 산약 발효물의 전처리 및 최적 발효 조건 설정 ... 33
• 4. 선정된 조건에서의 산약 효소물과 발효물의 기능적 특성 조사 ... 35
• 가. DPPH 라디칼 소거능 ... 35
• 나. 혈전용해능 (Fibrinolytic activity) ... 35
• 다. HMG-CoA (3-hydroxy-methylglutaryl coenzyme A) reductase 저해활성 ... 36
• 라. 담즙산 흡착능 (Bile acid binding capacity) ... 36
• 5. 혈류개선 효과가 있는 기능성물질의 분리정제 및 기능적 특성 조사 ... 37
• 가. 물질 분리를 위한 효소분해물의 용매 분획 ... 37
• 나. 물질 분리를 위한 젖산발효물의 용매 분획 ... 38
• 다. 혈류개선효과가 있는 용매분획물의 한외여과 ... 38
• 라. 혈류개선효과가 있는 한외여과물의 gel chromatography ... 39
• 마. 혈류개선 평가 분석 ... 40
• 바. Gel chromatography 분리물의 탄수화물 정량 ... 40
• 사. Gel chromatography 분리물의 단백질 정량 ... 40
• 아. Gel chromatography 분리물의 지질 정량 ... 40
• 자. 최종 활성물질의 분자량 측정 ... 41
• 차. 혈류개선효과가 있는 분획물의 안정화 검토 ... 41
• 6. 산약 및 산약의 기능성 소재 이용 혈류개선 산약제품 개발 ... 42
• 가. 산약을 이용한 발효주 개발 ... 42
• 나. 장기유통형 산약제품 개발 ... 43
• 1) 장기유통형 산약 초콜릿 개발 ... 43
• 2) 장기유통형 산약 양갱개발 ... 47
• 다. 단기유통형 산약제품 개발 ... 53
• 1) 단기유통형 산약 발효음료 개발 ... 53
• 2) 단기유통형 산약 죽 개발 ... 57
• 라. 개발제품의 특성 조사 ... 61
• 마. 개발제품의 저장안정성 확인 ... 62
• 바. 산약을 이용한 기능성 가공 제품의 활용방안 연구 ... 63
• 7. 산약의 기능성 소재 및 가공제품 in-vivo 혈류개선효과 조사 ... 63
• 가. 산약 효소분해물과 젖산발효물의 혈류개선 효과 ... 63
• 나. 산약 기능성 소재의 혈류개선 효과 ... 64
• 다. 산약 가공제품의 혈류개선 효과 ... 65
• 라. 혈류 개선 효과 측정방법 ... 66
• 제 3 장 결과 및 고찰 ... 71
• 1. 산약의 분말 제품화를 위한 검토 결과 ... 71
• 가. 생산약의 일반성분분석 ... 71
• 나. 건조방법에 따른 산약의 성분변화 ... 72
• 다. 건조처리 산약의 갈변억제 및 기호도 향상을 위한 첨가제 영향조사 ... 73
• 2. 산약 효소가수분해물의 기능성물질 분리 조건 탐색 결과 ... 76
• 가. 가수분해온도와 가수분해효소 종류에 따른 영향 ... 76
• 나. 가수분해효소 종류와 농도에 따른 영향 ... 81
• 다. 가수분해 시간에 따른 영향 ... 84
• 3. 산약 발효물의 기능성 물질 분리 조건 탐색 결과 ... 87
• 가. 산약발효물의 pH, 산도, 총균수 및 젖산균수의 변화 ... 87
• 나. 산약발효물의 당도, 총당 및 환원당함량 변화 ... 88
• 4. 선정된 조건에서 산약 효소물과 발효물의 기능적 특성 조사결과 ... 97
• 가. 효소물의 혈전용해능과 HMG-CoA reductase 저해활성 ... 97
• 나. 효소물의 담즙산 흡착능 (Bile acid binding capacity) ... 97
• 다. 발효물의 혈전용해능 ... 99
• 라. 발효물의 HMG-CoA reductase 저해활성 ... 99
• 마. 발효물의 담즙산 흡착능 ... 99
• 5. 혈류개선 효과가 있는 기능성 물질의 분리정제 및 기능특성 조사 결과 ... 104
• 가. 산약효소분해물의 혈류개선 효과 ... 104
• 나. 산약효소분해물의 용매 분획을 통한 분리물의 혈류개선 효과 ... 105
• 다. 산약 발효물의 용매 분획물의 혈류개선 효과 ... 109
• 라. 산약 젖산 발효물의 용매 분획을 통한 분리물의 혈류개선 효과 ... 110
• 마. 한외여과에 따른 산약 분리물의 혈류개선 효과 ... 112
• 바. Gel chromatography 분리물의 성분확인 및 혈류개선효과 ... 115
• 사. 혈류개선효과가 있는 분획물의 안정화 검토 ... 133
• 6. 산약 및 산약의 기능성 소재이용 혈류개선 산약제품 개발 결과 ... 138
• 가. 산약과 쌀의 혼합비율에 따른 발효주의 이화학적 특성 ... 138
• 나. 당귀와 오미자 첨가비율에 따른 발효주의 이화학적 특성 ... 140
• 다. 장기유통형 산약 초콜릿의 특성 ... 141
• 라. 장기유통형 산약 양갱의 특성 ... 143
• 마. 단기유통형 산약 발효음료의 특성 ... 147
• 바. 단기유통형 산약 죽의 특성 ... 151
• 사. 개발제품의 저장안정성 확인 결과 ... 155
• 아. 산약을 이용한 기능성 가공제품의 활용방안 연구 결과 ... 157
• 7. 산약의 기능성 소재 및 가공제품 in-vivo 혈류개선 효과 조사 결과 ... 159
• 가. 산약 효소물과 젖산 발효물의 혈류개선 효과 ... 159
• 나. 산약 기능성 소재의 혈류개선 효과 ... 168
• 다. 산약 가공제품의 혈류개선 효과 ... 174
• 제 4 장 결 론 ... 182
• 제 5 장 참고문헌 ... 184
• 끝페이지 ... 191