초록 ▼

○ 연구결과
1. 오가자 및 고려엉겅퀴 막걸리 및 브랜디 개발
오가자와 고려엉겅퀴 (곤드레)를 활용한 막걸리 개발하기 위해, 주원료로 감자와 쌀의 혼합 비율·담금 급수 비율·오가자 또는 곤드레의 첨가 비율을 결정하였다. 각 실험 조건별로 alcohol·RS (환원당)·산도 (acidity) 등 발효 프로파일을 분석하여 recipe를 도출하였으며 이를 바탕으로 시제품을 제조하였다. 또한 상품화를 모색하기 위해, 발효 과정 중 오가자의색 안정성을 측정하였다. 가혹조건 (alochol 14%, 산도 7.0)에서 살균된 막걸리와

○ 연구결과
1. 오가자 및 고려엉겅퀴 막걸리 및 브랜디 개발
오가자와 고려엉겅퀴 (곤드레)를 활용한 막걸리 개발하기 위해, 주원료로 감자와 쌀의 혼합 비율·담금 급수 비율·오가자 또는 곤드레의 첨가 비율을 결정하였다. 각 실험 조건별로 alcohol·RS (환원당)·산도 (acidity) 등 발효 프로파일을 분석하여 recipe를 도출하였으며 이를 바탕으로 시제품을 제조하였다. 또한 상품화를 모색하기 위해, 발효 과정 중 오가자의색 안정성을 측정하였다. 가혹조건 (alochol 14%, 산도 7.0)에서 살균된 막걸리와 미살균 막걸리를 냉장 저장하면서 일반분석과 색도 변화를 관찰하였다. 그 결과 4개월까지 색 안정성을 확인하여 냉장 유통시 색 변에 의한 품질 저하는 없을 것으로 결정하였다. 최종 제품의 규격은 alcohol 6%, 산도 3.0으로 다양한 용량의 시제품을 개발하였다.
오가자·곤드레 막걸리의 술덧을 증류하여 브랜디의 시제품을 제조하였다.
2. 오가자를 활용한 곡물음료 개발
오가자를 활용한 곡물음료를 개발하기 위해, 오가피 열매는 중량의 20배를 가수하여 추출․여과 후 사용하였으며, 효소추출액은 엿기름을 2시간동안 상온에서 교반․추출․여과하여 사용하였다. 쌀을 1시간 동안 찜통에서 쪄서 호화시켰다. 당화공정은 백미, 효소추출액 및 정제수를 일정비율로 첨가한 후 온도, 재료비율, 시간 등의 조건변화를 통하여 최적 조건을 설정하였으며, 최종적으로 오가자 추출액을 활용한 곡물음료 시제품을 제조하였다.
3. 오가자 색소체의 화학적 구조 동정, 대량생산 및 제품 적용성 향상 방안 탐색
오가자 과실의 추출액을 Sep-pak Plus C18 cartridge를 이용하여 색소체를 조추출 하였고, HPLC-PDA를 이용하여 색소체 조성을 분석한 결과 518 nm에서 피크면적 95.4%를 차지하는 주요 색소체가 안토시안임을 확인할 수 있었고, 오가자의 붉은색을 나타내는 색소체의 정확한 구조를 동정하기 위해 HPLC-ESI-MS를 이용하여 분석하였다. 그 결과, 피크면적 95.4%이 물질의 mass-to-charge ratio (m/z)가 581.3이며, 모분자에서 당쇄결합이 제거된 후 생성된 비배당체의 분자량 (m/z)이 287.3인 것을 확인하여 비배당체는 안토시아닌 중시아니딘의 구조임을 확인하였다. 이 주요 색소체를 recycling-preparative HPLC를 이용하여 분리, 정제하였고, 모분자에서 결합된 당의 구조를 확인하고자, 정제한 시료를 산 분해하여 HPTLC, HPAEC를 통해 정확한 구조를 규명하고자 하였다. 분석 결과 비배당체 형태인 cyanidin에 xylose, glucose가 몰비율 0.8:1로 결합 된 구조임을 확인할 수 있었다. 당쇄결합 뿐만 아니라, 결합패턴 등 최종적인 구조분석을 위해 분리, 정제한 시료를 H-과 C-NMR을 이용하여 분석하여, 오가자 내의 주요 색소체는 Cyanidin-3-O-sambubioside(Cya-3-O-sam)으로 동정하였다. 이러한 주요색소체의 효율적인 추출, 대량생산시스템의 확립을 위해, 다양한 용매와 극성세기를 달리하여 추출 효율을 검토하였다. 오가자 색소체 정제 물을 표준물질로 하여 오가자 안토시아닌 함량을 측정한 결과, 80% 메탄올(374 mg/100 g), 60% 에탄올(291 mg/100 g)에서 가장 효율적으로 추출되는 것을 알 수 있었으며, 독성이 적은 에탄올 추출은 대량생산을 가능하게 하는 기초자료로 활용이 가능할 것으로 예상된다.
Gallic acid를 표준물질로 하여 물과 메탄올 추출에서의 각 추출액의 총 페놀함량을 측정한 결과, 물 추출액의 경우 오가자 과실 100 g 당 1384 mg, 메탄올 추출액의 경우 오가자과실 100 g당 785 mg이 함유되어 있음을 확인할 수 있었다.
정제된 오가자 색소체의 색안정성은 저장기간을 달리한 각 물리적 처리조건에 따른 흡광도의 변화로 측정하였다. 비 배당체인 시아니딘은 80°C에서 저장 1시간 만에 색안정성이 90% 소실되었으나, 배당체인 Cya-3-O-sam의 경우는 저장 6시간 이후에도 색안정성이 52%수준으로 존재하여, 비배당체보다 열에 대하여 안정함을 알 수 있음. 또한 오가자 색소체의 빛에 대한 안정성 평가에 있어서는 형광과 UV조건 하에서도 Cya-3-O-sam이 비배당체인 시아니딘보다 더 안정함을 알 수 있었다. 색소체 안정성 증진방안으로 copigmentation 효과를 검토하기 위해 ascorbic acid, ferulic acid, rosemarinic acid, tannic acid를 첨가하여 저장기간에 따른 색소체의 색안정성을 살펴본 결과 ascorbic acid를 제외한 모든 실험구에서 저장기간에 따라 높은 안정성 증진효과를 나타내었다. ascorbic acid의 경우 오가자 색소체의 색안정성을 오히려 저해하는 것으로 나타내었다. 오가자 색소체를 제품에 적용 시식품내의 단백질 성분은 색소체 성분과 상호작용하여 표면에 피막을 형성하고, 탁도를 증가시키는 haze를 형성하였다. 이를 해결하기 위해 haze가 형성되는 요인을 탐색한 결과, positive control이 되는 gelatin-tannic acid군과 SPI(soy protein isolate)-오가자 추출물 군에서 haze가 생성되었다. 정제한 안토시아닌 Cya-3-O-sam은 식품내의 단백질 성분과 반응하여불용성 침전과 탁해짐을 일으키는 haze형성의 우려가 없어 식품에 대한 직접적인 적용가능성이 크다고 판단되었다. 오가자 추출물과 SPI간에 생성되는 haze의 경우 haze-active protein을 protease 적용을 통해 가수분해 함으로써 저해 할 수 있었다. 이러한 결과는 폴리페놀-단백질 간 상호작용에 의한 haze 형성은 protease의 적용을 통한 HA-protein의 가수분해로 haze 형성을 저해할 수 있는 가능성을 보여 주었다. 반응의 최적 조건은 SPI를 bacterial protease로 2시간 가수 분해 후 오가자 추출물 첨가시 haze 형성 저해에 가장 효과가 컸으며 이때의 효소 사용량은 1.0 U/mL이 적절하다고 판단되었다.
4. 오가자/고려엉겅퀴 시제품 및 색소체의 기능활성 탐색
오가자 색소체 (cyanidine-3-O-sambubioside)에 대한 항암을 탐색한 결과, 오가자색소체는 신생혈관생성을 저해하고 혈관내피세포에 의해 형성되는 tube-like structure 형성을 억제하였다. 또한 MMP-9을 매개로한 암전이 억제 활성도 확인하였다. 이는 Akt signalpathway를 통하여 MMP-9의 발현·활성을 저해하여 나타나는 현상으로 설명할 수 있다. 면역증강 활성은 LPS에 유도된 염증반응을 저해하는 효과로 관찰할 결과, 항염증 활성은 없는 것으로 확인하였다. 고려엉겅퀴 유래 syringic acid은 VEGF 발현 저해를 통하여 혈관생성을 저해시키며 MMP-9의 발현양을 감소시켰으나 항염증 효과는 없는 것으로 확인하였다.
오가자 또는 곤드레 막걸리에 대한 생리 기능활성 평가 결과, 오가자 및 곤드레 막걸리는 모두 HIF-1alpha의 발현을 저해시키는 기전을 통해 신생혈관 생성을 농도의존적으로 억제하였으나, 암전이 억제 활성은 확인하지 못하였다. 뿐만 아니라, 오가자 및 곤드레 막걸리는 면역세포에 세포독성을 유발하지 않고 LPS에 의해 유도된 염증 반응을 저해시켰으며 COX-II 발현을 저해하는 기전을 매개하는 것으로 확인하였다.

Abstract ▼

3. Results and discussion
In order to develop Ogaja or Gondre-based Makgeolli, we determined the mixture rate of main materials (potato and rice), the additional ratio of Ogaja or Gondre, and rate of water. Fermentation profiles such as alcohol, pH, acidity, and reducting sugar (RS) were measured

3. Results and discussion
In order to develop Ogaja or Gondre-based Makgeolli, we determined the mixture rate of main materials (potato and rice), the additional ratio of Ogaja or Gondre, and rate of water. Fermentation profiles such as alcohol, pH, acidity, and reducting sugar (RS) were measured in each experimental condition, elucidating the final recipe and producing the prototypes of Makgeolli. Gondre Makgeolli has an alcohol content of 6% and was released to domestic market. Ogaja Makgeolli will be launched at next year. In addition, prototype of Ogaja brandy was made by distillation methods using Ogaja Makgeolli. To develop Ogaja-based cereal beverage, rice was treated by heating and saccharified by adding enzyme-extract, elucidating final recipe and producing the prototype with Ogaja extract.
Enzyme extract has been used as malt that was extracted and filtered in room temperature.
Anthocyanin isolated from native ogaja (Acanthopanax sessiliflorus) fruit extract was highly purified using a recycling prep-HPLC, which was structurally identified with HPLC-MS and NMR analysis. As a result, the mass-to-charge ratio (m/z) of the colorant was determined to be 581, and it was identical to molecular mass of cyanidin-3-O-sambubioside (Cya-3-O-sam). The acid-hydrolyzed purified colorant fraction was analyzed by TLC and HPAEC analyses, with the consequence that the sugar moieties linked to aglycone was xylose and glucose. The linkage patterns among sugars and core cyanidin structure were determined by H-and C-NMR analyses. The effect of heat, light and ascorbic acid on anthocyanin stability was investigated during 7-day storage period.
Cya-3-O-sam (diglycoside) showed improved color stability in response to heat, light, ascorbic acid and with copigments compared to cyanidin (aglycone). In the ultraviolet light exposure for 7 days, cyanidin-3-O-sam showed the greater color stability.
Interaction of polyphenols with haze-active protein (HAP) forms a complex, resulting in the formations of haze in the solution and a thin film on the solution surface.
These HAP-polyphenol hazes may decrease the bioavailability of valuable proteins and the bioactive functions of polyphenols. Thus, in this study we also investigated the haze formation pattern between food-grade proteins and a polyphenol extract (PE) from an edible berry, and determined the effects of proteolytic enzymes on the HAP-polyphenol haze formation. The haze formation was induced by mixing the PE from ogaja fruit and soy protein isolate (SPI) to be the ratio of 1:1 (v/v) at 0.1% (w/v) level each. This mixture was stored at various temperatures (4, 25, 40°C) for 24 h. A mixture of tannic acid (TA) and gelatin was used as a positive control. The polyphenol-protein mixtures were treated with plant (papain) and bacterial (Streptomyces griseus) proteases, and the turbidity change was analyzed at 660 nm using a UV/Vis spectrophotometer. The greatest change in absorbance was observed from the mixture of SPI-PE at 40°C by haze development, while the major cyanidin-3-O-sambubioside purified from the PE did not react with both of proteins. When the protein dispersions were treated with the bacterial protease (relative to papain) for 2 h prior to the addition of PE, the haze formation was effectively prevented for both of gelatin-TA and SPI-PE mixtures. In this study, we identified that SPI as a HAP appeared to interact favorably with this specific PE. Our results suggested that the haze formation from protein-polyphenol interaction would be practically reduced by partial hydrolysis of HAP using selected proteolytic enzymes.
The results may provide invaluable information for developing natural colorants from anthocyanin-based compounds and for understating the interaction of this unique colorant with other functional food ingredients.
We investigated the physiological function (anti-cancer and anti-inflammation) and working mechanism of Cyanidin-3-O-sambubioside, syringic acid and the prototypes manufactured by using Jeongsun indigenous product. It was observed that the inhibition of blood vessel formation on the CAM and tube formation of Human Umbricall Vein Endothelial Cells (HUVECs) by Cyanidin-3-O-sambubioside and syringic acid. We identified that motility of cancer cell and activity and expression of matrix metalloproteinase (MMP) were reduced by these compounds in dose-dependent manner. In was observed that Inhibition of blood vessel formation on the Chick embryonic chorioallantoic membrane (CAM) and motility of cancer cell by the prototypes. In addition, to test the inhibitory effects on the inflammation induced by lipopolysaccharide (LPS), we measured the production of nitric oxide (NO) from macrophage Raw264.7. NO production, expression of COX-2 and inducible nitric oxide synthase (iNOS) were decreased by the prototypes. These results indicate that Cyanidin-3-O-sambubioside and syringic acid exhibit anti-cancer activities by inhibiting the angiogenesis and metastasis and prototypes manufactured by using Jeongsun indigenous product display anti-inflammatory effects by reducing the NO production and inflammation-inducing factors.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 9
• 목 차 ... 10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 제 1절 연구개발의 필요성 ... 11
• 제 2절 연구개발의 목표 및 내용 ... 12
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제 1 절 연구개발 대상의 국내·외 기술 현황 ... 14
• 제 2 절 기술 개발의 기대 효과 ... 14
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 15
• 제 1 절 세부과제: 오가자·고려엉겅퀴 막걸리 및 브랜디의 개발- 국순당정선명주(주) 홍 동 의 ... 15
• 제 2 절 제1협동과제: 오가자를 활용한 곡물음료 개발 - 정선군농업기술센터 최 대 성 ... 31
• 제 3 절 제2협동과제: 오가자 색소체의 화학적 구조 동정, 대량생산 및 제품 적용성 향상 방안 탐색 - 세종대학교 유 상 호 ... 38
• 제 4 절 제3협동과제: 오가자/고려엉겅퀴 시제품 및 색소체의 기능활성 탐색 - 성균관대학교 홍 성 렬 ... 107
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 123
• 제 1 절 연구개발 목표 및 평가 착안점 ... 123
• 제 2 절 연구개발 목표 달성도 ... 126
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 127
• 제 1 절 실용화·산업화 계획 (기술실시 등) ... 127
• 제 2 절 교육·지도·홍보 등 기술확산 계획 ... 128
• 제 3 절 특허, 논문 등 지적재산권 확보 계획 ... 128
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 130
• 제 7 장 참고문헌 ... 131
• 끝페이지 ... 132