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저분자 가공기술을 이용한 해조류 유래 기능성 항 당뇨 식품의 실용화 기술 개발
Utility technical development of algae origin ability anti-diabetes food that take advantage of small molecule processing technology 원문보기

보고서 정보
주관연구기관 서진바이오텍
보고서유형최종보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2010-11
과제시작연도 2009
주관부처 농림축산식품부
Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA)
등록번호 TRKO201400026249
과제고유번호 1545001252
사업명 수산연구개발사업
DB 구축일자 2014-11-14
DOI https://doi.org/10.23000/TRKO201400026249

초록

○ 연구결과
1.1차년도
-저분자 가공기술을 이용한 해조류의 가공기법의 개발 및 항당뇨 후보물질의 추출
-후보물질들에 대한 각종 기능성 검토(항균,항염증,항비만,항산화,미백등)
-항 당뇨 물질의 분리정제
-탐색된 물질의 항 당뇨 활성 및 radical소거 능 검색
-STZ유도 당뇨 쥐의 혈당강하효과
-췌장 β-cellline을 이용한 인슐린 분비능 및 항 당뇨 효과
-고농도 포도당으로 유도된 당뇨병 세포모델에서의 산화스트레스 개선효과
2.2차년도
-정제된 물질의 구조분석
-

Abstract

Anti-diabetic among them activity selected excellent species 6 kind of algae (Ishige okamurae, Sargarssum coreanum, Sargarssum fulvellum, Sargarssum thunbergii, Dictyota dichotoma, Myelophycus simplex) to α - amylase and α - glucosidase inhibition activity. Confirmed enzyme inhibition activity of ab

목차 Contents

  • 표지 ... 1
  • 제 출 문 ... 2
  • 요 약 문 ... 3
  • SUMMARY ... 13
  • CONTENTS ... 17
  • 목 차 ... 24
  • 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 33
  • 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 33
  • 1. 나날이 성장하는 당뇨병 치료시장 ... 33
  • 가. 고령화와 비만이 당뇨병 확산 원인 ... 33
  • 2. 전 세계 연간 230달러의 시장, 향후 1-년 동안 50% 성장 전망 ... 33
  • 제 2 절 연구개발의 목적 ... 34
  • 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 35
  • 제 1 절 국내 기술 개발현황 ... 35
  • 제 2 절 국외 기술 개발현황 ... 36
  • 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 37
  • 제 1 절 연구내용 ... 37
  • 1. 시료수집 ... 37
  • 2. 패 추출물의 조제 ... 38
  • 3. 시료의 저분자 가공 ... 38
  • 4. 패 추출물에 대한 항당뇨 및 산화적 스트레스 활성분석 ... 38
  • 가. 시료준비 ... 38
  • 나. 생화학적 특성 검토 ... 38
  • (1) 단백질 정량 (Lowry’s method) ... 38
  • (2) 당 정량 (DNS method) ... 38
  • 다. 항당뇨 활성 측정 ... 39
  • (1) α-glucosidase 저해활성 ... 39
  • (2) α-amylase 저해활성 ... 39
  • (3) 식후혈당 강하효과 측정 ... 39
  • (가) 실험동물 및 사육 ... 39
  • (나) 실험동물의 당뇨 유발 ... 39
  • (다) STZ 유발 당뇨쥐에 있어서 혈당 강하 효과 측정 ... 40
  • 라. 당뇨병 세포모델을 이용한 산화스트레스 개선효과 측정 ... 40
  • (1) 세포 배양과 처리 ... 40
  • (2) 세포 생존율 측정 ... 40
  • (3) 지질 과산화물 측정 ... 41
  • (4) Intracellular ROS level 측정 ... 41
  • (5) NO level 측정 ... 42
  • (6) 항산화효소 활성 측정 ... 42
  • 마. 통계 분석 ... 42
  • 5. 패에서 diphlorethohydroxycarmalol의 분리 및 정제 ... 42
  • 6. 생리활성 측정 및 기능성 검증 ... 43
  • 가. 항염증 ... 43
  • 나. 항산화 활성 ... 43
  • 다. 항균활성측정 (Antimicrobial activity) 측정 ... 43
  • 라. 항곰팡이 활성 (Antifungal activity)의 측정 ... 44
  • 마. 미백활성 ... 44
  • 바. 세포 독성 ... 44
  • 사. NO생성량 측정 ... 45
  • 아. Collagenase 저해 활성 측정 ... 45
  • 자. 항 비만 측정 ... 45
  • 7. 항당뇨 물질의 분리 정제 ... 45
  • 8. 항당뇨 대상 해조류의 대량생산 기법 연구 ... 46
  • 9. 항당뇨 활성 및 혈당강하 효과 측정 ... 46
  • 가. 재료 및 시약 ... 46
  • 나. 패로부터 DPHC 분리 ... 46
  • 다. 항당뇨 활성 및 식후 혈당강하 효과 측정 ... 47
  • (1) 항당뇨 활성 ... 47
  • (가) α-glucosidase 저해활성 ... 47
  • (나) α-amylase 저해활성 ... 47
  • (2) 식후혈당 강하효과 측정 ... 47
  • (가) 실험동물 및 사육 ... 47
  • (나) 실험동물의 당뇨 유발 ... 48
  • (다) STZ 유발 당뇨쥐에 있어서 혈당 강하 효과 측정 ... 48
  • 10. 당뇨병 세포모델을 이용한 산화스트레스 개선효과 측정 ... 48
  • 가. 세포 배양과 처리 ... 48
  • 나. 세포 생존율 측정 ... 49
  • 다. 지질 과산화물 측정 ... 49
  • 라. Intracellular ROS level 측정 ... 49
  • 마. NO level 측정 ... 50
  • 바. 항산화효소 활성 측정 ... 50
  • 사. 통계 분석 ... 50
  • 11. 당뇨병 세포 모델의 apoptosis 보호 효과 측정 ... 51
  • 가. Immunocytochemistry ... 51
  • 나. Western blot 분석 ... 51
  • 다. 인슐린 분비능 측정 ... 51
  • 12. 제 2형 당뇨동물 C57BL/KsJ-db/db mice에 있어서 항당뇨 효과 측정 ... 52
  • 가. 실험동물 및 실험 디자인 ... 52
  • 나. 식이섭취량, 식이효율, 주별 체중변화에 미치는 영향 ... 53
  • 다. 주별 공복혈당 농도변화에 미치는 영향 ... 53
  • 라. HbA1c 농도에 미치는 영향 ... 53
  • 마. 혈장 글루코스 농도 측정 ... 53
  • 바. 내당능 (intraperitoneal glucose tolerance test, IPGTT) 측정 ... 54
  • 사. 혈장 인슐린 농도 측정 ... 54
  • 아. 간조직의 당대사 효소활성에 미치는 영향 ... 54
  • (1) Glucokinase(GK) 활성도 ... 54
  • (2) Glucose-6-Phosphatase(G6Pase) 활성도 ... 54
  • (3) Phosphenolpyruvate carboxykinase(PEPCK) 활성도 ... 54
  • 자. 간조직 글리코겐 함량에 미치는 영향 ... 55
  • 13. 제 2형 당뇨동물 C57BL/KsJ-db/db mice에 있어서 지질대사 개선 효과 측정 ... 55
  • 가. 혈장 지질농도에 미치는 영향 ... 55
  • (1) 혈장 총 콜레스테롤 농도 측정 ... 55
  • (2) 혈장 중성지질 농도 측정 ... 55
  • (3) 혈장 유리지방산 농도 측정 ... 55
  • (4) 혈장 HDL-콜레스테롤 농도 측정 ... 55
  • (5) 혈장 LDL-콜레스테롤 농도 계산 ... 55
  • 나. 간조직의 지질농도에 미치는 영향 ... 55
  • 14. 제 2형 당뇨동물 C57BL/KsJ-db/db mice에 있어서 항산화 개선 효과 측정 ... 56
  • 가. 간조직 항산화 대사 관련 효소 활성도에 미치는 영향 ... 56
  • (1) 간조직의 Superoxide dismutase (SOD) 활성도 측정 ... 56
  • (2) 간조직의 Catalase (CAT) 활성도 측정 ... 56
  • (3) 간조직의 Glutathione Peroxidase (GSH-Px) 활성도 측정 ... 56
  • 나. 적혈구 항산화 대사 관련 효소 활성도에 미치는 영향 ... 56
  • (1) 적혈구의 Superoxide dismutase (SOD) 활성도 측정 ... 56
  • (2) 적혈구의 Catalase (CAT) 활성도 측정 ... 56
  • (3) 적혈구의 Glutathione Peroxidase (GSH-Px) 활성도 측정 ... 57
  • 다. 간 · 적혈구 지질과산화물 농도에 미치는 영향 ... 57
  • (1) 간조직의 지질과산화물 농도 측정 ... 57
  • (2) 적혈구의 지질과산화물 농도 측정 ... 57
  • 라. 간 · 적혈구 Glutathione 농도에 미치는 영향 ... 57
  • (1) 간조직의 Glutathione 함량 측정 ... 57
  • (2) 적혈구의 Glutathione 함량 측정 ... 57
  • 마. 간 · 적혈구 ROS 농도에 미치는 영향 ... 58
  • (1) 간조직의 ROS 측정 ... 58
  • (2) 적혈구의 ROS 측정 ... 58
  • 15. 제 2형 당뇨동물 C57BL/KsJ-db/db mice에 있어서 간 및 신장기능 측정 ... 58
  • 가. AST, ALT, ϒ-GTP ... 58
  • 나. Creatinine ... 58
  • 다. BUN ... 58
  • 16. 임상실험 ... 58
  • 가. 패 추출물의 섭취가 제2형 당뇨병환자의 혈당 및 인슐린 저항성에 미치는 영향 ... 59
  • (1) 연구 설계 ... 59
  • (2) 연구 대상 및 재료 ... 59
  • (가) 연구대상 및 기간 ... 59
  • (나) 실험재료 ... 60
  • (다) 연구진행 절차 ... 60
  • (3) 연구방법 ... 61
  • (가) 일반 사항 및 임상적 특성 ... 62
  • (나) 신체계측 및 혈압 측정 ... 62
  • (다) 식이섭취 조사 ... 62
  • (라) 혈당 및 당화혈색소 측정 ... 62
  • (마) 혈청지질농도 측정 ... 62
  • (바) 인슐린 분비능 측정 ... 63
  • (사) 인슐린 저항성 측정 ... 63
  • (아) C-reactive protein 측정 ... 63
  • (자) 지질과산화물 함량 측정 ... 63
  • (차) 항산화 효소 활성도 측정 ... 63
  • (카) Glutathione (GSH) 함량 측정 ... 64
  • (타) 간기능 검사 ... 64
  • (파) 신장기능 검사 ... 64
  • (4) 통계분석 ... 64
  • 나. 패 추출물이 식후 혈당 조절에 미치는 영향 ... 65
  • (1) 연구 설계 ... 65
  • (2) 연구 대상 및 기간 ... 65
  • (3) 연구방법 ... 65
  • (가) 일반사항 및 임상적 특성 ... 65
  • (나) 신체 계측 및 혈압 측정 ... 65
  • (다) 혈당 측정 ... 65
  • 17. 생산수율과 경제성 검토 ... 66
  • 18. 응용제품의 개발 ... 66
  • 19. 대량생산공정 설계 및 개발 ... 66
  • 제 2 절 연구결과 ... 67
  • 1. 항당뇨 후보물질 탐색 ... 67
  • 2. 패 추출물에 대한 항당뇨 활성 및 산화적 스트레스개선효과 ... 67
  • 가. 항당뇨 활성 및 식후 혈당강하 효과 ... 67
  • (1) 탄수화물 소화효소 저해활성 ... 67
  • (가) α-glucosidase 저해활성 ... 67
  • (나) α-amylase 저해활성 ... 68
  • (2) 식후혈당 강하효과 ... 70
  • (가) STZ 유발 당뇨쥐에 있어서 혈당 강하 효과 ... 70
  • 나. 당뇨병 세포모델을 이용한 패 추출물의 산화스트레스 개선효과 ... 73
  • (1) 세포 생존율 ... 73
  • (2) 지질 과산화물 측정 ... 74
  • (3) Intracellular ROS level 측정 ... 76
  • (4) NO level 측정 ... 77
  • (5) 항산화효소 활성 측정 ... 79
  • (가) HUVECs ... 79
  • 3. 패로부터 항당뇨 후보물질의 분리정제 및 구조분석 ... 81
  • 4. 패로부터 분리한 diphlorethohydroxycarmalol의 항균 및 항진균 효과 ... 85
  • 5. 패로부터 분리한 diphlorethohydroxycarmalol의 항당뇨 및 생리활성 분석 ... 85
  • 5-1. 항당뇨 활성 및 식후 혈당강하 효과 ... 85
  • 1) 탄수화물 소화효소 저해활성 ... 85
  • (1) α-glucosidase 저해활성 ... 85
  • (2) α-amylase 저해활성 ... 86
  • 2) 식후혈당 강하효과 ... 88
  • (1) STZ 유발 당뇨쥐에 있어서 혈당 강하 효과 ... 88
  • 5-2. 당뇨병 세포모델을 이용한 DPHC의 산화스트레스 개선효과 ... 90
  • 1) 세포 생존율 ... 90
  • 2) 지질 과산화물 측정 ... 92
  • 3) Intracellular ROS level 측정 ... 93
  • 4) NO level 측정 ... 95
  • 5) 항산화효소 활성 측정 ... 96
  • (1) Superoxide dismutase (SOD) 활성 ... 96
  • (2) Glutathione peroxidase (GSH-px) 활성 ... 97
  • (3) Catalase (CAT) 활성 ... 98
  • 6. 당뇨병 세포 모델에서의 DPHC의 apoptosis 보호 효과 ... 99
  • 1) Immunocytochemistry ... 99
  • 2) Western blot 분석 ... 101
  • (1) NF-κB 발현 ... 101
  • (2) iNOS와 COX-2 발현 ... 102
  • 3) 인슐린 분비능 측정 ... 104
  • 7. 제 2형 당뇨동물 C57BL/KsJ-db/db mice에 있어서 항당뇨 효과 ... 105
  • 1) 식이섭취량, 식이효율, 주별 체중변화에 미치는 영향 ... 105
  • 2) 주별 공복혈당 농도변화에 미치는 영향 ... 108
  • 3) HbA1c 농도에 미치는 영향 ... 108
  • 4) 혈장 글루코스 농도 측정 ... 109
  • 5) 내당능 (intraperitoneal glucose tolerance test, IPGTT) 측정 ... 110
  • 6) 혈장 인슐린 농도 측정 ... 111
  • 7) 간조직의 당대사 효소활성에 미치는 영향 ... 112
  • (1) Glucokinase(GK) 활성도 ... 112
  • (2) Glucose-6-Phosphatase(G6Pase) 활성도 ... 113
  • (3) Phosphenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) 활성도 ... 114
  • 8) 간조직 글리코겐 함량에 미치는 영향 ... 115
  • 8. 제 2형 당뇨동물 C57BL/KsJ-db/db mice에 있어서 지질대사 개선 효과 ... 116
  • 1) 혈장 지질농도에 미치는 영향 ... 116
  • 2) 간조직의 지질농도에 미치는 영향 ... 117
  • 9. 제 2형 당뇨동물 C57BL/KsJ-db/db mice에 있어서 항산화 개선 효과 ... 118
  • 1) 간조직 항산화 대사 관련 효소 활성도에 미치는 영향 ... 118
  • 2) 적혈구 항산화 대사 관련 효소 활성도에 미치는 영향 ... 118
  • 3) 간 · 적혈구 지질과산화물 농도에 미치는 영향 ... 120
  • 4) 간 · 적혈구 Glutathione 농도에 미치는 영향 ... 121
  • 5) 간 · 적혈구 ROS 농도에 미치는 영향 ... 122
  • 10. 제 2형 당뇨동물 C57BL/KsJ-db/db mice에 있어서 간 및 신장 기능 ... 123
  • 1) AST, ALT, ϒ-GTP ... 123
  • 2) Creatinine ... 124
  • 3) BUN ... 125
  • 11. 임상실험 결과 ... 126
  • 가. 패 추출물의 섭취가 제2형 당뇨병환자의 혈당 및 인슐린 저항성에 미치는 영향 ... 126
  • (1) 패 추출물군과 위약군의 동질성 검증 (Before treatment) ... 126
  • (가) 일반사항 및 임상적 특성 ... 126
  • (나) 신체 계측치 및 혈압 ... 128
  • (다) 생활 습관 및 영양소 섭취상태 ... 130
  • (2) 패 추출물 섭취 효과 (After treatment) ... 133
  • (가) 신체계측치 및 혈압 변화 ... 133
  • (나) 영양소 섭취상태 변화 ... 134
  • (다) 혈당 및 당화혈색소 변화 ... 136
  • (라) 혈청지질 변화 ... 137
  • (마) 인슐린 분비능 변화 ... 138
  • (바) 인슐린 저항성 변화 ... 138
  • (사) C-reactive protein 변화 ... 139
  • (자) 지질과산화물 변화 ... 141
  • (차) 항산화 효소 활성 및 Glutathione 농도 변화 ... 141
  • (카) 간기능 안전성 검증 ... 144
  • (타) 신장기능 안전성 검증 ... 144
  • 나. 패 추출물이 식후 혈당 조절에 미치는 영향 ... 145
  • (1) 제 2형 당뇨병 환자에 있어서 패 추출물 섭취의 식후혈당강하 효과 ... 145
  • (가) 일반사항 및 임상적 특성 ... 145
  • (나) 신체 계측치 및 혈압 ... 145
  • (다) 혈당에 미치는 영향 ... 146
  • 12. 생산수율과 경제성 검토 ... 149
  • (가) 생산공정(Fig. 70) ... 149
  • (나) 생산수율 ... 150
  • (다) 생산공정 설계도(10톤) ... 151
  • (라) 생산설비단가 ... 152
  • (마) 제조원가(패 분말 2톤/일 처리기준) ... 161
  • (바) 경제성분석 ... 162
  • 13. 응용제품의 개발 ... 163
  • 가. 화장품원료로서 사용 가능성 평가 ... 163
  • (1) 미백기능성 ... 163
  • (2) 항염증 ... 163
  • (3) 항산화 ... 165
  • (4) 주름억제 ... 168
  • 나. 패 원료 추출물을 이용한 아토피 및 여드름 치료용 화장품 개발 ... 169
  • (1) 아토피성 피부질환 치료용 화장품의 개발 ... 169
  • (2) 여드름용 제품의 개발 ... 171
  • 다. 패 원료 추출물을 이용한 항당뇨 식품개발 ... 173
  • (1) 임상실험용 항 당뇨 캡슐제조 ... 173
  • (2) 항 당뇨용 식품 샘플제조 ... 173
  • 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 175
  • 1 연구개발 목표 및 달성도 ... 175
  • 가. 당해 연도 연구개발 목표 ... 175
  • 나. 연구개발 목표 및 달성도 ... 175
  • 다. 기술의 핵심 내용 ... 176
  • 2. 수명주기(Life Cycle Time)상 신청기술 또는 제품의 예상되는 위치(A~E 중 선택) 및 그 근거 ... 176
  • 3. 개발기술 동향 ... 176
  • 가. 현재 유사기술 연구개발 및 제품화 현황(기업체명과 기술명) ... 176
  • 나. 개발 완료 후 예상되는 최종제품의 형태(종류가 여러 가지인 경우 3가지 정도만 기술함) ... 176
  • 다. 개발기술의 예상되는 향후 동향 ... 177
  • 라. R&D개발 완료 후 단독으로 제품화 가능유무 및 핵심기술 및 주변기술 기여도 ... 177
  • 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 178
  • 1. 개발기술의 생산특성 ... 178
  • 2. 기존 자원 활용정도 ... 178
  • 3. 최종제품의 제품경쟁력 수준 ... 178
  • 4. 연구성과 활용계획 ... 180
  • 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 183
  • 제 7 장 참고문헌 ... 184
  • 끝페이지 ... 188

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참고문헌 (25)

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