초록 ▼

○ 연구결과
제 1세부과제 :고도불포화 기능성지질소재의 생산,안정화,및 미세캡슐화 기술 개발
① 가공,저장 조건 하에서 들깨와 들깨유의 산화안정성
● 들깨의 총지질 함량은 건물대비 (dry basis) 35.31±1.24%이었으며 94.3%가 중성지질, 5.6%가 인지질, 그리고 당지질은 1% 미만이었고, 리놀렌산이 가장 많이 함유되어 있었으며 (66.78±0.17%), 올레산 (12.80±0.10%), 리놀레산 (11.80±0.02%), 팔미트산(7.15±0.13%), 스테아르산(1.50±0.08%)의 순서이었음.

○ 연구결과
제 1세부과제 :고도불포화 기능성지질소재의 생산,안정화,및 미세캡슐화 기술 개발
① 가공,저장 조건 하에서 들깨와 들깨유의 산화안정성
● 들깨의 총지질 함량은 건물대비 (dry basis) 35.31±1.24%이었으며 94.3%가 중성지질, 5.6%가 인지질, 그리고 당지질은 1% 미만이었고, 리놀렌산이 가장 많이 함유되어 있었으며 (66.78±0.17%), 올레산 (12.80±0.10%), 리놀레산 (11.80±0.02%), 팔미트산(7.15±0.13%), 스테아르산(1.50±0.08%)의 순서이었음. 총 토코페롤의 양은 731.98±17.96 ppm, 폴리페놀 함량은 30.9 ppm 이었고phosphatidylcholine과 phosphatidylethanolamine이 각각 112.02±3.34, 105.33±1.05 ppm 함유되어 있었음.
● 들깨유의 지방산 조성은 들깨와 비슷하였고 토코페롤의 총 함량은 641.15 ppm이었고 폴리페놀의 함량은 80.56 ppm 이었음. 폴리페놀은 특히 토코페롤의 산화를 억제함으로써 들깨유의 초기 자동산화 억제에 크게 기여하였음.
● 들깨유의 자동산화 활성화 에너지는 약 24kcal/mol이었고 빛과 온도 증가는 들깨와 들깨유의 산화를 촉진시켰음.
● 들깨죽 제조시 클로로필의 첨가는 들깨 유지 산화에 유의한 영향을 미치지 않았으나 베타카로텐의 첨가는 들깨 유지의 산화를 감소시켰다. 또한 이들 모두 들깨에 존재한 토코페롤의 분해를 억제시켜 들깨 유지의 산화 안정성에 긍정적인 영향을 주었음.
● 들깨유 에멀젼에 첨가된 클로로필은 빛 존재 하에서 들깨유의 산화 및 토코페롤과 폴리페놀 분해를 유의하게 촉진시켰으며 빛이 존재하지 않은 경우에는 들깨유의 산화에 유의한 영향을 미치지 않았음.
② 고도불포화지방산을 반응물로 하는 재구성지질 생산
● 리놀렌산이 sn-1,2,3위치에서 공히 모두 주요 지방산으로 밝혀졌다.각 위치에서의 함량은 각각 62.1%,51.9%,45%였다.
● 들깨의 총지질함량은 45.6%였으며,총지질의 지방산조성은 리놀렌산 (53%),올레산 (20.9%),리놀레산 (15.4%),팔미트산 (7.3%),스테아르산 (2.5%)이었다.
● GroupI효소로써 LipaseCC,GroupII로써 LipaseRM,GroupIII로써 LipaseAP를 대상으로 들깨유 interesterification용 효소를 선발하였다.Rhizomucormiehei리파제가 가장 높은 triglycerides합성 활성을 보여 반응효소로 선발되었다.
● 들깨유의 interesterification을 위한 유기용매로는 공업적으로는 hexane이, 실험용으로는 isooctane이 가장 적합한 것으로 나타났다.
● 들깨유의 transesterification 결과,재구성 들깨유의 입체특이적 지방산조성은 원료 들깨유의 지방산조성과 큰 차이를 보이지 않았다.
● Hexane내에서 들깨유와 리놀렌산의 interesterification반응 결과,sn-2위치에서의 리놀렌산 함량 변화는 거의 없었다.Solvent-freeinteresterification반응에서도 sn-2위치에서의 리놀렌산 함량 변화는 거의 없었다.
③ (위탁과제 1)전처리 조건 및 추출방법에 따른 들깨유의 기능성분 함량 및 산화안정성 규명
● 볶음시간을 8,10,12,및 14분 처리하여 얻은 들깨로부터 압착 착유한 들기름의 착유량,색도,지방산조성,피토스테롤,토코페롤,폴리코사놀 함량을 분석하여,볶음정도에 따른 기능성 성분의 차이를 확인하였다.지방산 조성 및 피토스테롤함량은 볶음정도에 따라 큰차이를 나타내지 않은 반면,착유량과 색도는 볶음 정도에 따라 증가하였다.그리고 압착들기름의 토코페롤 및 폴리코사놀 함량은 볶음정도가 강할 수록 감소하는 경향을 보였다.
● 볶음정도를 달리하여 착유한 들기름의 자동산화안정성 및 광산화안정성을 연구한 결과,볶음 정도가 증가할 수록 압착 착유 들기름의 자동산화안정성은 증가하였으며,볶음 시간 후반부에 특히 그 효과가 매우 크게 나타났다.반면 볶음정도가 증가하여도 광산화안정성은 증가하지 않았다.
● 볶음시간을 8,10,12,및 14분 처리하여 얻은 들깨로부터 용매로 착유한 들기름의 착유량,색도,지방산조성,피토스테롤,토코페롤,폴리코사놀 함량을 분석하였다.용매 추출 들기름의 경우에도 지방산 조성과 색도 모두 볶음정도에 차이를 나타내지 않았다.용매추출의 경우에도 들기름의 착유량은 볶은정도가 증가할수록 증가하였다.용매착유 들기름의 토코페롤 및 폴리코사놀 함량은 볶음정도가 강할수록 감소하는 경향을 보였다.
● 초임계 유체추출법을 이용한 들기름을 착유하는 연구를 수행하였으며,추출조의 압력이 증가할 수록 착유량은 증가하였으나,추출조의 온도는 착유량에 큰 영향을 미치지 못하였다.착유조건에 따른 초임계유체추출 들기름의 지방산,피토스테롤,토코페롤,폴리코사놀 함량을 특정하였다.추출조의 압력이 증가할 수록,토코페롤 및 폴리코사놀 함량은 현저히 감소하는 경향을 보였다.초임계 유체추출 방법으로 착유한 들기름에 폴리코사놀 함량이 현저히 높았다.
● 추출방법을 달리하여 얻은 들기름의 자동산화 안정성 및 광산화안정성을 측정한 결과,착유방법에 따라 들기름의 자동산화안정성은 큰 차이를 보였다.특히 초임계 유체 추출법으로 착유한 들기름의 자동산화 안정성은 크게 낮게 나타났다.그러나 광산화안정성은 착유방법에 따라 큰 차이를 나타내지 않았다.
● 추출방법을 달리하여 얻은 들기름의 휘발성 향기성분을 SPME법으로 분석하였다.압착착유들기름이 가장 피라진함량이 높았으며,초임계 추출장치로 착유한 들기름 그리고 용매추출들기름의 순으로 감소하였다.
● 들기름중에 함유된 폴리코사놀함량을 측정하기 위한 새로운 GC-MS/MS분석법을 성공적으로 개발하였다.
④ (위탁과제 2)들깨유의 미세캡슐화 수율 극대화를 위한 최적 조건의 확립
● 고 안정성의 emulsion형성을 위한 유화제를 탐색하고,체내 방출제어 가능한 피복물질을 선정함(유화제:PSMS,피복물질:gelatinizedSPS)
● 미세캡슐 분말화 공정을 위해 피복물질에 당알콜을 첨가하고 동결건조함으로써 미세캡슐분말을 제조함(당알콜:isomalt)
● 내부표준물질(Oilred O,최대흡수파장 510nm)을 이용하여 광학적으로정량할 수 있는 미세캡슐화 수율분석법을 확립함
● 미세캡슐 공정의 유효 반응변수를 선정하고,반응표면분석법을 이용하여 반응조건을 최적화 함([중심물질]/[피복물질]조성비:0.34,유화제 첨가량:221.7 μmole,분산매 온도 13. 3℃)
● 들깨유 함유 미세캡슐의 형상 및 내부구조를 관찰하기 위해 CLSM 및 FIB combined FE-SEM 분석을 수행함
● 미세캡슐의 저장안정성을 확인함 (pH 2-12구간에서 30일 동안 89.9%이상의 안정성을 나타냈으며,60℃를 제외한 냉장 및 상온에서 높은 저장안정성을 나타냄)
● In-vitro소화모델을 이용하여 미세캡슐의 체내 방출특성을 규명하였음 (대조군 및 위 조건에서 상대적으로 안정하였으며,소장의 소화모델에서 점진적으로 중심물질을 방출하여 4시간 내에 방출률이 65.6%에 도달함)
제 1협동과제 :기능성지질소재의 기능성 실증 실험
● 들깨유의 항암효과를 MTT assay로 측정한 결과,정상 293T(신장상피세포)세포에서의 세포상해효과는 들깨유와 대조군인 해바라기유에서 모두 관찰되지 않았다 -정상세포에서는 세포독성이 관찰되지 않음.
● U937및 THP-1백혈병세포주를 이용한 항암효과를 관찰한 결과,대조군인 해바라기유보다 들깨유 첨가시에 농도의존적으로 세포독성을 나타내어 항암효과가 인정되었다.
● RT-PCR으로 확인한 결과,들깨유는 p53(암억제유전자)및 BcL-2 (apoptosis유도유전자)의 발현은 증강시켰고,BcL-xL(apoptosis억제유전자)의 발현을 감소시킴을 확인하였다.
● THP-1백혈병세포주에서 다른 oil에 비해 특히 분체들깨유 처리군에서 세포 생존율 억제효과가 보였다(40㎍/㎖-약50% 억제).
● B16F10melanoma세포주에서 해바라기유에 비해 분체들깨유에서 우수한 세포생존율 억제효과가 있었다.(1㎍/㎖-약 60%,20㎍/㎖-90%이상 세포독성효과)
● THP-1세포주에 분체들깨유 처리한 결과,p53(tumorsuppressorgene)유전자는 10㎍/㎖에서 대조군보다 1.5배 증가하였으며,Bax(pro-apoptosisgene)는 10㎍/㎖에서 거의 2배 증가하였다.
● THP-1세포주 분체들깨유 처리군에서 p53은 대조군보다 약 3배 증가(10㎍/㎖처리군),Bax는 농도의존적으로 증가하여 암세포의 apoptosis를 유도하는 효과를 관찰하였다.
● BALB/c생쥐에 4주간 투여한 결과,분체들깨유 투여군의 비장에서 B세포-11.6%,totalT세포-21.1%,TH-19.1%,Tc-31.8% 증가하였고,흉선에서는 TH-9.8%,Tc-31.6% 증가하여 면역력 개선효과를 관찰하였다.
● C57BL/6N 생쥐에 B16F10 melanoma 세포를 8×105cells/mice 농도로정맥투여(i.v)하고 각 oil을 2주간 경구투여한 결과,해바라기유 투여군은 폐로의 전이를 약 65% 억제하였으며,분체들깨유 투여군은 약 90%의 전이억제가 관찰되었다.
● MOLT-4,THP-1,HL60,U937백혈병세포에 들깨유,유화유지,시제품을 처리한 결과,특히 MOLT-4에서 시제품(PP)이 농도의존적으로 백혈병세포의 생존율을 억제하였다.
● BALB/c생쥐에 4주간 투여한 결과,유화유지 투여군에서 비장의 B세포가 약 50% 증가하여 면역세포 활성이 증강되었다.
● 시제품 투여군에서 비장의 B세포가 약 60%증가되었고,Tc세포가 약 20% 증가하는 면역활성증강효과를 보였다.
● BALB/c생쥐의 혈중 lymphokine은 IL-2는 시제품 투여군에서 약 55%,유화유지 투여군에서 약 5배 증가하였으며,IL-4는 유화유지 투여군에서 약 1/3로 감소하여 면역력 개선효과를 보였다.
● Apoptosis관련 유전자(Bcl-2,Bax,PCNA)의 발현양상을 확인한 결과,유화유지에 비해 시제품 처리군에서 apotosis억제유전자인 Bcl-2유전자는 감소하였고,촉진유전자인 Bax유전자는 증가하였다.
● Apoptosis 관련 단백질(Bcl-2,Bax,PCNA)의 발현양상을 확인한 결과,시제품 처리군에서 Bcl-2단백질은 유의적으로 감소하였으며,Bax단백질은 증가하여 상기의 유전자 발현양상과 동일한 결과를 보였다.
① (위탁과제 1)들깨 추출물의 지질저하 및 항동맥경화 효과 평가
● 들깨유,참기름,해바라기유 및 각 메탄올 추출물의 유리기 소거활성을 알아본 결과,식용 유지 및 메탄올 추출물의 DPPH 소거능은 참기름에서 가장 높게 나타났다 (p<0.05).또한 메탄올 추출물의 superoxide anion 소거능은 들깨유에서 가장 높게 나타난 반면,hydroxyl radical소거능은 참기름과 해바라기유 메탄올 추출물에서 높게 나타나는 것을 볼 수 있었다(p<0.05).
● 혈액 및 조직 중의 지질농도 측정,동맥궁의 지방병변 생성 정도,혈관부착인자(ICAM-1,VCAM-1)및 NO 생성 효소 발현,혈장 euglobulin fraction의 피브린 분해능 및 지질과산화물 생성 정도를 확인하였다.
● ApoE KO 마우스에서는 식이에 의해 혈중 지질 농도에 차이를 보인 반면,wild type마우스에서는 식이에 관계없이 정상적인 혈중 지질 농도를 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
Apo E KO 마우스에서 식이에 따른 혈중 지질의 농도를 비교하였을 때,들깨유 섭취 군이라드 섭취 군에 비해 TG 농도는 29.23% 감소되었고,TC와 LDL-C 농도는 각각 27.37%,27.40% 감소되었다 (p<0.05).이에 따라 들깨유 군의 동맥경화 지수가 라드 군에 비해 50% 감소되어 (p<0.05)들깨유의 섭취가 동맥경화의 위험성을 유의적으로 낮춰줄 것이라 예상할 수 있었다.
● Wild type마우스에 비해 apo E KO 마우스의 혈전 용해능은 현저히 감소되었다 (p<0.05).그리고 apoE KO 마우스에서,들깨유 군의 혈전 용해능이 라드 군에 비해 3.6배 증가되었다(p<0.05).
● Apo E KO 마우스의 대동맥에서 ICAM-1과 VCAM-1의 발현 정도는 들깨유군이 라드군에 비해 각각 47% 와 17% 감소되었다 (p<0.05).들깨유군의 iNOS 활성은 21% 감소하였고 eNOS활성은 37% 유의적으로 증가되었다(p<0.05).
● ApoE KO 마우스의 동맥궁에 형성된 지방 병변의 면적은 라드 군에 비해 들깨유 군의 병변 형성이 47% 감소됨을 확인할 수 있었다 (p<0.05).간의 TG 농도는 WPE의 TG 농도는 WLD에 비해 45.29% (p<0.05)감소하였다.
● 들깨유는 apoE ko마우스의 중성지방 저하 효과는 없었다.그러나 간 TC 농도는 라드군에비해 35.76% 감소하였다(p<0.05).Wild typemice에서는 들깨유군의 간 TC 농도는 라드군에 비해 30.60% 감소하였으나 유의적인 차이를 보이지 않았다. 뇌 조직 중 TG 함량은 ALD>WLD>APE>WPE 순으로 나타났다.WPE의 뇌 TG 함량은 WLD에 비해 43%의 유의적인 감소를 보였으며,APE의 TG 함량은 ALD에 비하여 유의적으로 17% 감소하여 지질 축적저하 효과가 관찰되었다.뇌 조직 중 TC 농도는 APE에 비해 ALD에 비하여 7%의 유의적인 감소를 보였다.
● 뇌 조직에 축적된 지질 과산화물은 ALD,WLD,APE,WPE 순으로 높았다.APE의 TBARS 농도는 ALD에 비하여 20.8%의 유의적인 감소를 보여,WLD 및 WPE의 TBARS농도와 유의적인 차이가 없었다.지질 축적 및 지질과산화로 인한 뇌 손상 정도를 실험 동물 별로 비교해 보면 WLD의 해마 조직학적 손상이 WPE에 비하여 약 27% 높았으나,유의적이지 않았다.그러나 APE는 ALD에 비하여 35%의 유의적인 손상 감소를 보였다 (p<0.05).
● 유화들깨유의 혈중 지질 저하 효과는 들깨유와 유사하였다.
● 유화들깨유를 섭취한 군은 Lard군에 비해 혈전용해능이 유의적으로 증가하였다.
● 동맥궁 내의 지질침착 정도 역시 들깨유군과 유화들깨유군에서 Lard군 보다 낮았다.
● 임상 실험을 위하여 20명의 피험자를 무작위로 나누어서 동일한 칼로리로 제조된 흰죽과 들깨죽을 30일간 아침으로 섭취시켰다.이때 반찬은 배추김치 또는 깍두기로 제한하여 부식에 의한 영향을 최소화 하였다.
● 흰죽 (n=10)및 들깨죽 (n=10)을 30일 간 아침 식사로 섭취하였을 때 AST와 ALT 수치에 변화가 관찰되지 않아 개발 제품에 의한 이상 증상은 없음을 확인하였다.
● 들깨죽군,흰죽군의 공복 혈당 농도는 각각 4.79%,9.36% 상승하였으나 유의적인 차이는 없었다.
● 죽 섭취에 따른 혈중 중성지방 변화는 들깨죽군이 흰죽군보다 유의적으로 낮았다.
● 총 콜레스테롤,LDL-C,HDL-C 및 동맥경화 지수의 변화는 두군간에 유의적인 차이는 없었다.
● 개발된 들깨죽은 시판되고 있는 기존의 죽(흑임자죽)과 비교하였을 때 외관상으로는 별 차이가 없으나,향미,맛,전반적인 기호도는 유의적으로 높았다.
제 2협동과제 :기능성지질 상업용 제품 생산기술
● 내용 분석(contentanalysis)을 실시하고 들깨 활용 업계 및 편의 식품 제조업체 전문가 10명을 대상으로 in-depth interview를 실시한 결과,기름을 덕용으로 사용하는 제품에 사용할 경우 들기름의 높은 리놀렌산의 함량 및 맛과 향의 특성으로 인해 건강기능성과 flavor측면에서 제품의 품질과 소비자인식이 향상될 것으로 분석되었음.
● 또한 분체형 기능성 지질을 스프 type제품 개발에 사용함으로써 스프 type제품의 기름의 첨가로 인해 발생되는 제품에서의 기름분리현상을 최소화시켜 제품의 품질력이 향상될 것으로 분석되어 들깨유 이용을 위한 시장다변화가 제품의 개발 방향으로 결정되었음.
● 본 연구에서는 무작위 표본추출(random sampling)한 일반 소비자 250명을 대상으로 2009년 10월 1일부터 10월 31일까지 설문조사를 실시하였음.
● 전반적인 들깨와 들깨를 이용한 음식의 선호도는 5점 중 3.50와 3.56으로,들기름과 들기름을 이용한 음식의 선호도는 3.64와 3.67으로 조사되었음.
● 들깨류의 구매 형태는 들깨가루(45.1%),들기름(35.9%),생들깨(5.2%)의 순으로 나타났고,구입 시 고려요인을 살펴본 결과 들깨(87명;36.4%)와 들기름(83명;34.7%)모두 원산지(국내사/수입산)를 가장 많이 고려하였음.
● 들깨 및 들기름 이용 편의 식품 유형은 간단 조리 후 먹는 음식(ready toend-cook)유형에 대한 요구도가 가장 높았음.
● 들깨 및 들깨 이용 식품의 적정 관능 품질 조건을 제시하기 위하여 들기름 7종에 대한 교차문화적 묘사분석(cross-culturaldescriptiveanalysis)을 실시하였음.
● 한국인(10명)은 향미 특성 18개를 도출하였고,이 중에 14개 용어들에서 유의적인 차이가 나타났으며(ρ<0.05),중국인(8명)은 향미 특성 12개를 도출하였고,8개 용어들에서 유의적이 차이가 나타났음(ρ<0.05).마지막으로 미국인(9명)은 향미 특성 16개를 도출하였고,이 중에 14개 용어들에서 유의적인 차이가 나타났음(ρ<0.05).
● 비교적 들기름이 익숙한 한국인들이 가장 다양한 용어들을 도출하였고,들기름에 대한 경험이 없는 미국인들은 다양한 용어들을 도출하긴 하였으나,비식품 용어들을 많이 도출 한 것을 확인 할 수 있었음.
● 들깨 및 들깨 이용 식품의 적정 관능 품질 조건을 제시하기 위하여 한국인(10명)과 중국인(9명)을 대상으로 8가지 들깨죽에 대한 묘사분석(descriptiveanalysis)을 하고,소비자 기호도(consumeracceptabilitytest)를 조사(한국인 87명,중국인 63명)하여,PLSR분석을 실시한 결과,두 나라 모두 RSPO(Roastedperillaoilporridge)시료에 대한 기호도가 높게 나타났음.
● 한국인의 경우 윤기 있는 표면,짠맛,감칠맛 등의 특성이 기호도를 높이는 주요한 요인으로 작용하였고,중국인의 경우 윤기있는 표면,참기름 향미,밝은 외관 등의 특성이 기호도를 높이는 주요한 요인으로 작용함.반면에 회색,지저분한,거친 외관 등의 특성은 양 국가에 모두 기호도를 낮추는 요인으로 작용하는 것으로 나타났음.
● 들깨유는 유용성으로 식품산업에서 식품가공시 유지와 수분층과의 분리현상,여러 가지 원료의 혼합공정에서 분산성이 떨어지는 현상이 발생함.
● 들깨유를 식품산업에서의 사용상의 효율성을 높이기 위해 들깨유를 수용화하여 식품소재화하였음.
● 분말들깨유는 들깨유를 coating 소재인 cyclodextrin,HPMC를 활용하여 고체화하여 분말상태로 제조하였으며 이는 식품산업에서 고체-고체배합공정에 사용이 가능함.분말들깨유의 배합비와 공정을 최적화 하였으며,대량생산공정을 확립함.이때 수용액 상태에서 분말들깨유의 oildropsize는 514nm로 최소화 하였으며 이때의 수율은 최대 95% 였음.
● 수용성 나노들깨유는 페이스트 형태로 식품가공 공정 중 액체-액체배합에 사용목적으로 개발하였음.올리고당과 유화제,들깨유의 함량비 및 공정조건을 최적화 하였고 이를 대량생산하였음.이때의 수용성 나노들깨유는 수용액 상태에서 oildropsize는 200nm 이하였음.
● 레토로트 들깨죽의 SWOT-AHP분석을 통해 40대 이상의 건강에 관심이 높은 성인층과 노년층을 대상으로 마케팅 전략을 수립을 통해 향후 레토로트 들깨죽을 상업화할 기반을 마련함.
① (위탁과제 1)들깨,들깨유를 이용한 편의 식품 개발
● 들깨유,분말들깨유 수용성 나노들깨유를 활용하여 편의식품을 개발함.들깨유는 비빔 type의 덕용기름으로 그 배합비를 개발하였고 이때 ω-3지방산함량,산화안정성,관능특성을 고려하여 들기름 10%를 첨가한 덕용기름을 개발함.또한 토코페롤 400ppm 첨가에 따라 덕용기름의 안정성 확보하였음.
● 분말들깨유를 활용한 편의식품은 스프첨가 들깨죽 type으로 개발하였음.이는 ㈜ 농심에서 직접 제조할 것을 고려하였음.또한 분말들깨유의 안정성 확보를 위해 토코페롤을 500ppm 첨가 하였음.
● 수용성 나노들깨유를 활용하여 레토로트 들깨죽을 개발하였음.레토로트 들깨죽은 멥쌀,찹쌀,땅콩,들깨가루.수용성 나노들깨유,소금,설탕등을 넣고 마쇄한 후 일정온도에서 호화시킨 후 레토로트 공정을 거침.
● 레토로트 들깨죽은 360kg 단위로 대량생산 하여 시제품을 제조하였고,이때의 품질안정성은 들깨의 첨가에 따른 산화안정성을 품질저해요인으로 선정하였음.유통기한 12개월확보를 위해 가속실험을 진행한 결과 산화안정성 지표인 과산화물값 및 관능특성 중 이취,산패취는 저장기간 동안 큰 변화를 나타내지 않음.

Abstract ▼

● Powdered perilla oil with improved oxidative stability and functionality was developed for further application to the commercial products, based on the analyses of chemical characteristics and its oxidation behavior related with various processings. The study consisted of 3 main parts; 1. Technolo

● Powdered perilla oil with improved oxidative stability and functionality was developed for further application to the commercial products, based on the analyses of chemical characteristics and its oxidation behavior related with various processings. The study consisted of 3 main parts; 1. Technology for the production of functional lipid materials, 2. Verification of the functionality of the functional lipid materials, and 3. Commercial application of the functional lipid materials.
● Main results obtained from the study are as follows;
○ Perilla seeds contained total lipids at 35.31±1.24% mostly with neutral lipids(94.3%), and the lipid consisted of linolenic(66.78±0.17%), oleic(12.80±0.10%),linoleic(11.80±0.02%), palmitic(7.15±0.13%), and stearic(1.50±0.08%) acids. Contents of tocopherols and polyphenols were 731.98 and 30.9 ppm, respectively.
○ Activation energy of the perilla oil oxidation was estimated to be approximately 24 kcal/mol, and light and temperature increase accelerated the oxidation.
○ Chlorophyll and carotenoids added to perilla seeds porridge inhibited degradation of tocopherols, resulting in improvement of its lipid autoxidative stability.
○ Chlorophyll addition to perilla oil emulsion increased the oil oxidation and degradation of tocopherols and polyphenols under light, but did not affect significantly in the dark.
○ Linolenic acid was the major fatty acid in the sn-1, 2 and 3 positions. The percentage composition of fatty acids in the all positions showed the same pattern as in total fatty acid composition; however, the concentration at each stereospecific position was slightly different.
○ Lipase CC (Group I), Lipase RM (Group II), and Lipase AP (Group III) were used for selection process. Lipae from Rhizomucor miehei was finally selected for enzymatic esterification process of perilla oil
○ Lipase had high thermal stability over 60C. The optimal lyophilization pH to dehydrate the lipase coincides with the optimal buffer solution pH for hydrolysis.
○ For interesterification, the hexane was shown to be suitable for industrial practice whereas the isooctane was shown to be convenient for laboratory uses.
○ The results obtained from the transesterification in solvent and solvent-free systems implied that the fatty acid compositions at sn-2 position of structured perilla oils were not significantly different from that of original perilla oil used as a substrate oil.
○ Roasting conditions of perilla seeds did not affect fatty acid composition and phytosterol contents, however, oil extraction and color increased and tocopherol and polycosanol contents in the oil were decreased with roasting time.
○ The autoxidative stability of perilla oil increased with roasting, while there was no significant effects on photooxidation by roasting.
○ Supercritical fluid extraction of the perilla oil increased polycosanol contents, but the autoxidative stability was significantly decreased in the oil by supercritical fluid extraction.
○ Volatile compounds were significantly affected by the oil extraction methods; pyrazine contents were the highest in the expressed oil followed by the oils extracted with supercritical fluids and the organic solvents.
○ Gelatinized SPS and PSMS were found to be suitable coating materials and emulsifiers for the production of emulsion with high oxidative stability, and microencapsulation was performed by freeze-drying after addition of isomalt to the coating materials.
○ Microencapsulation was optimized by RSM; [core materials]/[coating materials]=0.34, addition level of emulsifier= 221.7 μmole, temperature= 13.3℃
○ Microcapsule of perilla oil was stable (>89.9%) upto 30 days at pH 2-12 at room temperature and refrigeration temperature.
○ The microcapsule of perilla oil was stable in a stomach condition and its releasing ratio reached 65.6% within 4 h in an in-vitro digestive model system.
○ Treatment of both perilla seed oil(PO) and sunflower oil have not observed cytotoxic effect on the 293T normal kidney epithelial cells.
○ PO showed significantly higher anti-cancer activity than sunflower oils on the U937 and THP-1 leukemia cells in a dose-dependent manner.
○ PO treatment up-regulated p53(tumor suppressor gene) and Bax (pro-apoptosis gene) gene, while down-regulated Bcl-2 (apoptosis-inhibiting gene) gene expression in a dose-dependent manner.
○ Powdered perilla oil showed significantly higher anti-proliferation activity than other tested edible oils on the THP-1 human monocytic lymphoma cells.
○ Powdered perilla oils showed significantly higher anti-proliferation activity than sunflower oils on the B16F10 melanoma cells.
○ Powdered perilla oil up-regulated p53(tumor suppressor gene) and Bax (pro-apoptosis gene) gene expression on the THP-1 leukemia cells.
○ Oral administration of powdered perilla oil significantly increased both B, T, Th and Tc lymphocyte subpopulations as measured with a flow cytometer.
○ Powdered perilla oil effectively suppressed the formation of metastatic tumor nodules in the lung of C57BL/6 mice.
○ Perilla oil porridge (POP) inhibited cell viability of MOLT-4 leukemia cells in a dose-dependent manner.
○ Oral administration of microcapsule of perilla oil enhanced (up to 50%) the mouse splenic B lymphocytes.
○ Oral administration of POP increased the mouse splenic B and T lymphocytes subpopulation.
○ Oral administration of POP and microcapsule of perilla oil increased significantly IL-2 concentration but microcapsule of perilla oil decreased IL-4 concentration in mice serum.
○ Treatment of POP up-regulated Bax gene and down-regulated BcL-2 gene expression.
○ Treatment of POP up-regulated Bax protein but down-regulated BcL-2 protein expression.
○ Superoxide anion scavenging activity of perilla oil was greater than other tested oils. But DPPH and hydroxy radical scavenging activities of sasamine and sunflower oil were greater than perilla oil.
○ In animal study with apo E ko mice and its wild type mice, serum TG, TC and LDL-C were decreased by 29.23, 27.23, and 27.40 %, respectively. The serum lipid lowering effect of perilla oil in apo E ko mice were significant (p<0.05).
○ Protein expression of ICAM and VCAM-1 on endotherium of apo E ko mice were suppressed by 47 and 17 %, respectively, compared with lard group fed mice(p<0.05). eNOS activity was elevated by 37% while that for iNOS was decreased by 21 % than those of lard group, respectively (p<0.05).
○ Peilla oil reduced the lesion size of fatty streak by 47% than lard group. Take the results in consideratio, perilla oil seems to inhibit atheroscleosis in hypecholesterolemia induced animals.
○ Beneficial effects of perilla oil were found in brain demonstrated that less brain damage (-35 %, p<0.05) occurred with suppressed TC and TG accumulation in the brain than lard fed mice, although lipid peroxidation was enhanced in perilla oil group.
○ Antiatherogenic effects of emulsified perilla oil were confirmed in apo E ko mice model and its effects were comparable with perilla oil
○ TG concentration of subjects (n=10) consumed rice porridge containing emulsified perilla oil (RPEPO) for 30 days as a breakfast was significantly decreased compared with subjects (n=10) consumed rice porridge. Calorie provided to the two groups was same.
○ However, cholesterol suppression effect of RPEPO was not observed.
○ AST and ALT level of both subjects were in the normal range after consuming RP and RPEPO. Preference for RPEPO was higher than rice porridge with black sasame in 9 scale sensory evaluation.
○ Perill oil was powdered in a mass production to give good mixing property with other food components by use of cyclodextrin and HPMC; the optimal oil drop size of powdered perilla oil in the aqueous solution (aqueous nano perilla oil; ANP) was 514 nm for solid-solid mixing system with maximum yield of 95%.
○ ANP was modified to a paste form with oil drop size of less than 200 nm for liquid-liquid mixing system.
○ Convenient type of oil having 10% perilla oil for bibimmyon was commercially developed and its oxidative stability was guaranteed by addition of tocopherol at 400 ppm.
○ Perilla oil porridge (POP) was commercially developed with ANP added with tocopherol at 500 ppm. POP, in a retort type, consisted of rice, peanuts, ANP, perilla seed powder, salt, sugar, etc, and 12 month of shelf-life was guaranteed on the basis of peroxide value, off-flavor, and rancid flavor.
○ Marketing strategy through the analysis of SWOT-AHP was established for retort type POP to population over 40 as a target market.
○ In-depth interview among perilla-related industry workers and professionals showed positive response on the use of perilla seeds and oils in a convenient type of oil due to high content of linolenic acid and flavor.
○ Overall preferences for dishes of perilla seeds and perilla oil were 3.53 and 3.65 out of 5.
○ The most preferred convenience food with perilla seeds/ perilla oil was a ready to end-cook type in a survey with 250 random panels.
○ In a cross-cultural descriptive analysis, Koreans, Chinese, and Americans draw 18, 12, and 16 terminologies, respectively, to express the flavor characteristics of perilla oil.
○ Koreans and Chinese showed high preference on the roasted perilla oil porridge among foods with perilla seeds and perilla oil from the descriptive analysis and consumer acceptability test. Glossy appearance, savory flavor, and salty taste were main factors for its preference for Koreans, and glossy appearance, flavor, and whiteness were for Chinese. On the other hand, greyness, dirty appearance, and rough mouthfeel lowered the preference for both peoples.
● Upon carrying out the project, 10 papers were published (SCI list 4, KSCI list 3) and in press (SCI list 3) at present time, and 3 paper were under review. Three patents were applied and reviewed for registration.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 15
• CONTENTS ... 19
• 목차 ... 21
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 23
• 제 1절.연구개발의 목적 및 필요성 ... 23
• 제 2절.연구의 범위 ... 25
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 27
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 29
• 제 1 절. 고도불포화 기능성지질소재의 생산, 안정화 및 미세캡슐화 기술 개발 (제 1 세부과제) ... 29
• 제 2 절. 기능성 지질 소재의 기능성 실증 실험 (제 1협동과제) ... 128
• 제 3 절. 기능성지질 상업용 제품생산 기술 (제 2 협동과제) ... 180
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 228
• 제 1절.목표 달성도 ... 228
• 제 2절.관련분야의 기술발전에의 기여도 ... 231
• 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 232
• 제 1절.연구개발 성과 ... 232
• 제 2절.연구성과 활용 성과 및 계획 ... 233
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 235
• 제 7 장 참고문헌 ... 236
• 끝페이지 ... 239