보고서 정보
주관연구기관 |
한국생명공학연구원 Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-10 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
농림축산식품부 Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA) |
등록번호 |
TRKO201500011241 |
과제고유번호 |
1545002897 |
사업명 |
생명산업기술개발 |
DB 구축일자 |
2015-07-18
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초록
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Ⅳ. 연구개발 결과
(1) 제1세부: 콩잎추출물 (70% ethanol extracts of soy leaves; 70ESL; 95% ethanol extracts of soy leaves:95ESL; ethyl acetate extracts of soy leaves: EASL) 및 이로부터 분리한 테로카판계 화합물의 in vitro 항비만, 항당뇨, 항산화 활성 및 세포계에서 인슐린 분비능, 지방축적 억제, 항염증 활성을 통해 항비만, 항당뇨 효능을 갖는 테로카판 강화 (pterocarpans-high; PTH) 기능성 소재
Ⅳ. 연구개발 결과
(1) 제1세부: 콩잎추출물 (70% ethanol extracts of soy leaves; 70ESL; 95% ethanol extracts of soy leaves:95ESL; ethyl acetate extracts of soy leaves: EASL) 및 이로부터 분리한 테로카판계 화합물의 in vitro 항비만, 항당뇨, 항산화 활성 및 세포계에서 인슐린 분비능, 지방축적 억제, 항염증 활성을 통해 항비만, 항당뇨 효능을 갖는 테로카판 강화 (pterocarpans-high; PTH) 기능성 소재를 도출하였다. 콩잎추출물의 HPLC 분석 방법을 확립하였고, 콩잎이 함유하는 물질의 UV spectra 분석을 통해 유효성분이면서 동시에 지표물질로 coumestrol을 선정하였다. 시기별 수확 콩잎의 지표물질의 함량 측정 및 수확량을 비교․분석한 결과, 약 110∼125일 경에 수확한 콩잎이 테로카판 화합물의 함량도 높고, 추출 수율도 높음을 확인하였다. 또한 3 콩품종인 WD, YS, GH 중 GH 품종의 콩잎이 PTH 기능성소재로 활용하기에 가장 적합했다. 당뇨유발 동물모델에서 PTH (95ESL과 EASL)의 체지방 감소 및 혈당 조절 효능을 검증하였으며, 동물실험 후에 얻은 간, 췌장, 지방 조직의 분석 및 췌장 베타세포, 섬유아세포, 대식세포에서 PTH 및 테로카판계 화합물 (coumstrol, phaseol, isotrifoliol)의 생리활성, 유전자 및 단백질의 발현 변화를 측정하여 분자생물학적 작용기작을 규명하였다. 95ESL 및 EASL은 췌장조직의 기능 개선, 간조직에서의 당신생 조절 및 지방조직에서 인슐린의 반응성을 높임으로서 항당뇨 작용을 나타내는데, 이는 주로 테로카판계 화합물 (isotrifoliol, phaseol)이 베타세포에서 GLP-1R, IRS1, IRS2 유전자 및 PKA 단백질에 대한 조절을 통해 인슐린 분비를 증가시키고, 베타세포의 기능을 향상시킨 것으로 분석되었다. 그외 95ESL, EASL 및 isotrifoliol은 NF-κB 및 MAPKs에 대한 조절을 통한 항염증 활성을 나타냈으며, 이 항염증 작용이 염증을 동반한 당뇨병 치료에 중요한 역할을 할 것으로 판단된다. 실험동물(C57BL/6J 마우스)에 95ESL 또는 EASL의 투여로 대조군에 비해 지방조직에서 지방의 축적을 억제하였으며, 특히 EASL은 항비만 치료제인 Xenical과 같은 작용으로 지방흡수 억제 효능을 나타내었다. 95ESL과 EASL은 3T3-L1 지방세포에서 농도 의존적으로 지방생합성 억제 효능을 나타내었고, EASL이 더 효과적으로 지방생합성을 억제하였으며, 테로카판계 화합물 중 coumestrol과 phaseol은 3T3-L1 지방세포에서 농도의존적인 지방생합성 억제 효능을 나타내었다. Coumestrol과 phaseol의 지방생합성 억제 효능은 지방생합성을 조절하는 전사인자인 c/EBPα, PPARγ유전자의 발현을 억제함으로써 다음 단계의 발현인자인 FAS, aP2 등의 유전자의 발현 억제하여 지방 생합성을 저해시킴을 알 수 있었다. 이러한 결과들를 토대로 개별인정 기능성 원료 신청을 위한 기능성 자료를 확보하였다.
(2) 제1협동: 본 연구과제에서 테로카판 강화 소재를 산업적으로 생산하기 위한 대량 수확, 원료 생산 공정 시스템을 개발하였으며, 이를 이용하여 생산된 소재를 이용하여 인체시험과 제품화에 사용하였다. 기능성소재 및 부재료와의 최적 배합 및 제형설정을 통해 체지방 조절 및 혈당 강하를 목적으로 하는 제품 개발을 완성하였다. 본 연구기간 동안 콩잎재배를 통해 시기별 콩잎을 확보하였으며, 시기별 콩잎의 유효성분 자료를 바탕으로 3 콩품종인 WD, YS, GH 중 GH 품종 (110일령)을 선별하여 콩잎을 대량 수확하였다. 수확한 콩잎은 생산 공정 (추출, 농축, 분말건조)을 거쳐 인체시험과 제품화에 활용하였다. 생산된 대량 콩잎의 건조시간의 단축을 통한 단가 절감을 감안할 경우 열풍건조가 적정함을 확인하였다. 추출 시 대량생산 공정을 통해 95% EtOH 추출물 대비 EtOAc 추출물이 함유하는 지표성분인 동시에 유효성분인 coumestrol 함량은 2.92배 이었으며, 총 플라보노이드 함량은 3.21배, 총 페놀 함량은 1.17배이었다. 그러나 추출 수율면에서는 95% EtOH 추출물이 EtOAc 추출물에 비해 3.44배 높았다. 따라서 이상의 결과로 대량생산 시 95% EtOH이 EtOAc보다 효과적인 추출용매인 것을 확인하였다. 주정추출분말의 산업적 대량생산 공정으로 건조 콩잎 건조물 무게의 10배 부피의 95% EtOH로 추출한 후 부형제로 덱스트린 또는 starch를 첨가한 후 진공건조를 통한 공정을 완성하였다. 공인기관에서의 생산된 PTH의 안전성/독성시험을 통해 단회경구투여 독성시험, 복귀돌연변이시험에서 안전성을 확인하였으며, 550 μg/mL 이하에서는 염색체 이상이 발견되지 않았다. 또한, 공인인증기관에서의 분석 결과 잔류농약과 중금속은 검출되지 않았으며, 이를 바탕으로 무기농 재배임을 확인하였다. 대조군 (placebo), 양성대조군 (그린마테추출물) 그리고 시험군 (95% EtOH PTH)의 3가지 캡슐 샘플을 제작하여 제2협동과제의 인체시험에 사용하였다. 본 연구의 연구결과를 중심으로 95% EtOH 콩잎주정추출분말을 활용하여 체지방 조절을 위한 기능성 신제품을 개발하였다. 제품은 일반 식품이 아닌 기능성을 함유하는 체중조절용 조제식품인 ‘슬림파워’라는 브랜드로 개발하였다. ‘슬림파워’의 효율을 극대화하기 위해 가능성 소재 및 부재료와의 최적 배합 및 제형 설정 연구를 통해 확보된 관련 부형제 및 기능성 원료를 활용하는 제품을 완성하였다.
(3) 제2협동: 경미한 대사증후군을 동반하는 반건강인을 대상으로 인체시험을 12 주간 실시하였다. 그 결과, 시험물질인 테로카판 강화 소재의 보충은 체지방 감량, 혈당과 혈중 지질 농도개선, 당뇨 관련 바이오마커 뿐만 아니라 염증성 cytokine 농도 저하에 유효한 효과를 보였다. 따라서 테로카판 강화 기능성소재는 대사증후군 개선에 유효한 물질임이 입증되었으며, 신기능성 식품소재로의 개발 가능성이 높다고 판단된다.
Abstract
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Ⅳ. Results
1st Sub-project: Soy leaf was selected to pterocarpan-enriched functional materials for body fat changes and improving blood glucose level. Efficient extraction methods of pterocarpan-reniched fractions were established and the standardization method was set up using the main component
Ⅳ. Results
1st Sub-project: Soy leaf was selected to pterocarpan-enriched functional materials for body fat changes and improving blood glucose level. Efficient extraction methods of pterocarpan-reniched fractions were established and the standardization method was set up using the main components of pterocarpan-rich fractions. The efficacy of high-pterocatpan extracts from soy leaves were validated in 3T3-L1 adipocytes, HIT-T15 β-cells, MIN6 β-cells, and RAW264.7 macrophages. Supplementation of high-pterocarpan fraction was beneficial for reducing lipid absorption and improving glucose tolerance in C57BL/6J mice with high-fat diet (HFD)-induced type 2 diabetes. Furthermore, the molecular mechanisms of anti-diabetic and anti-obesity effects were investigated though adipocytes, pancreatic cells, and mice based studies. This study suggests that pterocarpan-enriched functional materials improves abdominal fat accumulation, plasma glucose, and insulin levels in mice with HDF-induced type 2 diabetes by regulating lipogenesis, β-cell proliferation, and insulin sensitivity.
2nd Sub-project: In this study, we developed functional ingredient by mass and process product system from soybean leaves extracts. And it is use in products sample for clinical test and goods for improvement of body fat and blood glucose in human. For the industrial mass production of soy leaves, we growed GH specie for 110 days. The specie and growth day was tested by economic feasibility and production active ingredients. In process production, soy leaves were hot-air dried and than extracted by 95% ethanol. It shows that 95% ethanol extracts of soy leaves (95ESL) are high 3.21 fold of total flavonoids content and 1.17 fold of total phenolic contents than EtOAc extracts. The concentrated 95ESL were mixed with dilute agent, starch and/or dextrin and then dried by vacuum dry. The acute oral toxicity test in Sprague-Dawley rats and chromosomal aberration test in Salmonella typhimurium (TA100, TA1535, TA98, TA1537) and E. coli WP2 uvrA of 95ESL showed that no significant changes between control and test groups. Reverse mutation test of 95% ethanol extracts in Chinese hamster lung (CHL) cells showed that safety in less than 550 μg/mL 95ESL. For clinical test, we were prepared 3 capsule type samples, ⅰ) control sample that contained only starch, ⅱ) a positive control sample that contained mate extract, and ⅲ) test group that contained 95ESL. we produced the development of 'SLIM POWER', which is a health functional food for control and improvement of body fat.
3rd Sub-project: We performed a clinical trial to investigate effects of high-pterocarpan fraction from soy leaf in subjects with mild metabolic syndrome for 12 weeks. Supplementation of high-pterocarpan fraction was beneficial for improving features of metabolic syndrome, such as abnormal glucose and lipids levels, in obese subjects with mild metabolic syndrome. Therefore, high-pterocarpan fraction has been proven to improve the features for metabolic syndrome and is a beneficial plant resource for a new functional food ingredient.
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