보고서 정보
주관연구기관 |
동덕여자대학교 산학협력단 Dongduk Women University |
연구책임자 |
김석중
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-08 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700011134 |
과제고유번호 |
1345235220 |
사업명 |
이공학개인기초연구지원 |
DB 구축일자 |
2017-10-12
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700011134 |
초록
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본 연구에서는 천연의 식물유래 melatonin (phytomelatonin)을 발굴한 후 식품소재로 활용하기 위한 것으로, 먼저 국내 식용식물자원 및 전통 발효제품에 대한 melatonin 함량 분석, 효소반응이나 발아에 의한 melatonin 함량 증진 연구를 통해 고 melatonin 함유 소재를 선발하였다. 그 다음 이들 소재로 부터 고melatonin 함유 추출물을 제조하여 품질 특성 및 항산화 생리활성을 평가하였고, 최종적으로 실지 식품에 적용한 제품을 제조하고 항산화 식품소재로서의 특성도 분석하였다.
과일,
본 연구에서는 천연의 식물유래 melatonin (phytomelatonin)을 발굴한 후 식품소재로 활용하기 위한 것으로, 먼저 국내 식용식물자원 및 전통 발효제품에 대한 melatonin 함량 분석, 효소반응이나 발아에 의한 melatonin 함량 증진 연구를 통해 고 melatonin 함유 소재를 선발하였다. 그 다음 이들 소재로 부터 고melatonin 함유 추출물을 제조하여 품질 특성 및 항산화 생리활성을 평가하였고, 최종적으로 실지 식품에 적용한 제품을 제조하고 항산화 식품소재로서의 특성도 분석하였다.
과일, 채소, 한약재 등 식물자원의 melatonin 함량을 HPLC 및 ELISA 방법으로 분석한 결과, 두 방법 모두에서 melatonin 함량이 높은 소재로 갈화, 당귀, 정향, 인동, 동과자 등이 확인되었다. 과일, 채소종자 및 그 발아싹의 경우, 종자에서는 도라지, 냉이, 알타리무, 청경채 등이, 발아싹으로는 보리, 서리태, 완두콩싹에서 melatonin 함량이 높았다. 유산균 발효제품인 김치류(배추, 총각, 동치미)에서도 melatonin이 확인되었으며 배추김치에서의 함량이 가장 높았고 고형물보다는 국물에서 높았다. 10℃에 발효 중 13일부터 23일사이에 melatonin 함량이 증가하여 19일에 최대에 도달하였다. 효모발효제품인 막걸리와 또 다른 유산균발효제품인 요거트에서도 melatonin이 확인되었으나 김치 보다는 낮은 함량이었다. 이상의 탐색 결과로부터 고 melatonin 소재로 분석방법에 따른 melatonin 함량의 일관성, 추출의 용이성, 식품소재로의 적용가능성 및 관능적 특성, 경제성 등을 고려하여 한약재로서 갈화, 종자로서 도라지, 냉이, 알타리무, 청경채, 발아싹으로서 보리, 서리태, 완두콩을 선정하였고, 대표적 발효식품의 신규 기능성 측면에서 김치와 막걸리도 선정하였다. 선정소재들로부터 고 melatonin 함유 추출물의 조제를 위해 melatonin 함량, 추출수율, 순도 및 경제성 등을 고려하였다. 그 결과 도라지종자, 냉이종자, 알타리무종자, 청경채 종자, 보리싹, 서리태싹은 75% ethanol, 갈화와 완두콩싹, 그리고 김치와 막걸리는 100% ethanol로 추출(10%, w/v)한 후 25℃에서 30분간 200rpm으로 shaking하여 추출한 후 여과하여 진공건조하여 제조하는 최적공정을 확립하였다. 그리고 추출물의 식품소재화와 공정 단순화하기 위해 추출용매에 따른 혼합물 형태를 사용하였는데, 도라지, 냉이, 알타리무 및 청경채의 종자, 보리싹, 서리태싹 분말 동량 혼합물의 75% ethanol 추출물(MS), 갈화와 완두콩싹 혼합물의 100% ethanol 추출물(PP), 김치국물와 막걸리 혼합물의 100% ethanol 추출물(KM)이었다.
추출물의 생리활성으로 항산화능 평가(DPPH 라디칼 소거, ABTS 라디칼 소거, 철이온(Fe3+) 환원력,peroxy 라디칼 소거)를 실시한 결과, MS > PP > KM 순이었다. 김치의 경우 melatonin 함량이 높았던 19일 째 추출물이 높은 항산화능을 보였고 이를 PP에 혼합하면 항산화능이 크게 상승하였다. 그러나 3T3-L1 지방세포를 이용한 세포내 항산화능은 19일 째 추출물 보다는 55일 째와 발효초기의 추출물이 우수하였다. 한편, 항산화능이 가장 우수하였던 MS의 구성소재 중에서는 도라지종자의 항산화능이 다른 5종에 비해 약2~7배 높게 나타났으며 75% ethanol 추출물(P)에서 melatonin 함량과 항산화능이 가장 높게 나타났다.
고 melatonin 추출물(MS, PP, KM, P)을 o/w 모델계(phosphatidyl choline liposome)에 적용 시 산화억제 효과가 있었으며 hydroxyl radical에 대해 KM, P, MS가 PP보다 우수하였고, peroxy 라디칼에 대해서는 P, MS가 PP나 KM보다 높았다. w/o 모델계(들기름 함유 역미셀계)에서의 산화억제에 대해 P가 가장 효과적이었다. o/w 식품인 마요네즈에 추출물을 첨가하는 경우 추출물들은 유화안정성을 감소시켜 적용이 어려웠다. 한편, 도라지종자 추출물을 요거트 제조 전에 미리 첨가하여 발효시킨 제품과 일반적인 발효 후 첨가한 요거트 모두에서 melatonin 함량이 8~9배 정도 증가하였고, 항산화능도 증가하여 melatonin 함량과 항산화능이 우수한 제품을 제조할 수 있었다. 한편, 제품의 안정성에 영향을 주는 관계로 도라지종자 추출물을 마요네즈에 사용하기는 어려웠으나 도라지종자의 유지함량이 27.5%로 높고 유지에서도 melatonin이 확인되었고 지용성 항산화제도 존재하므로 도라지종자에서 추출한 유지를 사용한 마요네즈를 제조할 수 있었다. 도라지종자유 마요네즈는 대두유, 들깨유로 제조한 마요네즈에 비해 도라지종자유로 제조한 마요네즈는 유화특성이 훨씬 우수하였고 지방구의 크기도 작고 균일하였으며 색도의 경우는 일반 대두유 마요네즈와 유사하여 마요네즈 제조가공적성이 우수하였다. 도라지종자유으로 제조한 드레싱은 콩기름 드레싱이나 들기름 드레싱보다 유지분리 안정성이 다소 높았고 특히 저온보관 시 훨씬 우수하였으며 드레싱 지방구의 크기 또한 가장 작아 유지 분산성이 우수하였다. 변색방지용소재로서 고 melatonin 추출물들의 활용 가능성을 확인하기 위하여 식품에서 대표적인 갈변 및 클로로필, 안토시아닌, 카로티노이드의 변색에 대한 억제 효능을 분석하였다. 마이얄 갈변반응 및 클로로필 변색억제에 대해서는 모든 추출물에서 유의적인 효과가 없었으나 안토시아닌 색소에서는 자외선에 의한 변색을 P와 KM이 일부 억제하였다. 또한 도라지종자 추출물은 자외선에 의한 카로티노이드의 변색을 억제하는데 효과적인 소재로 확인되었다.
(출처:연구결과 요약문 p.3)
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 2Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4 1. 연구과제의 개요 ... 4 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6 5. 연구결과의 활용계획 ... 6 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6Ⅲ. 연구성과 ... 7끝페이지 ... 11
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