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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구과제의 개요 19
제1절 연구개발의 목적 19
제2절 연구개발의 필요성 19
1. 경제적·산업적 중요성 19
2. 연구개발의 필요성 21
제3절 연구개발의 범위 21
제2장 국내외 기술개발 현황 23
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 35
제1절 연구 수행 방법 35
1. 미생물 분리 및 동정 35
2. 고체발효 35
3. 균주의 생물전환 효율 37
4. 고체발효물의 독성시험 39
5. 항당뇨 효능 평가 39
6. 간질환 개선효능 평가 47
7. 아토피 피부염 개선효능 평가 49
8. In vitro 효능 평가 50
9. 항염증효능 평가 53
제2절 연구결과 및 고찰 55
1. 생물전환을 위한 최적 고체발효 조건 설정 55
가. 미생물 분리 및 동정 55
나. 인삼을 이용한 생물전환 효율 55
2. 고체발효물의 특성 62
가. 성분분석 62
나. 미생물 균수 63
다. 독성시험 64
3. In vitro 효능 67
4. 항당뇨 효능 70
가. 동물모델 효능 평가 70
나. 세포모델 효능 평가 79
다. 임상 효능 평가 79
5. 간질환 개선 효능 83
가. 간독성 억제 효능 평가 84
나. 지방간 억제 효능 평가 88
6. 아토피 피부염 개선 효능 94
7. 항염증 효능 95
제4장 목표달성도 및 관련분야에서의 기여도 100
제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 102
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 104
제7장 참고문헌 105
초록보기 더보기
I. 제목
생물전환기법을 이용한 버섯, 노니 등을 발효시킨 항당뇨 및 항아토피 식품 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
국내외 발병률이 기하급수적으로 증가하고 있는 당뇨, 간질환 및 아토피 피부염을 예방하는 기능성 식품소재 제조 기술에 대한 산업계의 요구가 높음.
치료를 위한 의약품 오남용에 따른 부작용이 알려지면서 당뇨, 간질환 및 아토피를 예방할 수 있는 기능성 식품이 절실히 요구되고 있음.
상황버섯, 노니, 미강 등에 복합미생물을 이용한 생물전환기술을 적용하여 당뇨, 간질환 및 아토피 피부염 예방 또는 치료 효능을 가진 소재를 개발하고 기능성 표시의 과학적 근거 제시 및 소재화 기술을 확립코자 함
III. 연구개발 내용 및 범위
1. 고체발효 최적 조건 설정
-미생물 분리 동정 : 고체발효를 위한 미생물 선발
-미강, 노니, 버섯 등의 고체발효 조건 설정
-생물전환 효율 : 인삼의 발효에 의한 진세노사이드 chromatography pattern 변화
2. 고체발효물의 특성
- 발효성분 분석 : 아미노산 및 특수성분
- 독성시험 : 간암세포주인 Hepa1c1c7과 대장의 정상세포주인 CHO-K1을 사용한 MTT assay 및 ICR계인 암수 마우스를 이용급성경구독성 시험
3. 항당뇨 효능 검증
- 동물모델 평가 : 제2형 당뇨모델인 KK-Ay/Ta Jcl(유전적 비만 2형 당뇨모델) mouse의 항당뇨 효능 평가
- 세포모델 평가 : C2C12 세포를 근육세포로 전환 후 혈당 흡수능 평가 및 GLUT4 신호 전달경로 조사.
- 인체모델 평가 : 경계역에 있는 사람을 대상으로 한 모세혈 및 정맥혈의 혈당 검사.
4. 간질환 개선 효능 검증
- 동물모델 평가 : CCl₄의 복강투여로 SD rats의 간질환유발 및 고지방 식이로 지방간 유도
5. 항아토피 효능 검증
- 동물모델 평가 : NC/Nga mouse에 아토피성 피부염유발 시약인 Biostir AD cream으로 아토피성 피부염 유발 시험
6. 항산화활성
DPPH, ABTS(2,2'-aziono-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid), Hydroxyl radical 소거능 및 SOD 유사활성
7. 항염증 효능 검증
LPS를 처리한 대식세포 RAW 264.7에 있어서 NO (Nitric Oxide), IL-1α 및 TNF-α의 생성 억제능
IV. 연구개발결과
1. 고체발효 미생물 선발 및 최적고체발효조건 설정
청국장과 된장으로부터 5종의 Bacillus 균주를 분리하였으며 Bacillus sp., Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus sonorensis, Bacillus circulans로 동정함.
선발된 5종의 균주을 이용하여 종균의 배양조건 및 원료농산물의 3단계 발효와 건조과정으로 이루어진 고체발효조건을 확립함.
2. 독성시험
- 동물 : 5주령의 ICR계인 암수 마우스를 이용한 고체발효물의 급성경구독성시험 결과, LD50은 5,000mg/kg 이상임.
- 세포 : 고체발효물로부터 70% EtOH 추출물을 제조한 후, MTT assay에 의한 cell viability를 측정한 결과, 100㎍/mL 이하에서는 세포독성을 나타내지 않음
3. 항당뇨 효능
- 동물모델 : 제2형 당뇨모델인 KK-Ay/Ta Jc 마우스를 대상으로 동물실험 하였다. 고체 발효물이 0.4% 혼합된 사료를 섭취 시켰을 때, 혈청 glucose 및 당화혈색소의 급격한 감소와 triglyceride 농도의 감소가 확인되었다. 따라서 고체발효물의 혈당 상승을 효과적으로 억제시키는 기능이 확인됨.
- 세포모델 효능 평가 : C2C12 세포의 근육세포로 전환 후 EtOH 고체발효 추출물의 근육 세포로의 혈당 흡수능을 측정한 결과 50㎍/mL 처리 시 control에 비해 당 흡수능이 60% 증가하였다.
- 인체모델 효능 평가 : 임상적으로 혈당치의 감소경향이 확인됨.
4. 간질환 개선 효능
SD계 rat에 CCl₄를 복강투여하고 고체발효물이 0.4% 혼합된 사료를 섭취 시켰을 때, 일반 사료를 섭취시킨 rat에 비해 ALT 값이 16%, AST 값이 24%, ALP 값이 16% 감소되었으며 CCl₄를 복강투여하지 않은 control군과 유사하였다. 따라서 고체발효물의 CCl₄로 유도된 간 손상을 효과적으로 회복시키는 기능이 확인됨. 한편, 지방간 유도 실험에서는 고체발효물이 0.4% 혼합된 시료를 섭취 시, 간 조직의 총지질 함량은 control에 비해 55% 저하는 것으로 나타나 지방간 억제 효능이 검증됨.
5. 항아토피 효능
Biostir AD cream로 아토피를 유발시킨 rat에 고체발효물이 0.4% 혼합된 사료를 섭취 시, 아토피의 감소는 나타나지 않았다.
6. 항산화 효능
고체발효물의 DPPH, ABTS(2,2'-aziono-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid), Hydroxyl radical 소거능 및 SOD 유사활성 등 항산화 효능은 항산화제인 Trolox (positive control)와 유사한 강한 항산화효능이 있음이 확인됨.
7. 항염증 효능
고체발효물 70% EtOH 추출물이 LPS(lipopolysaccharide)로 activated된 Raw 264.7 cell에서 나타나는 염증관련 지표[NO production, interleukin-1α(IL-1α), tumor necrosis factor-α(TNF-α)]들에 미치는 영향을 조사한 결과, 50 또는 100㎍/mL 이상의 농도에서 강한 억제효능이 있음이 확인됨. 따라서 고체발효물은 항염증효과를 가지고 있을 것으로 판단됨.
V. 연구성과 및 성과활용 계획
1. 기술이전 실적
○ 항당뇨, 간질환개선 등 효능을 가진 발효식품 제조기술 [(주) 건농, 40,000천원, 2009. 5.27.]
2. 특허출원 실적
○ 혈당상승 억제효과와 간 기능 개선효과를 갖는 미생물 및 상기 미생물을 포함하는 식품, 10-2008-0094668, 2008. 9. 26, 임성일, 성기승, 차성관, 최신양, 이성훈, 송선미, 양승창
3. 학회발표 실적
○ The Effects of Antioxidant on Extracts of White Ginseng (Panax ginseng, C. A. Meyer) and Fermented Ginseng, 김영찬, 임성일, 임주혁, 이영철, 김경탁, 노정해, 최상윤, 조장원, 이영경, 홍희도, 2008. 10. 16. 제주 라마다호텔
○ The Antioxidant Activities of Mixed Fermented Materials of Various Mixed Bacillus sp. 김영찬, 임성일, 임주혁, 김경탁, 노정해, 최상윤, 조장원, 이영경, 홍희도, 2008. 10. 16. 제주 라마다호텔
○ Bacillus 복합균주로 발효시킨 농산발효물의 항당뇨 효능, 임성일, 성기승, 송선미, 양승창 [(주)건농], 2008. 10. 16. 제주 라마다호텔
○ Bacillus 복합균주로 발효시킨 농산발효물의 간 손상 회복 기능, 임성일, 성기승, 송선미, 양승창[(주)건농], 한국식품과학회 심포지움, 2009. 5.28, 대전
4. 논문게재 계획
○ 미강 등 발효물의 제2형 당뇨 억제 효능 (2010), 임성일, 성기승, 양승창
○ 미강 등 발효물의 CCl₄ 유도 간 손상 rat의 회복 효능 (2010), 임성일, 성기승, 양승창
○ 미강 등 발효물의 지방간 유도 rat의 회복 효능 (2010), 임성일, 성기승, 양승창
○ 미강 등 발효물의 면역활성 증진 효능 (2010), 임성일, 성기승, 양승창
5. 신규 가능성 소재 개발 활용계획
○ 개발 미생물을 이용한 고기능성 발효한방소재의 개발
○ 개발 발효물을 활용한 채소발효식품의 저장성 연장
○ 개발 발효물을 활용한 스낵류의 개발
○ 개발 미생물을 이용한 고품질 소금의 제조
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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