[ 별지 31] 최종보고서 제출문 ( 뒷면 ) 발간등록번호 ( 앞면 ) 농림수산식품부장관귀하 보안과제 (O), 일반과제 ( ) 과제번호 주 의 ( 편집순서 8) 국내산 해조류를 이용한 항동맥경화 기능성 소재 및 제품개발 5cm 이보고서를 국내산해조류를이용한항동맥경화기능

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1 [ 별지 31] 최종보고서 제출문 ( 뒷면 ) 발간등록번호 ( 앞면 ) 농림수산식품부장관귀하 보안과제 (O), 일반과제 ( ) 과제번호 주 의 ( 편집순서 8) 국내산 해조류를 이용한 항동맥경화 기능성 소재 및 제품개발 5cm 이보고서를 국내산해조류를이용한항동맥경화기능성소재및제품개발에관한연구 과제의보고서로제출합니다 년 5 월 31 일주관연구기관명 : 고려대학교주관연구책임자 : 이성준 (15 포인트고딕계열 ) 6cm 농림수산식품부 3cm 9cm 협동연구기관명 : CHA 의과대학교 4cm 1

2 요약문 Ⅰ. 제목 국내산해조류를이용한항동맥경화기능성소재및제품개발 Ⅱ. 연구개발의목적및필요성 1) 연구개발의목적 다양한해조류추출물에서항동맥경화기능성물질을개발하고이를소재로한제품개발이본연구의목적임. 2) 연구개발의필요성 바다는 50만종이상의생물이서식하고있는막대한생태계이나육지와그환경이상이하다는특징때문에접근의어려움이따름. 이로인한연구가다른분야에비해미진한상황이나이를잘보완하여개발한다면우리나라도해조류등해양자원을이용한기능성 / 안전성연구를통한원천연구및기술확보가가능하며특이적이며효과적인생리활성물질을발견할가능성도매우큼. 해양바이오산업의세계시장은연간 30억 $ 수준이며, 매년수배씩증가하고있는추세이며, 특히해조류의전세계적인산업규모는연간 10조 $ 에이름. 우리나라의경우해조류의총생산량은 2003년기준 45만 2천톤이며총생산액은 2천21억3천9백만원 ( 해양수산부 2003년 ) 이고미역, 김, 다시마, 톳, 파래의 5대해조류가전체생산량과생산액의 99% 를차지함. 우리나라는연간약 50만톤의해조류를생산하나, 부가가치가낮은 1차생산품이대부분임. 본연구를기반으로한우리전통해조류식품이가진건강기능성의커다란장점을재고함으로서식생활의서구화로인해증가하는생활습관성질환을개선하는데기여할가능성이매우큼. Ⅳ. 연구개발결과 1) 국내산해조류유래지질대사개선기능성물질의치료 / 예방기전연구약 50여종의해조류추출물의지질대사개선효능을 reporter gene assay법을이용하여스크리닝하였음. 스크리닝결과효과가뛰어난종을선별하였고, 각종에고농도로함유되어있는주요단일성분을조사하여각단일성분의지질대사개선효능을추가적으로스크리닝하여최종 3종을선별하였음. 선발된 3종 (Kaempferol, Taurine, Fucosterol) 에대하여배양세포주 ( 간, 소장, 마크로파지세포 ) 를이용한실험을수행하였으며, 그결과해조류유래세가지단일물질은 LXR의활성을증가시켜체내콜레스테롤의농도를낮추는것으로조사되었음. 이중가장효과가뛰어났던단일물질한가지 (Kaempferol) 를추가로선정하여동물실험을수행하였으며, 연구결과혈중콜레스테롤농도가감소하고, 당대사가개선되었으며, 혈관플라그면적이감소하는등지질대사가개선되고동맥경화예방에효과를보이는것으로나타났음. Ⅲ. 연구개발내용및범위 2) 경제적인대량소재화공정확립과시제품개발자원량이풍부하거나, 기존에연구된바가없는해조류를선별하여추출물을제조하고, 1세부에제공하여그효능을테스트함으로써시제품개발에적합한해조류를선정하였음. 각해조류에대해가장적합한추출조건을확립하였으며, 분획별유효성분의항산화효능분석과대량공 2 3

3 정과정을모색하였음. 마지막 3 차년도에서는해조류성분함유음료의성분최적화와주정추출 물캡슐을제작하여건강기능성식품개발가능성을선보임. 또한추가적으로지방세포주를사용 하여주요해조류추출물의지방축적억제효능을규명하였음. SUMMARY Ⅴ. 연구성과및성과활용계획 1) 연구성과본연구를통해국내특허 2건출원, SCI논문 13편투고, 국내및국제학회에서 14건의연구결과발표, 2건의언론홍보, 15명의인력을양성하는연구성과를이루었음. 2). 연구개발결과의활용방안 SCI저널, 국내외학회발표, 국내특허출원등을통한국내산해조류의우수한콜레스테롤강하효능홍보하고건강기능성식품의개발을추진하고자함. Atherosclerosis is a leading cause of death worldwide, accounting for an estimated 72 million deaths each year. Epidemiologic studies have identified elevated concentrations of low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) and reduced high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) concentrations as major contributors to atherogenesis. Current treatments aim to reverse these profiles, in part by modifying hepatic cholesterolbiosynthesis and dietary intake. Liver X receptors (LXRs), members of the nuclear receptor superfamily of transcription factors, were recently shown to promote the efflux of cholesterol from macrophages that have infiltrated the subendothelial space and to inhibit the development of atherosclerosis, and are thus considered potential therapeutic targets. Sterols are important structural components of cell membranes. Phytosterols are known to reduce serum cholesterol concentration in both humans and animals. Current National Cholesterol Education Program guidelines for cholesterol management suggest phytosterol consumption as a therapeutic option to reduce plasma cholesterol levels and atherosclerosis. A daily intake of g of phytosterol results in an average reduction in cholesterol level of up to 10 %. The cholesterol-lowering action of phytosterols is thought to occur, at least in part, through competition with dietary and biliary cholesterol for intestinal absorption by NPC1L1. Moreover, after intestinal uptake, plant sterols and their derivatives in the circulation have been shown to act as signaling molecules, notably LXR ligands (in vivo and in in vitro experiments), suggesting that phytosterols may regulate cholesterol homeostasis by multiple mechanisms. We screened 56 seaweed extract by reporter gene assay to select candidate for LXR receptor activator. The most abundant single compound in 4 5

4 marine algae, fucosterol, taurine, and kaempferol have been shown to inhibit absorption of cholesterol from the intestine. In addition, they did not alter serum or liver lipid concentrations, but increased the serum HDL-C concentration. In the present study, we confirmed that the single compounds CONTENTS form seaweed extract are indeed an LXR agonist and regulates cholesterol homeostasis in multiple cells by activating LXR target genes. Chapter 1. Introduction Chapter 2. Current state of technical development Chapter 3. Result Chapter 4. Outcome of study Chapter 5. Application plans Chapter 6. Additionally collected informations Chapter 7. References

5 목 차 제 1 장 연구개발과제의개요 제 2 장 국내외기술개발현황 제 3 장 연구개발수행내용및결과 제 4 장 목표달성도및관련분야에의기여도 제 5 장 연구개발성과및성과활용계획 제 6 장연구개발과정에서수집한해외과학기술정보 제 7 장참고문헌

6 γ γ β δ α γ β δ α β α γ β δ α γ β δ β δ α β α 10 11

7 12 13

8 14 15

9 16 17

10 18 19

11 구분 국명 학명 용매 AC003 녹조 모란갈파래 Ulva conglobata 메탄올 AC033 녹조 구멍갈파래 Ulva pertusa 메탄올 AC012 녹조 누운청각 Codium coactum 메탄올 AC013 녹조 넓청각 Codium latum 메탄올 AC014 녹조 몽우리청각 Codium contractum 메탄올 AC023 녹조 청각 Codium fragile 메탄올 AP001 갈조 톳 Hizikia fusiformis 메탄올 AP002 갈조 지충이 Sargassum thunbergii 메탄올 AP021 갈조 알쏭이모자반 Sargassum confusum 메탄올 AP027 갈조 불레기말 Colpomenia sinuosa 메탄올 AP043 갈조 참가죽그물바탕말 Dictyota coriacea 메탄올 AP032 갈조 바위수염 Myelophycussi mplex 메탄올 AP037 갈조 고리매 Scytosiphon lomentaria 메탄올 AP038 갈조 넓패 Ishige sinicola 메탄올 AP041 갈조 바위딱지 Petrospongium rugosum 메탄올 AP042 갈조 참그물바탕말 Dictyota dichotoma 메탄올 AP046 갈조 바위두둑 Leathesia difformis 메탄올 AP050 갈조 짝잎모자반 Sargassum hemiphyllum 메탄올 AP052 갈조 괭생이모자반 Sargassum horneri 메탄올 AP055 갈조 패 Ishige okamurai 메탄올 AP057 갈조 감태 Ecklonia cava 메탄올 AR001 홍조 꼬시래기 Gracilaria verrucossa 메탄올 AC002 홍조 구슬청각 Codium minus 메탄올 AR006 홍조 우뭇가사리 Gelidium amansii 메탄올 AR018 홍조 갈고리가시우무 Hypnea japonica 메탄올 AR032 홍조 참사슬풀 Champia parvula 메탄올 AR038 홍조 가는개도박 Grateloupia lanceolata 메탄올 AR041 홍조 개서실 Chondria crassicaulis 메탄올 AP103 갈조 고리매 Scytosiphon lomentaria 메탄올 AR042 홍조 참까막살 Polyopes affinis 메탄올 AR039 홍조 털도박 Polyopes lancifolius 메탄올 AR031 홍조 돌가사리 Chondracanthus tenellus 메탄올 AR014 홍조 참지누아리 Grateloupia filicina 메탄올 AR011 홍조 모로우붉은실 Polysiphonia morrowii 메탄올 AP092 갈조 왜모자반 Sargassum yezoense 메탄올 AP085 갈조 검둥감태 Ecklonia kurome 메탄올 AP062 갈조 꽈배기모자반 Sargassum siliquastrum 메탄올 AP060 갈조 그물바구니 Hydroclathrus clathratus 메탄올 AP049 갈조 왜모자반 Sargassum yezoense 메탄올 AP033 갈조 미역쇠 Petalonia binghamiae 메탄올 AP028 갈조 가리뼈대그물말 Dictyopteris prolifera 메탄올 AP026 갈조 꽈배기모자반 Sargassum siliquastrum 메탄올 AP020 갈조 쌍발이모자반 Sargassum patens 메탄올 AP017 갈조 갈래잎모자반 Sargassum pinnatifidum 메탄올 AC027 녹조 갈색대마디말 Cladophora wrightiana 메탄올 AR101 - Unknown - 메탄올 E-02 갈조 다시마 Laminaria japonica 에탄올 E-03 갈조 미역 Undaria pinnatifida 에탄올 E-04 갈조 모자반 Sargassum fulvellum 에탄올 E-05 홍조 도박 Grateloupia elliptica 에탄올 E-11 홍조 김 Porphyra tenera 에탄올 E-12 녹조 매생이 Capsosiphon fulvescens 에탄올 E-14 녹조 가시파래 Enteromorpha prolifera 에탄올 E-18 식물 나문재 Suaeda asparagoides 에탄올 E-23 녹조 염주말 Chaetomorpha oniligera 에탄올 E-24 녹조 창자파래 Enteromopha intestinalis 에탄올 α β 20 21

12 α β α β α α β α β α γ α β α α 22 23

13 μ β μ μ μ 24 25

14 μ β 추출물농도 10 (mg/ml) 2 (mg/ml) 0.4 (mg/ml) AR AR AR AR AR AR AR AR AR AR AR AP AP AR AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AC AC AC AC AC AC AC AC E E E E E E E E E E α β α 26 27

15 μ β α μ μ μ μ β α β α α β α α α α α 28 29

16 δ α α α α β 추출물농도 10 (mg/ml) 2 (mg/ml) 0.4 (mg/ml) AP AR AP AP AP AP057(a) AP057(b) AR006(a) AR006(b)

17 Raw 1st 2nd 3rd Total 32 33

18 powder Extraction Extraction Extraction G.A. Extract 1st Round 167g 1.86g 0.5g 0.65g 3.01g 2nd Round g 3.72g 2.03g 1.91g 7.66g 3rd Round g 6.74g 2.93g 1.66g 11.33g 튜브의수 (g) (g) (mg) F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F 분획 수집된 튜브무게 튜부 + 시료무게 시료의무게 34 35

19 μ β α μ μ μ μ β 36 37

20 α β α α α α α β α β α β 38 39

21 C-phycocyanin R-phycoerythin 60mg/ml mg/ml mg/ml mg/ml mg/ml Myo-inositol Taurin Quercetin Caffeic acid a-tocopherol 1uM uM uM uM uM

22 μ μ μ α γ μ μ μ 0.4mg/ml 2mg/ml 10mg/ml Negative DR-1 1 AR AR AR AR AR AR AR AR AP AR AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AP AC AC AC AC AC AC AC AC Fenofibrate 2.11 Troglitazone 4.48 AR AR AR AR

23 PPRE 1 Fenofibrate 1.68 Troglitazone mg/ml 2mg/ml 10mg/ml E E E E E E E E E E α γ α α α γ γ γ 44 45

24 α γ α δ γ γ α α α δ α γ δ α γ δ α 46 47

25 PPRE+PPARa Fenofibrate AP027 AC mg/ml mg/ml mg/ml PPRE+PPARg Troglitazone AP027 AC mg/ml mg/ml mg/ml PPRE+PPARd GW0742 AP027 AC mg/ml mg/ml mg/ml α δ α γ δ α γ α γ 48 49

26 50 51

27 52 53

28 19 species of Korean seaweed powder (20 40 mesh) Take into Erlenmeyer flask and add 80% EtOH Reflux on the water bath(40 50 ) for 3 4 hr(3 times) Filtration(Whatman No. 2) Vacuum concentration(at 40 ) 80% ethanol extracts 56 species of Korean seaweed powder (20 40 mesh) Take into Erlenmeyer flask and add 80% MeOH Reflux on the water bath(40 50 ) for 3 4 hr(3 times) Filtration(Whatman No. 2) Vacuum concentration(at 40 ) 80% methanol extracts 54 55

29 μ μ μ μ μ μ 56 57

30 l l 58 59

31 60 61

32 62 63

33 β α β 64 65

34 μ β α α α α μ μ 66 67

35 μ μ β α μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ 68 69

36 α β β α β μ α β α μ α μ α μ β α μ β α β α α α α α α β α β α β 70 71

37 μ μ α μ μ μ μ β μ μ 72 73

38 α β μ μ α α μ α α α α μ μ μ μ α 74 75

39 μ μ 76 77

40 α α α α α 78 79

41 α β β α β μ α β α μ α μ α μ μ β μ α μ β α α α α β α β μ μ α β α β 80 81

42 μ μ α α α μ μ μ α β μ α β μ μ α α μ 82 83

43 α α α β β α μ β μ μ μ μ μ μ μ 84 85

44 α μ μ μ μ α μ 86 87

45 μ α β μ μ α β α 88 89

46 α μ μ β α β α β μ μ α β β α β μ α β 90 91

47 α β α β α β μ α μ β μ μ α α μ α β α α α μ μ α β μ μ 92 93

48 α α μ α α α β μ μ α β μ μ 94 95

49 α β μ α β μ μ μ α μ α β μ μ μ μ μ 96 97

50 α β μ μ α β α 98 99

51 μ μ μ μ μ

52 μ μ γ γ

53 μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ α γ μ μ γ γ

54 α β γ γ γ γ α γ γ γ γ γ

55 γ μ γ α γ

56 γ α α μ

57

58 N (%) = 1 - A - C B

59 μ μ

60 μ μ μ α α

61 μ α α α μ

62 α β α β

63 μ μ β α μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ μ

64 α α α μ μ μ α α

65 μ μ α μ μ μ μ μ μ

66 α μ μ μ μ μ μ μ μ μ

67 μ μ μ μ μ

68 μ

69 α α

70 μ

71 α

72 μ

73 α μ (Smart Spec Plus; Bio-Rad, Hercules, CA, USA). μ μ μ

74 μ μ

75

76 μ

77 γ α μ γ α

78 μ μ γ γ α α

79 γ α γ γ γ γ μ μ γ

80 μ γ α μ γ α γ α γ α γ β γ α μ μ

81 μ

82 μ γ α δ α γ

83 γ α 추출횟수고형분함량 (Brix) 1차추출물 7.9 2차추출물 1.7 3차추출물

84 농축전추출물 (5 Brix) 농축된소재 (40 Brix) 5.7 * 2.7 농축전추출물 (10Brix) 농축된액상소재 (40Brix) 분무건조된소재 ( 분말 ) 5.7 * 분무건조조건원료투입형태노즐타입투입원료량 1.5L/hour Inlet Temp C Outlet Temp C 원. 부재료 감태추출물 사과농축물 배농축물 모과농축물 대추농축물 매실농축물 액상과당 g

85 원. 부재료 감태추출물 사과농축물 배농축물 모과농축물 대추농축물 매실농축물 액상과당 g 원. 부재료 감태추출물 사과 배 모과 농축물 농축물 농축물 대추 레몬 액상 농축물 농축물 과당 g 원. 부재료 감태추출물 사과농축물 배농축물 모과농축물 대추농축물 매실농축물 액상과당 g 원. 부재료 감태추출물 사과농축물 배농축물 모과농축물 대추농축물 레몬농축물 액상과당 g 원. 부 감태 사과 배 모과 대추 레몬복숭아 복숭아 액상 재료 추출물농축물농축물농축물농축물농축물농축물 flavor 과당 g % (w/w) 8.0 원. 부재료감태사과배모과대추매실매실액상추출물농축물농축물농축물농축물농축물 flavor 과당 g % (w/w) 8.0 원. 부감태사과배모과대추레몬복숭아복숭아액상재료추출물농축물농축물농축물농축물농축물농축물 flavor 과당 g % 8.0 (w/w) 원. 부감태사과배모과대추매실매실액상과당재료추출물농축물농축물농축물농축물농축물 flavor 0.01% g (w/w) 원. 부감태사과재료추출물농축물 배농축물 모과대추레몬액상과당농축물농축물농축물 g 원. 부감태사과배모과대추매실매실재료추출물농축물농축물농축물농축물농축물 flavor 액상과당 g % 8.0 (w/w)

86 감태 80% 주정추출물 + 부재료, 당류및향 혼합 정치 (0 ~4, 1 일 ) 원심분리 (10,000 g, 4, 10 분 ) 병입 살균 (95, 15 초 ) 냉각 제품

87 감태주정추출물분말 ( 수분함량 5% 내외임 ) 분쇄 (pin-mill, 100 mesh 이상 ) 캡슐링 하드캡슐제품 l l l α γ l δ α β δ α β l γ δ l l l l l

88 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l

89 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l

90 l

91 게재연도 2010 논문명 2011 <시사매거진, 2011년 > 논문게재 성과 : 증빙서류 첨부 180 공동저자 Jungae Jeun, Soung-Jin Houng, Hee-jin Jun, Toxicological evaluation of fucoidan Hyuck-Jin Sung-Joon from Undaria Lee pinnatifidain vitro and Chung Dong-Koen in vivo Kweon Limonene, a natural 2011 주저자 저자 교신저자 cyclic terpene, is an agonistic ligand for adenosine A2A receptors Hyo min Park Ursolic acid is a Yaoyao PPAR-α agonist that Jia, reduces hepatocyte Muhamma lipid concentrations, d Javidul but it does not bind Haque directly to PPAR-α Bhuiyan 학술지명 Phytotherapy Research Vol. 국외내 S구CI (No.) 구분 분 24(7) 국외 SCI Biochemical and Sung-Joon JJiiaHYyaoe Lee, Biophysical y ao, Lee Research Hee jin Jun Communication 404(1) 국외 SCI Hee-jin Jun, Ji Hae Lee, Minh Hien Hoang, Sung-Joon Hak-Ju Lee, Lee Dong-Ho Lee, Kwang-Yeon Hwang, Bang Yeon Hwang, Andreas Stahl 21(19) 국외 SCI 414(2) 국외 SCI 59(12) 국외 SCI 14(3) 국외 SCI Jung Kyu Lee, Hee-jin Restoration of Jun, Ji Hae autophagy by puerarin Lee, Yaoyao in ethanol-treated Jia, Byung-K Sung-Joon Minh-Hien hepatocytes via the y u Noh Lee activation of Hoang, AMP-activated protein Jung-Wan kinase Kim, Kwan-Hwa Park Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters Biochemical and Biophysical Research Communication Soung-Jin Barley Intake Induces Houng, Bile Acid Excretion by Hee-Jin Jun, Reduced Expression Minh-Hie Sung-Joon Ji-Hae Lee, J Agric Food of Intestinal ASBT n Hoang Lee Jin-Woong Chem and NPC1L1 in Choi, So-Hee C57BL/6J Mice Kim, Yong-Ro Kim Sukyung Kim, Kevin Effects of Acute Oral Dawson, Administration of Journal of Hee-Jin Sung-Joon Dal-Woong Vitamin C Choi medicinal food J un Lee on the Mouse Liver Jong-Sang Transcriptome Kim, Raymond L. Rodriguez 181

92 α α α γ

93 β

94

95

96

97

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- 1 - 11 1541000-001436-01 수출전략형신수요창출을위한홍마늘및바이오식품개발 (Development of red-garlic and its bio-food for create new market demand and develop of export items) - 1 - - 2 - - 3 - o o - 4 - o o - 5 - o α α - 6 - - 7

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: : : : : : : : : : : : - 1 -

: : : : : : : : : : : : - 1 - : : : : : : : : : : : : - 1 - Ⅰ Ⅱ Ⅲ - 2 - Ⅳ - 3 - Ⅴ - 4 - - 5 - - 6 - - 7 - - 8 - 제 1 장 연구개발과제의개요 μm mm cm cm - 9 - - 1 - - 11 - - 12 - - 13 - - 14 - 제 2 장 국내외기술개발현황 - 15 - - 16 - - 17 - - 18 - - 19 -

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