Journl of Nutrition nd Helth (J Nutr Helth) 14; 47(1): 12 ~ 22 http://dx.doi.org/1.4163/jnh.14.47.1.12 pissn 2288-3886 / eissn 2288-3959 Reserh Artile 잡곡당화음료제조최적조건탐색및항당뇨활성평가 * 이재성 1 강윤환 2 김경곤 1 윤연경 1 임준구 2 김태우 2 김대중 2 원상연 3 배무환 3 최한석 4 최면 1,2 강원대학교생명건강공학과, 1 강원대학교강원웰빙특산물산업화지역혁신센터, 2 ( 주 ) 엔에스쇼핑, 3 농촌진흥청국립농업과학원발효식품과 4 Explortion of optimum onditions for prodution of shrogeni mixed grin everges nd ssessment of nti-dieti tivity* Lee, Je Sung 1 Kng, Yun Hwn 2 Kim, Kyoung Kon 1 Yun, Yeong Kyeong 1 Lim, Jun Gu 2 Kim, Te Woo 2 Kim, De Jung 2 Won, Sng Yeon 3 Be, Moo Hon 3 Choi, Hn Seok 4 Choe, Myeon 1,2 1 Deprtment of Bio-Helth Tehnology, Kngwon Ntionl University, Gngwon -71, Kore 2 Well-Being Bioproduts RIC, Kngwon Ntionl University, Gngwon -71, Kore 3 NS Mll, Seongnm-si 463-, Kore 4 Fermented Food Siene Division, Ntionl Ademy of Agriulturl Siene, RDA, Suwon 441-853, Kore ABSTRACT Purpose: This study ws onduted to estlish the prodution onditions through optimiztion of the prodution proess of everges using Aspergillus oryze CF11, nd to nlyze voltile ompounds nd ntidieti tivity. Methods: The optimum ondition ws seleted using the response surfe methodology (RSM), through regression nlysis with the following independent vriles geltiniztion temperture (GT, X 1), shrogeni time (ST, X 2), nd dependent vrile; ΔE vlue (y). The ondition with the lowest ΔE vlue ourred with omined 45 min ST nd 5 GT. The voltile ompounds were nlyzed quntittively y GC-MS. Results: Assessment of ntidieti tivity of shrogeni mixed grin everge (SMGB) ws determined y mesurement of α-gluosidse inhiition tivity, nd gluose uptke tivity nd gluose metoli protein expression y reverse trnsriptse polymerse hin retion (RT-PCR) nd western lot nlysis. Results of voltile ompounds nlysis, 62 kinds of voltile ompounds were deteted in SMGB. Plmiti id (9.534% rtio), enzldehyde (8.948% rtio), enzyl ethyl ether (8.792% rtio), ethyl lohol (8.35% rtio), nd 2-myl furn (4.826% rtio) were undnt in SMGB. We onfirmed tht α-gluosidse inhiition tivity, gluose uptke tivity, nd gluose-metoli proteins were upregulted y SMGB tretment with onentrtion dependent mnner. Conlusion: Shrogeni mixed grin everge (SMGB) showed potentil ntidieti tivity. Further studies will e needed in order to improve the tste nd funtionlity of SMGB. KEY WORDS: response surfe methodology, voltile ompounds, shrogeni mixed grin everge, α-gluosidse, nti-dieti tivity. 서론 경제성장과 더불어 삶의 질적 향상은 건강 및 웰빙에 대한 관심을 높이고 있다 현재 건강 기능성 생활필수품 식품 화 장품 등의 다양한 제품들이 개발되고 있으며 기존의 건강에 도움을 주던 의약품을 비롯한 의료제품들을 대체하고 있다 많은 생리활성 유효성분이 식물류에 함유되어 있다고 밝혀지고 있으며 다양한 연구를 통해 인체에 대한 안전성과 효능이 확인되고 기능성 제품으로 개발되고 있다 또한 천연추출 * - : 14 The Koren Nutrition Soiety - - - -
Journl of Nutrition nd Helth (J Nutr Helth) 14; 47(1): 12 ~ 22 / 13 물로부터 유효물질을 분리하고 이용도를 높이기 위한 공정의 개발과 함께 음료 캡슐화 정제 등의 건강기능성 식품으로의 개발도 증가하고 있다 당뇨는 췌장의 β세포 감소에 의한 인슐린 분비저하로 나타나는 제 형 당뇨병과 인슐린 분비저하와 인슐린 저항성에 의한 제 형 당뇨병으로 구분 된다 당뇨는 다양한 만성 합병증을 유도하는 것으로 알려져 있다 현재 당뇨를 근원적으로 치료할 수 있는 방법이 개발되어 있지 않은 실정이며 운동 및 식사요법과 함께 약물 요법이 활용되고 있다 약물 요법으로 인슐린제제 경구용 혈당강하제 등이 활용되고 있으나 저혈당 유발 인슐린 분비기능 상실 위장장애 등의 다양한 부작용 문제로 최근 상대적으로 부작용이 적으며 항당뇨 효능을 가지는 천연 소재를 찾고자 하는 연구가 진행되고 있다 최근연구에서는 경구 투여된 포도당의 를 흡수하고 공복상태에서 신체가 필요로 하는 포도당의 를 공급하는 간의 포도당 흡수와 그에 의한 혈당강하기전에 관한 연구의 필요성이 증가하고 있다 그중 당뇨로 인해 활성이 저하된 간세포에 효소 활성을 증가시키거나 효소 발현을 증가시켜 항당뇨 효능을 평가하는 연구가 진행되고 있다 또한 간의 포도당 흡수와 혈관으로의 방출에 주요한 역할을 하는 - 에 관한 연구결과 와 의 활성화를 통한 간세포 - 의 에 대한 연구결과가 발표되었다 이러한 기초연구를 바탕으로 천연물 또는 식품을 통한 혈당 조절제품의 개발은 당뇨환자의 절제된 식생활 습관에 의해 저하된 삶의 질을 개선하는 주요방법이 될 것이며 따라서 이에 대한 연구가 최근 과학적인 연구접근법과 함께 증가하고 있는 추세다 저자는 이전 연구에서 Aspergillus oryze 을 포함한 Aspergillus idus Rhizopus delemr Rhizopus oryze 등 다양한 균주를 이용하여 당화 를 제조하여 쌀과 함께 메밀 조 기장 수수를 모두 혼합한 원료량의 를 첨가하여 에서 시간 동안 당화하여 잡곡당화음료를 제조하였고 제조된 음료들 간의 항산화 활성을 비교하였다 잡곡당화음료에는 폴리페놀과 플라보노이드 성분이 함유되어 있었으며 항산화 활성이 균주에 따라 달리 나타난 것을 보고하였다 또한 제품 개발과정에서 가장 중요한 평가요소인 색 맛 향의 품질평가에서 Aspergillus oryze 균주를 이용하여 제조한 음료가 가장 우수한 것으로 평가되었다 따라서 본 연구에서는 Aspergillus oryze 균주를 이용하여 제조한 잡곡당화음료의 혈당조절기능을 통한 당뇨환자들의 삶의 질 개선을 위한 기능성 식품 개발의 기초자료를 제공하고자 중심합성계획법에 의해 최적 당화조건을 설정 하고 제조된 잡곡당화음료의 향기성분 분석 및 항당뇨 활성 을 확인하고자 하였다 연구방법 당화조건최적화를위한중심합성실험계획본 실험에서는 잡곡당화음료의 당화 최적 조건을 설정하기 위해 반응표면분석법 을 사용하였다 추출조건에 대한 실험계획은 중심합성계획 을 사용하였으며 반응표면분석을 위해 을 사 용하였다 실험계획은 당화공정에서 중요한 변수로 고려되는 인자 즉 당화온도 호화시간 를 중심합성계획에 따라 과 같이 구간으로 설정하 여 음료 개발을 실시하였다 또한 이들 요인변수에 의해 영향 을 받는 종속변수 는 가용성고형분 으로 하였으며 이들은 회 반복 측정하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하 였다 최적당화조건예측조건별 당화음료의 최적 당화조건 예측은 에 대한 했을 때 임의의 중심점을 최적 조건으로 예측하고 회귀식에 대입하여 예측 값을 설정하였다 향기성분분석잡곡당화음료의 향기성분을 분석하기 위한 는 - - 는 를 사용하였고 와 - 은 각 각 - μ Tle 1. Centrl omposite design for rix on shrogeni mixed grin everge (SMGB) with geltinztion temperture nd shrogeni time Smple X1 X2 1 5 2 5 3 5 4 5 64.1 6 5 7 5 68.3 8 5 9 35.9 1 5 11.7 11 12 13 X1: Geltinztion temperture ( ), X2: Shrogeni time (min)
14 / 잡곡당화음료의제조와항당뇨효능평가 을 사용하였으며 로 분석하였다 온도는 에서 분간 유지한 다 음 까지 분당 속도로 올려 분간 유지한 다음 까지 분당 속도로 올렸고 분 유지한 다음 까지 분당 분의 속도로 올린 후 분간 유지하였다 시료 주입구 와 검출기 온도는 각각 로 하였고 는 을 사용하여 의 유속이 되도록 조절하였다 - 의 검출기 분석조건은 시료의 이온 화는 방법으로 하였다 는 로 하여 진행하였으며 각 시료의 의 를 얻은 후 와 을 비교하여 문헌상에 보고된 데이터 와 비교하여 각각의 향기성분을 동정하고 를 이용하여 함 량을 확인하였다 α-gluosidse 활성측정 α- 는 - 의 을 구입하여 사용하였다 α- - 활성억제 측정은 in vitro 에서 기질과의 반응역학분석 방법으로 억제율을 측정하여 소재의 혈당 조절 기능을 규명하였다 인 - - α- - 를 에 첨가한 후 α- 활성 억제 실험을 할 시료를 넣고 그 혼합액에 을 첨가 후 에서 분간 반응시키고 를 첨가하여 반응을 종결시켜 을 에서 측정하여 α- 활성의 억제정도를 측정하였다 세포주배양간암 세포주인 는 한국 세포주 은행 으로부터 분양 받아 사용하였다 세포는 배지에 인 로부터 유리되어 나오는 반응 생성물인 - - - 가 첨가된 배지를 사용하여 및 조건에서 배 양하였다 Gluose uptke 잡곡당화음료의 처리에 따른 세포의 변화는 을 이용하여 수행하였다 즉 세 포를 - 에 로 분주한 뒤 시간 동안 배양한 후 가 포함되지 않은 배지로 교체하여 시간 더 배양하였다 배양된 세포는 가 포함되어 있는 로 교체하였다 분 후 μ 의 인슐린과 잡곡당화음료를 처리하여 분간 동안 더 배양한 다음 - 를 분간 처리하였 다 세포에 μ 와 μ 를 처리 한 후 에서 시간 동안 반응한 후 를 이 용해 세포를 회수하였다 에서 분간 가열한 후 차갑게 식혔으며 를 첨가하였다 에서 초간 원심분리하고 상층액을 취하였으며 각각의 에 - μ - - - - μ μ 를 첨가한 후 분 동안 반응을 시켰으며 를 사용하여 에서 흡광도를 측정하 였다 Totl RNA 추출및 DNA 합성 세포를 - 에 으로 분주 한 뒤 시간 동안 배양한 후 잡곡당화음료를 각 농도별로 처리하여 시간 동안 더 배양하였다 잡곡당화음료가 함유된 배지를 제거한 후 - 를 각 에 씩 분주하여 세포를 한 후 에 보관하였다 보관된 시료를 실온에서 녹인 후 - μ 를 분주하여 초간 섞었다 그 후 분간 원심분리 하여 상층액을 μ 이 들어 있는 튜브에 옮겨 섞었다 다시 분간 원심분리 하였고 그 상층액을 제거한 후 과 - 를 로 섞어 만든 를 각 튜브에 씩 분주하여 에서 분간 원심분리한 뒤 상층액을 제거한 뒤 실온에서 건조시켰다 를 μ 씩 분주하여 녹인 후 μ 에 를 μ 를 첨가하여 에서 흡광 측정 하여 양을 정량하였다 를 합성하기 위하여 를 이용하였다 추출한 μ 와 로 μ 을 맞추고 에서 분간 반응시킨 후 - 완충용액 μ μ 를 섞어 μ 씩 각 에 더한 후 에서 분 에 서 분 에서 분간 반응시켜 를 합성하였다 RT-PCR 항당뇨 관련 주요 효소들의 발현량을 측정하기 위
Journl of Nutrition nd Helth (J Nutr Helth) 14; 47(1): 12 ~ 22 / 15 하여 로 - 을 실시하였다 실험에 사용한 는 와 같다 에 - μ μ 와 μ 를 각각 μ μ 합성한 - μ 를 첨가하여 잘 섞은 후 를 실행하였으며 각각 의 의 조건은 과 같다 산물은 가 첨가한 에 에서 분간 전기영동 후 자외선 광으로 유전자 발현 정도를 알아 보았다 그 밴드의 강도를 소프트웨어를 이용하여 분석 정량하 였다 Western lot nlysis 세포를 - 에 로 분주한 Tle 2. PCR primer sequenes Gene Primer Sequene (5 3 ) GK Forwrd ACC GCA AGC AGA TCT ACA AC TGG GGT GCA GCT TGT ACA PDH Forwrd AAT CCA ACT GGT TAC TTT TGA AGA AAG AGC TGA GCA GCT GTG TAA ACL Forwrd AAC TTG GTC TCG TTG GGG TC CGT GGT GGA ACA GGA CGT AG GLUT-2 Forwrd GAT GAA CTG CCC ACA ATC TC CTG ATG AAA AGT GCC AAG TG GLUT-4 Forwrd GTT AAT CGG CAT TCT GAT CG GTG AAG ACT GTG TTG ACC AC ACC Forwrd GAG CCT GAG AAA CGG CTA C CCC ATT ATT CCT AGC TGC G β-tin Forwrd ACA GGA AGT CCC TTG CCA TC AGG GAG ACC AAA AGC CTT CA 뒤 시간 동안 배양한 후 잡곡당화음료를 처리하여 시간 동안 더 배양한 다음 - - 를 이용하여 에서 용해시킨 후 원심분리 하여 얻은 단백질 농도를 측정하였다 동일한 양의 단백질 μ 과 β- 를 포함한 를 로 혼합한 후 에서 분간 가열하였다 그 단백질은 - - 를 이용하여 - 후 하나는 - - 로 염색하였고 다른 하나는 μ 으로 단백질을 전이하였다 비특이적 단백질 결합 부분은 과 탈지분유를 함유한 - 에 시간 동안 반응시킴으로써 하였다 그 후 - 및 - 차 가 첨가된 에서 시간 동안 반응한 후 - - 로 분간 차례에 걸쳐 세척하였다 그런 다음 은 차 - - 가 첨가된 용액을 넣고 상온에서 시간 동안 혼합한 후 분 단위로 차례에 걸쳐 세척하였다 발색은 - 를 이용하여 - 필름에 감광시켰다 그 밴드의 강도는 - 소프트웨어를 이용하여 분석 정량하였다 내부표준단백질은 을 사용하였다 Tle 3. PCR ondition of eh primer Gene Pre-denturtion Denturtion Anneling Extension Finl extension GK 94 3 se 58 3 se 72 3 se 38 yle PDH 94 3 se 5.8 3 se 72 3 se 28 yle ACL 94 3 se 55 3 se 72 3 se 23 yle GLUT-2 94 3 se 59 3 se 72 3 se 26 yle GLUT-4 94 3 se 59 3 se 72 3 se 3 yle ACC 94 3 se 47 3 se 72 3 se 25yle β-tin 94 3 se 55 3 se 72 3 se 18yle
16 / 잡곡당화음료의제조와항당뇨효능평가 통계처리실험에서 얻어진 결과의 통계적 유의성은 - 을 이 용하여 실험군당 ± 으로 표시하였고 각 농도의 평 균차의 통계적 유의성을 < 수준에서 - 에 의해 검정하였다 결 당화최적화실험조건탐색중심합성계획에 의해 당화온도 와 호화시간 에 따 른 에 대한 회귀식과 반응표면 분석에 의해 최적당 화조건을 예측하였다 당화 결과는 에 나타내었으며 결과를 이용한 반응표면 회귀식은 에 나타내었다 에 대한 회귀식의 는 이고 이내의 유의수 준에서 유의성이 인정되었다 개 구간에서의 당화조건에 따른 의 최대값은 이었고 각각의 당화조건에 따른 에 대한 반응표면 결과는 에 나타내었다 당화온도 에서 최대값을 나타내었으며 호화시간은 분에 서 최대값을 나타내었다 에 대해 당화조건을 고려하여 능선분석한 결과 당화온도 호화시간 분 일 때 최대값은 일 것으로 예상되었으며 호화시간보다는 당화온도가 더 많은 영향을 미쳤을 것으 로 사료 된다 Tle 4. Centrl omposite design for rix on SMGB with geltinztion temperture nd shrogeni time 과 Smple X1 X2 Brix 1 5 16.6 2 5 16.6 3 5 16.6 4 14.6 5 64.1 14.5 6 5 16.6 7 5 68.3 16.6 8 5 16.7 9 35.9 13.9 1 5 11.7 15.7 11 15.2 12 14.1 13 14.8 향기성분분석결과잡곡당화음료를 법으로 추출하여 - 로 분석한 결과 총 가지의 휘발성 향기성분이 동 정되었으며 나타난 성분을 에 나타내었다 동정된 성 분은 종 종 종 종 종 종과 및 를 포함한 기타 종 으로 총 종이 동정되었으며 종의 미지 성분으로 나타났 다 등이 주요 성분 으로 검출되었다 α-gluosidse 활성억제효능 Aspergillus oryze 을 이용하여 제조한 잡곡당화 Brix 16 15 14 13 Surfe plot of rix vs ST, GT 5 Gelniztion temperture ( ) Shrogeni time (min) Fig. 1. Response surfe plot of Brix on the SMGB s funtions of gelniztion temperture nd shrogeni times. Shrogeni time (min) 5 3 Contour plot of rix vs ST, GT 45 5 55 Gelniztion temperture ( ) Fig. 2. Contour mp of optimzied onditions for the rix of SMGB s funtions of gelniztion temperture nd shrogeni times. Brix < 13 13? 14 14? 15 15? 16 > 16 Tle 5. Polynomil eqution lulted for Brix y RSM progrm for SMGB Responses Polynomil eqution R 2 p-vlue Brix Y= 1 6.62 +.2186 X1 +.3216 X2-1.335 X12 -.36 X22 -.25 X1X2.9646.1 X1: Geltinztion temperture ( ), X2: Shrogeni time (min)
Journl of Nutrition nd Helth (J Nutr Helth) 14; 47(1): 12 ~ 22 / 17 Tle 6. Predited levels of optimum onditions for the mximized nd minimized responses of vriles y the ridge nlysis of their response surfe Response Shrogeni ondition X1 X2 Estimted responses (Mx) Morphology Brix 5.71 45.12 16.6876 Mximum point X1: Geltinztion temperture ( ), X2: Shrogeni time (min) Tle 7. Regression nlysis for regression model of Brix in shrogeni ondition of SMGB Extrt ondition F-rtio X1 194.13 X2 14.12 X1: Geltinztion temperture ( ), X2: Shrogeni time (min) Tle 8. Voltile ompouds of SMGB Compound % pek re of flvor omponents in SMGBs Plmiti id 9.534 Benzldehyde 8.948 Benzyl ethyl ether 8.792 Ethyl lohol 8.35 2-Amyl furn 4.826 Aldehyde C-6 (Hexnl) 3.243 Aetoin 3.5 D-Limonene 2.828 Aldehyde C-9 (Nonnl) 2.687 Furfurl 2.39 Myristi id 2.131 Aeti id 1.938 4-vinyl Guiol 1.56 2-Ethyl Hexnol.844 Germrene-D.695 Sliyli ldehyde.664 Aldehyde C-7 (Heptnl).598 Dihydro Benzofurn.541 Isovleri id.5 Methyl propyl ketone.473 2-Heptnone.473 Isomyl ette.468 2-Otnone.468 Hexnoi id.434 2-Butyl furn.424 2-Ethyl furn.419 1-Oten-3-ol.372 P-ymene.371 Ethyl prylte.358 Otnoi id.326 Benzyl lohol.256 Linlool.25 Nonnoi id.216 Non identified omponents 3.763 α-gluosidse inhiition tivity (% of ontrol) 8 7 5 3 1 음료의 α- 활성 억제 실험결과는 와 같다 농도에 따른 α- 활성억제능을 측정한 결과 α- - 억제제로 시판중인 의 활성은 에서 각각 ± ± ± 의 활성 을 나타내었으며 잡곡당화음료에서는 ± ± ± 의 활성을 나타내었다 잡곡당화음료와 모두 농도 의존적으로 활성이 증가하는 것으로 조 사되었다 Arose Asp. CF 11 Fig. 3. Effet of SMGB on α-gluosidse inhiition tivity. Vlues re men ± stndrd devition of triplite determintion, different letters on the rs (-) indite signifint differenes (p <.5) y Dunn's multiple rnge test. Gluose uptke 및관련유전자및단백질발현잡곡당화음료가 세포에 와 관련 유전자 변화에 미치는 영향을 측정한 결과는 와 같다 실험결과 대조군 과 비교하였을 때 증가한 것으로 나타났으며 잡곡 당화음료와 인슐린이 처리된 군은 인슐린 단독처리군에 비 하여 약 증가한 것을 관찰하였다 간세포의 주요 인 - 와 - - - 의 발현을 확인한 결과 잡곡 당화음료의 처리에 의해 증가하는 것을 관찰할 수 있었으며 - 의 경우 의 농도에서 증가하였고 - 는 에서 증가하였다 - 와 - 의 발현 증감을 조사한 결과 - 의 경우 에서 증가하였고 - 는 에서 증가하는 것으로 관찰되었다 Glouse metolism 관련유전자및단백질발현잡곡당화음료의 처리에 따른 세포의 - 와 증감을 조 3 mg/ml 5 mg/ml 1 mg/ml
18 / 잡곡당화음료의제조와항당뇨효능평가 사한 결과 모든 효소의 발현이 잡곡당화음료처리에 의해 증가하는 것으로 관찰되었다 의 경우 에서 증가하였고 의 경우 에서 증가하였다 와 증감을 조사한 결과 의 경우 에서 의 경우 에서 증가하였다 Ftty id synthesis 관련 mrna 발현잡곡당화음료가 세포의 - - 증감에 미치는 영향 A 3 Norml Insulin 2.5 d Fold-indution of gluose uptke (2-DGP) 2 1.5 1.5 Control Asp. CF 11 B 35 Control 3 mg/ml 5 mg/ml 1 mg/ml Control 3 mg/ml 5 mg/ml 1 mg/ml 3 GLUT-2 GLUT-4 β-tin Fold-indution of mrna expression (% of ontrol) 25 15 1 5 GLUT-2 GLUT-4 1 Control 5 mg/ml C GLUT-2 GLUT-4 GAPDH Control 5 mg/ml Fold-indution of gluose uptke key enzyme protein expression (% of ontrol) 1 1 8 Fig. 4. Mesurement of gluose uptke tivity nd GLUT-2, -4 expression in HepG2 ell. A: Effet of SMGB (Asp. CF11) on gluose uptke. B: Effet of SMGB on GLUT-2, GLUT-4 mrna expression. C: Effet of SMGB on GLUT-2, GLUT-4 protein expression. Vlues re men ± stndrd devition of triplite determintion, different letters on the rs (-d) indite signifint differenes (p <.5) y Dunn s multiple rnge test. GLUT: Gluose-trnsporter. GLUT-2 GLUT-4
Journl of Nutrition nd Helth (J Nutr Helth) 14; 47(1): 12 ~ 22 / 19 A 18 1 Control 3 mg/ml 5 mg/ml 1 mg/ml Control 3 mg/ml 5 mg/ml 1 mg/ml 1 GK PDH β-tin Fold-indution of mrna expression (% of ontrol) 1 1 8 GK PDH 1 B Control 3 mg/ml GK PDH GAPDH Control 3 mg/ml Fold-indution of protein expression (% of ontrol) 1 1 8 GK PDH Fig. 5. Mesurement of glyolyti key enzyme expression in HepG2 ell. A: Effet of SMGB on GK nd PDH mrna expression. B: Effet of SMGB on GK nd PDH protein expression. Vlues re men ± stndrd devition of triplite determintion, different letters on the rs (-) indite signifint differenes (p <.5) y Dunn s multiple rnge test. GK: gluokinse, PDH: pyruvte dehydrogense. 을 조사한 결과 두 효소 모두 에서 가장 큰 발현 양을 나타내었다 의 경우 에서 증가하였고 의 경우 에서 증가하였다 고찰 Aspergillus oryze 균주를 이용하여 잡곡당화음료 제조시 는 당화온도가 높아질수록 증가하다가 이상 온도에서 감소를 보였으며 추출시간에 따라 증가하다가 분 이후로 서서히 감소하였다 이는 당화 효소의 활성 최적 온도에 의한 것으로 판단된다 등 은 글루코오스 수율은 효소 사용량 기질 농도 온도 등에 매우 민감하며 최대 글루코오스 수율을 얻기 위해서는 최적 온도 및 조건에서 효소 사용량을 높여야 한다고 하였으나 효소 사용량의 증가는 비용 증가로 이어지기 때문에 적절한 최대 글루코오스 수율 내에서 효소 사용량을 최소화하는 공정을 만드는 것이 중요하다고 하였다 이에 본 실험결과는 일정량의 당화효소를 이용한 최대 당화효율을 당화온도와 추출시간을 이용하여 최적화함으로서 생산 공정의 기초자료를 확보할 수 있었다 휘발성 향기성분의 추출방법에는 및 법 등이 있으며 법은 소량의 용매로 추출하며 향기의 손실이 적지만 추출하는 동안 고온을 유지하므로 주요 성분이 분해될 수 있다 분석법은 휘발성분을 흡착제에 흡착시킨 후 추출 및 농축단계를 거치지 않고 바로 에 투입함으로서 비점이 낮은 향기성분 분석에 주로 이용되고 있다
/ 잡곡당화음료의제조와항당뇨효능평가 25 Control 3 mg/ml Control 3 mg/ml 5 mg/ml 1 mg/ml 5 mg/ml 1 mg/ml ACL ACC β-tin Fold-indution of mrna expression (% of ontrol) 15 1 5 ACL ACC Fig. 6. Effet of SMGB on ACL nd ACC mrna expression in HepG2 ell. Vlues re men ± stndrd devition of triplite determintion, different letters on the rs (-) indite signifint differenes (p <.5) y Dunn s multiple rnge test. ACL: ATP-itrte lyse, ACC: Aetyl-CoA roxylse. 분석법은 시료를 건조할 필요 없이 분석할 수 있으므로 건조로 인한 향기성분의 심한 손실을 가질 수 있는 시료의 경우 생체로 분석할 수 있다는 장점을 지니고 있다 와 은 Aspergillus oryze 누룩으로 담금한 탁주 술덧의 발효과정 중 휘발성 향기성분을 분석한 결과 종 종 종 종 기타 종 등 종의 휘발성 향기성분이 동정하였으며 휘발성 향기성분의 면적 비율을 확인한 결과 가 류로 나타났다 본 실험에서는 Aspergillus oryze 균을 발효가 아닌 당화과정에 사용하여 음료를 개발하였기 때문에 휘발성 향기성분을 분석한 결과 류는 종으로 종류와 함량이 와 의 연구결과와 비교하여 낮았으며 면적 비율을 확인한 결과 등이 주요 성분으로 검출되었다 향은 색깔 및 질감과 함께 주요한 관능적 요소 중 하나로 식품의 상품가치를 평가 및 향상시킬 수 있는 요소이다 등 은 식혜 제조 공정에서 엿기름을 첨가하면 엿기름으로부터 추출되어 나오는 에 의해 당화작용이 일어나고 쌀 전분과 찹쌀 전분 등이 당화되어 등으로 전환되며 식혜 특유의 감미와 풍미가 생성되는 것으로 보고하였다 본 실험 결과 Aspergillus oryze 을 이용하여 잡곡을 당화 시키는 과정에서 잡곡당화음료의 고유 향이 생성된 것을 확인할 수 있었으며 향후 관능평가결과를 개선하여 제품화에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다 당뇨는 고혈당이 특징인 질환으로서 췌장 의 β세포의 인슐린 분비부족 혹은 인슐린 수용체 이상으로 인한 인슐린 저항성에 의해 발병하게 된다 β세포의 기능 저하는 당대사와 관련된 효소 활성을 정상적으로 유도하지 못하게 되며 에너지원으로 사용되는 당이 세포 속으로 유입되지 못해 고혈당 상태가 지속 된다 세포는 증식율이 빠르고 의 기능을 모두 가지고 있어 대사 관련 연구에 선호되는 세포로 최근 당뇨 비만과 같은 대사증후군에 관한 연구가 보고되고 있다 등 은 코코아로부터 추출한 와 이 세포 내 - 를 인산화시켜 를 증가시켰다고 보고하였으며 등 은 당뇨치료제인 의 처리가 세포의 활성을 증가시켰다고 보고하였다 본 연구에서도 를 이용하여 잡곡당화음료의 항당뇨 활성을 평가하고자 하였다 세포내 당 흡수는 에 의해 조절되며 는 발현 위치 기질 등에 따라 종으로 구분 된다 사람 간조직과 세포에서 발현되는 중에는 간에서 가장 많은 발현 양을 보이며 포도당의 항상성유지 역할을 하는 - 와 인슐린 신호기전에 의해 포도당흡수기능을 수행하는 - 가 있다 - - - 는 인슐린 작용과 무관하게 혈중 포도당을 세포 내로 유입시키고 - - 는 증가되어 혈중 포도당을 인슐린 신호에 의해 세포 내로 유입시키는 역할을 한다 이러한 의 발현이 증가된다면 혈중 당 유입량이 증가되어 혈당은 저하될 수 있다 또한 - 와 - 의 발현에 여향을 미치는 소재의 개발은 향후 소장 근육 및 지방조직에서 포도당 흡수 및 대사에 미치는 영향을 연구할 기초자료가 될 수 있다 본 연구결과 잡곡당화음료을 이용하여 증감과 - - 및 발
Journl of Nutrition nd Helth (J Nutr Helth) 14; 47(1): 12 ~ 22 / 21 현을 확인한 결과 인슐린 유무에 관계없이 가 증가하고 - 의 가 급격히 증가하는 것으로 나타났으며 - 의 는 - 보다는 낮았지만 유의한 증가를 보였다 - 및 - 의 단백질 발현은 와 같이 잡곡당화음료에 의하여 유의한 증가효과를 나타내었다 이는 잡곡당화음료의 처리가 세포의 - - 와 발현을 증가시켜 세포외부에 존재하는 - 를 세포 내로 유입시킬 수 있음을 의미한다 는 간과 췌장 베타세포에 존재하며 - 를 - - 로 인산화 시키는 효소로 간에서 합성에 관여하여 혈중에 존재하는 과잉의 를 소모하고 당대사와 인슐린 분비를 조절하는 인자이다 는 가 미토콘드리아 막을 통과하여 들어오면 호기성 물질대사의 중심 경로인 로 들어가 에너지 대사에 사용 될 수 있도록 - 로 산화시키는 효소이다 등 과 등 은 동충하초에서 추출한 유효성분이 - 활성을 유의적으로 증가시켰다고 보고하였으며 당뇨환자에게 동충하초 인진쑥 메밀쌀 열수추출물의 혼합물섭취가 혈당강하 효능이 있다고 보고하였다 본 실험에서는 잡곡당화음료가 내의 의 와 의 발현을 증가 시키는 것을 확인하였으며 이는 잡곡당화음료가 세포내로 흡수된 를 소모시킬 수 있으며 잠재적으로 혈당강하 효능이 있음을 의미한다 와 은 가 을 통해 에너지를 생성하고 잉여의 를 지방으로 전환 저장하는데 관여하는 효소이다 잡곡당화음료의 처리가 내 와 의 또한 증가시키는 것으로 나타났다 - 와 의 연구에서는 당뇨유발흰쥐에서 의 감소가 관찰되었으며 등 은 당뇨가 유발된 흰쥐의 저하된 효소의 활성 회복을 통해 항당뇨 효능을 이끌 수 있다는 연구결과를 발표하였다 이는 및 의 활성화를 통해 항당뇨 효능이 사람에서도 유도될 수 있음을 의미한다 그러나 지속적인 및 의 활성화는 간조직내의 지방 축적을 통한 또 다른 대사적 문제를 유발 시킬 수 있으므로 일정부분의 당 섭취량 조절이 필요할 것이다 상기 결과들을 토대로 잡곡당화음료는 α- 활성 억제작용을 통해 소장 내 탄수화물 분해를 억제하여 급격한 혈당상승을 억제하고 간세포의 흡수를 증가시키고 흡수된 는 대사에 이용하도록 유도하며 과잉된 는 지방으로 전환 저장하여 잠재적인 혈당강하를 유도할 수 있음을 예측할 수 있다 본 실험 결과 잡곡당화음료 개발조건 최적화 및 향기성분 분석을 통한 관능평가부분 개선방향 제시를 위한 기초자료 를 확보하였으며 항당뇨 활성을 검증함으로써 기능성음료 개 발의 가능성을 확인할 수 있었다 차후 잡곡당화음료의 맛 및 품질 개선에 대한 연구와 함께 다양한 기능성 평가에 대한 연 구가 더 진행되면 당뇨환자의 삶의 질 개선에 도움을 줄 수 있 는 식품의 개발이 가능해질 것이다 요 본 연구에서는 Aspergillus oryze 균주를 이용하 여 잡곡당화음료 개발조건의 최적화와 향기성분을 분석하고 항당뇨 활성을 확인하고자 하였다 중심합성실험계획법에 의 해 당화온도 호화시간 분이 최적 당화조건으로 선정되었으며 당화온도가 호화시간에 비하여 증가에 더 많은 영향을 미치는 것으로 확인되었다 잡곡당화음료의 휘발성 향기성분은 가지 동정성분과 가지의 미지 성분이 분석되었다 소장 내 당흡수와 관련된 α- 활성억 제능은 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타났다 세포의 활성을 확인한 결과 인슐린에 관계없 이 가 증가하였으며 관련 단백질인 - - 의 발현 또한 증가하는 것으로 나타났다 세포 내 당소모대 사 관련 효소인 와 도 증가하는 것으로 나타났으며 잉 여로 남은 를 지방으로 전환 저장하는 유 전자도 증가하는 것으로 나타났다 이를 통해 잡곡당화음료 가 와 세포 내 당소모대사 증가를 도우며 남 는 를 지방으로 전환 저장시키는데 도움을 줄 것으로 사료된다 약 Referenes 1. Lee SE, Seong NS, Bng JK, Prk CG, Sung JS, Song J. Antioxidtive tivities of Koren mediinl plnts. Koren J Med Crop Si 3; 11(2): 127-134. 2. Kng JR, Lee SJ, Kwon HJ, Kwon MH, Sung NJ. Estlishment of extrtion onditions for the optimiztion of the lk grli ntioxidnt tivity using the response surfe methodology. Koren J Food Preserv 12; 19(4): 577-585. 3. Hwng EY, Kim DH, Kim HJ, Hwng JY, Prk TS, Lee IS, Son JH. Antioxidnt tivities nd nitri oxide prodution of mediine plnts in Gyeongsngukdo (Crthmus tintorius seed, Cyperus rotundus, Shizonepet tenuifoli, Polygontum odortum vr. pluriflorum, Peoni ltiflor). J Koren So Appl Biol Chem 11; 54(3): 171-177. 4. Kim DI, Hong JH. Optimiztion of ethnol extrtion onditions for funtionl omponents from Lespedez unet using response surfe methodology. Koren J Food Cookery Si 12; 28(3): 275-283.
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