Monascus purpureus MK2를 이용하여 수용성 홍국 천연색소 생산을 위한 최적 배양조건에 대한 연구 결과, 탄소원으로 wheat flour 3.0% 첨가, 질소원으로 $NaNO_3$ 0.15%, 인산염으로 $K_{2}HPO_4$ 농도가 0.2% 및 $MgSO_4\;7H_{2}O$의 농도가 0.05%일 때 가장 높은 수용성 홍국 천연색소 생성을 나타내었다. 또한 배양온도는 $30^{\circ}C$, 초기 pH가 7.0, 진탕속도 130 rpm 및 배양시간 7일 일 때 수용성 홍국 천연색소의 생성능은 모 균주의 생성능인 3.12 unit(황색), 1.87 unit(오렌지), 1.77 unit(적색)에 비해 각각 9.33, 19.70, 27.64배 높은 29.10 unit(황색), 36.84 unit(오렌지), 48.92 unit(적색)로 가장 높은 수용성 홍국 천연색소의 생성능을 나타내었다.
Monascus pilosus KCCM 60084를 백태와 서리태에 각각 접종시켜 $30^{\circ}C$에서 발효한 후, 홍국발효 콩에 함유된 미량의 생리활성물질에 대한 영향을 측정하였다. 천연 스타틴 성분인 mevinolin은 발효 전의 미 검출에서 홍국 발효 20일 후에 건조시료 g당(${\mu}g/g$ DW) 최대 $568.18{\mu}g$ 생산하였고, CoQ10의 함량은 발효전의 농도에 비해 발효 20일 후에 백태와 서리태 모두 2배 이상 증가하여 각각 $65.59{\pm}9.53$과 $54.92{\pm}5.27{\mu}g$으로 나타났다. 토코페롤 함량은 홍국발효에 의해 뚜렷한 변화가 관찰되지 않았다. 발효 전의 백태에 함유된 총 토코페롤 함량은 $312.87{\mu}g$으로 서리태의 $256.76{\mu}g$ 보다 약 22% 더 높았으며(p<0.05), 가장 많이 함유된 토코페롤 종류는 ${\gamma}$-토코페롤로 전체 농도의 약 55%을 차지 하였다. 따라서 홍국발효는 콩의 메비놀린과 CoQ10 성분의 농도를 발효과정을 통해 변화시키는 것으로 나타났다.
홍국 추출물(MPE)이 알코올대사에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보기 위하여 흰쥐에 10% ethanol에 홍국 추출물을 1%, 2.5%, 5% 함유시킨 것을 1개월간 음용시킨 뒤, 처치하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 홍국 추출물을 첨가시킨 실험군은 정상군에 비하여 체중 증가율이 다소 낮게 나타났으며 이들 실험군 간에는 별다른 차이를 볼 수 없었다. 알코올만 투여한 대조군 및 홍국 추출물 함유 알코올 섭취군 모두 간 기능에 별다른 이상이 나타나지 않았다. 간 조직 중 alcohol dehydrogenase(ADH) 활성은 알코올 투여군이 정상군보다 87%의 유의한 증가를 보였으며 홍국 추출물 1, 2.5 및 5% 함유해서 알코올을 음용시킨 Monascus군은 알코올만 섭취한 대조군에 비해 각각 34, 29 및 21% 증가하였다. Aldehyde dehydrogenase(ALDH) 활성에 있어서는 1% Monascus군은 대조군에 비해서 32%의 유의한 증가를 보였으며, 2.5% 및 5% Monascus군 역시 대조군에 비해 증가되는 경향을 보였다. 이들 효소를 반응속도적인 측면에서 관찰해 볼 때, 1, 2.5 및 5% Monascus군은 대조군에 비하여 ADH의 Km치가 각각 40, 30 및 19% 감소되었으며, Vmax치는 알코올 투여군인 대조군은 정상군(8.26 nmole/min/mg protein)보다 43% 높게 나타났으며, 홍국 추출물함유 알코올음용군과 알코올단독음용군 간에 별다른 차이가 나타나지 않았다. 그리고 ALDH의 Vmax치는 대조군에 비해서 1, 2.5, 5% Monascus군은 대조군에 비해서 각각 88, 56, 22% 증가되었다. 한편 1% 및 5% 홍국 추출물 함유 알코올을 흰쥐에 투여한 다음 경시별로 채혈하여 혈액 중 알코올을 측정하여 알코올 농도 곡선하면적으로 환산한 결과, 1% Monascus군은 대조군에 비하여 약 18% 감소되었으며 5% Monascus군은 대조군에 비해서 약 10% 감소되는 경향을 보였다. 이상 실험 결과는 알코올에 홍국 추출물을 첨가시킴으로서 알코올대사와 더불어 알코올의 체외 배설을 촉진시키는 것을 시사해 주고 있다.
홍국 액체 koji를 사용한 고추장 제조의 가능성과 홍국의 생리적 활성을 이용한 기능성고추장을 제조하고자 홍국만을 사용한 고추장, 황국만을 사용한 고추장 및 홍국과 황국을 혼용한 고추장을 제조하고 숙성 과정중 이화학적 특성변화를 검토하였다. 고추장 제조용 액체 koji의 효소활성을 측정한 결과 ${\alpha}-amylase$와 protease활성은 황국 koju가 높았으며, ${\beta}-amylase$활성은 홍국 koji가 높았다. 고추장의 수분함량은 숙성기간중 계속 감소하는 경향이었고 점조도는 반대로 증가하는 경향을 보였으며 40일 숙성 후 평균 수분함량과 점조도는 각각 46%내외와 $1.4{\times}10^5\;cp$ 수준이었다. 홍국 koji와 황국koji를 이용하여 제조조건을 달리한 고추장의 숙성과정중 pH 변화를 검토한 결과, 숙성 초기 pH는 $4.63{\sim}4.65$ 수준이었으며 40일 숙성 후에는 $4.53{\sim}4.67$ 수준으로 전체적으로 큰 변화는 없었으나 숙성과정중 초기 5일까지 약간 감소하는 경향을 보였고 25일까지는 증가하였으며 이후에는 감소하는 경향을 보였다. 고추장의 숙성과정중 색조의 변화는 L, a 및 b값 모두 숙성 20일째까지 감소하는 경향을 보였으며 40일 숙성 후 홍국 koji를 사용량이 많을수록 명도를 나타내는 L값과 황색도를 나타내는 b값은 낮았으며 적색도를 나타내는 a값은 높았다. 고추장의 숙성과정중 아미노태 질소나 암모니아성 질소는 증가하는 경향이었으며, 아미노태 질소의 경우는 황국만을 사용한 것이 40일째 241.2 ㎎%로 가장 높았으며, 암모니아성 질소는 홍국만을 사용한 것이 97.2 ㎎%으로 가장 낮았다. 40일 숙성제품의 수분은 $46.31{\sim}47.25%$, 조단백은 $9.91{\sim}10.41%$, 조지방은 $8.23{\sim}8.51%$, 회분은 $21.87{\sim}22.99%$, 총당은 $10.90{\sim}11.89%$를 보였으며, 염분은 $10.04{\sim}11.40$를 나타냈다. 유리아미노산의 구성은 대개 aspartic acid, glutamic acid, arginine, alanine, tyrosine순으로 많았으며 glycine, histidine, methionine순으로 적은 함량을 보였고 cysteine은 검출되지 않았다.
홍국발효홍삼의 알코올성 간 질환 개선용 건강기능식품 개발을 위한 기초 자료를 얻기 위하여 일반 이화학적 특성과 항산화 활성 정도를 측정 하였다. 홍삼 및 홍국발효홍삼의 추출물 수율은 각각 수용성 5.83% 및 6.58%, 70% 에탄올 0.98% 및 0.62%, 70% 메탄올 3.04% 및 1.27%로 수용성 추출에서 가장 높았다. 홍삼 및 홍국발효홍삼 1% 추출물 중의 총 당도는 각각 0.23% 및 0.17%로 홍삼에서 약간 높았으며, 가용성 고형분도 각각 0.6 및 0.5 Brix로 홍삼에서 약간 높았다. 총 폴리페놀 화합물 함량은 홍삼보다 홍국발효홍삼 추출물에서 높았으며, 70% 에탄올 추출물에서 가장 높았다. 미네랄 함량은 K가 22,386 및 16,936 ppm으로 가장 많이 함유되어 있었고, 다음으로 Ca이 각각 3,693 및 2,310 ppm으로 함유되어 있었고, Mg는 각각 2,647 및 2,703 ppm, Na는 각각 103 및 109 ppm, Fe는 각각 115 및 42 ppm, Zn은 각각 57 및 62.3 ppm이 함유되어 있었다. 항산화 실험에서 총 폴리페놀 함량, DPPH radical 소거능 및 불포화 지방산 linoleic acid를 이용한 TBA법에 의한 항산화 활성은 홍삼 추출물 보다는 홍국발효홍삼에서 높은 것으로 나타났다.
고콜레스테롤 식이에 홍국쌀 분말을 0.2%, 1% 및 5% 첨가한 식이를 4주간 섭취한 동물에서 홍국쌀의 지질 개선 효과와 함께 항산화 효과를 혈액과 간의 항산화 효소 활성, 항산화 효소의 유전자 발현 및 DNA 손상에 미치는 영향으로 분석하였다. 홍국쌀 분말 첨가 식이를 섭취한 후의 체중 변화, 식이섭취량, 식이 효율 및 간 무게는 대조군과 유의한 차이가 없었다. 혈장에서 총 콜레스테롤은 대조군에 비해 0.2% 첨가군에서 24% 감소하였으며, HDL 콜레스테롤은 5% 첨가군에서 20% 증가하였고 LDL 콜레스테롤은 0.2% 첨가군에서 42% 감소한 것으로 나타났다. 항산화 효소 활성에서는 SOD 활성이 감소하거나 유의성이 없었으나 적혈구에서 GPx와 CAT의 활성이 대조군에 비해 유의성 있게 증가하는 것으로 나타났으며, 간의 TBARS는 5% 첨가군에서 대조군에 비해 19% 유의적으로 감소한 것으로 나타났다. 항산화 효소의 유전자 발현에서는 5% 첨가군에서 CAT의 발현이 대조군에 비해 7.9배 유의성 있게 증가하였다. 홍국쌀 분말 섭취로 인한 DNA 손상은 관찰되지 않았으며, $H_2O_2$로 산화 스트레스를 가했을 때 DNA 손상이 농도 의존적으로 억제되는 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 홍국쌀의 섭취가 혈액과 간의 지질 대사 개선 효능을 가지며, 항산화효소의 활성화를 통해 ROS에 의한 세포 손상을 억제할 뿐 아니라 LDL 콜레스테롤의 산화도 억제할 것으로 예상되므로 심혈관계 질환에 대한 예방 효과가 있을 것으로 사료된다.
홍국고구마가 고지방식이를 섭취한 흰쥐의 배변량 및 지질대사 개선에 미치는 영향을 조사하고자 SD계 수컷 흰쥐를 대상으로 실험 1기(6주)에 고지방식이를 급여하고, 실험 2기(4주)에 3종의 고구마분말(일반, 홍국, 자색)을 5% 첨가한 식이를 급여했을 때, 배변량은 홍국고구마군(RYSP)이 고지방대조군(CON)에 비해 유의하게 증가하였고(p<0.05), 장 통과시간 역시 RYSP군이 가장 짧았다. 분변 중 총콜레스테롤(TC) 함량은 일반고구마군(WFSP)과 홍국고구마군(RYSP)이 유의하게 높았고(p<0.05), 그중에서도 RYSP군이 더 높은 함량을 나타내었으며, 중성지방(TG) 농도는 RYSP군이 WFSP군과 PFSP(자색고구마)군에 비해 각각 9%, 26% 더 높았으나 유의성은 없었다. 반면 1일 총 지질배설량은 TC와 TG 모두 RYSP군이 CON군과 PFSP군에 비해 유의적으로 높았다(p<0.05). 혈청 중 TC 농도는 RYSP군이 CON군에 비해 유의적 차이 없이 20% 감소하였고, LDL-C 농도는 RYSP, PFSP군이 CON군보다 통계적으로 유의하게 낮았으며(p<0.05), TG 농도는 RYSP군이 실험군중 가장 낮았고 이는 WFSP군과 유의적인 차이가 있었다(p<0.05). 이상의 결과에서 홍국고구마 식이는 배변량을 증가시키고, 분변 중 지질 배설량을 다소 증가시키며, 혈청 지질 농도의 감소 효과를 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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