BACKGROUND/OBJECTIVES: Sargassum horneri is an edible brown alga that grows in the subtidal zone as an annual species along the coasts of South Korea, China, and Japan. Recently, an extreme amount of S. horneri moved into the coasts of Jeju Island from the east coast of China, which made huge economic and environmental loss to the Jeju Island. Thus, utilization of this biomass becomes a big issue with the local authorities. Therefore, the present study was performed to evaluate the anti-inflammatory potential of crude polysaccharides (CPs) extracted from S. horneri China strain in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 cells. MATERIALS/METHODS: CPs were precipitated from S. horneri digests prepared by enzyme assistant extraction using four food-grade enzymes (AMG, Celluclast, Viscozyme, and Alcalase). The production levels of nitric oxide (NO) and pro-inflammatory cytokines, including tumor necrosis factor (TNF)-${\alpha}$ and interleukin (IL)-$1{\beta}$ were measured by Griess assay and enzyme-linked immunosorbent assay, respectively. The levels of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2), nuclear factor (NF)-${\kappa}B$, and mitogen-activated protein kinases (MAPKs) were measured by using western blot. The IR spectrums of the CPs were recorded using a fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrometer. RESULTS: The polysaccharides from the Celluclast enzyme digest (CCP) showed the highest inhibition of NO production in LPS-stimulated RAW 264.7 cells ($IC_{50}$ value: $95.7{\mu}g/mL$). Also, CCP dose-dependently down-regulated the protein expression levels of iNOS and COX-2 as well as the production of inflammatory cytokines, including TNF-${\alpha}$ and IL-$1{\beta}$, compared to the only LPS-treated cells. In addition, CCP inhibited the activation of NF-${\kappa}B$ p50 and p65 and the phosphorylation of MAPKs, including p38 and extracellular signal-regulated kinase, in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. Furthermore, FT-IR analysis showed that the FT-IR spectrum of CCP is similar to that of commercial fucoidan. CONCLUSIONS: Our results suggest that CCP has anti-inflammatory activities and is a potential candidate for the formulation of a functional food ingredient or/and drug to treat inflammatory diseases.
본 연구를 통해 난백 단백질인 ovotransferrin 및 가수분해물의 항고혈압 효과를 얻을 수 있는 ACE 저해효과가 최초로 확인되었다. Ovotransferrin과 산 분해 및 효소 가수분해물의 ACE 저해효과 순서는 trypsin>pepsin>산 분해순인 것으로 나타났다. 따라서, trypsin에 의해 가수분해되어 생산된 가수분해물이 가장 큰 ACE 저해효과(60.2%)를 나타내는 것으로 확인되었으며, 이 결과를 토대로 trypsin에 의한 가수분해물의 최적화 연구를 수행하였다. ACE 저해효과를 효소 반응시간에 따른 생산을 검토한 결과, 7시간 일 때 64%로 가장 높게 나타났으며, 7시간을 반응시간으로 최적화 실험을 계속 진행하였다. 기질과 효소의 비, pH, 반응온도를 변수로 사용하여 중심합성계획에 의해 총 16개의 조건으로 하여 최적화 하였다. 회귀식의 전체 $R^2$는 0.9908이었고, 0.01% 유의수준을 나타내었다. 중심합성계획에 따른 maximum response는 기질 농도 26.32%, pH 6.32, $51.29^{\circ}C$에서 ACE 저해효과 70.67%로 예측되어졌으며, 실제 실험으로 검증한 결과도 이와 유사하게 69.1%로 확인됨으로써, 본 실험을 통해 ACE 저해활성을 나타내는 가수분해물의 생산이 최적화되었다.
수산자원의 기능특성 해명을 위한 연구의 일환으로 고등어 근육단백질을 8가지 효소로 가수분해하여 얻은 가수분해물의 ACE 저해작용을 살펴보고 gel 여과에 의한 획분별 ACE 저해작용을 검토하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 단백질의 가수분해에 따른 $5\%$ TCA 가용성 peptide-nitrogen의 생성량은 가수분해 8시간까지는 급격히 증가하였으나 그 후로는 완만하게 증가하였다. 2. 가수분해에 따른 ACE 저해작용 또한 가수분해 8시간까지는 급격히 증가하였으나 특히 복합효소, bromelain에 의해 우수하게 나타났다. 3. 단백질 가수분해물의 ACE 저해작용은 첨가량의 증가와 함께 우수한 것으로 나타났으며, 가열에 의한 영향은 적은 것으로 나타났다. 4. Gel 여과에 의한 단백질 가수분해물의 획분별 ACE 저해작용은 서로 비슷한 획분에서 큰 것으로 나타났으며, 이 때의 분자량은 약 1,450 부근인 것으로 나타났다. 5. 복합효소에 의한 가수분해물의 획분 C 및 bromelain에 의한 가수분해물의 획분 d의 $IC_{50}$은 각각 95와 $130{\mu}g$으로 나타났다. 6. 복합효소 및 bromelain에 의한 가수분해물의 ACE 저해작용을 갖는 획분의 아미노산 조성은 다소 다른 것으로 나타났으며, Asp, Glu, Lys, Leu, Val 및 Ala의 함량이 많은 것으로 나타났다.
연안산 저활용 소형복어인 복섬(Takifugu niphobles)을 원료로 하여 수프용 정미강화소재로 이용할 수 있는 풍미계 조미엑스분을 추출하였고, 추출방법에 따른 이들 복섬엑스분의 품질 및 정미발현성분에 대하여 살펴보았다. 복섬의 조단백질 함량은 17.4%으로 Glu, Asp, Lys, Leu, Pro, Ala, Val 및 Lys 등 주요 아미노산을 고루 함유하고 있었다. 열수추출법 및 2단 효소분해법으로 엑스분을 추출하고 관능적 특성을 비교한 결과, $98^{\circ}C$에서 3시간 추출한 열수추출물에서는 감칠맛과 맛의 강도가 약한 반면, 2단 효소분해물은 감칠맛과 맛의 조화가 월등히 우수하였고, 수율은 열수추출에 비해 약 1.7배 증가하였다. 열수추출 및 2단 효소분해물의 유리아미노산 총량은 각각 433.1 및 4,502.2 mg/100 g으로 함량 차이가 컸으며, Pro, Leu, Lys, Hypro, Tau, Arg, Phe, Ala, Glu 및 Val 등이 복섬2단 효소분해물의 주요 유리아미노산이었다. 반면, IMP함량은 각각 336.2 및 372.2 mg/100 g으로 다량 함유되어 있었으나 양자 간에 큰 차이가 없었고, 그외 total creatinine 등 기타 염기성분도 추출방법에 따른 함량 차이는 거의 없었다. 주요 정미발현성분 중의 하나인 무기이온은 Na, K, Cl 및 $PO_4$ 등이 주성분으로, 열수추출물에 비해 2단 효소분해물의 함량이 훨씬 많았다.
This study investigated the preparation of seasoned anchovy sauce (SAS) and its functional characteristics by using aminopeptidase active fractions (AAFs) derived from squid Todarodes pacificus hepatopancreas as a bitter taste improver. As the base of the SAS, a hydrolysate (AAAH) prepared by continuously treating raw anchovies with Alcalase-AAF was used. The high-performance liquid chromatography profile of the AAAH suggested that the action of AAFs decreased the hydrophobicity of the N-terminal peptide related to bitterness in the protein hydrolysates. SAS was prepared by blending with the AAAH and other ingredients. The crude protein (2.5%), carbohydrates (18.4%), amino acid-nitrogen (1,325.1 mg/100 mL), and total free and released amino acids (FRAAs, 700.2 mg/100 mL) of SAS were higher than those of commercial anchovy sauce (CAS). Sensory evaluation revealed that SAS was superior to CAS in flavor, color, and taste. The main FRAAs of SAS were glycine (16.8%), alanine (13.2%), glutamic acid (7.8%), and leucine (7.3%). The amino acids that had a major influence on the taste according to the SAS taste values were glutamic acid, aspartic acid, alanine, and histidine. The angiotensin-converting enzyme inhibitory (2.21 mg/mL) and antioxidant activities (3.58 mg/mL) of SAS were superior to those of CAS.
갯장어를 이용한 부가가치 높은 가공식품 개발의 일환으로 분말형태의 효소 가수분해물을 제조하고 그 특성을 살펴보았다. 분말제품의 정미성 및 소화성을 높이고 분말화를 용이하게 하기 위해 분말화하기 전에 원료윽의 효소가수분해를 검토한 결과 상업용 효소인 Flavourzyme MG^{GM}가 관능적으로 쓴맛이 적고 정미성 또한 어느 정도 향상되어 가장 적절한 효소로 판명되었고, 사용농도는 원료 단백질 함량의 $2\%$ (w/w)로 하고, 원료에 대해 동량의 물을 가하여 마쇄한 다음 $50^{\circ}C$에서 6시간 처리하는 것이 좋았다. 가수분해 후 저장 중 제품의 품질 안정성에 영향을 미치는 유지를 제거하기 위해 n-hexane을 처리한 결과 효과가 있었고, 처리방법으로는 가수분해액즙에 대해 n-hexane을 4:1 (가수분해액즙:n-hexane)의 비율로 첨가하여 진탕하고 원심분리 후 상층액을 제거하는 식으로 5회 반복하는 방법이 좋았다. 그 결과 분말상태의 제품의 유지함량을 $1\%$ 이하로 낮출 수 있었다. 분말제품의 총아미노산 조성은 원료육의 것과 비교해 거의 차이가 없었고, glutamic acid, aspartic acid, Iysine, leucine, glycine 및 arginine 둥의 아미노산이 풍부했다. 유리아미노산은 가수분해로 인해 약 3배로 증가하였고, serine, glutamic acid, alanine 및 methionine과 같은 umami를 내는 아미노산도 역시 증가하였는데 그 중에서도 소수성 아미노산인 methionine의 증가가 뚜렷했다. (약 40배). 분말제품에 있어서 양적으로 많은 유리아미노산은 소수성 아미노산인 leucine, phenylalanine, valine, alanine, isoleu-cine 등이었으며, 이중 alanine을 제외하고 모두 필수아미노산이며 이들 5종의 아미노산이 전체의 약 반 ($48.96\%$)을 차지하고 있는 것이 특징적이었다. 단백질 이용율은 2.35$\~$2.87로 원료육과 큰 차이가 없었다. 그리고 갯장어 분말제품의 수분흡수력과 지방흡수력은 각각 870.1 $\pm$$7.9\%$ 및 352.0$\pm$$5.3\%$로 높은 편이었으며, 유화성은 50.3$\pm$$1.2\%$였으나 유화안정성은 없었다. 포말성은 87.5$\pm$$2.5\%$였고 용해도는 산성영역 (pH 2와 4)에서 약 83$\~$$84\%$로 높았으나 pH 6이상에서는 44$\~$$50\%$로 낮았다.
제주 연안에 서식하는 해양 녹조류와 갈조류의 항고혈압 활성을 알아보기 위해 해조류로부터 메탄올과 물을 이용하여 상온($20^{\circ}C$)과 $70^{\circ}C$에서 각각 4가지 종류의 추출물을 제조하여 스크리닝하였다. 결과, 녹조류에서는 비교적 낮은 ACE 저해활성을 보였으나, 갈조류에서는 70ME 잇바디괭생이모자반, 말미역, 바위주름, 넓패, 톳, 다시마 및 70AE 감태에서 ACE 저해활성이 높게 나타났다. 또한 70AE 감태의 가수분해물은 $2.33{\sim}3.56{\mu}g/mL$의 $IC_{50}$값을 보여 매우 높은 ACE 저해활성을 확인할 수 있었다. 이는 해조류의 ACE 저해활성이 수용성 추출물뿐만 아니라 메탄올 추출물에서도 나타나는 것은 해조류 유래 fucoxanthin, phlorotannin 및 polyphenol계 화합물 등에 의한 영향도 있을 것으로 사료된다.
연안에서 생산되는 저활용 수산자원 중에서 가격이 저렴하고 상품가치가 떨어지는 개조개와 동결 저장 중인 굴을 원료로 열수추출, 자가소화 및 효소분해 엑스분을 조제하여 엑스분의 적정 추출조건을 구명하였고, 관능검사를 통해 이들 엑스분의 정미성을 평가하고, 풍미계 조미소재로서의 실용화 가능성을 살펴보았다. 개조개와 굴의 구성아미노산의 총함량은 각각 12,493mg/100g 및 10,994.8mg/100g이었고, 주요 구성아미노산으로는 Asp, Glu, Pro, Leu, Lys 등의 함량이 많았다. Body effect로서 맛 및 조직감에 영향을 미치는 것으로 알려진 지질의 지방산조성은 개조개와 굴 모두 16:0, 18 : In9, 20:5n3 및 22 : 6n3 등이 주보 구성지방산이었고, n3계열의 고도 불포화지방산의 조성비는 각각 전채의 $31.5\%$ 및 $42.8\%$로서 상당히 높았다. 열수추출법, 자가소화법 및 2단계 효소분해법으로 엑스분을 조제하고, 각 엑스분의 특성을 서로 비교 검토한 결과, 시료 엑스분의 관능적 특성은 열수추출엑스분에서는 대체로 감칠맛과 단맛이 났으나 맛의 강도가 약하였고, 자가소화엑스분의 경우는 감칠맛 이외에 쓴맛과 부패취가 현저하였다. 2단계 효소 분해엑스분은 감칠맛과 단맛이 월등히 강하였고, 특히 엑스분의 투명도와 점도저하 등이 우수하였다. 2단계 효소분해 엑스분은 최적 가공공정은 다음과 같다. 시료를 chopper로써 세절한 후 약 3배량의 물을 가하고, $98^{\circ}C$에서 5분간 자숙하여 자가소화효소를 불활성화시킨 후, 시료액의 pH를 8.0으로 조정하고 여기에 내알칼리성 단백분해효소 (Yakurt Pharma., Aroase AP-10)를 $0.3\%$ 가하여 교반하면서 $50^{\circ}C$에서 3시간 동안 가수분해시켰다 이어 자숙처리하여 효소를 불활성화시킨 후 다시 pH를 6.0으로 조정하고, 석기에 시료액에 대해 $0.3\%$의 중성 단백분해효소 (Yakurt Pharma., Pandidase NP-2)를 가한 다음 $45^{\circ}C$에서 교반하면서 2시간 동안 가수분해시키고, 효소를 불활성화시켜 원심분리하여 상등액을 취함으로서 효소분해엑스분을 얻을 수 있었다. 본 2단계 효소분해엑스분을 3종의 시판 상업단백분해효소를 이용하여 조제한 엑스분과 이화학적 및 관능적 특성을 비교한 결과, 본 실험의 2단계 효소분해엑스분은 아미노질소, 총질소 및 수율면에서 높았으며, 감칠맛의 강도와 조화, 투명도 면에서 훨씬 우수하였고, 쓴맛의 생성도 없었다.
본 연구는 유단백질 유래 카제인염을 상업용 단백질가수분해 효소로 처리하여 효소의 종류와 가수분해 시간에 따른 ACE 저해효과를 살펴보고 주요 성인병인 고혈압의 예방을 위한 혈압강하 효과가 높은 가수분해물을 제조하고자 수행하였다. 카제인염을 6종의 단백질 분해효소로 기질대 효소비 1000:1로 첨가하여 8시간 가수분해했을 때 가수분해도는 2.54-4.25%로 나타났고, 다시 가수분해물을 기질대 효소비 500:1로 처리하여 4시간 동안 2차 가수분해하였을 때 4.30-5.22%의 가수분해가 일어났다. 효소별 가수분해물의 ACE 저해효과는 가수분해가 진행됨에 따라 $IC_{50}$의 수치는 감소하였고 저해율을 증가하였다. 1차 가수 분해시 8시간 가수분해한 가수분해물의 $IC_{50}$ 수치는 Protamex 처리군이 $516{\mu}g/mL$로 가장 낮았고 Flavourzyme이 $866{\mu}g/mL$로 가장 높았다. 1차 가수분해물을 Flavourzyme로 4시간 2차 가수분해를 하였을 때 1차 가수분해물 보다 $IC_{50}$ 수치가 감소되어 ACE저해 효과가 증가하였으며 Neutrase로 처리하였을 때 $282{\mu}g/mL$로 가장 낮았고 Protease M이 $570{\mu}g/mL$로 가장 효과가 적었다. 가장 효과가 좋은 Neutrase 2차 가수분해물을 소화효소인 pepsin, trypsin, ${\alpha}$-chymotrypsin으로 가수분해 하였을 경우 $IC_{50}$ 수치는 $597{\mu}g/mL$로 1차 가수분해물보다 저해효과가 유의적으로 감소되었다(p<0.05). Neutrase 2차 가수분해물을 MW 10,000로 한외여과하였을 때 MW 10,000 미만 permeate의 $IC_{50}$ 수치는 $273{\mu}g/mL$로 저해효과는 유의차가 없었으나, 10,000 이상의 retentate는 $IC_{50}$ 수치가 $635{\mu}g/mL$로 유의적 수준에서 저해효과가 감소하였다(p<0.05). 이에 효소의 종류와 가수분해 시간의 조합에 의한 ACE 저해활성을 측정하고 분리공정을 최적화하기 위한 추가 연구를 수행한다면 주요 유단백질인 카제인 유래 기능성 식품의 산업적 대량생산이 가능할 것으로 사료된다.
쌀 부산물인 쌀 시럽박을 상업적으로 사용되는 8가지 protease로 최적화된 조건에서 단일 혹은 혼합 처리하여 수용성 단백질을 분리하였다. 이렇게 분리된 단백질을 Lowry, Kjeldahl 그리고 Gravimetric method 등 총 3가지 방법으로 분석을 한 결과 Protease M, Protease N, Protease A이 가장 높은 분해율을 나타내었다. 3가지 방법에서 모두 Protease M, Protease N, Protease A가 가장 높은 분해율을 나타내었지만, 특히 Gravimetric method의 경우 다른 두 분석방법에 비해 더 높은 단백질 함량을 보였다. 또한 위의 단일처리 결과를 바탕으로 3가지 protease를 혼합하여 처리하였을 때 단일처리와는 달리 상승효과가 나타나는 것을 알 수 있었다. 효소 처리를 하여 얻어진 단백질의 사이즈를 알아보기 위해 SDS-PAGE를 한 결과 어떠한 밴드도 형성이 되지 않았고, 이는 단백질이 마커의 최소사이즈 15 kDa보다 작은 것으로 생각할 수 있다. 아미노산분석의 경우 총 아미노산의 함량은 Protease M을 단일 처리하였을 때와 비슷함을 알 수 있었다. 이는 Protease M의 경우 단백질을 분해할 때 peptide와 amino acid를 동시에 생성하는 특성을 가지고 있지만 Protease N의 경우는 peptide만을 생성하는 특성을 가지고 있어서 상대적으로 Protease M을 처리하였을 때 총 아미노산의 함량이 Protease N에 비해 높음을 알 수 있었으며 이러한 특성으로 인해서 효소를 혼합하였을 때도 총 아미노산의 함량은 같은 것으로 판단된다. 효소 처리 후 생성된 총 단백질 함량은 효소를 혼합할수록 증가하였지만 아미노산의 함량은 단일과 비교하였을 때 비슷한 결과를 나타내었는데 이것 또한 Protease M의 특성으로 인해서 기인된 것으로 판단되며 상대적으로 효소를 혼합할수록 아미노산으로 분해되지 못한 polypeptide가 단일 처리에 비해 다량 존재 할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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