추출조건에 따른 귀리겨 ${\beta}$-glucan의 추출조건을 확립하기 위하여 추출온도($40{\sim}60^{\circ}C$), 추출용매의 에탄올 농도(0~20%) 및 pH(5~9)를 변수로 중심합성계획법으로 설계하여 ${\beta}$-glucan 추출특성을 조사하였다. 추출시간의 증가에 따라 ${\beta}$-glucan의 추출속도는 추출초기에 급격히 증가하였으나, 이후에는 완만하였다. 총괄물질전달계수는 $3.363{\sim}8.552{\times}10^{-6}cm/min$ 범위로 낮은 추출온도에서는 추출용매의 농도가 낮을수록, 높은 추출온도에서는 추출용매의 농도가 높을수록 증가하였지만 pH에 의한 영향은 적은 것으로 나타났다. 추출용매의 pH는 중성일 때보다 산성이나 알칼리성일 때 ${\beta}$-glucan의 추출량이 증가하였다. 추출조건에 따라서 ${\beta}$-glucan 수용액의 점도는 유의적인 차이를 보였으며, 총괄물질전달계수가 높을수록 crude ${\beta}$-glucan 수용액의 점도가 높게 나타났으며, 점도, 추출율 및 총괄물질전달계수의 상관관계를 분석한 결과, 각각의 요인들이 높은 양의 상관관계(p<0.01)를 나타내었다.
A soluble dietary fiber, $\beta$-glucan, contained in oat and barley has nutritional benefits such as hypocholesterolemic effects and influences blood glucose regulation. The contents of $\beta$-glucan in both cereals range from 3 to 7% with the exception of a certain barley genotype which contains up to 16% $\beta$-glucan. $\beta$-Glucan is distributed mainly in the cell walls of endosperm and the distal (bran) portion of kernel. Various procedures have been developed for increasing the extraction yield of $\beta$-glucan. Oat gum prepared with weak alkali extractionand alcohol proecipitation following protein removal usually contains 80% $\beta$-glucan.The most commonly used method for $\beta$-glucan quantitiation is an enzymatic procedure combining lichenase plus $\beta$-glucosidase followed by measuring the amount of glucos released by glucose oxidase-peroxidase treatment. The increase in foam-and emulsion-stabilizing capacity of $\beta$-glucan is due to the increase in viscosity of the aqueous phase. Therefore, $\beta$-glucan shows great potentials as a thickener and a stabilizer.
Park, Hee-Joeng;Kang, Tae-Su;Kim, Kwang-Yup;Woo, Koan-Sik;Kim, Tae-Myoung;Kim, Yun-Bae;Kim, Dae-Joong;Jeong, Heon-Sang
Food Science and Biotechnology
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제15권6호
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pp.942-947
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2006
The effect of oat bran extracts on the formation of aberrant crypt foci (ACF) in the colon induced by 1,2-dimethylhydrazine (DMH) was studied in F344 male rats. Extracts were prepared using various combinations of temperature (40, 45, 50, 55, or 60$^{\circ}C:\;X_1$), ethanol concentration (0,5, 10, 15, or 20%: $X_2$), and pH (5, 6, 7, 8, or 9: $X_3$). Among the various extracts tested, one ethanol extract (EE; $45^{\circ}C$, 15% ethanol at pH 6) and one water extract (WE; $50^{\circ}C$ at pH 5) were selected based on their in vitro antitumor activity. The animals were fed with basal diet alone or basal diet supplemented with 0.25 or 0.5% of EE or WE for 6 weeks. During the initial 2 weeks of the 6-week test period, the rats were subcutaneously injected with DMH (30 mg/kg) 4 times for the induction of ACF. DMH induced an average of 322.7 and 142.9 aberrant crypts (AC) and ACF, respectively. A low dose (0.25%) of EE (containing 38.3% ${\beta}$-glucan) and WE (containing 22.8% ${\beta}$-glucan) greatly reduced the numbers of DMH-induced AC and ACF. Significantly, ACF consisting of more than 3 AC were reduced by half in which the effect of EE, containing a higher concentration of ${\beta}$-glucan, was superior to that of WE. These results demonstrate that oat bran extracts may confer protection against colon carcinogenesis.
추출조건에 따른 귀리의 crude ${\beta}$-glucan에 대한 면역증진효과을 살펴보기 위해 추출온도, 에탄올 농도 및 pH를 달리하면서 얻은 ${\beta}$-glucan 분획 중 in vitro 실험에서 항암성이 우수하게 나타난 5개 분획인 A분획 ($55^{\circ}C,\;5%,\;pH\;6$) B분획($45^{\circ}C,\;15%,\;pH\;6$), C분획 ($50^{\circ}C,\;20%,\;pH\;7$), D분획 ($50^{\circ}C,\;0%,\;pH\;7$) 및 E 분획($50^{\circ}C,\;10%,\;pH\;9$)를 대상으로 복강 큰 포식세포의 nitric oxide 생성능과 경구투여 후 혈액중의 carbon 탐식효율을 조사하였다. In vitro 실험에서 ${\beta}$-glucan을 $10{\sim}1,000{\mu}g/mL$ 범위에서 단독으로 또는 $IFN-{\gamma}$와 병행 처리했을 때 모두 대식 세포의 nitric oxide 생성량은 처리 농도에 비례하여 증가하였다. 단독 처리시에는 고용량일 때($1,000{\mu}g/mL$) 모든 분획에서 nitric oxide 생성량이 유의적으로 증가하였다. $IFN-{\gamma}$와 병행 처리시에는 C분획을 제외한 모든 분획의 고농도 처리구에서 유의적으로 증가하였는데, 특히 E분획은 $100{\mu}g/mL$의 낮은 농도에서도 효율적인 증가를 보였다. In vivo 실험에서 100mg/kg의 ${\beta}$-glucan 분획을 7일간 경구투여한 후 carbon 탐식효율을 조사한 결과 B, D 및 E 분획에서 유의적인 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해볼 때, ${\beta}$-glucan은 고용량일 때 직접적으로 또는 $IFN-{\gamma}$ 존재시에는 저용량에서도 복강 큰 포식세로를 활성화시킬 뿐 아니라, 탐식효율도 높임으로써 면역기능을 증진 시키는 것으로 나타났고, 그 효과는 crude ${\beta}$-glucan의 추출조건에 따라 달라지는 것을 알 수 있었다.
귀리를 건강 및 기능성 식품소재로서 개발하기 위하여 귀리 겉겨(OBC)로부터 수용성 $\beta$-glucan을 중심합성실험계획에 의해 분리하고, 생물활성(항균, 항산화, 암세포 생육저해능)을 검토하였다 귀리 수용성 $\beta$-glucan 시료는 250, 500$\mu\textrm{g}$/disc농도에서 항균활성을 paper disc method로 검토한 결과 항균력이 없었으며, 5%농도에서 전자공여능(electron donating ability, EDA)으로 측정한 항산화활성도 없었다. 귀리 수용성 $\beta$-glucan의 암세포에 대한 생육저해능은 제 7번 시료(추출온도 45$^{\circ}C$, 에탄올농도 15%, pH 6)가 다른 시료에 비해 유의적으로 높았는데, 1mg/$m\ell$의 시료농도에서 위암(AGS), 간암(Hep3B) 및 폐암세포주(A549)에 대하여 각각 59%, 58% 및 54%의 생육저해능을 보였다 또 제 1번 시료(추출온도 55$^{\circ}C$, 에탄올농도 5%, pH 6)의 경우도 3종의 암세포에 대하여 비교적 높은 생육저해활성을 나타내었다. 반응표면분석 결과, 독립변수들의 값의 변화에 따라 암세포의 생육저해능은 영향을 받았다.
Kim, Sun-Lim;Park, Chul-Ho;Yu, Chang-Yeon;Hwang, Jong-Jin
Plant Resources
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제4권3호
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pp.140-146
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2001
This study was conducted to investigate the $\beta$-glucan contents and their characteristics of winter cereals according to particle sizes and milling recoveries. Sieved fractions differed in their average contents of $\beta$-glucans, and the coarse fraction had higher contents of $\beta$-glucan than finely milled fractions. In all winter cereals, the $\beta$-glucan contents of raw flours were higher than those of their brans, and the highest $\beta$-glucan contents of every cereals were observed at 100 mesh > or 100-140 mesh fractions except the Chalssalbori fractions which showed the higest $\beta$-glucan contents (12.9%) at 140-200 mesh fraction. As compared with the $\beta$-glucan content of Chalbori among the various milling recoveries, the $\beta$-glucan was distributed more evenly throughout the endosperm but $\beta$-glucan content in bran of Chalbori was only 1.5%. However, $\beta$-glucan content of Chalssalbori (hull-less waxy barley) was the highest in the subaleurone region (8.2%) and declined slightly toward inner layers of grain. This results suggest that $\beta$-glucan distribution between high (Chalbori) and low $\beta$-glucan barley (Chalssalbori) may explain the difference in milling performance of barley. On the other hand, $\beta$-glucan contents of two rye varieties (Chilbohomil, Chunchoohomil) were lower than those of two waxy barley varieties, and the higest $\beta$-glucan contents were observed at the 60% milling recoveries. In all winter cereals, the L-values (lightness) of raw flours were higher than those of brans. And the L-values of barley varieties were higher than those of oat and rye varieties. As the particle sizes and milling recovery ratios were decreased, the L-value were increased. The a-values (redness) in brans of every winter cereals were higher than those of every particle size flours and every milling ratio fractions, and this tendency was observed in the b-values (yellowness) of every particle size of cereal flours. The L and b-value of barley, the b-value of oat, and L, a, b-value of rye have the significant relationship with the $\beta$-glucan contents, respectively. This results represent the fact that $\beta$-glucans affected the color of the flours and pounded grains of winter cereals.
생리활성이 우수한 귀리추출물 4개 분획인 A분획($55^{\circ}C$, 15%, pH 6), B분획($45^{\circ}C$, 15%, pH 6), C분획($50^{\circ}C$, 0%, pH 7) 및 D분획($50^{\circ}C$, 10%, pH 5)을 대상으로 산업적인 정제가능성을 조사하기 위하여, 식품용 전분 분해 효소$({\alpha}-amlyase)$를 사용하여 정제하면서 ${\beta}-glucan$의 특성변화를 조사하였다. 추출물 상등액에 $({\alpha}-amlyase)$를 가하고 $95^{\circ}C$에서 1시간 반응하는 과정을 3회 반복하여 각 시료당 3개의 하위분획을 얻었다. 최종 정제 후 81.4-88.2% 순도의 ${\beta}-glucan$을 얻었고, 단백질 및 회분 함량은 각각 4.1-6.3% 및 2.6-6.2% 범위였다. 점도는 정제 후 HMC의 점도와 유사해졌고, 구성당은 glucose만이 정량되었으나 xylose, arabinose 등이 TLC상에 소량 확인되었다. 평균분자량은 $2.0{\times}10^6-5.1{\times}10^6$ 범위에서 약간 감소하였으며. 열분석결과 ${\beta}-glucan$의 피크온도는 약 $130-140^{\circ}C$ 범위에서 정제도에 따라 증가 또는 감소하였으나 엔탈피는 증가하였다. ${\beta}-(1{\rightarrow}3)$에 대한 ${\beta}-(1{\rightarrow}4)$ 결합비는 1:2.20에서 정제 후에는 최대 1:5.50까지 증가였다. 이상의 결과로부터 본 정제조건에 의하여 점도의 변화가 없는 범위에서 ${\beta}-glucan$의 ${\beta}-(1{\rightarrow}3)$ 결합의 분해가 증가하면서 평균 분자량이 감소하는 특성을 가진 80% 이상의 ${\beta}-glucan$분획을 얻을 수 있었다.
Lichenase is an enzyme mainly implicated in the degradation of polysaccharides in the cell walls of grains. Emerging evidence shows that a highly efficient expression of a thermostable recombinant lichenase holds considerable promise for application in the beer-brewing and animal feed industries. Herein, we cloned a lichenase gene (CelA203) from Bacillus subtilis B110 and expressed it in E. coli. This gene contains an ORF of 729 bp, encoding a protein with 242 amino acids and a calculated molecular mass of 27.3 kDa. According to the zymogram results, purified CelA203 existed in two forms, a monomer, and a tetramer, but only the tetramer had potent enzymatic activity. CelA203 remained stable over a broad pH and temperature range and retained 40% activity at 70℃ for 1 h. The Km and Vmax of CelA203 towards barley β-glucan and lichenan were 3.98 mg/ml, 1017.17 U/mg, and 2.78 mg/ml, 198.24 U/mg, respectively. Furthermore, trisaccharide and tetrasaccharide were the main products obtained from CelA203-mediated hydrolysis of deactivated oat bran. These findings demonstrate a promising role for CelA203 in the production of oligosaccharides in animal feed and brewing industries.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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