가시오갈피(Eleutherrococcus senticoccus)로부터 항당뇨활성물질 Hyperoside와 Isoquercetin의 분리 및 구조동정

이기연 강원대학교 대학원 2014 국내석사

Eleutherrococcus senticoccus is a perennial, deciduous shrub belongs to the family Araliaceae. In traditional systems of medicine, the cortical roots and stems of E. senticoccus have been used for the treatment of various diseases such as neuralgia, stroke, diabetes and arthritis. Recent studies have reported thatthe compounds isolated fromE.senticoccus have been shown to exhibitvarious biological properties. However, studies inrelated to biological activities of leaves of E.senticoccus aremeager. Hence, the present study was carried out to isolate and identify the effective anti-diabetic compounds from the leaves of E.senticoccus. In the present investigation, the anti-diabetic potential of 80% ethanol extract of E.senticoccus leaves (EEES) was examined by the inhibitory activities of α-amylase and α-glucosidase enzymes. The results revealed that EEES effectively inhibited the α-amylase 96.74% and α-glucosidase 23.69% enzymes at the concentration of 10 mg/mL. Further, anti-diabetic effect of EEES was investigated in streptozotocin(STZ)-induced diabetic rats model. EEES was orally administrated once a day for weeks. The EEES administered group was effective in improving blood glucose level and serum lipid profiles. The levels of blood glucose, serum triglyceride and total cholesterol were significantly decreased in EEES group when compared with STZ-induced diabetic group. Whereas, EEES administered group significantly increased the level of high density lipoprotein(HDL)cholesterol level (41.33%) than STZ-induced diabetic group. In addition, the level of triglyceride in liver was decreased in EEES group (28.64%) when compared to STZ-induced diabetic group. EEES was sequentially fractionated with n-hexane, chloroform, ethyl acetate(EtAOc), n-buthanol(BuOH) and H2O.Amongthevariousfractions,EtAOcfractioneffectivelyinhibitedα-glucosidase activity by 68.05%. Therefore, EtAOc fraction was selected for further isolation and identification studies. The EtAOc fractionwas separated using silica and ODS gel and yielded 8 fractions. Based on the results of α-glucosidase inhibitory activity, the fraction EAH was re-chromatographed and yielded 4 more fractions. Among them, EAHC fractions howed higher inhibitory effect against α-glucosidase activity by 93.60%. EAHC fraction was re-chromatographed and yielded EAHCA and EAHCB fractions. Further, identification and chemical structure of these two fractions were analyzed using the interpretation of 1H-NMR, 13C-NMR and mass spectra data. Based on the results of spectral data, the isolated compounds were identified as hyperoside and isoquercetin. Results of the present study indicated that the isolated compounds, hyperoside and isoquercetin from the leaves of E. senticoccus could be used for the development of new anti-diabetic drugs. 가시오갈피(Eleutherrococcus senticoccus)는 두릅나무(Araliaceae)과 오갈피속(Acanthopanax)에 속하는 다년생 낙엽관목으로 주로 뿌리와 줄기가 신경통, 중풍, 당뇨병, 관절염 등을 치료하는 약용자원으로 활용되고 있다. 가시오갈피의 다양한 생리활성과 활성물질에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으나 주로 뿌리나 줄기에 관한 연구로 가시오갈피 잎에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 가시오갈피 잎의 새로운 기능성 원료 및 의약품 소재로의 활용을 목적으로 가시오갈피 잎 추출물이 항당뇨 활성에 미치는 영향을 검정하였고, 이에 함유되어있는 항당뇨 활성 물질을 분리하여 구조 동정하였다. 가시오갈피 잎의 항당뇨 활성 검정을 위해 효소 저해 활성 측정을 한 결과, 가시오갈피 잎 80% 에탄올 추출물(10 mg/ml)의 α-amylase의 저해 활성은 96.74%(acarbose 10 mg/mL, 85.25%)이었고 α-glucosidase의 저해활성은 23.69%(acarbose 10 mg/mL, 86.15%)이었다. 가시오갈피 잎의 항당뇨 활성 효과 검정을 위해 streptozotocin(STZ)에 의해 당뇨가 유발된 흰쥐를 대상으로 혈당 및 지질대사에 미치는 영향에 대해 실험한 결과, 혈중 내 혈당 및 총 콜레스테롤, 중성지방의 농도는 가시오갈피 잎 80% 에탄올 추출물 투여군이 대조군 대비 각각 26.52%, 25.39%, 46.74% 감소되었고 HDL-콜레스테롤의 농도는 시료 투여군이 대조군 대비 41.33% 증가하였으며 간 조직 내 중성지방의 농도는 시료 투여군이 대조군 대비 28.64% 감소하였다. 가시오갈피 잎에 함유된 항당뇨 활성 물질의 분리를 위해 가시오갈피 잎을 80% 에탄올에 추출하고 용매의 극성에 따라 분획하여 n-hexane, chloroform, ethyl acetate(EtAOc), n-buthanol(BuOH) 및 물 층을 얻었다. 각 분획층의 α-glucosidase 저해활성 측정 결과, EtAOc 분획층이 68.05%로 가장 높은 저해 활성을 나타내었다. EtAOc 분획층으로부터 MPLC(medium pressure liquid chromatography system)를 이용하여 fractionation-directed isolation을 수행하여 최종적으로 α-glucosidase 저해활성이 93.6%로 가장 높게 나타난 EAHC 분획물을 얻었다. EAHC 분획물의 확학구조를 구명하기 위해 UPLC/MS/MS로 분석한 결과, MS와 MS/MS 값이 동일한 두 개의 peak가 확인되었으며 이를 Prep LC/MS로 분리, 정제하여 EAHCA와 EAHCB 분리물을 얻었다. EAHCA와 EAHCB를 각각 1H-NMR. 13C-NMR로 분석한 결과, 분자량 464.38, 화학구조식 C21H20O12인 hyperoside와 isoquercetin으로 확인되었다. 본 연구의 결과, 가시오갈피 잎으로부터 분리 ? 동정된 hyperoside와 isoquercetin은 항당뇨 기능성 물질로 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

기능성 항당뇨 한방음료의 개발에 관한 연구 : 삼백초와 둥굴레 가미 어성초 음료를 中心으로

성숙경 경기대학교 관광전문대학원 2008 국내박사

어성초, 삼백초 및 둥굴레의 열수(熱水)추출액을 이용하여 항당뇨 한방음료를 제조하기 위하여 관능평가와 반응표면분석법(response surface methodology)에 의하여 이들의 혼합비율을 최적화하고, 최적 혼합비율에 의해서 제조한 한방음료의 품질 특성과 항당뇨 효과를 조사하였다. 또한 항당뇨 한방음료와 당뇨병 환자에게 이로운 음식들과의 어울림을 고려한 푸드 스타일링(food styling)을 제안하였다. 어성초 열수추출액의 농도, 둥굴레 열수추출액의 농도 및 삼백초 열수추출액의 농도 등의 3개 요인을 독립변수로 하고 단맛, 구수한 맛, 어취(魚臭) 및 종합적기호도 등의 4가지 관능적 특성을 종속변수로 하여 중심합성계획법(central composite design)에 의한 반응표면분석 결과, 항당뇨 한방음료 제조의 최적 혼합조건은 어성초 열수추출액의 농도 1.75~1.89%, 둥굴레 열수추출액의 농도 2.17~2.31% 및 삼백초 열수추출액의 농도 1.03~1.04% 이었다. 어성초 열수추출액 1.82%, 둥굴레 열수추출액 2.24%, 삼백초 열수추출액 1.03%를 함유하는 한방음료의 일반성분 함량은 수분 99.469%, 조단백질 0.002%, 조지질 0.005%, 탄수화물 0.454% 및 조회분 0.070%이었고, pH는 4.18, 당도는 0.41 °Brix 및 산도는 0.21%이었으며, 색도는 L*값 40.08, a*값 4.53 및 b*값 10.69 이었다. 또한 항산화능을 조사한 결과, 총 폴리페놀 함량은 54.63 mg/L 이었으며 전자공여능은 26.98% 이었다. 한방음료의 항당뇨(anti-diabetes) 기능성 검증은 streptozotocin(STZ)으로 당뇨(diabetes)를 유발한 흰쥐(rat)를 이용, 당뇨를 유발하지 않은 정상대조군(NC), 당뇨유발 후 정상식이를 하는 당뇨대조군(DM), 당뇨유발 후 체중 100 g 당 한방음료 0.5 mL 경구투여군(BA) 및 당뇨유발 후 체중 100g 당 한방음료 1/2 농축액 0.5 mL 경구투여군(BB)의 4군(group)으로 나누어 실시하였다. 실험식이 5주 동안의 체중 변화를 조사한 결과, 실험식이 4주부터는 DM군에 비해 BB군의 체중이 유의적으로 증가하기 시작하였으며, 5주째에는 BA군의 체중도 DM군에 비해 증가하는 경향을 보였다. 실험식이 동안의 평균 증체량, 식이섭취량, 음용수섭취량 및 식이효율을 보면, 평균 증체량은 DM군은 9.54 g인데 비해 BA군은 15.64 g, BB군은 21.82 g으로 한방음료 경구투여군의 증체량이 유의적으로 증가하였다. 식이섭취량과 음용수섭취량은 DM군에 비해 BB군은 유의하게 감소하였으며, BA군은 감소의 경향을 보였다. 그 결과 식이효율은 BA군과 BB군 모두 DM군에 비해 유의적으로 높았다. 실험식이 5주 후 흰쥐의 체중 100 g 당 장기의 중량을 조사한 바, 모든 당뇨유발군(DM, BA, BB)의 간, 신장 및 심장의 중량은 정상대조군(NC)에 비해 유의적으로 증가하였다. 그러나 당뇨유발군 내에서는 BB군의 간과 신장의 중량이 DM군에 비해 유의적으로 감소하였다. 실험식이 5주 동안 흰쥐의 혈당 변화를 보면, 당뇨 유발 직후에는 모든 당뇨유발군(DM, BA, BB)의 혈당이 정상대조군(NC)에 비해 4배 정도 높았으며, 이러한 양상은 실험식이가 종료될 때까지 유지되었다. 그러나 당뇨 유발 후 1주째부터 당뇨유발군(DM, BA, BB) 내에서는 한방음료 경구투여군(BA, BB)의 혈당이 당뇨대조군(DM)에 비해 낮아지기 시작하여 4주째에는 BB군의 혈당은 당뇨대조군에 비해 유의적으로 감소하였으며, 이러한 양상은 5주째에는 더욱 뚜렷하여져 본 한방음료의 혈당강하 효과가 단기간에 나타나지는 않으나 장기적으로는 혈당강하에 영향을 미칠 수 있음을 보여 주었다. 실험식이 5주 후, 혈청 중 fructosamine의 함량은 DM군이 0.174/mL of serum 으로 NC군의 0.118/mL of serum에 비해 약 47.5% 증가하였다. BA군과 BB군의 fructosamine 함량은 각각 0.162 및 0.133/mL of serum으로 DM군에 비해 BA군은 6.9%, BB군은 23.6% 감소하였다. 혈청 중 인슐린 함량은 BA군과 BB군 모두 DM군에 비해 유의하게 높았다. 한편, 실험식이 5주 후 흰쥐의 췌장조직의 형태학적 변화를 관찰한 결과, NC군과 BA군 및 BB군은 aldehyde fuchsin으로 염색된 β-세포가 진한 청색으로 나타나 있으며 랑게르한스섬이 골고루 분포되어 있는 정상 조직으로 관찰되었으나, DM군은 섬의 형태가 거의 파괴되어 많은 변형이 있었으며, β-세포도 약하게 염색된 몇 개만 관찰되었다. 간조직의 LPO 함량은 DM군이 12.48 μmole/g로 NC군의 8.14 μmole/g에 비해 53.3% 증가하였으나, BB군은 10.12 μmole/g로 DM군에 비해 18.9% 감소하였다. 흰쥐 간조직의 total XOR 활성은 DM군이 1.24 nmole/mg으로 NC군의 0.97 nmole/mg에 비하여 유의적으로 증가하였으나, BA군 및 BB군은 각각 1.03 nmole/mg 및 0.98 nmole/mg 이었다. XOR O type의 활성은 NC군 0.27 nmole/mg, DM군 0.54 nmole/mg, BA군 0.39 nmole/mg 및 BB군 0.34 nmole/mg으로 BA 및 BB군은 DM군에 비해 유의적으로 감소하였다. 그 결과 O/T 비율은 NC군의 27.82%에 비해 DM군은 43.79%로 유의적으로 증가하였으나 BA군과 BB군은 각각 38.51% 및 34.68%로 DM군에 비해 유의적으로 감소하였다. SOD 활성은 DM군은 26.78 unit/mg로 NC군의 53.03 unit/mg에 비해 현저히 감소하였으나, BA군과 BB군은 각각 35.78 unit/mg과 39.65 unit/mg으로 DM군에 비해 각각 33.6%와 48.1% 증가하였다. GST 활성은 DM군이 218.98 nmole/mg으로 NC군의 361.46 nmole/mg에 비해 유의적으로 감소되었으나, BA군은 268.17 nmole/mg, BB군은 319.77 nmole/mg로 DM군에 비해 각각 22.5% 및 46.0%가 증가한 것으로 나타났다. ALT 활성은 DM군이 121.3 unit로 NC군의 49.3 unit에 비해 약 146.0% 증가하였으나 BA군은 79.5 unit, BB군은 73.8 unit로 DM군에 비해 그 활성이 각각 34.5%와 39.2% 감소되었다. AST 활성은 DM군이 188.6 unit로 NC군의 112.7 unit에 비해 약 67.3% 증가하였으나 BA군이 145.7 unit, BB군이 121.2 unit로 DM군에 비해 각각 22.7% 및 35.7% 감소되었다. 실험식이 5주 후 BA군과 BB군의 혈청 triglyceride의 함량은 DM군에 비해 현저히 낮았으며, HDL-cholesterol의 함량은 DM군에 비해 BB군에서는 유의적으로 증가하였고 BA군에서는 증가의 경향을 보였다. 또한 total cholesterol과 LDL-cholesterol의 함량은 DM군에 비해 BA군과 BB군에서 현저하게 감소하였다. 그 결과 BA군과 BB군의 동맥경화지수는 DM군의 1/2 정도로 감소하였다. 이상의 연구결과를 종합하면, 한방음료 경구투여군은 STZ 유도 당뇨 흰쥐의 체중 감소를 억제시키고 식이효율 저하를 방지하며, 간과 신장의 비대를 억제시킬 뿐만 아니라 혈당을 감소시키고 체내 지질대사를 개선하는 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 당뇨에 직접 관련하는 췌장 β-세포로부터의 인슐린 분비를 증진시킬 뿐만 아니라 췌장의 조직학적인 관찰 결과 췌장조직을 보호하는 효과가 있는 것으로 나타났으므로, 본 연구에서 개발한 어성초 한방음료는 항당뇨의 기능성이 있는 것으로 판단할 수 있었다. 마지막으로 당뇨병 환자들을 위하여 추천하는 음식들 중 본 항당뇨 어성초 한방음료와 잘 어울리는 음식을 선정하여 이를 주제로 한 푸드 스타일링의 실례(實例)를 제안하였다.

오수유 수용성 추출물을 이용한 항당뇨의 효능 연구

홍이환 성결대학교 일반대학원 2021 국내박사

국문초록 오수유 수용성 추출물을 이용한 항당뇨의 효능 연구 성결대학교 일반대학원 약용작물산업학전공 홍이환 약용작물의 산업화는 경제 성장과 더불어 부가가치 또한 필요하다. 현대인에게 많은 대사성 질환의 효과를 위한 연구를 함으로써 그에 따른 활용도를 높일 수 있어야 한다. 따라서 본 연구에서는 α-glucosidase, RIN-m5f β-세포와 L6 근세포 및 streptozotocin (STZ) 유도 당뇨병 마우스에서 오수유(吳茱萸; 학명: Evodia rutaecarpa Benth., 약용명: Evodiae fructus) 수용성 추출물(WEEF)의 항당뇨 효과를 조사하고 가능한 항당뇨 기전을 제시하였다. α-Glucosidase의 억제 활성을 조사하는 효소 모델에서, WEEF는 효소 활성에 유의한 영향을 미치지 않는 반면, 임상에서 항당뇨 약으로 사용되는 acarbose는 α-glucosidase를 유의하게 억제하였다. 그럼에도 불구하고 WEEF는 마우스 구강 자당 내성 검사 및 구강 포도당 내성 검사에서 혈당의 감소 효과를 보였다. 이러한 결과는 WEEF가 α-glucosidase와 관련이 없는 다른 항당뇨 경로에 의해 혈당을 감소시킬 수 있음을 시사한다. RIN-m5f β-세포의 인슐린 분비와 L6 근세포의 포도당 흡수에 미치는 효과를 조사하는 실험에서, WEEF는 세포독성이 없는 농도에서 RIN-m5f β-세포의 인슐린 분비를 증가시키고, L6 근세포의 포도당 흡수를 또한 증가시켰다. 이러한 결과는 WEEF는 인슐린 분비를 유도하고 포도당 흡수를 증가시킴으로써 항당뇨 효과를 나타낼 수 있음을 시사한다. STZ을 사용하여 당뇨병을 유발한 마우스에서, 4주간 1일 1회 WEEF를 경구 투여할 경우, 공복 혈당, 당화혈색소, 혈청 인슐린, 체중 감소 및 혈압이 개선되었다. 이러한 항당뇨 효과와 일치하여, WEEF 경구 투여는 신장 기능 장애 및 간 기능 장애와 같은 당뇨병 합병증을 현저하게 감소시켰다. 이러한 결과는 WEEF가 인슐린 분비와 포도당 흡수를 증가시켜 마우스의 당뇨병을 개선할 수 있음을 시사한다. 연구 결과를 종합하면, 오수유 수용성 추출물은 인슐린 분비와 포도당 흡수를 증가시키는 항당뇨 효과를 통해 당뇨병 합병증을 개선할 수 있음을 시사한다.

참당귀의 항산화, 항당뇨, 항당뇨 합병증 효과

박슬기 전북대학교 일반대학원 2019 국내석사

당뇨병은 인슐린 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어 지지 않아 혈중 포도당 농도가 높은 것이 특징인 대사 질환이다. 지속적인 고혈당증은 망막증, 신경증, 신증과 같은 당뇨 합병증을 일으킨다. 당뇨와 당뇨 합병증의 유병률은 전 세계적으로 급격히 증가했다. 이 연구는 당뇨와 당뇨 합병증의 치료 또는 예방을 위해 우리나라에서 자생하는 천연물인 참당귀 (Angelica gigas Nakai)를 선택하여 실험을 진행하였다. 참당귀는 미나리과에 속하는 다년생 식물로 주로 한국, 중국, 일본에서 재배된다. 참당귀 뿌리는 이뇨제, 치질, 빈혈 등의 치료를 위해 전통의학에서 사용되어 왔다. 참당귀에 관한 많은 연구가 보고되었지만, 참당귀의 항 당뇨와 항 당뇨 합병증에 대한 연구는 부족하다. 뿐만 아니라 참당귀의 극성 분획물에 대한 연구도 거의 없다. 따라서, 본 연구의 목적은 참당귀로부터 극성 분획물의 항 산화, 항 당뇨, 항 당뇨 합병증 활성을 평가하는 것이다. 참당귀 추출물과 용매 가용성 분획물의 피토케미칼 특성을 측정하기 위해 total phenolic contents (TPC)와 total flavonoid contents (TFC) 를 조사하였고, 항 산화 활성은 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS), peroxynitrite (ONOO-) 소거 활성을 통해, 항 당뇨 활성은 protein tyrosine phosphate 1B (PTP1B)와 α-glucosidase 억제 활성을 통해, 항 당뇨 합병증 활성은 advanced glycation end products (AGE) 형성 억제, human recombinant aldose reductase (HRAR) 억제를 통해 평가되었다. 참당귀 메탄올 추출물을 증류수에 현탁시켜 dichloro methane (CH2Cl2), ethyl acetate (EtOAc), n-buthanol (n-BuOH), 그리고 H2O로 순차적으로 분획하여, CH2Cl2 (600.12 g), EtOAc (41.60 g), n-BuOH (192.11 g), 그리고 H2O 잔여물 (1013.88 g)을 얻었다. 분획물 중에서, 극성이 높은n-BuOH 분획물을 선택하여, 활성이 있는 화합물을 분리하고자 반복 크로마토그래피를 수행하였다. 그 결과, n-BuOH 분획물에서 2개의 쿠마린, 1개의 모노테르펜, 1개의 페놀 화합물을 분리하였다 [angelicoidenol-2-O-glucopyranoside (1), nodakenin (2), apiosylskimmin (3), chlorogenic acid (4)]. 분리된 화합물은 1D와 2D nuclear magnetic resonance (NMR)의 분광학적 방법과 문헌 치 비교 또는 TLC 분석을 통해 확인되었다. 화합물의 당뇨를 억제하는 생리활성 분석 실험을 통해서 분리한 화합물 중 (4)는 PTP1B 저해 활성을 보였다. 또한 화합물 (2)와 (4)는 양성 대조군과 비교했을 때HRAR과 AGEs 형성 억제에 대해 강력한 효과를 나타냈다. 결과적으로 참당귀 뿌리와 분리된 화합물은 산화 스트레스와 관련된 질병, 당뇨 합병증을 치료 또는 예방하는데 유용한 후보군으로 사용될 것이다.

국내 시판 다류의 항당뇨능 연구

황아라 경기대학교 대체의학대학원 2019 국내석사

본 연구는 현재 국내에서 시판되고 있는 61종의 단일 침출차를 열수 추출하여 대사증후군 관련 생리활성 지표로 항산화(total flavonoid 함량과 DPPH radical 소거능)와 항당뇨(α-glucosidase 저해율)활성을 측정하였다. 또한 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 대사증후군 개선에 도움이 될 수 있는 모과와 대추의 최적 혼합 비율을 도출 하였다. 61종 다류 열수 추출물의 total flavonoid 함량 측정 결과 100 mg QE/g이상의 함량을 가진 다류는 총 21종이었으며, 홍차(593.91 mg QE/g)의 total flavonoid 함량이 가장 높게 나타났다. 다음으로 마테, 루이보스, 깔라만시가 523.37, 302.25 217.87 mg QE/g으로 나타났고, 차가버섯, 유자, 메밀이 208.19, 194.72, 194.71 mg QE/g으로 나타났다. 연잎, 질경이, 감잎이 183.43, 174.99, 160.01 mg QE/g으로 나타났고, 야관문, 무, 꾸지뽕이 149.99, 144.69, 135.08 mg QE/g으로 나타났다. 보이, 어성초, 라벤더가 128.47, 123.54, 116.14 mg QE/g으로 나타났고, 여주, 국화, 도라지가 113.61, 110.94, 108.39 mg QE/g으로 나타났다. 비트, 홍화씨가 107.31, 102.67 mg QE/g으로 나타났다. 50 mg QE/g이상의 함량을 가진 다류는 총 15종이었으며, 녹차, 대추, 칡이 95.84, 95.82, 95.25 mg QE/g으로 나타났고, 우엉, 귤피, 쑥이 94.61, 90.22, 88.27 mg QE/g으로 나타났다. 헛개나무, 민들레잎, 박하가 82.95, 80.75, 78.67 mg QE/g으로 나타났고, 구기자, 히비스커스, 뽕잎이 77.59, 67.07, 58.78 mg QE/g으로 나타났으며, 결명자, 겨우살이, 메리골드가 53.33, 53.21, 52 mg QE/g으로 나타났다. 그 밖에 50 mg QE/g이하의 낮은 함량을 가진 다류는 총 25종으로 두충, 우롱, 로즈힙이 48.24, 47.06, 46.6 mg QE/g으로 나타났고, 돼지감자, 둥글레, 노니가 45.30, 43.53, 41.61 mg QE/g으로 나타났다. 작두콩, 우슬, 팥이 40.24, 39.79, 38.02 mg QE/g으로 나타났고, 솔잎, 모과, 오미자가 32.59, 31.14, 31.09 mg QE/g으로 나타났다. 계피, 돌외잎, 당귀가 30.08, 29.67, 29.14 mg QE/g으로 나타났고, 카카오닙스, 홍삼, 캐모마일이 29.04, 25.65, 24.74 mg QE/g으로 나타났다. 로즈마리, 핑거루트, 연근이 21.75, 21.22, 19.06 mg QE/g으로 나타났고, 조릿대, 천궁, 인삼, 옥수수수염이 18.67, 17.94, 17.10, 6.66 mg QE/g으로 나타났다. 61종 다류의 DPPH radical 소거능 측정 결과 90% 이상 소거능을 가진 다류는 총 8종이었으며, 히비스커스가 99.99%의 소거능을 가져 가장 높은 것으로 나타났고, 어성초, 로즈힙, 모과가 97.56, 93.91, 92.48%로 나타났고, 여주, 깔라만시, 구기자, 우엉이 92.35, 92.17, 91.78, 90.17%로 나타났다. 70% 이상의 소거능을 보인 다류는 총 35종이었으며 헛개나무, 대추, 무가 89.91, 89.61, 89.2%로 나타났고, 홍차, 솔잎, 연잎이 89.18, 88.83, 87.12%로 나타났다. 도라지, 질경이, 유자가 87, 86.45, 85.36%로 나타났고, 쑥, 오미자, 돼지감자가 84.66, 84.4, 83.75%로 나타났다. 민들레잎, 작두콩, 메리골드가 82.84, 82.06, 81.63%로 나타났고, 칡, 귤피, 라벤더가 81.32, 80.6, 80.16%로 나타났다. 박하, 돌외잎, 겨우살이가 79.97, 78.17, 77.51%로 나타났고, 계피, 마테, 당귀가 76.62, 75.98, 75.67%로 나타났다. 국화, 꾸지뽕, 녹차가 74.96, 74.92, 74.79%로 나타났고, 우롱, 둥글레, 야관문이 73.83, 72.74, 72.68%로 나타났다. 캐모마일, 팥, 노니가 72.03, 71.94, 71.57%로 나타났고, 두충, 결명자가 71.15, 70.15%로 나타났다. 70% 이하의 소거능을 가진 다류는 총 18종으로 감잎, 루이보스, 뽕잎이 69.17, 68.74, 68.52%로 나타났고, 카카오닙스, 보이, 홍삼이 68.15, 65.91, 61.35%로 나타났다. 차가버섯, 메밀, 우슬이 60.71, 60.61, 58.76%로 나타났고, 비트, 조릿대, 천궁이 56.19, 51.63, 51.61%로 나타났다. 연근, 인삼, 로즈마리가 51.57, 46.64, 36.08%로 나타났고, 옥수수수염, 핑거루트, 홍화씨가 14.59, 10.27, 4.31%로 나타났다. 61종 다류의 α-glucosidase 저해 활성 측정 결과 20% 이상의 저해율을 가진 다류는 총 17종이었으며 홍차의 α-glucosidase 저해 활성이 92.07%로 가장 높았고, 야관문, 모과, 감잎이 81.86, 59.96, 57.84%로 나타났으며, 솔잎, 녹차, 보이가 45.38, 44.56, 42.05%로 나타났다. 계피, 당귀, 핑거루트가 34.57, 33.04, 29.4%로 나타났고, 우롱, 뽕잎, 대추가 29.16, 27.37, 25.26%로 나타났다. 헛개나무, 히비스커스, 연잎, 오미자가 25.12, 24.84, 22.09, 20.23%로 나타났다. 10% 이상의 α-glucosidase 저해 활성을 가진 다류는 총 20종이었으며 차가버섯, 꾸지뽕, 어성초가 18.21, 17.80, 16.42%로 나타났고, 홍화씨, 루이보스, 여주가 15.38, 14.84, 14.27%로 나타났다. 깔라만시, 노니, 카카오닙스가 14.20, 13.92, 13.59%로 나타났고, 옥수수수염, 민들레잎, 두충이 13.19, 13.01, 12.45%로 나타났다. 귤피, 로즈힙, 박하가 11.5, 11.35, 11.34%로 나타났고, 라벤더, 조릿대, 돼지감자가 11.23, 10.83, 10.79%로 나타났으며, 칡, 국화가 10.73, 10.06%로 나타났다. 10% 이하의 낮은 α-glucosidase 저해 활성을 가진 다류는 총 24종이었으며 홍삼, 구기자, 천궁이 9.85, 9.58, 9.28%로 나타났고, 무, 비트, 둥글레가 8.27, 7.93, 7.78%로 나타났다. 메밀, 캐모마일, 로즈마리가 7.17, 7.09, 6.98%로 나타났고, 겨우살이, 도라지, 질경이가 6.77, 6.57, 4.68%로 나타났다. 작두콩, 유자, 연근이 4.61, 4.12, 3.8%로 나타났고, 결명자, 인삼, 팥이 3.34, 3.08, 1.01%로 나타났다. 돌외잎, 메리골드, 마테, 쑥, 우슬, 우엉은 α-glucosidase 저해 활성을 나타내지 않았다. 항산화 활성, 항당뇨 활성 및 맛을 고려하여 모과와 대추를 선정하여 항산화 활성과 항당뇨 활성이 최대로 발현된 모과, 대추의 혼합 비율은 모과(A) 1.59, 대추(B) 0.29였다. 이때 total flavonoid 함량은 86.72 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 96.79%, α-glucosidase 저해 활성은 52.71%로 예측 되었다. 본 연구는 주로 차나무의 잎으로 만든 녹차와 홍차 위주의 연구와는 달리 다양한 식물의 꽃, 열매, 잎, 뿌리를 이용한 침출차의 생리활성 효과를 탐색하고자 하였다. 본 연구를 통해 일상생활에서 손쉽게 음용할 수 있는 61종 다류의 대사증후군 관련 생리활성 지표(항산화, 항당뇨)에 대한 우수성을 확인할 수 있었다. 또한 대사증후군 관련 생리활성 효과가 최대로 발현될 수 있는 모과와 대추의 최적 혼합 비율도 도출되었다. 본 연구는 단일 소재만의 생리활성을 평가한 연구와는 달리 RSM(Response Surface Methodology)에 의한 실험설계로 모과와 대추 혼합물의 항산화, 항당뇨 활성이 최대로 발현될 수 있는 최적 혼합비율을 도출하고, 혼합물의 시너지 효과를 확인한 첫 번째 시도라는 점에서 의의가 있다. RSM은 여러 요인간의 상호 작용을 평가하기 위한 적절한 통계기술로 최적의 반응을 생성하기 위한 여러 요인의 조합을 찾는데 효과적이다. 모과와 대추 혼합물의 α-glucosidase 저해 활성은 모과의 α-glucosidase 저해 활성 보다 낮게 나타났다. 하지만 활용도가 높지 않은 모과를 이용하여 대추 단독의 효과보다 뛰어난 α-glucosidase 저해 활성이 나타났으며, 항산화 활성의 경우 모과와 대추 혼합물의 시너지 효과가 나타난 것을 확인 할 수 있었다. 대사증후군의 발병 기전에는 많은 경로가 작용하므로 다양한 경로를 다루는 치료의 필요성을 가지며, 식물성 천연 식품은 개별 성분의 작용 뿐 만 아니라, 상이한 성분 간의 상호 작용으로 나타나는 다양한 효과를 가진다. 따라서 천연 식품을 이용하여 식품의 상이한 성분 간의 상호 작용으로 인한 시너지 효과를 극대화 할 수 있는 연구가 앞으로도 계속 이루어지길 기대한다. The present study estimated the antioxidant activity(total flavonoid content and DPPH radical scavenging ability) and anti-diabetic activity(rate of α-glucosidase inhibition) as bioactive markers of metabolic syndrome in 61 types of commercially available single-leached teas using hot water extraction. Furthermore, the optimal mix ratio between quince and jujube that may help improve metabolic syndrome was deduced using response surface methodology(RSM). The estimation of total flavonoid content in hot water extract of 61 types of teas led to the finding of 21 types of teas exhibiting the content over 100 mg QE/g. Black tea(593.91 mg QE/g) exhibited the highest total flavonoid content, followed by mate, rooibos, and calamansi with the content of 523.37, 302.25, and 217.87 mg QE/g, respectively, then by chaga mushroom, citron, and buckwheat with the content of 208.19, 194.72, and 194.71 mg QE/g. Lotus leaf, plantain and persimmon leaf with the content of 183.43, 174.99, and 160.01 mg QE/g, and chinese bush-clover, radish, and cuccibbong with the content of 149.99, 144.69, and 135.08 mg QE/g. Puer, eoseongcho, and lavender with the content of 128.47, 123.54, and 116.14 mg QE/g, and bitter gourd, chrysanthemum, and platycodon root with the content of 113.61, 110.94, and 108.39 mg QE/g. Beet, safflower seed with the content of 107.31, 102.67 mg QE/g. The teas exhibiting over 50 mg QE/g of total flavonoid content were 15 types, green tea, jujube, and kudzu with the content of 95.84, 95.82, and 95.25 mg QE/g, and burdock, citrus unshiu peel, and mugwort with the content of 94.61, 90.22, and 88.27 mg QE/g. Oriental raisin tree, dandelion leaf, and peppermint with the content of 82.95, 80.75, and 78.67 mg QE/g, and lycii fructus, roselle, and mulberry leaf with the content of 77.59, 67.07, and 58.78 mg QE/g, and cassia seed, mistletoe, and marigold with the content of 53.33, 53.21, and 52 mg QE/g. The teas exhibiting 50 mg QE/g or lower total flavonoid content were 25 types, eucommia bark, oolong, and rose hip with the content of 48.24, 47.06, and 46.6 mg QE/g, and jerusalem artichoke, solomon’s seal, and noni with the content of 45.30, 43.53, and 41.61 mg QE/g. Sword bean, achyranthes, and adzuki bean with the content of 40.24, 39.79, and 38.02 mg QE/g, and pine needle, chinese quince, and schizandra with the content of 32.59, 31.14, and 31.09 mg QE/g. Cinnamon, dolwoe, and danggwi with the content of 30.08, 29.67, and 29.14 mg QE/g, and cacao nibs, red ginseng, and chamomile with the content of 29.04, 25.65, and 24.74 mg QE/g. Rosemary leaf, fingerroot, and lotus root with the content of 21.75, 21.22, and 19.06 mg QE/g, and northern bamboo, cnidium, ginseng, and corn silk with the content of 18.67, 17.94, 17.10, and 6.66 mg QE/g. The estimation of DPPH radical scavenging ability in 61 types of teas found 8 types exhibiting the scavenging ability over 90%. Hibiscus with 99.99% scavenging ability was the highest, followed by eoseongcho, rose hip, and chinese quince with 97.56, 93.91, and 92.48%, respectively, then by bitter gourd, calamansi, lycii fructus, and burdock with 92.35, 92.17, 91.78, and 90.17%. The teas exhibiting over 70% scavenging ability were 35 types, oriental raisin tree, jujube, and radish with 89.91, 89.61, and 89.2%, and black tea, pine needle, and lotus leaf with 89.18, 88.83, and 87.12%. Platycodon root, plantain, and citron with 87, 86.45, and 85.36% and mugwort, schizandra, and jerusalem artichoke with 84.66, 84.4, and 83.75%. Dandelion leaf, sword bean, and marigold with 82.84, 82.06, and 81.63%, and kudzu, citrus unshiu peel, and lavender with 81.32, 80.6, and 80.16%. Peppermint, dolwoe, and mistletoe with 79.97, 78.17, and 77.51%, and cinnamon, mate, and danggwi with 76.62, 75.98, and 75.67%. Chrysanthemum, cuccibbong, and green tea with 74.96, 74.92, and 74.79%, and oolong, solomon’s seal, and chinese bush-clover with 73.83, 72.74, and 72.68%. Chamomile, adzuki bean, and noni with 72.03, 71.94, and 71.57%, and eucommia bark, cassia seed with 71.15, 70.15%. The teas exhibiting 70% or lower scavenging ability were 18 types, persimmon leaf, rooibos, and mulberry leaf with 69.17, 68.74, and 68.52%, and cacao nibs, puer, and red ginseng with 68.15, 65.91, and 61.35%. Chaga mushroom, buckwheat, and achyranthes with 60.71, 60.61, and 58.76%, and beet, northern bamboo, and cnidium with 56.19, 51.63, and 51.61%. Lotus root, ginseng, and rosemary leaf with 51.57, 46.64, and 36.08%, and corn silk, fingerroot, and safflower seed with 14.59, 10.27, and 4.31%. The estimation of the rate of α-glucosidase inhibition in 61 types of teas found 17 types exhibiting over 20% inhibition rate. Black tea showed the highest rate of inhibition(92.07%), followed by chinese bush-clover, chinese quince, and persimmon leaf with 81.86, 59.96, and 57.84%, respectively, then by pine needle, green tea, and puer with 45.38, 44.56, and 42.05%. Cinnamon, danggwi, and fingerroot with 34.57, 33.04, and 29.4%, and oolong, mulberry leaf, and jujube with 29.16, 27.37, and 25.26%. Oriental raisin tree, roselle, lotus leaf, and schizandra with 25.12, 24.84, 22.09, and 20.23%. The teas exhibiting over 10% inhibition rate were 20 types, chaga mushroom, cuccibbong, and eoseongcho with 18.21, 17.80, and 16.42%, and safflower seed, rooibos, and bitter gourd with 15.38, 14.84, and 14.27%. Calamansi, noni, and cacao nibs with 14.20, 13.92, and 13.59%, and corn silk, dandelion leaf, and eucommia bark with 13.19, 13.01, and 12.45%. Citrus unshiu peel, rose hip, and peppermint with 11.5, 11.35, and 11.34%, and lavender, northern bamboo, and jerusalem artichoke with 11.23, 10.83, and 10.79%, and kudzu, chrysanthemum with 10.73, 10.06%. The teas exhibiting 10% or lower inhibition rate were 24 types, red ginseng, lycii fructus, and cnidium with 9.85, 9.58, and 9.28%, and radish, beet, and solomon’s seal with 8.27, 7.93, and 7.78 %. Buckwheat, chamomile, and rosemary leaf with 7.17, 7.09, and 6.98%, and mistletoe, platycodon root, and plantain with 6.77, 6.57, and 4.68%. Sword bean, citron, and lotus root with 4.61, 4.12, and 3.8%, and cassia seed, ginseng, and adzuki bean with 3.34, 3.08, and 1.01%. Dolwoe, marigold, mate, mugwort, achyranthes, and burdock did not exhibit α-glucosidase inhibition. Jujube and chinese quince were selected in consideration of the antioxidant activity, antidiabetic activity, and taste, and the optimal mix ratio between chinese quince and jujube with the highest expressed levels of antioxidant activity and antidiabetic activity was found to be chinese quince(A) 1.59 and jujube(B) 0.29. Here, it was predicted that the ratio would lead to total flavonoid content of 86.72 mg QE/g, DPPH radical scavenging ability of 96.79%, and the rate of α-glucosidase inhibition of 52.71%. What distinguishes this study from most other studies that focus on green tea and black tea made from the leaves of the tea plant, is that it has explored the bioactive efficacy of leached teas made from various sources including flower, fruit, leaf, and root of plants. The findings of this study have verified the excellent efficacy of 61 types of teas that can be obtained easily from local markets, as a bioactive marker(antioxidant activity and anti-diabetic activity) of metabolic syndrome. Also, the optimal mix ratio between quince and jujube that is likely to provide maximum level of bioactivity regarding metabolic syndrome, was deduced. This study differs from other studies investigating the bioactivity of a single material as it adopts an experimental design based on response surface methodology(RSM). The significance of this study lies in that it has deduced the optimal mix ratio between chinese quince and jujube with high probability of expressing the maximum levels of antioxidant activity and antidiabetic activity, and that it is the first study to have verified the synergistic effects of a mixed tea material. RSM provides a suitable statistical technique for evaluating the interaction among a number of factors. It is thus effective for discovering the combination of diverse factors that is likely to produce the optimum reactivity. The rate of α-glucosidase inhibition by the mixture of chinese quince and jujube was shown to be lower than the rate of α-glucosidase inhibition by chinese quince alone. However, a higher rate of α-glucosidase inhibition than the rate exhibited by jujube alone could be obtained through the use of chinese quince, a material with low utility, and in the case of antioxidant activity, synergistic effects from the mixing of jujube and chinese quince could be verified. Since the pathogenesis of metabolic syndrome involves a diversity of pathways, a therapy targeting the diverse pathways is necessary, and the plant-based natural food products exhibit various effects based on the interaction among different components in addition to the activities of individual components. Thus, it is our hope that future studies will continue to investigate ways to maximize the synergistic effects based on the interaction among different components in natural food products.

산뽕나무 잎 유래 화합물의 항당뇨 및 항당뇨 합병증 효과

주선민 전북대학교 일반대학원 2023 국내석사

Various Morus species, the leaves of which were utilized as silkworm feeds or foods, have been widely used as traditional treatment agents for DM. Morus alba, Morus lhou, and Morus bombycis are three species that have been mostly spread and used as functional foods and traditional medicines, especially in Korea. Particularly, Morus bombycis has a long history of usage as a treatment for metabolic diseases. Type 2 diabetes mellitus (T2DM), which has become a significant global health problem, is a metabolic disease caused by defects in insulin secretion and function. As a result of these metabolic disorders, diabetic patients develop diseases of the eyes, kidneys, nerves, heart, and blood vessels belonging to functional disorders due to long term damage. α-Glucosidase, protein tyrosine phosphatase 1 B (PTP1B), free radicals, advanced glycation end products (AGEs), and human recombinant aldose reductase (HRAR) are key targets of T2DM and its complications therapeutics. Numerous attempts to develop drugs for T2DM have been made for a long time. Thus, therapeutic agents derived from natural products were on the rise due to synthetic drugs for treatment, which have diverse side effects. This current study aimed to isolate and evaluate bioactive constituents of Morus bombycis leaves. Using repeated silica gel, RP-18, and sephadex LH-20 column chromatography, isolated compounds were obtained using bioactivity-guided fractionation. Their structures were identified by spectroscopic analysis, including 1D NMR and 2D NMR. Qualitative analysis was performed by UPLC-ESI-QToF-MS. Among the eight isolated compounds from Morus bombycis leaves, four compounds, including macrourin B (4), austrafuran C (6), mulberrofuran F (7), and chalcomoracin (8), were not well known for their bioactivity. This study focused on anti-diabetic effects of four compounds via α-glucosidase, PTP1B, AGEs, HRAR, and peroxynitrite scavenging activity. Enzyme kinetics and molecular docking simulations were done to find out how enzymes are inhibited by bioactive substances. As a result, test compounds 4, 6, 7, and 8 inhibited α-glucosidase, PTP1B, AGEs, HRAR, and peroxynitrite scavenging activity significantly. Among them, compounds 4 and 6 showed IC50 values of 2.61 ± 0.13 and 2.76 ± 0.25 μM against peroxynitrite. Also, compounds 4 and 6 demonstrated anti-diabetic effects, with IC50 values of 0.44 ± 0.03 and 1.01 ± 0.17 μM, respectively, against α-glucosidase and IC50 values of 2.50 ± 0.17 and 1.69 ± 0.02 μM against PTP1B. Furthermore, compounds 4 and 6 demonstrated anti-diabetic complications effects with IC50 values of 9.44 ± 0.18 and 13.74 ± 0.55 μM, 7.98 ± 0.62 and 6.15 ± 0.25 μM, and < 4 and 26.78 μM against bovine serum albumin (BSA) AGEs, human serum albumin (HSA) AGEs, and HRAR. Additionally, all test compounds showed mixed-type and non-competitive type inhibition modes against α -glucosidase and PTP1B in enzyme kinetics. The four test compounds had low negative binding energies in both enzymes, according to molecular docking simulations. Stilbene dimer types (4 and 6) and Diels-Alder type adducts (7 and 8) were investigated in this study. Particularly, compounds 4 and 6 of the stilbene dimer type demonstrated strong inhibitory and scavenging activities in all bioassays. Overall results suggested that the stilbene dimer type could be a particularly promising treatment or preventive resource against DM. Thus, the isolated compounds 4 and 6 were discovered in Morus bombycis leaves for the first time and have the potential to be used as active constituents in anti-diabetic, anti-diabetic complications, and antioxidants. 주로 누에의 먹이나 식품으로 사용된 다양한 뽕나무 종 잎들은 당뇨병에 전통적인 치료제로 널리 사용되어 왔다. 한국에서 기능성 식품과 전통 의약품으로 주로 보급되어 사용되고 있는 뽕나무 세 종은 백상, 노상, 그리고 산상이다. 특히 산뽕나무는 당뇨, 부종 등의 대사질환에 치료제로 사용된 오랜 역사를 가지고 있다. 하지만 산뽕나무에 대한 항 당뇨병 연구와 분리된 화합물에 대한 연구는 부족하다. 세계적으로 심각한 문제로 대두된 제2형 당뇨병은 인슐린 분비와 기능의 결함으로 인해 발생하는 대사 질환이다. 당뇨병 환자는 장기간의 손상으로 인하여, 눈, 신장, 신경, 심장, 등에 다양한 합병증이 발생하게 된다. α-Glucosidase, PTP1B, 자유 라디칼, 그리고 AGEs 등은 당뇨병 치료의 핵심 대상이고, 오랫동안 당뇨병 약물을 개발하기위한 수많은 시도가 있었다. 하지만 합성 약물은 부작용을 가지고 있어 전통 약재로 오랜 기간 사용된 천연물에 대한 관심이 대두되고 있다. 본 연구는 산뽕나무 잎의 생리활성물질을 분리하고 항 당뇨병 효과에 대해 평가하는 것을 목적으로 한다. 다양한 겔을 사용해 산뽕나무의 에틸 아세테이트 분획물을 칼럼 크로마토그래피를 통해 생리활성 유도 분획을 이용해 8개의 화합물 p-coumaric acid (1), chlorogenic acid methyl ester (2), oxyresveratrol (3), macrourin B (4), moracin M (5), austrafuran C (6), mulberrofuran F (7), 그리고 chalcomoracin (8)을 분리하였다. 이들의 구조는 1D NMR과 2D NMR을 포함한 분광분석을 통해 이전 문헌과 비교하여 확인하였다. 정성분석은 UPLC-ESI-QTof-MS를 이용해 진행되었다. 본 연구에서는 산뽕나무 잎에서 분리된 8개 화합물 중 macrourin B (4), austrafuran C (6), mulberrofuran F (7), 그리고 chalcomoracin (8)을 포함한 4개 화합물은 산뽕나무 잎에서 처음 보고되었다. 따라서, α-glucosidase, PTP1B, AGEs, HRAR 억제능 및 peroxynitrite 소거 분석을 통해 4개 화합물의 항당뇨, 항당뇨합병증, 항산화 효과를 평가하였다. 그 다음, 효소 동력학 및 분자 도킹 시뮬레이션을 통해 효소와 생리활성물질 사이의 억제 메커니즘을 확인하였다. 그 결과, 실험을 진행한 화합물 중 4, 6, 7, 그리고 8을 포함한 4개 화합물은 α-glucosidase, PTP1B, AGEs, HRAR 및 peroxynitrite에 대해 유의한 억제 및 소거 활성을 보였다. 그중 화합물 4 및 6은 peroxynitrite에 대해 2.61 ± 0.13, 2.76 ± 0.25 μM의 IC50 값을 나타냈다. 또한 화합물 4 및 6은 α-glucosidase에 대해 0.44 ± 0.03 및 1.01 ± 0.17 μM의 IC50 값, PTP1B에 대하여 IC50 값이 2.50 ± 0.17 μM 및 1.69 ± 0.02 μM으로 강한 항당뇨 효과를 나타냈다. 또한 화합물 4와 6은 BSA AGEs, HSA AGEs, 및 HRAR에 대하여 IC50 값 9.44 ± 0.18 및 13.74 ± 0.55 μM, 7.98 ± 0.62 및 6.15 ± 0.25 μM, <4 및 26.78 μM으로 항당뇨병 합병증 효과를 보였다. 모든 실험 화합물은 효소동력학에서 α-glcuosidase와 PTP1B에 대해 혼합형 및 비경쟁적 억제모드를 보였다. 분자 도킹 시뮬레이션에 따르면, 네 개 화합물의 효소동력학 결과를 뒷받침하는 추가적 정보를 나타냈다. 전체적인 결과는 스틸벤 이량체 유형 (4 및 6)이 당뇨병에 대한 특히 유망한 치료제 또는 예방 자원이 될 수 있음을 시사했다. 따라서, 분리된 화합물 4 및 6은 산뽕나무 잎에서 처음으로 분리, 정제되었으며, 항당뇨병, 항당뇨병 합병증 및 항산화제로서 활성 성분이 있다. 결론적으로 본 연구는 네 개의 화합물이 향후 당뇨병 및 당뇨 합병증 예방 및 치료제로서 사용에 대한 가능성을 시사한다.

하고초와 애엽 열수 추출물 및 혼합 조성물의 항당뇨 효과

김선표 강원대학교 대학원 2012 국내석사

동결건조 누에의 기호도 향상을 위한 로스팅 최적화 및 생리활성 평가

이경희 경기대학교 대체의학대학원 2020 국내석사

본 연구는 동결건조 누에의 생리활성과 관능평가를 함께 만족하게 할 목적으로 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 이용하여 당뇨 개선을 위한 동결건조 누에의 로스팅 최적 조건을 도출하였다. 독립변수는 온도(X1), 시간(X2)으로 설정하였고, 예비실험을 거쳐 각 요인의 최소 및 최대 범위를 온도 140℃∼180℃, 시간 20분∼40분으로 설정하였다. 종속변수는 total polyphenol 함량, total flavonoid 함량, DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능, α-glucosidase 저해 활성으로 설정하였다. 동결건조 누에 열수 추출물의 total polyphenol 함량은 468.20 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 294.62 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 72.07%, ABTS radical 소거능은 71.81%, α-glucosidase 저해 활성은 67.31%로 나타났다. 동결건조 누에 에탄올 추출물의 total polyphenol 함량은 496.84 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 366.12 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 86.78%, ABTS radical 소거능은 65.96%, α-glucosidase 저해 활성은 54.68%로 나타났다. RSM을 통해 얻은 항산화 활성과 항당뇨능이 최대로 발현되는 열수 추출물의 최적 로스팅 조건은 온도(X1) 180℃와 시간(X2) 30분이었다. 이때의 total polyphenol 함량은 466.61 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 274.64 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 69.43%, ABTS radical 소거능은 72.94%, α-glucosidase 저해 활성은 57.19%로 예측되었다. 에탄올 추출물의 최적 로스팅 조건은 온도(X1) 180℃와 시간(X2) 23분이었다. 이때의 total polyphenol 함량은 478.58 mg TAE/g, total flavonoid 함량은 339.91 mg QE/g, DPPH radical 소거능은 59.46%, ABTS radical 소거능은 86.93%, α-glucosidase 저해 활성은 31.61%로 예측되었다. 동결건조 누에와 RSM을 통해 얻은 최적 로스팅 조건의 누에를 색도 측정한 결과, 명도(L) 값은 동결건조 누에가 -1.86, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 3.98, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.90의 값을 보였다. 적색도(a) 값은 동결건조 누에가 70.67, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 60.12, 180℃에서 30분 동안 로스팅 한 누에가 58.69의 값을 보였다. 황색도(b) 값은 동결건조 누에가 21.78, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 21.78, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 25.48의 값을 보였다. 동결건조 누에와 RSM을 통해 얻은 최적 로스팅 조건의 누에를 관능 평가한 결과, 색에 대한 평가는 동결건조 누에가 4.20, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.80, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 5.07 순으로 높게 나타났다. 향에 대한 평가는 동결건조 누에가 3.67, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.60, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 4.93 순으로 높게 나타났다. 맛에 대한 평가는 동결건조 누에가 2.67, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.67, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 4.93 순으로 높게 나타났다. 전반적인 기호도는 동결건조 누에가 3.20, 180℃에서 30분 동안 로스팅한 누에가 4.53, 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 5.60 순으로 높게 나타나 180℃에서 23분 동안 로스팅한 누에가 색, 향, 맛 전체적인 기호도 모두 가장 우수한 분말로 선정되었다. 그러나 동결건조 누에의 맛과 향을 개선하고자 실시한 로스팅 과정에서 로스팅 온도와 시간이 증가할수록 항당뇨능이 감소하는 경향이 나타났다. 비록 본 연구를 통해 얻은 동결건조 누에의 최적 로스팅 조건에서 항당뇨능이 감소하는 경향은 보였지만 로스팅 과정을 통해 동결건조 누에의 부정적인 맛과 향이 개선되었다는 점에 본 연구의 의의가 있다. 따라서 차후 본 연구결과를 바탕으로 로스팅 과정에서 열에 의해 발생한 누에 분말의 항당뇨능 저하를 개선할 수 있는 후속 연구를 진행하고자 한다. In this study, optimal roasting conditions of the freeze-dried silkworms was derived for the improvement of diabetes using a response surface methodology (RSM) for the purpose of satisfying the bioactivity and sensory evaluation of the freeze-dried silkworms together. Independent variables were set to temperature (X1) and time (X2), and the min/max range of the variables were set to temperature between 140℃∼180℃ and time between 20∼40 min after preliminary experiment. Dependent variables were set to total polyphenol content, total flavonoid content, DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity and α-glucosidase inhibition activity. Total polyphenol content of freeze-dried silkworms distilled water extract was 468.20 mg TAE/g, total flavonoid content was 294.62 mg QE/g, DPPH radical scavenging ability was 72.07%, ABTS radical scavenging activity was 71.81%, and α-glucosidase inhibition activity was 67.31%. Total polyphenol content of freeze-dried silkworms ethanol extract was 496.84 mg TAE/g, total flavonoid content was 366.12 mg QE/g, DPPH radical scavenging activity was 86.78%, ABTS radical scavenging activity was 65.96%, and α-glucosidase inhibition activity was 54.68%. The optimum roasting conditions of the distilled water extract with the maximum antioxidant and antidiabetic activity obtained through RSM were 180℃ for temperature (X1) and 30 min for time (X2). At this time, total polyphenol content was 466.61 mg TAE/g, total flavonoid content was 274.64 mg QE/g, DPPH radical scavenging activity was 69.43%, ABTS radical scavenging activity was 72.94%, α-glucosidase inhibitory activity was estimated to be 57.19%. The optimum roasting conditions of the ethanol extract were 180℃ for temperature (X1) and 23 min for time (X2). The total polyphenol content was 478.58 mg TAE/g, the total flavonoid content was 339.91 mg QE/g, DPPH radical scavenging activity was 59.46%, ABTS radical scavenging activity was 86.93%, and α-glucosidase inhibitory activity was 31.61%. As a result of chromaticity measurement of silkworms with optimal roasting conditions obtained through freeze-dried silkworms and RSM, the brightness (L) value was -1.86 for freeze-dried silkworms, 3.98 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, and 4.90 for silkworms roasted for 30 min at 180℃. The redness (a) value was 70.67 for freeze-dried silkworms, 60.12 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, and 58.69 for silkworms roasted for 30 min at 180℃. The yellowness (b) value was 21.78 for freeze-dried silkworms, 21.78 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, and 25.48 for silkworms roasted for 30 min at 180℃. As a result of sensory evaluation of silkworms with optimum roasting conditions obtained through freeze-dried silkworms and RSM, color evaluation values were 4.20 for freeze-dried silkworms, 4.80 for silkworms roasted for 30 min at 180℃, and 5.07 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, listed as increasing number. Aroma evaluation showed in an increasing order of 3.67 for freeze-dried silkworm, 4.60 for silkworms roasted for 30 min at 180℃, and 4.93 for silkworms roasted for 23 min at 180℃. Flavor evaluation showed in an increasing order of 2.67 for freeze-dried silkworms, 4.67 for silkworms roasted for 30 min at 180℃, and 4.93 for silkworms roasted for 23 min at 180℃. Overall preference was in an increasing order of 3.20 for freeze-dried silkworms, 4.53 for silkworms roasted for 30 min at 180℃, and 5.60 for silkworms roasted for 23 min at 180℃, indicating that the silkworms roasted at 180℃ for 23 min was the best powder in all evaluations of color, aroma, flavor and overall preference. However, as the roasting temperature and time increased during the roasting process to improve the taste and aroma of freeze-dried silkworms, antidiabetic activity tended to decrease. Although antidiabetic activity tended to decrease in the optimal roasting conditions of freeze-dried silkworms obtained through this study, the negative flavor and aroma of freeze-dried silkworms were improved by the roasting process. Therefore, based on the results, we want to proceed with a follow-up study that can prevent the decrease of antidiabetic activity caused by heat in the silkworms roasting process.

트레드밀 운동과 Chromium picolinate의 항비만 및 항당뇨 효과

최현석 동신대학교 대학원 2006 국내박사

본 연구는 고지방식이로 유도된 비만 랫트와 Streptozotocin으로 유도된 당뇨 마우스에서 Chromium picolinate 보충과 유산소성 트레드밀 운동의 항비만 및 항당뇨에 미치는 효과를 알아보기 위하여 체중, 고환주위 지방량, 혈당, 혈중 지질 및 leptin 농도, AST와 ALT, GLUT-4 단백질 발현과 병리 조직학적 변화를 살펴보았다. 1. 트레드밀 운동과 Chromium picolinate의 항비만 효과 비만은 실험 시작 전 6주 동안 32마리에게 고지방 식이로 비만을 유도하여 각각 5그룹으로 나누었다. 일반 대조군(정상 랫트; n=8), 실험군 Ⅰ(비만 유도군; n=8), 실험군 Ⅱ(비만 유도 후 Chromium picolinate 보충군; n=8), 실험군 Ⅲ(비만 유도후 트레드밀 운동군; n=8), 실험군 Ⅳ(비만 유도후 Chromium picolinate 보충과 트레드밀 운동군; n=8)으로 나누었다. 비만 랫트에 있어 체중 증가량은 일반 대조군에 비하여 실험군 Ⅰ에서 유의성 있게 체중이 증가하였고, 실험군 Ⅲ과 실험군 Ⅳ에서는 유의성 있는 체중 감소 효과를 보였다(p<0.05). 고환주위 지방량 무게에서 일반 대조군에 비하여 실험군 Ⅰ에서 유의성 있게 체중 증가를 보였으며 실험군 Ⅳ에서는 유의성 있게 감소하였다(p<0.05). 혈청 중성지방 및 총콜레스테롤 농도는 실험군 Ⅰ에 비하여 실험군 Ⅲ과 실험군 실험군 Ⅳ에서 유의성 있게 감소하였다(p<0.05). HDL-콜레스테롤 농도는 일반 대조군에 비하여 실험군 Ⅰ에서 유의성 있게 낮게 나왔다(p<0.05). 혈청 leptin 농도 또한 일반 대조군에 비해 실험군 Ⅰ에서 높게 나왔으며, 실험군 Ⅰ에 비하여 실험군 Ⅳ에서 유의성 있게 감소하였다(p<0.05). 2. 트레드밀 운동과 Chromium picolinate의 항당뇨 효과 당뇨 유도는 마우스에게 Streptozotocin을 이용하여 1일 1회 일정한 시간에 2일간 연속 복강 내에 주사하여 당뇨를 유도하였으며 각각 5그룹으로 나누었다. 일반 대조군(정상 마우스; n=12), 실험군 Ⅰ(당뇨 유도군; n=12), 실험군 Ⅱ(당뇨 유도 후 Chromium picolinate 보충군; n=12), 실험군 Ⅲ(당뇨 유도 후 트레드밀 운동군; n=12), 실험군 Ⅳ(당뇨 유도 후 Chromium picolinate 보충 및 트레드밀 운동군; n=12)로 분류하였다. 당뇨 마우스에 있어 체중 증가량은 일반 대조군보다 실험군 Ⅰ에서 유의성 있게 감소하였는데, 특히 3, 4주째 유의성 있게 낮았고(p<0.05), 실험군 Ⅲ과 실험군 Ⅳ에서는 실험군 Ⅰ에 비하여 유의성 있는 체중 감소 효과를 보였다(p<0.05). 혈당 변화에 있어서 일반 대조군에 비하여 실험군 Ⅰ에서 유의성 있게 혈당이 증가하였으며(p<0.001), 실험군 Ⅱ와 실험군 Ⅲ에서는 혈당이 약간 감소하였으나 유의성이 있지는 않았고, 실험군 Ⅳ에서는 유의성 있는 혈당 감소를 보였다(p<0.05). 실험군 Ⅰ에서 총콜레스테롤과 중성지방, AST와 ALT의 경우, 일반 대조군보다 유의성 있게 높았으며(p<0.05) 실험군 Ⅰ에 비해 실험군 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ에서는 유의성 있게 낮았다(p<0.05). GLUT-4 발현에 있어 일반 대조군 보다 실험군 Ⅰ에서 GLUT-4의 발현이 감소하였으며, 실험군 Ⅱ, Ⅲ Ⅳ에서는 감소 억제가 보였다. 조직학적 변화에서는 간에서 공포 형성이 현저히 감소하였고, 신장의 사구체 기저막은 Streptozotocin을 투여한 실험군 Ⅰ에서 국소적으로 기저막이 비후 되었으나 실험군 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ에서는 많이 호전됨을 볼 수 있었다. 결론적으로 고지방 식이로 유도된 비만 랫트와 Streptozotocin으로 유도된 당뇨 마우스에 있어 Chromium picolinate의 보충과 유산소성 트레드밀 운동은 지질 대사 및 당대사에 영향을 미쳐 체지방 형성 및 혈당 증가를 억제함으로써 항비만 및 항당뇨 효과를 나타내는 것으로 생각되며 이러한 효과는 Chromium picolinate 보충과 유산소성 트레드밀 운동이 비만 및 당뇨에 효과가 있을 것으로 사료된다. The aims of this investigation was to examine the effects of treadmill exercise and supplement with Chromium picolinate on the obesity rats and diabetic mouse. It is to analysis changes in body weight, epididymis fat weight, blood glucose, serum lipid and leptin concentration, AST, ALT, GLUT-4 expression and histological findings. Before obesity experimental period, Sprague-Dawley rats was fed high-fat diet(n=32) and basal diet(n=8) for 6 weeks. Obesity rats were divided into 5 different experimental groups including an control group (n=8), experimental group Ⅰ(obesity; n=8), Ⅱ(Chromium picolinate supplement; n=8), Ⅲ(treadmill exercise; n=8), and Ⅳ(Chromium picolinate supplement and treadmill exercise; n=8). And, Diabetic mouse were divided into 5 different experimental groups including an control group (n=12), experimental group Ⅰ(STZ-induced diabetic mouse; n=12), Ⅱ (Chromium picolinate supplement; n=12), Ⅲ(treadmill exercise; n=12), and Ⅳ(Chromium picolinate supplement and treadmill exercise; n=12). Body weights of obesity rats were significantly increase in experimental group Ⅰ than control groups. The level of total cholesterol, LDL-C and TG were significantly higher in experimental group than control group. Leptin level of serum was experimental group higher in control group. Only Chromium picolinate supplement was tended to body weight change but not significantly different between experimental group. Body weights of diabetic mouse were significantly decrease in experimental group Ⅰ than control groups. In the experimental group Ⅰ, the blood glucose concentration was increased and experimental group Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ was decreased by Chromium picolinate supplement and exercise. The total cholesterol levels of experimental group Ⅰ was significantly higher than those of diabetic-experimental groups. AST and ALT activities of diabetic experimental groups were significantly lower than that of experimental group Ⅰ(p<0.05). The experimental group Ⅰ also had the lowest level of the GLUT-4 expression while the experimental groups had the highest level of the GLUT-4 expression. Histopathological studies of liver and kidney shown decrease in the intensity and incidence of vacuolizations, cellular infiltration and hypertrophy of STZ-induced diabetic mouse. These results suggested that the regular endurance treadmill exercise and the Chromium picolinate supplement made the increase of anti-obesity effect in obesity rat induced high-fat diet and improve the peripheral insulin sensitivity in type Ⅰ diabetic mouse. Also, Chromium picolinate supplement and exercise could play an important role in the long term management of obesity and diabetic mellitus

우장지버섯 균사체 배양액을 이용한 초산발효음료의 품질특성과 항당뇨 효과

신종욱 대구가톨릭대학교 대학원 2009 국내석사

1. 우장지버섯 균사체 배양액을 이용한 초산발효 음료의 품질특성 우장지버섯 균사체 배양액을 이용한 초산발효음료(AJA)의 품질특성을 조사하기 위하여 pH, 산도, 색상, 발효효율, total polyphenol, total glucan함량, 총 유리아미노산함량 및 항산화 활성과 관능검사를 행하였다. Ethanol을 1~5%첨가하여 초산발효를 행한 결과 3% 첨가구는 발효효율이 50.66%, 산도는 2.02%였으며, 산미, 향 및 종합적 기호도가 우수하였으며 L^(*)값은 78.59, a^(*)값은 -0.57, b^(*)값이 7.87로 색상에 대한 기호도가 높았다. AJA의 total glucan, α-glucan 및 β-glucan의 함량은 각각 270, 220, 60 mg/100 mL로 대조구에 비하여 각각 1.8, 2.0 및 1.5배가 높았다. AJA의 total polyphenol의 함량은 1.91 mg/100 mL로 대조구보다 12%가 높았으며 전자공여능(47.3%)과 SOD 유사활성(6.8%) 및 총 항산화 활성(3.0/OD_(695))이 대조구보다 각각 36%, 2.6배 및 2.0배가 높았다. Glycine, L-Alanine, L-Serine을 주 성분으로 하는 총유리아미노산과 필수아미노산의 함량은 각각 158.64 및 97.83 mg/100 mL로 대조구의 1.49~1.51배 높았다. 2. 우장지버섯 균사체 배양액을 이용한 초산발효음료의 항당뇨 효과 우장지버섯 균사체 배양액으로 발효시킨 초산발효액(AJA: pH 3.2, acidity 2.0, brix degree 3.2)이 streptozotocin으로 유발한 당뇨쥐의 혈당과 혈청지질 및 항산화계 효소활성에 미치는 영향을 조사하였다. 실험용 식이는 AIN-76 diet를 기본으로 하여 조제하였으며 실험동물은 5주령의 평균체중이 140±10 g인 Sprague-Dawly계 흰쥐를 사용하여 정상대조군(NC), 당뇨대조군(DM), 당뇨유발 후 체중 100 g당 AJA 1/2 희석액 0.5 mL 경구투여군(C1) 및 당뇨유발 후 체중 100 g당 AJA 0.5 mL 경구투여군(C2)의 4군으로 나누어 5주간 경구 투여하였다. α-Glucosidase 저해 활성은 균사체 배양액 및 AJA의 농도가 증가할수록 저해 활성이 증가하는 것으로 나타났으며, AJA의 저해 활성이 대조구에 비해 1.7배 높았다. 동물실험결과, C1 및 C2군은 DM군에 비하여 당뇨에 의하여 나타나는 다음, 다식 및 체중감소현상과 간의 비대현상이 완화되었다. C1 및 C2군의 5주째 혈당은 DM군에 비하여 17.1 및 28.2%가 감소되었으며, fructosamine의 함량은 C1에서는 뚜렷한 차이가 없었으나 C2군에서는 16.3%가 감소되었다. C1 및 C2군은 DM군에 비하여 혈중 triglyceride 함량은 44.1~48.0%가, total cholesterol 함량은 24.0~41.3%가, LDL-cholesterol 함량은 28.7~57.9%가 각각 감소하였으며, HDL-cholesterol 함량은 C1군에서는 유의차가 없었으나 C2군에서는 52.5%가 증가하였다. C1 및 C2군의 혈청 ALT 활성은 DM군에 비하여 9.1~21.0%가, AST 활성은 25.1~31.2%가 각각 감소하였다. C1 및 C2군은 DM군에 비하여, 간 조직 GSH 함량은 17.9~30.8% 증가하였으며 LPO 함량은 21.0~28.0%가 감소하였다. 또, XOR O type 활성은 C2군에서 18.9% 감소하였으며 SOD 및 GST 활성은 53.8~56.8% 및 28.9~29.9%가 증가하였다. 이상의 결과, 우장지버섯 균사체배양액으로 제조한 초산발효액은 STZ로 유도한 고혈당을 완화시키는 항당뇨작용과 혈중지질대사를 개선시키는 효과가 있었으며 ROS 생성계를 억제하고 동시에 ROS 소거계를 증가시켜 당뇨에 의한 조직손상을 예방 및 경감시켜주는 것으로 생각되어 앞으로의 활용이 기대된다. 1. Quality characteristics of acetic acid fermented beverage of submerged culture media of Antrodia camphorata mycelium This study was conducted to investigate the quality characteristics of acetic acid fermented beverage of submerged culture media of Antrodia camphorata mycelium with 3% ethanol(AJA). pH, acidity, color, efficiency ratio, content of total polyphenol, total glucan and free amino acids, total anti-oxidative enzymes activities, and sensory characteristics of AJA fermented for 12 days at 30℃ were evaluated. In the results of AJA fermentation with 1~5% ethanol, acidity(2.02%) and fermentation efficiency ratio(50.66) in 3% were higher, and also the acceptability of sourness, flavor and overall taste were the highest in the AJA with 3% ethanol. L^(*), a^(*) and b^(*) values of 3% ethanol were higher than those of control. Total glucan, α-glucan and β-glucan content of AJA with 3% ethanol were 270, 220 and 60 mg/100 mL which were 1.8, 2.0 and 1.5 times higher than those of control, respectively. Total polyphenol content of AJA was 1.91 mg/100 mL which was 12% higher than that of control. Electone donating ability, SOD-like activity and total antioxidative activity of AJA were 47.3%, 6.8% and 3.0 at OD_(695), which were 0.36, 2.6 and 2 times higher respectively than those of control. Content of total free amino acid contained glycine, L-alanine and L-serine as a major amino acids was 158.64 mg/100 mL, and the content of essential amino acid was 97.83 mg/100 mL, which were 1.49~1.51 times higher compared with the control. 2. Anti-diabetic effect of AJA Effect of the acetic acid fermented juice prepared with submerged culture media of Antrodia camphorata mycelium(AJA: pH 3.2, acidity 2.0, brix degree 3.2) on the level of blood glucose and serum lipids in streptozotocin(STZ) induced diabetic rats. Experimental group divided into normal control(NC), diabetic control(DM), 1/2 diluted AJA(C1) and undiluted AJA(C2) administered groups(0.5 mL/100 g body weight) after diabetes induction. In the C1 and C2 groups compared with DM group. α-Glucosidase inhibition activity of AJA was 1.7 times higher than control group. Polyphagia, liver enlargement and weight loss caused by diabetes were considerably alleviated, but it did not reach to the level of NC group. In the C1 and C2 groups, the levels of blood glucose were 17.1% and 28.2% lower than that of DM group. There was not significant differences in the level of fructosamine of C1 group, but the level in C2 group was 16.3% lower compared with DM group. In the C1 and C2 groups compared with DM group, the levels were decreased 44.1~48.0% in serum triglyceride, 24.0~41.3% in total cholesterol, 28.7~57.9% in LDL-cholesterol, respectively. There was not significant differences in the level of HDL-cholesterol of C1 group, while the level in C2 group was increased 52.5%. In the C1 and C2 groups compared with DM group, the activities of ALT(alanine aminotransferase) and AST(aspartate aminotransferase) were decreased 9.1~21.0% and 25.1~31.2%, respectively. The level of GSH(glutathione) was increased 17.9~30.8%. While lipid peroxide was decreased by 21.0~28.0%. The activities of SOD(superoxide dismutase) and GST(glutathione S-transferase) were increased by 17.9~30.8% and 21.0~28.0%, respectively. In the O type activity of XO(xanthine oxidase), it decreased 18.9% in the C2 group. In the above results, we expected that the AJA could prepare for useful beverage having the effect of antihyperglycemia and improving of serum lipids and also, the AJA reduced and/or prevented the tissue damage caused by diabetes through inhibiting of ROS(reactive oxygen spices) generating system concurrently with increasing of ROS scavenging system in diabetes.