Nutritional and Functional properties from high temperature and disease : –resistant strains of Pyropia yezoensis

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 국내에서 생산되는 영양 및 기능성 면에서 우수한 수산 양식 종자를 개발하여 수출하기 위한 과제로서 2013년도부터 시행되어온 Golden Seeds Project(GSP)의 한 부분으로 진행된 연구이다. 현재 우리나라 수산 양식 생산량은 계속 증가를 하고 있으며, 그 중 홍조류인 방사무늬 김 양식 생산량은 넙치 양식에 이어 두 번째로 가장 많은 양식 생산이 이루어 지고 있다. 이와 더불어 김의 수출량 또한 지속적으로 증가를 하고 있어 이전에는 주로 식품으로서만 이용하였던 방사무늬 김을 더욱 더 고부가가치 산업으로 이용을 하기 위해 연구를 하고 있다. 그러나, 방사무늬 김의 유리사상체 시기는 주로 고수온기인 여름철이며, 전 지구적으로 수온이 증가하는 추세에 따라 고수온기에 여러 질병에 감염되며, 또한 저수온기에 주로 생산되는 방사무늬 김 양식 생산에 있어서 큰 타격을 준다. 이에 많은 연구자들은 붉은 갯병과 같은 질병에 내성을 가지며, 고수온기에 내성을 가진 양식 생산이 가능한 품종을 개발하는 연구 중에 있다. 대표적으로 고수온기인 여름철 김 양식장에서 발생하는 질병을 예방하기 위해 유전적 조작을 이용한 내병성 및 고온 내성 김 품종을 개발하는 것이다. 그러나 유전적 조작으로 개발이 된 것에 대해 반감을 가지기 때문에 유전적 조작으로 개발된 품종인 내병성 및 고온내성 김 품종과 일반 양식산 방사무늬 김의 영양 및 기능성 성분의 함량을 비교 분석 하였을 때, 영양 및 기능성 성분에서 차이가 나는지 확인 하였다. 그 결과, 단백질 및 아미노산은 내병성 김(DP)에서 더 많았고, 탄수화물 및 단당의 함량에서는 고온 내성 김(HP)에서 더 많았으며, 지질과 회분은 매우 적은 함량을 보였다. 김 유래 기능성 성분으로 알려진 Phycoerythrin 과 sterol을 분석한 결과, 일반 양식산 방사무늬 김에서 개발된 내병성 및 고온내성 품종보다 더 높은 함량을 보였으나, 내병성 및 고온내성 품종만으로 비교하였을 때, 고온내성 품종에서 내병성 품종보다 더 높은 함량을 보였다. 이는 김 유래 기능성 성분이 환경에 영향을 많이 받기 때문에 일반 양식산 방사무늬 김에서 높게 나타난 것으로 사료된다.
그리고 내병성 및 고온내성 방사무늬 김을 실제로 먹었을 때 장내 소화 효소에 의해서 분해가 되어 나타나는 생리활성을 내병성 및 고온내성 품종과 일반 양식산 김의 차이를 비교하였다. 그 중 당뇨, 비만 등의 대사성 질병을 유발하는 활성산소(reactive oxygen species, ROS)와 염증을 소거 및 완화 시킬 수 있는 기능성에 대하여 평가하였다. 그 결과, 내병성 김 품종보다 고온내성 김 품종에서 일반 양식산 김보다 라디칼 소거능이 뛰어났으며, 세포독성을 보이지 않으며, 뛰어난 세포 내 ROS 소거능을 확인하였다. 특히, trypsin 과 α-chymotrypsin 효소 가수분해물에서 뛰어난 항산화 활성을 가짐을 확인 하였다. 그리고 대식세포(RAW 264.7) 내의 NO 소거능을 통한 항염증 효능을 확인한 결과, 내병성 및 고온내성 김을 비교 했을 때, 고온내성 김 품종에서 NO 소거능이 뛰어났지만, 일반 양식산 김과 비교 했을 때 유의적 차이를 보이지 않았다. 종합적으로 살펴 보았을 때, 내병성 김 품종에 비해 고온내성 김 품종에서 탄수화물의 함량이 제일 높았으며, 뛰어난 항산화 및 항염증 활성을 보였다. 이를 통해서, 고온내성 김 품종의 종자를 이용하면 보다 넓은 범위의 수온 환경에서 양식생산이 가능하며, 그 영양 및 기능성 성분 면에서 일반 양식산 김과 비교했을 때 더 적은 함량을 보이지만 기능성 면에서 뛰어난 항산화 및 항염 활성을 나타내는 것으로 보아 고온 내성 김 품종이 종자 산업에 있어서 경쟁력 있는 우수한 종자가 될 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 v
• LIST OF FIGURES vii
• LIST OF TABLES x
• INTRODUCTION 1
• Part I. Nutritional and functional components for disease and high temperature resistant Pyropia yezoensis strains
• Abstract 5
• MATERIALS AND METHODS Preparation of DHP strains 6
• Proximate composition 6
• Monosaccharide composition 6
• Amino acid composition 7
• Mineral contents 7
• Fatty acid contents 7
• Functional components 7
• Statistical analysis 9
• RESULTS AND DISCUSSIONS
• Proximate composition 13
• Monosaccharide contents 14
• Amino acid contents 20
• Fatty acid contents 22
• Mineral contents 22
• Functional components 23
• Part II. Evaluation of antioxidant and anti-inflammation activity of enzymatic hydrolysate for disease and high temperature resistant Pyropia yezoensis strains.
• Abstract 32
• MATERIALS AND METHODS
• Materials 33
• Preparation of enzymatic hydrolysate 33
• Carbohydrate contents of enzymatic hydrolysate 33
• Protein contents of enzymatic hydrolysate 34
• Alkyl radical scavenging activity 34
• Hydrogen peroxide scavenging activity 34
• Cell culture 35
• Measurement of cell viability 35
• Measurement of intracellular reactive oxygen species (ROS) production 35
• Measurement of nitric oxide (NO) production 36
• Statistical analysis 36
• RESULTS AND DISCUSSIONS
• Yield 38
• Carbohydrate contents 38
• Protein contents 39
• Free radical scavenging activity 43
• Cell viability in H_2O_2 - induced Vero cells 43
• Effects of DHP in H_2O_2 – induced intracellular ROS productions on Vero cells 44
• Effects of DHP in LPS - induced NO production on RAW 264.7 cells 50
• CONCLUSION 53
• REFERENCES 54
• ACKNOWLEDGEMENT 60