KR20120048861A - 간 기능 보호 및 개선용 미나리발효액 및 그 제조방법 - Google Patents

간 기능 보호 및 개선용 미나리발효액 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간 기능 보호 및 개선용 미나리발효액의 제조에 관한 것으로서, 구체적으로는 침출제를 이용하여 미나리를 자연발효 및 숙성시켜 간기능을 보호하며 개선하는 미나리발효액의 제조 방법 및 이에 의하여 제조되는 미나리발효액에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 미나리를 수세하여 준비하는 단계, 세척 및 살균된 옹기에 상기 미나리와 침출제로서의 흑설탕(brown sugar) 또는 올리고당을 1:5 ~ 5:1의 비율로 혼합하여 넣는 단계, 15~25℃에서 10~14개월 동안 자연발효시키는 발효단계를 포함하는 간 기능 보호 및 개선용 미나리 발효액의 제조방법이 제공되는 바, 상기 제조방법에 의하여 제조되는 미나리발효액은 유기용매의 사용없이 자연발효에 의하므로 안전하고, 자연발효 및 숙성에 의하여 클로로겐 산 및 카페익 산의 기능성 활성성분이 강화되어 간기능의 보호 및 개선활성이 우수하다.

Description

간 기능 보호 및 개선용 미나리발효액 및 그 제조방법{Extract of fermented wild dropwort for stimulating hepatic function and preparing method thereof}
본 발명은 간 기능 보호 및 개선용 미나리발효액의 제조에 관한 것으로서, 구체적으로는 침출제를 이용하여 미나리를 자연발효 및 숙성시켜 간기능을 보호하며 개선하는 미나리발효액의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 미나리발효액에 관한 것이다.
미나리(Oenanthe stolonifera DC, Dropwort)는 산형과에 속하는 다년초이며, 물이 충분하게 공급될 수 있는 습지에서 자생하며 농가에서는 특용작물로 재배되고 있다. 미나리는 식품 영양학적으로 볼 때 플라보노이드, 비타민, 칼륨, 칼슘 및 철분을 함유하는 대표적인 알칼리식품이다. 미나리는 수분 95%, 조단백질 2%, 조지질 0.3%, 조회분 0.7%의 일반성분을 포함하고 있으며, 독특한 향기성분인 정유, 미리스티신 등을 함유한다. 한방에서는 해열, 이뇨, 황달, 고혈압의 치료에 이용하거나 음주후의 해독을 위해서 조제에 첨가하는 것으로 알려져 있다. 재배방법에 따라서는 논에서 재배되는 미나리에 비하여 밭에서 재재되는 미나리에서 더 높은 활성이 나타난다고 보고되기도 하였다. 미나리는 주로 채소와 녹즙으로 이용되는데 이 경우 저장성이 문제되므로 장기저장을 위하여 발효가공품으로 이용되기도 한다.
미나리는 이와 같이 간장보호와 숙취의 해독 등을 위하여 민간에서 널리 이용되고 있음에도 불구하고 구체적인 발효방법이나 발효조건에 따른 활성성분 변화에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 발명자들은 다양한 미나리의 발효방법에 따른 발효액의 풍미의 변화 및 발효나 숙성조건에 따른 기능성 활성성분의 변화 등에 대하여 연구하였고, 이에 따라 미나리를 침출제로서의 흑설탕 또는 올리고당과 혼합하여 특정 조건에서 발효 및 숙성하는 경우에 풍미가 우수하고 특정 유용성분이 강화된다는 것을 규명하였으며, 이를 간 기능 보호 및 개선용 건강기능식품으로 유용하게 사용할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 미나리를 흑설탕 또는 올리고당의 침출제를 이용하여 특정조건에서 자연 발효 및 숙성시켜 간 기능 보호 및 개선용 미나리 발효액을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 방법에 의하여 제조되어 간 기능 보호 및 개선에 유용한 미나리발효액을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 미나리를 수세하여 준비하는 단계; 세척 및 살균된 옹기에 상기 미나리와 침출제로서의 흑설탕(brown sugar) 또는 올리고당을 1:5 ~ 5:1의 비율로 혼합하여 넣는 단계; 및 15~25℃에서 10~14개월 동안 자연발효시키는 발효단계를 포함하는 간 기능 보호 및 개선용 미나리 발효액의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면 상기 발효단계에서 얻어진 침출액을 4~6℃의 온도에서 10~26개월 냉장보관하면서 숙성시키는 단계가 추가적으로 포함하는 간 기능 보호 및 개선용 미나리 발효액의 제조방법이 제공된다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 상기의 제조방법에 의하여 제조되며 주요활성성분으로서의 클로로겐 산 및 카페익 산이 강화된 간기능 보호 및 개선용 미나리발효액이 제공된다.
본 발명 제조방법에 따라 제조되는 미나리발효액은 유기용매의 사용없이 자연발효에 의하므로 안전하고, 자연발효 및 숙성에 의하여 클로로겐 산 및 카페익 산의 기능성 활성성분이 더욱 강화되어 간기능의 보호 및 개선활성이 우수한 미나리발효액이 얻어진다. 또한 본 발명 제조방법에 따라 제조되는 미나리발효액은 상기와 같은 간 기능 활성화의 효과를 가짐과 동시에 우수한 풍미를 나타내므로 건강기능성 식품으로의 개발이 유리하다는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 미나리발효액의 외관을 나타내는 사진도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미나리발효액의 간세포 산화적 손상에 대한 보호효과를 나타내는 그래프도이다.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 미나리발효액이 t-BHP에 의해 유도된 간세포의 산화적 스트레스에 대한 보호효과가 있는지 여부를 확인하기 위하여 세포막 손상 시 배양액내로 유출되는 LDH의 활성도를 측정한 그래프도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흑설탕 미나리발효액의 간암세포(HepG2 cells)와 정상 간세포(Chang cells) 성장억제 효과를 나타내는 그래프도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 올리고당 미나리발효액의 간암세포(HepG2 cells)와 정상 간세포(Chang cells) 성장억제 효과를 나타내는 그래프도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미나리발효액을 처리하였을 경우에 간암세포주 HepG2 세포의 증식과 형태변화를 나타내는 사진도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미나리발효액의 활성성분을 규명하기 위한 HPLC분석 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 미나리발효액의 활성성분을 규명하기 위한 MS분석 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 미나리발효액의 활성성분의 농도를 규명하기 위한 HPLC분석 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 10은 본 발명의 미나리발효액의 활성성분을 규명하기 위한 실시예 4와 활성성분을 1:1 비율로 혼합 후 HPLC 재분석 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 11은 본 발명의 추출법에 따른 활성성분의 함량차이를 규명하기 위한 실시예 4와 유기용매 추출물의 HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프도이다.
본 발명은 기존의 유기용매에 의한 추출방법 대신에 침출제로서 흑설탕(brown sugar) 또는 올리고당을 사용하여 특정조건에서 자연발효 및 숙성시키는 경우에 풍미가 우수하며 간기능 개선 및 보호에 유용한 활성성분인 클로로겐 산 및 카페익 산이 강화된 간기능 보호 및 개선용 미나리발효액을 제조할 수 있다는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 미나리를 수세하여 준비하는 단계; 세척 및 살균된 옹기에 상기 미나리와 침출제로서의 흑설탕 또는 올리고당을 1:5 ~ 5:1의 비율로, 바람직하게는 1:1의 비율로 혼합하여 넣는 단계; 및 15~25℃의 상온에서 10~14개월 동안 자연 발효시키는 발효단계를 포함하는 미나리 발효액의 제조방법이 제공된다. 상기 미나리는 종류에 관계없이 사용가능하며, 돌미나리를 사용하는 경우에 활성이 더 우수하였다. 침출제로서 흑설탕이나 올리고당을 사용하여 발효 및 숙성시키는 경우에 미나리발효액의 색, 향, 맛, 점도와 같은 관능적 특성이 우수하며, 간 기능 개선과 관련된 활성성분인 클로로겐 산 및 카페익 산의 용출 및 강화가 용이하였다. 10개월 미만으로 발효시키는 경우에 상기 활성성분인 클로로겐 산 및 카페익 산의 용출 및 강화가 충분히 이루어지지 않는 문제점이 있으며, 14개월을 초과하여 상온에서 발효시키는 경우 미나리가 물러지며 풍미가 떨어지고 추출액의 수율이 감소하는 문제점이 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 발효단계에서 얻어진 침출액을 4~6℃의 온도에서 10~26개월 냉장보관하면서 숙성시키는 단계가 추가적으로 포함된다. 이와 같이 침출액만을 따로 냉장보관하는 것은, 미나리 고형물과 함께 상온에서 계속 숙성시키는 경우에 추출액이 다시 미나리 고형물(박)에 흡수되어 추출 수율이 감소하고 미나리 박이 물러지며 맛, 풍미, 영양이 감소하는 문제가 있을 수 있기 때문이다. 상기 숙성과정을 통하여 환원당 함량이 증가하여 맛이나 점도와 같은 관능적 기호도가 증가하였다. 또한 상기 숙성과정을 통하여 추출액의 색과 맛이 부드럽게 되고 점도가 줄어서 상품으로서의 선호도가 증가되는 장점이 있다. 10개월 미만으로 숙성시키는 경우에는 미나리발효액의 풍미가 부족한 문제가 있고, 26개월을 초과하여 숙성시키는 경우에는 기능성 활성성분이 감소하여 간기능 보호 및 개선효과가 감소하는 문제가 있다.
상기의 제조방법에 의하여 제조되는 미나리발효액에는 다량의 플라보노이드가 함유되어 있으며, DPPH 라디컬 소거능, 간세포의 산화적 손상에 대한 보호효과 및 간암세포 성장 억제효과 등이 우수한 것으로 확인되었다. 성분분석결과 상기 미나리발효액에는 클로로겐 산 및 카페익 산이 다량 함유되어 있다는 것을 확인하였으며, 이와 같은 기능성 활성성분이 본 발명 발효 및 숙성과정을 통하여 강화되어 이러한 간기능 보호 및 개선활성을 나타내는 것임을 알 수 있었다. 또한 이러한 활성성분의 강화효과는 미나리를 본 발명의 발효 및 숙성방법으로 처리하는 경우에 일반 유기용매 추출방법으로 처리하는 경우에 비하여 월등하다는 것을 확인하였다. 더욱이 본 발명 미나리발효액은 높은 환원당 함량을 가지며 풍미가 우수하여 건강 기능성 음료로 개발이 가능하다.
[실시예]
이하, 하기의 실시예와 시험예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이 예들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1:미나리발효액의 제조
대구 비슬산 가창면 정대리에서 수확한 청정미나리를 깨끗이 수세한 후 세척 및 살균된 옹기에 넣고 침출제로서의 흑설탕(brown sugar)을 1:1의 비율로 혼합하여 넣었다. 당에 절여진 미나리를 상온(15~25℃)에서 1년간 방치하면서 원료 중의 유용성분이 삼투압에 의하여 용출되고 동시에 자연발효가 일어나도록 하여 미나리발효액을 제조하였다.
실시예 2:미나리발효액의 제조
상기 실시예 1에서 제조된 미나리발효액만을 저장용기에 옮겨 4℃ 냉장실에서 냉장보관하면서 1년간 더 숙성시켜 미나리 발효액을 제조하였다.
실시예 3:미나리발효액의 제조
상기 실시예 1에서 제조된 미나리발효액만을 저장용기에 옮겨 4℃ 냉장실에서 냉장보관하면서 2년간 더 숙성시켜 미나리 발효액을 제조하였다.
실시예 4:미나리발효액의 제조
대구 비슬산 가창면 정대리에서 수확한 청정미나리를 깨끗이 수세한 후 세척 및 살균된 옹기에 넣고 침출제로서의 올리고당을 1:1의 비율로 혼합하여 넣었다. 당에 절여진 미나리를 상온(15~25℃)에서 1년간 방치하면서 원료 중의 유용성분이 삼투압에 의하여 용출되고 동시에 자연발효가 일어나도록 하여 미나리발효액을 제조하였다.
실시예 5:미나리발효액의 제조
상기 실시예 4에서 제조된 미나리발효액만을 저장용기에 옮겨 4℃ 냉장실에서 냉장보관하면서 1년간 더 숙성시켜 미나리 발효액을 제조하였다.
실시예 6:미나리발효액의 제조
상기 실시예 4에서 제조된 미나리발효액만을 저장용기에 옮겨 4℃ 냉장실에서 냉장보관하면서 2년간 더 숙성시켜 미나리발효액을 제조하였다.
시험예 1:미나리 발효액의 이화학적 특성 시험
상기 실시예에서 제조된 미나리발효액의 이화학적 특성을 알아보기 위하여 pH, 환원당함량, 당도, 색도 및 아미노태질소 함량을 하기와 같은 방법으로 측정하였다.
pH, 적정산도 측정
미나리 발효추출물의 pH는 pH 미터(Orion 720A, USA)를 이용하여 측정하였고, 적정산도는 미나리 발효추출물 10 mL에 증류수 20 mL을 첨가하여 pH 미터로 pH가 8.3에 도달할 때까지 0.1N-NaOH로 적정한 소비량을 락틱 산(lactic acid) 함량(%)으로 환산하였다.
당도, 환원당 분석
미나리 발효추출물의 당도는 디지털당도계(Atago PAL-1, Japan)를 이용하여 °Brix로 측정하였으며, 환원당은 미나리 엑기스를 103배 희석하여, DNS법을 이용해 분광광도계(Spectrophotometer 650, Beckman, USA)로 580 nm에서 측정한 값을 %로 나타내었다.
색도측정
색도는 측색 색차계(Color QUESTⅡ, Hunter Lab, USA)를 이용하여 L(lightness), a(redness/greenness), b(yellowness/blueness)값을 측정하였으며, 이때 표준 백색판은 L=92.68, a=-0.81, b=0.86의 값을 가진 것을 사용하였다.
그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
시료 당도(°Bx) pH 환원당(%) 적정산도(%) 아미노태질소(mg %)
실시예 1 36.8 3.77 23.2 2.17 1125.2
실시예 2 54.6 3.91 39.2 0.82 370.9
실시예 3 54.6 4.01 39.7 0.80 326.9
실시예 4 23.1 3.83 15.8 1.41 558.9
실시예 5 40.0 3.43 31.5 1.39 241.9
실시예 6 41.4 3.67 33.0 0.78 122.5
상기 표 1에 나타나는 바와 같이 흑설탕 발효추출액의 당도, pH와 환원당이 보다 높게 나타났으며, 적정산도의 경우 흑설탕 1년 발효추출액(실시예 1)의 경우 2.17%를 나타내었지만 그 이후 숙성시킨 미나리발효액의 경우 0.82~0.80%로 낮아졌으며, 올리고당 추출액의 경우에도 1년(실시예 4) 1.41%에서 2~3년시 1.39~0.78%로 낮아지는 것으로 나타났다. 아미노태질소의 경우에도 흑설탕과 올리고당 모두 1년차에서 높은 값을 나타내고 2~3년차로 숙성이 진행됨에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 흑설탕 추출액이 올리고당 추출액보다 높은 아미노태질소 함량을 나타내었다.
상기 실시예에서 제조된 미나리발효액의 외관을 조사한 결과를 하기 표 2 및 도 1에 나타내었다. 도 1에서 확인되는 바와 같이 실시예 1~3의 흑설탕 발효액의 경우 검고 진한 흑갈색을 나타내는 반면, 실시예 4~6의 올리고당 추출물의 경우 1년차 발효액은 밝은 진홍색을 띠고 2~3년차 숙성이 진행되면서 붉은색이 감소하는 것으로 나타났다. 하기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 흑설탕 추출물의 경우 숙성이 진행됨에 따라 L 값과 b 값이 감소하는 것으로, 올리고당 추출물의 경우에는 L 값은 증가하는 반면 a 값과 b 값은 크게 감소하는 것으로 나타났다.
시료 색도
L a b
실시예 1 26.33 25.94 41.09
실시예 2 11.42 29.29 17.70
실시예 3 12.15 27.19 19.38
실시예 4 55.90 35.32 16.49
실시예 5 65.86 4.30 3.67
실시예 6 63.86 1.30 -1.13
시험예 2:미나리 발효액의 관능적 특성
미나리 발효액에 대해 10명의 훈련된 관능검사 요원을 대상으로 향미묘사시험을 통해 관능적 특성을 도출하였고 관능적 특성의 강도에 대한 관능검사를 실시하였다. 그리고 추출액에 대한 관능적 기호도를 측정하기 위하여 평가항목으로 색, 향, 맛, 바디감, 전반적 기호도에 대하여 9점 기호척도법으로 관능검사를 실시하였다.
모든 실험은 3차 반복 실험을 하였고, 결과 값은 SAS program(SAS Institute Inc., USA, ver. 9.0)을 이용하여 각 시험구의 평균과 표준편차를 산출하고, 각 시험구간의 차이 유무를 ANOVA로 분석한 뒤 p<0.05에서 유의적 차이가 있는 경우 Duncan's multiple range test(v.10.0)를 이용하여 사후 검증하였다.
그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
시료 새콤한 향 달콤한 향 한약재 향 단맛 신맛 점도
실시예 1 6.7±0.5 6.3±1.3 5.6±1.3 5.7±2.0 5.4±1.5 6.0±1.2 5.4±1.7
실시예 2 8.0±0.0 5.9±1.8 5.6±1.0 6.0±2.0 7.4±1.4 4.4±1.0 5.9±1.7
실시예 3 7.7±0.0 6.1±1.8 5.6±1.0 6.1±2.0 7.0±1.4 4.9±1.0 6.0±1.7
실시예 4 5.3±0.8 6.0±1.2 5.0±1.0 3.9±0.7 3.7±0.8 6.9±1.4 3.3±0.8
실시예 5 4.3±0.8 5.6±1.5 4.3±1.3 4.0±1.0 6.0±1.6 6.6±1.4 3.1±0.7
실시예 6 3.6±0.8 5.6±1.5 4.4±1.3 3.9±1.1 6.4±1.6 5.7±1.7 3.4±0.5
상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 새콤한 향, 달콤한 향, 한약재 향 등의 향기 특성과 단맛, 신맛 등의 맛 특성, 그리고 색, 점도 등의 물리적 특성 등 총 7가지의 관능적 특성을 도출하였으며, 신맛을 제외한 모든 관능적 특성에서 흑설탕 추출물이 올리고당 추출물에 비해 강한 특성을 나타내었다.
상기 미나리발효추출액에 대해 색, 향, 맛, 점도 및 종합적 기호도 등에 대한 관능검사를 실시한 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
시료 점도 전체적 기호도
실시예 1 4.6±1.8 5.1±0.9 4.9±2.5 5.7±1.0 4.7±2.5
실시예 2 3.7±0.8 5.4±0.8 7.3±1.1 5.9±0.9 7.4±0.8
실시예 3 3.9±0.8 4.9±0.8 6.9±1.1 5.9±0.9 7.0±0.8
실시예 4 7.0±0.8 5.9±1.6 2.9±1.4 4.9±1.2 2.9±1.5
실시예 5 6.6±1.0 5.9±1.1 3.9±1.4 5.1±1.2 4.3±1.3
실시예 6 5.7±1.0 5.6±1.4 4.7±1.4 5.4±1.5 4.7±1.0
색과 향의 경우 올리고당 추출물이, 그리고 맛과 점도의 경우에는 설탕 추출물이 높은 기호도를 나타내었고 종합적인 기호도에서는 흑설탕 추출물이 유의적으로 높은 기호도를 나타내었다. 또한 흑설탕 추출물이나 올리고당추출물에 있어서 숙성이 진행됨에 따라 전체적인 기호도는 크게 증가함을 알 수 있었다.
시험예 3: 미나리발효액의 항산화 효과
1.총 플라보노이드 함량
각 시료 농축액이 아닌 원액 0.1 mL를 80% 에탄올 0.9 mL에 희석한 후 0.1 mL를 취하여 10% aluminium nitrate와 1 M potassium acetate를 함유하는 80% 에탄올 4.3 mL에 혼합하여 실온에서 40분 방치한 뒤 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 총 플라보노이드(total flavonoid) 함량은 케르세틴(quercetin)을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 함량을 구하였다. 총 플라보노이드 함량 측정 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
시료  Total flavonoids(㎍/mL)
실시예 1 1696.85±8.26
실시예 2 354.42±0.28
실시예 3 343.52±0.56
실시예 4 288.36±0.29
실시예 5 105.33±0.11
실시예 6 58.67±0.06
측정 결과, 실시예 1 및 4의 발효액의 플라보노이드 함량이 높았으며, 숙성과 함께 플라보노이드 함량이 감소하는 경향을 보였다.
2. DPPH 자유라디칼 소거활성 측정
시료 원액의 자유라디칼(free radical) 소거 활성은 stable radical인 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)에 대한 환원력을 측정한 것으로, 메탄올에 각 시료를 녹여 농도별로 희석한 희석액 0.8 mL와 메탄올에 녹인 0.15 mM DPPH 용액 0.2 mL를 가하여 실온에 30분 방치한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 시료 추출물의 유리라디칼 소거활성은 시료를 첨가하지 않은 대조구의 흡광도를 1/2로 환원시키는데 필요한 시료의 농도인 IC50 값으로 나타내었다. 이때 상대활성의 비교를 위하여 대조군으로 부틸히드록시아니솔(BHA;Butylated Hydroxy Anisole)을 사용하였다. 측정 결과는 하기 표 6에 나타내었다.
시료  IC50(mg/mL)
실시예 1 41.92±12.26
실시예 2 64.87±16.69
실시예 3 62.68±5.99
실시예 4 120.15±12.18
실시예 5 105.42±10.69
실시예 6 186.85±18.25
상기 표 6에서 확인되는 바와 같이 실시예 1~3의 흑설탕 미나리발효액에서 보다 낮은 IC50값을 나타냈으며, 흑설탕 발효액이나 올리고당 발효액은 모두 숙성 기간과 함께 프리라디칼 소거능은 감소하는 경향을 나타내어 총 플라보노이드 함량이 감소하는 것과 일치되는 것을 알 수 있었다. 이는 발효 과정 중 불안정한 플라보노이드계 화합물이 변화하는 것에 기인하는 것으로 사료된다.
시험예 4:미나리발효액의 t-BHP에 의한 산화적 손상에 대한 보호효과
1. 세포배양 및 손상 유도에 대한 간세포 생존율 측정
인간 유래의 간암 세포주인 HepG2 세포에 대한 세포 독성은 MTT 법으로 측정하였다. 본 실험에 사용한 세포주 HepG2 세포는 한국세포주은행(Seoul, Korea)으로부터 분양 받아 계대 배양하여 사용하였다. 세포배양에 사용된 배지는 10% FBS(fetal bovine serum)와 1% antibiotics(penicillin/streptomycin)를 첨가한 MEM 배지를 이용하여 37℃에서 5% CO2 인큐베이터에서 2-3일간 배양한 후 사용하였다. 배양된 HepG2 cell을 1×105 cells/well로 분주한 후 CO2 incubator에서 16~24시간 예비 배양한 후, 농도별로 희석한 시료를 세포에 처리하여 24시간 동안 배양하였다. 그 후 t-BHP(tert-butylhydroperoxide, 최종농도 1 mM)를 첨가하고 이를 다시 4시간 동안 배양한 다음, MTT(3-(4,5-dimethyl-thiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromide) assay로 세포의 생존율을 측정하였다. 시료를 각각 처리하여 24시간 배양한 세포에 5 mg/mL의 MTT 용액 10 ul를 각 웰에 넣고 인큐베이터에서 4시간 동안 배양하였다. 배양 종료 후 상등액을 제거하고 각 웰에 100 ul의 DMSO를 첨가하여 생성된 포르마잔(formazan) 결정을 용해시켜 마이크로플레이트 리더(microplate reader)로 550 nm에서 흡광도를 측정하였고, 세포독성을 시료의 흡광도를 대조군의 흡광도에 대한 백분율로 나타내었다.
간세포내의 t-BHP는 일차 배양된 간세포 내에서 cytochrom P-450에 의해 peroxyl 및 alkoxyl radical 등과 같은 독성물질로 전환되며, 이러한 라디칼이 초기 지질과산화를 일으킨다. 다른 대사 과정은 GSH peroxidase가 t-BHP와 결합하여 tert-butyl alcohol과 산화된 glutathione으로 전환됨으로서 해독되는 과정이다. 이러한 대사 과정을 통하여 간세포 내에서 상당량의 t-BHP는 자유라디칼(free radical)을 생성하게 되고, 이렇게 생성된 자유라디칼은 세포막을 구성하는 불포화 지방산과 직접적 및 간접적으로 반응을 통해 결과적으로 MDA를 형성한다. 이러한 일련의 과정을 거쳐 t-BHP는 간세포의 자연괴사나 세포괴사를 일으킨다. 본 실험에서는 미나리 발효액의 간세포 보호 효과를 규명하기 위하여 HepG2 세포에 농도별로 발효액을 전처리한 다음, t-BHP를 처리하여 세포 생존율을 관찰하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 아무런 처리를 하지 않은 대조군의 세포 생존율을 100%로 보았을 때, 1 mM t-BHP를 처리한 실험군에서는 세포 생존율이 42.8%로 현저히 낮아졌다. 이는 간세포가 산화적 손상을 받아 괴사되었음을 나타낸다. 반면, 미나리 발효액을 최종농도 0.001 ~ 1 mg/mL로 처리 한 결과 농도 의존적으로 손상으로부터 보호하는 효과를 보였다. 특히, 1 mg/mL에서는 실시예 1~6의 모든 미나리발효액에서 생존율이 100% 정도로 현저하게 증가하였다. 도 2에 있어서 Su 1 yr.는 실시예 1의 흑설탕 미나리발효액을, Su 2 yr.는 실시예 2의 흑설탕 미나리발효액을, Su 3 yr.는 실시예 3의 흑설탕 미나리발효액을 나타낸다. 또한 Gold 1 yr.는 실시예 4의 올리고당 미나리발효액을, Gold 2 yr.는 실시예 5의 올리고당 미나리발효액을, Gold 3 yr.는 실시예 6의 올리고당 미나리발효액을 나타낸다.
2. LDH(Lactate dehydrogenase) leakage 억제 효과
간세포 손상 시 배양액으로 유리되어 나오는 LDH의 양을 측정함으로써 간세포 손상 여부를 확인할 수 있다. 상기 미나리발효액의 간세포 손상에 대한 영향을 조사하기 위해 배지내의 LDH 활성을 측정하였다. 배양된 HepG2 cell을 96 well에 1× 105 cells/well로 분주한 후 CO2 incubator에서 16~24시간 예비 배양한 후, 농도별로 희석한 시료를 세포에 처리하여 24시간 동안 배양하였다. 그 후 t-BHP(최종농도 1 mM)를 첨가하고 이를 다시 4시간 동안 배양한 다음, 각각의 세포 배양액을 위하여 LDH assay kit(BioVision, USA)를 이용하여 LDH 활성을 측정하였다. LDH는 lactate를 pyruvate로 전환하는 효소로 세포에 이상이 있을 경우 세포 외로 유출되어 배지 중에서 증가하게 된다. 간세포에서 t-BHP에 의해 유도된 산화적 스트레스에 대한 보호 효과가 있는지 여부를 세포막 손상 시 배양액내로 유출되는 LDH 활성도로 측정하였으며 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 확인되는 바와같이 t-BHP에 의해 세포내의 LDH가 배양액으로 급격히 유출되었으며, 상기 실시예의 미나리발효액으로 전처리함으로써 LDH농도는 숙성 기간에 의한 유의적인 차이는 없었으나 농도 의존적으로 감소하였다. 흑설탕 또는 올리고당만의 효과에 비해서 시료 처리의 경우 유의적인 억제효과가 있는 것을 알 수 있다.
시험예 5:미나리발효액의 간암세포 성장억제 효과
1. 세포배양 및 생존율 측정
인간 유래의 정상 간 세포주인 Chang 세포 및 간암 세포주인 HepG2 세포에 대한 세포 생존율은 MTT 법으로 측정하였다. 본 실험에 사용한 세포주 Chang 세포와 HepG2 세포는 한국세포주은행(Seoul, Korea)으로부터 분양 받아 계대 배양하여 사용하였다. 세포배양에 사용된 배지는 10% FBS(fetal bovine serum)와 1% antibiotics(penicillin/streptomycin)를 첨가한 MEM 배지를 이용하여 37℃에서 5% CO2 incubator에서 2~3일간 배양한 후 사용하였다.
미나리 발효엑기스의 간암세포 성장억제 효과를 테스트하기 위해 정상 간 세포주와 간암 세포주에 농도별로 시료 처리를 한 후 각 세포의 성장에 대한 효과를 측정하였으며 그 결과를 도 4와 5에 나타내었다. 도 4와 5에서 확인되는 바와 같이 흑설탕 미나리발효액이나 올리고당 미나리발효액 모두는 정상 간세포의 성장에는 영향을 미치지 않았으며, 올리고당 미나리발효액이 흑설탕 미나리발효액 보다 억제활성이 크게 나타났으며, 특히 실시예 4의 미나리발효액에서 현저한 억제 효과를 확인할 수 있었다.
2. HepG2 세포의 형태 변화 관찰
HepG2 세포를 6-well plate(2 × 106 cells/well)에 24시간 배양한 후 실시예 1~6의 미나리발효액을 농도별로 처리하였다. 세포를 PBS로 배지를 제거한 후 도립현미경(DM IRE2, Leica, Wetzlar, Germany)으로 100, 200, 400배의 배율 하에서 세포 형태와 세포 수에 대한 영향을 관찰하였다. 시료 처리하지 않은 군과 시료를 0.1, 1 mg/mL로 처리한 군에 대해 3회 실험으로 재현성을 확인하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다. 콘트롤로 사용된 흑설탕과 올리고당만 처리한 경우는 세포 형태와 수에 영향이 없었으며, 실시예 1 내지 6의 미나리발효액을 처리한 군에서 농도 의존적으로 세포 수가 감소되었으며 크기도 줄어드는 변화를 확인하였다.
시험예 6:미나리발효액의 활성성분 분석
1. HPLC 분석
HPLC는 Shimdazu Prominence LC20A를 이용하여 YMC C18 column (4 um, 150 mm x 4.6 mm i.d.)를 40℃에서 사용하였으며, buffer A (0.1% 트리플루오로아세트 산을 함유한 증류수)와 buffer B(0.1% 트리플루오로아세트 산을 함유한 70% 아세토니트릴)를 gradient로 하여 1.0 ml/min의 유속으로 50분간 분석하였다. 분리를 위한 gradient 조성은 표 7에 나타내었다. 검출은 UV-VIS detector(SPD-20A)를 사용하여 254 nm에서 검출하였다. 그 결과는 도 7에 나타내었다.
Time(min) Buffer A(%) Buffer B(%)
0 100 0
30 50 50
35 0 100
40 100 0
50 100 0
미나리 추출물을 HPLC로 분석한 결과, 여러 피크가 보였으나 추출물에 전체적으로 큰 분포를 보이는 14.2, 14.6 min에서의 2개의 피크를 확인하였다.
2. MS 분석
HPLC 분석 결과 두 개의 높은 강도(intensity)를 보였던 피크의 프랙션(fraction)을 받아 MS(mass spectrometry)로 분석하였다. MS 기기는 Thermo Electron Corp.의 Thermo Finnigan LTQ mass spectrometer를 사용하였다. ESI 방법으로 이온화 하였고, 네가티브 이온모드(negative ion mode)를 사용하여 m/z 50-500의 질량 범위에서 평균 40 스캔하였다. 시료주입은 마이크로시린지(microsyringe)를 이용하여 5 ul/min의 유속(flow rate)으로 흘려주었다. 분석결과는 도 8과 같다.
네가티브 모드(Negative mode)를 사용하였으므로 얻어지는 분자량은 [M-H]-이다. 클로로겐 산의 분자량은 354이므로 네가티브 모드에서는 353이 되며, 카페익 산의 분자량은 180이므로 네가티브 모드에서는 179가 된다. 도 8에서 353에 해당하는 피크가 나타났으며 MS/MS 결과 353과 191가 검출되어 클로로겐 산임을 확인하였다. 또한 179에 해당하는 피크가 나타났으며 MS/MS 결과 179와 135가 검출되어 카페익 산임을 확인하였다.
3. HPLC 재분석
대조군은 1% 메탄올을 포함한 buffer A 에 녹여 사용하였다. 카페익 산은 0.1, 0.5, 1, 2, 5 pmol의 농도로, 클로로겐 산은 0.1, 1, 2, 5 nmol의 농도로 calibration curve를 작성하였으며 이를 도 9에 나타내었다. 미나리 추출물에서 검출된 주된 두 개의 피크가 MS 실험결과 확인된 클로로겐 산과 카페익 산임을 확인하기 위해 미나리 추출물과 0.1mM의 클로로겐 산 또는 미나리 추출물과 0.1mM의 카페익 산을 1:1 비율로 혼합하여 HPLC를 재수행하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었다. HPLC의 재수행 결과, 카페익 산을 coinjection 한 시료에서는 14.6분 부근에서 검출된 카페익 산의 피크만 증가를 보였고, 클로로겐 산을 coinjection한 경우에서는 14.2분 부근에서 검출된 클로로겐 산의 피크만 증가하였다. 따라서 MS로 동정한 카페익 산과 클로로겐 산이 미나리 발효액에 주된 화합물임을 확인하였다. HPLC로 검출한 클로로겐 산과 카페익 산의 상대적 함량은 표 8에 나타내었다.
시료 Peak Peak area (%)
실시예 1 CGA1 0.9
CA2 1.3
실시예 2 CGA 0.9
CA 1.5
실시예 3 CGA 0.8
CA 1.2
실시예 4 CGA 2.4
CA 3.0
실시예 5 CGA 1.5
CA 3.0
실시예 6 CGA 0.6
CA 1.2
(CGA1 : 클로로겐 산, CA2 : 카페익 산)
시험예 7:추출방법에 따른 활성성분 함량 분석
추출방법을 달리하여 미나리 추출물의 활성성분으로 확인된 두 물질의 발효 여부에 따른 함량을 비교하였다. 발효시키지 않고 유기용매(에탄올)로 추출한 미나리 시료와 발효과정을 거친 본 발명 실시예 4의 미나리 추출물을 HPLC로 분석한 결과는 도 11에 나타내었다. 두 시료를 분석한 결과 발효과정에 의해서 클로로겐 산과 카페익 산의 함량이 증가하였다. 클로로겐 산은 본 발명에 따른 발효에 의해 약 15.6배(클로로겐 산의 피크면적/전체피크의 면적) 증가하였고 카페익 산의 경우에는 본 발명에 따른 발효에 의해 약 12.1배(카페익 산의 피크면적/전체피크의 면적) 더 증가함을 확인 할 수 있었다. 그러므로 본 발명에 따른 발효과정을 통한 추출법이 유기용매 추출법 보다 미나리의 주된 활성성분인 클로로겐 산과 카페익 산의 함량을 높이는 데 있어 더욱 우수한 방법이라 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 미나리를 수세하여 준비하는 단계; 세척 및 살균된 옹기에 상기 미나리와 침출제로서의 흑설탕(brown sugar) 또는 올리고당을 1:5 ~ 5:1의 비율로 혼합하여 넣는 단계; 및 15~25℃에서 10~14개월 동안 자연발효시키는 발효단계를 포함하는 간 기능 보호 및 개선용 미나리 발효액의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발효단계에서 얻어진 침출액을 4~6℃의 온도에서 10~26개월 냉장보관하면서 숙성시키는 단계가 추가적으로 포함되는 것임을 특징으로 하는 간 기능 보호 및 개선용 미나리 발효액의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 활성성분으로서의 클로로겐 산 및 카페익 산이 강화되는 것임을 특징으로 하는 간 기능 보호 및 개선용 미나리 발효액의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되며 클로로겐 산 및 카페익 산을 활성성분으로 함유하는 간기능 보호 및 개선용 미나리발효액.
  5. 제4항의 미나리발효액을 함유하는 간기능 보호 및 개선용 건강기능성음료.
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