다양한 농작물 및 추출물의 기능성 성분 분석을 통한 건강 증진 효능과 산업적 활용 가치 doc_id PCY_201708250428294471_3

한우고기의 연도조절과 관련된 칼파스타틴은 외부 바이러스에 대한 면역방어에도 관여를 한다. 외부 바이러스는 숙주세포에 침입해 자신의 유전 정보가 담긴 DNA를 노출시킨다. 이때 숙주세포의 단백질 분해효소로부터 DNA 보호막에 붙어 있는 바이러스 패턴을 제거해 숙주 유래 DNA처럼 위장을 한다. 더불어 바이러스로 인해 과도하게 활성화된 단백질 분해효소는 변성을 일으켜 초기-면역방어시스템이 작동하지 않도록 신호전달자의 기능을 억제한다. 반면 칼파스타틴은 외부 바이러스와 경쟁적으로 단백질 분해효소에 결합해 바이러스의 DNA가 숙주세포 내에 노출되는 것을 차단함으로써 다른 면역방어 관련 수용체가 외부 바이러스의 패턴을 인지할 수 있도록 도와준다. 더 나아가서 칼파스타틴이 외부 바이러스에 의해 과도하게 활성화된 단백질 분해효소의 활성도를 감소하도록 조절한다. 이러한 칼파스타틴의 면역방어 기능을 모방한 펩타이드 또는 작은 유기분자들은 말라리아 치료제를 개발하는데 후보물질로 탐색 대상이 되고 있다. 지금까지 농가에서는 검정땅콩 품종이 없어 외국도입종 일부를 재배해 검정 땅콩은 수량이 낮아 비싼 가격으로 거래되고 있는 실정이었다. 이번에 개발한 ‘흑생’은 기존 검정땅콩의 단점을 개량하여 수량성과 재배안정성이 훨씬 개선되어 겉껍질이 얇고, 꼬투리 수가 많고 알이 충실히 잘 맺히는 특성을 가지고 있다. 100립중이 69g인 중립 조숙종으로 키(주경 32㎝)가 작은 반 직립 초형을 가지며 쓰러짐에 강하고 성숙기의 낙엽병류에 강하다. ‘흑생’의 알 수량은 대비품종 대광과 같은 수준인 10a당 425㎏ 정도이다. ‘흑생’의 종피에는 2종류의 안토시아닌(Delpinidin-3-glucoside, Cyanidin-3-glucoside)을 함유하고 있다. 안토시아닌은 수명연장과 관계가 깊은 세포의 활성산소 제거와 치매예방 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 땅콩은 각종 영양성분과 무기성분이 풍부할 뿐만 아니라 당 지수(땅콩 : 20)가 다른 식품에 비해 월등히 낮아 혼반·간식 등으로 이용하면 포만감이 오래 유지된다. 때문에 당뇨나 비만 등을 관리하기 위한 다이어트에는 기능성 천연 항산화 색소인 안토시아닌이 함유된 ‘흑생’ 땅콩이 필수일 것이다. ‘흑생’은 성숙을 불량하게 하는 병해인 갈색무늬병, 검은무늬병, 그물무늬병 등 낙엽병에는 비교적 강하나 적기 방제가 중요하다. 특히 촘촘하게 심거나 성숙기에 가뭄이 심하면 포기째 말라죽는 흰비단병 발생이 쉬워 수량감소를 야기 할 수 있다. 성숙기에 포장의 적당한 습도를 유지해야만 품종고유의 특성발현과 충실한 결실이 되며, 연작 재배 시 풋마름병과 흰비단병 등 발생이 많아 돌려짓기는 필수적이다. 조숙종의 특성상 수확이 늦어지거나 병·충해 방제가 불량하면 종피의 검정색택이 나빠지고 땅속 발아가 많아지는 경우가 있다. 재배적지는 중북부 산간 고랭지를 제외한 전국 평야 지역에서 재배가 가능하다. ‘흑생’은 농가실증 재배와 자체 종자증식 단계를 거쳐 2016년부터 본격적으로 보급될 예정이다. “보리의 종자를 싹 틔운 새싹보리에는 미네랄, 필수아미노산 등 영양성분 뿐만 아니라 폴리코사놀, 플라보노이드 배당체 등 다양한 종류의 건강 기능성 물질이 들어 있습니다. 연구를 통해 새싹보리 추출물이 알코올을 분해하는 효소인 아세트알데히드(ALDH/Acetaldehyde dehydrogenase)의 발현을 약 2.4배 촉진하여 최종 알콜 분해산물인 초산으로 빠르게 전환시켜, 혈중의 알콜 농도를 경감시키는 효능이 있음을 확인하였습니다.” 서우덕 박사는 수컷 7주령 실험쥐를 각각 20마리씩 새싹보리 추출물 투여군(실험군)과 알코올만 섭취한 대조군으로 나누어 혈액의 혈중 알코올 농도를 시간별로 확인한 결과, 새싹보리 추출물 투여군이 대조군에 비해 혈중알코올 농도가 30분 후 4.3%, 70분 후 8.7%, 3시간 후에는 약 24% 감소하는 것으로 나타났다고 밝혔다. 이러한 효능을 나타내는 유효성분인 사포나린 성분은 새싹보리 건조분말 100g당 최대 1,510㎎ 이상 함유되어 있고 혈당 상승에 관여하는 당 분해효소의 작용을 억제하여 혈당강하에도 효과가 있는 기능성 물질이기도 하다. “현재 국내 생활습관병 환자가 천만명을 넘고 건강기능식품시장이 1조 원이 넘어 매년 10% 이상 급격히 성장하는 점을 감안할 때, 숙취해소와 간 기능을 개선하는 효능이 탁월한 새싹보리를 통해 단순히 1차 산업 위주의 종자 생산에 그치지 않고 농식품 산업분야의 한 축을 담당할 고부가가치 신성장 동력으로서 보리를 충분히 활용할 수 있는 가능성이 확인되었습니다.” 서우덕 박사는 새싹보리의 경제적, 산업적 가치를 분석해 보면 보리를 조곡으로 판매할 경우 현재 수매가격이 약 900원/kg인데 비해 새싹보리 분말로 가공할 경우, 시판되고 있는 제품 가격으로 환산하면 56,000원으로 약 62배의 부가가치가 향상될 것이라고 말한다. 무엇보다 지금까지 새싹보리를 연구개발한 결과들은 5편의 국제학술지논문에 게제되었고, 8건의 특허를 출원·등록을 완료하여 최고품질의 새싹보리를 생산, 가공, 이용할 수 있는 원천기술을 확보했다는 점에서 의미가 깊다. 현재 새싹보리와 관련된 특허는 총 8개의 식품가공업체에 기술 이전하였다. 모든 가공제품은 100% 국내산 보리 원료곡을 사용했고 농가와 계약재배를 통해 생산한 새싹보리를 이용한 건조분말, 녹즙, 베이비채소, 차, 음료 등을 생산해 판매하고 있다. 또한 기술 이전한 기업체가 생산한 새싹보리 가공제품의 영양성분과 기능성물질 함량을 분석, 지원함으로써 고가의 분석기기를 구매하기 힘든 산업체 현장의 애로사항를 함께 해결해 농가-기업체-기술전문가가 함께 상생협력하는 시스템을 구축하였다. 서우덕 박사는 가정에서 새싹보리를 손쉽게 이용할 수 있는 방법으로 녹즙이나 샐러드와 같은 새싹보리 생체를 이용하는 방법과 새싹보리 분말 가공제품을 구입해 우유과 같이 넣어먹는 라떼, 밥에 넣어먹는 기능성 밥, 떡, 파스타, 아이스크림 등 녹차가루와 똑같이 활용해 보면 좋을 것 같다고 적극 권장한다. 고구마의 식미는 당도 외에도 씹는 느낌, 풍미, 육질색 등이 관여하고 있다. 풍원미는 유리당 함량이 31.6g/100g (D.W)이고, 당도가 25.5Brix°로 단맛이 높다. 찐고구마의 육질은 분질(밤고구마)과 점질(물고구마)의 중간으로 씹는 촉감이 부드럽고, 식어도 굳지 않아 식감이 좋다. 찐고구마의 색이 농주황색을 띠고 있어 시각적 느낌이 좋고, 기존에 보급된 식용고구마와는 차별화된다. 풍원미의 중요한 특징은 항암과 노화예방, 시력보호에 효과가 있다고 알려진 베타카로틴 성분이 9.1㎎/100g(D.W)으로 다량 함유되어 있다는 점이다. 또한 가공특성으로 전분함량이 23.6%로 중간 정도이면서 육색이 주황색을 띠고 있어 말랭이, 칩, 페이스트 등 식품소재로 이용하기에 알맞다. 현재 도매시장 시험출하 결과 최고등급으로 평가되면서 생산자들의 품종 분양 요청이 급증하고 있는 추세이다. 풍원미는 식용으로 뿐만 아니라 식품가공특성이 우수하여 앞으로 부가가치 창출 6차 산업화에도 기여할 것으로 기대된다. ‘미호’의 주요 특성은 직립초형으로 초장은 96㎝로 ‘영양’보다 크며, 파성은 Ⅲ 정도로 가을파종에 적합하다. 출수기는 4월 27일로 ‘영양’과 같고, 청보리의 수확적기인 황숙기는 5월 30일로 ‘영양’보다 2일 늦지만 쓰러짐에 강하다. 줄기수는 ㎡당 650개로 다얼성이며, 내한성에 강하고 호위축병은 나주(Ⅰ형), 진주(Ⅳ)에서 저항성, 익산(Ⅲ형)에서 중도저항으로 ‘영양’보다 강한 내재해성 품종이다. 조사료 건물수량은 3개년 간 전국 6개소에서 실시한 지역적응 시험결과, 수원의 전작에서 13.1톤/㏊으로 ‘영양’에 비해 9%, 답리작 5개소에서 평균 12.1 톤/㏊로 ‘영양’에 비해 2% 높은 다수성 품종이다. 조사료 품질은 조단백질 함량이 6.8%, 총가소화영양분(TDN)은 67.5%로 영양에 비해 다소 낮았으나 젖산함량이 높아 담근먹이 품질은 II등급으로 양호한 품종이다. ‘미호’의 적응지역은 1월 최저평균기온 -8℃ 이상으로 북부 산간내륙지방을 제외한 전국에서 재배가 가능하다. ‘미호’는 추위와 병해에도 강하고 가축기호성이 좋아 앞으로 축산 농가들로부터 큰 호응을 얻을 것으로 기대된다. 향후 신품종 이용촉진사업을 통한 종자 생산단계를 거쳐 2016년부터 농가에 보급될 예정이다. 흑미 추출물은 현미 상태의 흑미를 도정해서 호분층을 분리하고, 50% 주정으로 추출, 농축과 건조한 후 일정 농도로 희석해서 사용하였다. 실험동물은 난소절제된 암컷 흰쥐로, 흑미 추출물을 12주 동안 급여한 후에 뼈의 밀도, 무기질 함량, 강도 및 칼슘 함량을 측정하였고, 혈액에서도 뼈 건강 관련 요인들을 분석하였다. 난소절제된 흰쥐는 정상 흰쥐보다 뼈의 밀도, 무기질 함량과 강도가 감소하고 골다공증을 갖게 되는데, 흑미 추출물을 섭취한 흰쥐에서 뼈의 밀도, 무기질 함량과 강도가 증가하였고, 정상군에 가까운 수준을 갖는 것으로 나타났다. 또한 난소절제에 의해 뼈 건강 관련 호르몬 수준에 변화가 생기고, 이에 따라 뼈의 칼슘 함량도 유의하게 감소되는데, 흑미를 섭취한 경우 뼈의 칼슘 함량도 정상군의 수준으로 증가하였다. 따라서 흑미의 공급은 혈중 칼슘 수준과 뼈의 칼슘 축적량을 높여줌으로써 뼈의 무기질 함량과 밀도에 영향을 주고, 이를 통해 뼈의 강도를 증가시킬 수 있는 것으로 보인다. 이번 연구에서는 뼈 건강이 좋지 않은 골다공증 모델을 이용해서 흑미가 뼈 건강을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.