미세먼지(PM<SUB>2.5</SUB>)로 유도된 세포(비강, 폐, 뇌)독성에 대한 청각(Codium fragile)의 보호효과

김길한(Gil Han Kim),박선경(Seon Kyeong Park),강진용(Jin Yong Kang),김종민(Jong Min Kim),신은진(Eun Jin Shin),문종현(Jong Hyeon Moon),김민지(Min Ji Kim),이효림(Hyo Lim Lee),정혜린(Hye Rin Jeong),허호진(Ho Jin Heo) 한국식품과학회 2021 한국식품과학회지 Vol.53 No.2

본 연구에서는 미세먼지로 유도될 수 있는 질환에 대한 예방소재로써 청각(C. fragile)의 산업적 활용 가능성을 확인하고자 하였다. 청각의 총 페놀성 화합물 함량 및 지방질과산화 억제 효과는 40% 에탄올 추출물이 가장 우수한 결과를 나타냈고, 총 polysaccharide 함량에서는 물 추출물이 가장 높은 함량을 나타냈다. 미세먼지 유도성 산화적 손상에 대한 비강(RPMI2650), 폐(A549), 뇌신경(MC-IXC), 해마(HT-22), 미세아교(BV-2)세포에서의 세포보호 효과를 검증하기 위하여 세포 내 ROS 형성 억제 효과와 세포사멸 억제 효과를 측정하였다. 세포 내 ROS 형성 억제효과 실험 결과에서 40% 에탄올 추출물이 전반적으로 우수한 활성을 나타내는 것으로 확인되었다. 세포사멸 억제 효과 실험 결과에서는 물 추출물이 전반적으로 우수한 세포 생존율을 나타냈고, 40% 에탄올 추출물은 뇌신경세포(MC-IXC)을 제외한 세포에서 사멸 억제 효과가 미비하거나 농도가 높아짐에 따라서 세포독성을 일부 갖는 것으로 확인되었다. 결과적으로, 청각 추출물은 비강, 폐, 뇌(신경, 해마, 미세아교) 세포에서 미세먼지로 유도된 산화적 손상을 효과적으로 억제할 수 있는 천연 소재로서 산업적 활용 가능성이 기대된다. To evaluate the protective effect of Codium fragile on fine dust (PM<SUB>2.5</SUB>)-induced cytotoxicity, we investigated its antioxidant activity and cell protective effect on PM<SUB>2.5</SUB>-exposed cells. The 40% ethanolic extract of C. fragile showed the highest total phenolic content, whereas the water extract of C. fragile showed the highest total polysaccharide content. The protective effect of the extracts on PM<SUB>2.5</SUB>-induced oxidative damage in nasal cavity (RPMI2650), lung (A549), brain (MC-IXC), hippocampus (HT-22), and microglia (BV-2) cells was evaluated by measuring the intracellular reactive oxygen species (ROS) content and cell viability. The results showed that the 40% ethanolic extract more efficiently inhibited ROS production than the water extract. In contrast, PM<SUB>2.5</SUB>-exposed cells treated with the water extract showed higher viability than those treated with the 40% ethanolic extract.

국내산과 수입 호두(Juglans regia L.)의 영양성분 분석

김길한(Gil Han Kim),김종민(Jong Min Kim),박선경(Seon Kyeong Park),강진용(Jin Yong Kang),한혜주(Hye Ju Han),신은진(Eun Jin Shin),문종현(Jong Hyun Moon),김철우(Chul-Wo Kim),이욱(Uk Lee),신의철(Eui-Cheol Shin),허호진(Ho Jin Heo) 한국식품영양과학회 2020 한국식품영양과학회지 Vol.49 No.6

본 연구에서 국내산 3품종과 수입 호두(중국산과 미국산)를 이용하여 5품종에 대한 유리당, 지방산, 무기질, 구성 아미노산, 비타민 E와 같은 영양성분 분석을 진행하였으며, 총 페놀성 화합물과 총 플라보노이드 함량을 함께 비교 · 확인하였다. 유리당 분석에서는 국내산 금곡 품종에서 glucose (10.58 mg/100 g) 함량이 가장 높았고 김천 1호 품종에서 maltose(34.20 mg/100 g)가 가장 높은 함량을 보여주었다. 지방산 함량은 모든 품종에서 linoleic acid(13.23~19.04g/100 g)와 oleic acid(6.85~9.79 g/100 g)가 높은 함량을 보였으며 미국산 호두가 가장 높은 총 지방산 함량을 보였지만 국내산 금곡 품종에서 가장 낮은 포화 지방산 함량과 가장 높은 다중 불포화 지방산 함량을 보였다. 무기질 분석에서는 나트륨(372.37~474.77 mg/100 g)과 황(334.02~417.02mg/100 g)의 함량이 다른 무기질들에 비해 유의적으로 높게 나타났고 칼륨, 인, 마그네슘(161.22~183.62, 124.37~137.35, 91.80~138.88 mg/100 g) 또한 비교적 높은 함량을 보였으며 품종 간의 편차는 크지 않았다. 주요 아미노산으로는 glutamic acid(96.52~118.37 mg/100 g), arginine(66.98~84.63 mg/100 g), aspartic acid(48.18~59.21 mg/100 g) 함량이 상대적으로 높았고, 국내산 중 비교적 우수한 김천 1호와 금곡 품종은 미국산 품종의 약 76% 정도로 나타났다. 비타민 E 분석에서는 γ-토코페롤이 주요 토코페롤로 나타났으며 미국산(73.01 μg/g)에서 가장 높은 함량을 보였고, 총 토코페롤 함량은 국내산 중 가장 우수한 김천 1호품종(78.16 μg/g)이 미국산 품종의 약 83%에 달하는 것으로 분석되었다. 또한 총 페놀성 화합물 함량 측정에서 금곡품종 60% 에탄올 추출물(349.50 mg of GAE/g)이 유의적으로 가장 높은 함량을 보였으며, 총 플라보노이드 화합물 역시 금곡 60% 에탄올 추출물(86.92 mg of RE/g)이 상대적으로 우수한 정량적 수준을 나타냈다. 결국 본 연구에서는 국내산 호두와 주요 수입산 호두 품종 간의 영양성분 분석을 통해 국내에서 생산되는 호두를 수입 호두와 비교했을 때 영양학적으로 충분한 경쟁력을 가지고 있음을 판단할 수 있었다. 더불어 총 페놀 및 총 플라보노이드 분석에서 유의적으로 우수한 함량을 보였던 금곡 품종은 항산화 효과와 함께 이와 연계된 다양한 생리활성 효과를 나타낼 것으로 기대된다. This study was investigated to compare the nutritional composition of walnuts (Juglans regia L.) between domestic cultivars such as Gimcheon 1ho, Geumgok, and Geumreung as well as imported cultivars from China and the USA. In the free sugar analysis, glucose and maltose were detected. The highest glucose content was found in Geumgok. The highest maltose content was found in Gimcheon 1ho. Linoleic acid and oleic acid were detected as major fatty acids in all walnuts. Total fatty acid contents were the highest in the USA cultivar. However, the ratio of polyunsaturated fatty acid to total fatty acid of the Geumgok and USA cultivars were 54.73% and 49.35%, respectively. Further, α-linolenic acid was only detected in walnuts of the Geumgok and USA cultivars. As a result of the analysis of inorganic components, sodium, sulfur, potassium, magnesium, and phosphorous were detected as major components of walnuts. Major amino acids such as aspartic acid, glutamic acid, and arginine were detected in walnuts. γ-Tocopherol was detected as a major tocopherol in walnuts, and it constituted the highest contents in Gimcheon 1ho and USA in domestic and imported cultivars, respectively. Finally, 60% ethanolic extract of Geumgok had the highest total phenolic and total flavonoid contents. Therefore, these results suggest that domestic Korean cultivars of walnuts are nutritionally competitive when compared with imported walnuts and should be available as high value-added income crop.

미세먼지(PM<SUB>2.5</SUB>)로 유도된 산화적 스트레스에 대한 두충(Eucommia ulmoides Oliver) 잎의 in vitro 뇌 신경세포 보호 효과

김민지(Min Ji Kim),강진용(Jin Yong Kang),박선경(Seon Kyeong Park),김종민(Jong Min Kim),문종현(Jong Hyun Moon),김길한(Gil Han Kim),이효림(Hyo Lim Lee),정혜린(Hye Rin Jeong),허호진(Ho Jin Heo) 한국식품과학회 2021 한국식품과학회지 Vol.53 No.4

본 연구에서는 두충 잎의 분획물을 이용하여 미세먼지(PM<SUB>2.5</SUB>)로 유도한 in vitro 뇌 신경세포 독성에 대한 항산화 활성 및 세포보호 효과를 확인하였다. EFEL은 우수한 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거능을 나타냈으며, 지질과산화물 억제활성에서 양성대조군인 catechin과 동일한 농도에서 유사한 활성을 나타냈다. 또한, EFEL은 미세먼지로 유도된 해마세포(HT22), 뇌신경세포(MC-IXC) 및 미세아교세포(BV-2) 내의 ROS 수준을 효과적으로 감소시켜 주었으며, 세포 생존능을 증가시킴으로써 세포보호 효과를 나타냈다. 미세먼지로 활성화된 BV-2에서 EFEL은 세포 활성화와 관련된 세포막 수용체인 TLR4와 p-JNK의 발현을 감소시켰다. 또한, 세포 사멸에 관여하는 caspase-3 활성화 전 단계인 procaspase-3와 세포 생존 경로에 관여하는 p-Akt 발현의 증가된 수준을 나타냈며, 염증성 사이토카인으로써 증가된 TNF-α의 수준을 감소시켰다. EFEL의 생리활성 물질을 HPLC로 분석한 결과, rutin과 chlorogenic acid가 확인되었다. 결과적으로, 두충 잎의 아세트산에틸 분획물은 우수한 페놀성 화합물 및 플라보노이드 함량을 나타냄으로써 높은 항산화능을 보였으며, 미세먼지로 유도된 산화적 스트레스에서 사멸 및 염증반응을 조절하여 뇌 신경세포를 보호하였다. 이를 고려할 때, EFEL은 미세먼지로 유도된 염증성 뇌신경세포 관련 질환 예방에 도움을 줄 수 있는 건강기능식품 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. This study was performed to examine the neuroprotective effect of the ethyl acetate fraction from Eucommia ulmoides oliver leaf (EFEL) on PM<SUB>2.5</SUB>-induced cytotoxicity. EFEL had higher total phenolic and flavonoid contents than the other fractions. In ABTS and DPPH radical scavenging activities, the IC<SUB>50</SUB> of EFEL was measured as 212.80 and 359.13 ㎍/mL, respectively. To investigate the neuroprotective effect of EFEL, MTT and DCF-DA assays were performed on HT22, MC-IXC, and BV-2 cells. EFEL effectively decreased PM<SUB>2.5</SUB>-induced intercellular reactive oxygen species (ROS) content and inhibited PM<SUB>2.5</SUB>-induced cell death. In the results of protein expression related to cellular cytotoxicity on microglial cells (BV-2), EFEL had an improvement effect on cell apoptosis and inflammatory pathways. Rutin and chlorogenic acid were identified as the main physiological compounds. Moreover, it was expected that EFEL, including rutin and chlorogenic acid, could be functional food substances with neuroprotective effects against PM<SUB>2.5</SUB>-induced oxidative stress.

고당 및 올레산으로 유도된 간세포에서의 염증반응에 대한 말차(Camellia sinensis) 추출물의 보호효과

김종민(Jong Min Kim),이욱(Uk Lee),강진용(Jin Yong Kang),박선경(Seon Kyeong Park),신은진(Eun Jin Shin),문종현(Jong Hyun Moon),김민지(Min Ji Kim),이효림(Hyo Lim Lee),김길한(Gil Han Kim),정혜린(Hye Rin Jeong),박효원(Hyo Won Park),김종철(J 한국식품과학회 2021 한국식품과학회지 Vol.53 No.3

본 연구는 가루녹차의 가공품인 말차를 이용하여 항산화 평가와 고당으로 유도된 간세포에서의 간세포 보호효과와 지방간 개선 활성을 평가하기 위해 진행되었다. 말차의 catechin 함량과 총 페놀성 화합물 및 총 플라보노이드 화합물의 함량은 잎 녹차보다 우수한 함량을 나타내었으며, 라디칼 소거활성과 지질과산화물 억제활성 역시 잎 녹차보다 우수한 것을 확인하였다. 또한, 항당뇨 활성을 나타내는 α-glucosidase, α-amylase 및 최종당화산물에 대한 우수한 억제활성을 확인하였다. In vitro 간세포 보호효과를 평가한 결과, 말차는 효과적으로 산화적 스트레스 및 고당으로 인한 활성산소 생성 억제활성과 간세포 생존율 나타내었다. 또한, oleic acid로 유도된 지방 축적에 대한 말차 추출물의 억제활성을 확인하였으며, 지방간으로 인한 염증반응에 대한 조절을 확인하였다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 녹차의 가공품 중 하나인 말차는 가공 전 잎 녹차에 비해 우수한 카테킨 함량과 항산화 활성을 지니며, 탄수화물의 섭취를 억제해주는 소화효소의 활성을 억제하여 간세포의 지질축적을 억제하는 데 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라 염증 감소에 도움을 줄 수 있는 소재로서의 가능성을 확인하였다. To evaluate hepatoprotective effects, the antioxidant capacities of matcha green tea extract (Camellia sinenesis) were compared to those of green leaf tea and the anti-inflammatory activities in HepG2 cells were investigated. Evaluation of the total phenolic and total flavonoid content, 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) and 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity, and inhibitory effect on lipid peroxidation indicated that the aqueous extract of matcha green tea presented significant catechin content and antioxidant capacity compared to those of green leaf tea. In addition, the extract had considerable inhibitory effects on α-glucosidase, α-amylase, and advanced glycation end-products. The matcha green tea extract significantly increased cell viability and reduced reactive oxygen species in H₂O₂- and high-glucose-treated HepG2 cells. Furthermore, in response to oleic acid-induced HepG2 cell injury, treatment with matcha green tea aqueous extract inhibited lipid accumulation and regulated the expression of inflammatory proteins such as p-JNK, p-Akt, p-GSK-3β, caspase-3, COX-2, iNOS, and TNF-α. Matcha green tea could be used as a functional material to ameliorate hepatic lipid accumulation and inflammation.

국내산과 수입 호두(Juglans regia L.)의 In Vitro 뇌 신경세포 보호효과 및 생리적 대사물질 분석

문종현(Jong Hyun Moon),이욱(Uk Lee),김종민(Jong Min Kim),박선경(Seon Kyeong Park),강진용(Jin Yong Kang),신은진(Eun Jin Shin),김길한(Gil Han Kim),김현진(Hyun-Jin Kim),김철우(Chul-Woo Kim),허호진(Ho Jin Heo) 한국식품영양과학회 2020 한국식품영양과학회지 Vol.49 No.9

본 연구에서는 국내산 및 수입 호두(Juglans regia L.)의 in vitro 항산화 활성과 과산화수소로 유도된 산화적 스트레스로부터의 뇌 신경세포 손상에 대한 보호효과를 확인하였고 이들의 주요 생리적 대사물질을 분석하였다. in vitro 항산화활성 분석을 통해 국내산의 금곡 품종은 수입 품종보다 상대적으로 우수한 라디칼 소거 활성과 철 환원력, 지질과산화물 억제 활성을 보여주었다. 이후 in vitro 항산화 활성 결과, 국내산 금곡 품종과 미국 품종의 에탄올 추출물을 선별하여 진행했으며 과산화수소로 인한 뇌 신경세포사멸에 대한 세포 생존율 및 산화적 스트레스 생성 억제 효과에서 금곡 품종은 다양한 뇌 신경세포에서 과산화수소로 인한 산화적 독성으로부터 우수한 세포 생존율과 활성산소종 감소 효과를 보여주었다. 품종 간의 유의적인 차이를 나타내는 화합물은 HHDP-glucose isomer 3종, silibinin, pedunculagin/casuarina isomer(bis-HHDP-glucose) 2종, praecoxin A/platycariin(trigalloyl-HHDP-glucose) isomer 4종, tellimagrandin isomer 1종, casuarinin/casuarictin isomer 2종, ellagic acid derivative, labetalol으로 확인되었으며 우수한 항산화 활성과 뇌 신경세포 보호효과를 나타낸 금곡품종에서는 상대적으로 HHDP-glucose isomer 1, pedunculagin/casuarina isomer(bis-HHDP-glucose) 2, praecoxin A/platycariin(trigalloyl-HHDP-glucose) 2, 엘라그산 유도물질 등의 대사산물들이 다른 품종에 비해 많이 함유되어 있었다. 국내에서 재배되고 있는 금곡 품종은 우수한 in vitro 항산화 활성과 과산화수소로 유도된 산화적 스트레스로부터의 뇌 신경세포 보호효과를 보였다. 따라서 국내산의 금곡 품종은 수입 호두와 비교 우위의 영양 · 생리학적 가치를 갖는 기능성식품 소재로써 활용 가능하리라 판단된다. This study compared the in vitro antioxidant, neuroprotective effects, and metabolic analysis of domestic cultivars of walnuts (Juglans regia L.), such as Gimcheon 1ho, Geumgok, and Geumreung, and cultivars imported from China and USA. All cultivars showed considerable antioxidant activity. In particular, the Geumgok cultivar had the highest antioxidant capacity according to their 2,2′-azino-bis(3-ethyl benzothiazoline-6-sulfonic acid) and 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activities. An analysis of the ferric reducing/antioxidant power revealed the Geumgok and USA cultivars to have significantly high activity. Moreover, the Geumgok cultivar had a considerable inhibitory effect on malondialdehyde production compared to the imported cultivars. Furthermore, the neuroprotective effect was analyzed based on the antioxidant activity of walnuts. Geumgok showed a protective effect against H₂O₂-induced oxidative stress in adrenal gland PC12, human neuro-blastoma MC-IXC, and hippocampal HT22 cells. Finally, to identify physiological compounds with antioxidant and neuroprotective activity, walnut metabolites were investigated by ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole time of flight/mass spectrometer. Geumgok showed relatively high physiologically active compounds, such as hexahydroxydiphenic acid (HHDP)-glucose isomer 1, pedunculagin/casuarina isomer (bis-HHDP-glucose) 2, praecoxin A/platycariin (trigalloyl-HHDP-glucose) 2, and ellagic acid derivative compared to other cultivars. Based on these results, the Geumgok cultivar, which significantly has in vitro physiological activity compared to other cultivars, could be used as a valuable food for improving the brain function by ameliorating H₂O₂-induced neurodegenerative diseases.

산수유의 Prebiotics 특성 및 Lipopolysaccharide로 유도된 장 상피세포 보호 효과

이효림(Hyo Lim Lee),이욱(Uk Lee),박선경(Seon Kyeong Park),강진용(Jin Yong Kang),김종민(Jong Min Kim),김길한(Gil Han Kim),김민지(Min Ji Kim),문종현(Jong Hyun Moon),정혜린(Hye Rin Jeong),박효원(Hyo Won Park),허호진(Ho Jin Heo) 한국식품영양과학회 2021 한국식품영양과학회지 Vol.50 No.5

본 연구에서는 산수유(Corni fructus)의 유익균 증식에 대한 prebiotics로서의 활용 가능성과 LPS로 유도되는 세포독성에 대한 장 상피세포 보호 효과 및 주요 생리활성 물질을 분석하였다. 2% 산수유 물 추출물은 양성대조군인 2% fructo-oligosaccharide보다 L. reuteri 및 L. brevis의 적정산도 및 생육에 도움을 주었으며 특히 L. reuteri의 아세트산 생성을 증가시켰다. 그리고 산수유 물 추출물은 LPS로 유도된 장 상피세포(HT-29 cells) 독성에 대한 보호 효과와 산화적 스트레스를 감소시켜 주었으며, TLR4와 NF-κB의 발현을 효과적으로 저해하고 밀착연접 단백질의 발현은 증가시켜 주었다. HPLC 분석 결과 산수유 물 추출물의 생리활성물질은 morroniside와 loganin으로 확인되었다. 결과적으로 산수유는 유익균 증식과 LPS로 유도되는 세포 손상 및 장 질환 예방 소재로서의 활용 가치가 있을 것으로 판단된다. 하지만 산수유에 존재할 수 있는 미량의 페놀성 화합물동정 및 prebiotics 소재에 대한 평가로서 동물모델 상에서의 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. To evaluate the prebiotic effect of water extract from Corni fructus (WCF), we measured the growth curves, titratable acidity and short-chain fatty acid (SCFAs) contents in Lactobacillus reuteri (L. reuteri) and Lactobacillus brevis strains. After 24 h incubation, growth curve of the WCF-treated L. reuteri strain showed a relatively higher viable count and titratable acidity, as compared to the fructo-oligosaccharide (FOS)-treated strain (positive control). Considering that SCFA contents are useful metabolites for gut health, our results revealed higher contents of acetate in the WCF-treated strain (1,235.98±62.71 mM) than the FOS-treated strain (763.57±5.38 mM) of L. reuteri. DCF-DA [intracellular reactive oxygen species (ROS) content] and MTT assays [cell viability on lipopolysaccharide (LPS)-induced cytotoxicity] were applied in human colon epithelial HT-29 cells to determine the cell protective effect of the WCF. The results indicate that WCF effectively decreases the intracellular ROS contents and increases cell viability in LPS-induced HT-29 cells. To confirm the inhibitory effect of WCF on LPS-induced inflammation, we examined the expression levels of toll-like receptor 4 (TLR4) and nuclear factor-ĸB (NF-κB). Regulation of the LPS-induced inflammatory reaction by WCF was achieved by decreasing the expressions of TLR4 and NF-ĸB in HT-29 cells. Exposure to WCF also inhibited the cell permeability injury, as determined by increased expressions of tight junction proteins (occludin and claudin-1) in LPS-induced HT-29 cells, indicating the anti-inflammatory effect of WCF. Finally, morroniside and loganin, the major compound iridoid glycosides in the WCF, were analyzed by high-performance liquid chromatography. Taken together, our results indicate that Corni fructus is a potentially good natural source as a prebiotic to prevent intestinal dysfunction.