Lactiplantibacillus plantarum에 의한 뽕잎 생물전환물의 타이로시네이즈 및 콜라게네이즈 활성 저해효과 평가

염서희(Suh Hee Yeom),김준희(Jun Hee Kim),홍지우(Ji Woo Hong),김소희(So Hee Kim),김영현(Young Hyeon Kim),김진우(Jin Woo Kim) 한국식품과학회 2023 한국식품과학회지 Vol.55 No.1

Chlorella miniata 의 고농도 배양을 위한 배양조건의 통계학적 최적화

염서희(Suh Hee Yeom),김소희(So Hee Kim),박하영(Ha Young Park),김지훈(Z-hun Kim),남현주(Hyun Ju Nam),이창수(Chang Soo Lee),김진우(Jin Woo Kim) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.4

본 연구는 국립낙동강생물자원관 생물자원은행에서 분양받은 담수 미세조류인 Chlorella miniata 의 세포 성장과 루테인 생성 증진을 위해 배양 조건을 반응 표면 분석법을 이용하여 통계학적 최적화를 수행하였다. 배양 조건의 주요 독립변수는 폭기(0.03 ~ 0.18 v.v.m.), 광도(0.0 ~ 800.0 μmol/m<SUP>2</SUP>/s)와 온도(18.0 ~ 28.0°C)로 설정하였으며 배양 조건이 세포 성장에 미치는 영향을 예측하기 위해 17개 실험조건을 설계하고 실험 결과를 바탕으로 2차 회귀 모델을 도출하였다. 배양 최적 조건은 0.13 v.v.m., 595.1 μmol/m<SUP>2</SUP>/s, 25.8 °C로 확인되었으며 최적 조건에서 42시간 배양 시 3.29 (OD680)로 세포가 최대로 성장하였다. 배양 최적 조건 도출 후 최적 배양 조건에서 성장된 C. miniata 의 루테인 함량을 HPLC를 이용하여 평가하였을 때 세포 농도 증가와 함께 루테인 생산성이 25 % 이상 증가함이 확인되어 통계학적 최적화를 통해 세포성장이 효과적으로 증가되고 결과적으로 루테인 생산 증가에 기여하였다. In this study, culture conditions were optimized using response surface analysis to enhance the cell growth and lutein production of Chlorella miniata, a freshwater microalgae received at the freshwater bioresources culture collection of the Nakdonggang National Institute of Biological Resources. The main independent variables selected for the culture conditions were aeration (0.03 ~ 0.18 v.v.m.), light intensity (0.0 ~ 800.0 μmol/m<SUP>2</SUP>/s), and temperature (18.0 ~ 28.0 ℃). To predict the effect of culture conditions on cell growth, second-order regression models were derived based on the results of 17 experimental sets. The maximum cell growth of 3.29 (OD680) was obtained at 42hr under 0.13 v.v.m., 595.1 μmol/m<SUP>2</SUP>/s, and 25.8°C. C. miniata was subsequently cultured under the optimal culture conditions and the lutein content was evaluated using HPLC. Increased cell growth was observed under optimal culture conditions, and lutein productivity was determined to increase by more than 25 %. Our results indicate that statistical-based optimization of culture conditions effectively increases the cell mass and subsequently contributes to increased lutein production.

반응표면분석법을 이용한 김으로부터 생리활성물질 생산증대를 위한 초음파 추출 조건 최적화

염서희(Suh Hee Yeom),박제훈(Jae Hoon Park),박하영(Ha Young Park),김소희(So Hee Kim),김진우(Jin Woo Kim) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.8

본 연구에서는 김으로부터 총 폴리페놀 함량(total polyphenol content, TPC), 총 플라보노이드 함량(total flavonoid content, TFC) 및 항산화 활성(radical scavenging activity, RSA)과 같은 생리활성물질의 최적 추출 조건을 확립하는 것이 목적이며 추출 시간, 추출 온도 및 에탄올 농도를 주요 독립변수로 설정하였다. 주요 독립변수의 추출 조건은 반응 표면 분석법의 일종인 중심합성설계를 이용하였으며 초음파 추출을 위한 17개의 독립변수 조건을 설정하였다. 이때 추출 시간 31.0 분, 60.3℃ 및 에탄올 60.0%가 최적 추출 조건으로 설정되었으며 예측값은 TPC 4.44 mg GAE/g DM, TFC 1.25 mg QE/g DM과 RSA 43.5%로 예측되었고, 검증 실험을 진행하였을 때 실험 값이 유의적으로 차이가 나지 않는 것으로 확인되었다. 따라서 최적 추출 조건을 통해 김으로부터 생리활성물질 추출이 증대될 수 있음이 사료되며 향후 식품 및 의약품 산업에 생리활성 물질로서 활용 가능하고 상업화에 효과적인 추출 조건이 확립되었다고 예상된다. In this study, the extraction conditions of bioactive compounds, such as total polyphenol ontent (TPC), total flavonoid content (TFC), and radical scavenging activity (RSA), from Porphyra tenera were optimized using response surface methodology. A central composite design was employed to establish 17 distinct conditions for ultrasound-assisted extraction (UAE), with the extraction time, extraction temperature, and ethanol concentration as the key independent variables. Under the optimal UAE parameters of 31.0 min, 60.3℃, and 60.0% ethanol, the study achieved consistent predicted and experimental values of 4.44 mg GAE/g DM for TPC, 1.25 mg QE/g DM for TFC, and 43.5% for RSA. Overall, this study showed that ultrasound-assisted extraction under optimized conditions could effectively extract bioactive compounds from Porphyra tenera, which may have potential applications in the food and pharmaceutical industries. Overall, this study showed that ultrasound-assisted extraction under optimized conditions could effectively extract bioactive compounds from Porphyra tenera, which may have potential applications in the food and pharmaceutical industries.

당귀 추출물의 Lactiplantibacillus plantarum 발효에 의한 미백 및 자외선 흡수 효과 증대

김준희(Jun Hee Kim),황윤선(Youn Seon Hwang),강민호(Min Hoo Kang),염서희(Suh Hee Yeom),박제훈(Jae Hoon Park),김진우(Jin Woo Kim) 한국식품영양과학회 2022 한국식품영양과학회지 Vol.51 No.5

당귀 열수 추출물로부터 미백 및 자외선 흡수 효과를 가지는 생리활성물질 추출 및 효과 증진을 위해 김치에서 분리한 L. plantarum SM4를 이용하여 생물전환을 수행하고 미백 기능성을 평가하였다. 당귀 생물전환물의 UV-B 흡수 효과와 타이로시나제 활성 저해율을 평가했을 때 각각 49.7±0.3%와 51.7±1.9%로 당귀 열수 추출물 대비 1.9배와 2.1배 증가함이 확인되어 L. plantarum SM4를 이용한 생물전환을 통해 저분자화된 유리형 생리활성물질에 의해 자외선 흡수와 미백에 효과가 증대되었음을 확인할 수 있었다. 세포 독성 검사에서 당귀 생물전환물 1.0 mg/mL 이하 농도에서 B16F0에 대한 무독성이 확인되어 당귀 생물전환물이 피부에 안전한 자외선 흡수와 미백 소재로써 활용이 가능할 것으로 결론지을 수 있다. 관련 기전 규명을 위해 멜라닌 생성 저해의 핵심 유전자인 TRP-1과 TRP-2의 발현도를 평가했을 때 당귀 생물전환물 농도 증가에 따라 유전자 발현이 유의적으로 감소한 것을 확인하였다. 따라서 본 연구는 당귀 추출물의 L. plantarum SM4를 이용한 생물전환물이 피부에 흡수되는 자외선 흡수 감소와 함께 자외선에 의한 멜라닌 생성을 저해가 가능한 효과적인 미백 기능성 화장품 소재로 활용 가능할 것으로 기대된다. This study was conducted to enhance the production of bioactive materials with skin-whitening and ultraviolet (UV)-A absorption activities using bioconverted Angelica gigas extract (BAE). The UV-B absorption and tyrosinase activity inhibition of the BAE using Lactiplantibacillus plantarum were 51.7±0.6% and 49.7±0.3%, respectively, which were 2.1 and 1.9 times higher than that of the hot-water extract. The cytotoxicity of BAE to B16F0 cells was analyzed using MTT assay, and no inhibition of cell growth was confirmed below 1 mg/mL. To study the mechanism of melanin synthesis for confirming the skin-whitening effects of BAE, the mRNA levels of tyrosinase related protein-1 (TRP-1) and protein-2 (TRP-2) were compared using a reverse transcription-polymerase chain reaction. The BAE reduced the expressions of TRP-1 and TRP-2, by 1.4 and 2.1 times, respectively, compared to HAE, proving that BAE is effective in inhibiting melanin synthesis. The bioconversion of BAE using L. plantarum showed enhanced UV-absorption and skin-whitening effects. Thus, BAE can be used as a multi-functional cosmetic ingredient with both UV-absorption and skin-whitening functions.

스피루리나(Spirulina platensis)로부터 미백과 주름개선 생리활성 물질 분리를 위한 초음파 추출공정 개발

김소희 ( So Hee Kim ),전성진 ( Seong Jin Jeon ),김준희 ( Jun Hee Kim ),염서희 ( Suh Hee Yeom ),김진우 ( Jin Woo Kim ) 한국수산과학회(구 한국수산학회) 2021 한국수산과학회지 Vol.54 No.3

Ultrasound-assisted extraction (UAE) conditions, including extraction time, extraction temperature, and ethanol concentration, were optimized to increase the total flavonoid content (TFC), tyrosinase inhibitory activity (TIA), and collagenase inhibitory activity (CIA) of Spirulina platensis through central composite design (CCD). For the optimization of the three dependent variables, a quadratic regression model was derived from 17 experimental sets for the simultaneous maximization of TFC, TIA, and CIA. The predicted optimal UAE conditions were 44.0 min of extraction time, 82.8℃ of extraction temperature, and 96.0% of ethanol concentration. Under these conditions, 0.93 mg QE/g DM of TFC, 81.9% of CIA, and 92.1% of TIA were predicted. The CCD-based UAE optimization enabled an increase in TFC, CIA, and TIA, thereby confirming that the S. platensis extract can be used in the development of a cosmetic material with skin whitening and anti-wrinkle effects.

담수 미세조류 Mychonastes sp. 249 추출물의 MMP-1, COL1A1과 SMAD-3 발현 조절을 통한 콜라겐 합성 증진 효과

홍지우(Ji Woo Hong),염서희(Suh Hee Yeom),오예솔(Ye Sol Oh),박제훈(Jae Hoon Park),강민호(Min Ho Kang),김영현(Yeong Hyeon Kim),김지훈(Z-hun Kim),임경준(Kyung June Yim),김진우(Jin Woo Kim) 한국식품영양과학회 2023 한국식품영양과학회지 Vol.52 No.2

폴리페놀 함량과 항산화력에 따른 피땅콩 겉껍질의 최적 추출 조건 확립과 항비만 기능성 평가

감다혜(Da Hye Gam),홍지우(Ji Woo Hong),염서희(Suh Hee Yeom),김진우(Jin Woo Kim) 한국영양학회 2021 Journal of Nutrition and Health Vol.54 No.1

본 연구에서는 초음파를 이용하여 농업 부산물인 피땅콩 겉껍질의 추출 조건을 최적화하고 추출물의 항산화능과 항비만 기능성을 측정하였다. 실험설계는 CCD를 이용하였고 독립 변수인 추출 시간, 추출 온도, 에탄올 농도에 따라 TPC, TFC와 RSA를 종속 변수로 설정하여 이들의 값을 최대로 하는 공통 조건을 예측하였다. 각각의 모델식의 R²값은 0.85 이상으로 적합하였으며, 추출 조건으로 추출 온도와 에탄올 농도가 TPC 및 TFC에 유의적인 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 반면 RSA는 에탄올 농도에 영향을 많이 받는데, 에탄올 농도가 높을수록 RSA가 높아지다가 최고점을 보인 후 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 최적 추출 조건인 추출 시간 35.8분, 추출 온도 82.7°C와 에탄올 96.0%에서 제조한 추출물의 TPC, TFC와 RSA의 실측치는 예측치와 유사한 값을 나타내어 회귀 방정식이 신뢰할 수 있음을 확인하였다. 추출물의 항비만 기능성 평가를 위한 GIA와 LIA 실험 결과는 각각 86.4%와 78.5%로 열수 추출물보다 높게 나타나 초음파 추출에 의한 생리활성 물질 추출이 효과적임을 알 수 있었다. 이로써 농업 부산물인 피땅콩 겉껍질로부터 고부가가치 생리활성 물질 생산 가능성을 확인하였고 식품, 화장품 및 의약품용 항산화와 항비만 기능성 소재 생산에 있어 원료 공급비용 절감과 효율적인 추출 공정 확보로 산업 전반에서 가격 경쟁력 확보와 환경문제 해결에 기여할 것으로 사료된다. Purpose: The extraction conditions for bioactive components from peanut shells, which is a byproduct of peanut processing, were optimized to enhance the total phenolic content (TPC, Y₁), total flavonoid content (TFC, Y₂), and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging activity (RSA, Y₃). In addition, this study evaluated the anti-obesity effect of peanut shell extract. Methods: Optimization of ultrasonic‐assisted extraction (UAE) was performed using a response surface methodology. The independent variables applied for extraction were time (X₁: 5.0–55.0), temperature (X₂: 26.0–94.0), and ethanol concentration (X₃: 0.0%–99.5%). Quadratic regression models were derived based on the results of 17 experimental sets, and an analysis of the variance was performed to verify its accuracy and precision of the regression equations. Results: When evaluating the effects of independent variables on responses using statistically-based optimization, the independent variable with the most significant effect on the TPC, TFC, and RSA was the ethanol concentration (p = 0.0008). The optimal extraction conditions to satisfy all three responses were 35.8 minutes, 82.7°C, and 96.0% ethanol. Under these conditions, the inhibitory activities of α-glucosidase and pancreatic lipase by the extract were 86.4% and 78.5%, respectively. Conclusion: In this study, UAE showed superior extraction efficiency compared to conventional hot-water extraction in the extraction of polyphenols and bioactive materials. In addition, α-glucosidase and pancreatic lipase inhibitory effects were identified, suggesting that peanut shells can be used as effective antioxidants and anti-obesity agents in functional foods and medicines.

Lactobacillus plantarum 에 의한 흰 민들레 발효물의 항산화 및 광노화 억제 효과

홍지우(Ji Woo Hong),박하영(Ha Young Park),김준희(Jun Hee Kim),염서희(Yeom Suh Hee),김진우(Jin Woo Kim) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.4

본 연구는 김치로부터 β-glucosidase 생산하는 Lactobacillus plantarum SM4를 분리하여 흰 민들레 발효를 수행하고 미백과 주름개선 효과를 가지는 생리활성 평가를 위해 총 폴리페놀 함량, 플라보노이드 함량, 항산화 활성, 타이로시네이즈 활성저해, 콜라게네이즈 활성저해, 자외선 차단율을 분석하였다. 흰 민들레 발효물의 총 폴리페놀 함량이 41.8±0.26 ㎎ GAE/g DW로 열수추출물 21.4±0.67 ㎎ GAE/g DW에 비해 2배 가량 증가하였으며 항산화 활성은 65.6±4.7%로 4배 증가하였다. 미백과 주름개선의 지표인 타이로시나아제 및 콜라게네이즈 활성저해에 있어 흰 민들레 발효물이 87.9±4.73%와 66.7±3.48%로 열수추출물에 비해 각각 2.4배와 1.5배 증가한 결과를 보였다. 흰 민들레 발효물과 열수추출물의 자외선 차단 효과를 비교하였을 때, UVA(320 ㎚) 차단율이 각각 64.7%와 15.2%로 측정되어 흰 민들레 발효물이 열수추출물에 비해 더 높은 효과를 나타내어 김치로부터 분리한 L. plantarum SM4가 생산하는 β-glucosidase를 발효를 통해 피부 미백, 주름 방지, 자외선 차단 효과가 증진됨을 확인하였다. Lactobacillus plantarum SM4, a strain producing β -glucosidase, was isolated from kimchi and fermented with white Taraxacum coreanum to enhance the production of bioactive compounds. The total polyphenol content(TPC), total flavonoid content(TFC), radical scavenging activity(RSA), tyrosinase inhibitory activities(TIA), and collagenase inhibitory activities(CIA) were measured to evaluate the skin whitening and anti-wrinkle effects of the fermented product. The TPC of fermented white T. coreanum was 41.8±0.26 ㎎ GAE/g DW, which was approximately two times higher than the hot-water extraction of 21.4±0.67 ㎎ GAE/g DW. RSA, an indicator of antioxidant activity, was 65.6±4.7% in fermentation, which is four times higher than that of the hot-water extract. TAI and CAI, which are indicators of the whitening and anti-wrinkle effects, were 87.9±4.73% and 66.7±3.48%, respectively, which were 2.4 and 1.5 times higher than those of hot-water extraction. When comparing the UVA(320 ㎚) protection effects of fermented and hot-water extraction, the fermented white T. coreanum showed higher protection with an absorption rate of 64.7% and 15.2%, respectively. The white T. coreanum fermented product showed higher bioactive properties and improved skin whitening, anti-wrinkle, and UV protection effects through the production of β-glucosidase from L. plantarum SM4.

수세미오이 발효추출물의 항산화 및 피부암 억제 효과

김송이(Song Yi Kim),감다혜(Da Hye Gam),김준희(Jun Hee Kim),염서희(Suh Hee Yeom),박재현(Jae-Hyun Park),김진우(Jin Woo Kim) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.3

본 연구의 목적은 수세미오이 추출물을 유산균을 이용한 발효를 통해 항산화 활성과 함께 생체 활성 물질의 생산을 중대하고 자외선 흡수 및 피부 흑색종 세포 성장 억제를 강화하여 피부암 예방 효과를 향상시키는 데 있다. 수세미오이 발효추출물의 총 폴리페놀(TPC)과 항산화 활성도가 30.23 mg GA/g DM와 45.12%로 열수추출물보다 약 1.4배 높은 수준으로 확인되었다. 자외선 흡수율에 있어 발효추출물은 열수추출물보다 1.5배 높은 53.9%의 흡수율을 보였는데 발효를 통해 증가된 TPC에 의해 UV 흡수가 증가했다는 결론을 도출하였다. 항암효과에 있어 발효추출물과 열수추출물에서 각각 1.0 와 2.0 mg/mL에서 피부 흑색종세포에 대한 성장저해 효과가 나타나 추출물 발효에 따른 항암효과가 증가했음을 알 수 있었다. 발효추출물의 자외선 흡수율에 있어 열수출물보다 2.4배 높아 피부암 예방효과가 예상되며, 수세미오이 발효를 통해 항산화, 자외선차단과 피부암 저해 효과를 가지는 화장품, 식품 및 의약품 소재 개발 가능할 것으로 사료된다. This study aimed to improve the production of bioactive materials with antioxidant activity using a fermented Luffa aegyripia extract and improve the anticancer effect by enhancing UV absorption and inhibiting melanoma cell growth. The total phenolic content (TPC) and antioxidant activity of the fermented extract were 30.23 mg GAE/g DM and 45.12%, respectively, which was 1.4 times higher than that of the hot-water extract (HWE). The fermented extract showed a UV adsorption rate of 53.9%, which was 1.5 times higher than HWE, and it was concluded that UV absorption was increased by TPC, which was increased through the fermentation of L. aegyptiaca extracts using Lactobacillus . In the anticancer effect test, fermented and HWE extracts had carcinogenic effects of 1.0 and 2.0 mg/mL, respectively. This suggests that the increased antioxidant activity due to the increase in TPC caused by fermentation contributed to the anticancer effect. The UV absorption rate of fermented extracts was 2.4 times higher than HWE, giving them potential use as cosmetics and pharmaceutical materials with high polyphenol contents and antioxidant properties and skin cancer prevention.