아임계 수를 이용한 굴 가수분해물의 물리 화학적 특성 및 생리활성
- Alternative Title
- Physicochemical Properties and Physiological Activity of Oyster Hydrolysate Using Subcritical Water
- Abstract
- Pacific oysters (Crassostrea gigas) are marine invertebrates rich in protein, lipids, and carbohydrates. They contain high amounts of vitamins and minerals. They are high nutritional foods. Various functional effects of C. gigas have been reported such as antioxidant, antihypertensive and immune function control. However, there is no study on hydrolysis of oyster using subcritical water and charcterization of the extracts. Subcritical water extraction is an enviromentaly friendly process that uses only water as solvent. Subcritical water can easily extract and separate physiological active compounds from different natural resourses. Therefore, in this study, subcritical water was used to recover different physiologicaly active hydrolysates from C. gigas and the biological activites of the extracts were evaluated.
In the first study, the oyster powder was treated using subcritical water at different temperature and pressure. The hydrolysis yield and degree of hydrolysis increased with increasing temperature and pressure. Total protein content, reducing sugar and phenolic compunds content, antioxidant activity and antihypertensive activity were the highest at 225 °C / 100 bar, and the avarage molecular weight of the extract was 300-1000 Da.
In the second study, response surface methodolgy (RSM) was used to get the optimal conditions for extraction of polysaccharides (CGPs) from C. gigas using subcritical water. The optimal conditions were found to be 125.01 °C for extraction temperature, 14.93 minutes for extraction time, 44.69: 1 (ml: g) for liquid to solid ratio. Under these conditions, the predicted yield of CGPs was 18.66%. The chemical, physical, thermal and structural properties of the CGPs were also confirmed by using HPLC, GPC, XRD, FTIR, TGA, UV-Vis spectroscopy and NMR. As a result, CGPs were found to be D- glucan in the form of α- (1 → 4). Current research has shown that sub-critical water-treatment hydrolysis methods can be used as an effective method for extracting physiologically active polysaccharides from C. gigas.
The third study investigated the effects of subcritical water treatment hydrolysis using subcritical water - treated oyster hydrolysates and compared the results with those without subcritical water treatment. The subcritical water treatment oyster hydrolyzate enhances the activity of the enzyme γ-Glutamylcystein synthethase, which is involved in G-glutathione production in D-GalN-induced mice, and the activity of Glutathione reductase, an enzyme that converts oxidized glutathione to a reducing form Increased glutathione content and defended against oxidative damage due to lipid peroxidation. In addition, the activity of aldehyde dehydrogenase (ALDH), which degrades acetaldehyde, which is a toxic substance in alcohol metabolism, has been increased, thus effectively participating in the elimination of hangover. Oyster hydrolysates obtained using subcritical water treatment can be used as functional foods and biopharmaceuticals for the purpose of treatment and prevention for future liver protection and hangover resolution.
- Issued Date
- 2019
- Awarded Date
- 2019. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Alternative Author(s)
- Hee jeong Lee
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 식품공학과
- Advisor
- 전병수
- Table Of Contents
- 제 1 장 굴과 굴가공에 대한 연구배경 1
1. 기원 1
2. 분류 2
3. 분포 3
4. 생물학적 특징 4
5. 생산 및 생산량 4
6. 영양적 가치 5
7. 생리활성 소재 개발의 필요성 6
8. 가수분해를 이용한 식품소재 회수방법 8
8.1. 화학적 처리 가수분해 8
8.2. 효소 처리 가수분해 11
8.3. 아임계 수 가수분해(Subcritical water hydrolysis, SWH) 18
8.3.1. 아임계 수 가수분해의 특성 18
8.3.2. 아임계 수 가수분해의 연구 동향 22
9. 연구배경 및 목적 23
10. 참고문헌 25
제 2 장 아임계 수 처리한 굴(Crassostrea gigas) 가수분해물의 생리활성 29
1. 서론 29
2. 재료 및 방법 31
2.1. 실험재료 31
2.2. 시료 전처리 31
2.3. 일반성분 분석 32
2.4. 아임계 수 처리 가수분해(Subcritical water hydrolysis, SWH) 32
2.5. 가수분해 수율 측정 34
2.6. 가수분해도 측정 35
2.7. 글리코겐 함량 분석 35
2.8. 총 단백질 함량 분석 36
2.9. 환원당 함량 분석 36
2.10. 총 페놀 함량 분석 36
2.11. pH 측정 36
2.12. 색도 측정 37
2.13. 총 아미노산 및 유리 아미노산 함량 분석 37
2.14. 항산화 활성 측정 38
2.14.1. DPPH 38
2.14.2. ABTS 38
2.14.3. Ferric reducing antioxidant power (FRAP) 38
2.15. 항고혈압 활성 측정 39
2.16. 겔 전기영동 39
2.17. MALDI-TOF 분석 40
2.18. 통계 분석 40
3. 결과 및 고찰 41
3.1. C. gigas 동결건조분말의 일반성분 분석 41
3.2. 아임계 수 처리 C. gigas 가수분해물의 수율 및 가수분해도 측정 41
3.3. 아임계 수 처리 C. gigas 가수분해물 내 글리코겐, 단백질, 환원당 및 총 페놀 함량 측정 44
3.4. 아임계 수 처리 조건에 따른 Crassostrea gigas 가수분해물의 색도 및 pH 측정 47
3.5. 아임계 수 처리 조건에 따른 Crassostrea gigas 가수분해물의 총 아미노산 및 유리 아미노산 분석 51
3.6. 아임계 수 처리 조건에 따른 Crassostrea gigas 가수분해물의 항산화 활성 측정 53
3.7. 아임계 수 처리 조건에 따른 Crassostrea gigas 가수분해물의 항고혈압 활성 측정 56
3.8. 아임계 수 처리 조건에 따른 Crassostrea gigas 가수분해물의 분자량 측정 58
4. 결론 62
5. 참고문헌 63
제 3 장 아임계 수 처리를 이용한Crassostrea gigas의 다당류 추출 최적화와 구조적 특성 및 생물학적 활성 69
1. 서론 69
2. 재료 및 방법 71
2.1. 실험재료 71
2.2. 시료 전처리 71
2.3. 아임계 수 처리 가수분해(Subcritical water hydrolysis, SWH) 72
2.4. 단일 요인 분석 73
2.5. CGPs의 탈단백질화 및 회수 74
2.6. 총 당함량 및 환원당 함량 분석 74
2.7. CGPs의 단백질, 회분 및 수분 함량 분석 75
2.8. CGPs의 항산화 활성 측정 75
2.9. In vitro 항당뇨 활성 측정 75
2.10. In vitro 항고혈압 활성 측정 76
2.11. CGPs의 구조 분석 76
2.11.1. FTIR 76
2.11.2. UV-spectroscopy 76
2.11.3. NMR spectroscopy 77
2.11.4. 분자량 측정 77
2.12. CGPs의 열적 특성 77
2.13. CGPs의 결정성 77
2.14. Thin layer chromatography (TLC)와 High performance liquid chromatography (HPLC)를 이용한 단당류 조성 78
2.14.1. CGPs의 가수분해 78
2.14.2. Thin layer chromatography (TLC) 분석 78
2.14.3. High performance liquid chromatography (HPLC)를 이용한 단당류의 분석 79
2.15. 반응표면법 및 통계분석 79
3. 결과 및 고찰 80
3.1. CGPs의 단일 요인 분석 80
3.1.1. CGPs의 수율에 미치는 액체 대 고체 비율의 영향 80
3.1.2. CGPs의 수율에 미치는 온도의 영향 82
3.1.3. CGPs의 수율에 미치는 시간의 영향 82
3.2. 아임계 수를 이용한 CGPs 추출 변수의 최적화 83
3.2.1. 통계적 분석 및 모델 적합성 확인 83
3.2.2. CGPs 추출 모델 최적화 및 검증 결과 86
3.3. CGPs의 특성 90
3.3.1. CGPs의 화학적 조성 90
3.3.2. CGPs의 단당류 조성 91
3.3.3. CGPs분자량 92
3.3.4. CGPs의 구조적 특성 94
3.3.5. CGPs의 열적 성질 98
3.3.6. CGPs의 결정성 98
3.3.7. CGPs의 항산화 활성 100
3.3.8. CGPs의 항고혈압 활성 102
3.3.9. CGPs의 혈당강하 활성 103
4. 결론 106
5. 참고문헌 107
제 4 장 아임계 수 처리 굴 (Crassostrea gigas) 가수 분해물을 이용한 생쥐의 급성 간 손상 및 숙취 해소 효과 113
1. 서론 113
2. 재료 및 방법 118
2.1. 실험재료 118
2.2. 아임계 수 처리 가수분해(Subcritical water hydrolysis, SWH) 118
2.3. 실험동물 준비, 순화 밀 실험 설계 120
2.4. 용량설정을 위한 예비실험 디자인 120
2.4.1. 실험 기기 120
2.4.2. 용량 설정 평가 121
2.4.2.1. D-GalN 유도 급성 간 손상 해소에 미치는 영향121
2.4.2.2. 숙취해소 효과 124
2.5. 효능평가 127
2.5.1. D-GalN 유도 급성 간 손상 해소에 미치는 영향 127
2.5.1.1. 항산화 효능 평가 127
2.5.1.2. 간 조직 내 과산화지질 함량 측정(Lipid Peroxidation) 130
2.5.1.3. 간 조직 내 glutathione 관련 효소 함량 측정 130
2.5.1.4. 조직 검사 및 단백질 정량 131
2.5.2. 숙취 해소 효능 검증 131
2.5.3. 통계 처리 135
3. 결과 및 고찰 135
3.1. 아임계 수 처리 C. gigas 가수분해물의 D-GalN 유도 급성 간 손상 해소에 미치는 영향 135
3.1.1. 투여용량 설정 평가 135
3.1.2. 아임계 수 처리 C. gigas 가수분해물의 간보호 효과 확인을 위한 항산화효능 평가 138
3.1.2.1. 체중 변화 및 혈중 간 기능 효소에 미치는 영향 138
3.1.2.2. 과산화 지질(Lipid peroxidation)에 미치는 영향 141
3.1.2.3. 아임계 수 처리 C. gigas 가수분해물이Glutathione의 합성에 미치는 영향 143
3.1.3. 아임계 수 처리 C. gigas 가수분해물로 인한 D-GalN 유도 간 조직 검사 결과 147
3.2. 아임계 수 처리 C. gigas 가수분해물의 숙취해소 효과 149
3.2.1. 용량설정을 위한 실험 결과 149
3.2.2. 혈중 알코올 농도 151
3.2.3. 아임계 수 처리 C. gigas 가수분해물의 숙취해소 검증 결과 153
4. 결론 158
5. 참고문헌 160
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