흑미 추출물 안토시아닌이란?

흑미는 영양소가 풍부하고 일정한 건강효능이 있는 특수한 쌀이다.몸을 보양하고"위장을 먹음직스럽게하고 비장을 원기롭게 하며 간을 따뜻하게하고 시력과 혈액순환을 좋게 하며 건조함을 완화시켜 정수를 보양하는"효과가 있어 별미로 꼽힌다.그것은 동아시아 사람들에게 오랫동안 사랑받아 왔습니다.연구에 따르면 흑미의 생리건강에 이로운 점은 주로 흑미에 들어있는 식이섬유, 비타민, 무기질과 같은 영양소 때문이 아니라 흑미주에 풍부한 안토시아닌 색소 때문이라는 것이 확인되었다 [1-4].

안토시아닌은 자연에 널리 분포하는 식물 폴리페놀로, 대부분의 식물의 꽃잎과 종자 겉에 다양한 정도로 존재한다.흑미가 익는 과정에 대량의 안토시아닌 색소가 씨외투에 축적되는데 이런 색소는 현미가 갈색같은 적색, 자줏빛 적색, 자줏빛 흑색 또는 심지어 흑색을 띠게 한다.최근 연구에 의하면 안토시아닌은 식물에 풍부한 색을 입힐뿐만아니라 산화방지, 염증억제, 혈중지질을 낮추고 종양의 생장을 억제하는 등 생리기능도 갖고있다고 한다.동시에 안토시아닌은 비교적 안전한 천연색소로서 식품업계에서도 넓은 응용전망을 보이고있다 [5].흑미는 자원이 풍부하고, 안토시아닌 색소는 흑미의 특징적인 물질이다.의 연구 현황을 파악하고 있습니다흑미 안토시아닌흑미의 개발과 종합이용에 일정한 지도적 의의가 있다.본 논문은 흑미 안토시아닌에 대한 국내외 최신 연구 성과를 고찰한 것이다.

흑미 안토시아닌의 추출 및 검출방법 1

현재 식물 재료에서 안토시아닌 유사 물질을 추출하기 위해 알코올 (대부분 50%에서 80% 메탄올 또는 에탄올) 용액 염산이 일반적으로 추출제로 선택됩니다.추출, 여과 및 농도를 거친 후 물리화학적 특성 연구를 위한 안료 시료를 얻는다.이외에도 일부 연구자들은 안토시아닌을 추출하기 위해 미생물의 세포벽 파괴, 효소법, 알칼리산 강수, 초임계 추출 등을 시도하기도 했다 [6].또한 산성화된 수용액 역시 흑미의 안토시아닌에 대한 추출능력이 상당히 우수하며, 재결정 단계 [7]를 첨가함으로써 색소의 순도를 높일 수 있다는 것이 문헌에 보고된 바 있다.

장밍웨이는 직교 실험을 통해 흑미 색소에 대한 최상의 추출 조건을 최적화했다:60% 에탄올을 용매로 흑미 껍질액 비율인 1:4, 60°C를 넣고 4시간 [8] 동안 추출.Cacace는 추출 온도를 높이는 것이 블랙커런트 알코올 추출물의 항산화능에는 큰 영향을 미치지 않지만,  하지만 온도가 35 °C 이상으로 올라가면 안토시아닌 분해가 증가하여 [9] 추출물의 안토시아닌 함량이 감소하게 된다.저희 실험실에서는 인체에 더 안전한 60% 식용 알코올 (0.1% HCl 함유)을 추출제로 선정하였습니다.액체 대 물질 비율은 1:1 이었으며, 고온에 의한 안토시아닌의 파괴를 막기 위해 ≤42 °C의 진공하에서 농축된 3 × 12 h. 동안 상온에서 혼합물을 추출한 후, 산성화된 Amberlite XAD-7HP macroporous resin에 흡착하였다.흑미로부터 안토시아닌 추출물의 수율은 약 5.5%로 안정화될 수 있다 [4].

안토시아닌은 자연 상태에서 안토시아니딘과 다양한 단당류가 결합하여 형성된 글리코사이드 화합물이다.현재 17 종의 안토시아니딘이 발견되었으며, 그 중 가장 흔한 것은 6 종이다 (그림 1). 고등식물에서 발생하는 안토시아닌은 대부분이 6 종의 안토시아니딘의 유도체이다 [5].안토시아닌의 종류가 많고 보통 공존하기 때문에 총 안토시아닌 함량은 어떤 물질 내의 안토시아닌의 양을 평가하는 데 주로 사용된다.그러나 B 고리의 화학구조의 차이로 인해 개별 안토시아닌 단량체의 생물학적 활성은 달라진다.이를 위해서는 흑미에 함유된 안토시아닌의 조성과 함량을 명확히 파악해야 한다.

흑미 추출물은 주로 안토시아닌으로 구성되어 있습니다.시아시아동 등은 고성능 액체크로마토그래피 (HPLC)를 이용하여 흑미 껍질로부터 안토시아닌 추출물을 분리하였고 흑미에서 우점하는 안토시아닌은 유지시간에 따라 cyanid에서3-glucoside (Cy-3-G)와 peonid에서3-glucoside (Pn-3-G) 임을 확인하였다.Cy-3-G과 peonidin 3-glucoside (Pn-3-G), 그리고 더 나아가 liquid chromatography-mass spectrometry 분석 결과 Cy-3-G과 Pn-3-G의 함량은 각각 38.0%와 5.2%로 나타났다 [4, 10].이것은 장개석과 카네다 [11~12]의 보고와 일치하다.하지만 현진건 역시 휴진주흑미 품종 [13]에서 말비딘 색소를 분리했다.이상의 연구결과는 흑미 품종에 따라 안토시아닌 조성은 차이가 있을 수 있으나 우세한 유형은 시아니딘이며, 당 염기는 포도당이다.

2. 흑미 안토시아닌의 생리적 기능

안토시아닌은 2-페닐벤조피란의 골격이 플라보노이드의 2-페닐크로몬 구조와 매우 유사하기 때문에 플라보노이드라고 불리기도 한다.그러나 플라보노이드에 비해 안토시아닌은 여전히 독특한 화학적 성질을 가지고 있는데, 예를 들면 안토시아닌 탄소 고리가 양이온인 산소 이온을 가지고 있고, 극성이 강하며, 글리코사이드의 형태가 거의 없고, pH에 따라 화학 구조가 변화한다 [14~15].이러한 특징들은 안토시아닌이 플라보노이드와는 다른 생물학적 효과와 기능을 가질 수 있음을 시사한다.플라보노이드 (flavonoid)와 이소플라보노이드 (isoflavonoid)는 광범위하게 연구되어 이미 임상 질병 예방과 치료에 사용되고 있다.안토시아닌의 하루 섭취량이 플라보노이드보다 월등히 높다는 연구 결과가 보고된 적도 있으나 [14]안토시아닌의 생리적 기능에 대해서는 깊이 있는 연구가 이루어지지 않았다.하지만 최근 몇 년간의 연구에서 안토시아닌이 항산화, 혈중 지질 조절, 항염증 및 항종양 효과 등 일련의 생리 건강 효능이 있다는 것이 점차 증명되면서 연구자들의 광범위한 관심을 끌기 시작했다.

2. 1 항 산화

과잉영양, 특히 다량의 단순당과 포화지방의 섭취는 체내에서 다량의 활성산소종 (reactive oxygen species, ROS)과 활성질소종 (reactive nitrogen species, RNS) 활성산소를 생성하게 할 수 있다.ROS와 RNS는 DNA, 단백질, 지질과 같은 생물학적 거대 분자를 산화, 손상시키고, 당뇨병, 종양, 동맥경화증 [16]을 포함한 다양한 질병을 유발시킬 수 있다.안토시아닌은 분자구조 내에 여러 개의 페놀성 하이드록실기를 가지고 있기 때문에 일시적인 활성산소와 결합하여 안정적인 활성산소를 형성하고, 지질과산화를 시작하는 금속이온을 킬레이트 (chelate) 시켜 시너지 항산화효과에 참여하며, 활성산소 연쇄반응을 종결시키고 금속이온을 킬레이트 (chelating) 시키며 활성산소를 소거함으로써 활성산소가 신체조직 및 장기에 미치는 손상효과를 감소시키거나 제거할 수 있다.  그럼으로써 활성산소가 신체 조직과 장기에 미치는 해로운 영향을 줄이거나 제거합니다.Ling's 연구 그룹은 토끼와 Apolipoprotein-E (Apo-E) 유전자 결핍 쥐에게 흑미점을 5% 함유한 고지방 식이를 먹인 결과, 흑미점을이 두 실험 동물에서 활성산소 활성산소를 효과적으로 제거하고 저밀도 지단백 (LDL)의 산화를 억제할 수 있다는 것을 발견했다 [1, 3].

사료 1kg 당 흑미 안토시아닌 추출물 5 g을 첨가하면 프락토스를 먹인 쥐의 혈청 내 산화글루타치온 (GSSG)과 말론디알데하이드 (MDA) 수치를 크게 줄일 수 있다 [17].Kaneda's 분석 결과 Cy-3-G이 흑미막걸리의 주요 항산화 성분이며,  cyanidin (Cy)[12]보다 더 강한 활성산소 소거 작용을 보이고 자외선 손상으로부터 HaCaT 표피세포를 보호하는 것.Tsuda 가 이끄는 연구 그룹은 안토시아닌 Cy-3-G이 쥐 혈청 내 지질과산화물의 생성을 현저히 줄이고, 쥐 간 허혈-재관류에 의한 활성산소 손상을 줄일 수 있으며, 혈중 비타민 C를 산화로부터 보호할 수 있다는 것을 연속적으로 증명했다 [18-19].흑미 안토시아닌은 강력한 활성산소 소거 능력 외에도 쥐의 간에서 superoxide dismutase (SOD)와 catalase (CAT)의 활성을 크게 증가시키는 것으로 나타났으며, 이는 안토시아닌이 체내에서 항산화 효과를 발휘하는 또 다른 메커니즘일 수 있다 [11].

혈중 지질 조절 2.2

안토시아닌의 다양한 생물학적 활동 중 심혈관 질환에 대한 보호 효과가 가장 많은 관심을 끌고 있다.프랑스인들은 매일 식사에서 포화지방산과 콜레스테롤을 많이 섭취하지만 심혈관 질환의 발생률과 사망률은 매우 낮다.역학적 연구에 따르면 이는 이들이 정기적으로 마시는 레드와인에 들어있는 안토시아닌과 관련이 있을 것으로 추정된다.ApoE 유전자 결핍 생쥐에 대한 영양공급 실험을 실시한 결과 흑미 안토시아닌이 생쥐의 혈청 중성지방 (TG)과 총 콜레스테롤 (TC)의 수치를 현저히 감소시키고, 불안정한 죽상경화반 면적을 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.이 효과는 임상에서 흔히 사용되는 지질 저하 약물인 심바스타틴 (simvastatin)과 유사했다 [4].Tsuda는 안토시아닌이 우세하기도 한 자주색 옥수수 색소인 Cy-3-G을 실험 대상으로 사용하였으며, 안토시아닌이 고지방 식이로 인한 생쥐의 비만을 효과적으로 예방할 수 있음을 확인하였다,  TG와 지방산 합성과 관련된 효소의 발현을 감소시키고, 쥐 간의 지질 침착을 감소시킴으로써 [20].Xia 등은 안토시아닌 Cy-3-G이 아데노신 트리포스페이트 결합 카세트 트랜스포터를 활성화시켜 대식세포 폼 세포로부터 콜레스테롤의 유출을 촉진함으로써 죽상경화반에서의 콜레스테롤의 침전을 감소시킬 수 있음을 보여주었다 [21].

2. 3 항 염증

안토시아닌은 다수의 in vitro 및 in vivo 연구에서 좋은 항염증 특성을 입증했습니다.Wang 등은 관상동맥 심장질환 환자의 가용성 혈관세포접착인자, 가용성 CD40리간드 및 고민감성 c-반응성 단백질 등의 염증인자의 수치가 6개월 동안 흑미쌀겨를 이용한 식이중재를 통해 유의하게 감소된 것을 발견하였다 [22].보라색 색소 가 옥수수 풍부 Cy-3-G의 높은 표현 TNF를 정상화 할 수 있다-α 고지 방에 의해 쥐 비만 식단에 [20].

안토시아닌은 또한 모세혈관 투과성을 조절하여 염증을 감소시킬 수 있다.유럽산 빌베리 (V. myrtillus L.)에서 추출한 안토시아닌을 쥐에게 먹인 결과 발패드의 부기를 효과적으로 억제할 수 있었으며, 그 효과는 용량에 의존적이었다.안토시아닌은 cyclooxygenase-2 (COX-2) 억제제로 작용할 수 있으며 관절과 결합 조직에 염증이 생겼을 때 프로스타글란딘 E2와 특히 PGE-2의 수치를 감소시킨다.기존의 항염증제와 달리 안토시아닌은 제2 형 콜라겐 [23]의 합성을 촉진한다.안토시아닌은 inducible nitric oxide synthase (iNOS)의 활성을 억제할 수 있으며 이로 인해 마우스 대식세포 RAW264.7세포에서 NO 수준을 억제할 수 있다 [2].최근 우리 실험실의 연구에 따르면 안토시아닌 Cy-3-G는 콜레스테롤의 세포 내 분포를 조절함으로써 cd40으로 유도된 내피세포의 염증 반응을 억제할 수 있다는 것이 밝혀졌다 [24].

2.4기타 기능

남 등은 흑미강 알코올 추출물과 백미강 알코올 추출물의 다양한 생물학적 활성을 비교한 결과 흑미강 추출물이 4-니트로퀴놀린 1-옥산화물 (4NQO)에 의한 포유류 세포의 유전자 돌연변이와 TPA에 의해 유도되는 종양 생성 (tumorigenesis)을 현저히 억제할 수 있음을 발견하였다 [25].하기와라 등은 4NQO) 가 포유류 세포 유전자 돌연변이에 의해 발생함을 확인하였고, TPA [25]에 의해 유도된 종양발생도 확인하였다.하기와라 등은 보라색 옥수수 색소가 1,2-디메틸히드라진 유발 쥐 직장암을 효과적으로 억제할 수 있음을 확인하였다 [26].천 교수 등은 정제된 흑미 안토시아닌이 matrix metalloproteinase-9 (MMP-9)와 urokinase-type plasminogen activator (u-PA)의 발현을 감소시켜 SKHep-1 종양세포의 침입을 억제할 수 있다는 사실을 발견했다.MMP-9)와 urokinase-type plasminogen activator (u-PA) 발현을 통해 SKHep-1 종양 세포 침입 및 전이 [27]를 억제한다.또한, 흑미강 추출물은 tyrosinase 저해 활성이 있는 것으로 밝혀졌으며, 이는 멜라닌의 생합성을 억제하고 피부 내 색소의 침착을 감소시킬 수 있다 [28].

3 결론

흑미 안토시아닌은 안전하고 독성이 없으며 다채롭고 풍부한 천연 식품 색소입니다.또한 다양한 질병 예방 및 건강 증진 효과가 있어 식품 및 의약 분야에서 응용 가능성이 크다.현재 흑미 안토시아닌에 대한 연구는 아직 걸음마 단계이다.품종마다 안토시아닌의 함량과 조성에 일정한 차이가 있으며, 건강에 미치는 영향 및 기전은 아직 완전히 밝혀져 있지 않다.따라서 향후 연구는 안토시아닌 함량이 높은 흑미 품종을 선별, 선발하여 순도가 높고 안정성이 우수한 안토시아닌 색소를 얻기 위한 추출공정 개선, 동물 및 사람의 질병에 개입하는 안토시아닌의 투여효과 관계, 유전자 발현 조절 등에 중점을 두어야 할 것이다.

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