흑미 추출물 안토시아닌의 성격과 혜택은?

흑미는 현재 397가지 품종이 있으며 90% 이상이 중국에서 발견되는데 주로 운남-귀주고원 일대에 분포되여있다 [1].흑미는 아미노산, 비타민과 Fe, Zn, Mn, Cu 등 미량원소가 풍부하며 영양가와 약효가 높다.약밥은"약밥"으로 불리운다.저자는 지난 20년간의 연구 결과를 참고하여 흑미 색소의 화학적 조성, 물리 · 화학적 특성, 안정성 및 생물학적 효과에 대한 고찰을 통해 흑미 색소 자원의 추가 개발 및 이용에 지침을 제공하는 것을 목적으로 한다.

흑미 추출물의 화학성분 1

흑미 안토시아닌은 흑미 알갱이의 과육에서 추출한 천연식물색소로서 안토시아닌 계열의 화합물에 속한다.Liu Xiaogeng 등 2)은 paper chromatography (PC)를 이용하여 두 가지 색소 밴드를 분리하였으며, 이를 분석한 결과 cyanidin-3-glucoside와 cyanidin-3-rutinoside로 나타났다.종리유 등 3)은 BAM (n-butanol ice:아세트산수:= 4) 크로마토그래피를 이용하여 흑미 색소를 추출한 결과 5개의 밴드를 얻었으며, 흑미 색소는 5개의 안토시아닌 화합물로 구성되어 있음을 알 수 있었다.넓은 밴드 중 2개 (전체의 96%)의 구조를 분석한 결과 cyanidin-3-rhamnoside와 peonidin-3-arabinoside로 확인되었다.조소용 외 4인, 흑미 추출물에는 anthocyanidin-5-glucoside,anthocyanidin-3-rhamnoside,malvidin-3-galactoside,

안토시아니딘-3-글루코사이드, 그리고 메틸 안토시아니딘-3-글루코사이드.Zhang Fudi 등 5)은 BAM 분석을 이용하여 cyanidin-3-glucoside와 cyanidin-3-rhamnoside의 두 가지 주요 성분을 확인하였다.요약하면 흑미 품종별로 색소 조성과 화학구조가 다르다.흑미 추출물의 주성분은 안토시아닌이고, 주당리간드는 포도당임을 확인할 수 있다.

2. 흑미 추출물의 물리화학적 특성 [1, 4, 6]

2. 1 용해도

흑미 안토시아닌은 메탄올, 에탄올 및 프로필렌 글리콜과 같은 극성 용매에 용해된다;석유 에테르, 벤젠 및 톨루엔과 같은 비극성 용매에 녹지 않거나 거의 녹지 않습니다.소수성 흑미 색소는 용해도가 더 넓어 아세톤, 클로로포름, 에틸 아세테이트 [7] 등의 저극성 용매에 녹는다.

색상과 산도 2.2

흑미 안토시아닌은 가시광선 아래에서 적색 또는 불그스름한 보라색으로 보인다;암모니아로 훈제한 후에는 파랗게 보이고 농축 황산으로 처리한 후에는 노란 주황색으로 보인다.pH는 흑미 추출액의 색도에 큰 영향을 미친다.산성 매질에서는 선홍색을 띤다 (pH <4), 중성 또는 약알칼리성 매질에서는 짙은 적색 또는 자줏빛 적색, 강알칼리성 매질에서는 청황색.pH 가 > 일 때11, 안료가 고리를 열고 찰코논구조로 변하여 주황색을 띤다.

스펙트럼 흡수 특성 2.3

흑미 안토시아닌은 535 nm의 가시광선 영역과 270 nm의 자외선 영역에서 에탄올과 염산 메탄올 매질에서 특징적인 흡수를 보인다.

2.4 금속 이온과의 킬레이션 반응

안토시아닌은 염산-마그네슘 분말 반응, 중성 아세트산 납 강수 반응 및 염화물 요철 발색 반응을 갖는다.

당 리간드와의 반응 2.5

모리시 반응 2.5.1

색소,의 희석 에탄올 용액에 추가 Morish시 약 (α의 에탄올 된 해결책-naphthol), 잘 섞어서, 시험관을 기울 이고, 천천히 추가 (흔들 없이) 집중 시험관의 벽을 따라 황산이다.잠시 서 있으면 두 위상의 접속부에 보라색 고리가 나타난다.

펄린 반응 2.5.2

물에 흑미추출액을 넣은 용액에 페린 a와 페린 b 두 시약을 같은 혼합물로 넣고 끓는 수조에서 가열하면 붉은색 침전이 형성된다.여과액 수액에 농축된 염산을 첨가하여 산성화하고, 수조에서 가열하여 가수분해하고, 10% NaOH를 첨가하여 중성으로 중화시킨 다음 다시 페린 반응을 수행하면 미량의 검붉은 침전물이 형성된다.

2.5.3 Saccharification

농축된 염산을 흑미 추출물 수용액에 수종 첨가하고, 혼합물을 몇 분 동안 가열하여 산성화시켰다.그런 다음, 페닐 히드라진 시약을 첨가하고, 혼합물을 끓는 물로 약 0.5시간 동안 가열하였다 소량의 노란색 침전물이 생성되었다.냉각시킨 후 침전물을 여과하여 결정화시킨 후 현미경으로 관찰한 결과 결정은 빗자루 같은 다실침과 같았다.

흑미 추출물의 생물학적 활성 3

3.1 활성산소 소거 및 항산화 효과

Lonsen은 화학발광분석법 [8]을 이용하여 흑미 추출물의 항산화 효과를 연구하였다.흑미 추출물은 H2O2, superoxide anion radicals (O2-) 및 hydroxyl radicals (·OH)를 제거할 수 있습니다.흑미 추출물은 전혈에 강한 억제 효과가 있습니다화학발광과 용량-반응 관계.또한 세포 내 또는 비세포 시스템에서 생성되는 반응성 산소 종에 대한 특정 청소 능력이 있습니다.흑미 추출물은 식품에서 더 나은 활성산소 소거제로 사용될 수 있습니다.Xiao Xiang 등 6)은 흑미 안토시아닌, 검정콩 피부색소 및 구리 해조류 색소를 이용하여 Fe2+로 유도된 계란 노린자 지단백 PUFA peroxidation 계 및 TBAS (thiobarbituric acid reactive substance) 생성계에 대한 세 가지 색소의 억제 효과와 co ₂에 대한 소거 효과를 검정하였다-.세 가지 색소는 co ₂-및 ·OH에 모두 좋은 소거효과를 보였으며, 노른자 지단백 PUFA의 과산화도 유의적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났다.2006년 장밍웨이 등도 실험을 통해 흑미 피부 안토시아닌이 항산화 효과와 혈관 내피세포의 과산화 손상에 일정한 보호 효과가 있음을 증명했다 [9].

혈중 지질을 낮추고 동맥경화증 예방 3.2

Ling 등은 식용흑미와 흑미겨가 혈중 지질 수치를 낮추고 실험동물에서 동맥경화증 (AS)의 발생 및 발생을 억제할 수 있다고 보고하였다.장밍웨이 등 10명)은 흑미주 안토시아닌 (총 안토시아닌 함량은 HPLC를 통해 확인한 결과 72.83%,이 중 38.75%는 cyanidin-3-glucoside, Cyanidin-3,5-diglucoside 13.47%, Pelargonidin-3,5-diglucoside 12.53%, Malvinidin-3-glucoside 8.08%)을 고지혈증을 가진 쥐에게 총 콜레스테롤 (TC), 저밀도 지단백 콜레스테롤 (LDL-C),고밀도지단백 콜레스테롤 (HDL-C)과 산화저밀도지단백 (ox-LDL).그 결과 흑미 안토시아닌은 시험쥐의 혈청 중 TC와 LDL-C의 수치를 유의적으로 감소시켰고, HDL-C에 긍정적인 영향을 미쳤으며, ox-LDL의 생성을 억제할 수 있었다.

유소평 등 11명 또한 흑미추 안토시아닌 추출물이 Apolipoprotein E-deficient (ApoE-/-) 마우스에서 죽상경화 (As) 플라크와 혈중지질의 안정성에 미치는 영향을 조사하였다.그 결과 흑미 피부 안토시아닌은 ApoE-/-마우스의 혈청 TC와 LDL-C 수치를 현저히 감소시킬 수 있고, 이름없는 동맥에서 불안정한 죽상경화반의 빈도가 감소되며, 플라크 면적이 감소되는 것으로 나타났다.하소동 등 12)은 흑미 안토시아닌 추출물을 이용하여 동일한 실험을 실시한 결과, 흑미 안토시아닌 추출물이 생쥐 혈청 TC와 LDL-C의 수치를 현저히 감소시키고, 명명되지 않은 동맥의 As 플라크의 면적을 감소시키며, 플라크 내 matrix metalloproteinase-1의 함량을 감소시키고, As 플라크의 안정성을 증가시켜, 이로 인해 깨지고 혈전이 잘 생성되지 않음을 증명하였다.또한 유샤오핑 등은 불안정한 죽상경화반 (lipoprotein E knockout mouse)의 동물모델을 확립하고, 흑미 안토시아닌이 플라크의 안정성을 촉진하며, 이는 불안정한 플라크에서 inducible nitric oxide synthase 발현의 하향조절과 관련이 있다고 추측하였다.흑미 안토시아닌 추출물은의 불안정한 플라크에서 inducible nitric oxide synthase mRNA의 발현을 유의적으로 억제할 수 있음을 확인하였다 이름이 밝혀지지 않은 동맥이지만, 그 메커니즘은 불분명하다.

3.3 혈관 내피세포의 보호

장밍웨이 등 9)은 ox-LDL로 인한 혈관내피 손상에 대한 흑미 안토시아닌 4 종의 보호효과를 연구하였고, 흑미 안토시아닌이 ox-LDL로 유도된 혈관내피세포의 형태 및 생존성에 미치는 영향과 내피세포에 의한 malondialdehyde (MDA) 및 활성산소의 생성에 미치는 영향을 분석하였다.그 결과 흑미 안토시아닌은 ox-LDL로 인한 내피세포의 형태손상을 현저히 감소시키고, 정상적인 형태를 회복시키며, ox-LDL의 세포증식 억제효과를 감소시키고, 세포 내 MDA 증가를 현저히 감소시킬 수 있음을 알 수 있었다.흑미 안토시아닌은 혈관내피세포의 과산화적 손상에 대한 보호효과가 현저하며, 이는 흑미 안토시아닌에 의한 활성산소의 제거 및 산화적 스트레스에 의한 손상의 감소와 관련이 있을 것으로 사료된다.색소의 Zn 함량이 높은 것과도 관련이 있을 것으로 보인다 [14].

3.4 철분결핍성 빈혈을 개선한다

실험 결과 흑미에는 미량 미네랄인 Fe, Zn, Cu 가 풍부하며 특히, Fe 함량이 높다 [15].슈페이 등은 철결핍성 빈혈이 있는 쥐에게 흑미를 먹였고, 그 결과 30일 후 쥐들의 빈혈이 현저히 개선됐으며, 빈혈성 쥐의 헤모글로빈 함량도 증가한 것으로 나타났다.팽준지 등은 방사선 및 화학적 처리 후 흑미색소 추출물 (OSP)이 생쥐의 골수조혈회복에 미치는 영향 및 작용기전을 연구하였다.그 결과 OSP는 cyclophosphamide에 의해 억제되는 골수 내 조혈모세포의 증식을 촉진하고 조혈회복을 촉진시켰다;골수 조혈세포의 손상이 심한 생쥐의 경우 흑미는 조혈 기능 회복에도 도움을 줄 수 있으며, 조혈 줄기 세포의 갱신과 간세포 로의 분화를 증진시킴으로써 방사선 손상에 대한 OSP의 보호 및 회복 효과를 얻을 수 있을 것으로 추측된다 [16].자오즈현 등은 임신 중 빈혈을 치료하기 위해 흑미죽을 사용하기도 해 좋은 결과를 얻었다.요약하면 흑미는 철결핍성빈혈을 개선하는 효과가 있는데 이는 철결핍성빈혈이 페함량이 높고 페흡수를 방해하는 인자가 적은것과 관계된다 [17].

3.5 그 밖의 생물학적 효과

식품첨가물에 대한 유엔련합식품농업기구/세계보건기구의 관련 규정에 따르면 흑미추출물은 약리학 시험을 거치지 않고 식품생산에 사용할수 있다.중국에서 흑미 추출물에 대한 약리학 정보는 아주 적지만 오래동안 사람들은 흑미에 대해 비교적 일치한 인식을 가졌다:흑미는 체내의 백혈구의 성장을 촉진하고 저산소증에 대한 면역력과 내성을 향상시키며 노화를 방지하고 모발을 검게 하는 효과가 있으며 암세포의 성장을 억제한다.후큐린 [18]은 흑미 추출물을 이용하여 생쥐에게 항피로 및 저xia 내성 시험을 실시하였고, 그 결과 흑미 추출물 수용액을 생쥐에게 먹일 경우 동물성 & 동물성 향상을 현저히 할 수 있는 것으로 나타났다#39;저산소증 내성 (hypoxia tolerance)과 피로저항 (fatigue resistance), 특히 저산소증 내성 (hypoxia tolerance)이 강하다.흑미 추출물은 몸의 활력을 향상시킬 수 있습니다.이정은 등 14명은 운동 중 흑미 추출물의 생물학적 기전을 논하기도 했다.흑미 추출물의 항암효과는 긍정적이나 이러한 측면에 대한 문헌이 부족한 실정이다.

4 결론

흑미 추출물은 복잡한 혼합물이다.분리 및 정제방법의 개선, 특히 크로마토그래피-질량분석기술의 응용에 따라 흑미색소의 화학조성에 대한 연구는 반드시 촉진될 것이다.흑미는 영양소가 풍부하고, 흑미 추출물은 생물학적 효과가 좋다.더 많은 연구를 통해 흑미 추출물은 식품, 화장품 및 의약품의 천연 색소 개발 및 응용에서 넓은 발전 전망을 보일 것이다.

참조

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장밍웨이, 장루이펜, 궈바오장 등 (9)흑미 안토시아닌의 혈관내피세포의 산화적 손상에 대한 보호효과 [J.한국영양학회지 2006, 28(3):216-220.

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