마카(Lepidium meyenii)는 안데스산맥 해발 4.000미터 이상의 고지에서 자생하는 페루의 인삼으로 알려져 있다. 마카는 탄수화물 60~75％, 단백질 10~14％, 지질 2％, 섬유질 8.5％, 다량의 필수아미노산, 철분 및 칼슘 등을 함유하는 영양식품으로 알려지면서 2010년대 이후 건강식품으로 주목을 받고 있다. 마카에는 리놀렌산, 팔미트산, 올레인산 같은 지방산, 식물성 스테롤 및 미네랄도 다량 함유하고 있으며, 지표성분인 마카엔(macaene)이나 마카마이드(macamide)와 같은 다른 식물에서 발견되지 않는 고유의 불포화지방산이 존재한다. 마카는 항암작용, 불임증 해소, 남성의 정자 수 증가, 월경 증후군 및 갱년기 증상완화 같은 효능 역시 보고되어 왔다. 본 연구에서는 추출용매의 특성을 이용하여 중국산 마카로부터 다양한 생리활성물질의 추출효율을 최적화하고자 하였다. 마카는 중국(윈난성)산으로 에스에스바이오팜㈜에서 제공받았으며, 추출용매는 식품에 사용가능한 주정, n-헥산, 물을 사용하였다. 생리활성물질은 Lowry 방법에 의한 단백질, Phenol-sulfuric 방법에 의한 총 당, DNS 방법에 의한 환원당, Aluminum nitrate colorimetry 방법에 의한 플라보노이드, Folin-Ciocalteu colorimetry 방법에 의한 페놀화합물, DPPH Radical Scavenge capacity를 이용한 항산화력, HPLC 방법에 의한 마카마이드 B(N-benzyl hexadecanamide)를 분석하였다. 마카추출액의 제조는 5시간의 추출시간과 마카와 추출용매의 비율(10%, w/v)을 기준으로 Soxhlet을 이용한 Reflux 방식과 40°C에서 교반하는 suspension방식을 적용하였다. Reflux 추출방법으로 추출된 전체 생리활성물질은 50% 및 100% 주정을 용매에서 27g%로 가장 높은 반면 지표성분인 마카마이드 B는 주정과 헥산이 1:1 혼합된 50% 헥산용매에서 85 mg%로 가장 높았다. 추출물의 항산화력은 1N HCl_주정을 이용한 추출물에서 1,050 mg%로 가장 높은 결과를 얻었다. 한편 단순 교반에 의한 Suspension 추출방법으로 1N HCl 주정을 이용한 경우 전체 생리활성물질은 64 g%로 Reflux 방식의 최대 추출효율 대비 2배 이상 추출효율이 향상되었다. Suspension 방법에 의한 추출물의 마카마이드 B는 50% 헥산용매에서 70 mg%, 100% 주정에서 61 mg%, 그리고 1N HCl 주정에서 59 m%로 유사한 수준이었다. 추출물의 항산화력 역시 1N HCl_주정을 이용한 Suspension 추출방법에서 974 mg%로 Reflux 방법의 추출효율과 유사하였다. Suspension방법으로 1N HCl 주정을 이용한 마카추출물은 100% 주정을 이용한 추출물 대비, 마카마이드 B, 플라보노이드, 항산화력은 유사한 수준인 반면 전체 생리활성물질의 추출효율은 4.5배, 페놀화합물, 총 당의 추출효율은 3배 이상 향상되었다. 따라서 마카로부터 생리활성물질의 대량생산은 1N HCl 주정을 이용하는 Suspension방법이 가장 효율적이었다.

비단 원료인 실크(견사)는 피브로인(Fibroin; 75%)과 세리신(Sericin; 25%)으로 구성된 단백질 복합체이다. 실크단백질은 실크로부터 탄산나트륨을 이용하는 정련과정을 거쳐 세리신을 제거한 100% 피브로인으로 구성되어 있다. 피브로인은 셀룰로스와 같은 β-sheet 형태로 인하여 불용성이면서 일정한 강도를 유지하는 단백질로서 천연섬유로 사용되어 왔다. 21세기에 실크피브로인의 산 처리 분해산물을 이용한 기능성 생활용품을 비롯하여 당뇨, 고혈압, 숙취제거, 생분해성 고분자 등 다양한 식품용 및 인체용 소재로 실용화되고 있다. 산 처리 가수분해 방법은 고온·강산에서 실크단백질을 분해한 이후 중화·탈색·탈취·탈염·농축·건조를 거쳐 실크펩타이드와 실크아미노산을 제조하여 왔다. 산 처리가수분해에 따른 불규칙한 분자량, 낮은 회수율, 환경오염 등의 문제점을 극복하기 위하여 효소분해 방법을 도입하여 생산수율 향상과 저분자량의 실크펩타이드를 제조하고자 하였다. 세리신이 제거된 실크피브로인은 에스에스바이오팜㈜에서 제공받았다, 실크피브로인은 CaCl₂ : EtOH : DW (몰비 1 : 2 : 8) 용액에 20%(w/v)으로 용해시킨 후 투석막(MW cut-off 12 kDa, Sigma)을 이용하여 과잉의 염을 제거하고 잔존하는 불용성 고형물은 원심분리를 통하여 제거한 실크피브로인 용액을 제조하였다. 단백질분해효소는 Biocatalysts, DuPont, DSM Food Specialities, Novozymes사에서 판매하는 효소를 구입하여 사용하였다. 실크단백질 농도는 Lowry 방법, 효소반응에 따른 아미노산 농도는 Ninhydrin 방법, 그리고 실크단백질과 펩타이드 분자량은 SDS-PAGE를 이용하여 측정하였다. Bacterial Protease로 알려진 5종의 단백질분해효소를 실크피브로인의 단백질 량 대비 1%에 해당하는 량으로 24시간 처리한 결과, 실크피브로인은 Protamex®에서 27.6%, Alphalase®에서 39.3%, Delvolase™에서 46.8%, Alcalase®에서 47.4%, FoodPro® Alkaline Protease에서 47.4%가 분해되는 것을 확인하였다. 또한 효소분해에서 좋은 결과를 보여준 FoodPro® Alkaline Protease의 처리량을 실크피브로인의 0.1, 0.5, 1.0%로 증가함에 따라 실크피브로인의 분해는 29.2%, 37.5%, 그리고 47.4%로 증가하는 사실로부터 실크피브로인의 효소분해는 처리하는 단백질분해효소의 량에 의존적으로 이루어졌다. 한편, Alphalase®의 경우에는 실크피브로인 대비 효소처리량을 0.1, 0.5, 1.0%로 증가하여도 실크피브로인의 분해는 22.6%, 23.6%, 그리고 39.3%로 증가하여 실크피브로인의 분해를 위하여 일정수준 이상의 효소처리가 필요하였다. 단백질 분해효소의 처리시간에 따른 실크피브로인의 분자량을 SDS-PAGE로 확인한 결과, 반응시간에 따라 Running Gel의 상단에서 분해되기 시작하는 고분자량의 실크피브로인과 특정 분자량에 해당하는 단백질 밴드가 강하게 생성되는 것을 확인하였다. 향후 실크피브로인을 분해할 수 있는 다양한 단백질분해 효소의 조합과 반응조건을 활용하면 적정한 분자량을 지닌 실크펩타이드의 제조공정을 개발할 수 있을 것이다.

Non-native flora of the Ulleung island, located in the eastern part of South Korea, was surveyed as 54 taxa with 16 families, 35 genera, 53 species and 1 variety. Considering the geographical distribution aspects of the island, the flora of the island showed more closely related with Korean Peninsular than Japan. Poaceace (28%) and Asteraceae (24%) represents more than 50% of the non-native flora in Ulleung island, meaning that they have an advantage of seed dispersal and adaptation to new environments. Ulleung island is comparatively small island of vulnerable to the attack of invasive alien plants but presently, it has the least number of non-native plants than other areas in South Korea. Therefore, we need to take much interest in prevention and mitigation of non-native plant in the future.