건강기능성식품에 대한 소비자들의 관심이 높아짐에 따라 생리활성 성분이 다량 함유되어 있는 원료를 가공한 제품들이 다양하게 출시되고 있다. 그 중 매실은 다양한 유기산에 의한 항산화 기능성과 향균 및 약리 효과가 있는 것으로 알려져 점차 수요가 증가하고 있으며, 음료, 술, 절임 등 다양한 제품으로 개발 및 가공되고 있다. 그러나 매실에 함유된 amygdalin은 시안배당체의 일종으로 체내 존재하는 β-glucosidase 효소 작용에 의해 대사되어 시안화물을 생성하며, 이는 호흡 저하 등의 독성을 유발할 수 있다. 매실 및 매실가공품의 수요가 증가함에 따라 amygdalin의 독성 영향에 대한 소비자의 불안이 증가하고 있지만 이에 대한 연구는 극히 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 amygdalin 자체의 세포독성을 세포증식, 산화스트레스 및 콜로니 형성능에 미치는 영향 관점에서 연구하였으며, 독성 메커니즘 또한 규명하였다. 아울러 약동학적 연구를 통해 amygdalin 자체 및 매실청에서의 흡수율을 규명하고, 랫드에 반복투여에 의한 경구독성 연구를 수행하였다. 세포독성 결과, amygdalin 자체의 독성은 높지 않았으나 β-glucosidase 효소에 의해 분해되면서 독성이 증가하는 것으로 확인되었다. 약동학적 연구 결과 amygdalin의 체내 흡수율은 극히 낮은 것으로 나타났고 반복투여에 의한 독성영향도 관찰되지 않았다. 본 연구 결과는 매실 amygdalin의 독성 및 매실가공품의 안전성에 대한 유용한 정보를 제공하여 매실산업의 활성화에 크게 기여할 수 있을 것으로 보인다.

최근 나노 기술이 발전함에 따라 식품, 의약품, 바이오, 식품산업 등 다양한 분야에 나노물질이 널리 사용되고 있으며 독성에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 특히, 식품 산업에 있어 이산화규소 나노물질은 고결방지제나 향미성분의 운반체로 많이 사용되고 있다. 나노물질이 식품첨가물로써 다양하게 사용됨에 따라 그 독성에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있지만 식품 성분과의 상호작용에 의한 독성영향이나 생체이용률에 대한 연구는 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 다양한 식품 성분 중에서도 단백질 성분과 이산화규소 나노입자의 상호작용에 대해 규명하고자 하였으며 단백질 식품으로는 탈지분유와 탈지분유의 주 단백질 성분인 카제인을 선정하였다. 상호작용 반응은 저온(4°C), 상온(25°C), 고온(40°C) 조건에서 반응직후부터 7일차까지 관찰하였다. 단백질과 이산화규소 나노물질의 상호작용에 의한 물리화학적 특성 변화는 각 조건 별로 hydrodynamic size와 zeta potential을 측정하여 확인하였으며, 단백질형광 쇠기 감쇠를 비교하여 단백질과 나노입자의 quenching 정도를 분석하여 상호작용을 규명하였다. 그 결과, 이산화규소 나노물질과 카제인 반응 시 표면 전하의 특성이 변화하였지만 다른 조건에서의 물리화학적 특성 변화는 관찰되지 않았다. 또한 탈지분유와 카제인의 형광 쇠기 감쇠 비율은 유사한 경향을 보였고, 4°C 조건에 비해 25°C와 40°C 조건에서 더 많이 반응하며 나노물질의 농도가 증가함에 따라 단백질과의 반응 정도가 높아지는 것으로 나타났다. 그러나 전체적으로 40% 미만의 단백질 형광 쇠기 감쇠 비율을 나타내는 것으로 보아, 이산화규소 나노물질과 단백질은 약하게 상호작용하는 것으로 판단된다. 이와 같은 연구결과는 추후 식품첨가물로 사용되는 나노물질의 잠재적 독성영향과 관련된 연구의 기반으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

금(Au)나노물질은 광학 및 바이오 분야에서 다양하게 응용될 수 있을 뿐만 아니라 식품 농작물 재배에 무기비료제 로 사용 시 기능성 및 품질 향상에 긍정적인 영향을 줄 수 있는 것으로 알려지면서 금 나노입자를 이용한 건강기능식 품 또는 기능성 농작물 재배에 대한 연구개발이 진행되고 있다. 따라서 식품 농작물 잔류와 체내 흡수 가능성에 따른 식품 및 생체 내에서의 정확하고 정밀한 분석법 확립과 안전성검증이 요구된다. 본 연구에서는 유도결합플라즈마 질 량분석기(ICP-MS)를 이용한 금 나노입자의 정량 분석을 확립하고자 전처리 방법을 최적화하고, 회수율, 정확성 및 정 밀성을 분석하여Au의 분석법을 확립하였다. 확립된 Au 정량 분석법을 이용하여 생체시료 내에서 금 나노입자의 정량 분석을 수행하여 생체 매트릭스의 영향을 확인하였다. 이러한 분석법을 바탕으로 장내 micro fold (M) 세포를 모사한 follicle associated epithelium (FAE) 모델과 일반 장관 상피세포 조건을 모사한 Caco-2 monolayer 모델을 이용하여 금 나노입자의 유입량을 비교 연구하였다. 그 결과, 생체 매트릭스 존재에 따른 금 나노입자 정량분석에 미치는 영향은 없는 것으로 나타났으며, 금 나노입자는 장관 상피세포 내 M 세포에 의해 에너지 의존적 endocytosis 기작에 의해 체 내 유입될 수 있는 것으로 확인되었다. 이러한 식품 농작물 무기비료로서 금 나노입자의 식품 및 체내 분석법 확립연 구 및 체내 흡수기작 규명은 추후 안전성 평가에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

식품산업에서 나노기술은기능성 및 품질의 향상을 위해 꾸준히 연구되고 있으며 최근 농작물에도 나노물질을 응용 한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 금나노입자를 이용한 황금 사과, 황금 쌀, 황금 더덕 등 고부가 가치의 농작물 이 개발되면서 이들 농작물의 관능 특성 및 저장성이 증가하는 것이 밝혀진 바 있다. 따라서 본 연구에서는 금나노 콜로이드를 2년간 시비하여 재배한 인삼을 이용하여 만든 황금홍삼추출물의 개발을 위하여 원료가 되는 금나노 콜로 이드 용액과 황금홍삼추출물에 대한 안전성을 규명하고자 in vitro와 in vivo 상에서 독성 평가를 수행하였다. In vitro 상에서 LDH leakage assay, WST-1 assay, ROS assay, clonogenic assay를 통해 금나노 콜로이드의 세포 독성을 확인하 였으며, 장관 FAE (follicle-associated epithelium) 모델을 이용하여 장내 Peyer's patch 부분의 microfold(M) cell을 통한 장내 수송을 연구하였다. 또한, In vivo 수준에서 금나노 콜로이드 단회경구투여 후의 흡수율과 금나노 콜로이드와 황 금홍삼추출물의 14일 반복 경구투여에 의한 조직분포 및 독성 연구를 수행하였다. 그 결과, clonogenic assay를 통해 고농도의 금나노 콜로이드를 장시간 세포에 노출시킬 경우 세포의 증식을 저해할 수 있는 것으로 나타났으나 종합적 으로 금나노 콜로이드의 세포독성은 상당히 낮은 것으로 판단되었으며 in vitro 장관 FAE 모델에서 M cell을 통해 효 율적으로 수송될 수 있는 것으로 확인되었다. In vivo 수준에서 금나노 콜로이드 단회경구투여 후의 흡수율 결과, 금나 노 콜로이드는 금이온에 비해 적은양이 천천히 흡수되었고, 입자형태로 거동하고 있음을 확인하였다. 한편, 14일 반복 투여 독성평가에서는 금나노 콜로이드와 황금홍삼추출물 모두 랫드에 대한 독성을 나타내지 않았다. 본 연구결과는 나노기술을 이용한 황금 농작물 개발을 위한 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 기대된다