곤충 기능의 분자생물학적 해석 및 이용 분야의 주요 연구 소재로 초파리와 누에를 들 수 있다. 초파리는 타 곤충에 비해 세대가 짧고 형질 변이체를 많이 보유하고 있어 과거 100여년 동안 유전학, 발생학 등의 연구소재로 이용되어 왔으며, 특히 1980년대에 P인자라고 하는 트랜스포존의 발견과 그 이용에 의한 형질전환 기술이 확립되어 유전자의 도입이 자유롭게 행하여졌다. 누에의 경우 누에알에 외래유전자를 도입하는 미세주사법이 개발되고, 곤충 베큘러바이러스를 이용한 누에 형질전환이 일본에서 시도된 바 있으며, 2000년대에 이르러 일본의 Tamura연구그룹에 의해 PiggyBac이라는 유전자로 만든 운반체를 이용하여 형질전환된 3세대 누에 제작에 성공하였으며, 2003년에는 누에 형질전환 기술의 첫 응용이라 할 수 있는 collagen 단백질이 함유된 재조합 누에고치를 생산하는 형질전환누에가 보고된 바 있다. 국내에서 본격적인 곤충형질전환관련 연구는 1998년 과학기술부 G7과제인 “신기능성을 지닌 견사곤충의 분자육종 기술 개발” 이래 지속적으로 수행되고 있으며 원천기술개발을 위해 외래유전자를 고효율로 발현시킬 수 있는 프로모터와 형질전환 시킨 누에에 도입유전자의 안정적인 발현과 고정이 가능한 운반체 개발을 위한 연구를 추진 중에 있다. 곤충게놈에 대한 연구 현황을 보면 2000년 초파리, 2002년 학질모기, 2004년 누에 및 꿀벌의 게놈이 해독되어 포스트게놈 시대에 돌입하고 있다. 곤충이 번영할 수 있는 원인의 하나로서 자기를 지키는 생체방어능력이 있다는 것을 들 수 있다. 이들 생체방어관련 물질은 1980년대 보고된 이래 지금까지 200종 이상 알려져 있으며, 특히 일본의 Yamakawa연구그룹은 1996년 학술진흥조정비에 의해 “곤충 기능 이용연구”에서 누에, 투구벌레등으로부터 항균성 단백질을 분리하여 그 작용 기작에 대한 연구를 수행하였으며, 이 연구는 2001년도부터 생물계 특정산업기술연구추진기구의 “곤충의 항미생물단백질의 특성해명과 개변” 프로젝트로 계속 수행하고 있다. 국내에서의 연구현황을 보면 농업과학기술연구원에서 누에로부터 누에신 및 엔보신, 꿀벌부채명나방으로부터 갈리오마이신이 개발되어 특성이 구명된 바 있고, 최근에는 소똥구리유충으로부터 분리된 새로운 고기능성 항생펩타이드 “코프리신”이 개발되어 항생제로서의 가능성을 모색하고 있다. 이들 연구 외에 곤충의 발육제어와 호르몬 연구, 곤충의 공생미생물연구 등 다양한 분야에서 많은 연구가 수행되고 있다.

이 연구의 목적은 이종산업인 섬유산업에서 사용되고 있는 천연염색의 원료인 천연염료의 항산화 활성을 확인하 는 것으로 이를 위해 총 페놀 함량 분석, DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능 및 단일항산소 억제 효과를 분석하였다. 7종의 천연염료 열수추출물에서 DPPH 라디 칼 소거 활성을 나타내는 IC50 값은 0.012~0.239 mg/mL를 나타내어 일부 색소 추출물의 DPPH 소거 활성이 우수하다 는 것을 알 수 있었다. 특히 폴리페놀함량이 높은 자단향과 아선약 추출물의 IC50 값이 각각 12.4 μg/mL, 24.2 μg/mL로 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 확인하였다. 단일항산소 억제 효과 역시 아선약, 자단향 추출물에서 각각 0.19, 0.21 mg/mL을 나타내어 높은 소거 활성을 띄는 것으로 강한 빛에 의해 야기되는 단일항산소(singlet oxygen)를 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 총 페놀 함량도 열수추출물에서 높은 수준을 나타내었다. 반면, 플로라워터의 항산화 활성 은 열수추출물 대비 미비한 효과를 보였으나 한련초의 경우 열수추출물 보다 우수한 결과를 나타내었다. 플로라워터의 경우 액상시료를 첨가하여 수행되는 실험 방법에 의해 정량 적 수치를 명확히 나타내기 어렵기 때문에 연구 방법적 측면에서 개선이 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로 일 부 천연색소 추출물은 생물체의 산화적 스트레스로부터 야기되는 활성산소를 억제하는 중요한 역할을 하며, 보다 심도 깊은 연구를 진행한다면 새로운 생물 소재로 활용성이 높을 것으로 사료된다.

미숙과의 가공법 제안 및 기능성 규명을 위한 기초 연구 의 일환으로 반시 미숙과를 7 step으로 나누어 열처리 숙성 하면서 이화학적 특성 및 항산화 활성의 변화를 분석하였 다. 반시 미숙과는 숙성됨에 따라 수분함량과 pH는 점차 감소하고, 산도는 증가하는 경향이었다. 숙성이 진행됨에 따라 갈변이 유도되면서 step 3까지 적색도는 급격히 증가 하였으며, 황색도는 큰 폭으로 감소하였다. 반시의 탄력성, 씹힘성과 점착성의 경우에는 step 2~3에서 변화한 후에는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 숙성 중 반시 미숙과의 fructose의 함량은 감소한데 반해 glucose 함량은 미량 증가 하였다. 페놀성 화합물은 gallic acid와 homogentisic acid, 2종이 검출되었는데 이들 화합물은 step 2까지는 검출되지 않았으나, step 3부터 숙성단계가 지남에 따라 함량이 증가 하였다. 이와 상반되게 탄닌 함량은 step 1에서 가장 높게 측정되었고 step 2에서 급감하였다. 숙성 단계별 반시 미숙 과 물 추출물의 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 FRAP법 에 따른 항산화 활성은 시료의 농도에 비례하여 유의적으로 증가하였으나, 숙성이 진행될수록 오히려 낮아졌다.

이 연구의 목적은 전통적으로 사용되고 있는 천연염색의 원료인 천연염료, 즉 천연색소의 열수추출물과 플로랄워터 의 항산화 활성을 확인하는 것이다. 항산화 활성은 총 페놀 함량 분석과 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, 단일항산소 억제 효과로 확인하였다. 열수추출물에서 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타내는 IC50 값은 0.0085～3.5 mg/mL를 나타내어 일부 색소 추출물의 DPPH 소거 활성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 특히 오배자, 소목 추출물이 8.5 μg/mL, 19.1 μg/mL로 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타내었는데, 비교 물질로 주로 사용되는 ascorbic acid의 10.5 μg/mL 만큼 높은 우수한 항산화력을 가지는 것을 확인 하였다. 단일항산소 억제 효과 역시 오배자, 소목 추출물에 서 각각 0.21, 0.12 mg/mL을 나타내어 높은 소거 활성을 띄는 것으로 강한 빛에 의해 야기되는 활성산소의 피해로부 터 생물체를 보호해주는 것을 알 수 있었다. 총 페놀 함량도 열수추출물에서 높은 수준을 나타내었다. 반면, 플로라워 터의 항산화 활성은 열수추출물 대비 미비한 효과를 보였으 나 황련, 황벽천초근의 경우 열수추출물 보다 우수한 결과 를 나타내었다. 플로라워터의 경우 액상시료를 첨가하여 수행되는 실험 방법에 의해 정량적 수치를 명확히 나타내기 어렵기 때문에 연구방법적 측면에서 개선이 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로 일부 천연색소 추출물은 생물체의 산화적 스트레스로부터 야기되는 활성산소를 억제하는 중 요한 역할을 하며, 보다 심도 깊은 연구를 진행한다면 새로 운 생물 소재로 활용성이 높을 것으로 사료된다.

The antioxidant and photoprotective effects of various extracts from the roots of Rumex crispus L. were evaluated. The concentrations (IC50) of various extracts required to exert a 50% reducing effect on a DPPH radical were found to be 0.005~0.093 mg/mL. The ethyl acetate extract showed a more remarkable effect than the positive control ascorbic acid. The concentrations (QC50) of the butanol and ethyl acetate extracts required to exert a 50% reducing effect on the singlet oxygen 1O2 were found to be 0.464 and 0.365 mg/mL, respectively. Both extracts were also found to protect the in vitro biological system from the detrimental effect of a singlet oxygen 1O2 on type II photosensitization in E. coli and genomic DNA. Among all the tested extracts, the ethyl acetate and butanol extracts contained higher amounts of total phenolic contents. The results suggest that our study may contribute to the development of new bioactive products with potential applications to the reduction of photo-produced oxidative stress involving reactive oxygen species in living organisms