작물육종과 박진천 보리의 베타글루칸은 식이섬유의 일종으로 종실 배유와 호분층 세포벽에 주로 분포하고 있으며, 체내 혈중 콜레스테롤 수치 저하 및 혈당 조절 등 다양한 효능이 있다고 알려져 있음 보리의 베타글루칸 함량은 4~7% 정도로 곡물 중 가장 많아 건강 식품으로서 선호도 또한 증가하고 있음 이에 베타글푸칸 고함유 보리와 일반 보리, 쌀, 밀의 전분 소화 특성과 생쥐를 이용한 in-vivo 혈당지수를 비교하여 혈당조절 기능에 관한 연수를 수행하고자 함

작물육종과 박진천 최근 건강에 대한 관심 증가로 소비자의 눈높이가 높아짐에 따라 기능성 작물에 대한 수요가 늘어낙 있다. 보리의 대표적인 기능성분인 베타글루칸이 혈당 및 심혈관 질환 등에 효능이 있다고 알려지면서 1인당 연간 소비량도 꾸준히 증가하고 있으나, 기존 베타글루칸 고함유 품종은 농업형질이 취약해 원활한 보급이 어려웠다. 이에 농촌진흥청 국립식량과학원에서는 국내 육성 보리 중 베타글루칸 함량이 가장 많고, 쓰러짐에 강해 재배안정성이 향상된 겉보리 신품종 ‘베타헬스’를 개발하여 육성과정과 특성에 대해 설명하고자 한다.

▣ 연구 배경 ○ 국내외적으로 건강기능식품산업은 웰빙(well-being)이라는 사회적 관심이 증가하고 있는 상황에서 새로운 기능을 보유한 소재의 개발과 이를 이용한 기능성 검증 등이 필요함 ○ 국내 육성 품종 활용 기능성원료 등록을 위한 생리활성 연구는 거의 이루어지지 않았으므로 국산 농산물의 건강기능식품 등록을 위한 기능성분이나 지표성분 선정 및 효능에 대한 근거자료 확보 필요 ▣ 주요 연구성과 ○ 세계 최초 보리 유래 뼈건강 및 항비만 복합 기능유효 물질 규명 - 새찰쌀보리 물추출물, 2,4,6-triphenyl-1-hexene ○ 귀리 추출물의 조골세포 분화 촉진 및 파골세포 분화 억제, 이중 기능성 물질 규명 ▣ 파급효과 ○ 국내 품종 활용 기능성 구명 연구로 국산 농산물 부가가치 향상 및 소비 확대를 통한 농가소득 증대 ○ 맥류 유래 뼈건강 및 항비만 기능성 물질 분석 및 생산 표준화로 식품 및 산업적 소재 활용

▣ 연구 배경 ○ 세계 인구의 고령화 추세에 따라 삶의 질 향상에 대한 요구의 증가로 각종 질병을 예방하고 개선할 수 있는 안전하고 기능성이 높은 건강 기능성 식품소재 수요가 증가 추세임 ○ 국내 식량작물의 외국산 원료곡과의 차별성 및 가치확보가 절실하며, 소비자 트렌드에 맞춘 식량작물 및 유용대사체를 활용한 생리활성 효능평가 및 작용기작 구명 연구가 필요함 ▣ 주요 연구성과 ○ 새싹작물(새싹밀(WS), 새싹귀리(OS), 새싹트리트케일(TS), 새싹보리(BS))별 대식세포(Raw 264.7 cell) 이용 세포독성 및 NO 억제능 평가 ○ 새싹작물 추출물 모두 저농도 및 고농도에서 세포독성 나타나지 않았음 ○ 새싹작물 추출물의 저농도 및 고농도에서 NO 생성 정도를 살펴본 결과 새싹밀과 새싹귀리 추출물의 NO 생성 억제 활성을 나타냄 ▣ 파급효과 ○ 국내산 밭작물 및 유용대사체의 항염활성 평가 및 작용기작 구명 연구를 통한 기능성 소재 개발의 기초자료로서 활용 ○ 새싹 밀 추출물 및 유용대사체의 세포 내 면역활성 평가 등 생리활성 확인을 통한 국내산 밭작물의 부가가치 증대

▣ 연구 배경 ○ 식량작물의 기능성 연구를 통한 고부가가치화는 농림축산식품부의 주요한 정책 목표 ○ 식량작물 고유의 기능성물질에 대한 프로파일과 DB 구축은 전무함 ⇒ 식량작물 유래 유용 기능성물질 탐색을 통한 작물 부가가치 증대를 위한 기초연구 절실 ▣ 주요 연구성과 ○ 흑미는 진도흑메, 신토흑미가 가장 항산화 활성이 우수 - 진도흑메는 대조군(조생흑찰) 대비 1.6~1.7배 높은 항산화 활성을 나타냄 ○ 새싹보리, 새싹밀의 알코올성 지방간 경감 효능 구명 (* 새싹보리가 새싹밀 보다 우수) ○ 새싹밀의 아이소비텍신이 지방생성 및 지방세포 크기 감소 (* 대조군 대비 약 2.5배 우수) - 콜레스테롤 생합성 및 저장에 관여하는 세포 내 AMPK 단백질의 인산화 촉진 ○ 새싹땅콩, 새싹귀리 추출물이 파골, 조골 동시 활성 (* 새싹땅콩이 소재로 유망함) - 새싹땅콩이 뼈 파괴는 약 3.5배 억제하고, 뼈 형성은 약 6.1배 촉진하는 이중 효능 ○ 콩 발아배아 추출물의 소야사포닌이 핵심성분으로 추정 (* 추후 다시 검정 필요) ○ 콩 발아배아 추출물이 여성호르몬 분비 촉진 활성 우수 (* 소야사포닌 작용) - 콩 발아배아 추출물의 여성 갱년기 질환의 예방 또는 치료용 조성물(특허출원) ▣ 파급효과 ○ 국내산 원료를 활용한 건강기능식품 개별인정형 개발을 통한 농가 - 기업 동반 소득 증대 효과 기대

▣ 연구 배경 ○ GABA는 뇌기능 촉진, 정신 안정, 혈압 저하, 이뇨작용 등의 기능이 알려져 있으며 특히, 의약품은 두통, 이명 치료에 사용되고 있음 ○ 콩에 들어있는 이소플라본의 섭취는 폐경기 이후 여성 호르몬을 보충해 주는 효과가 있어 골다공증 예방에 매우 중요하며, 심혈관질환 개선, 항암 효과가 보고되어 있음 ○ 콩과 GABA의 인지능력으로의 적응증 확대는 국산 원료의 기능성을 부여함으로 부가가치 향상에 도움이 될 수 있음 ▣ 주요 연구성과 ○ 신경세포에서 귀리 및 보리 추출물의 세포 독성 결과 독성이 없음 ○ 신경세포의 치매유도물질에 의한 세포사멸 조건 확립 - 귀리 및 보리 추출물 및 GABA 처리시 신경돌기 생성이 안 되어 인지능 관련 효과가 없음 ○ 신경세포의 신경 안정에 관여하는 세포활성 검정법 구축 - GABA 처리에 의한 신경전달 상태 유지로 간질/과흥분성 신경 전달 억제 확인 ○ 기억력 개선에 관여하는 추출물을 선별할 수 있는 동물세포 기반 검정법 구축 - 귀리 및 보리 추출물의 기억력 개선 효능 검정에 활용 ▣ 파급효과 ○ 식량작물의 신경과 관련된 질환의 예방제로서의 구명 가능 ○ 인지능력/기억력 개선 세포 유래 연구에서 비용 절감 ○ In vivo 실험에서 발생할 수 있는 윤리적 문제, 시간과 비용 절감 ○ 신속 정확한 세포 유래 인지능력 검증 시스템의 활용으로 추출물 및 화합물의 부가가치 향상 및 경쟁력 강화

새싹보리 유래 건강 기능성 물질의 고혈압 경감 효능 ■ 연구 배경 ○ 보리 수매중단(’12): 재배면적, 소비량 감소에 따른 새로운 가공·이용 기술개발 필요 ○ 국내 생활습관병 환자 급증: 고지혈증, 고혈압 등 예방 및 개선 식품소재 요구 * 국내 환자수: (’12) 10.23 만명(’02, △2.4배), * 국내 고혈압 치료제 시장: (’12) 1조 8천억원 ○ 새싹보리 이용 고혈압 경감 건강기능성 물질 구명 및 원천기술 확보 ■ 주요 연구성과 ○ 새싹보리 유래 건강 기능성 물질 분리, 정제 및 고혈압 경감효과 구명 - 지표성분: 플라보노이드 배당체(루토나린, 사포나린 등 10종) - 작용기작: 고혈압 유발 효소 단백질(엔지오텐신전환효소) 발현 억제 ○ 새싹보리 지표성분 고분획물 제조방법, 추출법 및 표준화 기술개발 ■ 파급효과 ○ 새싹보리 고혈압 경감 효능 구명을 통한 건강기능식품 소재 개발 및 보리산업 활성화 ▶ 연구자: 작물기초기반과 서우덕, swd2002@korea.kr

식량작물 이용 유용 기능성물질 탐색 및 DB구축을 통한 유용소재 개발 ▣ 연구 배경 ○ 농산물에 대한 소비자의 니즈(Needs) 변화는 영양 → 맛 → 건강 기능성 농산물의 니즈로 바뀌고 있는 추세임 * 고령화, 1인 가구 증가 등으로 건강 · 웰빙, 편의성을 중시 ○ 식생활의 서구화 등에 따른 생활습관병 환자 급증에 따른 건강기능식품 시장 급성장 ⇒ 식량작물 유래 유용 기능성물질 탐색을 통한 작물 부가가치 증대를 위한 기초연구 필요 ▣ 주요 연구성과 ○ 콩 발아배아 추출물의 갱년기 여성건강 개선 효과 구명 및 원천기술 확보 - 골다공증 개선: 뼈 형성비율 26% 증가, 대사증후군 개선: 총 콜레스테롤 22% 감소 - 국내 특허출원(2건): 콩 발아배아 추출물의 골다공증 개선 효능 조성물 등 ○ 새싹땅콩 유래 영양성분 및 기능성물질 고함유 최적 수확시기 구명 - 가바(GABA) 및 필수아미노산 고함유: 파종 후 약 11∼13일 ○ 보리, 귀리 품종의 용도별 분류 및 가공 소재 특성 영향요인 구명 - 이화학적 특성 및 상관관계 분석: 베타글루칸, 전분, 효소력가 등 ○ 옥수수수염 이용 메이신 다량분리법 개발 및 비임상 효능검정 - 전립선 질환 개선, 항산화 효능을 통한 인지능력 개선 등 ○ (논문) SCI 3건, 비SCI 2건, (특허) 출원 7건, 등록 3건 (영농) 2건 ○ (기술이전) 19건, 324,520천원 * 보리함유 요구르트 및 이의 제조방법 등 ▣ 파급효과 ○ 식량작물 유래 생활습관병 개선 효능 구명을 통한 기능성식품 소재화로 부가가치 향상 ● 연구자: 작물기초기반과 강현중

새싹보리 이용 숙취해소, 간 기능 개선용 조성물 제조기술 개발 및 산업화 ▣ 연구 배경 ○ 보리 수매중단(’12), 소비량, 재배면적 감소에 따른 새로운 가공·이용기술 개발 필요 ○ 건강, 웰빙, 로하스(LOHAS) 등의 소비 트랜드에 부합하여 기능성식품시장 지속적 성장 - 국내 건강기능식품 시장규모: 약 1조4천억 원(’14, 식약처), 평균 28.2% 성장 ○ 새싹보리는 간 건강에 좋은 기능성물질 함량이 높아 기능성식품 소재 개발 및 산업화 가능 ▣ 주요 연구성과 ○ 새싹보리 추출물의 숙취해소 및 알코올성 지방간 개선 효능 최초 구명 - 숙취해소: 알코올 분해효소 발현 2.4배 증가해 혈중 알코올 농도 24% 감소 - 알코올성 지방간 개선: 간 조직 내 항산화 효과에 따른 중성지질 26% 감소 ○ 핵심 유효성분 구명 및 최대생산 재배법, 추출법 개발 - 유효성분: 사포나린 * 추출조건: 80% 발효주정, 24시간, 40℃ 교반추출 ○ 원천기술 이용 산업화 가능 건강기능식품 및 천연물의약품 제형 권리 확보 - 건강기능식품: 유효성분 조성물 제조법 * 제형: 과립, 분말, 캡슐, 음료 등 ○ 기술이전(17업체, 실시료: 318백만 원) - 업체: 청보리식품(분말), ㈜참선진녹즙(녹즙), ㈜노바렉스(건기식), 불루텍(음료) 등 ▣ 파급효과 ○ 본 특허를 기반으로 새싹보리 건강기능성 관련 특허출원 추진: 4건 - ① 대사증후군, ② 고지혈증 예방, ③ 혈당강하 효과, ④ 비만 개선 등 ○ 일반식품, 건강기능식품, 천연물의약품 개발이 가능한 농식품 소재로 활용 가능 ● 연구자: 작물기초기반과 서우덕