본 연구는 용도에 따라 분류한 한국산 대두 41종의 대사체 조성 및 생물기능 활성(활성도)을 조사하였다. 분류는 콩나물, 된장(콩 페이스트), 채소용, 밥과 함께 조리한 제품(밥고명/밥과 함께 조리)으로 하였다. 이소플라본은 UPLC-Q-TOF-MS/MS로 동정하고 HPLC로 정량했으며, 말로닐제니스틴(malonylgenistin)이 주된 조성물로 확인되었다(평균 743.4 μg/g, 전체 이소플라본의 42.3%). 콩나물에서 이소플라본의 평균 함량이 가장 높았다(2780.6 μg/g). 그다음으로 된장(1837.8 μg/g), 밥과 함께 조리한 시료(1448.2 μg/g), 채소용(883.2 μg/g) 순이었으며, 개별 재배계통 간에는 유의한 차이가 관찰되었다. 단백질은 36.8~46.6% 범위, 오일은 17.0~22.3% 범위였고, 채소용 대두에서 평균 단백질이 가장 높았으며(44.9%), 평균 오일은 가장 낮았다(18.6%). 또한 PLS-DA 및 계층적 군집화는 용도 집단 간에 뚜렷한 대사 패턴이 있음을 보여주었다. 항산화 활성(라디칼 소거; DNA 보호)과 효소 억제(티로시네이스; α-glucosidase) 또한 유의하게 달랐으며, 이러한 차이는 이소플라본 분포와 상관을 보였다. 특히 Sorog는 이소플라본이 가장 높았으며(3722.7 μg/g), 강한 항산화 활성(DPPH: 72.2%; ABTS: 93.8%, 500 μg/mL), DNA 보호(92.8%, 200 μg/mL), 그리고 티로시네이스 및 α-glucosidase 억제(78.4% 및 84.2%, 500 μg/mL)를 나타냈다. 이러한 결과는 이소플라본이 풍부한 콩나물용 대두, 특히 Sorog가 건강증진 식품 및 기능성 재배계통 개발의 유망한 후보임을 시사한다. 본 연구는 한국의 용도 범주를 기준으로 대두의 대사체 및 건강 관련 특성을 비교한 최초의 체계적 연구이다.

생체기능성 소재 산업에서 신호 자극제를 이용해 식물에서 생리활성 대사산물을 증진시키는 전략이 대두되고 있다. 본 연구는 폐쇄 챔버에서 에틸렌(ETL) 처리한 녹두(Vigna radiata) 식물의 서로 다른 기관에서 생리활성 대사산물 함량의 변화를 조사하였다. 또한 생체량, 신규 화합물, 생물학적 활성 및 DNA 보호 효과도 함께 평가하였다. 이러한 접근을 통해 생리활성 대사산물이 강화된 녹두 식물을 생산하기 위한 실용적인 방법을 제안하였다. ETL 처리는 식물의 키에는 영향을 주지 않으면서, 특히 잎과 뿌리에서 생체량을 유의하게 감소시켰다. ETL 처리 잎에서는 총 페놀, 플라보노이드, 이소플라본 및 플라본 함량이 유의미하게 증가하였다. ETL 처리 후 녹두의 각 기관에서 4종의 화합물이 동정되었는데, 이는 2′-hydroxydaidzein-4′,7- O -diglucoside, daidzein-4′,7- O -diglucoside, 2′-hydroxydaidzin, 2′-hydroxydaidzein이다. 이들 이소플라본 중 2′-hydroxydaidzin과 daidzin은 ETL 처리 잎에서 가장 높은 유의한 축적 수준을 보였다. 특히, ETL 처리 잎에서 2′-hydroxydaidzin, daidzin, genistin의 함량은 각각 처리하지 않은 잎과 비교하여 77.4배(273.24–21,159.88 μg/g), 74.2배(429.67–31,845.13 μg/g), 12.0배(268.35–3209.12 μg/g) 증가하였다. 또한 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 각각 13.87–24.59 및 9.89에서 12.87 mg/g로 증가하였다. ETL 처리 녹두 기관에서 강화된 이러한 활성 대사산물은 라디칼 소거, 소화 효소 억제, DNA 보호를 포함하는 항산화 능력을 유의하게 향상시켰다. 본 결과는 ETL이 생리활성 대사산물 생산을 효과적으로 유도하고 증강시키는 유효한 elicitor로서의 잠재력을 뒷받침하며, 고부가가치 기능성 생체자원에 대한 적용 가능성을 시사한다. • ETL 처리는 녹두 식물의 잎과 뿌리 생체량에 영향을 미친다. • ETL 처리는 녹두의 기관에서 이소플라본 및 플라본과 같은 생리활성 대사산물을 증진시킨다. • 2HDAEDG, DAEDG, 2HDAI, 2HDAE는 ETL 처리 후 강화된 신규 화합물 중 하나였다. • ETL 처리는 녹두 잎에서 HDAI를 77.4배, DAI를 74.2배 증가시켰다. • ETL 처리는 녹두 잎에서 시험관 내 생물학적 활성 및 DNA 보호 활성을 유의하게 증강시켰다.

SYs에서 -11 이성질체(> 65 %): nd → 1.8 (10 %) > nd → 1.0 (5 %) > nd → 0.8 mg/g (0 %). 또한 SYs는 다음 순서로 SMs보다 더 높은 GABA 함량을 보였다: 0.7 → 1.6 (10 %) > 0.6 → 1.1 (5 %) > 0.7 → 0.9 mg/g (0 %). 항산화 능력은 키위주스가 증가할수록 SYs(500 μg/mL 추출물)에서 향상되었으며, 10 % 농도에서 주된 활성을 나타냈다: ABTS (65.5 → 93.5 %) > DPPH (49.9 → 86.9 %) > hydroxyl (35.6 → 70.4 %). 효소 억제에 대한 항당뇨 효과(α-glucosidase: 45.7 → 76.0 % > pancreatic lipase: 18.2 → 72.3 % > α-amylase: 8.6 → 65.7 %)는 항산화 결과와 유사한 양상을 보였다. 따라서 키위주스를 함유한 발효 SYs는 콩을 사용하여 건강상의 이점을 제공하는 우수한 공급원으로 간주될 수 있다.

본 연구는 산지(산삼) 재배 인삼(MCG) 식물의 서로 다른 기관(잎, 줄기, 뿌리)에서 2개월 성숙 기간 동안 대사산물 구성과 항산화 특성의 변동이 존재함을 최초로 증명하였다. 지방산, 아미노산, 진세노사이드, 페놀성 파이토케미컬을 포함한 4개의 대사산물은 기관과 성숙 시기에 따라 상당한 차이를 보였으며, 다음과 같은 순서를 나타냈다: 잎 > 줄기 > 뿌리. 주요 대사산물 함량은 잎에서 가장 높게 관찰되었는데, 5월 31일 지방산(1057.9 mg/100 g), 7월 13일 아미노산(1989.2 mg/100 g), 5월 31일 진세노사이드(88.7 mg/g), 5월 31일 페놀성 파이토케미컬(638.3 μg/g)이었다. 흥미롭게도 잎에서 진세노사이드 함량은 84.8 → 88.7 → 82.2 → 78.3 mg/g로 가장 높았다. 구체적으로, 진세노사이드 Re, Rd, F2는 각각 19.1~16.9 mg/g, 8.5~14.8 mg/g, 9.5~13.1 mg/g 범위의 풍부한 함량을 보였다. 페놀성 파이토케미컬은 성숙 기간에 비해 기관 간에서 현저한 차이를 보였으며, 총 페놀 함량과 총 플라보노이드 함량은 각각 5월 31일 잎에서 9.48 GAE 및 1.30 RE mg/g로 가장 높게 기록되었다. 항산화 능력은 라디칼, FRAP, DNA 보호에서 유의하게 달랐고, 5월 31일 잎에서 가장 높은 값을 나타냈다: 500 μg/mL에서 DPPH 88.4%, ABTS 89.5%, FRAP 0.84 OD593 nm, 그리고 50 μg/mL에서 DNA 보호 100%. 또한 주성분 클러스터 분석에서는 대사산물의 변동성이 다음과 같이 나타났다: 진세노사이드(83.3%) > 아미노산(71.8%) > 페놀성 파이토케미컬(61.1%) > 지방산(58.8%). 클러스터링 히트맵은 각 기관에서 성숙 시기별 대사산물 구성 성분의 유의한 변화를 보여주었다. 본 연구 결과는 5월 31일의 MCG 잎이 강력한 항산화와 매우 유익한 성분을 제공하는 기능성 식품 소재(nutraceuticals) 개발을 위한 잠재적 공급원이 될 수 있음을 시사한다.

본 연구는 용도에 따라 분류한 한국산 대두 41종의 대사체 조성 및 생물기능 활성(활성도)을 조사하였다. 분류는 콩나물, 된장(콩 페이스트), 채소용, 밥과 함께 조리한 제품(밥고명/밥과 함께 조리)으로 하였다. 이소플라본은 UPLC-Q-TOF-MS/MS로 동정하고 HPLC로 정량했으며, 말로닐제니스틴(malonylgenistin)이 주된 조성물로 확인되었다(평균 743.4 μg/g, 전체 이소플라본의 42.3%). 콩나물에서 이소플라본의 평균 함량이 가장 높았다(2780.6 μg/g). 그다음으로 된장(1837.8 μg/g), 밥과 함께 조리한 시료(1448.2 μg/g), 채소용(883.2 μg/g) 순이었으며, 개별 재배계통 간에는 유의한 차이가 관찰되었다. 단백질은 36.8~46.6% 범위, 오일은 17.0~22.3% 범위였고, 채소용 대두에서 평균 단백질이 가장 높았으며(44.9%), 평균 오일은 가장 낮았다(18.6%). 또한 PLS-DA 및 계층적 군집화는 용도 집단 간에 뚜렷한 대사 패턴이 있음을 보여주었다. 항산화 활성(라디칼 소거; DNA 보호)과 효소 억제(티로시네이스; α-glucosidase) 또한 유의하게 달랐으며, 이러한 차이는 이소플라본 분포와 상관을 보였다. 특히 Sorog는 이소플라본이 가장 높았으며(3722.7 μg/g), 강한 항산화 활성(DPPH: 72.2%; ABTS: 93.8%, 500 μg/mL), DNA 보호(92.8%, 200 μg/mL), 그리고 티로시네이스 및 α-glucosidase 억제(78.4% 및 84.2%, 500 μg/mL)를 나타냈다. 이러한 결과는 이소플라본이 풍부한 콩나물용 대두, 특히 Sorog가 건강증진 식품 및 기능성 재배계통 개발의 유망한 후보임을 시사한다. 본 연구는 한국의 용도 범주를 기준으로 대두의 대사체 및 건강 관련 특성을 비교한 최초의 체계적 연구이다.

생체기능성 소재 산업에서 신호 자극제를 이용해 식물에서 생리활성 대사산물을 증진시키는 전략이 대두되고 있다. 본 연구는 폐쇄 챔버에서 에틸렌(ETL) 처리한 녹두(Vigna radiata) 식물의 서로 다른 기관에서 생리활성 대사산물 함량의 변화를 조사하였다. 또한 생체량, 신규 화합물, 생물학적 활성 및 DNA 보호 효과도 함께 평가하였다. 이러한 접근을 통해 생리활성 대사산물이 강화된 녹두 식물을 생산하기 위한 실용적인 방법을 제안하였다. ETL 처리는 식물의 키에는 영향을 주지 않으면서, 특히 잎과 뿌리에서 생체량을 유의하게 감소시켰다. ETL 처리 잎에서는 총 페놀, 플라보노이드, 이소플라본 및 플라본 함량이 유의미하게 증가하였다. ETL 처리 후 녹두의 각 기관에서 4종의 화합물이 동정되었는데, 이는 2′-hydroxydaidzein-4′,7- O -diglucoside, daidzein-4′,7- O -diglucoside, 2′-hydroxydaidzin, 2′-hydroxydaidzein이다. 이들 이소플라본 중 2′-hydroxydaidzin과 daidzin은 ETL 처리 잎에서 가장 높은 유의한 축적 수준을 보였다. 특히, ETL 처리 잎에서 2′-hydroxydaidzin, daidzin, genistin의 함량은 각각 처리하지 않은 잎과 비교하여 77.4배(273.24–21,159.88 μg/g), 74.2배(429.67–31,845.13 μg/g), 12.0배(268.35–3209.12 μg/g) 증가하였다. 또한 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 각각 13.87–24.59 및 9.89에서 12.87 mg/g로 증가하였다. ETL 처리 녹두 기관에서 강화된 이러한 활성 대사산물은 라디칼 소거, 소화 효소 억제, DNA 보호를 포함하는 항산화 능력을 유의하게 향상시켰다. 본 결과는 ETL이 생리활성 대사산물 생산을 효과적으로 유도하고 증강시키는 유효한 elicitor로서의 잠재력을 뒷받침하며, 고부가가치 기능성 생체자원에 대한 적용 가능성을 시사한다. • ETL 처리는 녹두 식물의 잎과 뿌리 생체량에 영향을 미친다. • ETL 처리는 녹두의 기관에서 이소플라본 및 플라본과 같은 생리활성 대사산물을 증진시킨다. • 2HDAEDG, DAEDG, 2HDAI, 2HDAE는 ETL 처리 후 강화된 신규 화합물 중 하나였다. • ETL 처리는 녹두 잎에서 HDAI를 77.4배, DAI를 74.2배 증가시켰다. • ETL 처리는 녹두 잎에서 시험관 내 생물학적 활성 및 DNA 보호 활성을 유의하게 증강시켰다.

SYs에서 -11 이성질체(> 65 %): nd → 1.8 (10 %) > nd → 1.0 (5 %) > nd → 0.8 mg/g (0 %). 또한 SYs는 다음 순서로 SMs보다 더 높은 GABA 함량을 보였다: 0.7 → 1.6 (10 %) > 0.6 → 1.1 (5 %) > 0.7 → 0.9 mg/g (0 %). 항산화 능력은 키위주스가 증가할수록 SYs(500 μg/mL 추출물)에서 향상되었으며, 10 % 농도에서 주된 활성을 나타냈다: ABTS (65.5 → 93.5 %) > DPPH (49.9 → 86.9 %) > hydroxyl (35.6 → 70.4 %). 효소 억제에 대한 항당뇨 효과(α-glucosidase: 45.7 → 76.0 % > pancreatic lipase: 18.2 → 72.3 % > α-amylase: 8.6 → 65.7 %)는 항산화 결과와 유사한 양상을 보였다. 따라서 키위주스를 함유한 발효 SYs는 콩을 사용하여 건강상의 이점을 제공하는 우수한 공급원으로 간주될 수 있다.

본 연구는 산지(산삼) 재배 인삼(MCG) 식물의 서로 다른 기관(잎, 줄기, 뿌리)에서 2개월 성숙 기간 동안 대사산물 구성과 항산화 특성의 변동이 존재함을 최초로 증명하였다. 지방산, 아미노산, 진세노사이드, 페놀성 파이토케미컬을 포함한 4개의 대사산물은 기관과 성숙 시기에 따라 상당한 차이를 보였으며, 다음과 같은 순서를 나타냈다: 잎 > 줄기 > 뿌리. 주요 대사산물 함량은 잎에서 가장 높게 관찰되었는데, 5월 31일 지방산(1057.9 mg/100 g), 7월 13일 아미노산(1989.2 mg/100 g), 5월 31일 진세노사이드(88.7 mg/g), 5월 31일 페놀성 파이토케미컬(638.3 μg/g)이었다. 흥미롭게도 잎에서 진세노사이드 함량은 84.8 → 88.7 → 82.2 → 78.3 mg/g로 가장 높았다. 구체적으로, 진세노사이드 Re, Rd, F2는 각각 19.1~16.9 mg/g, 8.5~14.8 mg/g, 9.5~13.1 mg/g 범위의 풍부한 함량을 보였다. 페놀성 파이토케미컬은 성숙 기간에 비해 기관 간에서 현저한 차이를 보였으며, 총 페놀 함량과 총 플라보노이드 함량은 각각 5월 31일 잎에서 9.48 GAE 및 1.30 RE mg/g로 가장 높게 기록되었다. 항산화 능력은 라디칼, FRAP, DNA 보호에서 유의하게 달랐고, 5월 31일 잎에서 가장 높은 값을 나타냈다: 500 μg/mL에서 DPPH 88.4%, ABTS 89.5%, FRAP 0.84 OD593 nm, 그리고 50 μg/mL에서 DNA 보호 100%. 또한 주성분 클러스터 분석에서는 대사산물의 변동성이 다음과 같이 나타났다: 진세노사이드(83.3%) > 아미노산(71.8%) > 페놀성 파이토케미컬(61.1%) > 지방산(58.8%). 클러스터링 히트맵은 각 기관에서 성숙 시기별 대사산물 구성 성분의 유의한 변화를 보여주었다. 본 연구 결과는 5월 31일의 MCG 잎이 강력한 항산화와 매우 유익한 성분을 제공하는 기능성 식품 소재(nutraceuticals) 개발을 위한 잠재적 공급원이 될 수 있음을 시사한다.

-글루코사이드가 가장 풍부한 페놀성 물질로 관찰되었으며, 총 평균 함량(이소플라본: 2197.8 μg/g; 안토시아닌: 6.0 mg/g)에서 각각 약 35.5 (778.0 μg/g) 및 76.7% (4.6 mg/g)를 차지하였다. 또한 통종자와 종자껍질은 항산화(라디칼; DNA 보호), 티로시나제 억제, 엘라스타제 억제에서 모두 우수한 활성을 보였다. 이들의 효과는 다음과 같은 용량 의존적 양상으로 유의하게 나타났다: 엘라스타제(150 μg/mL) > 티로시나제(600 μg/mL) > ABTS(1500 μg/mL) > DPPH(1500 μg/mL), 그리고 종자껍질이 통종자보다 더 높은 능력을 보였다. DNA 보호 효과는 종자껍질에서 더 높은 비율로 나타났으며, 200 μg/mL에서 >90%를 보였다. 주목할 만하게도 소청(Socheong) (이소플라본: 4182.4 μg/g)과 검정2(Geomjeong 2) (안토시아닌: 10.3 mg/g) 품종은 높은 평균 페놀성 함량을 바탕으로 기능성 제제의 개발과 새로운 품종 육성을 위한 잠재적 공급원으로 권장될 수 있다.

두 뿌리 유형 모두에서 우점하는 분류군으로서, 각각 SWR에서 세균 군집의 77.6%, SBR에서 73.9%를 차지하였다. 그러나 SBR은 SWR에 비해 더 다양한 세균 생태계를 지지하였으며, SWR에서는 8개 속(genus)에 불과한 반면 SBR에서는 13개 속을 보유하였다. 또한 SBR과 관련하여 총 페놀(total phenolics), 총 플라보노이드(total flavonoids), 그리고 라디칼 소거 활성(radical scavenging activity)이 향상된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 수경 재배된 대두에서 뿌리 특성, 세균 상호작용, 그리고 2차 대사산물 생합성 간의 역동적 상호작용을 이해하는 데 기여한다. 본 연구는 식물 뿌리-미생물군집-대사산물의 연관성에 대한 이해를 진전시키는 것뿐만 아니라, 정밀 재배(precision cultivation)를 통해 대두 식물에서 2차 대사산물의 잠재력을 향상시킬 수 있는 가능성을 탐색하는 새로운 접근법을 제공한다.

본 연구는 건조 인삼순(DGS)에서 유래한 홍삼순(RGS) 및 흑삼순(BGS)의 노화 과정 동안 영양 구성성분, 항산화 능력 및 물리화학적 특성의 변동 양상을 문서화한 최초의 연구이다. 총 진세노사이드 함량은 DGS 54.72 → RGS 57.15 및 BGS 6.98 mg/g로 차이를 보였으며, 특히 RGS에서 진세노사이드 F2와 Rd2가 각각 1.97 → 5.88 및 2.41 → 5.49 mg/g로 유의하게 증가하였다. 페놀성 화합물은 DGS → RGS에서 297.02 → 1770.01(6.0배), 1834.94(6.2배) μg/g로 크게 증가하였고; BGS에서는 벤조산(>15.3배), 클로로겐산(>9.5배), 카테킨(>4.2배)이 풍부하게 증가한 반면 아미노산은 현저히 감소하였다(3686.81 → 1505.00; 364.64 mg/100 g). 또한 아르기닌은 유의한 감소를 보였다. 더불어 유익 요인(총 페놀 함량; TPC, 총 플라보노이드 함량; TFC, 마이야르 반응 생성물; MRP)은 BGS > RGS > DGS의 순으로 대략 2.0배 수준의 증가 경향을 나타냈으며, 항산화 패턴은 다음과 같은 잠재적 능력에서 유의하게 증가하였다: ABTS(48.3: DGS → 65.8: RGS; 70.2%: BGS) > DPPH(18.5 → 44.6; 59.2%) > 하이드록실(23.2 → 35.4; 39.9%) > FRAP(0.6 → 1.8; 1.8%)에서 500 μg/mL. 특히 DNA 보호는 BGS(25 μg/mL) > RGS(50 μg/mL) > DGS(500 μg/mL) 순으로, 100%의 우수한 보호율을 보였다. 이러한 결과는 가공된 인삼순이 천연 항산화제로서 우수한 소재가 될 수 있음을 시사한다.

MCG로서의 천연 항산화제는 식품 및 제약 분야의 응용에 유용할 수 있다.