오래전부터 약재로서 이용되어온 인삼(Panax ginseng)은 그 효능이 과학적으로 밝혀지면서 세계적으로 관심의 대상이 되고 있다. 그러나, 서양삼에 비해 점차 뒤처지고 있는 우리나라의 인삼산업의 경쟁력 확보를 위해 기능성 식품으로서의 인삼개발이 필요한 실정이다. 발효인삼은 유용한 미생물을 probiotic으로서 공급할 수 있을 뿐 아니라, 미생물에 의해 인삼의 ginsenoside 성분이 특이적으로 전환되어 기능적으로 우수한 제품이 될 수 있다. 본 연구에서는 인삼분말만을 영양분으로 한 액체 배지에서 청국장에서 분리된 Bacillus 균주와 유산균의 생장능 및 인삼의 주요 ginsenoside의 전환능력을 알아보았다. 인삼 2.5% (w/v), 1% (w/v)의 인삼분말만을 영양분으로 한 액체배지에서 생장능과 발효 후 ginsenoside의 전환 여부를 확인하였다. 사용한 Bacillus 균주와 유산균 모두 인삼배지에서 $10^{7}\;CFU/ml$을 초과하는 생장능을 보였고, Bacillmus의 경우 ginsenoside $Rg_{1},\;Rb_{1},\;Rb_{2},\;Rc,\;Rd$간에 각 균주마다 특이적인 ginsenoside 전환 반응을 보였다. 따라서, 이 균주들은 발효인삼의 제조를 위한 접종균주로서 이용이 가능하리라 사료된다.
오래전부터 약재로서 이용되어온 인삼(Panax ginseng)은 그 효능이 과학적으로 밝혀지면서 세계적으로 관심의 대상이 되고 있다. 그러나, 서양삼에 비해 점차 뒤처지고 있는 우리나라의 인삼산업의 경쟁력 확보를 위해 기능성 식품으로서의 인삼개발이 필요한 실정이다. 발효인삼은 유용한 미생물을 probiotic으로서 공급할 수 있을 뿐 아니라, 미생물에 의해 인삼의 ginsenoside 성분이 특이적으로 전환되어 기능적으로 우수한 제품이 될 수 있다. 본 연구에서는 인삼분말만을 영양분으로 한 액체 배지에서 청국장에서 분리된 Bacillus 균주와 유산균의 생장능 및 인삼의 주요 ginsenoside의 전환능력을 알아보았다. 인삼 2.5% (w/v), 1% (w/v)의 인삼분말만을 영양분으로 한 액체배지에서 생장능과 발효 후 ginsenoside의 전환 여부를 확인하였다. 사용한 Bacillus 균주와 유산균 모두 인삼배지에서 $10^{7}\;CFU/ml$을 초과하는 생장능을 보였고, Bacillmus의 경우 ginsenoside $Rg_{1},\;Rb_{1},\;Rb_{2},\;Rc,\;Rd$간에 각 균주마다 특이적인 ginsenoside 전환 반응을 보였다. 따라서, 이 균주들은 발효인삼의 제조를 위한 접종균주로서 이용이 가능하리라 사료된다.
Panax ginseng has been drawing world-wide attention since it was used for medicinal purposes and its effects was discovered in scientific manners. However, it is necessary to develope new ginseng products as functional foods to compete with western ginseng. Fermented ginseng could be an excellent so...
Panax ginseng has been drawing world-wide attention since it was used for medicinal purposes and its effects was discovered in scientific manners. However, it is necessary to develope new ginseng products as functional foods to compete with western ginseng. Fermented ginseng could be an excellent solution, where useful probiotics are provided and ginsenosides are specifically transformed to functional forms. In this study, we investigated the growth and ginsenoside biotransformation by 21 Bacillus strains isolated from Chongkukjang and 12 lactic acid bacteria. 2.5% (w/v) and 1% (w/v) of ginseng were used in culture media containing only ginseng powder as a sole nutrient source, and their biotransformation abilities were tested after the growths were checked. All used Bacillus strains and lactic acid bacteria were able to grow well in ginseng powder media at higher levels than $10^{7}\;CFU/ml$. Most of Bacillus strains displayed ginsenoside transformation in a strain-specific manner. Therefore, the results of this study demonstrated that the strains tested in this study could be used as potential starters for the ginseng fermentation.
Panax ginseng has been drawing world-wide attention since it was used for medicinal purposes and its effects was discovered in scientific manners. However, it is necessary to develope new ginseng products as functional foods to compete with western ginseng. Fermented ginseng could be an excellent solution, where useful probiotics are provided and ginsenosides are specifically transformed to functional forms. In this study, we investigated the growth and ginsenoside biotransformation by 21 Bacillus strains isolated from Chongkukjang and 12 lactic acid bacteria. 2.5% (w/v) and 1% (w/v) of ginseng were used in culture media containing only ginseng powder as a sole nutrient source, and their biotransformation abilities were tested after the growths were checked. All used Bacillus strains and lactic acid bacteria were able to grow well in ginseng powder media at higher levels than $10^{7}\;CFU/ml$. Most of Bacillus strains displayed ginsenoside transformation in a strain-specific manner. Therefore, the results of this study demonstrated that the strains tested in this study could be used as potential starters for the ginseng fermentation.
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문제 정의
한국, 미국, 중국 등 6개 국가의 소비자들을 대상으로 한 조사에서 인삼의 품질이 향상되면 더 많은 비용을 지불하면서 인삼을 구입할 용의가 있다는 사실이 보고된 바 있다(5). 이에 본 연구에서는 유용한 미생물을 이용하여 일반 수삼을 발효하고, 미생물의 당 분해효소 등을 이용하여 인삼 사포닌(ginsenoside)을 전환하여 영양학적, 기능적 가치를 높이고자 한다.
제안 방법
그림에서 negative contr이은 균을 접종하지 않고 다른 샘플들과 같은 조건하(37℃, 200 rpm)에서 전배양시킨 인삼의 사포닌에 대한 HPLC 크로마토그램이다. Ginsenoside의 분석은 Rg1, Rb1, Rc, Rb2, Rd의 5가지 성분을 분석하였다. 인삼배지에서 사포닌을 추 출하는 과정에서 수율이 일정하지 않았고, 사포닌 외의 다른 물 질들이 많이 존재하기 때문에 정량적인 분석에 어려움이 있었다.
6x250 mm, USA)을 사용하였다. Mobile phase는 HPLC용 증류수와 acetonitrile (HPLC grade, J.T. Baker, USA)을 사용하였으며, gradient 조건은 17% ACN으로 시작하여 30분 40% ACN, 50분 80% ACN, 55분 17% ACN, 60분 17% ACN 이었고, 유속은 0.8 ml/min 이었다. 검출은 UV 203 nm에서 측정하였다.
인삼배지에서 사포닌을 추 출하는 과정에서 수율이 일정하지 않았고, 사포닌 외의 다른 물 질들이 많이 존재하기 때문에 정량적인 분석에 어려움이 있었다. 따라서, 5 종류의 사포닌에 대해서 전체 사포닌 총량에 대한 특정 사포닌의 비율(ratio)의 변화로서 성분의 증감을 비교하였다 (Table 3). Bacillus의 경우 5가지 성분들 간의 변화가 뚜렷하게 있었지만, 유산균에서는 특이적인 변화를 찾아볼 수가 없었다.
인삼분말배지에서 72시간 생장이 진행된 후, saponin의 추출은 Shibata 등(14)의 방법에 따라 추출하였으며, 추출된 saponin을 이용하여 ginsenoside 분석을 시행하였다. 배양 상등액을 취하여 ethyl ether®- 3회 처리하여 지용성 성분을 제거하고, 다시 수포 화 n-Butanol로 3회 처리한 후 얻은 Butan이 층을 Rotary evaporator (Model N-1000, EYELA, Japan)를 사용하여 감압 농 축하였다. 이렇게 얻은 saponine 40% acetonitrile에 용해하여 HPLC 분석 샘플을 만들었다.
인삼분말배지에서 균주의 생장능을 알아보기 위하여 Bacillus 와 유산균을 전배양하고 102 CFU/ml로 희석하여 Bacillus는 2.5% (w/v) 인삼분말배지(50 ml)에, 유산균은 l%(w/v) 인삼분말 배지(50 ml)에 접종하고 각각 37℃와 30℃, 200 rpm에서 배양 하였다. 배양액은 일정시간 단위로 취하여 희석을 한 후에 Bacillus 균주는 LB (Conda, Spain) 고체배지에, 유산균은 MRS (Difco, France) 고체배지에 도말하고, 24시간 배양한 후 콜로니 수를 즉정하였다.
인삼분말배지를 사용하였다. 인삼분말배지에서 발효 후 인삼의 사포닌을 추출하여 분석함으로써 ginsenoside의 전환 여부를 확인하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 Bacillus와 유산균을 이용하여 인삼을 발효시켰으며, 발효여부를 확인하기 위하여 인삼만을 유일한 영양분으로 하는 인삼분말배지를 사용하였다. 인삼분말배지에서 발효 후 인삼의 사포닌을 추출하여 분석함으로써 ginsenoside의 전환 여부를 확인하였다.
이렇게 얻은 saponine 40% acetonitrile에 용해하여 HPLC 분석 샘플을 만들었다. 분석에 사용한 HPLC 기기는 ProStar 335 system (Varian, USA)이고, columne Atlantis dC18 (Waters, 4.6x250 mm, USA)을 사용하였다. Mobile phase는 HPLC용 증류수와 acetonitrile (HPLC grade, J.
1). 유산균은 서울대학교 미생물연구소에서 분양받아서 사용하였다(Table 2). 인삼분말배지는 금산 4년근 인삼을 사용하였으며, 인삼을 오븐에서 건조한 후에 분쇄기로 분말화 하였다.
유산균은 서울대학교 미생물연구소에서 분양받아서 사용하였다(Table 2). 인삼분말배지는 금산 4년근 인삼을 사용하였으며, 인삼을 오븐에서 건조한 후에 분쇄기로 분말화 하였다. 이렇게 얻은 분말 인삼은 멸균수와 혼합하여 액체배지(2.
이론/모형
인삼분말배지에서 72시간 동안 생장이 일어난 후 사포닌의 변화를 분석하기 위해 Shibata 방법(14)에 따라 시료를 만든 후에 HPLC 분석을 진행하였다. 그림 3은 3종류의 Bacillus에 대한 ginsenoside의 변화를 보여주는 HPLC profile이다(Fig.
인삼분말배지에서 72시간 생장이 진행된 후, saponin의 추출은 Shibata 등(14)의 방법에 따라 추출하였으며, 추출된 saponin을 이용하여 ginsenoside 분석을 시행하였다. 배양 상등액을 취하여 ethyl ether®- 3회 처리하여 지용성 성분을 제거하고, 다시 수포 화 n-Butanol로 3회 처리한 후 얻은 Butan이 층을 Rotary evaporator (Model N-1000, EYELA, Japan)를 사용하여 감압 농 축하였다.
성능/효과
그림 1과 그림 2는 생장능력이 뛰어난 Bacillus 7종과 유산균 4종의 생장곡선을 보 여준다. Bacilhs의 경우 유도기가 거의 없었으며, 24시간 동안에 106 CFU/ml 이상 생장하였고, 그 이후에는 완만한 생장 혹은 정지기를 보였다(Fig. I)- 유산균의 경우 Bacius와 거의 비슷한 생 장곡선을 나타내었지만 106 CFU/ml 이상 생장하는 시간이 12시간 정도로 Backus보다 짧았다(Fig. 2). 사용된 유산균들은 2.
Bacillus의 경우 5가지 성분들 간의 변화가 뚜렷하게 있었지만, 유산균에서는 특이적인 변화를 찾아볼 수가 없었다. Bacillus 결과에서 HPLC 크로마토그램의 양상을 살펴보면, 모든 샘플에서 Ginsenoside Rc의 함량이 감소하는 것을 확인할 수 있고, Ginsenoside Rd의 경우 많은 샘플에서 그 함량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 Ginsenoside Rc에서 Rd로의 전환 을 의심해 볼 수 있으며, ginsenoside-a-arabinofuranase 효소가 전환에 관련된 것으로 생각된다(15).
실험에 사용된 Bacillus 21종과 유산균 12종 모두 인삼분말배 지에서 107 CFU/ml 이상의 생장능을 보였다. 그림 1과 그림 2는 생장능력이 뛰어난 Bacillus 7종과 유산균 4종의 생장곡선을 보 여준다.
위의 결과를 종합해 볼 때 인삼분말만을 유일한 영양분으로 한 발효에서 21종의 BaciZhis와 12종의 유산균은 모두 좋은 생장 능을 보였으므로, 생식을 할 경우 probiotic으로서의 이점에 대한 가능성을 엿볼 수 있다. 더욱이 Bacillus의 경우 균주마다 ginsenoside를 전환하는 활성을 보였으므로, 영양적인면 뿐만이 아니라, 기능적인 측면까지도 다양한 이점이 있을 것이라 사료된다.
후속연구
더욱이 Bacillus의 경우 균주마다 ginsenoside를 전환하는 활성을 보였으므로, 영양적인면 뿐만이 아니라, 기능적인 측면까지도 다양한 이점이 있을 것이라 사료된다. 유산균의 경우 probiotic으로서의 연구가 많이 진행되고 있는 바, 인삼분말배지에서 좋은 생장능력을 보인 결과를 참고하여, ginsenoside의 당에 대한 분해활성이 높은 균주와 혼합배양을 할 경우 probiotic 이상의 가치가 있을 것으로 판단된다.
참고문헌 (15)
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