본 연구에서는 오디 유산균 발효물의 식품산업에서의 다양한 이용 가능성을 확인하기 위해 이화학적 특성 및 항산화 활성을 조사하였다. 생균수는 발효 24시간에서 가장 높은 8.31 log CFU/mL를 나타낸 다음 시간이 지남에 따라 균이 감소하였으며, pH 및 산도 또한 각각 발효 24시간에서 유의적인 감소(pH 3.90) 및 증가(0.15%)를 나타내었다. 색도는 L값 및 a값이 오디 발효 후 감소하고 b값 및 ${\Delta}E$값은 증가하였다. 총 안토시아닌 함량은 오디 발효물에서 100 g당 171.40 mg으로 함량이 증가하였으며, 안토시아닌 조성에서도 cyanidin-3-glucoside 및 cyanidin-3-rutinoside가 각각 100 g당 61.39 mg 및 85.45 mg으로 증가하였다. 오디 발효물의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량은 100 g당 10.75 g 및 5.02 g으로 발효 전에 비해 높게 나타났으며, ORAC 또한 발효물에서 $292.94{\mu}M/g$으로 활성이 증가하였다. DPPH 및 superoxide radical 소거 활성에서는 오디 발효물에서 각각 17.40~58.21%, 32.63~87.34%로 무발효물보다 높은 소거 활성을 나타내었다. FRAP 및 환원력에서도 오디 발효물의 활성이 $37.03{\sim}762.13{\mu}M$ 및 0.12~0.74를 나타내어 농도 의존적으로 항산화 활성이 증가하였다. 따라서 페놀성 화합물 및 안토시아닌 함량이 증가한 오디 유산균 발효물을 향후 기능성 식품 소재로 적용 가능할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 오디 유산균 발효물의 식품산업에서의 다양한 이용 가능성을 확인하기 위해 이화학적 특성 및 항산화 활성을 조사하였다. 생균수는 발효 24시간에서 가장 높은 8.31 log CFU/mL를 나타낸 다음 시간이 지남에 따라 균이 감소하였으며, pH 및 산도 또한 각각 발효 24시간에서 유의적인 감소(pH 3.90) 및 증가(0.15%)를 나타내었다. 색도는 L값 및 a값이 오디 발효 후 감소하고 b값 및 ${\Delta}E$값은 증가하였다. 총 안토시아닌 함량은 오디 발효물에서 100 g당 171.40 mg으로 함량이 증가하였으며, 안토시아닌 조성에서도 cyanidin-3-glucoside 및 cyanidin-3-rutinoside가 각각 100 g당 61.39 mg 및 85.45 mg으로 증가하였다. 오디 발효물의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량은 100 g당 10.75 g 및 5.02 g으로 발효 전에 비해 높게 나타났으며, ORAC 또한 발효물에서 $292.94{\mu}M/g$으로 활성이 증가하였다. DPPH 및 superoxide radical 소거 활성에서는 오디 발효물에서 각각 17.40~58.21%, 32.63~87.34%로 무발효물보다 높은 소거 활성을 나타내었다. FRAP 및 환원력에서도 오디 발효물의 활성이 $37.03{\sim}762.13{\mu}M$ 및 0.12~0.74를 나타내어 농도 의존적으로 항산화 활성이 증가하였다. 따라서 페놀성 화합물 및 안토시아닌 함량이 증가한 오디 유산균 발효물을 향후 기능성 식품 소재로 적용 가능할 것으로 사료된다.
The physicochemical properties and antioxidant activities of fermented mulberry by lactic acid bacteria were investigated. The viable cell counts of lactic acid bacteria slowly increased up to 8.31 log CFU/mL. The pH and titratable acidity were 3.90 and 0.15%, respectively, after 24 h of fermentatio...
The physicochemical properties and antioxidant activities of fermented mulberry by lactic acid bacteria were investigated. The viable cell counts of lactic acid bacteria slowly increased up to 8.31 log CFU/mL. The pH and titratable acidity were 3.90 and 0.15%, respectively, after 24 h of fermentation. Color in terms of L and a values decreased, whereas b and ${\Delta}E$ values increased. The total anthocyanin contents of fermented mulberry (171.40 mg/100 g) was higher than that of mulberry (144.70 mg/100 g). The cyanidin-3-glucoside and cyanidin-3-rutinoside contents of fermented mulberry were 61.39 mg/100 g and 85.45 mg/100 g, respectively. Total phenolic and flavonoid contents of fermented mulberry (10.75 g/100 g and 5.02 g/100 g, respectively) was higher than those of mulberry (4.53 g/100 g and 1.77 g/100 g, respectively). The oxygen radical absorbance capacity of fermented mulberry was $292.94{\mu}M/g$. The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activity and superoxide radical scavenging activity of fermented mulberry at $250{\sim}2,500{\mu}g/mL$ were 17.40~58.21% and 32.63~87.34%, respectively. The ferric reducing antioxidant power and reducing power of fermented mulberry at $250{\sim}2,500{\mu}g/mL$ were $37.03{\sim}762.13{\mu}M$ and 0.12~0.74, respectively. The results suggest that mulberry fermented by lactic acid bacteria has potential as functional materials in food industry.
The physicochemical properties and antioxidant activities of fermented mulberry by lactic acid bacteria were investigated. The viable cell counts of lactic acid bacteria slowly increased up to 8.31 log CFU/mL. The pH and titratable acidity were 3.90 and 0.15%, respectively, after 24 h of fermentation. Color in terms of L and a values decreased, whereas b and ${\Delta}E$ values increased. The total anthocyanin contents of fermented mulberry (171.40 mg/100 g) was higher than that of mulberry (144.70 mg/100 g). The cyanidin-3-glucoside and cyanidin-3-rutinoside contents of fermented mulberry were 61.39 mg/100 g and 85.45 mg/100 g, respectively. Total phenolic and flavonoid contents of fermented mulberry (10.75 g/100 g and 5.02 g/100 g, respectively) was higher than those of mulberry (4.53 g/100 g and 1.77 g/100 g, respectively). The oxygen radical absorbance capacity of fermented mulberry was $292.94{\mu}M/g$. The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activity and superoxide radical scavenging activity of fermented mulberry at $250{\sim}2,500{\mu}g/mL$ were 17.40~58.21% and 32.63~87.34%, respectively. The ferric reducing antioxidant power and reducing power of fermented mulberry at $250{\sim}2,500{\mu}g/mL$ were $37.03{\sim}762.13{\mu}M$ and 0.12~0.74, respectively. The results suggest that mulberry fermented by lactic acid bacteria has potential as functional materials in food industry.
색도 측정은 오디 발효물 동결건조 분말을 페트리디쉬에 담아 표준색도가 Y=94.5, a=0.18, b=0.32로 보정된 색차계(Chromameter CR300, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용하여 밝기를 나타내는 L(lightness), 적색도를 나타내는 a(redness), 황색도를 나타내는 b(yellowness) 값을 측정하였으며, 색차 ΔE는 아래와 같이 계산하였다.
생균수 측정은 오디 발효물을 1분 동안 균질화시킨 후 1 mL를 취해 MRS agar(Difco Co.) 배지를 사용하여 37°C에서 24시간 배양한 다음 형성된 colony 수를 계측하고 희석배수를 곱하여 나타내었다.
시료 500 μL에 0.1 M Tris-HCl 완충용액(pH 8.5) 100 μL, 100 μM phenazine methosulfate(PMS, Sigma-Aldrich Co.) 200 μL를 혼합하여 반응시킨 후, 500 μM nitro blue tetrazolium(NBT, Sigma-Aldrich Co.) 200 μL 및 500 μM β-nicotinamide adenine dinucleotide(NADH, Sigma-Aldrich Co.) 400 μL를 첨가하여 실온에서 10분간 반응시킨 다음 분광광도계 (Ultrospec 2100pro, Biochrom Ltd.)를 이용하여 560 nm 에서 흡광도를 측정하였다.
)를 이용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 tannic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 정량하여 작성한 표준곡선으로부터 계산하였다.
)를 이용하여 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량은 rutin(Sigma-Aldrich Co.)을 정량하여 작성한 표준곡선으로부터 계산하였다.
대상 데이터
실험재료로 사용한 오디는 전라북도 부안 지역에서 재배된 Gwasang 품종을 냉장상태로 구입하여 본 실험에 사용하였으며, 시료는 분쇄기(FM-909W, Hanil Co., Sejong, Korea)로 분쇄한 다음 autoclave(HB-506-4, Hanbaek Sci., Co., Bucheon, Korea)를 이용하여 121°C에서 15분간 멸균시킨 후 실험에 사용하였다.
ORAC 측정은 Talcott와 Lee(16)가 항산화 활성 측정에 사용한 분석법을 이용하였다. 오디 발효물 동결건조 분말및 Trolox를 농도별로 희석하였으며, 실험용 시료의 제조에는 중성 phosphate buffer(61.6:38.9, v/v, 0.75 M K2HPO4와 0.75 M NaH2PO4)를 사용하였다. 검량 곡선을 작성하기 위하여 항산화 활성 비교 표준액으로 6-hydroxy-2,5,7,8- tetramethylchroman-2-carboxylic acid(Trolox, SigmaAldrich Co.
오디 발효물 제조를 위하여 사용된 균주는 전통 발효식품중 김치에서 분리하여 대구가톨릭대학교 식품공학전공 기능성 식품연구실에서 보관 중인 Lactobacillus plantarum CGKW3(KACC92075P) 균주를 MRS broth(Difco Co., Detroit, MI, USA)에 24시간 전 배양한 다음, 배양액 2% (v/v)를 오디 분쇄물에 접종하고 37°C에서 0~96시간 정치 배양(IL-21, Jeio Tech., Daejeon, Korea)하였다.
데이터처리
모든 실험 결과는 SPSS(19.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였고 각 측정 평균값의 유의성(P<0.05)은 Duncan's multiple range test를 실시하여 검정하였다.
이론/모형
FRAP는 Benzie와 Strain(19)의 방법에 따라 다음과 같이 측정하였다. FRAP reagent는 25 mL acetate buffer (300 mM, pH 3.
Superoxide radical 소거 활성은 Nishikimi 등(18)의 방법에 따라 다음과 같이 측정하였다. 시료 500 μL에 0.
총 안토시아닌 함량 측정은 Lee 등(13)의 방법에 따라 시료 0.1 g에 pH 1.0 buffer(0.2 M potassium chloride+0.2 M hydrochloric acid) 또는 pH 4.5 buffer(0.2 M potassium phosphate+0.1 M citric acid) 2 mL를 각각 혼합한 다음 분광광도계(Ultrospec 2100pro, Biochrom Ltd., Cambridge, UK)를 이용하여 520nm와 700nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 안토시아닌 함량은 아래와 같이 cyanidin-3-glucoside를 기준으로 계산하였다.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법(14)에 따라 시료 1 mL에 1 N Folin-Ciocalteu(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) reagent 1 mL를 혼합하여 반응시킨 후 20% sodium carbonate(Duksan Pure Chemicals) 1 mL를 첨가하고 실온의 암소에서 30분간 반응시킨 다음 분광광도계(Ultrospec 2100pro, Biochrom Ltd.)를 이용하여 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 tannic acid(Sigma-Aldrich Co.
총 플라보노이드 함량은 Davis(15)의 방법을 응용하여 측정하였다. 시료 1 mL에 5% sodium nitrite(Duksan Pure Chemicals) 150 μL를 혼합하여 실온에서 6분간 반응시킨 후 10% aluminium chloride(Duksan Pure Chemicals) 300 μL를 첨가하고 실온에서 5분간 반응시킨 다음, 1 N NaOH(Duksan Pure Chemicals) 1 mL와 혼합한 후 분광광도계(Ultrospec 2100pro, Biochrom Ltd.
환원력은 Oyaizu(20)의 방법에 따라 다음과 같이 측정하였다. 시료 1 mL에 0.
성능/효과
80 log CFU/mL로 감소하는 경향을 나타내었다. pH 및 산도 또한 오디 발효 24시간 이후 각각 pH 3.90및 0.15%로 무발효 pH 4.76 및 0.05%에 비해 유의적으로 감소 및 증가를 나타내었다. Sung과 Choi(7)의 오디분말을 첨가한 요구르트의 pH 및 산도 연구에서 유산균의 대사 활동으로 인한 유기산의 증가에 의해 pH는 감소하고 산도는 증가한다고 하였다.
또한 250 μg/mL 농도에서 양성대조군으로 사용한 catechin의 약 72%의 활성을 나타내어 오디 발효물의 su-peroxide radical 소거 활성이 우수함을 확인하였다.
70 mg에 비해 안토시아닌 함량이 증가하였다. 또한 안토시아닌 조성에서도 C3G 및 C3R이 발효 후 각각 100 g당 61.39 mg 및 85.45 mg으로 무발효 오디 43.53 mg 및 58.78 mg보다 증가한 것으로 나타났다. 이는 Lee와 Choi(25)의 뽕나무 품종별 오디즙의 안토시아닌 조성 연구에서 Gwasang 품종의 C3G 및 C3R 함량이 각각 100 mL당 35.
색도는 발효과정 정도를 예측할 수 있는 지표로 이용하였으며, 오디 무발효 및 발효물의 색도를 Table 2에 나타내었다. 명도 L값은 오디 발효물에서 24.51을 나타내어 무발효 오디 27.12에 비해 감소하였으며, 적색과 녹색의 정도를 나타내는 a값은 오디 발효물에서 7.41로 무발효 오디 8.94에 비해 감소하였다. 황색과 청색의 정도를 나타내는 b값은 오디 발효물에서 -0.
본 연구에서는 분쇄한 오디를 영양원으로 하여 유산균을 접종한 발효물의 DPPH radical 소거 활성 측정 시 2,500 μg/mL 농도에서 약 60% 활성을 나타내어 오디 분쇄물에서도 추출물(4)과 유사한 소거 활성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
1과 같다. 오디 발효물의 DPPH radical 소거 활성은 17.40~58.21%로 농도가 증가함에 따라 활성이 증가하였으며, 무발효 오디 13.54~47.88%에 비해 활성이 우수하게 나타났다. Song 등(31)의 유산균 발효에 의한 톳 추출액의 항산화 활성 연구에서 톳의 항산화 활성이 유산균 발효에 의해 13~18% 증가하였으며, Kwon(9)의 EM 활성액(효모, 유산균 및 광합성 세균 등의 복합 미생물 제제)에 5% 설탕 및 오디 추출물을 농도별 (0.
생체 내 다양한 전자전달 시스템에서 발생되는 superoxide radical은 활성산소종 생성의 주요한 원인 인자로 세포와 조직의 손상 및 사멸을 야기한다고 알려졌다. 오디 발효물의 superoxide radical 소거 활성은 32.63~87.34%로 무발효 오디 20.45~66.56%에 비해 우수한 활성을 나타내었다. 또한 250 μg/mL 농도에서 양성대조군으로 사용한 catechin의 약 72%의 활성을 나타내어 오디 발효물의 su-peroxide radical 소거 활성이 우수함을 확인하였다.
유산균을 이용하여 배양된 오디 발효물의 배양 시간별 생 균수, pH 및 산도 변화는 Table 1에 나타내었다. 오디의 발효 시간별 생균수는 24시간 이후 8.31 log CFU/mL로 가장 높은 생균수를 나타내었으며, 발효 48~96시간에 생균수가 8.19~6.80 log CFU/mL로 감소하는 경향을 나타내었다. pH 및 산도 또한 오디 발효 24시간 이후 각각 pH 3.
오디의 기능성을 부여하는 데 중요한 역할을 하는 총 안토시아닌 함량 및 조성을 Table 3에 나타내었다. 총 안토시아닌 함량은 오디 발효 후 100 g당 171.40 mg으로 무발효 오디 144.70 mg에 비해 안토시아닌 함량이 증가하였다. 또한 안토시아닌 조성에서도 C3G 및 C3R이 발효 후 각각 100 g당 61.
오디 유산균 발효물의 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 함량 및 ORAC는 Table 4에 나타내었다. 총 폴리페놀 함량은 오디 무발효에서 100 g당 4.53 g을 나타내었으나 발효에 의해 10.75 g으로 약 2배 함량이 증가하였으며, 총 플라보노이드 또한 무발효군에서 100 g당 1.77 g을 나타내었으나 발효 후 5.02 g으로 함량이 증가하였다. Seo 등(27)은 꾸지뽕 열매를 L.
환원력은 오디 발효물에서 0.12~0.74를 나타내어 무발효 0.11~0.66에 비해 높게 측정되었으며, 오디 발효물의 환원력은 1,000 μg/mL 농도에서 무발효 오디와 유의적인 차이를 나타내었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
오디는 무엇이며 어디에 분포하고 있는가?
오디는 뽕나무과(Moraceae), 뽕나무속(Morus)에 속하는 교목성 낙엽수인 뽕나무의 열매로서 온대에서 아열대에 이르기까지 널리 분포하며, 분포 밀도가 가장 높은 곳은 동아시아의 한국, 중국 대륙 및 일본 열도이다(2). 오디는 당과 유기산뿐만 아니라 anthocyanin 색소를 다량 함유하고 있는데, 그 성분은 cyanidin-3-glucoside(C3G)와 cyanidin3-rutinoside(C3R)가 대부분인 것으로 알려졌다.
오디에는 다른 작물과 비교하여 안토시아닌이 얼마나 더 많이 함유되어 있는가?
오디에 함유된 안토시아닌은 붉은색 쌀보다는 4배 이상, 검정콩 및 포도와 비교 시 각각 9배 및 23배나 많이 함유되어 있다고 보고되고 있다(3). 오디의 다양한 기능성 성분과 효능이 알려지면서 기능성 식품과 국민 건강 증진에 기여할수 있는 천연식품으로 보고되고 있는데, 특히 레스베라트롤이라는 폴리페놀 성분이 함유되어 있어 항산화, 항암 및 항염증 등 다양한 생리활성이 밝혀져 의약품 및 기능성 식품 소재로 주목받고 있는 물질이다(4).
프로바이오틱스로 많이 이용되고 있는 것은?
그러나 유산은 pH를 저하함으로써 미생물의 생육을 억제하는 것 이외 비해리형의 유산염은 전기적 proton force (구배)를 파괴함으로써 항균 작용을 나타낸다(11). 현재 Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus와 같은 젖산균이 probiotic에 많이 이용되고 있으며, 이 균들은 식품 내에서 젖산발효를 일으켜 식품의 부패 방지 및 영양학적 가치가 증진되고 bacteriocin과 같은 항균물질을 분비하여 식중독균을 억제하는 효과가 있다(12).
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