본 연구에서는 항산화 활성을 가지고 있는 것으로 이미 알려진 어성초의 효능을 더욱 증가시켜 고부가가치를 지닌 기능성 원료로써 활용하고자, Leuconostoc mesenteroides 4395와 Lactobacillussakei 383 두 유산균을 이용하여 발효시킨 후 그 추출물의 항산화 활성을 측정하였다. 항산화 활성 척도로써 DPPH 라디칼 소거능을 측정하였는데 10일간의 발효에서 두 균주 모두 발효 5일차에, 발효온도는 Leuconostoc mesenteroides 4395가 30℃에서 71.67±0.52%, Lactobacillus sakei 383는 35℃에서 70.11±0.67%로 각각 최대의 활성이 나타났으며, 두 가지 균 모두 대조군인 미발효물에 비해 DPPH 라디칼 소거능이 약 20% 상승하였다. 총 페놀함량에서는 대조군이 35.90±0.61 mg/g 함유한 반면에 발효한 후 두 균주 모두 약 10 mg/g씩 증가하였고, 총 플라보노이드 함량에서도 대조군의 21.69±1.52 mg/g에 비해 약 6 mg/g 이상 증가함을 나타내었다. SOD 유사활성에서는 발효의 효과가 크게 나타나지 않았으나, 대조군에 비해서는 미약하게 증가한 활성을 나타내었다. 이러한 결과들은 어성초의 유산균 발효물이 발효하지 않은 어성초에 비해 항산화 활성이 더욱 높아, 고부가가치를 지닌 기능성식품의 원료로써 활용할 가능성이 있는 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 항산화 활성을 가지고 있는 것으로 이미 알려진 어성초의 효능을 더욱 증가시켜 고부가가치를 지닌 기능성 원료로써 활용하고자, Leuconostoc mesenteroides 4395와 Lactobacillus sakei 383 두 유산균을 이용하여 발효시킨 후 그 추출물의 항산화 활성을 측정하였다. 항산화 활성 척도로써 DPPH 라디칼 소거능을 측정하였는데 10일간의 발효에서 두 균주 모두 발효 5일차에, 발효온도는 Leuconostoc mesenteroides 4395가 30℃에서 71.67±0.52%, Lactobacillus sakei 383는 35℃에서 70.11±0.67%로 각각 최대의 활성이 나타났으며, 두 가지 균 모두 대조군인 미발효물에 비해 DPPH 라디칼 소거능이 약 20% 상승하였다. 총 페놀함량에서는 대조군이 35.90±0.61 mg/g 함유한 반면에 발효한 후 두 균주 모두 약 10 mg/g씩 증가하였고, 총 플라보노이드 함량에서도 대조군의 21.69±1.52 mg/g에 비해 약 6 mg/g 이상 증가함을 나타내었다. SOD 유사활성에서는 발효의 효과가 크게 나타나지 않았으나, 대조군에 비해서는 미약하게 증가한 활성을 나타내었다. 이러한 결과들은 어성초의 유산균 발효물이 발효하지 않은 어성초에 비해 항산화 활성이 더욱 높아, 고부가가치를 지닌 기능성식품의 원료로써 활용할 가능성이 있는 것으로 판단되었다.
This study was performed to evaluate the possibility of application of lactic acid bacteria fermentation to increase the anti-oxidative activity of extracts from Houttuynia cordata Thunb. Houttuynia cordata Thunb. was fermented by two species of lactic acid bacteria, Leuconostoc mesenteroides 4395 a...
This study was performed to evaluate the possibility of application of lactic acid bacteria fermentation to increase the anti-oxidative activity of extracts from Houttuynia cordata Thunb. Houttuynia cordata Thunb. was fermented by two species of lactic acid bacteria, Leuconostoc mesenteroides 4395 and Lactobacillus sakei 383. The anti-oxidative activities of Houttuynia cordata Thunb. extracts were analyzed both before and after fermentation. Anti-oxidative activity was determined by in vitro assays to measure 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) scavenging and super oxide dismutase (SOD)-like activities, and by determining total flavonoid and total phenolic compound contents. The extracts of fermented Houttuynia cordata Thunb. had higher anti-oxidative activity than the unfermented control. The DPPH scavenging activity of the extracts after fermentation by Leuconostoc mesenteroides 4395 at 30℃ for 5 days was 71.67±0.52%, and after Lactobacillus sakei 383 fermentation at 35℃ for 5 days was 70.11±0.67%; these activities were both about 20% higher than the control. Increases of about 10 mg GAE/g of total phenolic compounds were found in both fermented extracts and both contained about 6 mg quercetin equivalents/g of total flavonoids, compared with 35.90±0.61 mg/g and 21.69±1.52 mg/g in the control, respectively. These results also suggested that fermentation time and temperature were important factors in determining the anti-oxidative effect of extracts from fermented Houttuynia cordata Thunb. These findings should be valuable for the development of medicines or functional foods with antioxidative activity.
This study was performed to evaluate the possibility of application of lactic acid bacteria fermentation to increase the anti-oxidative activity of extracts from Houttuynia cordata Thunb. Houttuynia cordata Thunb. was fermented by two species of lactic acid bacteria, Leuconostoc mesenteroides 4395 and Lactobacillus sakei 383. The anti-oxidative activities of Houttuynia cordata Thunb. extracts were analyzed both before and after fermentation. Anti-oxidative activity was determined by in vitro assays to measure 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) scavenging and super oxide dismutase (SOD)-like activities, and by determining total flavonoid and total phenolic compound contents. The extracts of fermented Houttuynia cordata Thunb. had higher anti-oxidative activity than the unfermented control. The DPPH scavenging activity of the extracts after fermentation by Leuconostoc mesenteroides 4395 at 30℃ for 5 days was 71.67±0.52%, and after Lactobacillus sakei 383 fermentation at 35℃ for 5 days was 70.11±0.67%; these activities were both about 20% higher than the control. Increases of about 10 mg GAE/g of total phenolic compounds were found in both fermented extracts and both contained about 6 mg quercetin equivalents/g of total flavonoids, compared with 35.90±0.61 mg/g and 21.69±1.52 mg/g in the control, respectively. These results also suggested that fermentation time and temperature were important factors in determining the anti-oxidative effect of extracts from fermented Houttuynia cordata Thunb. These findings should be valuable for the development of medicines or functional foods with antioxidative activity.
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문제 정의
전통적으로, 발효는 가공의 한 방법으로 다양하게 이용되고 있는데, 미생물을 이용해 향, 풍미 등을 증대시키거나, 초산과 알콜 발효를 이용해 저장성을 증가시키거나, 독성물질을 제거하고 생리활성물질의 생산을 증가시키는 다양한 효과를 가지는 것으로 보고되었다[26]. 본 연구는 여러 가지 생리활성을 지니고 있는 어성초를 유산균으로 발효하여 항산화 활성을 더욱 증대시킨 물질을 생성시키고자, 유산균인 Lactobacillus sakei 383 및 Leuconostoc mesenteroides 4395를 이용하여 어성초를 발효하였으며, 발효 물의 1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 소거능, superoxide dismutase (SOD) 유사활성, 총 페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 측정하여 항산화 활성을 조사하였다.
제안 방법
건조된 어성초를 분쇄기(HMF-3100S, Hanil Electric Co., Seoul, Korea)를 이용하여 마쇄하였고, 마쇄물 10 g을 취해 증류수 200 ml와 혼합하여 autoclave로 121℃에서 15분간 멸균하여 4℃에서 24시간 방치하였다.
67%로 활성이 가장 높았으나, 6일부터는 활성이 점차 낮아지는 것으로 나타났다. 따라서 이후 각 실험에서는 5일간 발효를 기본으로 하였다. 발효 온도에 따른 활성의 정도는 25℃에서 40℃사이의 조건으로 동일하게 수행하였고, 그 결과는 Fig.
멸균한 추출물에 배양된 Lactobacillus sakei 383, Leuconostoc mesenteroides 4395를 각각 접종하여, 0일, 1일, 2일, 3일, 4일, 5일, 6일, 7일, 10일간 발효한 발효액을 각각 취하여 여과지 (Whatman No.2)로 감압 여과한 후 rotary evaporator (EYELA, N-N series, Tokyo, Japan)로 감압 농축하여 -25℃에서 냉동 보관하면서 시료액으로 사용하였으며, 이 시료액을 농축한 건 고물로써 각 농도별 항산화활성의 측정에 사용하였다.
DPPH는 보라색을 띠는 유리 라디칼이며, 항산화 물질과 반응하여 라디칼을 소거시키며 탈색되는 현상을 이용하여 측정하는 방법으로 항산화 작용의 지표로써 사용되고 있다[17, 21].발효시간에 따른 활성의 정도를 알아보기 위해 10일간 매일 DPPH 라디칼소거능을 측정하였으며, 그 결과는 Fig. 1과 같다. Leuconostoc mesenteroides 4395와 Lactobacillus sakei 383으로 발효한 것은모두 1일부터 4일까지 활성이 증가하다가 5일간 발효했을 때 Leuconostoc mesenteroides 4395가 71.
대상 데이터
어성초 추출물 발효에 사용된 균주는 부산대학교 식품 미생물 실험실에서 분리되어 보관중인 Lactobacillus sakei 383, Leuconostoc mesenteroides 4395 를 MRS broth (Difco, USA)에서 30℃, 6시간 종 배양 후에 30℃, 6시간 주 배양하여 종균으로 사용하였다.
어성초는 경상남도 진주시에서 2014년 수확한 것을 건조된 상태로 포장한 것을 구입하여 4℃에서 보관하며 사용하였다. 어성초의 항산화와 항알레르기 활성 측정에 사용된 시약은 DPPH (Aldrich, USA), Folin-Ciocalteu Reagent (Junsei, Japan), Sodium carbonate (Junsei, Japan), Gallic acid (Aldrich, USA), Quercetin (Aldrich, USA), 0.
3 ml를 혼합하여 40 분 방치 한 후 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 quercetin을 이용하여 검량선(y=7.108x-0.0194, r2=0.9991) 을 작성하였으며, 시료 1 g당 quercetin의 mg함량으로 나타내었다.
데이터처리
*The values are mean±SD (n=3). Means with different letters are significantly different at p<0.05 by Duncans multi- ple range test.
*The values are mean±SD (n=3). Means with different letters are significantly different at p<0.05 by Duncans multi- ple range test.
모든 실험은 3회 반복하였으며, 분석결과의 통계처리는 mean±SD로 표시하였고, SPSS (IBM SPSS statistics ver. 21, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 one-way analysis of variance(ANOVA)로 분석하였고, Duncan’s multiple range test p<0.05 수준에서 유의차를 검정하였다.
이론/모형
DPPH는 Blois의 방법[3]을 이용해 측정하였다. 시료액 2 ml와 0.
SOD-like activity는 Marklund의 방법을 사용하여 측정하였다[23]. 시료 0.
Total flavonoid 함량은 Mello의 방법을 이용하여 측정하였다[25]. 시료 0.
Total phenol 함량은 Folin-Denis'법을 이용하여 측정하였다[8]. 시료액 0.
성능/효과
3에 나타내었다. Leuconostoc mesenter-oides 4395로 발효했을 경우 30℃에서 활성이 가장 높은 것으로 나타났으나, Lactobacillus sakei 383으로 발효한 경우에는 35 ℃에서 활성이 가장 높은 것으로 나타났다. Fig.
4에 나타내었다. Leuconostoc mesenteroides 4395와 Lactobacillus sa- kei 383로 발효한 추출물들 모두 그 활성은 농도에 의존하여 증가하는 것으로 나타나고, 최대 처리농도인 0.6 mg/ml에서 Leuconostoc mesenteroides 4395와 Lactobacillus sakei 383 발효추출물의 최대 활성이 각각 90.67±0.23와 88.31±0.52%로서 균주간의 유의성이 나타나지 않았으며, 두 결과 모두 대조군인 as- corbic acid 의 최대 활성도의 96.55±0.17%에 근접한 수준으로 나타났기 때문에, 유산균에 의한 발효물의 항산화 활성이 뛰어난 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 Jun 등[13]의 실험에서 밤송이추출물의 Lactobacillus sakei를 이용한 발효시 대조군보다 높게 나왔다는 결과와 일치함을 보였고, Song 등[28]의 톳 발효추출물의 DPPH 라디칼 소거능의 결과와도 일치하였다.
1과 같다. Leuconostoc mesenteroides 4395와 Lactobacillus sakei 383으로 발효한 것은모두 1일부터 4일까지 활성이 증가하다가 5일간 발효했을 때 Leuconostoc mesenteroides 4395가 71.67±0.52%, Lactobacillus sa- kei 383이 70.11±0.67%로 활성이 가장 높았으나, 6일부터는 활성이 점차 낮아지는 것으로 나타났다. 따라서 이후 각 실험에서는 5일간 발효를 기본으로 하였다.
27]. Table 2에 나타난 바와 같이, 발효를 하지 않은 대조 군에서 의총 플라보노이드 함량은 21.69±1.52 mg/g으로 나타났고, Leuconostoc mesenteroides 4395와 Lactobacillus sakei 383으로 발효한 추출물에서는 각각 최고 28.74±0.66 mg/g, 27.72±0.56 mg/g으로 측정되어 유산균을 이용하여 발효했을 때에 발효하지 않은 것에 비해 그 함량이 증가한 것을 알 수 있었다. 또한, 발효온도에 따라 함량의 차이가 나타났었는데, Leuconostoc mesenteroides 4395로 발효한 경우에는 30℃에서 28.
81 mg/g으로 높게 측정되어 유산균을 이용한 발효가 페놀 함량을 증가시키는 것으로 나타났다. 그리고 균 종류 및 발효 온도에 따른 차이도 나타났는데, 즉 Leuconostoc mesenteroides 4395 는 30℃에서 가장 많은 47.55±0.83 mg/g, 그 다음 순으로 25℃ 에서 45.18±1.19 mg/g, 35℃에서 41.36±1.70 mg/g으로 나타났지만, Lactobacillus sakei 383으로 발효 한 경우에는 35℃에서가장 높은 46.51±0.81 mg/g이 측정되었고, 그 다음 순으로 30 ℃에서 44.72±0.49 mg/g, 25℃에서 40.16±0.61 mg/g이었다. 이 결과는 Ha 등[9]에 의해 수행한 유산균 발효의 효과 연구에서 폴리페놀의 함량이 대조군의 15.
56 mg/g으로 측정되어 유산균을 이용하여 발효했을 때에 발효하지 않은 것에 비해 그 함량이 증가한 것을 알 수 있었다. 또한, 발효온도에 따라 함량의 차이가 나타났었는데, Leuconostoc mesenteroides 4395로 발효한 경우에는 30℃에서 28.74±0.66 mg/g으로 가장 높은 함량을 나타냈고, 그 다음으로 25℃에서 27.30±0.73 mg/g, 35℃에서 24.55±0.67 mg/g, 40℃에서 23.85 ±0.55 mg/g로 나타났으며, Lactobacillus sakei 383으로 발효한 경우에는 35℃에서 가장 높은 27.72±0.56 mg/g, 그 다음 순으로 30℃에서 25.74±0.66 mg/g, 25℃에서 24.91±0.40 mg/g, 40 ℃에서 22.21±1.26 mg/g으로 나타났다. 이 결과는 발효온도에 따른 DDPH 라디칼 소거능과 총 페놀함량의 변화와 유사한경향을 보였다.
13 mg/g으로 40% 정도 증가했다고 보고한 연구 결과와 유사함을 나타내었다. 발효물에서 총 페놀의 함량이 증가한 결과는 DPPH 라디칼 소거능 측정의 결과와 유사함을 보이는 것으로 보아 총 페놀의 함량이 DPPH 라디칼 소거능과 관련되어 있는 것으로 추정되었다. Lee 등의 연구[20]에 따르면 DPPH 라디칼 소거능과 총 폴리페놀의 함량의 상관성이 높다는 결과가 보고되었으며, Song 등[28]은 유산균 발효에 의하여 DPPH 라디칼 소거능이 증가한 것은 항산화 활성물질인 페놀성 화합물이 증가한 것에 기인한 것으로 추정하였다.
알려져 있다[10, 18]. 어성초 발효추출물에서 총 페놀함량을 측정한 결과를 Table 1에 나타난 바와 같이, 발효를 하지않은 대조군에서는 35.90±0.61 mg/g의 총 페놀함량을 보였지만, Leuconostoc mesenteroides 4395와 Lactobacillus sakei 383으로 발효한 시료에서는 각각 최고 47.55±0.83 mg/g, 46.51±0.81 mg/g으로 높게 측정되어 유산균을 이용한 발효가 페놀 함량을 증가시키는 것으로 나타났다. 그리고 균 종류 및 발효 온도에 따른 차이도 나타났는데, 즉 Leuconostoc mesenteroides 4395 는 30℃에서 가장 많은 47.
27%로 대조군에 비해 미약한 증가를 나타내었다. 이러한 결과는, Leuconostoc mesenteroides 4395와 Lactobacillus sakei 383으로 발효한 경우 SOD 유사 활성의 증가에 큰 영향을 미치지는 않는 것으로 보인다.
참고문헌 (30)
Ames, B. N., Shigenaga, M. K. and Hagen, T. M. 1993. Oxidant, antioxidants, and the degenerative diseases of aging. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 7915-7922.
Bae, E. A., Han, M. J., Kim, E. J. and Kim, D. H. 2004. Transformation of ginseng saponins to ginsenoside Rh2 by acids and human intestinal bacteria and biological activities of their transformations. Arch. Pharm. Res. 27, 61-67.
Blois, M. S. 1958. Antioxidant determination by the use of a stable free radical. Nature 26, 1198-1200.
Cha, J. Y., Jeon, B. S., Park, J. W., Moon, J. C. and Cho, Y. S. 2004. Effect of fermented compositions containing Inonotus obliquus with Houttuynia cordata on growth of human AGS gastric and HCT-15 colon cancer cells. J. Kor. Soc. Appl. Biol. Chem. 47, 202-207.
Cha, J. Y., Kim, S. Y., Jeong, S. J. and Cho, Y. S. 1999. Effects of hesperetin and naringenin on lipid concentration in oratic acid treated mice. Kor. J. Life Sci. 9, 389-394.
Chun, E. Y. 1997. Partial purification of Houttuynia cordata Thunb extract and characterization of its immunological activities in human. MS Thesis. Seoul National University.
Droge, W. 2001. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiol. Rev. 82. 47-95.
Gutfinger, T. 1981. Polyphenols in olive oils. J. Am. Oil Chem. Soc. 58, 996-968.
Ha, J. H., Jeong, M. H., Seo, Y. C., Yong, C. W., Kim, J. S., Kim, H. H., Ahn, J. H. and Lee, H. Y. 2010. Enhancement of Antioxidant Activities of Bark of Berberis koreana Palibin by Lactic Acid Fermentation. Kor. J. Med. Crop Sci. 18, 421-428.
Jeong, H. J., Park, S. B., Kim, S. and Kim, H. K. 2007. Total polyphenol content and antioxidative activity of wild grape (Vitis coignetiae) extracts depending on ethanol concentractions. J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 36, 1491-1496.
Jeong, H. R., Kwak, J. H., Kim, J. H., Choi, G. N., Jeong, C. H. and Heo, H. J. 2010. Antioxidant and neuronal cell protective effects of an extract of Houttuynia cordata Thunb (a culinary hub). Kor. J. Food Preserv. 17, 720-726.
Ju, J. C., Shin, J. H., Lee, S. J., Cho, H. S. and Sung, N. J. 2006. Antioxidative activity of hot water extracts from medicinal plants. Kor. J. Soc. Food Sci. Nutr. 35, 7-14.
Jun, D. H., Cho, W. A., Lee, J. B., Jang, M. J., You, M. S., Park, J. Y., Kim, S. H. and Lee, J. T. 2014. Antioxidant activity of Chestnut (Castanea crenata S.et Z.) bur fermented by Lactobacillus sakei. J. Life Sci. 24, 1193-1199.
Kawaguchi, K., Mizuno, T., Aida, K. and Uchino, K. 1997. Hesperidin as an inhibitor of lipases from porcine pancreas and pseudomonas. Biosci. Biotechnol. Biochem. 61, 102-104.
Kim, K. Y., Chung, D. O. and Chung, H. J. 1997. Chemical composition and antimicrobial activities of Houttuynia cordata Thunb. Kor. J. Food Sci. Technol. 29, 400-407
Lee, E. J. and Bae, J. H. 2011. Study on the alleviation of an alcohol induced hangover and the antioxidant activity by mulberry fruit. Kor. J. Food Nutr. 24, 204-209.
Lee, J. M., Chang, P. S. and Lee, J. H. 2007. Comparison of oxidative stability for the thermally-oxidezed vegetable oils using a DPPH method. Kor. J. Food Sci. Technol. 39, 133-137.
Lee, K. D., Kim, J. S., Bae, J. O. and Yoon, H. S. 1992. Antioxidative effectiveness of water extract and ether in wormwood (Artemisia montana pampan). J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 21, 17-22.
Lee, S. C. 1992. A study on in vitro and pepsin digestibility of Robinia Pseudo-acacia Pueraria Thunbergiana and Vicia angustifolia. Master's Thesis. Won-Kwang University.
Lee, S. E., Kim, Y. S., Kim, J. E., Bang, J. K. and Seong, N. S. 2004. Antioxidant activity of Ulmus davidiana var. Jiponica N and Hemipteleae davidii P. Kor. J. Med. Crop Sci. 12, 321-327.
Lee, S. H., Kang, K. M., Park, H. J. and Baek, L. M. 2009. Physiological characteristics of medicinal plant extracts for use as functional materials in seasoning sauce for pork meat. Kor. J. Food Sci. Technol. 41, 100-105.
Liu, R. H. 2003. Health benefits of fruits and vegetables are from additive and synergistic combinations of phytochemicals. Am. J. Clin. Nutr. 78, 517-520.
Marklund, S. and Marklund, G. 1974. Involvement of the superoxide anion radical in the autoxidation of pyrogallol and a convenient assay for superoxide dismutase, Eur. J. Biochem. 47, 469-474.
McCord, J. M. and Fridovich, I. 1969. Superoxide dismutase an enzymic function for erythrocuperin (hemocuprein). J. Biol. Chem. 244, 6049-6055.
Mello, B. C. B. S., Petrus, J. C. C. and Hubinger, M. D. 2010. Concentration of flavonoids and phenolic compounds in aqueous and ethanolic propolis extracts through nanofiltration. J. Food Engineering 96, 533-539.
Park, S. J., Seong, D. H., Park, D. S., Kim, S. S., Gou, J., Ahn, J. H., Yoon, W. B. and Lee, H. Y. 2009. Chemical compositions of fermented Codonopsis lanceolata. Kor. J. Soc. Food Sci. Nutr. 38, 396-400.
Son, H. S., Kim, H. S., Kwon, T. B. and Ju, J. S. 1992. Isolation, purification and hypotensive effect of bioflavonoids in Citrus sinensis. Kor. J. Soc. Food Nutr. 21, 136-142.
Song, H. S., Eom, S. H., Kang, Y. M., Choi, J. D. and Kim, Y. M. 2011. Enhancement of the antioxidant and anti-inflammatory activity of Hizikia fusiforme water Extract by lactic acid bacteria fermentation. Kor. J. Aquat. Sci. 44, 111-117.
Song, J. H., Kim, M. J., Kwon, H. D. and Park, I. H. 2003. Antimicrobial activity of fractional extracts from Houttuynia cordata root. J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 32, 1053-1058.
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