[논문]꽃송이버섯 발효물의 항산화 활성 및 폴리페놀 함량 변화

양승화; 이용조; 김다송; 신현재

doi:10.14480/jm.2019.17.4.268

꽃송이버섯 발효물의 항산화 활성 및 폴리페놀 함량 변화
Antioxidant activity and polyphenol content of fermented Sparassis latifolia extracts 원문보기

Journal of mushrooms = 한국버섯학회지, v.17 no.4, 2019년, pp.268 - 274

양승화 (조선대학교 대학원 화학공학과) , 이용조 (광주여자대학교 산학협력단) , 김다송 (조선대학교 대학원 화학공학과) , 신현재 (조선대학교 대학원 화학공학과)

초록
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본 논문에서는 꽃송이버섯을 4종의 유산균(Lactobacillus plantarum subsp. plantarum, L. acidophilus, L. helveticus, L. delbrueckii subsp. bulgaricus)을 사용해 발효를 하였다. 발효된 꽃송이버섯 발효물을 항산화 활성(DPPH free radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity, Hydroxy radical scavenging activity), SOD activity, 총 폴리페놀 함량(TPC), HPLC 분석, protease 활성을 동해 발효 전 후 생리활성 변화를 확인하였다. 꽃송이버섯 발효물의 항산화 활성은 IC50 28.09-64.46 ㎍/mL, SOD 활성은 IC50 15.75-39.42 ㎍/mL, TPC는 57.66-100.43 GAE ㎍/mL 와 85.25-110.68 ㎍/mL 로 확인되었다. 꽃송이버섯 추출물의 항산화 활성보다 약 8배 이상 증가된 결과로 확인되었다. 또한 꽃송이버섯 발효물의 HPLC 분석 결과는 ascorbic acid, gallic acid, chlorogenic acid의 함량이 높게 확인되었으며, protease 활성 또한 발효물의 활성이 높은 것으로 확인되었다. Lactobacillus 균주들의 작용에 의하여 꽃송이버섯이 발효되면서 폴리페놀류가 증가하여 생리활성이 꽃송이버섯 추출물에 비해 증가한 것으로 추측된다. Lactobacillus 균중에서 L. helveticus 균주로 발효된 꽃송이버섯 발효물은 가장 높은 활성을 나타냈으며, 꽃송이버섯을 발효하는데 있어 L. helveticus 균주가 가장 적합한 균주로 확인되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Sparassis latifolia is a useful medicinal mushroom that has recently gained popularity in Asia. It has a rich flavor and is a good source of nutrients contains a large number of polyphenols for a functional food or dietary supplement. In addition, S. latifolia is rich in beta-glucan and gamma-aminobutyric acid (GABA). These two compounds have been reported to show immune-stimulating and anticancer effects by numerous studies. In this study, four species of lactic acid bacteria (Lactobacillus plantarum subsp. plantarum, L. acidophilus, L. helveticus, and L. delbrueckii subsp. bulgaricus) were used to ferment the fruiting body of S. latifolia. Fermented S. latifolia extracts were found to have a higher polyphenol content and antioxidant activity following fermentation as well as increased protease activity.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Actioxidnat activity results and total polyphnol contents of Sparassis latifolia extract (S0) and fermentated S. latifolia extracts 1-4 (S1, S2, S3, S4)
그림 Fig. 1. DPPH free radical scavenging acivtivity result of S. latifolia extract (S0) and fermentated S. latifolia extracts 1-4 (S1, S2, S3, S4).
그림 Fig. 2. ABTS scavenging activity results of S. latifolia extract (S0) and fermentated S. latifolia extracts 1-4 (S1, S2, S3, S4).
그림 Fig. 3. Hydroxyl radical activity results of S. latifolia extract (S0) and fermentated S. latifolia extracts 1-4 (S1, S2, S3, S4).
그림 Fig. 4. High-performance liquid chromatography (HPLC) chromatograms of (A) S4, (B) S3, (C) S2, (D) S1, (E) S0 and (F) standard (1: ascorbic acid, 2: gallic acid, 3: catechin, 4: chlorogenic acid, 5: quercetin).
표 Table 2. Quantitative analysis result of S. latifolia extract (S0) and fermentated S. latifolia extracts 1-4 (S1, S2, S3, S4)
그림 Fig. 5. Comparison of protease activity of S. latifolia extract (S0) and fermentated S. latifolia extracts 1-4 (S1, S2, S3, S4).
표 Table 3. L-tyrosine content(HUT, SAP, Plant) results of S. latifolia extract (S0) and fermentated S. latifolia extracts 1-4 (S1, S2, S3, S4). Samples conc.: 50 mg/mL

AI 본문요약
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문제 정의

2016). 따라서 본 연구에서는 발효를 통해 꽃송이버섯 폴리페놀 함량 및 다양한 생리 활성 물질의 함량을 증대시키고자 하였으며, 4가지 종류의 유산균(Lactobacillus plantarum subsp. plantarum, L. acidophilus, L. helveticus, L. delbrueckii subsp.bulgaricus)을 사용하여 꽃송이버섯을 발효를 진행하였다 . 또한 발효된 꽃송이 버섯 추출물과 발효 전 꽃송이버섯 추출물의 항산화 활성 및 총 폴리페놀 함량 변화를 비교 분석하고자 하였다.
bulgaricus)을 사용하여 꽃송이버섯을 발효를 진행하였다 . 또한 발효된 꽃송이 버섯 추출물과 발효 전 꽃송이버섯 추출물의 항산화 활성 및 총 폴리페놀 함량 변화를 비교 분석하고자 하였다.

제안 방법

12-16 시간 동안 암소에 방치하고 radical stock solution은 희석된 용액 800 μL에 농도별로 제조된 sample 200 μL씩을 가하여 15분 동안 방치 후 흡광도를 측정하였다(Lee et al. 2005).
Protease 효소 활성은 식약처에 고시된 3가지 방법인 HUT, SAP, Plant 방법을 사용하여 꽃송이버섯 발효물의 protease 효소 활성을 확인하였다.
SAP법은 가수분해 되지 않은 기질은 trichloroacetic acid 로 침전시켜 여과에 의해 제거하고 여액에 남아 있는 casein 양을 흡광도 값으로 측정하였다. 기질용액 10 mL을 항온조에서 15분간 항온 시킨 후 시험용액 2 mL을 가하여 흔들어 혼합하고 30분간 반응 시켰다.
SOD 활성은 xanthine -xanthine oxidase system을 nitroblue tetrazolium (NBT)로 발색시킨 19160 SOD determination kit (Sigma, Switzerland)를 이용하여 측정하였다. 반응조 건은 완충액 19 mL 에 기질 1 mL (WST solution)을 섞은 다음 희석용 완충액 25 mL에 효소용액 15 μL를 섞어반응시켰다(Choi et al.
기준 물질로 gallic acid 와 quercetin을 사용하였으며, 각각 GAE μg/mL, QUE μg/mL 로 함량을 나타내었다.
꽃송이버섯 추출물과 꽃송이버섯 발효물에 함유되어 있는 polyphenol을 HPLC 분석을 통하여 확인하였다(Table 2 and Fig. 4). HPLC 분석결과 꽃송이버섯 추출물에 함유되어 있는 polyphenol과 꽃송이버섯 발효물에 함유되어 있는 polyphenol이 다르다는 것이 확인되었다.
Plant 법은 기질 5 mL 을 15분간 항온 시킨 후 시험용액 2 mL, 표준용액 2 mL을 각각 가하여 흔들어 섞고 다시 항온조에서 60분간 항온 시킨 후 각각의 시험관에 trichloroacetic acid 3 mL을 넣어 반응을 정지 시켰다. 반응이 정지된 시험관 모두를 30분간 항온조에서 배양하여 단백질을 완전히 응고시킨 다음 반응이 정지된 각 sample을 12,000 rpm에서 7분간 원심분리하고 상등액을 취하여 285 nm 에서 흡광도 값을 측정 하였다.
발효 조건은 100 mL MRS broth 에 꽃송이버섯 powder가 5% (w/v)가 되도록 첨가하여 MRS broth 에서 5시간 배양시킨 4종의 Lactobacillus를 5 mL 각각 접종하고 37 ℃, anaerobic 상태의 Incubator (HANBAEK CO., HB-201SL)에서 3일간 발효를 진행하였고 2일의 숙성기 간을 가졌다. 발효가 끝난 발효물은 12,000 rpm, 4℃에서 1시간 동안 원심분리하여 상등액과 침전물을 분리하였다.
본 실험에서는 Jeong 등의 방법 (Jeong et al., 2009)을 변형하여 측정하였다. 증류수에 용해한 7 mM의 ABTS potassium persulfate 2.
이동상으로 6% acetic acid in 2 mM sodium acetate solution(A), acetonitrile(B)를 사용하였고, 유량은 1 mL/min, 컬럼 오븐 온도는 40℃, 검출기 파장은 280 nm이다. 이동상 B를 기준으로 gradient를 주면서 분석을 진행하였으며, 0-15% (B) in 0-45 min; 15-30% (B) in 45-60 min; 30-50% (B) in 60-65 min; 50-100% (B) in 65-70 min; 100-0% (B) in 70-80 min 조건으로 분석하였다. 총 분석시간은 80 min 이고, 주입량은 20 μL이었다(Taso et al.
총 폴리페놀 함량을 측정하기 위해 꽃송이버섯 발효물과 2M Folin-ciocalteu phenol 시약(Sigma-Aldrich, USA)을 10배 희석한 용액과 2% Na₂CO₃수용액(2:98, w/v)을 각각 1:1:1 비율로 섞어서 암실에서 30분 동안 반응을 시켰다. UV-spectrometer를 이용하여 750 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다(Choi et al.
3% H₂O₂ 와 혼합하였다. 혼합물을 실온에서 30분 동안 반응시킨 후 흡광도를 SCINCO UV-Vis spectrophotometer (Seoul, Korea)을 이용하여 510 nm에서 측정하였다(Sanchez-Moreno 2002).

대상 데이터

HPLC는 Simadzu(Japan)사의 LC20A를 사용하였으며, 분석 컬럼은 PRONTOSIL 120-5-C18 SH (250×4.6 mm, 5.0 μm particle size) 컬럼을 사용하였다.
delbrueckii subsp. bulgaricus (KCTC 3635) 총 4종의 lactobacillus를 한국생명공학연구원 미생물자원센터에서 분양 받았고, 위의 균주명 순서대로 ①LP3105, ②LA3140, ③LH3545, ④LB3635 로 표시하였다.
2010). 양성 대조군으로는 gallic acid (Sigma, USA)를 사용하였고, 농도범위는 0.1-0.4 mg/mL 로 측정 하였다.
2005). 양성대조군으로는 gallic acid (Sigma, USA)를 사용하였고, 농도범위는 0.025-0.1 mg/mL 로 측정하였다.

데이터처리

실험결과는 IBM SPSS Statistics version 23을 이용하여 통계분석을 실시하였으며, 일원분산분석법(one-way ANOVA)과사후검정(Duncan’s multiple range test)을 통하여 group 간의 유의적 차이를 검정하였다. ANOVA 검정에서 유의성이 확인되지 않은 결과는 사후검정을 실시하지 않았다. 모든 결과의 분석은 신뢰도 95% 구간에서 실시하였다.
실험결과는 IBM SPSS Statistics version 23을 이용하여 통계분석을 실시하였으며, 일원분산분석법(one-way ANOVA)과사후검정(Duncan’s multiple range test)을 통하여 group 간의 유의적 차이를 검정하였다.
항산화활성, 효소활성 등 모든 결과는 3회 이상 반복 실험을 통하여 평균값과 표준편차를 계산하였다. 실험결과는 IBM SPSS Statistics version 23을 이용하여 통계분석을 실시하였으며, 일원분산분석법(one-way ANOVA)과사후검정(Duncan’s multiple range test)을 통하여 group 간의 유의적 차이를 검정하였다.

성능/효과

4가지 균주로 발효시킨 꽃송이버섯 발효물의 IC50는 각각 51.26, 58.22, 28.09, 62.21 μg/mL로 확인 되었으며, 4가지 균주로 접종하여 발효시킨 꽃송이버섯 실험군인 S3의 활성이 높게 확인되었다.
4). HPLC 분석결과 꽃송이버섯 추출물에 함유되어 있는 polyphenol과 꽃송이버섯 발효물에 함유되어 있는 polyphenol이 다르다는 것이 확인되었다. 꽃송이버섯 추출물 HPLC 분석결과에서는 gallic acid, chlorogenic acid, quercetin 이 확인되었으나, 꽃송이버섯 발효물에서는 ascorbic acid, gallic acid, chlorogenic acid가 확인되었다.
21 μg/mL로 확인 되었으며, 4가지 균주로 접종하여 발효시킨 꽃송이버섯 실험군인 S3의 활성이 높게 확인되었다. Hydroxyl radical 소거능 실험결과 역시 꽃송이버섯 추출물 보다 꽃송이버섯 발효물의 활성이 3배 이상 높은 것으로 확인되었다(Table 1 and Fig. 3). 특히 전체 실험군 중 꽃송이버섯을 L.
delbrueckii subsp. bulgaricus 4종의 균주로 접종하여 발효시킨 꽃송이버섯 발효물의 항산화 활성이 꽃송이버섯 추출물의 항산화 활성보다 높게 확인되었다. 전체 실험군 중에서 4가지 균주로 꽃송이버섯을 발효시킨 실험군의 SOD 활성이 높은 것으로 나타났으며, L.
delbrueckii subsp. bulgaricus종의 균주로 접종하여 발효시킨 꽃송이버섯 발효물의 항산화 활성이 꽃송이버섯 추출물의 항산화 활성보다 높게 확인되었다(Table 1 and Fig. 1). 꽃송 이버섯 추출물 보다 꽃송이버섯 발효물의 DPPH free radical 소거능이 3배 이상 높은 것으로 확인되었다.
1). 꽃송 이버섯 추출물 보다 꽃송이버섯 발효물의 DPPH free radical 소거능이 3배 이상 높은 것으로 확인되었다. 특히 전체 실험군 중 꽃송이버섯을 L.
HPLC 분석결과 꽃송이버섯 추출물에 함유되어 있는 polyphenol과 꽃송이버섯 발효물에 함유되어 있는 polyphenol이 다르다는 것이 확인되었다. 꽃송이버섯 추출물 HPLC 분석결과에서는 gallic acid, chlorogenic acid, quercetin 이 확인되었으나, 꽃송이버섯 발효물에서는 ascorbic acid, gallic acid, chlorogenic acid가 확인되었다. 이는 총 폴리페놀 함량과는 다른 결과로 꽃송이버섯을 발효시키면서 Lactobacillus균의 작용에 의하여 chlorogenic acid와 ascorbic acid가 생성 되는 것으로 판단된다.
96 μg/mL 이었다. 꽃송이버섯 추출물과 꽃송이버섯 발효물의 ABTS radical 소거능을 확인한 결과 꽃송이버섯 발효물의 항산화 활성이 꽃송이 버섯 추출물의 항산화 활성보다 4배 이상 높은 것으로 확인되었다(Table 1 and Fig. 2). 4가지 균주로 발효시킨 꽃송이버섯 발효물의 IC₅₀는 각각 51.
꽃송이버섯 추출물과 꽃송이버섯 발효물의 총 폴리페놀 함량을 확인한 결과 꽃송이버섯 발효물의 총 폴리페놀 함량이 추출물보다 최대 2배 이상 함유 된 것으로 확인되었다. 이 중 4종의 꽃송이버섯 발효물 중에서 L.
ANOVA 검정에서 유의성이 확인되지 않은 결과는 사후검정을 실시하지 않았다. 모든 결과의 분석은 신뢰도 95% 구간에서 실시하였다.
젖산균은 고분자 탄수화물 가수분해 효소인 α-amylase, β-amyloglucosidase 뿐만 아니라 cellulose에 대한 가수분해능을 나타내는 β-glucosidase, 복합 올리고당류를 분해할 수 있는 α-galactosidase 등을 생성한다고 알려져 있으며, 단백질 분해효소인 protease 를 생성하여 가수분해물을 만들어 낸다. 본 실험에서 꽃송이버섯 발효물의 protease의 활성을 측정하였는데 HUT, SAP, Plant 방법 모두에서 높은 효소활성 결과를 나타내었다(Table 3 and Fig. 5).
이 중 4종의 꽃송이버섯 발효물 중에서 L. helveticus 균주로 접종하여 발효시킨 꽃송이버섯 발효물의 폴리페놀 함량이 가장 높게 측정 되었으며, gallic acid 100.43 μg/mL, quercetin 110.68 μg/mL 로 확인되었다.
19 μg/mL 이었다. 이와 같은 결과는 DPPH, ABTS 방법에서 S3의 항산화 활성이 가장 높았던 결과와 일치하며, 4종의 균주 중에서 L. helveticus 균주를 접종하여 꽃송이버섯을 발효시켰을 때 항산화 활성이 높아지는 것을 확인 할 수 있다. 기존의 연구에서 꽃송이버섯에 함유되어 있는 폴리페놀류의 물질들은 산화성 자유라디칼과 반응하여 산화력을 억제시키는 역할을 한다고 보고되어 있다(Moradali et al.
2016). 이와 같은 결과는 본 연구에서 진행하였던 결과와 유사하며, 유산균 발효 후 총 polyphenol과 flavonoid 함량 증가로 항산화 활성이 증가했을 것으로 판단된다.
2006). 이와 같은 결과는 본 연구에서 진행한 꽃송이버섯 발효물의 HPLC 분석결과와 유사하며, 발효시 폴리페놀의 종류 및 함유량의 변화가 있음을 확인할 수 있었다. 추후 다양한 발효 균주에 따른 생리활성을 측정하여 폴리페놀의 종류 및 함량 변화를 검증할 필요가있다고 생각되며, 생물전환공정을 통해 항산화 활성과 같은 기능성을 증가시켜 그 효능을 극대화 시킬 수 있는 생리활성 연구도 진행되어야 한다.
전체 실험군 중에서 4가지 균주로 꽃송이버섯을 발효시킨 실험군의 SOD 활성이 높은 것으로 나타났으며, L. helveticus 균주로 발효시킨 꽃송이버섯 발효물의 IC50 은 15.75 μg/mL으로 확인되었다.
이는 총 폴리페놀 함량과는 다른 결과로 꽃송이버섯을 발효시키면서 Lactobacillus균의 작용에 의하여 chlorogenic acid와 ascorbic acid가 생성 되는 것으로 판단된다. 총 폴리페놀 함량은 추출물 속에 함유되어 있는 polyphenol 류를 정성적으로 확인하는 실험이고, HPLC 분석은 한가지 화합물을 정량적으로 확인 가능한 실험으로 두 실험사이에 상이한 결과를 나타낸 것으로 판단된다. 기존의 연구 결과를 보면 꽃송이버섯 추출물에서 benzoic acid, ρ-hydroxybenzoic acid, protocatechuic acid, gallic acid, gentisic acid, kaempferol, naringenin 등의 화합물이 함유되어 있다고 알려져 있다(Ferreira et al.
특히 전체 실험군 중 꽃송이버섯을 L. helveticus 균주로 접종 하여 발효시킨 S3의 항산화 활성이 가장 높은 것으로 확인 되었으며, IC50값은 49.96 μg/mL 이었다.
특히 전체 실험군 중 꽃송이버섯을 L. helveticus 균주로 접종하여 발효시킨 S3의 항산화 활성이 가장 높은 것으로 확인되었으며, IC50 값은 28.19 μg/mL 이었다.

후속연구

68 μg/mL 로 확인되었다. 이와 같은 결과는 천연물 기준으로 보았을 때 매우 높은 폴리페놀 함량에 해당하며, 추후 발효 균주나 추출 방법을 달리하여 폴리페놀 함량증대를 위한 추가 연구가 필요하다고 사료된다.
이는 pesin에 의한 카제인 가수분 해물로부터 합성된 펩타이드가 radical에 대하여 소거 활성을 나타내기 때문이다. 최근 단백질 유래 펩타이드의 생리활성 기능에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있으나연구자의 실험조건, 사용된 효소, 생성된 펩타이드의 분자량 및 분석 방법이 상이한 결과를 나타내므로 향후 꽃송 이버섯 발효물을 한외여과막을 이용해 유단백질 분리와 SDS-전기영동을 통하여 유단백질 가수분해물의 특성에 대해 확인할 필요가 있다.
이와 같은 결과는 본 연구에서 진행한 꽃송이버섯 발효물의 HPLC 분석결과와 유사하며, 발효시 폴리페놀의 종류 및 함유량의 변화가 있음을 확인할 수 있었다. 추후 다양한 발효 균주에 따른 생리활성을 측정하여 폴리페놀의 종류 및 함량 변화를 검증할 필요가있다고 생각되며, 생물전환공정을 통해 항산화 활성과 같은 기능성을 증가시켜 그 효능을 극대화 시킬 수 있는 생리활성 연구도 진행되어야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폴리페놀이란 무엇인가?	2008). 폴리페놀(polyphenol)은 식물 내에 존재하는 페놀화합물의 총칭으로써, 식물이 자라면서 여러 가지 유해환경으로부터 자신을 보호하는 물질이다. 폴리페놀은 화학적으로 벤젠 고리에 하이드록 실기(hydroxyl group) 를 한개 또는 그 이상을 가진 화합 물로써, 자외선 또는 특정 병원균에 대해 방어하는 메커니즘에 관여한다.
	꽃송이버섯의 특징은?	2014). 꽃송이버섯에는 β-gulcan과 더불어 다양한 phenolic compound가 많이 함유되어 있는데, 그중 veratric acid와 같은 benzoic acid 계열의 성분을 다른 약용 버섯에 비해 많이 함유하고 있는 것으로 보고되었다(Kim et al. 2008).
	식용 폴리페놀의 효능은?	2014). 플라보노이드와 같은 페놀화합물을 다량 포함하고 있으며, 이러한 성분들은 산화적 스트레스에 의해서 발생되는 위궤양과 경련의 예방, 암, 심장질환 및 각종 퇴행성 질병들의 예방과 감소함이 보고 되었다(Choi et al. 2015).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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