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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 유산균으로 황기 잎을 발효하여 기능성뿐만 아니라 이용성을 증가시킨 식품 개발과 더불어 다양한 용도로 쓰일 수 있는 소재를 개발하기 위한 기초자료로 제공하고자 하였다.
- 6 사이인 것을 고려하여 이를 적정 pH로 보고 유산균 발효 시험에 사용하였다 (Table 1). 본 연구는 균주 접종에 의한 황기 잎 내 생리활성의 변화를 확인하는 것으로, 균주를 접종할 시료는 해당 균주의 생육이 가능할 조건이어야 하는 것이 기본 전제이다 (Bae et al., 2004).
제안 방법
- 2 ㎖ 첨가하였다. 1분간 상온에서 반응시킨 후 증류수를 3.24 ㎖를 첨가한 후 잘 혼합하여 microplate reader (Biotek Syergy Mx, Biotek Instruments Inc., VT, USA)로 510 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 quercetin (Sigma-Aldrich Co.
- 2, 2-Diphenyl-1-picryl-hydrazyl-hydrate (DPPH) radical에 대한 Blois 등 (1958)에 의한 방법을 변형하여 측정하였다. 각 농도별로 조제 한 시료 0.
- Columne ACQUITY HPLC BEH C18 (1.7㎛, 2.1㎜× 50 ㎜, Waters Co., Miliford, MA, USA), mobile phase 조성은 solvent A는 0.5%의 acetic acid를 포함한 water를 혼합하여 사용하였으며 solvent B의 경우 acetonitrile를 사용하였고, flow rate 및 column 온도는 각각 0.5 ㎖/min, 30℃, 검출 파장은 280㎚로 detector는 Photodiode array detector ELSD signal (Waters 204, Waters Co., Miliford, MA, USA)를 사용하여 검출하였다.
- DPPH 라디칼 소거 활성능이 유리라디칼이 제거되는 원리를 이용한다면, ABTS 라디칼 소거능은 양이온 라디칼이 제거되는 것을 이용하므로 두 종류의 라디칼 소거능 확인의 필요가 있을 것으로 사료되어 실험 진행하였고 발효 황기 잎의 ABTS 라디칼 소거능의 결과는 다음과 같다. 대조군 68.
- HPLC에서 나타난 peak area의 3회 반복 평균값을 취한 후 표준품의 양과 peak area사이의 상관관계를 도출하여 검량선을 작성하여 계산하였다 (Jang et al., 2016).
- , Tokyo, Japan)를 이용하여 수분 함량을 50%로 조정하였다. L. brevis, L. mesenteroides, L. plantarum을 계대 배양한 뒤 초기균수를 1 ×106/㎖ 접종하여 37℃의 incubater (VS-1203PFHLN, Vision Scientific Co., Ltd., Daejeon, Korea)에서 48 시간 동안 배양하며 발효시켰다.
- 측정하였다. 각 농도별로 조제 한 시료 0.2 ㎖에 0.2mM의 DPPH 용액 0.8 ㎖를 가하여 혼합한 뒤 상온에서 30 분간 반응시킨 후 microplate reader (Biotek Syergy Mx, Biotek Instruments Inc., VT, USA)를 이용하여 517 ㎚에서 흡광도를 측정하였고, 각 시료를 3회 반복 측정하여 평균값을 구하였다. DPPH radical 소거능은 시료 용액의 첨가구와 무첨가구 사이의 흡광도의 차이를 아래와 같이 백분율로 나타내었다.
- 동결 건조한 발효 황기 잎을 사용하여 물 추출물을 제조하였다. 물 추출물의 제조는 다음과 같다.
- , Miliford, MA, USA)를 이용하여 분석하였다. 발효 황기 잎 추출물을 희석하여 0.45㎛ PVDF membrane filter (Waters Co., Miliford, MA, USA)를 여과한 것을 시험용액으로 하였고, columne YMC-PACK Polyamine II (5 ㎛, 4.6 ㎜ × 250 ㎜, YMC Co., Ltd., Kyoto, Japan)을 사용하였으며, mobile phase는 acetonitrile:water 혼합액 (75:25, v/v), flow rate는 1.0 ㎖/min, detector는 ELSD signal (Waters 2414, Waters Co., Miliford, MA, USA)를 사용하여 분석하였다.
- 발효 황기 잎의 이소플라본 성분 함량을 측정하였다. 본 실험에서는 황기 잎에 존재하는 이소플라본 성분인 calycosin-7-o-β-d-glucoside, ononin, calycosin, formononetin을 HPLC로 분석을 통해 확인하였다.
- 발효 황기 잎의 추출물 시료의 성분은 HPLC (Waters 2998, Waters Co., Miliford, MA, USA)를 이용하여 분석하였다. 발효 황기 잎 추출물을 희석하여 0.
- 발효 황기 잎의 이소플라본 성분 함량을 측정하였다. 본 실험에서는 황기 잎에 존재하는 이소플라본 성분인 calycosin-7-o-β-d-glucoside, ononin, calycosin, formononetin을 HPLC로 분석을 통해 확인하였다.
- 유리당 분석은 HPLC (Waters 2414, Waters Co., Miliford, MA, USA)를 이용하여 분석하였다. 발효 황기 잎 추출물을 희석하여 0.
- 15로 가장 낮은 값을 나타내었다. 일반적으로 유산균 배양에 많이 사용되는 MRS배지의 pH가 6.2-6.6 사이인 것을 고려하여 이를 적정 pH로 보고 유산균 발효 시험에 사용하였다 (Table 1). 본 연구는 균주 접종에 의한 황기 잎 내 생리활성의 변화를 확인하는 것으로, 균주를 접종할 시료는 해당 균주의 생육이 가능할 조건이어야 하는 것이 기본 전제이다 (Bae et al.
- 총 페놀성 화합물 함량의 측정은 페놀성 물질인 phosphomolybdic acid와 반응하여 청색을 나타내는 원리를 이용한 Folin-Denis 방법을 응용하여 측정하였다 (Kim et al., 1993). 황기 잎 추출물 시료를 0.
- 황기 잎은 세척한 것을 음건하여 5 분간 찌고 1시간 건조하는 과정을 거친 후, 균주를 같은 조건에서 접종하기 위해 적외선 수분 측정기 (MS-70, AND Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 수분 함량을 50%로 조정하였다. L.
- 4)로 희석하여 사용하였다. 희석된 용액 950 ㎕ 에 추출물 50㎕를 가하여 암소에서 10 분간 반응시킨 후 microplate reader (Biotek Syergy Mx, Biotek Instruments Inc., VT, USA)로 732 ㎚에서 흡광도를 측정하였다.
대상 데이터
- 균을 배양한 황기 잎은 -80℃ 초저온냉동기 (deep freezer, Ilsin BioBase Co., Ltd., Dongducheon, Korea)에서 24 시간 동결시킨 후 동결건조기 (freeze dryer, Ilsin BioBase Co., Ltd., Dongducheon, Korea)에서 72 시간 동안 동결 건조시킨것을 분쇄하여 시료로 사용하였다.
- 대조군의 경우 fructose 117.55 ㎎/100g, glucose 21.99 ㎎/ 100g, sucrose 9.87 ㎎/100g이 검출되었다. L.
- 본 실험에 사용된 균주는 국립농업과학원 발효가공식품과 (Wanju, Korea)에서 분리한 Lactobacillus brevis E3-8 (KACC 92213P), Leuconostoc mesenteroides N12-4, L. plantarum N56-12를 사용하였으며, 황기 (Astragalus membranaceus Bunge) 잎은 전북 익산에서 2017년에 재배되어 1 년 7 개월 동안 생육시킨 개체의 잎을 채취하여 농촌진흥청 원예 특작 과학원 약용작물과 (Eumseong, Korea)에서 확인 후사용하였다.
- , VT, USA)로 510 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 quercetin (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 사용하여 표준 곡선을 구해 정량하였다.
데이터처리
- 나타내었다. 각 실험결과에 대한 통계분석은 SPSS 25.0 program (Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 ANOVA를 실시한 후 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT)방법을 사용하여 각 처리구간의 유의적 차이를 검증하였다 (p < 0.05).
- 본 실험의 결과는 3회 반복 실험을 실시한 뒤 평균과 표준편차로 나타내었다. 각 실험결과에 대한 통계분석은 SPSS 25.
성능/효과
- 87 ㎎/100g이 검출되었다. L. brevis, L. mesenteroides, L. plantarum을 발효한 실험군의 유리당 함량은 모두 감소하였다. L.
- 8 배 감소하였다. L. brevis로 발효한 실험군은 sucrose가 2.06 ㎎/100g으로 가장 낮은 함량을 보였다 (Table 4).
- plantarum을 발효한 실험군의 유리당 함량은 모두 감소하였다. L. mesenteroides로 발효한 실험군은 fructose와 glucose가 각각 117.55 ㎎/100g, 4.59 ㎎/100g으로 가장 낮은 함량을 나타내었고, glucose는 대조구에 비해 4.8 배 감소하였다. L.
- 대조구에서는 4.51 ㎎/㎖의 총 페놀함량을 보였지만 L. mesenteroides는 발효한 실험군에서는 6.46 ㎎/㎖로 증가하였다. L.
- 대조군 42.2%에 비해 발효 황기 잎의 결과가 L. brevis 51.02%, L. mesenteroides 64.33%, L. plantarum 50.78%로 모두 증가하였으며, L. mesenteroides 로 발효한 실험군이 가장 높은 활성을 나타내었다 (Table 2). 폴리페놀 함량이 증가하면 항산화 등의 생리활성이 비례적으로 증가한다고 보고되고 있으며(Imai et al.
- 대조군 68.44%에 비해 발효 황기 잎의 결과가 L. brevis 75.66%, L. mesenteroides 87.08%, L. plantarum 79.55%로 모두 증가하였으며, L. mesenteroides로 발효한 실험군이 가장 높은 활성을 나타내었다 (Table 2).
- 대조군에서의 총 플라보노이드 함량은 4.08 ㎎/㎖으로 나타났고, L. mesenteroides는 발효한 실험군에서는 5.39 ㎎/㎖로 가장 높았다. L.
- 86 ㎎/100g으로 나타내었다. 발효 황기 잎의 calycosin과 formononetine 대조구에 비해 모두 증가 하였으며, L. mesenteroides로 발효한 실험군이 각각 9.93 ㎎/100g, 5.41 ㎎/100g으로 가장 높게 증가하였다. 또한 ononine 모든 실험군에서 유사하게 증가하였다.
- 발효 황기 잎의 산도는 발효 후에 증가함을 보였고, L.brevis로 발효한 실험구의 산도가 0.40%로 가장 높은 값을 보였다. 산도의 증가는 유산균 배양에 의해 생성된 유기산과 미생물의 유기물 분해 시 발생하는 적은 양의 옥살산, 젖산 및 아세트산 등이 생성되어 (Kim and Bae, 1999) 잡균의 생육을 저해시킬 뿐만 아니라, 잡균에 의한 오염 방지 및 추출물의 저장성이 향상될 것으로 기대된다.
- 발효한 실험군에서 총 페놀의 함량이 증가한 결과는 DPPH 라디칼 소거능 측정의 결과와 유사함을 보여 총 페놀의 함량이 DPPH 라디칼 소거능과 상관성이 있다고 추정되었다. Lee 등 (2004)은 DPPH 라디칼 소거능은 총 폴리페놀의 함량과 관련이 높다고 보고하였으며, Song 등 (2011)은 유산균 발효에 의하여 DPPH 라디칼 소거능이 증가한 것이 페놀성 화합물의 증가에 의해 기인한 것으로 추정된다고 보고한 바 있다.
- 분석 결과 대조구의 calycosin-7-o-β-d-glucoside, ononin, calycosin, formononetine 각각 71.89㎎/100g, 0.97㎎/100g, 5.41 ㎎/100g, 0.86 ㎎/100g으로 나타내었다. 발효 황기 잎의 calycosin과 formononetine 대조구에 비해 모두 증가 하였으며, L.
- 이러한 결과는 DPPH 라디칼 소거 활성에서 발효한 황기잎이 발효하지 않은 황기 잎 대비 증가한다는 결과와는 일치하나, DPPH 라디칼 소거 활성과 비교하여 제거 능력이 다소 높은 것으로 나타났다. 이러한 소거능의 차이는 측정방법의 차이로 사료된다.
- , 2019). 이와 같이 발효한 황기 잎의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량이 증가함은 L. brevis, L. mesenteroides와 L. plantarum의 대사과정을 통한 생물 전환을 통해 이루어졌을 것으로 판단하였다.
후속연구
- Im 등 (2010)의 당분해효소를 이용하여 배당체 형태의 황기 성분을 aglycon형태로 전환한 연구결과 및 Lee 등 (2013)의유산균 발효를 통해 자음 강화탕의 배당체 성분인 nodakenin 을 aglycon인 nodakenitine으로 전환시킨 보고와 유사하였다. 이러한 황기의 대표적인 isoflavonoid 성분인 calycosin 및 formononetine 항산화, 항염증 효능 및 면역증진 활성 등의 다양한 생리활성 효능이 보고되어 있는데 (Du et al., 2012), 배당체 형태로 존재하여 체내 흡수, 이용률 저하 등 미비한 효과를 나타내는 성분들을 유산균 발효공정을 통해 미생물의 효소를 이용하여 유기물을 분해 및 변화시킬 뿐만 아니라 활성 성분의 생물전환을 일으켜 체내흡수율과 생체 이용률을 증진 시키므로 식품산업 등 여러모로 폭넓은 이용 가능성이 있을 것으로 사료된다. (Cho et al.
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