[논문]참깨탈지박 발효 추출물의 항산화 활성 평가

김은지; 조승화; 임은정; 김금숙; 최범석; 이남례; 정도연

doi:10.5352/jls.2020.30.5.452

참깨탈지박 발효 추출물의 항산화 활성 평가
An Evaluation of the Anti-oxidant Activity of Fermented Defatted Sesame Seeds 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.30 no.5, 2020년, pp.452 - 459

김은지 (재단법인 발효미생물산업진흥원) , 조승화 (재단법인 발효미생물산업진흥원) , 임은정 (재단법인 발효미생물산업진흥원) , 김금숙 ((주)참고을) , 최범석 ((주)참고을) , 이남례 (국방기술품질원 국방신뢰성연구센터) , 정도연 (재단법인 발효미생물산업진흥원)

초록
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본 연구에서는 참기름 제조과정의 부산물인 참깨탈지박을 고초균으로 발효하여 이를 총 리그난 함량 및 항산화활성을 평가한 후 최종 균주를 선발하였고, 참깨탈지박 발효 추출물의 기능성을 확보하고자 하였다. 국내의 전통발효식품으로부터 분리 균주 중 β-glucosidase 활성을 보유한 고초균 15종을 이용하여 참깨탈지박에 37℃에서 24시간 발효하였다. 참깨탈지박 발효 전과 발효 후의 β-glucosidase 정량, 총 리그난 함량, 총폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 그리고 DPPH 라디칼 소거능을 분석하였다. β-glucosidase 활성 측정 결과, SRCM103716 발효 추출물에서 16.88 unit/l의 높은 활성을 보였다. 총 리그난 함량은 BCH3678, BCH3572 발효 추출물에서 각각 약 1613.8 mg/l, 1599.5 mg/l으로 가장 높았다. BCH3623, BCH3558, SRCM103716 발효 추출물에서 각각 1534.9 mg/l, 1528.2 mg/l, 1521.8 mg/l로 두번째로 높게 나타났다. 총 폴리페놀 함량은 SRCM103716 발효 추출물이 2803.3 mg/l로 가장 높게 나타났고, 총 플라보노이드 함량은 SRCM103716, BCH3678의 2종이 각각 1553.1 mg/l, 1488.7 mg/l로 가장 높게 증가되었다. DPPH 라디칼 소거능을 확인 한 결과, SRCM103716 발효 추출물에서 약 66.5%로 가장 높게 증가하였다. 이에 최종적으로 B. subtilis SRCM103716를 참깨탈지박 발효균주로 선발하였다. 이들 결과를 바탕으로 리그난 및 각종 항산화 성분 등의 기능성 성분을 함유하는 발효 참깨탈지박을 확보하여 추후 장류 소재로 이용하고자 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to investigate the total lignin content and anti-oxidant activity in extracts of defatted sesame seeds (DSS) fermented with 15 strains of Bacillus subtilis. The anti-oxidant activities of DSS were analyzed both before and after fermentation. The total lignan content of the DSS extracts fermented with BCH3678 (1,613.8 mg/l) and BCH3572 (1,599.5 mg/l) were relatively high compared to other strains. Anti-oxidant activity was determined according to phenolic compound and flavonoid content and DPPH radical scavenging rate; the highest total phenolic compound content was provided by the DSS with SRCM103716 at 2,803.3 mg GAE/g which returned total flavonoid content of 1,553.1 mg/g as strong correlation of its anti-oxidant activity. The DSS extract fermented by SRCM103716 at 37℃ for 24 hr showed the highest DPPH scavenging rate at 66.5%. The fermented DSS extracts, regardless of strain, demonstrated higher anti-oxidative activity than the unfermented control, and these results suggest that such extracts could be useful as a potential source of bioactive compounds.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. HPLC analysis conditions for lignin contents
표 Table 2. Comparison of β-glucosidase activities, harmful substances, harmful enzyme activities and biogenic amine for 15 strains
표 Table 3. Comparison of β-glucosidase activities of the fermented defatted sesame seeds with B. subtilis 15 strains
그림 Fig. 1. Total lignan contents of extracts from the fermented defatted sesame seeds with B. subtilis 15 strains.
그림 Fig. 2. Total polyphenol contents of extracts from the fermented defatted sesame seeds with B. subtilis 15 strains.
그림 Fig. 3. Total flavonoids contents of extracts from the fermented defatted sesame seeds with B. subtilis 15 strains.
그림 Fig. 4. DPPH radical scavenging activities of extracts from the fermented defatted sesame seeds with B. subtilis 15 strains.
그림 Fig. 5. Molecular phylogenetic analysis by maximum likelihood method.

AI 본문요약
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문제 정의

특히 장류 소재인 메주는 Aspergillus 속, Mucor 속, Rhizopus 속 등의 곰팡이류와 더불어 Bacillus 속이 중요한 역할을 하는데 이 메주가 장류의 발효원이 되어 장류의 풍미 및 기능성을 부여한다[25]. 따라서 본 연구에서는 단백질이 풍부한 참깨탈지박 및 β-glucosidase 활성을 보유한 Bacillus subtilis를 이용 하여 참깨탈지박을 발효하고 이의 기능성 성분 증가와 관련된 리그난 함량, 페놀 성분 그리고 항산화효능을 비교 평가하여 추후 장류의 소재로 이용하고자 하였다.

제안 방법

참깨탈지박 발효를 위해 사용된 균주는 전통식품에서 분리한 Bacillus subtilis 15종을 이용하였다. Bacillus subtilis를 이용한 참깨탈지박의 발효를 위해, 참깨탈지박 무게의 1.5배에 해당하는 물을 첨가하여 121℃에서 15분 동안 증자하고, 최종 수분함량은 58~60%가 된 시료를 조제한 후, 각각의 균주 배양액을 10⁴ CFU/ml가 되도록 접종한 후 37℃에서 24시간 발효하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 균주는 국내에 있는 전통식품에서 분리 하였으며, 시료는 된장, 간장, 젓갈, 고추장 등의 100여종을 이용하였다. 각 시료 10 g을 멸균생리식염수 90 ml에 단계희 석하여 Nutrient Agar (Difco, MI, USA) 배지에 도말하여 37℃, 24시간 배양하였다.
본 연구에서 사용한 참깨탈지박은 ㈜참고을(전라북도 김제)로부터 공급받아 사용하였다. 참깨탈지박 발효를 위해 사용된 균주는 전통식품에서 분리한 Bacillus subtilis 15종을 이용하였다.
본 연구에서 사용한 참깨탈지박은 ㈜참고을(전라북도 김제)로부터 공급받아 사용하였다. 참깨탈지박 발효를 위해 사용된 균주는 전통식품에서 분리한 Bacillus subtilis 15종을 이용하였다. Bacillus subtilis를 이용한 참깨탈지박의 발효를 위해, 참깨탈지박 무게의 1.

데이터처리

D)로 계산하였다. 각 시험군 간의 통계적 유의성 검정에 따른 통계분석은 ANOVA (oneway analysis of variance test)를 실시한 후 유의성이 있는 경우, p<0.05 미만일 때 Ducan's multiple range test로 사후 검정하였다.
모든 실험은 3회 이상 반복하여 결과를 도출했으며 통계 프로그램(SPSS ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균±표준편차(Mean ± S.D)로 계산하였다. 각 시험군 간의 통계적 유의성 검정에 따른 통계분석은 ANOVA (oneway analysis of variance test)를 실시한 후 유의성이 있는 경우, p<0.

이론/모형

총 폴리페놀 함량 측정은 Folin-Denis법을 응용하여 추출된 시료를 농도별로 적절히 희석한 후 측정하였다[4]. 각 농도별 시료 200 μl에 Folin-Ciocalteu reagent (Merck, Darmstadt, Germeny) 12.
총 플라보노이드 함량은 Davis 변법에 따라 추출된 시료를 농도별로 적절히 희석한 후 측정하였다. 각 농도별 시료 0.

성능/효과

따라서 본 연구에서 장류소재로 이용가능한 참깨탈지박 발효물 제조용 균주는 항산화활성과 총 리그난 함량이 높은 B.subtilis SRCM103716을 최종 선발하였다.
2에 나타내었다. 발효 후 대조구를 제외한 모든 추출물에서 폴리페놀 함량이 증가하는 것을 확인하였으며, 이 중 SRCM103716 발효 추출물이 2,803.3mg/l로 가장 높게 나타났다. 페놀성 화합물은 분자 내 Phenolic hydroxyl기가 효소 단백질과 같은 거대 분자들과 수소를 공유하며 결합하는 성질이 있어 활성산소종을 효과적으로 제거해주면서 산화 및 노화 억제의 기능을 하며, 플라보노이드는 폴리페놀계 화합물 중 하나로 역시 항산화 활성뿐만 아니라 다양한 생리활성 기능을 한다고 알려져 있다[2].

후속연구

8 mg/l로 두번째로 높게 나타났다. SRCM103716은 β-glucosidase 활성은 높게 나타났지만 총리그난 함량은 상이한 결과를 보여 추후 생물전환된 구체적인 성분 및 메커니즘에 대한 연구는 필요할 것으로 사료된다. 그러나 발효전과 발효후의 리그난 성분의 증가는 리그난 성분이 발효과정 중 균주가 분비하는 효소에 의해 증가율을 높인 것으로 판단되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	참깨가 기능성 식품인 이유는?	약용식물로 잘 알려져 있는 참깨에 대한 기능성 연구는 오래전부터 진행되어 왔으며 특히 이들의 항산화 물질 탐색과 기능성 물질의 생리활성 등에 대한 관심은 더욱 고조되고 있다[14]. 특히 참깨 중에 함유되어 있는 sesamin, sesamolin, sesaminol 등의 리그난 화합물의 간 해독작용과 생체내의 과산화지질 생성억제, 장내 콜레스테롤 흡수억제작용 등 체내생리활성조절 작용으로 인해 기능성 식품으로 보고되고 있다[1, 5, 19, 21]. 또한 참깨에는 tocopherol, flavonoids 등의 생리활성물질들이 유리형 또는 배당체 형태로 존재한다[8, 15, 17, 24].
	참깨탈지박은 어떻게 재활용되는가?	그러나 배당체는 산, 효소 등에 의해 쉽게 가수분해되며, 유리상태가 배당체에 비해 생리활성이 더 높은 것으로 보고되고 있다[11]. 이렇게 영양학적으로 우수한 참깨박은 재활용에 관한 기술개발이 많이 이루어지지 않아 전북 소재 기업체에서만 부산물로 연간 2,000톤이 생산되나, 일부는 가축사료로 이용되며, 대부분은 폐기되는 실정이다. 최근 이런 참깨탈지박 의 유용성분 및 단백질을 토대로 기능성 식품을 개발하는 연구가 진행되고 있으나 이를 산업화하여 적용한 사례는 미비한 실정이다[11, 12].
	참깨에 포함되어 있는 생리활성 물질들은 어떤 형태로 존재하는가?	특히 참깨 중에 함유되어 있는 sesamin, sesamolin, sesaminol 등의 리그난 화합물의 간 해독작용과 생체내의 과산화지질 생성억제, 장내 콜레스테롤 흡수억제작용 등 체내생리활성조절 작용으로 인해 기능성 식품으로 보고되고 있다[1, 5, 19, 21]. 또한 참깨에는 tocopherol, flavonoids 등의 생리활성물질들이 유리형 또는 배당체 형태로 존재한다[8, 15, 17, 24]. 참기름 제조 과정에서 생산되는 부산물인 참깨탈지박은 50% 이상이 단백질 성분이며, 포도당과 결합된 수용성 배당체 형태로 존재하는 다양한 페놀성 화합물도 보유하고 있다[14, 23].

참고문헌 (25)

Akimoto, K., Kitagawa, Y., Akamatsu, T., Hirose, N., Sugano, M., Shimizu, S. and Yamada, H. 1993. Protective effects of sesamin against liver damage caused by alcohol or carbon tetrachloride in rodents. Ann. Nutr. Metab. 37, 218-224.

상세보기
Choi, S. Y., Cho, H. S. and Sung, N. J. 2006. The antioxidative and nitrite scavenging ability of solvent extracts from wild grape (Vitis Coignetiea) skin. J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 35, 961-966.

원문보기 상세보기
Folin, O. and Denis, W. 1912. On phosphotungstic-phosphomolybdic compounds as color reagents. J. Biol. Chem. 12, 239-243.
Halasz, A., Barath, A., Simon-Sarkadi, L. and Holzapfel, W. 1994. Biogenic amines and their production by microorganisms in food. Trends Food Sci. Technol. 5, 42-49.

상세보기
Hirata, F. 1996. Hypocholesterolemic effect of sesame lignan in humans. Atheroscler 122, 135-136.

상세보기
Jung, T. D., Shin, G. H., Kim, J. M., Oh, J. W., Choi, S. I., Lee, J. H. and Jung, C. S. 2016. Changes of lignan content and antioxidant activity of fermented sesame (sesame indicum L.) by cultivars. FASEB J. 30, 1174-1183.
Kang, N. S. and Lee, J. H. 2011. Characterisation of phenolic phytochemicals and quality changes related to the harvest times from the leaves of Korean purple perilla (Perilla frutescens). Food Chem. 124, 556-562.

상세보기
Kang, Y. H., Park, Y. K., Oh, S. R. and Moon, K. D. 1995. Studies on the physiological functionality of ine needle and mugwort extracts. Kor. J. Food Sci. Technol. 27, 978-984.
Kim, D. H., Lee, G. Y., Kim, N. M. and Lee, J. S. 2003. Physiological functionality of various extracts from danmemil and legumes. Kor. J. Food Nutr. 16, 347-352.
Kim, J. H., Ryu, S. J., Lee, J. W., Kim, Y. W., Hwang, H. J. and Kwon, O. K. 2013. Investigation on biogenic amines in plant-based minor Korean fermented foods. J. Appl. Biol. Chem. 56, 113-117.

원문보기 상세보기
Kumamoto, H., Matsubara, Y., Iizuka, Y., Okamoto, K. and Yokoi, K. 1985. Structure and hypotensive effect of flavonoid glycosides in kinkan (Fortunella japonica) peelings. Agric. Biol. Chem. 49, 2613-2618.

상세보기
Kurowska, E. M., Dresser, G. K., Deutsch, L., Vachon, D. and Khalil, W. 2003. Bioavailability of omega-3 essential fatty acids from perilla seed oil. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 68, 207-212.

상세보기
Lee, K. H., Choi, H. S., Choi, Y. H., Park, S. Y. and Song, J. 2014. Changes in isoflavone content and quality characteristics of Cheonggukjang prepared with Bacillus subtilis HJ18-3 and KACC 15935. Kor. J. Food Preserv. 21, 121-128.

원문보기 상세보기
Mohdaly, A. A., Sarhan, M. A., Smetanska, I. and Mahmoud, A. 2010. Antioxidant properties of various solvent extracts of potato peel, sugar beet pulp and sesame cake. J. Sci. Food Agric. 90, 218-226.

상세보기
Molyneux, P. 2004. The use of the stable free radical diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) for estimating antioxidant activity. Songklanakarin J. Sci. Technol. 26, 211-219.
Nakazawa, T. and Ohsawa, K. 2000. Metabolites of orally administered Perilla frutescens extract in rats and humans. Biol. Pharm. Bull. 23, 122-127.

상세보기
Nam, M. J. and Chung, H. Y. 2008. Oxidative stability of sesame oil prepared from black sesame flour. Kor. J. Food Sci. Technol. 40, 141-145.
Park, S. J. and Kang, M. H. 2004. Functional properties of sesame seed. Food Industry Nutr. 9, 31-40.
Ryu, S. N., Kim, K. S. and Lee, E. J. 2002. Current status and prospects of quality evaluation in sesame. Kor. J. Crop. Sci. 47, 140-149.
Seo, J. W., Yang, H. J., Jeong, S. J., Ryu, M. S., Ha, G., Jeong, S. Y. and Jeong, D. Y. 2018. Characterization of Lactobacillus brevis SCML 432 isolated from Meju in Sunchang and optimization of its culture conditions by statistical methods. Kor. J. Food Preserv. 25, 397-410.

상세보기
Sugano, M., Inoue, T., Koba, K., Yoshida, K., Hirose, N., Shinmen, Y., Akimoto, K. and Amachi, T. 1990. Influence of sesame lignans on various lipid parameters in rats. Agric. Biol. Chem. 54, 2669-2673.
Tamura, K. and Nei, M. 1993. Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees. Mol. Biol. Evol. 10, 512-526.

상세보기
Yamamoto, H. and Ogawa, T. 2002. Antimicrobial activity of perilla seed polyphenols against oral pathogenic bacteria. Biosci. Biotechnol. Biochem. 66, 921-924.

상세보기
Yang, S. Y., Hong, C. O., Lee, H., Park, S. Y., Park, B. G. and Lee, K. W. 2012. Protective effect of extracts of Perilla frutescens treated with sucrose on tert-butyl hydroperoxideinduced oxidative hepatotoxicity in vitro and in vivo. Food Chem. 133, 337-343.

상세보기
Yoo, S. K., Cho, W. H., Kang, S. M. and Lee, S. H. 1999. Isolation and identification of microorganisms in Korean traditional soybena paste and soybean sauce. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 27, 113-117.

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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