[논문]천연방부제 개발을 위한 자원식물을 활용한 발효 전·후 물질 변화와 항균활성 비교

정서아; 정연옥; 송가현; 박노복

doi:10.23097/jpaf:2023.25(1).20

천연방부제 개발을 위한 자원식물을 활용한 발효 전·후 물질 변화와 항균활성 비교
Comparison of Substance Change and Antibacterial Activity Before and After Fermentation Using Resource Plants for The Development of Natural Preservatives 원문보기

현장농수산연구지 = Journal of practical agriculture and fisheries research, v.25 no.1, 2023년, pp.20 - 35

정서아 (수이케이 바이오랩 연구소) , 정연옥 (수이케이 바이오랩 연구소) , 송가현 (수이케이 바이오랩 연구소) , 박노복 (국립한국농수산대학교 원예학부)

초록
AI-Helper

화학방부제는 항균활성은 좋지만 많은 부작용이 보고되고 있어 최근에는 인체에 해가 없으며 방부 기능과 자체 효능이 있는 천연방부제의 개발이 활발하다. 또한 천연물의 흡수율을 높이기 위한 방법으로 분자량이 커서 인체에 잘 흡수되지 않아 저분자화를 시키기 위한 방법으로 균주를 이용하여 발효하는 것도 늘어나고 있는 추세이다. 이에 천연방부제가 방부 효과는 지속되어야 하고 첨가했을 때 품질에 손상을 주지 않아야 하며, 향, 색과 성분에 영향을 끼치지 않아야 한다는 요건들을 충족시켜야 한다. 따라서 본 연구는 인체에 해가 없으며 항균활성이 좋은 황금, 단삼, 관중을 선정하였다. 식물은 모두 에탄올로 추출하였고, 발효균주로는 B. subtilis, L. casei, S. cerevisiae와 누룩에서 분리한 Asp. oryzae로 액체와 고체발효를 하여 발효 전과 발효 후의 유효성분의 함량을 비교하였다. 항균활성을 알아보기 위해 C. albicans, S. aureus, P. aeruginosa 세균 3종과 진균은 E. coli로 억제력을 탐색하였다. 천연방부제 개발로 사용하기 위해서는 항균활성이 있고 이러한 실험을 수행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 원산지, 굵기와 용매에 따른 수율은 황금은 중국산이며 굵기는 2,800㎛로 50% ethyl alcohol 추출물에서 21.88%, 단삼은 국내산으로 굵기는 2,800㎛이며 50% ethyl alcohol 추출물에서 25.62%, 관중은 중국산으로 굵기는 2,800㎛, 70% ethyl alcohol 추출물에서 6.50%의 수율을 얻었다. 2. L. casei로 1일 액체 발효했을 때 수율은 황금 66.8%, 단삼 84.8%, 관중 73.0%였다. B. subtilis로 고체발효한 황금과 단삼은 24.40%, 39.30%, 관중은 L. casei로 발효 했을 때 11.10%의 수율을 얻었다. 3. 액체발효 후 황금에서 S. aureus 균주에 대하여 9mm 정도의 clear zone이 확인되었고, 단삼과 관중 발효에서는 항균력이 확인되지 않았다. 4. 황금을 L. casei로 고체발효 했을 때 C. albicans와 S. aureus에서 높은 항균활성을 보였다. 단삼은 S. cerevisiae로 고체발효 했을 때 S. aureus에서 항균활성을 보였다. 관중은 L. casei, S. cerevisiae로 고체발효 했을 때 E. coli와 S. aureus에서 항균활성이 높게 나타났다. 발효하지 않았을 때보다 발효 후의 항균활성이 매우 높았다. 5. 유효성분의 변화는 고체발효하지 않은 황금에서는 baicalin 101.57, baicalein 28.26, wogonin 5.33mg/g이었고, S. cerevisiae로 고체발효 했을 때는 baicalin 94.31, baicalein 30.41, wogonin 3.57mg/g로 baicalein의 함량은 증가된 것으로 확인되었다. 발효하지 않은 단삼에서는 salvianolic acid A가 1.82mg/g 이었으며, S. cerevisiae로 고체발효했을 때는 5.70mg/g으로 증가하였다. 관중의 유효성분은 flavaspidic acid AP, flavaspidic acid PB, flavaspidic acid AB, flavaspidic acid BB로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Chemical preservatives have a good effect on antibacterial activity, but many side effects on the human body have been reported. Recently, the development of natural preservatives that are harmless to the human body and have preservative functions and self-efficacy is active. In addition, in order to increase the absorption rate of natural products by the human body, the method of fermentation using strains is also increasing. Therefore, this study selected varieties that are harmless to the human body and have good antibacterial activity. 1. The yield of origin, thickness and solvent was investigated. Scutellaria baicalensis Georgi was made in China and received a yield of 21.88% from 50% ethyl alcohol extract. Salvia miltiorrhiza Bunge was made in Korea and received a yield of 25.62% from 50% ethyl alcohol extract. Dryopteris crassirhizoma Nakai was made in China and received a yield of 6.50% from 70% ethyl alcohol extract. 2. The solid fermentation with the S. baicalensis and S. miltiorrhiza with B. Subtilis yield gained 24.40%, 39.30%, and D. crassirhizoma obtained 11.10% yield when fermented with L. casei. 3. After the liquid fermentation, a clear zone of 9mm was identified for the S. aureus strain in the S. baicalensis, and the antibacterial activity was not confirmed in S. miltiorrhiza and D. crassirhizoma. 4. When the S. baicalensis was fermented with L. Casei, it showed high antibacterial activity in C. albicans and S. aureus. S. miltiorrhiza showed antibacterial activity in S. aureus when it was solid with S. cerevisiae. When the spectators were solid with L. casei and S. cerevisiae, antibacterial activity was high in E. coli and S. aureus. Overall, the antibacterial activity after fermentation was much higher than when fermented. 5. The change in active ingredients was baicalin 101.57, baicalein 28.26, and wogonin 5.33mg/g in the S. baicalensis that did not ferment solid. When solid fermentation with S. cerevisiae, the content of baicalinin with baicalin 94.31, baicalein 30.41, and wogonin 3.57mg/g was found to have increased. S. miltiorrhiza that was not fermented, salvianolic acid A was 1.82mg/g, and when fermented with S. cerevisiae, it increased to 5.70mg/g. The active ingredients of the spectators were flavaspidic acid AP, flavaspidic acid PB, flavaspidic acid AB, and flavaspidic acid BB.

주제어

표/그림 (15)

표 Table 2. Strains used for anti-microbial activity
표 Table 1. Strains used for fermentation
표 Table 3. HPLC analysis condition
표 Table 4. Yield according to powder size and extraction solvent concentration of S. baicalensis, S. miltiorrhiza and D. crassirhizoma
표 Table 5. Yields of 70% ethanol extract after liquid fermention of S. baicalensis, S. miltiorrhiza and D. crassirhizoma
표 Table 6. Yields of 70% ethanol extract after solid fermention of S. baicalensis, S. miltiorrhiza and D. crassirhizoma
그림 Fig. 1. Growth of B. subtilis according to incubation temperature and incubation period. (A) 30℃, (B) 37℃.
그림 Fig. 2. Growth of L. casei according to incubation temperature and incubation period. (A) 30℃, (B) 37℃.
그림 Fig. 3. Growth of S. cerevisiae according to incubation temperature and incubation period. (A) 30℃, (B) 37℃.
표 Table 7. Antimicrobial activity of solid fermented extracts of S. baicalensis, S. miltiorrhiza and D. crassirhizoma
그림 Fig. 4. HPLC analysis of baicalin(1), salvianolic acid A(2), baicalein(3), wogonin(4). Column; Shim-pack VP-ODS 5 micron, 4.6 mm x 250 mm, Mobile phase; water (0.1% formic acid) and acetonitrile (0.1% formic acid), Flow ratel 0.8 mL/min, Detection; 280 nm, Injection; 10 μL.
표 Table 8. Retention time of baicalin, baicalein, wogonin, salvianolic acid A analyzed by HPLC
그림 Fig. 5. HPLC analysis of S. baicalensis extracts. Column; Shim-pack VP-ODS 5 micron, 4.6 mm × 250 mm, Mobile phase; water (0.1% formic acid) and acetonitrile (0.1% formic acid), Flow ratel 0.8 mL/min, Detection; 280 nm, Injection; 10μL. (A) 70% ethanol extract, (B) extract fermented with S. cerevisiae , 37℃ and 50% (C) extract fermented with L. casei , 37℃ and 60%.
그림 Fig. 6. HPLC analysis of S. miltiorrhiza extracts. Column; Shim-pack VP-ODS 5 micron, 4.6 mm × 250 mm, Mobile phase; water (0.1% formic acid) and acetonitrile (0.1% formic acid), Flow ratel 0.8 mL/min, Detection; 280 nm, Injection; 10μL. (A) 70% ethanol extract, (B) extract fermented with S. cerevisiae , 30℃ and 50% (C) extract fermented with S. cerevisiae , 37℃ and 50%.
표 Table 9. Efficacy and molecular weight of D. crassirhizoma

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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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