KR101588105B1 - 색도변화없이 비타민d2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법 및 이에 의해 제조된 느타리버섯 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법 및 이에 의해 제조된 느타리버섯에 관한 것으로서, 종래와 같이 느타리버섯의 색도변화없이 단시간 내에 비타민D2의 함량을 크게 증대시킬 수 있어 품질 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 느타리버섯에 UV-B를 조사하여 버섯의 색도의 변화없이 단시간 내에 비타민D2의 함량을 증대시킬 수 있는 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법 및 이에 의해 제조된 느타리버섯에 관한 것이다.
버섯은 곰팡이의 일종으로 대부분은 담자균류에 속하는 고등 균류로서 지구상에는 수천 종의 버섯이 있는 것으로 알려져 있으며 국내에는 800여 종이 자생하고 있다. 세계적으로 애용되는 식용버섯 중 대표적인 것으로 표고버섯과 양송이버섯을 들 수 있는데, 이들 버섯에는 수분, 단백질, 지질, 탄수화물의 함량이 적어 에너지원으로는 가치가 적지만 비타민 B2와 니아신이 비교적 다른 채소에 비해 많이 들어 있으며 특히 비타민 D의 전구체인 에르고스테롤(ergosterol)이 많은 양 존재한다.
비타민 D는 장에서 칼슘과 인산염의 흡수 촉진, 석회화된 골격으로부터 혈액으로 칼슘이동, 신장에서 칼슘과 인산염을 재흡수시키는 역할을 하는 중요한 영양소이다. 현재까지 발견된 비타민 D의 종류는 D2부터 D7까지이며, 이들 중 D2와 D3만 생물학적으로 활성이 높다. 비타민 D2(erg℃alciferol)는 식물성 스테롤인 에르고스테롤(ergosterol)로부터, 비타민 D3(cholecalciferol)는 동물성 스테롤인 콜레스테롤(cholesterol)로부터 자외선 조사에 의해 합성이 된다. 이렇게 합성된 비타민 D는 간을 거쳐 신장에서 활성화 형태인 1, 25-디하이드록시비타민 D(dihydroxyvitamin D)로 전환되어 소장에서 칼슘-결합 단백질(calcium-binding-protein)의 합성을 촉진시켜 칼슘의 흡수를 돕는 중요한 역할을 한다. 활성 비타민 D의 농도가 높아지면 장에서의 칼슘흡수가 높아져 혈중 칼슘농도를 높인다.
이러한 비타민 D는 햇볕을 쬘 경우 인체 내에서 생합성이 된다는 특수성으로 인해 식기로만 공급되어야하는 다른 영양소들과는 달리 비타민 D의 중요성이 간과되어 왔다. 또한, 최근 자외선을 차단하고자 각종 선스크린(Sunscreen) 용품을 이용함으로써 자외선에 노출되는 시간이 제한되기 때문에 피부에서의 비타민 D 생합성이 방해받고 있다. 특히, 갱년기 여성과 노인들은 자외선 조사를 덜 받을 경우 비타민 D 생합성이 극히 제한될 우려가 있으므로 식이를 통한 적절한 비타민 D의 공급이 불가피하다. 식이를 통한 섭취할 수 있는 비타민 D는 버섯이나 어류에 다량 함유되어 있고, 계란 노른자, 우유나 유제품에 미량 함유되어 있다. 그러나 식이를 통해 공급할 수 있는 식품의 종류가 적을 뿐 아니라 식품에 함유되어 있는 비타민 D의 함량이 매우 적어 식품을 통한 섭취는 매우 제한적이다. 미국의 경우 비타민 D의 부족을 보충하기 위해 우유나 유가공품, 오렌지 주스, 영양 바 등 많은 식품에 비타민 D를 강화하여 판매하고 있다. 우리나라의 경우에는 비타민 D가 강화된 우유가 시판되고 있기는 하지만 비타민 D가 강화된 제품이 매우 드문 현실이다. 따라서 비타민 D가 강화된 식품 개발이 절실히 요구되고 있다.
한편, 버섯에 UV-B를 조사하여 버섯에 함유된 에르고스테롤을 비타민D2로 합성하는 방법에 관하여 특허문헌 1 내지 3이 제시되어 있다. 특허문헌 1 내지 3의 경우 버섯에 UV-B를 조사하여 비타민D2를 증대시킨 이점은 있으나, UV-B의 조사강도가 큼에 따라 버섯 표면이 탈색되어 색도가 변화될 우려가 있고, 조사시간이 길어 제조비용이 상승하는 등의 상품성 및 경제성이 좋지 못하는 문제가 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 종래와 같이 느타리버섯의 색도변화없이 단시간 내에 비타민D2의 함량을 크게 증대시킬 수 있어 품질 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법 및 이에 의해 제조된 느타리버섯을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
느타리버섯에 강도 0.9~1.2 W/㎡의 UV-B를 조사하는 것을 특징으로 하는 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
그리고 상기 느타리버섯에 UV-B를 25~40 ℃에서 10~100분간 조사하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 느타리버섯이 건조되지 않은 생버섯상태인 경우 UV-B를 98.28분간 조사하고, 상기 느타리버섯이 동결건조된 후 분말화된 상태인 경우 UV-B를 10분간 조사하는 것이 바람직하다.
본 발명의 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법 및 이에 의해 제조된 느타리버섯은 종래와 같이 느타리버섯의 색도변화없이 단시간 내에 비타민D2의 함량을 크게 증대시킬 수 있어 품질 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 처리 온도와 노출 시간의 조합에 따른 UV-B (0.90 W/m2) 조사 시 느타리 버섯에서 비타민 D2 함량의 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이고,
도 2는 처리 온도와 UV-B 조사 강도의 조합에 따른 UV-B (80분간) 조사 시 느타리 버섯에서 합성되는 비타민 함량의 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이며,
도 3은 UV-B 조사 시간 및 UV-B 강도의 조합에 따른 UV-B (35℃) 조사 시 느타리 버섯에서 합성되는 비타민 D2 함량의 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이다.
도 4는 동결건조된 느타리버섯분말에 대한 UV-B의 노출시간 경과에 따른 비타민D2 및 에르고스테롤의 함량변화를 나타내는 도면이다.
도 2는 처리 온도와 UV-B 조사 강도의 조합에 따른 UV-B (80분간) 조사 시 느타리 버섯에서 합성되는 비타민 함량의 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이며,
도 3은 UV-B 조사 시간 및 UV-B 강도의 조합에 따른 UV-B (35℃) 조사 시 느타리 버섯에서 합성되는 비타민 D2 함량의 변화에 대한 등고선과 반응 표면도이다.
도 4는 동결건조된 느타리버섯분말에 대한 UV-B의 노출시간 경과에 따른 비타민D2 및 에르고스테롤의 함량변화를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법 및 이에 의해 제조된 느타리버섯을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법은 크게 버섯준비단계 및 UV-B조사단계로 이루어진다.
상기 버섯준비단계는 비타민D2를 증대시키기 위한 느타리버섯을 준비하는 단계이다. 상기 느타리버섯은 건조하지 않은 생버섯 상태로 사용할 수 있고, 생버섯을 동결건조시킨 상태로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 동결건조된 버섯을 분말화한 상태로 사용할 수 있는 등 크게 한정되는 것은 아니다. 특히 UV-B 조사시간을 단축하여 생산성을 크게 향상시키기 위해서 상기 느타리버섯을 동결건조시킨 후 분말화한 상태로 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 UV-B조사단계는 느타리버섯에 UV-B를 조사하여 에르고스테롤로부터 비타민D2를 합성시켜 비타민D2의 함량을 증대시키기 위한 단계이다.
버섯의 자외선 조사에 의한 비타민D2 함량변화에 대한 연구는 이미 몇몇 연구자들에 의해 선행되어왔지만, 선행된 연구들은 하나의 매개변수를 변화시키며 다른변수를 일정하게 유지함에 따라 최적의 실험조건을 결정하였다. 단일 변수 최적화의 가장 큰 단점은 변수 간의 상호적 효과를 고려하지 않기 때문에 매개변수의 전체적인 효과를 도출할 수 없다. 따라서 각각의 단일변수로 자외선을 조사시 비타민 D2의 생성함량의 변화가 크므로 이러한 연구결과들을 상업적으로 응용이 불가능하다.
본 발명자는 UV-B의 조사강도, 조사온도 및 노출시간의 변수간의 상호적 효과를 고려하여 UV-B 조사조건을 최적화시키는 연구를 하였고, 그 결과 UV-B 조사공정의 최적조건을 규명하였다.
즉, 느타리버섯에 강도 0.9~1.2 W/㎡의 UV-B를 25~40 ℃에서 10~100분간 조사할 경우 버섯의 색도변화없이 단시간 내에 비타민D2의 합성량을 극대화시킬 수 있음을 확인하였다.
UV-B의 조사강도가 0.9 W/㎡ 미만일 경우 비타민D2의 합성량이 낮고, 1.2 W/m2 초과할 경우 느타리버섯의 표면이 탈색되는 등 색도가 변화할 우려가 있다. 따라서, UV-B의 조사강도가 0.9~1.2 W/㎡인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.14 W/㎡인 것이 좋다.
그리고 UV-B를 25℃ 미만에서 조사할 경우 비타민D2의 합성량이 낮고, 40℃초과에서 조사할 경우 가열산화, 갈변현상, 비타민 D2의 추가변형 및 광으로 인한 열화작용으로 비타민D2의 합성량이 감소한다. 따라서, UV-B의 조사온도는 25~40 ℃가 바람직하다.
또한 UV-B를 10분 미만으로 조사할 경우 비타민D2의 합성량이 낮고, 100분 초과로 조사할 경우 비타민D2의 합성량이 더이상 증대되지 않아 가공비용이 상승하고, 오히려 비타민 D2의 추가변형 등에 의해 비타민D2의 합성량이 감소하는 경향이 있다.
특히, 상기 느타리버섯을 건조시키지 않은 생버섯을 사용할 경우 UV-B를 1.14 W/㎡의 조사강도로 28.16℃에서 98.28분간 조사하는 것이 좋다.
또한 상기 느타리버섯을 분말화한 상태로 사용할 경우 UV-B를 1.14 W/㎡의 조사강도로 28.16℃에서 10분간 조사하는 것이 좋다.
다음으로, 본 발명의 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[시약 및 재료]
표준 에르고스테롤과 비타민D는 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)로부터 구매하였다. 칼륨수산화물(AR grade), 나트륨 L-아스코르브산염(AR grade), n-펜탄(extra pure), 95% 에탄올(extra pure)은 Samchun pure chemical (Pyeongtaek, Korea)에서 구입하였다. 용매인 메탄올, 에탄올 및 아세토니트릴은 HPLC급으로 J.T. Baker (Avantor Performance Materials, Center Valley, PA, USA)에서 구매하였다. 느타리버섯(oyster mushrooms)은 전주시 남부시장에 소재한 경인상회에서 국내산 제품을 구입하여 즉시 사용하였다. 자외선 조사는 UV-B lamps(Model G15T8E, Sankyo Denki, Japan)를 사용하였고, UV-B lamps는 280~360nm(at peak of 306 nm)의 파장을 방출하였다.
[변수에 따른
UV
-B 조사 시 느타리 버섯에서 합성되는 비타민
D
2
함량 변화]
건조되지 않은 생버섯 상태의 느타리버섯의 비타민 D2 생성에 대한 최적 처리온도, 조사시간 및 강도를 선정하기 위하여 1) 자외선 조사강도 0.6 W/m2, 조사시간 60분으로 고정한 후 처리온도를 15℃에서 45℃의 범위 내에서 조사, 2) 자외선 조사강도 0.6 W/m2, 처리온도 35℃로 고정한 후 조사시간을 20분에서 80분의 범위 내에서 조사, 3) 자외선 처리온도 35℃, 조사시간 60분으로 고정한 후 자외선 조사강도를 0.3W/m2에서 1.2W/m2의 범위 내에서 조사하여 버섯 내 비타민 D2의 합성량 및 에르고스테롤의 함량을 측정하였고, 그 결과를 표 1로 나타냈다.
비타민D2와 에르고스테롤의 함량은 Koyyalamudi 등의 방법에 따라 분석하였다. 동결건조된 버섯 분말(1g)을 에탄올(95%) 50 mL을 첨가하고, 나트륨 아스코르브산염 용액(1M NaOH 용매 100mL에 sodium ascorbate 17.5g을 용해) 4mL와 50% 수산화칼륨 10 mL을 혼합하였다. 그 혼합물은 80℃ 항온수조에서 1시간 동안 가수분해한 후 상온으로 냉각하였다. 깔때기에 혼합물을 옮기고 15mL 에탄올을 첨가한 다음 n-펜탄을 각각 50, 50 및 20 mL을 혼합하여 세 단계로 추출하였다. 유기층을 회수하여 3% KOH 포함된 5% 에탄올 용액으로 3회 세척한 후 중화될 때까지 증류수로 세척한 후 세척된 유기층을 35℃에서 감압농축(EYELA, Rikakikai Co., Ltd. Tokyo, Japan)하였다. 그리고 증발하고 남은 잔류물을 즉시 10mL 에탄올에 용해한 후 HPLC분석을 위해 0.45μm syringe filters(Chromdisc, Daegu, Korea)로 여과하였다. 비타민D2와 에고스테롤 분석은 HPLC(Waters Millenium system, MA)를 이용하여 분석하였다. 사용된 컬럼은 SunFire C18 (2.6×250mm, 5μm, Waters, Ireland)을 이용하였고 이동상은 acetonitrile/methanol(75:25,v/v)로 유속은 분당 1.0mL씩 용매를 흘려주면서 UV 264 nm에서 분석하였다. 컬럼의 온도는 30℃로 고정하였으며 비타민 D2와 에르고스테롤은 검정선에 따라 양을 계산하였다.
| Independent variables | Vitamin D2 (㎍/g) | Ergosterol (mg/g) | |
| Temperature (℃) | Blank | ND | 4.33±0.12a |
| 15 | 152.40±2.69b | 4.24±0.22ab | |
| 25 | 162.43±11.61ab | 3.96±0.18ab | |
| 35 | 178.38±5.96a | 3.64±0.16bc | |
| 45 | 151.12±15.50b | 3.41±0.14c | |
| Time (min) | 20 | 137.63±11.45c | 4.23±0.15a |
| 40 | 163.61±3.57bc | 3.83±0.14a | |
| 60 | 182.38±5.96ab | 3.63±0.16ab | |
| 80 | 202.67±28.70a | 3.61±0.15b | |
| Intensity (W/m2) | 0.3 | 144.61±2.37b | 3.83±0.15ab |
| 0.6 | 180.53±0.91a | 3.67±0.03bc | |
| 0.9 | 197.58±12.6a | 3.47±0.06c | |
| 1.2 | 203.70±16.67a | 3.20±0.08c | |
여기서, ND는 Values represent the mean?D (n=3). Means in each column with different letters are significantly different (p<0.01)임.
표 1과 같이 외선 방사선의 파장대역 외에 느타리 버섯 내의 비타민 D2 합성의 효율성은 주위온도, 노출시간 및 조사강도 같은 여러 매개 변수에 의해 영향을 받음을 확인하였다. 그리고 비타민 D2 합성을 위한 조건을 최적화 하기 위해 표 1의 결과를 기준으로 반응표면법에 사용된 3종의 설계 변수(낮음, 중간, 높음)의 레벨을 설정하였다.
표 1에 의하면 비타민D2 함량은 35℃까지 온도가 증가함에 따라 비례적으로 증가하였다. 온도 프로파일은 35℃에서 가장 높은 비타민 D2 함량을 보였다. 그리고 35℃ 이상의 온도에서는 비타민 D2 합성량이 감소된 결과는 아마도 가열 산화(oxidative), 갈변현상, 비타민 D2의 추가변형 및 광으로 인한 열화 작용으로 기인된 결과로 사료된다. 이후 처리온도의 상, 중, 하 레벨을 각각 45, 35 및 25 ℃로 선정하였다.
그리고 UV-B의 노출시간에 관련된 실험에서 처리온도는 35 ℃에서 수행되었고 광 강도는 0.6 w/m2로 유지하였다. 표 1에 나타난 것과 같이 20분에서 80분까지 비타민D2 합성의 효율성은 조사시간이 증가함에 따라 지속적으로 증가하였다. 산업계에서 사용되는 노출 시간의 실질적 사용을 고려하여, 반응표면법을 이용한 선택된 상, 중, 하 레벨의 노출시간은 각각 40, 80 및 120분으로 선정하였다.
또한, UV-B의 조사강도와 관련된 실험에서 비타민 D2 함량은 조사 강도가 증가함에 따라 상당한 증가를 나타내었으며 또한 조사 강도가 증가함에 따라 에르고스테롤에서 비타민 D2로의 전환율도 비례적으로 증가한다는 사실을 확인할 수 있었다. 그러나 높은 강도의 조사량은 표면 탈색과 버섯의 수분함량으로 인해 버섯의 질을 감소시킬 수도 있다는 점에서 버섯의 상품성에 부정적인 영향을 미칠 수 있고, 제조비용 등의 경제성 측면을 고려하여 반응표면법을 이용한 선택된 상, 중, 하 레벨의 조사강도는 0.6, 0.9 및 1.2 w/m2로 선정하였다.
[실험 설계]
느타리 버섯의 비타민 D2 합성에 대한 자외선 조사조건의 최적화는 반응표면법을 이용하여 수행되었다. 중앙점에서 계획한 세가지 요인에 대한 요인의 중심합성계획법 (CCRD)를 사용하였다. 중심합성계획법 (CCRD)은 이러한 매개변수들의 상호작용을 분석하고 각 매개변수들의 최적화 레벨을 결정하기 위해 사용되었다. 각 변수와 그 레벨은 (-α, -1, 0, +1, +α) 표 2에 요약하여 나타내었다
| Independent variables | Units | Symbols | Code levels | ||||
| -α | -1 | 0 | +1 | +α | |||
| Temperature | ℃ | A | 18.2 | 25 | 35 | 45 | 51.8 |
| Time | min | B | 12.7 | 40 | 80 | 120 | 147.3 |
| Intensity | W/m 2 | C | 0.4 | 0.6 | 0.9 | 1.2 | 1.4 |
반응 변수는 느타리 버섯의 비타민 D2 함량(㎍/g, dry weight)으로 하며 매개변수는 처리온도(A,℃), 조사시간(B, min) 및 조사 강도(C, W/m2)를 사용하였다. 본 실험설계에서 16개 항목을의 3반복의 평균값을 표시하였고, 그 결과는 표 3과 같다.
| Run | Irradiation conditions | Vitamin D2 (㎍/g) | Ergosterol (㎍/g) | ||
| Temperature(℃) | Time (min) | Intensity (W/m2) | |||
| 1 | -1(25) | -1(40) | -1(0.6) | 127.97±13.20 | 3.82±0.16 |
| 2 | +1(45) | -1(40) | -1(0.6) | 113.38±13.26 | 3.24±0.01 |
| 3 | -1(25) | +1(120) | -1(0.6) | 182.95±14.55 | 3.80±0.15 |
| 4 | +1(45) | +1(120) | -1(0.6) | 152.30±12.09 | 3.06±0.11 |
| 5 | -1(25) | -1(40) | +1(1.2) | 183.19±17.73 | 3.55±0.16 |
| 6 | +1(45) | -1(40) | +1(1.2) | 166.13±17.53 | 2.92±0.08 |
| 7 | -1(25) | +1(120) | +1(1.2) | 239.96±34.61 | 3.18±0.08 |
| 8 | +1(45) | +1(120) | +1(1.2) | 164.39±14.69 | 2.18±0.10 |
| 9 | -α(18.2) | 0(80) | 0(0.9) | 217.61±9.07 | 3.75±0.11 |
| 10 | +α(51.8) | 0(80) | 0(0.9) | 158.10±11.20 | 3.82±0.11 |
| 11 | 0(35) | -α(12.7) | 0(0.9) | 178.11±1.71 | 3.24±0.19 |
| 12 | 0(35) | +α(147.3) | 0(0.9) | 204.21±11.31 | 3.80±0.18 |
| 13 | 0(35) | 0(80) | -α(0.4) | 173.14±8.78 | 3.06±0.09 |
| 14 | 0(35) | 0(80) | +α(1.4) | 232.55±8.03 | 3.55±0.17 |
| 15 | 0(35) | 0(80) | 0(0.9) | 226.64±13.91 | 2.92±0.16 |
| 16 | 0(35) | 0(80) | 0(0.9) | 224.04±6.52 | 3.18±0.27 |
실험 데이터에 대한 다중 회귀 분석은 실험 범위 내의 비타민 D2 함량에 대한 수학적 모델을 제시하였으며, 이러한 관계는 아래의 2차 다항식 모델로 나타낼 수 있다. 2차 다항식 계수는 “Design Expert” software (Version 8.0.6, Stat-Ease Inc., Minneapolis, USA)통계 패키지를 사용하여 계산하였고, 2차 다항식 모델은 아래의 수학식 1과 같다.
이 식에서 Y: 느타리 버섯내의 예상 비타민 D2 함량(㎍/g, dry weight), A는 처리온도, B는 노출시간, C는 조사 강도임.
[반응표면 분석]
반응표면분석(ANOVA)은 아래의 표 4(반응 표면 2차 모델의 ANOVA 결과)와 같이 실험 데이터에 대한 2차 다항식의 일치성에 대한 유의성을 실험하기 위해 실시되었다. 본 실험에서 나타난 모델 F값 4.369은 모델이 유의하다는 것을 의미한다. 또한 이러한 크기의 "모델F값"이 큰 노이즈로 인해 발생할 수 있는 가능성은 4.35%로 매우 작다. p값은 각각의 독립 변수, 작은 p값, 해당 변수의 더 큰 유의성을 확인하는 지표로 사용된다. 본 실험에서 p값은 0.050보다 작았으며 이러한 수치는 모델조건이 유의적이라는 것을 의미하는 값들이다. 이 실험에서 A, C, A2, B2는 모델 조건임을 나타내며, 조사강도(C)는 느타리 버섯 내의 비타민 D2 합성에 영향을 주는 가장 유의한 요인이다. 모델결정계수(R2)은 0.8697로 모델 변화의 87%를 나타낸다. "lack of lit test" 복제 설계점으로부터 잔류 오류로부터 "순수 오류"를 비교한다. 또한 "F값 적합 부족"의 166.01은 이러한 큰 값이 큰 노이즈로 인해 발생할 수 있는 확률이 오직 5.89%밖에 되지 않는다는 것을 암시한다. 따라서 측정된 모델은 실험적 데이터로 충분히 적합하다. "Adeq. Precision"은 소음(편차) 비율에 신호(응답)를 측정시 사용되며 적절한 신호를 위해서는 4보다 큰 비율이 바람직하다. 본 분석에서의 사용된 6.071의 비율은 적절한 신호를 나타내며 이 모델은 설계 공간을 탐색하는데 사용될 수 있다.
| Source | Sum of squares | DF | Mean Square | F - value | P - value |
| Model | 18310.10 | 9 | 2034.46 | 4.369 | 0.0435* |
| A-Temperature | 4145.50 | 1 | 4145.50 | 8.89 | 0.0246* |
| B-Time | 2722.13 | 1 | 2722.13 | 5.84 | 0.0521 |
| C-Intensity | 5618.89 | 1 | 5618.89 | 12.05 | 0.0133* |
| AB | 695.02 | 1 | 695.02 | 1.49 | 0.2680 |
| AC | 280.77 | 1 | 280.77 | 0.60 | 0.4673 |
| BC | 188.89 | 1 | 188.89 | 0.41 | 0.5480 |
| A2 | 3434.19 | 1 | 3434.19 | 7.36 | 0.0349* |
| B2 | 3030.19 | 1 | 3030.19 | 6.50 | 0.0435* |
| C2 | 1803.94 | 1 | 1803.94 | 3.87 | 0.0968 |
| Residual | 2798.22 | 6 | 466.37 | ||
| Lack of Fit | 2794.98 | 5 | 558.97 | 166.01 | 0.0589 |
| Pure Error | 3.37 | 1 | 3.37 | ||
| Cor Total | 21108.32 | 15 | |||
| R 2 0.8674 Adeq. Precision 6.071 | |||||
여기서, DF는 Degrees of freedom이고, *는 Significant at a level of 0.05임.
느타리버섯 내의 비타민 D2 최대 합성을 위하여 각 독립변수의 최적 레벨과 변수들 사이의 상호작용을 조사하기 위하여 모델방정식에 의해서 도 1 내지 도 3의 반응표면 플롯과 등고선 플롯을 얻었다.
조사 강도(0.9 W/m2)를 일정하게 유지하면서, 인한 비타민 D2 함량에 대한 처리온도(20~45℃)와 노출시간(40~120분)에 대한 상호적 이차 효과는 도 1로 나타내었다.
그리고 노출 시간을 80분으로 고정시켰을 경우, 처리 온도가 낮을 때 조사 강도가 증가되면 비타민D2 함량의 등고선과 반응표면도는 도 2와 같고, 도 2와 같이 등고선은 선형적(1차)으로 증가되었고, 처리온도는 2차 효과로써 28~32℃ 사이에서 비타민D2 함량의 증가가 가장 높았다.
또한, 처리온도를 35℃로 고정시켰을 경우, 비타민 D2 함량의 증가에 대한 노출시간이나 조사 강도에 대한 상호작용은 도 3과 같다. 노출시간 및 조사강도에 대한 트렌드는 유사하게 나타났다.
이러한 분석 결과로부터 노출시간 또는 조사 강도가 증가함에 따라 합성된 비타민 D2 함량도 함께 증가하는 관계를 나타낸 결과를 의미한다. 또한 본 실험 결과에서도 조사시간과 조사강도를 세게 하면 버섯의 색깔이 변색되었다. 본 모델방정식에서 UV-B 조사시 비타민D2 함량을 극대화하기 위한 최적 조건은 28.16℃에서, 1.14 W/m2 강도로 94.28분간 조사함으로써 비타민 D2 예상 생성량은 244.90 ㎍/g로 95% 신뢰수준(214.40~275.39㎍/g)이었다.
[모델 검증]
통계 디자인의 결과에 따라 반응표면법의 등고선(능선) 분석으로부터 예측된 조건인 UV-B를 28.16℃에서, 1.14 W/m2 강도로 94.28분간 건조되지 않은 생느타리버섯에 조사하여 실험을 수행하였다.
그 실험수행결과, 느타리버섯에서 합성된 비타민 D2 함량은 239.67±4.53 ㎍/g(건중량)으로 예측 값인 244.90㎍/g의 95% 신뢰수준의 사이에서 나타났다. 실험값이 예측 값에 매우 근접한 결과는 모델의 유효성과 예측된 모델의 타당성을 입증한 결과이다. 이러한 결과는 기존 연구에서 보고되었던 느타리 버섯에서 함유된 비타민 D2의 함량(184.00㎍/g)보다 매우 높았으며, 버섯 표면에 갈변도 일어나지 않았으므로 상업적으로 활용이 가능할 것이다.
[노출시간에 따른
UV
-B 조사 시 동결건조된 느타리버섯 분말의 비타민
D
2
의 함량 변화]
동결 건조된 느라티버섯 분말 1g(60mesh)을 약 500 cm2 평판에 고르게 분산시키고 UV-B 강도 1.14W/m2, 처리온도 28.16℃에서 조사하여 노출시간 경과에 (0, 2.5, 5, 10, 20, 30, 40, 50분)따른 비타민 D2의 함량 변화를 측정하였고, 그 결과는 도 4와 같다.
에르고스테롤의 함량은 UV-B 조사시간에 따라 지속적으로 감소하였으며 특히 노출 경과 10분까지는 급격한 함량 감소를 관찰할 수 있었다. 비타민 D2 함량은 조사 초기 10분까지 급격한 함량 증가하였으나, 10분 이후에서는 함량 수치가 점차 감소하였다. 조사 경과 10분 이후 비타민 D2 함량의 감소는 에르고스테롤이 비타민 D2로 변환되는 양보다 UV에 의한 비타민D2의 광 분해량이 더 높아서 나타나는 것으로 보인다.
따라서 비타민 D2의 함량이 가장 많은 최적의 UV-B 조사 시간은 10분이며 이때 비타민D2의 합성량은 498.10 μg/g으로 측정되었다. 이는 UV광으로 처리된 건조하지 않은 생 느타리버섯에 비하여 매우 높은 수치이며, 광 조사 시간 또한 매우 짧다. 즉 버섯을 분말상태에서 UV를 조사할 경우 표 5에서 보는 바와 같이 기존 연구에서 보고되었던 느타리버섯에 함유된 비타민 D2의 함량보다 매우 높았으며, 단기간에(10분) 매우 많은 양의 비타민D2를(498.10 ㎍/g)생산할 수 있으며, 이는 식품 첨가물로 응용할 수 있을 것으로 보인다.
|
Author and Year
|
Mushroom species
|
Treatment
|
Vitamin D2 content
(㎛/g dry weight) |
| Mau et al. (1998) | Agaricus bisporus | UV-C | 7.30 |
| Jasinghe and Perera (2005) | Pleurotus ostreatus | UV-A | 45.10 |
| Jasinghe and Perera (2006) | Pleurotus ostreatus | UV-B | 184.00 |
| Roberts et al. (2008) | Agaricus bisporus | UV-B | 7.98 |
| Ko et al. (2008) | Lentinus edodes | UV-B | 61.90 |
| Teichmann et al. (2007) | Cantharellus tubaeformis | UV-C | 14.03 |
| Koyyalamudi et al. (2009) | Agaricus bisporus | UV-C | 23.13 |
| Kalaras et al. (2011) | Agaricus bisporus | Pulsed UV | 27.00 |
| Koyyalamudi et al. (2011) | Agaricus bisporus | Pulsed UV | 145.10 |
| Simon et al. (2011) | Agaricus bisporus | UV-B | 54.10 |
|
Present study
|
Pleurotus ostreatus (fresh)
Pleurotus ostreatus (fresh) Pleurotus ostreatus (powder) |
Control
UV-B UV-B |
< 2
239.67 498.10 |
[
UV
처리하지 않은 버섯가루,
UV
처리한 버섯의 가루와 버섯의 가루를
UV
처리한 것의
색도측정
]
가루시료는 색차계 (CM-3500d, Konica Minolta, Osaka, Japan)를 사용하여 표준색판으로 보정한 후 L값(명도), a값(적색도), b값(황색도)를 측정하였다. UV 처리하지 않은 버섯가루, UV 처리한 버섯의 가루와 버섯의 가루를 UV 처리한 것의 색도 측정 결과는 [표 6] 에 제시된 바와 같다. 비교한 결과 명도, 적색도, 황색도는 모두 유의차가 없었다.
결과적으로, 생 버섯과 버섯 분말을 UV 처리한 경우 색도의 변화가 일어나지 않아 상품 가치가 떨어지지 않기 때문에 상업적으로 활용이 가능할 것이다.
| Sample | L | a | b |
| Control | 79.74±0.35 | 0.03±0.06 | 10.10±0.17 |
| UV treated fresh | 80.41±0.29 | -0.12±0.05 | 10.14±0.10 |
| UV treated powder | 79.88±0.09 | 0.11±0.02 | 10.29±0.08 |
Claims (8)
- 느타리버섯에 강도 1.14 W/㎡의 UV-B를 조사하고,
상기 느타리버섯이 건조되지 않은 생버섯상태인 경우 UV-B를 94.28분간 조사하는 것을 특징으로 하는 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 버섯의 제조방법.
- 느타리버섯에 강도 1.14 W/㎡의 UV-B를 조사하고,
상기 느타리버섯이 동결건조된 후 분말화된 상태인 경우 UV-B를 10분간 조사하는 것을 특징으로 하는 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 느타리버섯에 UV-B를 28.16 ℃에서 조사하는 것을 특징으로 하는 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항의 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 색도변화없이 비타민D2의 함량이 증대된 느타리버섯.
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