KR20160147124A - 상황버섯을 이용한 다시마 발효물, 이의 제조 방법 및 이를 함유하는 식품 조성물 - Google Patents

상황버섯을 이용한 다시마 발효물, 이의 제조 방법 및 이를 함유하는 식품 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상황버섯을 이용한 다시마 발효물에 관한 것으로서, 다시마에 상황버섯 균사체를 접종하여 발효시킴으로써 항산화 기능성이 강화된 다시마 발효물, 이의 제조 방법 및 이를 함유한 항산화 기능성 식품 조성물을 포함한다.
따라서 본 발명은 다시마에 상황버섯 균사체를 접종하고 이를 발효시켜 항산화 기능성이 강화된 발효물과, 상기 발효물에서 수득한 추출액을 함유하는 항산화 기능성 식품 조성물을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 다시마에 상황버섯 균사체를 접종하여 배양시킨 발효물은 다시마와 상황버섯 각각으로부터의 추출물에 비해 자유 라디칼에 대한 높은 소거 활성을 나타내는 시너지 효과를 나타냄으로써, 항산화 활성이 강화된 다시마 발효물을 제공하는 효과가 있다.
또한 항산화 활성이 강화된 다시마 발효물을 제조하고 이를 함유하는 식품 조성물을 제시함으로써, 자유 라디칼 소거 활성이 뛰어난 항산화 기능성 식품 조성물을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

상황버섯을 이용한 다시마 발효물, 이의 제조 방법 및 이를 함유하는 식품 조성물{FERMENTED SACCHARINA JAPONICA WITH PHELLINUS LINTEUS MYCELIA, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND FOOD COMPOSITION COMPRISING THEREOF}
본 발명은 상황버섯을 이용한 다시마 발효물, 이의 제조 방법 및 이를 함유하는 식품 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다시마에 상황버섯 균사체를 접종하여 발효시킨 발효물과 이의 제조 방법 및 이로부터 추출된 추출물을 함유하는 항산화 기능성 식품 조성물에 관한 것이다.
활성 산소(reactive oxygen species, ROS), 수산기 라디칼, 과산화수소(hydrogen peroxide), 초과산화 라디칼(superoxide radicals) 및 산화질소(Nitric Oxide) 등의 자유 라디칼(free radicals)은 일반적인 생물체의 대사 부산물이다. 생체 내에서 산화 스트레스는 ROS의 형성과 항산화 방어 메커니즘 간의 불균형으로 인해 생성된다. 자유 라디칼은 당뇨병(diabetes mellitus), 다발성 경화증(multiple sclerosis), 심장질환, 파킨슨 병, 염증 질환, 알츠하이머, 죽상동맥경화증(atherosclerosis), 뇌졸중(stroke) 및 암과 같은 다양한 병리학적 조건을 직접적으로 수반해 왔다. 항산화제를 섭취하면 자유 라디칼을 중화시켜 신체의 세포가 피해를 입는 것으로부터 보호하는 효과를 얻을 수 있다고 알려져 있다. 그리하여, 천연소재 추출물을 이용한 자유 라디칼의 소거 활성 측정을 통해 그 항산화 활성의 이용 방법이 고려되어 왔다.
다시마는 갈조류(brown seaweed)의 하나로 중국, 일본 및 한국에서 광범위하게 서식한다. 갈조류는 알긴산(alginic acid)을 포함한 다양한 다당류를 생산하는데, 예로 라미나란(laminaran)과 황산다당류(sulfated polysaccharide, fucoidans)가 있다. 그 중 후코이단(fucoidans)은 그 구조가 비교적 복잡하다. 그래서 많은 학자들은 갈조류로부터의 후코이단(fucoidan) 정제와 이의 생물활성을 강화하는 방법을 연구해왔고, 이의 항산화 활성과 면역자극 효과(immunostimulatory effects)는 이미 많이 알려진 바 있다.
상황버섯은 담자균류(Hymenochaetaceae family, basidiomycetes)에 속하며 한국, 중국 및 일본에서 전통 동양의학에 이용되어 왔다. 상황버섯은 약용 버섯으로서 오래 전부터 복통, 관절염(arthritis), 염증, 위장관질환(gastrointestinal disorder), 인슐린 비의존성 당뇨병(non-insulin-dependent diabetes), 임파선 질환(lymphatic disease), 암 및 면역자극질환(immunological stimulating)의 치료에 이용되어 왔다. 상황버섯은 항암 기능성을 비롯하여 자유 라디칼로부터 세포를 보호하는 생활성(biologically active)이 높은 것으로 잘 알려져 있다. 상황버섯의 화학적 구성은 메시마코브놀(meshimakobnols) A 및 B, phellifuropyranone A, 펠리그리딘(phelligridin) G, 히스피딘(hispidin), phelligridimer A, davallialactone, methyldavallialactone, hypholomine B, interfungins A, inoscavin A, protocatechuic acid, protocatechualdehyde, 카페인산(caffeic acid) 및 엘라그산(ellagic acid)으로 이루어져 있다.
많은 연구자들이 다양한 종의 곰팡이와 박테리아를 결합하여 발효시키는 방법을 발표해왔고 이는 미래 바이오정제(biorefineries)에 있어서 중요한 생명공학적 제조의 다양성을 여는 유망기술로 전망된다. 발효는 장기간에 걸쳐 영양적 가치를 보존하고 건강 증진 효과를 강화하기 위한 유용한 방법으로 평가되고 있다. 관련 종래기술로는 한국공개특허 10-2010-0001375(2010.01.06.), 일본공개공보 2008-255057(2008.10.23.) 등이 있다.
그러나, 버섯 균사체를 이용하는 조류(algae)의 발효는 연구된 바가 거의 없거나 또는 기타 첨가물이 다량으로 포함된 방법인 경우가 대부분이다. 따라서 본 발명에서는 상황버섯 균사체를 이용했을 때 다시마의 생물활성에서 나타나는 시너지 효과를 검증하기 위해, 상황버섯 균사체와 함께 발효된 다시마(FSPM)의 추출물을 수득함에 있어 첨가물을 최소화함으로써 본 발명을 완성하였다. 이는 상황버섯 균사체로 발효시킨 다시마의 생물활성 강화 방법이 고부가가치 기능성 식품에 이용될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 목적은, 다시마에 상황버섯 균사체를 접종하여 발효시킴으로써, 항산화 기능성이 강화된 다시마 발효물, 이의 제조 방법 및 이를 함유한 항산화 기능성 식품 조성물을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다시마를 상황버섯 균사체로 발효시켜서 수득되는 것을 특징으로 하는 다시마 발효물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 발효물을 유효성분으로 함유하는 항산화 기능성 식품 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 (1) 다시마에 상황버섯 균사체를 접종하는 접종 단계; 및 (2) 상황버섯 균사체로 접종된 다시마를 발효시키는 발효 단계;를 포함하는 다시마 발효물의 제조 방법을 제공한다.
상기 (1)단계의 균사체 접종 전에 다시마를 곡류와 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (2)단계 이후에 발효물에서 수득한 추출액을 감압농축 및 동결건조시키는 후처리단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 방법에 따라 수득되는 발효물을 유효성분으로 함유하는 항산화 기능성 식품 조성물을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 다시마에 상황버섯 균사체를 접종하여 배양시킨 발효물은 다시마와 상황버섯 각각으로부터의 추출물에 비해 자유 라디칼에 대한 높은 소거 활성을 나타내는 시너지 효과를 나타냄으로써, 항산화 활성이 강화된 다시마 발효물을 제공하는 효과가 있다.
또한 항산화 활성이 강화된 다시마 발효물을 제조하고 이를 함유하는 식품 조성물을 제시함으로써, 자유 라디칼 소거 활성이 뛰어난 항산화 기능성 식품 조성물을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 상황버섯 균사체와 함께 발효시킨 다시마의 표면(A) 및 단면(B).
도 2는 FSPM 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성 측정 결과(n = 3).
도 3은 FSPM 추출물의 수산기 라디칼 소거 활성 측정 결과(n = 3).
도 4는 FSPM 추출물의 알킬 라디칼 소거 활성 측정 결과(n = 3).
도 5는 FRAP 값을 통한 다시마, 상황버섯 및 FSPM 추출물의 항산화 활성 비교(n = 3).
도 6은 TEAC 값을 통한 다시마, 상황버섯 및 FSPM 추출물의 항산화 활성 비교(n = 3).
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다시마를 상황버섯 균사체로 발효시켜서 수득되는 것을 특징으로 하는 다시마 발효물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 발효물을 유효성분으로 함유하는 항산화 기능성 식품 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 (1) 다시마에 상황버섯 균사체를 접종하는 접종 단계; 및 (2) 상황버섯 균사체로 접종된 다시마를 발효시키는 발효 단계;를 포함하는 다시마 발효물의 제조 방법을 제공한다.
다시마의 발효 조건에 있어서 다시마의 발효 온도는 25 내지 35 ℃로 설정할 수 있다. 바람직하게는 30 ℃로 설정할 수 있다. 30 ℃에서 배양할 때 상황버섯 균사체의 생육 속도가 가장 적절하기 때문이다. 발효 기간은 20 내지 30일로 하는 것이 적당하며, 바람직하게는 20일간 발효시킬 수 있다. 20일 이상 배양하는 것은 20일 배양했을 때와 비교해 생육 상태가 크게 다르지 않으므로 불필요하다.
상기 (1)단계의 균사체 접종 전에 다시마를 곡류와 혼합하는 것을 특징으로 한다. 상기 곡류는 쌀겨 또는 현미 중에 선택하여 이용할 수 있다. 쌀겨 또는 현미를 물에 불려 다시마와 혼합함으로써 다시마에 직접 균사체를 접종하는 것에 비해 균사체의 생육 조건을 더욱 우수하게 조성할 수 있다.
상기 (2)단계 이후에 발효물에서 수득한 추출액을 감압농축 및 동결건조시키는 후처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 방법에 따라 수득되는 발효물을 유효성분으로 함유하는 항산화 기능성 식품 조성물을 제공한다.
재료의 준비
다시마(S. japonica)(Wando, Korea)와 상황버섯(P. linteus)(Korea National University of Transportation, Chungju, Korea)을 준비했다. 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide(DMPO), 2,2-azobis(2-amidinopropane) hydrochloride(AAPH), 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH), 및(4-pyridyl-1-oxide)-N-tert-butylnitrone(4-POBN)은 Sigma Chemical Co.(St. Louis, MO, US)로부터 준비되었고, 다른 모든 시약들은 가장 통상적인 방법으로 준비되었다. 여과지로는 No. 41 paper를 사용하였다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1. 다시마 발효물의 제조
다시마는 수돗물에 2 내지 3회 세척하고 Electro Dialyzer(Changjo, Seoul, Korea)로 잔여 염분을 확인한 다음 물기를 제거했다. 쌀겨는 12시간 동안 물에 담가놓은 후 물기를 제거했다. 쌀겨가 3 중량%를 차지하도록 다시마와 혼합하여 살균한 후 상황버섯(P. linteus) 균사체(mycelia)를 접종하였다. 균사체를 접종한 다시마는 30 ℃에서 20일간 발효되었다(도 1). 추출물을 제조하기 위해서, 발효물에 10배 부피의 증류수를 넣고 2시간 동안 끓였다. 추출물은 여과지에 의해 필터링하고, 증발시킨 후 감압하여 동결 건조하였다. 상황버섯과 함께 발효시킨 다시마(fermented S. japonica with P. linteus mycelia, FSPM)의 추출물은 진공 건조시켜 사용시까지 -20 ℃에 보관했다.
또한 다시마 및 상황버섯으로부터 상기 FSPM과 같은 방법으로 추출물을 제조했다(표 1). 추출물의 수득률은 다시마, 상황버섯 또는 FSPM에서 각각 62.20 %, 34.10 %, 또는 2.15 %였다. FSPM 추출물은 다시마와 상황버섯의 추출물보다 수득률이 각각 28.10 %, 60.05 %씩 증가했다.
Figure pat00001
실시예 2. DPPH 라디칼의 소거 활성 분석
DPPH는 일반적으로 항산화력을 평가하기 위한 물질로서 이용된다. 0.125, 0.25, 0.5 및 1 mg/ml의 농도에 해당하는 60 μL의 FSPM 샘플들을 각각 60 μL의 DPPH(60 μM)를 포함하는 메탄올 용액에 투입하였다. 10초 동안 상기 용액을 강하게 교반시킨 후, 100 μL의 테플론 모세관 튜브(capillary tube)로 옮기고 JES-FA ESR spectrometer(JEOL Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 각 추출물의 DPPH 제거 활성을 측정하였다. 2분 후 ESR spectrometer를 통해 스펙트럼이 측정되었다. 측정 조건은 다음과 같다: central field 3475 G; modulation frequency 100 kHz; modulation amplitude 2 G; microwave power 5 mW; gain 6.3 × 105 및 temperature 298 K.
FSPM 추출물은 다음과 같은 당량에 비례하여 DPPH 라디칼을 소거했다; 1.0 mg/mL에서 88.2 ± 5.0 %, 0.5 mg/mL에서 88.2 ± 3.6 %, 0.25 mg/mL에서 63.2 ± 4.1 % 및 0.125 mg/mL에서 33.6 ± 2.2 %(도 2). 라디칼 소거 활성은 IC50 값(억제 중간값, the half maximal inhibitory concentration)으로 나타났다. FSPM 추출물(IC50, 0.736 ± 0.031 mg/mL)은 다시마 추출물(IC50, 0.775 ± 0.052 mg/mL) 및 상황버섯 균사체 추출물(IC50, 1.482 ± 0.181 mg/mL) 보다 더 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타냈다(표 1).
실시예 3. 수산기(Hydroxyl) 라디칼의 소거 활성 분석
수산기 라디칼은 일반적으로 철에 의해 촉진되는 하버 바이스 반응(Haber-Weiss reaction)(i.e., a Fenton-driven Haber-Weiss reaction)으로부터 발생하며, 발생한 수산기 라디칼은 나이트론 스핀 트랩제(nitrone spin-trap)인 DMPO와 빠르게 반응한다. DMPO-OH 첨가의 결과물은 ESR spectrometer를 통해 검출되었다. 0.25, 0.5 및 1 mg/ml의 농도에 해당하는 0.2 mL의 FSPM 샘플들을 각각 인산염 버퍼(phosphate buffer solution, pH 7.2)에 포함된 0.2 mL의 DMPO(0.3 M), 0.2 mL의 FeSO4(10 mM), 및 0.2 mL의 H2O2(10 mM)와 혼합하였고, 결과물은 100 μL의 테플론 모세관 튜브로 옮겼다. 2.5 분 후에, ESR 스펙트럼이 ESR spectrometer에 의해 기록되었다. 상기 측정 조건은 다음과 같다: central field 3475 G; modulation frequency 100 kHz; modulation amplitude 2 G; microwave power 1 mW; gain 6.3 × 105 및 temperature 298 K.
FSPM 추출물은 다음과 같은 당량에 비례하여 수산기 라디칼을 소거했다; 1.0 mg/mL에서 72.3 ± 4.1 %, 0.5 mg/mL에서 69.75 ± 5.1 % 및 0.25 mg/mL에서 41.25 ± 4.0 %(도 3). 상기 FSPM 추출물(IC50, 0.326 ± 0.018 mg/mL)은 다시마 추출물(IC50, 7.745 ± 0.252 mg/mL) 및 상황버섯 균사체 추출물(IC50, 5.464 ± 0.256 mg/mL)보다 더 높은 수산기 라디칼 소거 활성을 나타냈다(표 1).
이와 같은 결과는 상기 FSPM 추출물이 본래의 고유 샘플에 비해 특히 높은 수산기 라디칼 소거 활성을 나타낸다는 것을 보여준다.
실시예 4. 알킬(Alkyl) 라디칼 소거 활성 분석
알킬 라디칼의 소거 활성은 AAPH를 이용하여 측정될 수 있다. 0.031, 0.062, 0.125, 0.25, 0.5 및 1 mg/ml의 농도에 해당하는 0.1 mL의 FSPM 샘플들과 0.1 mL의 10 mM AAPH, 0.1 mL의 10 mM 4-POBN을 포함한 PBS(pH 7.4) 반응 용액을 37 ℃의 수조에서 30분간 인큐베이트(incubate)시켰다. 그 후 샘플을 100 μL의 테플론 모세관 튜브로 옮겼다. ESR spectrometer를 통해 스펙트럼이 기록되었다. 상기 측정 조건은 다음과 같다: central field 3475 G; modulation frequency 100 kHz; modulation amplitude 2 G; microwave power 1 mW; gain 6.3 × 105 및 temperature] 298 K.
FSPM 추출물은 다음과 같은 당량에 비례하여 알킬 라디칼을 소거했다; 1.0 mg/mL에서 90.8 ± 5.2 %, 0.5 mg/mL에서 90.8 ± 6.3 %, 0.25 mg/mL에서 87.2 ± 3.2 %, 0.125 mg/mL에서 68.1 ± 2.0 %, 0.062 mg/mL에서 51.3 ± 3.2 % 및 0.031 mg/mL에서 36.8 ± 4.1 %(도 4). 상기 FSPM 추출물(IC50, 0.036 ± 0.006 mg/mL)은 다시마 추출물(IC50, 0.049 ± 0.003 mg/mL) 또는 상황버섯 균사체 추출물(IC50, 0.226 ± 0.016 mg/mL)보다 더 높은 알킬 라디칼 소거 활성을 나타냈다(표 1).
실시예 5. FRAP 라디칼 소거 활성 분석
FSPM 추출물의 항산화 능력을 측정하기 위해서, 제2철 소거 항산화 능력을 측정하기 위한 FRAP(ferric reducing ability of plasma) 분석법이 이용되었다. 본 발명에서는 0.3 M 아세테이트 버퍼(acetate buffer), 10 mM 트리페닐테트라졸륨 클로라이드(triphenyltetrazolium chloride, TPTZ)(Fluka)를 포함한 40 mM HCl, 및 20 mM 염화제2철(ferric chloride)(10:1:1 v/v/v)의 상기 세 가지 용액을 혼합한 FRAP 시약을 준비했다. 실험에 이용하기 위해 상기 FRAP 시약 분취액(aliquot) 3 mL와, 1, 5 및 10 mg/mL의 농도의 1 mL FSPM 추출물을 각각 결합시켰다. 상기 샘플의 항산화 능력을 측정하기 위하여, 흡광도(absorbance) 값을 FeSO4(0 내지 10 mM)의 표준 곡선(standard curves) 값과 비교 측정했다. 항산화 능력의 값은 추출물의 mg 수 당 해당하는 FeSO4의 당량(mM FeSO4 eq./mg extract)으로 표시된다.
데이터는 GraphPad Prism 5 프로그램을 이용하여 분산분석(Analysis of variance, ANOVA)방법인 Tukey's Test로 통계 분석하여 평균값±표준편차(n = 3)로 나타냈다(도 5). 서로 다른 글자로(a 내지 f) 표기된 값은 통계학적으로 유의미한 차이를 나타낸다(p < 0.05). FSPM 추출물에서 측정된 FRAP 값은 당량에 비례하여 증가했다. 상기 FSPM 추출물(0.460 ± 0.010 mM FeSO4 eq./mg extract)은 10 mg/mL에서 다시마 추출물(0.180 ± 0.010 mM FeSO4 eq./mg extract) 또는 상황버섯 추출물(0.200 ± 0.010 mM FeSO4 eq./mg extract)보다 더 높은 FRAP 값을 보였다. 이러한 결과에 따라 다시마의 FRAP 값은 발효 이후에 더 증가함을 보인다.
실시예 6. ABTS 라디칼 소거 활성 분석
ABTS·+ radical cation decolorization assay는 항산화 능력을 측정하기 위한 방법으로 이용된다. ABTS는 물에 7 mM까지 녹을 수 있고, ABTS 라디칼 양이온은 ABTS stock 용액에 2.45 mM 과황화칼륨(potassium persulfate, K2S2O8)를 첨가함으로써 생산할 수 있다. 상기 혼합물을 빛이 없는 상온에서 14시간 인큐베이트시켰다. 소거 활성을 측정하기 위해, 0.9 mL의 ABTS 시약을 1, 5 및 10 mg/ml의 농도의 0.1 mL FSPM 추출물과 혼합하였고 흡광도는 734 nm에서 측정되었다. 추출물의 항산화 능력은 추출물의 mg 수 당 해당하는 Trolox 당량(Trolox equivalents antioxidant capacity, TEAC)으로 표시된다.
TEAC 값은 추출물의 mg 수 당 Trolox의 mM 당량으로 나타난다. 데이터는 분산분석에 따라 평균값±표준편차(n = 3)로 나타냈다(도 6). 서로 다른 글자로(a 내지 h) 표기된 값은 통계학적으로 유의미한 차이를 나타낸다(p < 0.05). 10 mg/mL에서 FSPM 추출물(0.700 ± 0.020 mM Trolox eq./mg extract)의 TEAC 값은 다시마 추출물(0.490 ± 0.020 mM Trolox eq./mg extract) 및 상황버섯 추출물(0.580 ± 0.010 mM Trolox eq./mg extract)과 유사했다.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 다시마를 상황버섯 균사체로 발효시켜서 수득되는 것을 특징으로 하는 다시마 발효물.
  2. 제 1 항의 발효물을 유효성분으로 함유하는 항산화 기능성 식품 조성물.
  3. (1) 다시마에 상황버섯 균사체를 접종하는 접종 단계; 및
    (2) 상황버섯 균사체로 접종된 다시마를 발효시키는 발효 단계;를 포함하는 다시마 발효물의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (1)단계의 균사체 접종 전에 다시마를 곡류와 혼합하는 단계를 더 포함하는 다시마 발효물의 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 (2)단계 이후에 발효물에서 수득한 추출액을 감압농축 및 동결건조시키는 후처리단계를 더 포함하는 다시마 발효물의 제조 방법.
  6. 제 3 항의 방법에 따라 수득되는 발효물을 유효성분으로 함유하는 항산화 기능성 식품 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116115654A (zh) * 2023-02-16 2023-05-16 青岛海洋生物医药研究院 一种昆布-桑黄双向液体发酵物及其制备方法与应用

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