Effect of Far-infrared Irradiation on the Antioxidant Activity of Extracts from Phellinus igniarius and Ganoderma lucidum

(1)

KOREAN J. FOOD SCI. TECHNOL. Vol. 39, No. 4, pp. 386~389 (2007)

386

©The Korean Society of Food Science and Technology

원적외선 처리가 상황버섯과 영지버섯 추출물의 항산화능에 미치는 영향

김정한*·이승철

1

_·주영철

경기도농업기술원 버섯연구소, 1_{경남대학교 식품생명학과}

Effect of Far-infrared Irradiation on the Antioxidant Activity of Extracts

from

Phellinus igniarius

and

Ganoderma lucidum

Jeong-Han Kim*, Seung-Cheol Lee

1

, and Young-Cheoul Ju

Mushroom Research Institute, Gyeonggido Agricultural Research and Extension Service

1

_{Department of Food Science and Biotechnology, Kyungnam University}

Abstract

The antioxidant activities of

Phellinus igniarius

(PI) and

Ganoderma lucidum

(GL) extracts were evaluated

after far-infrared (FIR) irradiation. PI and GL were irradiated at 120

o

C for 30, 60, 90 and 120 min with a FIR heater

(2-14

µ

m), and then extracted by distilled water for 1 hr. Total sugar contents (TSC), total phenolic contents (TPC), radical

scavenging ability (RSA), and reducing power (RP) were significantly increased by FIR irradiation. When PI was

irradiated for 120 min, the TSC, TPC, RSA, and RP values of the PI extracts increased from 10.1 to 25.9 mg/g, 6.1 to

13.4 mg/g, 23.8 to 51.5%, and 0.222 to 0.363, respectively, compared to the untreated controls. The GL extracts, under

the same conditions (120

o

C for 120 min), also increased in TSC, TPC, RSA, and RP from 11.1 to 22.6 mg/g, 2.5 to 5.8

mg/g, 14.5 to 18.6%, and 0.271 to 0.296, respectively. These results indicate that appropriate FIR irradiation of PI and

GL could enhance the antioxidant activities of their extracts by increasing amounts of phenolic and sugar compounds.

Key words:

Ganoderma lucidum

,

Phellinus igniarius

, far-infrared irradiation, antioxidant

서

론

최근생활수준의향상과더불어건강과웰빙에대한관심이급 속히높아져가고있으며고령화사회로의 진입

,

식습관과환경 오염에의한 만성질환의증가

,

식품의유효성분에 의한건강증진 및질병예방 효과등이연구로 증명되면서 식품에대한 소비자 의요구수준도점점 높아지고있다

.

특히

,

차

(

茶

)

는오랜세월동 안민간의약용으로서질병치료의목적으로이용되어왔으나최 근에는 영양공급

,

노화억제

,

생체리듬조절 및 면역증강 등생명 활동을조절하는기능이과학적으로규명됨에따라편리하고기 호성이높은음료로개발되고 있다

.

우리나라에서도

2000

년부터 녹차를중심으로본격적으로시장에 진입한차

(

茶

)

음료

(

녹차

,

보 리차및혼합차

)

가경기침체로인해 음료시장이전반적으로위축 되었음에도불구하고돌풍을일으키면서시장을확대해나가고있다

.

상황버섯은분류학적으로소나무비늘과

(Hymenochaetaceae),

진 흙버섯속

(

Phellinus

)

에 속하는 백색부후균으로항암력이 매우 우 수한버섯으로알려져있으며

(1),

위암

,

식도암

,

십이지장암

,

결장 암

,

직장암 등의소화기계통의 암을비롯하여 간암수술후화 학요법을병행할때의면역기능항진에도효과가있는것으로알 려져있다

(2).

또한 담자균류 민주름목에 속하는 영지버섯은 활 엽수 뿌리에서 발생하여땅위로 돋는

1

년생버섯으로 예로부터 불로초라고도불렸으며일본에서는만년버섯

,

중국에서는영지라 고하여장식용이나 약재로많이사용되어져왔다

.

영지버섯 추 출물의 항종양활성

,

면역증대활성

,

항암효과

,

산화억제작용이 밝 혀지면서부터 기능성대체의약품이나건강보조식품으로서각광 을받게되었다

(3-5).

약용버섯류의활용에있어가장기본이되는처리공정은재료 로부터 유효성분을 분리하는 추출공정이며 주로열수 추출법이 사용되고있으나추출에장시간소요되고추출효율이낮은단점 이있다

.

따라서기존의열수추출법을 기본으로하면서유효성분 을효과적으로 분리해낼 수있는 적절한전처리 기술이필요하 리라생각된다

.

한편

, Niwa

와

Miyachi(6)

는원적외선처리로 식물속에존재하 는항산화물질들을저분자화시켜 임상효과를높였다고보고한바 있으며

, Lee

등

(7-9)

도원적외선처리로식물성추출물의고분자

polyphenol

들이 유리되어 항산화능이 증가되었다는 결과를보고 한바있다

.

이에본연구에서는상황버섯과 영지버섯을차음료 로제조하기위한전처리공정으로서 원적외선의효과를검정하 고자하였다

.

재료 및 방법

재료 상황버섯과영지버섯은서울의경동시장에서구매하여실험에 사용하였으며

, gallic acid

와

1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)

시 약은

Sigma Chemical Co.(St. Louis, MO, USA)

에서

,

Folin-Ciocalteu

시약은

Wako Pure Chemical Industries, Ltd.(Osaka,

*Corresponding author: Jeong-Han Kim, Mushroom Research

Insti-tute, 430-8 Sam-ri, Silchon-eup, Gwangju-si, Gyeonggi-do 464-873,

Korea

Tel: 82-31-229-6126

Fax: 82-31-229-6139

E-mail: [email protected]

(2)

원적외선처리가상황버섯과영지버섯추출물의항산화능에미치는영향

387 Japan)

에서 구입하여 사용하였다

.

그리고

potassium ferricyanide,

염화철등분석에사용한모든시약들은일급이상이었다

.

원적외선 처리 및 버섯 추출물의 제조

건조된상황버섯과영지버섯은믹서기로분쇄하여

27 mesh

체 로거른후분말상태로 제조하였다

.

건조버섯

10.0 g

을회전접시 에올려놓고원적외선히터가장착된건조기

(Asung Test Machine,

Seoul, Korea)

를이용하여

120

o

C

_에서

30, 60, 90

_그리고

120

_분_동

안 각각 조사하였다

.

원적외선 히터의 규격은

35

×

10 cm,

출력

300 W

로

Hakko Electric Machine Works Co., Ltd.(Nagano,

Japan)

의제품이었다

.

각각 처리된시료

0.1 g

에증류수

10 mL

를 가하여상온에서

1

시간방치후여과지

(Whatman No. 2)

로여과 하여다음분석을위한추출물로 사용하였다

.

갈변도 각추출물을

0.2

µ

m

나일론필터로여과한 후

420 nm

에서흡 광도를측정하여갈변도를구하였다

.

총당 함량 총당함량은

phenol-sulfuric acid

법

(10)

에따라측정하였다

.

즉

,

추출물

1 mL

에

5%

페놀

1 mL

와황산

5 mL

를가하여 발색시킨 다음

20

분간방치 후분광광도계를 이용하여

470 nm

에서흡광도 를측정하였다

.

총당의 정량은

glucose

표준품을 사용하여 검량 선을작성하여나타내었다

.

총페놀 함량 총페놀함량은

Folin-Denis

법

(11)

에따라 측정하였다

.

즉

,

추출 물

1 mL

에

Na

2

CO

3용액

1 mL

를 가하여

3

분간 방치한 후

, 50%

Folin-ciocalteu

시약

0.2 mL

를가하여 반응시켜

30

분간 상온에서 방치하였다

.

이혼합물을

10

분간

12,000 rpm

에서원심분리한후

,

상징액

1 mL

를취하여

750 nm

에서흡광도를측정하였다

.

총페놀 함량은

gallic acid

를이용하여작성한표준곡선으로환산하여나 타내었다

.

라디컬 소거능 라디컬소거능은

Blois

방법

(12)

에준하여 측정하였으며

,

시료

0.2 mL

에

4.1

×

10

−5

M

_의

DPPH

_용액

0.8 mL

_를_가한_후_상온에서

10

분간 반응시켜

517 nm

에서흡광도를 측정하였다

.

각시료의라 디컬소거능은아래의식에의해 계산하여백분율로나타내었다

.

라디컬소거능

(%) =

[

1

− 시료첨가구의

O.D.

]

×

100

무처리구의

O.D.

환원력 환원력은

Oyaize

의 방법

(13)

에 따라 측정하였으며

,

항산화 물 질에대한철이온의환원력을측정한것이다

. 1 mL

의인산염완 충용액

(0.2 M, pH 6.6)

에

1 mL

의 시료 추출물에

1% potassium

ferricyanide

용액

1 mL

을가하고 이 혼합물을

50

o

C, 20

_분간 _반응 시킨후

, 10% trichloroacetic acid

용액

1 mL

을넣었다

.

반응이끝 난혼합물을

12,000 rpm

에서 원심분리하여 얻은 상징액

1 mL

과 증류수

1 mL

을넣고

0.1%

염화철 용액

0.1 mL

을넣고

700 nm

에 서흡광도를 측정하였다

.

통계처리 모든측정은

3

회반복하여행하여졌으며

,

그결과의통계처리

는

SAS(Statistical Analysis System)

을이용하여 p

< 0.05

수준에서

Duncan

의다중범위검정

(Duncan’s-multiple range test)

을통하여 평 균값들에대해유의성을 검정하였다

.

결과 및 고찰

갈변도, 총당 함량 및 총페놀 함량의 변화 원적외선처리에따른상황버섯 추출물의갈변도

,

총당및총 페놀 함량을

Table 1

에나타내었다

.

원적외선 처리에의해추출 물의갈변도는 처리시간에 비례하여증가하는 것으로나타났다

.

상황버섯 추출물

(1%, w/v)

의갈변도는

0.656

으로

Lee

와

Son(14)

이보고한녹차의

0.140

보다높았으나우롱차

(0.582)

와는비슷하 고

,

홍차

(0.915)

보다는 낮은 것으로나타났다

.

이러한 차이는 원 재료 고유의색

,

추출농도

,

효소반응및발효 등과같은가공방 법에 따라다르게나타나는것으로 생각된다

.

버섯에는다당체가 많이 함유되어있고

,

그중에서β

-glucan

은항암작용

,

면역활성및 혈압강하작용등의다양한생리활성을지니고있어버섯을대표 할수있는성분으로인식되고 있다

.

상황버섯의구성성분은 당 질이

80.9%

로 대부분을차지하고

,

단백질

11.2%,

수분

6.3%

순 으로구성되어있다

(15).

본연구에이용된상황버섯에도총당이

10.1 mg/g

함유되어 있었으며

,

원적외선 처리에 의해 급격히 증 가하여

90

분에는

2.2

배

(22.7 mg/g), 120

분에는

2.6

배

(25.9 mg/g)

까 지 증가하였다

.

한편

,

식물성 페놀화합물들은식물계에 널리 분 포되어 있는

2

차대사산물로서 수산기를 통한수소공여와 페놀 고리의 공명안정화로 프리라디컬을소거하며

,

지질의산화를 억 제하는 가장 대표적인 항산화물질로 보고되고 있다

(16). Lo

와

Cheung(17)

은버섯균사체및자실체에서추출된주항산화성분 이페놀성화합물이며

Mau

등

(18)

도망태버섯의주항산화성분이 페놀성 화합물이라고 보고하였다

.

이 밖에도 황금버섯류에는

asiaticusin A, asiaticusin B,

은행잎 우단버섯에는 p

-terphenyl

류의

페놀성 화합물이 함유되어 있으며

(19),

특히 붉은점박이 광대버 섯과청머루무당버섯의 p

-hydroxybenzoic acid,

비단그물버섯과젖 비단그물버섯의

quercetin

등의 페놀성화합물은라디컬 소거능이 우수하다고보고되었다

(20).

상황버섯도약

6.1 mg/g

의페놀성화 합물들이 존재하였으며

,

총당함량과비슷하게 원적외선처리에 의해페놀함량이증가하여

90

분이후에

2

배이상

(12.5 mg/g)

증 가되었다

.

원적외선 처리에 의한 영지버섯 추출물의 갈변도

,

총당함량 및총페놀 함량은

Table 2

와같다

.

영지버섯의 갈변도는처리하 지않은 무처리구가

0.251

로서상황버섯의

0.656

에비해서는 낮 은것으로나타났으나녹차

(0.140)

의경우

(14)

보다는다소높았다

.

원적외선 처리시간에 비례하여갈변도는 증가하여

60

분과

120

분에

0.329, 0.428

로각각 높아졌으나상황버섯무처리구가

0.656

임을 감안할때원재료간색의뚜렷한차이를확인할수있었다

.

Table 1. Effect of far-infrared (FIR) irradiation on browning

intensity (BI), total sugar contents (TSC) and total phenolic

contents (TPC) of water extracts from

Phellinus igniarius

Time(min)

0

30

60

90

120 BI (O.D.)

0.656

c

1.121

b

1.296

a

1.278

a

1.361

a

TSC (mg/g) 10.1

d

13.0

c

14.4

c

22.7

b

25.9

a

TPC (mg/g)

6.1

d

11.0

c

11.0

b

12.5

ab

13.4

a

(3)

388

한국식품과학회지제

39

권제

4

호

(2007)

무처리구의 영지버섯의 총당 함량은

11.1 mg

이었으며

,

상황버섯 의경우와비슷하게원적외선 처리에의해 증가하였다

.

원적외선 처리

120

분후에총당함량은

22.6 mg

으로무처리구보다

2.2

배증 가하였다

. Chung

과

Youn(21)

도 영지버섯은 약

12.6-15.6 mg/g

의 당이함유되어있으며전처리와추출법에따라총당함량이변화 되는것으로 보고하였다

.

본실험에서는영지버섯의 총페놀함량 은

2.5 mg

으로 상황버섯

(6.1 mg)

보다는적었으며

,

원적외선 처리 시간에비례하여

120

분이후에

2.3

배

(5.8 mg)

로증가되었다

.

적절한전처리공정은 버섯유래 유용물질의추출 향상에크 게기여한다

. Chung

과

Youn(21, 22)

은영지버섯과오가피에대한 마이크로파및초음파처리가페놀성물질의함량을증가시킨다 고보고하였다

.

본연구에앞서 실시한예비실험결과 일반열처 리에의해서는상황버섯과영지버섯의페놀성물질을 증가시키지 못했지만

(

데이타없음

),

원적외선 처리에의해서는효과적으로증 가되었다

. Lee

등

(9)

은원적외선이 복사방식으로에너지를전달 하며

,

이로인해일반적인열처리보다 보다효율적으로대상물 질의내부로에너지가전달되어유용물질을유리화또는활성화 시킨다고보고하였다

.

또한

,

원적외선은물분자의클러스터를작 게만들어물분자의운동성을활성화한다는 17

O NMR

_스펙트럼 이보고되기도 하였다

(23).

본 연구결과 원적외선은 상황버섯과 영지버섯의 당류와 페놀 화합물의 유리화를 촉진하는데 효과적 임을알수있었다

.

항산화활성 항산화활성은환원력과라디컬소거능으로측정하였으며

,

상황 버섯 추출물의 결과를

Fig. 1

에나타내었다

.

상황버섯 추출물의 환원력과

,

라디컬 소거능이원적외선 처리시간에비례하여 증가 하여

,

처리

120

분이후라디컬소거능은

23.8%

에서

51.5%

로

,

환 원력은

0.222

에서

0.363

으로각각증가하였다

.

Fig. 2

에는영지버섯 추출물의항산화활성을 나타내었다

.

상황 버섯무처리구의 라디컬소거능은

23.8%

인데비해 영지버섯무 처리구는

14.5%

로다소낮았으나환원력은영지버섯이

0.27

로상 황버섯의

0.22

보다높았다

.

영지버섯의 라디컬 소거능은 무처리 구의

14.5%

에 원적외선을

120

분간처리하였을 때

18.63%

로약

1.3

배증가하였다

.

그러나

,

상황버섯은 같은조건에서 라디컬소 거능이

2.2

배증가하였음과비교해 보면영지버섯에서보다상황 버섯에원적외선 조사효과가우수하였다

.

영지버섯의 환원력은 원적외선

120

분처리시에

0.270

에서

0.295

로증가하였으나 통계 적으로유의성이없었다

(

p

< 0.05).

원적외선조사된상황버섯과 영지버섯추출물의항산화활성은 총페놀 함량과밀접한 관계를 보였다

.

일반적으로

,

라디컬 소거 능과총페놀 함량은밀접하게 연관되어지는데

,

주로 페놀성화합 물의

hydroxyl

기가 항산화활성에 관여한다고 알려져 있다

(16).

Choi

등

(24)

은표고버섯에

121

o

C

_의_열을

30

_분_동안_처리하여_유 리 페놀함량이

1.8

배

, DPPH

라디컬 소거능이

1.9

배증가하였다 고하며

, Chung

과

Youn(21), Kim

등

(25)

도영지버섯및만가닥버 섯에 각각 마이크로웨이브를이용하여 추출시에 총페놀 함량과 전자공여능이증가한다고보고하였다

.

또한

, Shimada

등

(26)

은약 용버섯의 환원력은 추출물에 함유되어 있는

reductone

의수소공 여능 때문이며 유리 라디컬과 반응하여 연쇄반응을 종결시키고 또한과산화물또는 그전구체와반응하여과산화물의형성을억 제하여 항산화활성을 나타낸다고하였다

.

본연구에서도원적외 선 처리로 상황버섯과 영지버섯에 존재하는 페놀성 화합물

,

reductone

등의유용물질이활성화또는유리화되어그항산화활 성이증가하는것으로생각된다

.

요

약

원적외선조사가상황버섯과영지버섯의항산화능에미치는영 향을 조사하기위하여

30, 60, 90

그리고

120

분간격으로 원적외 선을조사를한후

,

물추출물을제조하여실험에이용하였다

.

상 황버섯추출물은원적외선처리시간에비례하여갈변도

,

총당

,

총 페놀

,

라디컬소거능 및환원력이증가하였으며

, 120

분처리후갈 변도는

2.1

배

,

총당은

2.6

배

,

총페놀은

2.2

배

,

라디컬소거능은

2.2

배

,

환원력은

1.6

배증가하였다

.

또한

,

원적외선

120

분조사에의 해 영지버섯추출물의 갈변도

,

총당

,

총페놀및 라디컬소거능도 각각

1.7

배

, 2.0

배

, 2.3

배

, 1.3

배증가하였다

.

그러나환원력은 유 의적인 차이를보이지 않았으며

,

전체적인효과는상황버섯에 비

Table 2. Effect of far-infrared irradiation on browning intensity

(BI), total sugar contents (TSC) and total phenolic contents

(TPC) of water extracts from

Ganoderma lucidum

Time(min)

0

30

60

90

120 BI (O.D.)

0.251

c

0.266

bc

0.329

b

0.339

b

0.428

a

TSC (mg/g)

11.1

c

11.3

c

13.4

c

15.5

b

22.6

a

TPC (mg/g)

2.5

e

3.4

c

4.7

d

5.2

ab

5.8

a

a-d_{Different letters in a row are significantly different (p < 0.05), n = 3.}

Fig. 1. Effect of far-infrared (FIR) irradiation on the reducing

power (RP) and radical scavenging ability (RSA) of water

extract from

Phellinus igniarius.

●

: RP,

○

: RSA.

a-d

Different

letters in a row are significantly different (

p

< 0.05). Each value is

expressed as mean

±

standard derivation (

n

= 3).

Fig. 2. Effect of far-infrared (FIR) irradiation on the reducing

power (RP) and radical scavenging ability (RSA) of water

extract from

Ganoderma lucidum.

●

: RP,

○

: RSA.

a-d

Different

letters in a row are significantly different (

p

< 0.05). Each value is

(4)

원적외선 처리가 상황버섯과 영지버섯 추출물의 항산화능에 미치는 영향 389 해 다소 낮았다. 이상의 결과 원적외선 조사가 상황버섯과 영지

버섯의 당류 및 페놀화합물의 추출을 촉진하여 항산화능을 향상 시킴을 확인하였다.