Changes in Mycelial Growth and Antioxidant Activities of Basidiomycetous Strains Added with Hydrolysates of Spent Coffee Grounds as a Substrate

(1)

커피박 가수분해물의 첨가에 따른 담자균류 균사체의 생육 및 항산화 활성 변화

⁃ 연구노트 ⁃

오남순^1,2․성낙윤¹․변의홍^1,2․김이은¹․조은지¹․오철환³

1공주대학교 식품공학과

2공주대학교 식품과학연구소

3한국농수산대학교

Changes in Mycelial Growth and Antioxidant Activities of Basidiomycetous Strains Added with Hydrolysates of Spent Coffee Grounds as a Substrate

Nam-Soon Oh^1,2, Nak-Yun Sung¹, Eui-Hong Byun^1,2, Yi-Eun Kim¹, Eun-Ji Cho¹, and Chul-Hwan Oh³

1Department of Food Science and Technology and

2Food Science Research Institute, Kongju National University

3Korea National College of Agriculture and Fisheries

ABSTRACT The objective of this study was to evaluate changes in the mycelial growth and antioxidant activities of basidiomycetous strains (Flammulina velutipes, Pleurotus ostreatus, Cordyceps militaris, and Phellinus linteus) added with hydrolysates of spent coffee grounds as a substrate in submerged culture medium. Mycelial growth of basidiomycetous strains was comparatively higher in complete medium (CM) than in medium containing hydrolysates of spent coffee grounds (CMCW) or medium containing exclusively hydrolysates of spent coffee grounds (CW). However, antioxidant activities and total polyphenol contents significantly increased in mycelia cultivated in CMCW medium compared with mycelia cultivated in CM medium. The results clearly indicate that hydrolysates of spent coffee grounds can be used as a favorable substrate for mycelial growth with improved antioxidant activities of basidiomycetous strains.

Key words: basidiomycetes, spent coffee grounds, mycelial growth, antioxidant activity

Received 23 October 2017; Accepted 10 December 2017 Corresponding author: Nam-Soon Oh, Department of Food Science and Technology, Kongju National University, Yesan, Chungnam 32439, Korea

E-mail: [email protected], Phone: +82-41-330-1485

서 론

커피는 한국인들이 가장 선호하는 기호음료로 물과 보리 차 등을 포함하는 곡물차를 제외한 음료 중 소비가 가장 높 은 것으로 알려져 있다. 전 세계 커피 원두(green coffee beans) 생산량은 2014년 기준으로 879만 톤이고(1), 커피 원두류의 국내 수입량은 2016년도 기준으로 15만 3천여 톤 에 이르며(2), 수입량이 계속해서 증가하고 있는 추세이다.

가공된 커피 원두를 이용하여 커피음료를 제조한 후 부산물 로 버려지는 비가식부를 커피박이라 하며, 영문으로는 coffee wastes, coffee meal, spent coffee grounds, roasted coffee residue 등으로 표기하고 있다. 커피의 주요성분은 당류, 단백질, 지질 등의 일반성분뿐만 아니라 caffeine, di- terpene 류, chlorogenic acid, quinic acid, tannic acid와 같은 생리활성 물질을 다량 함유하고 있으며(3), 커피박에도 이와 같은 기능성 생리활성 물질들이 여전히 잔존한다고 알

려져 있다(4). 이러한 다양한 생리활성 물질 중 특히 caffeine, chlorogenic acid 및 hydroxycinnamic acids는 항 산화 활성이 높은 물질로서 당뇨, 심장질환 및 암 등의 질병 에 대한 예방이나 억제에 관련되는 것으로 알려져 있다(5).

커피 소비의 증가에 따라 부생되는 커피박은 환경에 막대 한 부담을 주지만 커피박이 함유하는 영양 물질과 생리활성 물질로 인하여 재활용 가치가 매우 높을 것으로 재해석되고 있다. 커피박은 농용 퇴비로 활용되고 있으며(6), 식품 소재 (7), 버섯(8)이나 버섯 균사체 배양용 배지(9), 식생 기반재 료와 같은 산업 자재(10) 등으로 활용하려는 연구 결과들이 다양하게 보고되고 있다. 이러한 연구 결과들로부터 커피박 이 함유하는 탄수화물은 생물 또는 미생물의 배양에 직접적 인 탄소원으로 활용될 수 있으며, 커피박의 생리활성 물질은 이를 이용한 생물체의 생리적 기능에도 영향을 미칠 것으로 예측된다. 특히 담자균류는 다양한 종류의 탄수화물에 대한 이용 범위가 넓으며, 자실체인 버섯은 옛날부터 영양성분이 고르게 함유된 양질의 식품으로서 식용뿐만 아니라 약용으 로도 많이 연구되어 있다(11). 또한, 여러 생리활성 물질을 함유하고 있어 항암, 면역증강, 혈압강하 및 혈중 콜레스테 롤 억제, 항균, 항산화 등의 다양한 효능이 보고되어 있다

(2)

(12). 담자균류 중에서도 팽이버섯과 느타리버섯 등은 식용 으로 널리 이용되고 있으며, 동충하초와 상황버섯 등은 그들 의 특이적이고 강한 약리작용으로 주로 기능성 소재로 활용 된다. 본 연구는 커피박 가수분해물을 배지 조성물로 사용하 여 4종의 담자균류 균사체를 배양하면서 커피박 가수분해물 의 첨가가 그들의 생육과 담자균 추출물의 항산화 활성에 미치는 영향을 조사하였다.

재료 및 방법

커피박 가수분해물의 제조

본 연구에 사용된 커피박(spent coffee grounds)은 원두 커피 분말(원두커피 분말은 콜롬비아 슈프리모, 케냐 AA, 과테말라 안티구아, 코스타리카 따라주 등의 원두 제품을 각각 동일한 양으로 혼합하여 분쇄한 것)로부터 커피를 추출 한 후 폐기되는 부산물로 원두커피 전문점인 Café Prin- cess(공주대학교 학교기업, 충남 예산 공주대학교 산업과학 대학)에서 제공받아 사용하였다. 커피박은 70°C에서 약 48 시간 동안 건조시킨 후 크기가 75~500 μm 사이의 체를 이 용하여 선별한 다음 시료로 사용하였다. 커피박 가수분해물 의 제조는 커피박 100 g(건물량 기준)을 0.2 M HCl 용액 1 L에 현탁하여 121°C에서 15분간 가열 처리한 후 냉각하 여, pH를 6.0으로 맞추고 감압여과기(Medi-Pump, Thom- as Industries Inc., Sheboygan, WI, USA)의 여과지(What- man No. 4, GE Healthcare UK Limited, Buckingham- shire, UK)를 통과한 여액을 커피박 가수분해물로 사용하였 다.

균주 배양

Flammulina velutipes KACC42291(FVE, 팽이버섯), Pleurotus ostreatus KACC42310(POS, 느타리버섯) 균주 는 국립농업과학원(Wanju, Korea)으로부터 분양받았으며, Cordyceps militaris NIFoS2605(CMI, 동충하초), Phelli- nus linteus NIFoS316(PLI, 상황버섯) 균주는 국립산림과 학원(Seoul, Korea)으로부터 분양받아 실험용 균주로 사용 하였다. 균주 보존용 배지는 potato dextrose agar(PDA, Becton, Dickinson and Company, Sparks, MD, USA)를 사용하였으며, 종균용 액체배지는 malt extract broth(MEB, Becton, Dickinson and Company)를 사용하여 실험균주를 배양하였다. 배양온도는 모든 배양에서 25°C로 수행되었 다. 보존 균주 배지의 최선단 균사체 1 cm²를 떼어내어 종균 용 PDA 배지의 중앙에 접종하여 7~10일 동안 배양한 후 종균으로 사용하였다. 액체 종균은 PDA 배지에서 배양된 실험균주의 균사체를 최선단 가장자리 부분에서 1 cm²의 조각을 잘라내어 250 mL Erlenmeyer 플라스크에 충진된 100 mL의 MEB 종균배지에 접종하여 균질 혼합기(T-25 Ultra Turrax, IKA, Staufen, Germany)로 균질화시킨 후 7일 동안 배양하였다. 배양 완료 후 동일한 방법으로 균질화

된 종균액의 접종량은 본 배지에 대하여 5%로 접종하여 본 배양을 수행하였다. 실험균주의 본 배양용 복합배지(CM)의 성분은 Fraatz 등(13)의 방법에 따라 glucose 15 g/L, KH2PO4 1.5 g/L, MgSO4･7H2O 0.5 g/L, asparagine･H2O 5.08 g/L, yeast extract 3.0 g/L, 미량원소 용액 1 mL/L로 구성하였다. 여기서 미량원소 용액의 성분 조성은 CuSO₄･ 5H₂O 5 mg/L, FeCl₃･6H₂O 80 mg/L, ZnSO₄･7H₂O 90 mg/L, MnSO₄･H₂O 30 mg/L, ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA) 0.4 g/L이다. 커피박 가수분해물 첨가 배지는 CM배지의 glucose 대신 환원당 기준으로 15 g/L가 되도록 커피박 가수분해물을 사용한 배지(CMCW)와 환원당 기준 으로 동일하게 15 g/L가 되도록 커피박 가수분해물을 단독 으로 사용한 배지(CW)를 실험배지로 사용하였다. 본 배양 은 250 mL Erlenmeyer 플라스크에 배양액 200 mL를 충진 하여 살균한 후 종균액 10 mL를 무균적으로 접종하고 25°C 의 진탕배양기(150 rpm)에서 7일 동안 배양하였다.

생육도 및 균체량 측정

PDA 고체배지에서의 생육도는 petri dish(내부직경 90 mm)에서 확산 성장된 균사체의 직경을 측정하여 배양기간 동안의 길이성장으로 나타내었다. 액체배지에서 성장한 균 사체의 생육도는 배양 후 눈의 크기가 212 μm인 체로 균사 체를 분리하고 증류수로 4회 정도 충분히 세척하여 탈수시킨 후 70°C의 건조기에서 2일 동안 건조시켜 건조균체량(dry weight, DW)을 측정하였다.

담자균 균사체 추출물의 제조

담자균 균사체를 실험용 분쇄기(NSG-1002SS, Hanil, Seoul, Korea)로 분쇄하여 담자균 균사체 2 g에 40 mL의 100% 에탄올을 가하여 상온에서 24시간 추출하였다. 담자 균 균사체 추출물을 Filter paper(No. 42, Whatman, Kent, UK)로 여과 후 원심분리(3,200 rpm, 20 min) 하여 상층액 을 취하였고 동일한 방법으로 2회 반복하였다. 반복 추출하 여 얻은 추출 상층액은 37°C 감압농축기로 농축하였으며, 동결 건조하여 본 실험에 사용하였다.

담자균 균사체 추출물의 ABTS 라디칼 소거능

시료의 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sul- phonic acid)(ABTS) 라디칼 소거능은 Kim 등(14)의 방법 에 따라 수행하였다. 7 mM 농도로 증류수에 ABTS(Sigma- Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 용해시켜 농도별 (0.625, 1.25, 2.5 및 5 mg/mL) 시료를 20 μL씩 96-well plate에 분주한 후 ABTS를 180 μL 가하여 암실에서 1시간 방치한 다음 microplate reader를 이용하여 762 nm에서 흡광도를 측정하였다.

담자균 균사체 추출물의 FRAP 측정

Ferric reducing antioxidant power(FRAP)는 Biglari

(3)

Table 1. Mycelial growth of basidiomycetous strains in the different media Strains¹⁾ PDA media²⁾

(mm/7 days) MEB media (DW, g/L)

Main culture media (DW, g/L)

CM CMCW CW

FVE POS CMI PLI

66.7±5.3^A 65.3±1.2^A 38.3±1.1^B 38.2±2.2^B

2.68±0.08^C 3.03±0.17^B 6.16±0.41^A 1.71±0.29^D

6.90±0.05â 6.73±0.08â 7.62±0.14â 6.18±0.03â

6.88±0.03^a 6.03±0.28^b 6.18±0.08^b 3.93±0.43^b

3.23±0.08^b 3.85±0.00^c 4.71±0.09^c 2.00±0.05^c

1)FVE: Flammulina velutipes, POS: Pleurotus ostreatus, CMI: Cordyceps militaris, PLI: Phellinus linteus.

2)PDA: potato dextrose agar media for plate culture, MEB: malt extract broth media for seed culture, CM: complex media, CMCW:

hydrolysates of spent coffee grounds were used as a substitution for glucose in the CM media, CW: media containing exclusively hydrolysates of spent coffee grounds.

Values are expressed as the mean±SD.

Values with different capital letters (A-D) are significantly different in same column (P<0.05).

Values with different small letters (a-c) are significantly different in same row (P<0.05).

등(15)의 방법을 변형하여 측정하였다. 0.3 M sodium ace- tate buffer(pH 3.6), 10 mM 2,4,6-tripyridyl-s-triazine (TPTZ, Sigma-Aldrich Co.) 및 20 mM FeCl3･6H2O를 제 조하고 실험 직전에 10:1:1의 비율로 혼합하여 FRAP 용액 을 제조하였다. FRAP 용액 750 μL와 농도별(0.625, 1.25, 2.5 및 5 mg/mL) 시료를 30 μL씩 첨가한 후 37°C 항온수조 에서 15분간 반응한 다음 microplate reader를 이용하여 593 nm에서 흡광도를 측정하였다.

담자균 균사체 추출물의 총 폴리페놀 함량 측정

시료의 총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis 방법(16)을 일 부 수정하여 분석하였다. 10 mg/mL 농도의 추출물 20 μL에 증류수 400 μL를 가한 다음, 2 N Folin-Ciocalteu phenol reagent(Sigma-Aldrich Co.) 40 μL를 넣은 후 교반하였다.

이 용액에 20% Na2CO3 400 μL를 가한 후 37°C에서 30분 동안 반응시킨 다음 microplate reader를 이용하여 765 nm 에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 정량은 gallic acid (Sigma-Aldrich Co.)를 표준물질로 사용하여 작성한 표준 곡선으로부터 산출하였다.

담자균 균사체 추출물의 총 플라보노이드 함량 측정 시료의 총 플라보노이드의 함량은 Davis 방법(17)을 일 부 변형하여 분석하였다. 10 mg/mL 농도의 추출물을 500 μL에 diethylene glycol(Sigma-Aldrich Co.) 5 mL와 1 N NaOH 500 μL를 혼합하여 37°C 항온 수조에서 1시간 동안 반응시켰다. 흡광도의 변화는 microplate reader를 이용하 여 420 nm에서 측정하였으며, 총 플라보노이드 정량은 naringin(Sigma-Aldrich Co.)을 표준물질로 사용하여 작성한 표준곡선으로부터 산출하였다.

통계처리

이상의 실험에서 얻어진 결과는 Statistical Package for Social Sciences(SPSS, 10.0, IBM, Chicago, IL, USA)를 이용하여 one-way ANOVA test로 분석하였으며, 시료 간 의 유의성은 Duncan’s multiple range test로 P<0.05 수준 에서 비교하였고, Student’s t-test로 P<0.05 수준에서 비

교하였다.

결과 및 고찰

커피박 가수분해물이 첨가된 배지에서 담자균의 생육 본 연구에 사용된 담자균류를 고체배지와 액체배지에서 7일간 배양한 후 생육도를 조사하였다(Table 1). Petri dish 의 고체 한천배지(PDA)에 배양할 때 FVE균주와 POS균주 의 생육은 각각 66.7±5.3 mm/7 day, 65.3±1.2 mm/7 day 로 CMI균주와 PLI균주의 38.3±1.1, 38.2±2.2 mm/7 day 보다 유의적으로(P<0.05) 빠른 생육속도를 보였다. MEB 종균용 액체배지에서는 CMI균주가 6.16±0.41 g/L로 유의 적(P<0.05)으로 가장 높은 생육속도를 나타내는 것으로 관 찰되었으며, POS균주(3.03±0.17 g/L), FVE균주(2.68±

0.08 g/L) 및 PLI균주(1.71±0.29 g/L) 순으로 빠른 생육속 도를 갖는 것으로 나타났다. 본 배양에서 복합배지인 CM배 지와 CM배지에서 glucose 대신 커피박 가수분해물을 사용 한 CMCW배지 및 커피박 가수분해물로만 조성된 CW배지 그룹 간의 차이를 비교해 본 결과, FVE균주의 생육도는 CM 배지(6.90±0.05 g/L) 및 CMCW배지(6.88±0.03 g/L)에서 유의적(P<0.05)으로 높은 것으로 관찰되었으며, POS균주 의 생육도는 CM배지(6.73±0.08 g/L)에서 가장 높게 나타 났고, CMI균주(7.62±0.14 g/L) 및 PLI균주(6.18±0.03 g/

L)의 경우도 CM배지에서 유의적(P<0.05)으로 높은 생육도 를 나타냈다. 한편 CM배지에서의 생육과 비교할 때 CMCW 배지에서 FVE균주를 제외한 균주들의 생육은 유의적(P<

0.05)으로 감소하였으며, 커피박 가수분해물로만 조성된 CW 배지에서는 유의적(P<0.05)으로 가장 낮은 생육도를 나타 내었다. CW배지를 사용할 경우 CM배지에 비교하여 비교적 낮은 생육도가 관찰되는 이유는 커피박 가수분해물에는 탄 수화물 이외에 균사 성장에 필요한 영양원의 결핍으로 균사 체의 생육이 제한된 것으로 생각되며, 또한 CMCW배지를 사용할 경우 영양원은 충분하지만 커피의 주성분인 chlorogenic acid가 나타내는 항균 활성으로(18) 인해 균사체의 성장에 영향을 주는 것으로 판단된다.

(4)

Table 2. ABTS radical scavenging ability of mycelia cultivated in the different media

Strains¹⁾ Conc.

(mg/mL)

Culture media²⁾

CM CMCW

FVE

0.625 1.25

2.5 5

10.99±0.25³⁾ 13.88±0.92 20.82±0.89 29.69±0.44

12.02±0.09^* 19.03±0.19^* 28.72±1.43^* 40.41±0.16^*

POS

0.625 1.25

2.5 5

10.17±0.54 13.47±0.42 16.76±0.92 21.51±1.26

11.20±0.48^* 14.22±0.89 18.62±0.42^* 26.39±1.31^*

CMI

0.625 1.25

2.5 5

14.36±0.19 18.55±1.33 26.18±1.17 35.94±0.25

14.57±0.70 26.52±0.25^* 31.40±0.38^* 43.84±0.83^*

PLI

0.625 1.25

2.5 5

9.82±0.42 13.19±0.44 17.11±0.29 21.44±1.60

12.02±0.51^* 15.94±0.35^* 25.84±0.35^* 37.86±0.59^*

1)FVE: Flammulina velutipes, POS: Pleurotus ostreatus, CMI:

Cordyceps militaris, PLI: Phellinus linteus.

2)CM: complex media, CMCW: hydrolysates of spent coffee grounds were used as a substitution for glucose in the CM media.

3)Values are expressed as the mean±SD of the percentage (%).

Statistical analysis was performed by Student’s t-test at ^*P<0.05 vs CM group.

Table 3. Antioxidant power (FRAP value) ability of mycelia cultivated in the different media

Strains¹⁾ Conc.

(mg/mL)

Culture media²⁾

CM CMCW

FVE

0.625 1.25

2.5 5

0.089±0.001³⁾ 0.099±0.002 0.121±0.001 0.156±0.003

0.191±0.003^* 0.204±0.003^* 0.229±0.003^* 0.286±0.004^*

POS

0.625 1.25

2.5 5

0.087±0.001 0.094±0.001 0.114±0.002 0.146±0.001

0.117±0.001^* 0.151±0.002^* 0.195±0.001^* 0.213±0.003^*

CMI

0.625 1.25

2.5 5

0.096±0.001 0.109±0.001 0.133±0.001 0.199±0.002

0.192±0.002^* 0.207±0.002^* 0.238±0.003^* 0.291±0.002^*

PLI

0.625 1.25

2.5 5

0.080±0.001 0.087±0.001 0.099±0.001 0.118±0.002

0.107±0.001^* 0.136±0.001^* 0.162±0.001^* 0.183±0.002^*

3)Values are expressed as the mean±SD, and antioxidant capacity of the mycelia cultivated was then expressed as mg/mL.

담자균 균사체 추출물의 ABTS 라디칼 소거능 측정 ABTS와 과황산칼륨을 혼합하여 암소에 두면 ABTS 양 이온이 생성되는데, 항산화 물질과 반응하여 특유의 청록색 이 탈색되며 이의 흡광도를 측정하여 항산화 활성을 평가하 는 방법으로 시료 용해성에 상관없이 적용할 수 있는 장점이 있다(19). 커피박 가수분해물을 첨가하지 않은 CM배지에서 배양한 담자균 균사체의 추출물과 커피박 가수분해물을 첨 가한 CMCW배지에서 배양한 담자균 균사체의 추출물을 0.625, 1.25, 2.5 및 5 mg/mL의 농도로 처리하였을 때 CM 배지 및 CMCW배지 모두 농도 의존적으로 ABTS 라디칼 소 거능이 증가하는 경향을 보여주었으며, CM배지 및 CMCW 배지를 비교하였을 때 CM배지에서 배양한 담자균 균사체의 추출물보다 CMCW배지에서 배양한 담자균 균사체의 추출 물이 유의적(P<0.05)으로 ABTS 라디칼 소거능을 증가시 키는 것으로 관찰되었다(Table 2). 즉 커피박 가수분해물의 첨가 배지에서 배양한 균사체 추출물의 ABTS 라디칼 소거 능의 효과가 높아지는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 커피 박을 첨가한 배지에서 배양된 새송이버섯 균사체의 기능성 에 대한 연구(5)와 같이 균사체 항산화 활성 증가는 주로 균사체의 폴리페놀 함량 증가에서 기인된다는 결과와 유사 한 것으로 생각된다.

담자균 균사체 추출물의 FRAP 값 측정

FRAP 값의 측정은 페놀성 화합물에 의해 Fe⁺³이온이

Fe⁺²로 환원되어 TPTZ와 결합하여 군청색을 가지는 복합 체를 형성하는 원리를 이용한 방법으로 환원시키는 능력이 강할수록 진한 파란색으로 발색되어 높은 흡광도를 나타낸 다(20). 활성산소는 DNA에 손상을 주어 핵산 염기의 변형, 결합의 절단 등을 초래하여 돌연변이나 암, 동맥경화, 당뇨 병 등과 같은 질환을 일으킨다고 알려져 있다(21). 환원력이 클수록 활성산소를 제거하므로 여러 질병을 예방하는 효과 가 있어 환원력이 큰 물질일수록 이용가치가 크다. 커피박 가수분해물을 첨가하지 않은 CM배지에서 실험한 담자균 균 사체 추출물과 커피박 가수분해물을 첨가한 CMCW배지에 서 배양한 담자균 균사체 추출물을 0.625, 1.25, 2.5 및 5 mg/mL의 농도로 처리하였을 때 두 군 모두에서 농도 의존 적으로 FRAP 값이 증가하는 것으로 관찰되었으며, CM배지 및 CMCW배지에서 배양된 균사체 추출물의 FRAP 값을 비 교하였을 때 CMCW배지에서 배양한 담자균 균사체의 추출 물에서 유의적(P<0.05)으로 FRAP 값이 증가하는 것으로 관찰되었다(Table 3). CMCW배지에서 배양된 균사체에서 FRAP 값이 증가하는 경향성은 특히 페놀성 화합물의 함량 과 밀접한 관계에 있기 때문에, 본 연구에서도 FRAP 값 및 ABTS 소거능의 증가에 관한 원인을 파악하기 위하여 각각 추출물의 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량을 비교 하였다.

(5)

Table 4. Total polyphenol and total flavonoid contents of basi- diomycetous strains in the different media

Strains¹⁾ Culture media²⁾

CM CMCW

Total polyphenol content (Gallic acid, mg/g)

FVE POS CMI PLI

48.96±0.50³⁾ 43.31±2.00 71.05±7.00 37.69±2.01

107.02±11.16^* 77.54±3.65^* 110.00±7.60^* 68.96±7.24^* Total flavonoid

content (Naringin, mg/g)

FVE POS CMI PLI

14.16±0.16 1.75±0.84 49.72±2.22 3.61±1.46

10.83±2.42 6.01±3.15^* 56.01±15.25^* 14.72±3.37^*

3)Values are expressed as the mean±SD, and total polyphenol and flavonoid contents were expressed as mg/g of each stand- ard (gallic acid and naringin).

담자균 균사체 추출물의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량

폴리페놀과 플라보노이드 화합물은 주로 자연의 식물계 에 널리 분포되고 있다. 그들은 화학적 구조가 다양하여 작 용기의 종류에 따라서 기능에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며(22,23), 식품에 색과 향을 부여하며 항산화 능력, 심 혈관 질환과 암의 예방적 기능을 하는 것으로 알려져 있다 (24-27). 배지조성에 따른 균주별 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과는 Table 4와 같다. 커피 박 가수분해물을 첨가하지 않은 CM배지에서 배양된 균사체 추출물의 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량은 각각 37.69

~71.05 mg/g과 1.75~49.72 mg/g의 범위로 균주에 따른 차이를 보였다. 모든 균주에서 총 폴리페놀 함량이 총 플라 보노이드 함량보다 높게 나타났으며, 4가지 균주 중 CMI균 주가 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량이 가장 높 은 것으로 관찰되었다. 한편 커피박 가수분해물을 첨가한 CMCW배지에서 배양된 균사체 추출물의 총 폴리페놀 함량 은 CM배지에서 배양된 균사체 추출물의 총 폴리페놀 함량 과 비교하였을 때 모두 유의적(P<0.05)으로 증가하는 것으 로 관찰되었다. CMCW배지에서 배양된 균사체 추출물의 총 폴리페놀 함량은 68.96~110.00 mg/g의 범위로 나타났으 며, PLI균주와 POS균주가 각각 68.96±7.24 mg/g, 77.54

±3.65 mg/g의 값을 보였고, FVE균주와 CMI균주는 107.02

±11.16 mg/g과 110.00±7.60 mg/g으로 유사한 값을 나타 내었다. 또한, 총 플라보노이드 함량은 6.01~56.01 mg/g의 범위로 나타났고, CMI(56.01±15.25 mg/g), PLI(14.72±

3.37 mg/g), FVE(10.83±2.42 mg/g), POS(6.01±3.15 mg/g) 순으로 높은 것으로 나타났으며, FVE균주를 제외하 고 모든 CMCW배양 균사체 추출물에서 총 플라보노이드의

함량이 높은 것으로 나타났다. 이러한 총 폴리페놀 함량의 증가는 배지에 첨가된 커피박 가수분해물에 잔존(28)하는 폴리페놀류의 이행에 의한 결과로 생각된다(9). 총 플라보노 이드의 함유량은 총 폴리페놀 함량만큼 크게 증가하지는 않 았으나, 유사한 결과 값을 보인 FVE균주를 제외하면 커피박 가수분해물의 첨가에 의한 증가 효과를 볼 수 있었다. Choi 등(5)은 커피박을 첨가하여 배양한 새송이버섯 균사체의 폴 리페놀 함량 증가는 주로 커피박이 기여한다고 보고하고 있 어, 본 연구의 커피박 가수분해물을 첨가한 CMCW배지에서 도 유사한 결과를 나타내었다. 또한, 폴리페놀 및 플라보노 이드는 강력한 항산화 활성(22)을 가지고 있기 때문에 상기 실험에서 ABTS 소거능 및 FRAP 값의 증가와 관련하여 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드의 함량 증가와 밀접한 관련이 있을 것으로 생각된다. 본 연구에서 커피박 가수분해물만을 사용한 배지(CW배지)에서 균사체의 생육량은 대조군(CM 배지)과 비교할 때 32~62% 수준(Table 1)으로 낮았다. 커 피박 가수분해물을 첨가하지 않은 대조군과 비교하여 커피 박 가수분해물을 첨가한 실험군의 생육도가 현저히 낮을 경 우 현실적으로 담자균 배양에 대한 커피박 가수분해물의 활 용성이 낮아진다는 점을 고려하여 CM배지와 CMCW배지에 서 배양된 균사체를 대상으로 분석한 자료들을 비교하였다.

요 약

본 연구는 커피박 가수분해물이 첨가된 배지에서 배양된 담 자균 균사체의 생육 및 항산화 활성 변화에 관하여 알아보기 위하여 수행되었다. 커피박 가수분해물의 첨가가 담자균의 생육에 미치는 영향을 조사하기 위하여 4종류의 담자균을 CM배지, CM배지에 포도당을 대신하여 동량의 환원당을 함 유한 커피박 가수분해물을 첨가하여 제조한 CMCW배지, 동 량의 환원당을 함유한 커피박 가수분해물만으로 제조한 CW 배지 등 3종류의 배지에서 배양된 담자균의 생육은 CW배지

< CMCW배지< CM배지의 순으로 생육도가 증가하는 것으 로 관찰되었다. 또한, 서로 다른 배지에서 배양된 담자균 균 사체의 항산화 활성에 대한 결과로부터 커피박 가수분해물 의 첨가가 ABTS 라디칼 소거능과 FRAP 환원력을 증가시 키는 것으로 나타났다. 이러한 항산화 활성의 증가는 커피박 가수분해물을 첨가한 배지에서 생육된 담자균의 균사체에 서 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드의 함량의 증가와 밀접한 관련이 있는 것으로 생각되며, 향후 커피박 가수분해물을 활용하여 배양한 담자균 균사체에 대한 다양한 생리활성 연 구는 그 가치가 매우 클 것으로 생각된다.

감사의 글

본 연구는 공주대학교 연구년 사업(2016년도)에 의하여 수 행된 결과로 이에 감사드립니다.

(6)

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