Antioxidant Activity of Kelp Saccharina japonica Extract Fermented by Probiotic Lactic Acid Bacteria

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서 론

최근소비자의생활수준향상과더불어건강에대한인식이 증가하면서건강기능식품에대한관심이높아지고있다. 이에 따라다양한생리활성을가진농산물및해양생물 등을이용 한식품소재개발, 기능성소재연구및건강기능성식품개발이 활발하게이루어지고있다(Han et al., 2015; Lee et al., 2017;

Kang et al., 2018). ^특히, ^최근^{해양생물자원의}^양식이^용이해 짐에따라해조류를이용한다양한연구가진행되고있다. 해조 류는항종양성, 항바이러스성, 항혈액응고및면역력증진등의 생리기능을갖는것으로알려져있으며, 이러한해조류의특이

성에착안하여다양한생리활성물질들이탐색되고있다(Han

et al., 2015; Lee et al., 2017). ^해조류^중^많이^알려진^다시마

(Saccharina japonica)는아시아해안에서많이분포하는갈조 식물군중다시마과에속하며, 우리나라의경우에는남해안에 많이 서식하고있으며아미노산(glutamic acid, aspartic acid 등)과칼륨, 나트륨, 칼슘및마그네슘등무기질이풍부한알칼 리식품으로알려져있다(Lee et al., 2017). 또한다시마는알긴 산, 후코이단등의해조다당류도풍부하게함유하고있어건강 기능성에대한연구가활발히진행되고있으며항균성, 항바이 러스활성, ^항암^활성^및^항산화^활성^등^다양한^활성을^가지고 있는천연소재로서각광을받고있다(Eom et al., 2010; Kang et al., 2018; Jung et al., 2019). 이러한해조류의유용성분을추출 하여이용할때에는해조류를열수추출이나알칼리, 산또는효 소처리등에의하여추출후가공하는방법들이대부분으로알 려져있으나이러한추출공정은탄수화물및여러가지생체활

Probiotic 유산균 발효에 의한 다시마(Saccharina japonica) 추출액의 항산화 활성

류대규

¹

·박슬기

²

·강민균

¹

·정민철

¹

·조두민

¹

·장유미

¹

·정희진

¹

·이도하

¹

·김영목

^1,2

*

1부경대학교 식품공학과, ²부경대학교 식품연구소

Antioxidant Activity of Kelp Saccharina japonica Extract Fermented by Probiotic Lactic Acid Bacteria

Dae-Gyu Ryu¹, Seul-Ki Park², Min-Gyun Kang¹, Min-Chul Jeong¹, Du-Min Jo¹, Yu-Mi Jang¹, Hee-Jin Jeong¹, Do-Ha Lee¹ and Young-Mog Kim^1,2*

1Department of Food Science and Technology, Pukyong National University, Busan 48513, Korea

2Institute of Food Science, Pukyong National University, Busan 48513, Korea

The objective of this study was to investigate the effect of lactic acid bacteria (LAB) fermentation on the antioxidant activity of kelp

Saccharina japonica

water extract. Three LAB strains that had exhibited superior antioxidant activity in a previous study were selected for the kelp fermentation starter. The antioxidant activity of the fermented extracts was analyzed during fermentation. After 48 h of fermentation, the extract-fermented

Lactobacillus plantarum

D-11 strains showed the highest antioxidant activity in terms of DPPH (2,2-diphenyl-2-picryl hydrazyl) radical scavenging, ABTS [2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)] radical scavenging, oxygen radical absorbance capacity (ORAC) and fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) assay. Furthermore, the analysis of total phenolic and flavonoid contents revealed that the enhanced antioxidant activity was mainly due to the increased antioxidant content from fermentation. Thus, this study suggests that probiotic LAB fermentation is an attractive ap- proach for the development of various kelp fermentation products.

Keywords: Antioxidant activity, Fermentation, Lactic acid bacteria,

Saccharina japonica

*Corresponding author: Tel: +82. 51. 629. 5832 Fax: +82. 51. 629. 5824 E-mail address: [email protected]

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Received 14 April 2020; Revised 11 May 2020; Accepted 10 June 2020

저자 직위: 류대규(대학원생), 박슬기(연구원), 강민균(대학원생), 정민철(대 학원생), 조두민(대학원생), 장유미(대학원생), 정희진(대학원생), 이도하(대 학원생), 김영목(교수)

https://doi.org/10.5657/KFAS.2020.0361 Korean J Fish Aquat Sci 53(3), 361-367, June 2020

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성물질을변질및파괴시키는단점이존재한다(Kim and Bae,

2002). 또한해조류추출공정에서발생하는알긴산등의점질

다당류와해조류특유의향, 풍미및조직감등이해조류를이 용한제품개발의문제점으로지적되고있다(Eom et al., 2010).

이에따라해조류가가지고있는단점을극복하기위하여발 효를이용한연구가다양하게수행되고있다. ^발효는^고분자^유 기물질을상대적으로단순한물질로분해할수있는미생물과 그효소를이용하여식품의영양을증진시키고생리활성물질 을개선하는등의작용을통해기능적및영양학적특성향상에 매우중요한작용을할수있다(Jung et al., 2019). 이에따라최 근유산균등의미생물을이용한발효를통해해조류추출물이 prebiotics로이용될수있다고보고되고있으며, 이러한유용미 생물에의한발효를통해새로운생리활성물질이생성되고유 용성분이증가될수있다고보고되고있다(Song et al., 2011;

Lee et al., 2016b; Bae et al., 2019). 본연구는다시마김치에서 분리된유산균(Lactic acid bacteria, LAB)^을^이용하여^다시마 발효추출물을제조하였으며발효추출물의생리활성물질과 항산화활성의확인을통하여해조류발효연구에대한기초연 구결과를제시하고자한다.

재료 및 방법

다시마 발효 추출물 제조

본 연구에 사용된건 다시마는 2018년 2월에기장산 다시

마를구입하여사용하였다. 다시마의 염을제거하기위해물 로 3^회 ^세척한^후 ^일광^{건조하였다}. ^건조된^다시마를 ^분쇄기 (HMF-1000A; Hanil Electronics, Seoul, Korea)를통해분쇄 한후 -70°C 심온동결고(CLN-52U; Nihon Freezer Co., Ltd., Saitama, Japan)에보관하며실험에사용하였다. 다시마추출 물제조는 Eom et al. (2010)이보고한방법에따라건조된다시 마분쇄물에 20^배의^증류수(w/v)^을^첨가하고 121°C^에서 15^분 간열수추출하였다.

다시마추출액발효를위해 2017년 8월다시마김치에서분리

하여부경대학교식품공학과식품미생물실험실에서보유하고 있는 LAB 중에서항산화활성이우수한 3종의분리균주(Lac- tobacillus plantarum D-01, L. plantarum D-02 ^및 L. plantarum D-11)를선정하였으며다시마열수추출액을 0, 12, 24 및 48시 간동안발효하여실험을진행하였다(Ryu et al., 2020). LAB를 첨가하지않은다시마추출액을음성대조구로선정하여시험 을진행하였으며, 산업용으로많이사용되며기능적으로우수 성이보고된 probiotic LAB^인 L. rhamnosus KCTC 5033 (LR, Korean Collection for Type Cultures, Daejeon, Korea)를양 성대조구로사용하였다(Lee et al., 2016a). 본연구에사용된 LAB는 deMan Rogosa Sharpe medium (MRS; Difco, Detroit, MI, USA)에서 37°C으로 24시간배양한뒤균체가포함된배 양액을다시마추출액에 10% ^{접종하였다}. ^시간^조건^별로 37°C

에서진탕배양(120 rpm)^한^발효액을 94% ^에탄올로^추출^후^여 과하여진공회전증발농축기(Eyela; Tokyo Rikakikai Co. Ltd., Tokyo, Japan)로농축한뒤동결건조하여분말화한후에 10

mg/mL의농도로증류수에녹인것을본연구에사용하였다.

총 페놀 및 플라보노이드 함량 분석

다시마발효추출물의총페놀함량은 Folin-Ciocalteu^법(Wa- terman and Mole, 1994)을일부수정한 Kim et al. (2006)의 방법에따라 gallic acid를표준물질로하여총페놀함량을측 정하였다. Hu et al. (2018)의총폴리페놀함량측정시사용되 는 대표표준물질은탄닌산, 카테킨, 갈릭산등이사용된다 는보고를바탕으로본연구에서는 gallic acid^를^표준^물질로 하여검량곡선에대조후측정하는방법을사용하여총페놀 함량을측정하였다. 시료 100 μL에 400 μL의 1 N Folin and Ciocalteu 시약(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)를첨가하고실 온에서 3분간방치한다음 7.5% Na₂CO₃ (Junsei Chemical Co.

Ltd, Tokyo, Japan) 320 μL^를^첨가^후^암실에서 20^분간^반응 시켰다. 반응후상등액 200 μL를형광분광광도계(GENios®

microplate reader, Tecan Austria GmbH, Grödig, Austria)를 통해 765 nm에서흡광도를측정하였다. 시료의총페놀화합물 함량은 gallic acid (Sigma-Aldrich)를표준물질로하여 gallic acid equivalents (mg GAE/g)^로^{나타내었다}.

다시마발효추출물의총플라보노이드함량은 Moreno et al.

(2000)의방법을응용하여분석하였다. 각시료 100 μL에증류 수 300 μL와 5% NaNO₂ 30 μL를첨가하여 5분간방치한뒤 10% AlCl₃ 30 μL을가하고잘혼합한후실온에 5분간방치한 다. ^방치가^끝난^각^혼합액에 1 M NaOH 200 μL^를^첨가^후^혼 합액 200 μL를 510 nm에서흡광도를측정하였다. 시료의총 플라보노이드함량은검량곡선에대조하여측정하였으며 3, 3′, 4′, 5, 7-pentahydroxyflavone (quercetin; Sigma-Aldrich, St.

Louis, MO, USA)을표준물질로하여 quercetin equivalents (mg QE/g)^로^{나타내었다}.

DPPH radical 소거능 측정

다시마 발효 추출물의 DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) radical 소거활성분석은각시료 20 μL와 150 μM DPPH (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 용액 180 μL를 30분간

상온의암실에서반응후 517 nm^에서^흡광도를 ^{측정하였다}.

시료의 DPPH radical 소거활성은 0.2 mM의 l-ascorbic acid (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를표준물질로하여작 성한검량곡선과대조하여결과로나타내었으며아래의식으로 계산하여 ascorbic acid equivalents (mg AE/g)로나타내었다.

DPPH (mg AE)= ^CL-ascorbic acid×(AUC_Sample– AUC_Blank)×k AUCL-ascorbic acid – AUC_Blank

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ABTS radical 소거능 측정

다시마 발효 추출물의 ABTS [2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)] radical 소거 활성 분석은 2.4 mM potassium persulfate를포함하는 7 mM의 ABTS (Sigma- Aldrich, St. Louis, MO, USA)를제조한후암실에서 16시간 보관하고, 이용액을 734 nm에서흡광도값을 0.700±0.005가 되도록희석하여사용하였다. ABTS ^용액 190 μL^과^시료 10 μL^를^혼합하여 6분간상온의암실에서반응후 734 nm에서흡 광도를측정하였다. 시료의 ABTS radical 소거활성은 5 mM의 6-hydroxy-2, 5, 7, 8-tetramethylchromane-2-carboxylic acid (Trolox; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를표준물질로 하여작성한검량곡선과대조하여결과로나타내었으며아래의 식으로계산하여 trolox equivalents (mg TE/g)로나타내었다.

ABTS (mg TE)= ^C^Trolox_AUC^×(AUC^Sample^-AUC^Blank^)×k

L-ascorbic acid -AUC_Blank

Oxygen radical antioxidant capacity (ORAC) 측정

다시마발효추출물의 ORAC 측정은 Zulueta et al. (2009)의 방법에따라분석하였다. 5배희석한시료 50 μL와 78 nM의 fluorescein ^용액(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 50 μL 를혼합하여 37°C에서 15분간반응한후, 25 μL의 221 mM의 2,2’-azobis(2-methylpropionamidine) dihychloride (AAPH;

Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 와반응시켰다. 형광분 광광도계로반응액에서의형광물질의감소정도를 37°C에서 60^분(5^분간 1^회, ^총 12^회) ^동안 485 nm^에서^전자가^여기되고, 535 nm에서방출되게조절하여측정하였다. 시료의 ORAC 측 정값은 trolox (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를표준물 질로하여 trolox equivalents (μM TE/g)로나타내었다.

Ferric reducing antioxidant power (FRAP) 측정

다시마 발효 추출물의 FRAP ^측정은 Benzie and Strain (1996)의 방법에 따라 분석하였다. FRAP 용액은 300 mM sodium acetate buffer (pH 3.6)과 10 mM 2,4,6-tripyridyl-S- triazine (TPTZ; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) solution 및 20 mM FeCl₃·6H₂O (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 를 10:1:1 (v/v/v)^로^혼합하여^실험^직전에^제조하여^사용하였 다. 시료 100 μL에 FRAP 용액 2 mL를넣고 30분간반응시킨 후 96 well plate에상등액 200 μL를옮기고 593 nm에서흡광 도를측정하였으며, l-ascorbic acid를표준물질로하여 ascorbic acid equivalents (mg AE/g)로나타내었다.

통계분석

본연구에서실시한모든실험측정은 3회반복하였으며, 결 과는평균±표준편차로표시하였다. 실험결과들의유의성을 검정하기위하여분산분석(ANOVA)을행한후, P<0.05 수준

에서 사후검증으로 Duncan^의 ^{다중범위검정}(Duncan's mul- tiple range test)를실시하였다. 모든통계분석은 SPSS (v.23.0, SPSS Inc., USA) 통계프로그램을이용하여처리하였다.

결과 및 고찰

LAB 발효에 의한 다시마 추출물의 총 페놀 및 플라보 노이드 함량 변화

본연구에서는선행연구에서분리한 LAB 균주들중에서항 산화 활성이우수하면서 probiotics 로분류되는 3종의 LAB (L. plantarum D-01, L. plantarum D-02 ^및 L. plantarum D-11) 를이용하여 다시마추출물을 발효하고그특성에대하여분 석하였다(Ryu et al., 2020). LAB 다시마발효추출물의총페 놀및플라보노이드함량결과는 Table 1에나타내었다. LAB 을통해발효시킨모든다시마발효추출물의총페놀함량은

Table 1. Changes of total phenolic and flavonoid contents in kelp Saccharina japonica water extract by the fermentation of probiotic lactic acid bacteria

LAB strains Time (h) Total phenolic

contents (mg GAE/g) Total flavonoid contents (mg QE/g)

Control

0 9.57±0.31^Lc 8.39±0.96^Kc 12 10.10±0.20^Lc 9.50±0.03^JKbc 24 15.23±0.76^Ja 12.28±0.96^Aa 48 12.10±0.40^Kb 10.06±0.96^GHIJb

Lactobacillus plantarum D-01

0 18.57±0.23^Hc 10.61±3.47^HIJKb 12 20.50±0.35ÊFb 13.39±0.96ÊFGHab 24 22.17±0.12^BCDa 15.06±0.96ÂBa 48 21.03±0.50^DEb 13.39±0.57ÊFGab

L. plantarum D-02

0 18.90±0.40^GHb 9.50±0.10^JKb 12 18.90±0.53^GHb 12.83±1.67F^GHIa 24 22.03±0.31^BCDa 14.50±0.05^DEFGa 48 21.23±1.27^CDEa 13.94±0.96^EFGa

L. plantarum D-11

0 19.57±0.31^FGHc 10.61±0.46ÎJKc 12 20.50±0.20ÊFc 10.61±0.96^HIJKc 24 24.50±0.53Âa 18.39±0.96ÂBCa 48 22.43±1.33^BCDb 13.94±0.96^DEFGb

Lactobacillus rhamnosus KCTC 5033

0 15.50±0.40^Jd 11.72±2.55^HIJKb 12 16.77±0.50^Ic 16.17±0.05^CDEFa 24 21.83±0.12^BCDa 17.28±0.96^ABCDa 48 19.70±0.53^FGb 16.72±0.96^BCDEa LAB, lactic acid bacteria. Each value represented mean±SD;

values sharing the same lowercase letters within each strain are not significantly different at P<0.05; values sharing the same uppercase letters within a column are not significantly different at P<0.05.

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24^시간까지^증가하는^경향을^보였으며^이후 48^시간에서^감소 되는경향으로나타났다. 양성대조구인 LR은발효 24시간에 서 21.83±0.12 mg GAE/g으로나타났으며, 분리균주 3종의 발효 24시간후페놀함량은 D-11 균주에서 24.50±0.53 mg GAE/g, D-01 균주에서 22.17±0.12 mg GAE/g 및 D-02에서 22.03±0.31 mg GAE/g ^순으로^나타났다. ^분리균주 3^종의^경 우모든균주에서발효 24시간에서가장높은총페놀함량을나 타내었으며 0, 12, 24 및 48시간의발효과정에서의총페놀함 량이모두표준균주보다높게나타났다.

다시마발효추출물의플라보노이드함량도총페놀함량과 유사한경향으로 나타났다. ^{표준균주인} LR^은^발효 24^시간에 서 17.28±0.96 mg QE/g으로측정되었으며, 발효 24시간에서 D-11은 18.39±0.96 mg QE/g, D-01은 15.06±0.96 mg QE/g, D-02은 14.50±0.12 mg QE/g의순서로플라보노이도함량이 측정되었다. D-11의경우총페놀함량과플라보노이드함량이

가장높은수치로증가하는것으로나타났다. Lee and Hong

(2016)는 블루베리 발효에서 플라보노이드 함량은 발효 전

0.49±0.09 g/100 g으로나타났으나발효후 0.91±0.22 g/100 g으로플라보노이드함량이증가한다는경향으로분석되었다 고보고하여발효중미생물에의해분해산물로써플라보노이 드함량이증가되었다고보고하였다. ^본^연구의^결과에^따르면 다시마추출물이 LAB에의해발효가진행됨에따라총페놀 화합물과플라보노이드함량이증가하는것은 LAB에의한발 효중에생성되는 protease, amylase, lipase 등의효소로인한 페놀및플라보노이드화합물의당화, 탈당화, 고리열림, 메틸 화, ^{글루크론산화}^등의^대사에^의한^것으로^판단된다(Park et al., 2012; Huynh et al., 2014). 또한, Kim et al. (2000)의보고 에따르면항산화효과등의다양한생리활성이있는것으로알 려져있는페놀화합물의총함량이높을수록일반적으로항산 화활성또한증가하는것으로알려져있다. 따라서 LAB를이 용한다시마발효추출물은시간에의존적으로발효가진행됨 에따라총페놀함량과플라보노이드함량및항산화활성이증 가되어고부가가가치제품개발및원료로응용될수있을것으 로판단된다.

LAB 발효에 의한 다시마 발효 추출물의 항산화 활성 의 증가

LAB를 이용한다시마발효물의 DPPH radical 소거활성, ABTS radical 소거활성, ORAC 및 FRAP에대한실험결과 는 Table 2에나타내었다. DPPH radical 소거활성측정결과

24시간까지증가하는경향을보였으며이후 48시간에서감소

되는경향으로나타났다. ^음성^대조구의^경우^발효 24^시간에 19.93±4.04 mg AE/g으로나타났으며양성대조구와분리균 주 3종과비교시유의적으로낮게나타났다. 양성대조구 LR은 24시간발효에서 39.55±4.16 mg AE/g으로분석되었다. 분리 균주 3종의경우 24시간발효에서가장높은활성을나타난균

주는 D-11^로^발효 24^시간에서 53.46±1.25 mg AE/g^로^나타났 으며, D-02는 43.08±1.15 mg AE/g으로 D-01는 40.31±1.59 mg AE/g의순서로나타났다. 하지만 D-01은시간의존적으로 DPPH radical 소거활성의유의적증가가나타나지않았으며, D-02와 LR의경우발효 24시간이후에는유의적으로활성이 증가했다.

본연구결과는 Han et al. (2002)의보고된바와같이본래항 산화활성을가지고있는다시마추출물에 LAB를접종하여발 효가진행됨에따라 DPPH radical 소거활성이증가된것으로 판단되며 Eom et al. (2010)도 Saccharomyces cerevisiae SC-2 를이용하여다시마추출액을발효하였을때양성대조구로사 용된 butylated hydroxyanisole의 50 μg/mL와 100 μg/mL의 농도에서 48.7%와 83.8%를나타낸반면정제된화합물이아 닌다시마발효액에서는같은농도에서 67.4%와 80%의높은 활성을나타내어미생물발효를통하여 DPPH radical 소거활 성이증가하였다고보고하였다.

Song et al. (2011)은 7종의 Lactobacillus brevis ^균주를^이 용하여톳추출액을 48시간발효하였을때대조구보다증가된 DPPH radical 소거활성을나타났다고보고되었으며 Jeon et al. (2011)도인삼열매추출물과 LAB 인삼열매발효추출물 의 DPPH free radical ^소거^활성을^비교한^결과 LAB ^인삼^열 매발효추출물에서인삼열매추출물보다 DPPH radical 소거 활성이증가하였다고보고하여본연구결과와유사한결과를 나타내었다.

LAB를이용한다시마발효추출물의 ABTS radical 소거활 성측정결과는 DPPH radical ^소거^활성^측정과^유사한^경향 으로 24시간까지유의적으로증가하다소거활성이 48시간에 서감소하는경향으로나타났다. 음성대조구의 ABTS radical 소거활성은발효 24시간에 61.11±6.13 mg TE/g으로나타났 으며양성대조구인 LR은 24시간발효에서 77.45±5.67 mg TE/g^으로 ^{분석되었다}. ^분리균주 3^종의 ^경우 24^시간 ^발효에 서가장높은 ABTS radical 소거활성을나타낸균주는 D-11 로발효 24시간에서 84.98±0.81 mg TE/g이며, D-01의경우 78.74±1.71 mg TE/g로나타났지만, D-02에서는 ABTS radical 소거활성이통계적으로유의한증가가나타나지않았다. 본 연구결과는 LAB ^발효를^통한^버섯^추출물의 ABTS radical ^소 거활성이증가하였다고보고한 Yang et al. (2014)의연구결과 와 Kim et al. (2016)의 L. plantarum^을^이용하여^다시마를^발효

한군에서 ABTS 소거활성이유의적으로증가하였다고보고

한결과와유사한결과로확인되었다. ABTS radical 소거활성 측정결과 DPPH radical ^소거^활성^보다^증가폭이^다소^높은것 으로측정되었는데, Jeng et al. (1994)은 DPPH는 free radical 을 ABTS는양이온 radical을소거하는점에서서로차이가나 며두기질과반응물과의결합정도가달라 radical 제거능력에 서도차이가나타난다고보고하였다.

LAB^을^이용하여^발효시킨^다시마^추출물의 ORAC ^측정^결

(5)

과도 Table 2^에^{나타내었으며}^모든^실험군^중 D-11 ^균주 24^시 간에서만유의적인활성이나타났다. 그외음성대조구, 양성 대조군, D-01, 및 D-02의 ORAC 측정값은유의적차이가나 타나지않았다. 분리균주 3종중에서가장높은 ORAC 측정값 을보인분리균주는 D-11로발효 24시간에서 268.82±9.34

μM TE/g^으로^{나타났으며}^발효 48^{시간에서는}^소폭^감소하여

262.57±10.30 μM TE/g으로나타나다른시험구와유의적차 이가나타나지않았다.

LAB 다시마 발효 추출물의 FRAP 측정 결과는 Table 2 에 나타내었다. 음성 대조구의 FRAP 측정값은 0시간에서 102.13±1.15 mg AE/g^으로 ^{나타났으며} ^발효 24^시간에서 164.80±2.00 mg AE/g 및발효 48시간후 152.13±1.15 mg AE/g으로나타났지만, 유의적으로큰차이가나타나지않았다.

양성대조구 LR의 FRAP 측정값은시간의존적으로증가하여

발효 48시간에서가장높은 258.13±1.15 mg AE/g으로측정 되었으며, ^발효 24^시간부터 FRAP ^측정값에^유의적인^증가가

나타났다. ^모든^{분리균주의}^발효 24^시간에서^{양성대조구} LR^보 다높은 FRAP 측정값을보였으며, 그중가장높은활성을보 인 D-11 균주는발효 24시간에서 409.47±2.31 mg AE/g로나 타났으며다음으로 D-01이발효 24시간에서 298.80±2.00 mg AE/g으로 D-02가발효 24시간에서 284.80±0.15 mg AE/g의 순서로확인되었다. Park et al. (2017)^에서는 L. rhamnosus, L.

reuteri, L. casei ^및 L. plantarum^를^이용하여^발효한^여주에서

24시간내에 FRAP 측정값이크게증가하였다고보고하였으

며, Lee and Hong (2016)는무발효블루베리에서 191.52 μM 의 FRAP 측정값으로나타났으나 LAB를이용한블루베리발 효물에서는 256.42 μM^로^무발효^{블루베리보다}^높은 FRAP ^측 정값이나타났다고보고하였다. 이는본연구의 LAB 다시마 발효추출물에서의 FRAP 측정값이증가한경향과일치하는

것으로판단되며본연구에사용된양성대조구를포함한 LAB

4종(L. plantarum D-01, L. plantarum D-2, L. plantarum D-11 및 L. rhamnosus KCTC 5033)^은^높은^항산화^활성을^가지는^대

Table 2. Changes of antioxidant activity in in kelp Saccharina japonica water extract by the fermentation of probiotic lactic acid bacteria LAB strains Time (h)

Antioxidant activity DPPH radical scavenging

activity(mg AE/g) ABTS radical scavenging

activity (mg TE/g) ORAC (μM TE/g) FRAP (mg AE/g)

Control

0 8.98±1.15^Ic 46.70±3.31^Fb 240.40±10.38^DEa 102.13±1.15^Ld

12 13.74±1.51^Hb 48.20±4.21^Fb 236.04±7.93^Ea 120.80±0.15^Kc

24 19.93±4.04^Ga 61.11±6.13^CDEa 246.37±7.25^BCDEa 164.80±2.00^Ia 48 17.65±2.14^GHab 58.53±1.89^DEa 244.42±6.47^CDEa 152.13±1.15^Jb

Lactobacullus plantarum D-01

0 38.31±2.44^BCDa 62.08±1.66^CDEc 257.82±7.53ÂBCDa 230.13±2.31^Gc 12 37.27±3.38^CDEa 64.98±3.45^CDEc 254.86±8.47ÂBCDa 230.13±1.15^Gc 24 40.31±1.59^BCDa 78.74±1.71ÂBa 260.99±9.77ÂBCa 298.80±2.00^Ba 48 38.89±0.99^BCDa 70.57±3.57^BCb 261.82±11.56ÂBCa 270.13±1.15^Db

L. plantarum D-02

0 29.17±1.74^Fb 58.63±4.57^DEa 258.32±8.87^ABCDa 200.80±2.00^Hd

12 35.84±0.87^CDEab 65.09±8.00^CDEa 261.70±8.20ÂBCa 243.47±8.08^Gc 24 43.08±1.15^BCDa 71.11±16.69^BCa 262.44±11.15ÂBCa 284.80±0.15^Ca 48 39.74±7.24^BCDa 63.47±2.27^CDEa 258.92±14.77ÂBCDa 268.80±3.46^Db

L. plantarum D-11

0 32.89±3.51ÊFc 63.37±2.61^CDEc 257.94±9.23ÂBCDa 232.13±1.15^Gc 12 34.98±1.74^BCDc 74.87±0.65^BCb 257.51±10.06ÂBCDa 267.47±1.15^Dc

24 53.46±1.25Âa 84.98±0.81Âa 268.82±9.34Âa 409.47±2.31Âa

48 38.89±0.49^BCDb 76.38±3.31^ABb 262.57±10.30^ABCa 267.47±1.15^Db

Lactobacillus rhamnosus KCTC 5033

0 34.98±2.93^BCDab 51.86±1.52ÊFc 259.37±10.39ÂBCa 247.47±0.81^Fc 12 32.70±1.19ÊFb 60.46±0.67^DEb 259.11±7.78ÂBCDa 247.47±2.31^Fc 24 39.55±4.16^BCDa 77.45±5.67ÂBa 263.37±10.60ÂBa 254.80±1.15Êb 48 35.17±1.03^CDEab 70.57±4.84^BCa 265.53±9.80ÂBCa 258.13±1.15Êa LAB, lactic acid bacteria; DPPH, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl; ABTS, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid; ORAC, oxygen radical absorbance capacity; FRAP, fluorescence recovery after photobleaching.Each value represented mean±SD; values sharing the same lowercase letters within each strain are not significantly different at P<0.05; values sharing the same uppercase letters within a column are not significantly different at P<0.05.

(6)

사산물생성에관여하는효소활성을가지고있어다시마추출

물발효과정에서발효가진행됨에따라 FRAP 측정값이증가

하는경향으로나타난것으로판단된다.

Hur et al. (2014)에따르면 L. acidophilus, L. casei, L. fer- mentum, L. lactis, L. plantarum ^및 L. rhamnosus ^등의 Lac- tobacillus ^속은^{공통적으로} amylase, lactate dehydrogenases, peptidases 및 proteinase의효소활성이있다고보고하여발효 과정중다양한산물을생성하는것으로판단된다. 또한 Bae et al. (2019)은 LAB의효소활성으로인하여발육조건에따라생 성되는대사산물의차이로인해항산화활성이차이를나타나 는것으로보고하였다. ^따라서, ^본^연구에서^사용된 LAB^에^의 해다시마발효추출물에서항산화활성이높아지는결과는다 시마추출물과 LAB들이가지고있는항산화활성이외에 LAB 발효가진행됨에따라 LAB의효소활성에의해생성된다시마 분해산물들도항산화활성에기여한것으로판단된다.

이상의결과를종합해보면 LAB ^발효에^의한^다시마^발효^추

출물의총페놀함량, 플라보노이드함량과항산화활성이발효 24시간까지는증가하는경향으로나타났으나발효 48시간에서 는감소하는경향으로나타났다. Kim et al. (2016)은다시마를 기질로한 LAB 배양에서 24시간까지는균수의증가가관찰되 었으나 24^시간^이후^부터^균수가^유지가^되거나^감소가^되는^경 향으로나타났다고보고하여본연구결과의 LAB를첨가한다 시마발효의항산화활성측정에서나타난경향성과유사한것 으로나타났다. 이는다시마를기질로한발효과정중의균수의 유지및감소로인한총페놀함량, 플라보노이드함량과항산화 활성이유지, ^감소^및^증가의^추세를^보인^본^{연구결과의}^경향 성과일치한것으로판단되어다시마를기질로한발효에서는 24시간이최적의발효조건이라고판단된다. 또한, Gupta et al.

(2011)는 L. plantarum를첨가한갈조류발효에서 24시간부터 L. plantarum^의^생균수가^시간이^지남에^따라 2 log CFU/mL씩 감소하는경향으로나타났으며, ^이는^초기^당류의^양이^유산균 의성장에중요하기때문이라고보고하였다. 이에, LAB를이용 한다시마발효의최적의발효조건에서의항산화활성물질등 의증가로인한고부가가치제품개발의가능성이있다고판단 된다. Kim et al. (2016)은다시마와같은해조류는대부분건조 등단순가공형태로유통되어활용성이낮은실정이며해조류 가공에서는단단한조체와세포벽충진물질인유용성분을추 출하기어려운문제점이있다고보고하였으며발효기법을이용 한기능성소재화를통해식품에응용할수있다면다양한형태 의기능성제품이개발될수있다고제시하였다. 또한, 미역, 다 시마그리고톳등의해조류에대해 LAB^를^이용하여^발효하였 을때항산화활성이증가하는경향이나타났다고보고하여발 효를이용한해조류고부가가치제품개발에대한가능성을제 시하고있다(Song et al., 2011; Kim et al., 2016; Kang et al., 2018). 본연구결과는 probiotic LAB 발효를이용한다시마의 기능성강화와고부가가치제품개발가능성을제시하고있으며

향후다양한해조류제품개발에 probiotic LAB ^발효가^유용하 게적용될수있다는점을시사한다.

사 사

이논문은 2019년해양수산부재원으로해양수산과학기술진

흥원의지원을받아수행된연구임(영남씨그랜트사업).

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