생명현상유지에 필요한 에너지를 발생하는 과정의 부산물인 자유라디칼은 노화와 여러 질병의 원인으로 알려져 있는데, 자유라디칼을 중화하는 항산화 활성 성분들은 배당체 형태인 경우 당쇄 분해효소에 의해 당이 제거될 때 보다 높은 항산화 활성을 나타낸다. 이에 본 논문은 당쇄 분해효소의 활성을 가지고 있으리라 예상되는 여러 젖산균들로 발효시켜 베리류 또는 과채류들의 항산화 활성을 증대하는 방법에 대해 연구하였다. 총 8종의 베리류와 2종의 과채류 주스를 각각 DPPH와 ORAC 측정한 결과, 분석방법에 따라 차이가 있었으나 모두 공통적으로 아사이베리 주스가 상대적으로 가장 항산화 효과가 높았고, 아로니아, 산머루, 블랙베리, 크랜베리, 시금치 주스의 순서로 높은 항산화 활성을 발견하였다.
<p>최근 과학기술의 빠른 발달로 사람의 평균수명은 크게 증가되고 있는 추세이나 육식 위주의 식습관으로 인해 당뇨병, 비만, 암, 동맥경화, 고혈압 및 심혈관계 질환의 발생 연령은점차 낮아지고 있다. 생명현상유지에 필요한 에너지를 발생하는 과정에서 생성되는 자유라디칼(free radical)은노화를 비롯한 인체의 다양한 질병을 유발하는 원인으로 알려져 있으며, 스트레스, 환경오염, 흡연 등에 의해서도 생성이 증가되는 것으로 보고되고 있다. 이에 따라 최근 생산되는 상당수의 건강관련 제품개발은 자유라디칼을 중화시키는 항산화 효능에 초점이 맞춰지고 있는 실정이다. 항산화 활성을 나타내는 과채류들에 대한 연구가 다수 진행되었으며, 그 중에서도 특히 베리류의 항산화 활성에대한 연구결과가 지속적으로 보고되고 있다. 미국 농무부에서는 oxygen radical absorbance capacity (ORAC) 측정을 통하여 항산화 성분을 다량 함유한 12개 식품을 선정하였는데, 이중 베리류가 6종류 포함되어 있었다. 블랙베리(blackberry), 라즈베리(raspberry), 크랜베리(cranberry), 블루베리(blueberry) 등의 항산화 활성에 대한 많은 연구결과가 보고되고 있으며, 최근에는 높은 항산화 활성을 가지고 있는 아사이베리(acai berry)에 대한 관심이 증가되고 있다. 베리류의 주요 활성성분은 polyphenol 성분과 vitamin C 등으로 구성되어 있으며, 이들 중 많은 부분이 배당체(glycoside) 형태로 존재한다고 알려져 있다. 이러한 배당체 형태의 항산화 활성성분들은 당쇄 분해효소(glycoside hydrolase)에 의해 당이 제거될 경우, 보다 높은 항산화 활성을 나타내는 것으로보고되었다. 최근에는 젖산균의 일종인 Leuconostoc속 균주로부터 당쇄 분해효소의 일종인 β-1,4-xylosidase의 높은 활성이 보고되기도 하였으며 Aspergillus kawachii,적색효모, 젖산균 등의 미생물을 이용한 발효를 통해 천연물질의 항산화 활성을 증진시켰다는 연구결과 또한 보고된 바있다.</p> <p>본 연구에서는 당쇄 분해효소의 활성을 가지고 있는 것으로 예상되는 다양한 젖산균들을 이용한 발효를 통해 베리류 또는 과채류들의 항산화 활성의 증대에 대한 연구를 수행하였다.</p> <p>블랙베리, 블루베리, 크랜베리, 라즈베리, 아사이베리, 아로니아(aronia), 적포도(red grape), 산머루(wild grape), 양배추(cabbage), 시금치(spinach) 등의 8종의 베리류와 2종의 과채류 주스 중에 우수한 항산화 활성을 갖는 베리류 또는 과채류를 선정하기 위하여 각각 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH)와 ORAC 방법을 사용하여 항산화 활성을 측정하였다. DPPH 분석을 위해 베리 및 과채류 주스를 \( 800 \times g \) 로 5분간 원심분리한 후, 그 상등액을 사용하여 항산화 활성을 평가하였으며 DPPH 라디칼 소거능은 Blois MS (1958)의 방법을 이용하여 측정하였고 아래의 식을 사용하여 결정하였다. \( \mathrm{DPPH} \) 라디칼 소거능(\(\%\))=\[\left[\frac{\text { 대조구의 흡광도-실험구의 흡광도 }}{\text { 대조구의 흡광도 }}\right] \times 100\]</p> <p>ORAC 분석은 ORAC assay kit (Cell Biolabs, USA)를 사용하여 측정하였다. DPPH 분석과 ORAC 분석은 각 실험구별로 3개의 시료를 사용하여 3회 반복 시행하였으며 통계처리는 SPSS 21.0 (IBM, USA)을 이용하여, Duncan의 다중범위검정법(multiple range test)으로 유의성을 검정하였다. 분석방법에 따라 차이가 있었으나 DPPH를 이용한 방법과 ORAC을 이용한 방법 모두 공통적으로 아사이베리 주스가 상대적으로 가장 우수한 항산화 활성을 나타내었으며 아로니아, 산머루, 블랙베리, 크랜베리, 시금치 주스의 순서로 항산화 활성을 나타내었다(Fig. 1). 이러한 결과는 이전에 보고된 천연 항산화 물질에 대한 연구 결과에서 아사이베리를 포함한 블랙베리, 크랜베리 등 베리류의 항산화 활성이 매우 높은 것으로 보고된 결과와 유사하였다. 아사이베리 주스의 경우 DPPH 측정결과 \( \mathrm{IC}_{50} \) 값이 \( 0.30 \pm 0.03 \) \( \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \) 이며, ORAC 측정 결과 \( 1,043.38 \pm 27.36 \mu \mathrm{mol} \) Trolox Equivalent \(\mathrm{(TE)/g}\)로서 가장 우수한 항산화 활성을 나타내었다. 아로니아 주스의 경우 아사이베리 주스보다 유의적으로 낮은 항산화 활성을 나타내었으나 DPPH와 ORAC 측정 결과가 각각 \( 0.56 \pm 0.12 \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \) 의 \( \mathrm{IC}_{50} \) 과 \( 380.78 \pm 3.53 \) \( \mu \mathrm{mol} \mathrm{TE} / \mathrm{g} \) 으로 나타나 두 번째로 높은 항산화 활성이 확인되었다. 일반적으로 항산화 활성이 우수하다고 알려진 블루베리 또는 라즈베리 주스보다 과채류인 시금치 주스가 높은항산화 활성을 나타내었다. 채소류 중 양파, 시금치, 케일 등이 높은 총 페놀 함량을 나타내며 이로 인해 우수한 항산화활성을 나타낸다고 보고된 바있다. Fig. 1의 결과를 통해 항산화 활성이 상대적으로 우수한 것으로 확인된 6종의 베리류 또는 과채류(아사이베리, 아로니아, 산머루, 블랙베리, 크랜베리, 시금치) 주스를 선정하였으며 젖산균 발효를 통해 이들의 항산화 활성을 증진시키기 위한 실험을 진행하였다.</p>젖산균 발효는 Table 1에서 제시된 상업적으로 판매되고 있는 단일 또는 혼합 젖산균 4가지 제품을 이용하여 발효 실험을 수행하였다. 제품명 LP-115의 경우 단일 젖산균인 Lactobacillus plantarum이 사용되었으며 YF-L811, ABT-5, ABY-3의 경우는 두 종류 이상의 젖산균이 혼합된 형태이다. 배지 성분은 추가로 첨가하지 않았으며 베리 주스는 포도당 농도를 기준으로 \( 10 \mathrm{~g/l}\) 로 희석하고 \( 5 \mathrm{M} \) 의 \( \mathrm{NaOH} \) 용액을 이용하여 \( \mathrm{pH} \) 7.0으로 조절한 후 \( 500 \mathrm{ml} \) 플라스크에 \( 100 \mathrm{ml} \) 부피로 제작하였다. 동결 건조된 형태의 젖산균은 건조중량을 기준으로 하여 \( 1 \mathrm{~g/l}\) 의 농도로 베리 또는 과채류 주스에 접종하여 발효를 진행하였다. 발효는 \( 37^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 \( 200 \mathrm{rpm} \)으로 교반하면서 36시간 동안 수행하였다. Fig. 1의 결과와 같이 DPPH 법과 ORAC 법으로 각각 베리류 또는 과채류 주스의 항산화 활성을 측정한 결과 두 가지 방법 동일하게 아사이베리가 가장 높은 항산화 활성을 나타내었으며 아로니아가 그 다음으로 높은 항산화 활성을 나타내었고 라즈베리, 시금치, 적포도의 순서로 가장 낮은 항산화 활성을 나타내었으므로 두 가지 방법이 유의적인 차이를 나타내지 않는다고 판단하여 이후 실험에서는 ORAC 분석 방법을 사용하여 항산화 활성을 측정하였다(Fig. 1).