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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.50 No.6 pp.127-138
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2016.50.6.127

Development of Fermented Sap Beverage using ϒ-aminobutyric acid Producing Lactic Acid Bacteria

Jae-Won Kim, Kwang Yup Kim*
Department of Food Science and Biotechnology, Chungbuk National University, 28644, Cheongju, Korea
Corresponding author : Kwang Yup Kim +82-43-261-2568+82-43-271-4412Kimky@chungbuk.ac.kr
July 15, 2015 November 8, 2016 December 5, 2016

Abstract

This study is carried out to increase the production of γ-aminobutyricacid(GABA) by lactobacillus brevis CFM20 in several kinds of saps. The fluids of saps were filtered through 0.22 μm membrane filter and fermented with lactic acid bacteria. The isolated L. brevis CFM20 produced GABA to the concentration of 276.42 ㎍/mL at opti mum conditions of pH 6.5, 37°C for 24 hr in MRS broth. L. brevis CFM20 cultivated in MRS broth containing 0.8%(w/v) MSG showed the highest GABA production up to the concentration of 1011.86 ㎍/mL. The production level of GABA obtained at 0.8%(w/v) MSG, with addition of 5%(w/v) freeze-dried ricebran extract in the sap was 835.409 ㎍/mL. These results demonstrate that adding 5%(w/v) freeze-dried ricebran extract in sap is possible for the development of fermented sap beverage with increased GABA content.


ϒ-aminobutyric acid 생성 유산균을 이용한 발효수액 음료의 개발

김 재원, 김 광엽*
충북대학교 식품생명공학과

초록

본 연구는 여러 종류의 수액에서 lactobacillus brevis CFM20에 의한 γ-aminobutyricacid(GABA) 생 산을 증가시키기 위해 수행되었다. 수액은 0.22μm의 membrane filter로 여과하고 유산균으로 발효시켰 다. 분리 된 L. brevis CFM20은 MRS 배지에서 pH 6.5, 37°C의 최적 조건에서 GABA를 276.42㎍/mL 의 농도로 생산하였다. 0.8%(w/v) MSG를 함유 한 MRS 배지에서 배양된 L. brevis CFM20은 1011.86㎍/mL의 농도에서 가장 높은 GABA 생산을 보였다. 0.8%(w/v) MSG와 5%(w/v) 동결건조 시킨 미강추출물을 수액에 첨가하여 얻은 GABA 량은 835.409㎍/mL였다. 결론적으로 5%(w/v) 동결건조된 미강추출물을 수액에 첨가하면 GABA 함량이 증가 된 발효 수액 음료를 개발 할 수 있을 것이라고 사료 된다.


    Korea Forest Service
    S211416L010120

    서론

    ϒ-Aminobutyric acid(GABA)는 단백질에서 발견 이 되지 않는 비단백질성 아미노산으로 뇌와 척추에 존재하는 신경전달물질로 혈류를 개선하며 뇌의 산 소공급을 증가시켜 뇌의 대사촉진 및 뇌 기억을 증 진시키는 뇌의 영양제로 알려져 있다(Flora et al., 2004)

    GABA는 세계적으로도 식품소재로서 1980년대 중 반부터 이용되기 시작하였고, 2001년경부터는 본격 적으로 GABA시장을 형성하기 시작하였다고 보고되 었다(Satya Narayan et al., 1990). GABA의 약리 적 기능성이 알려지면서 기능성 식품 소재로서의 GABA에 대한 관심이 더욱 높아지고 있는 가운데 최근에는 GABA가 보강된 우유, 콩, 차, 홍국, 클로 렐라 등은 본태성 고혈압 쥐의 혈압을 효과적으로 낮추는 것으로 보고되었다(Tsuji et al., 1992; Abe et al., 1995; Nakamura et al., 2000; Aoki et al., 2003; Hayakawa et al., 2004)

    현재 GABA는 현미, 녹차, 맥아, 배추 등에 자연 적으로 약간 함유되어 있으나 그 함량이 낮아 자연 식품으로 섭취하는 양으로는 생리활성을 기대하기 어렵다(Oh et al., 2003). 따라서 GABA의 대량생산 을 위해 미생물을 이용한 많은 연구가 수행되고 있 으며 GABA를 생산하는 유산균으로는 Lactobacillus brevis, Lactobacillus plantarum 등이 보고되고 있다 (Oh et al., 2005; Park et al., 2006) 그러므로 GABA생성능이 우수한 유산균을 통한 천연 GABA의 바이오 합성 식품의 생산을 위해 유산균에 의해 생성 된 GABA 및 유산균 자체의 건강 증진 특성을 충분히 활용할 수 있을 것으로 보인다(Li et al., 2010).

    수액은 수목 내에 존재하는 액체를 총칭하지만 일 반적으로 목부수액을 의미하며 무기염, 질소화합물, 탄수화물, 효소, 식물호르몬 등이 용해되어 있는 묽 은 용액을 말한다(Kim et al., 2010). 수액의 성분 중 정확히 어떤 성분이 약리효능을 나타내는지 알 수 없으나 일반적으로 수액은 건위, 이뇨, 식욕촉 진, 신경안정, 위장병 및 여성산후증 등에 효과가 있다고 알려져 있다(Kim et al., 1991; Yoon et al., 1992). 수액에는 영양소와 무기물, 수분, 무기 물 등이 많이 함유되어 있고, 세균이 잘 자랄 수 있 는 최적 pH 6.5와 동일하여 발효될 수 있는 조건을 갖고 있다(Kim et al., 1999).

    본 연구에서는 본래의 수액에 GABA 생성량을 높 이기 위해 추출물을 첨가하여 발효수액을 제조함으 로써 기존에 알려진 수액의 약리성분과 GABA의 약 리성분이 더해져 기능성이 강화된 수액발효음료를 개발하고자 하였다.

    재료 및 방법

    1.재료

    본 연구에서는 다래나무수액과 자작나무수액은 강원 설악산 지역 부근의 산림농가에서 고로쇠나 무수액은 경상남도 함양 지역 부근의 산림농가에 서 채취하여 냉동보관 된 것을 4℃에서 완전히 해 동시킨 뒤 사용하였다. 발효에 사용된 균주는 김 치로부터 분리된 Lactobacillus brevis CFM20이며, 유산균의 생육배지로는 Lactobacilli MRS broth (Difco, Detroit, MI, USA)를 사용하였다.

    2.유산균의 분리 및 균주 보관

    충북대학교 식품공학과 대학원생의 가정에서 수거 한 김치 시료 38종, 청주지역 가정집 김치 시료 10 종, 막걸리 시료 2종에서 분리한 시료를 수거하여 사용하였다. 이를 0.85% NaCl(Junsei, Tokyo, Japan) 용액을 이용해 10까지 십진법으로 희석 후 Lactobacill MRS broth(Difco, Detroit, MI, USA) 에 0.1㎖씩 평판도말법으로 접종하고 37℃에서 24 시간 동안 호기 배양하였다. 배양 후 미색을 나타내 는 균락을 잠정적 유산균으로 선발하였고, 이를 MRS 배지를 이용해 순수분리 하였다. 이 균주들은 50%의 glycerol(Junsei, Tokyo, Japan)이 함유된 배지에 접종하여 -85℃의 deep freezer(Ulter-low temperature freezer, MDF-192, Sanyo Electric Biomedical Co., Ltd., Osaka, Japan)에 보관하여 사용하였다.

    3.유산균의 동정

    GABA생성 유산균으로 추정되는 균주를 선발하여 MRS broth(Difco, Detroit, MI, USA)에서 3회 이 상 계대 배양하여 활성을 높인 후 실험에 사용하였 다. 젖산균으로 추정되는 미색의 균주를 상대로 그 람염색을 실시한 후 현미경관찰을 통하여 그람양성 의 간균을 GABA 생성 추정균으로 하여 18종을 분 류하였다. 유산균의 DNA sequence는 universal primer 27F(5'-AGA CTT TGA TCC TGG CTC AG-3')와 pimer 1492R(5'-GGT TAC CTT GTT AGC ACT T-3')을 사용하였고, Solgent EF-Taq을 사 용하여 RT-PCR(Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction)을 실시하였다. 증폭과정은 95℃에서 15분 간(Initial denaturation) 처리 후 denaturation (95℃, 20초), annealing(50℃, 40초), extension (72℃, 90초) 과정을 30회 반복 하였다. 마지막으로 72℃에서 5분간 final extension을 시킨 후 그 결과 물에 대한 염기서열 분석결과를 BLAST program을 통해 확인하였다.

    4.GABA 정량법

    eppendorf tube에 배양액 100㎕와 methanol 400㎕를 순서대로 넣고 잘 섞은 다음 70℃로 예열 된 water bath에서 30분 동안 건조 및 고형화 시켰 다. 여기에 70mM LaCl3(Sigma-Aldrich, 262072, St. Louis, MO, USA) 1mL을 가하여 잘 섞고 200rpm, 25℃에서 교반 시켜준 다음 10,000rpm, 4℃에서 5분 간 원심분리 후 상등액 700㎕와 0.1M KOH(Junsei, Tokyo, Japan) 160㎕을 eppendorf tube에 가한 다음 약 5분간 교반하였다. 이를 다시 10,000rpm, 4℃에서 5분 간 원심분리 한 후, 상등 액 550㎕를 cuvette에 넣는 방법(Zhang et al., 1997)을 참고하여 1/5로 0.5M K4P2O7(Sigma-Aldrich, 322431, U.S.A.)로 희석 후, 96-well에 희석된 상 등액 110㎕을 실험에 이용하였다. Standard curve는 Enzymatic GABase assay법을 이용하여 1mM GABA (Sigma-Aldrich, A5835, U.S.A.), 0.5M K4P2O7, 4mM NADP(Sigma-Aldrich, N5755, U.S.A.), 2.0units Gabase/mL(Sigma-Aldrich, G7509, U.S.A.), 20mM α-Ketoglutarate(Sigma-Aldrich, K1750, U.S.A.) 를 제조하였다. 그리고 나서 1mM GABA, 0.5M K4P2O7, 4mM NADP, 2.0units Gabase/mL을 혼합 하여 340nm에서 흡광도를 측정(initial A)하고, α -KG를 가하여 1시간 동안 실온에서 방치한 후 ELISA Reader를 이용하여 340nm에서 흡광도를 측 정(finial A)한 다음 검량선을 작성하고 GABA량은 ㎍/mL로 나타내었다.

    5.추출물 제조

    녹차 추출물의 제조는‘바른약초’에서 구매한 녹 차에 5배의 증류수를 가한 후 85℃에서 3시간동안 2번 반복하여 온수 추출하였다. 이를 여과지 (Whatman No.3, what man)를 이용하여 감압여과 하여 녹차 추출물로 사용하였다.

    동결건조 녹차 추출물의 제조는 녹차추출물의 제 조 방법과 같이 추출 및 제조한 후에 -85℃의 Deep freezer(Ultra-low temperature freezer, MDF-192, Sanyo Electric Biomedical Co., Ltd., Osaka, Japan)에 2시간 동안 예비동결 시킨 뒤 freeze Dryer(일신엔지니어링, Model FD5508)를 사용하여 동결건조 하였다.

    미강추출물은 농업법인 햇곡원(주)에서 구입한 미강에 10배의 증류수를 가한 후 55℃에서 24시간 온수 추출하였다. 이를 여과지(Whatman No. 3, Whatman)를 이용하여 감압여과 하고, pH 6.5로 조정하고 여과지(Whatman No. 3, Whatman)를 이 용하여 감압여과하고 autoclave(121℃, 15분)로 멸 균하여 추출물로 사용하였다.

    동결건조 미강 추출물은 미강추출물과 같은 방 법으로 추출, PH조정 및 여과하여 autoclave (121℃, 15분)로 멸균한 후에 -85℃의 Deep freezer (Ultra-lowtemperaturefreezer, MDF-192, Sanyo Electric Biomedical Co., Ltd., Osaka, Japan)에 2시간 동안 예비동결 하고 freeze Dryer(일신엔지니 어링, Model FD5508)를 사용해 동결건조 하여 사 용하였다.

    6.유산균을 접종한 후 발효시킨 수액들의 GABA 생 성량 측정

    나무수액들을 4℃에서 완전히 해빙 시킨 뒤, 1L 맴브래인 필터키트를 이용하여 여과한 나무수액들 에 MRS 배지(Difco, Detroit, MI, USA)를 이용 하여 37℃에서 24시간 동안 3회 계대 배양한 분 리된 균주인 L. brevis 균주를 5%(v/v) 접종하고 제조된 각각의 추출물을 농도별로(v/v)첨가하여 37℃로 설정된 배양기에 24시간 동안 배양하고 GABA량, optical density, pH변화를 측정하였다.

    7.통계처리

    실험 결과는 3회 반복 측정한 후 평균±표준편차 로 나타내었으며 SPSS 12.0을 이용하여 각 실험군 간의 유의성을 검증한 후 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple test에 따라 분석하였다.

    결과 및 고찰

    1.유산균의 분리 및 동정

    유산균의 분리는 충북대학교 식품공학과 대학원생 의 가정에서 수거한 김치 시료 38종, 청주지역 가정 집 김치 시료 10종, 막걸리 시료 2종에서 분리한 시 료를 수거하여 최종 선발된 유산균은 Gram 양성임 이 확인되었으며, 현미경 관찰 시 막대 모양의 rod 형태이었으며, catalase reaction은 음성으로 나타 났고. 산소의 유무와 관계없이 잘 생장하였다.

    16s rDNA sequence는 universal primer 27F (5'-AGA CTT TGA TCC TGG CTC AG-3')와 primer 1492R(5'-GGT TAC CTT GTT AGC ACT T-3')을 사용하여 RT-PCR을 실시하였고 증폭하 여 서열 분석하였고 분석된 염기서열을 사용하여 BLAST program을 통해 확인해 본 결과 Table 1과 같이 L. brevis(I.D. 100%)로 동정되었다. 따라서 다른 젖산균들과 비교하였을 때 GABA 생성량이 가 장 우수하다고 보고된(Cho et al., 2013) 분리된 균 주 L. brevis CFM20을 선발하였고 이를 이용하여 수액 발효와 GABA량 측정에 사용하였다.

    2.유산균을 접종한 후 발효시킨 수액들의 GABA 생 성량 측정

    유산균을 접종하지 않은 수액과 유산균을 접종한 후 발효를 통해 얻은 수액들의 GABA량을 비교하기 위하여 유산균을 접종하지 않은 수액자체의 GABA 량을 측정한 결과 고로쇠나무수액, 자작나무수액, 다래나무수액 각각 72.989㎍/mL, 68.271㎍/mL, 61.758㎍/mL으로 측정되었으며, 고로쇠나무수액, 자 작나무수액, 다래나무수액에 GABA 생성능이 우수하 다고 알려진 유산균인 L. brevis CFM20을 접종하여 발효시킨 수액들의 GABA 생성량, 흡광도, pH 변화 는 Table 2와 같으며 MRS 배지와 고로쇠나무수액, 자작나무수액, 다래나무수액에서 배양한 L. brevis CFM20가 생성한 GABA량은 각각 113.232㎍/mL, 81.919㎍/mL, 79.225, 70.471㎍/mL로 유산균을 접 종하지 않았을 때보다 GABA량이 모두 증가하는 것 을 볼 수 있었다. 또한 MRS 배지와 비교 하였을 때 약 1/2배 정도 차이를 보였으며 모든 수액에서도 유 산균 발효를 통해 GABA 생성량이 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 평균적으로 5~6이었던 모든 수 액의 pH가 유산균 접종 후에 2~3정도 감소한 것으 로 보아 유산균에 의해 발효가 진행되어 유기산 등 의 생성이 빠르게 진행되었기 때문에 pH가 급격히 감소했다는 Lee et al.(2000)의 연구와 유사한 경향 을 보였으며 결과적으로 이는 수액이 함유한 성분인 탄수화물, 유기산, 아미노산, 무기물과 비타민등의 다양한 성분이 발효에 도움을 주었기 때문인 것으로 보인다(Choi et al., 2002).

    3.1% MSG첨가가 MRS배지, 고로쇠나무수액, 자작 나무수액, 다래나무수액에서 L. brevis균 증식과 흡광도, pH 변화, GABA함량에 미치는 영향

    MRS 배지, 고로쇠나무수액, 자작나무수액, 다래 나무수액에 MSG를 첨가한 후 L. brevis CFM20을 접종하여 37℃에서 24시간 배양하여 나타난 O.D. value, pH, GABA생성량은 Table 3과 같은데 L. brevis CFM20이 발효를 통해서 생성한 GABA량 은 각각 1443.434㎍/mL, 101.964㎍/mL, 97.194, 69.135㎍/mL로 MRS 배지와 비교 하였을 때 약 1/10 배 정도 차이가 보였다. 뇌에서는 glutamic acid를 연료로 사용하는데 뇌의 혈관장벽(BBB, Blood-Brain- Barrier)를 통과하지 못하는 glutamic acid는 대사 를 통해 glutamine이 되어 BBB를 통과한 다음 다 시 glutamic acid로 바뀌어 GABA의 전구물질로 활 용된다고 보고되어 있다(Huang et al., 2007). 즉, MSG 첨가는 GABA 전환율을 증가시킬 것으로 보인 다. 이에 대한 결과로 수액에 MSG를 첨가하여 발효 시켰을 때 GABA량이 증가 하였다. 따라서 L. brevis CFM20의 GABA 생성량을 증가시키기 위해서는 MSG 가 반드시 필요할 것으로 보인다.

    4.녹차 추출물 첨가가 다래나무수액에서 L. brevis 균 증식과 흡광도, pH 변화, GABA함량에 미치는 영향

    다래나무수액에 녹차 추출물을 0, 1, 2, 3, 4, 5%(w/v) 첨가한 후 L. brevis CFM20을 접종하여 37℃에서 24시간 배양하여 나타난 O.D. value, pH, GABA 생성량은 Table 4와 같다. 이에 대한 결 과는 pH와 O.D. value는 큰 차이가 없었으며 녹차 추출물의 함량이 증가할수록 대체로 GABA량이 감 소했으며, 녹차 추출물 1%(w/v)에서 64.365㎍/mL 가장 높은 GABA량이 측정되었다. 그러나 가장 높 은 GABA량을 나타낸 1%(w/v)와 녹차 추출물을 첨 가하지 않은 경우 GABA 생성량이 비슷한 것으로 보아 녹차 추출물에는 L. brevis CFM20이 GABA 생성에 필요한 영양원이 부족하거나 균의 활성을 저해하는 성분이 함유되어 있는 것으로 보인다(Kim, 1995).

    5.녹차 추출물과 MSG 첨가가 다래나무수액에서 L. brevis균 증식과 흡광도, pH 변화, GABA함량에 미치는 영향

    다래나무수액에 녹차 추출물을 수준별로 0~ 5%(w/v) 첨가 했을 때 가장 GABA량이 높게 나타 난 녹차 추출물 1%(w/v)와 MSG를 다양한 수준 0~ 1%(w/v)으로 첨가한 후, L. brevis CFM20을 접종 하여 37℃에서 24시간 배양하여 나타난 O.D. value, pH, GABA 생성량은 Table 5와 같다. 이에 대한 결과는 MSG의 함량과 관계없이 대체로 GABA 량이 비슷한 수준이었으며, 녹차 추출물 1%(w/v), MSG 0.2%(w/v)에서 96.633㎍/mL로 가장 높은 GABA량이 측정되었다. 가장 높은 GABA량을 나타 낸 녹차 추출물 1%(w/v), MSG 0.2%(w/v)와 MSG 를 넣지 않은 발효수액의 GABA 생성량이 차이가 있는 것으로 보아 추출물을 이용해 GABA 생성량을 증가시키기 위해서는 녹차 추출물을 첨가할 때에도 MSG가 반드시 필요할 것으로 보인다.

    6동결건조 녹차 추출물 첨가가 다래나무수액에서 L. brevis균 증식과 흡광도, pH 변화, GABA함 량에 미치는 영향

    다래나무수액에 동결건조 녹차 추출물을 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 2%(w/v) 첨가한 후 L. brevis CFM20을 접종하여 37℃에서 24시간 배양하여 나타 난 O.D. value, pH, GABA 생성량은 Table 6과 같 다. 이에 대한 결과는 동결건조 녹차 추출물의 함량 이 증가할수록 대체로 GABA량이 감소했으며, 동결 건조 녹차 추출물 0.4%(w/v)에서 87.654㎍/mL로 가장 높은 GABA량이 측정되었다. 동결건조 녹차 추출물에는 녹차 추출물보다 항균성분인 카테킨 (Park, 1998)이 다량으로 함유되어 있어 첨가량이 증가 할수록 균의 성장을 억제하여 GABA의 생성량 을 낮추는 것이 원인으로 판단된다. 즉, 적당량의 동결건조 녹차 추출물은 GABA량을 높이지만 다량 의 동결건조 녹차 추출물은 균의 생장을 억제하여 녹차추출물을 첨가하지 않은 경우의 GABA 생성량 과 비슷한 것으로 나타났다.

    7.동결건조 녹차 추출물과 MSG 첨가가 다래나무수 액에서 L. brevis균 증식과 흡광도, pH 변화, GABA 함량에 미치는 영향

    다래나무수액에 동결건조 녹차 추출물을 수준 별 로 0~5%(w/v) 첨가 했을 때 가장 GABA량이 높게 나타난 녹차 추출물 0.4%(w/v)와 MSG를 다양한 수준 0~1%(w/v)으로 첨가한 후, L. brevis CFM20 을 접종하여 37℃에서 24시간 배양하여 나타난 O.D. value, pH, GABA 생성량은 Table 7과 같다. 이에 대한 결과는 MSG가 0~0.6%(w/v)까지 첨가 량이 증가하면 GABA량도 증가하는 경향을 나타내 었고 0.6%(w/v) 이상으로 첨가량이 증가하면 GABA 량이 감소하는 것을 볼 수 있었다. 동결건조 녹차 추출물 0.4%(w/v), MSG 0.6%(w/v)에서 96.352㎍/mL 로 가장 높은 GABA량이 측정되었다. 가장 높은 가 바량을 나타낸 동결건조 녹차 추출물 0.4%(w/v), MSG 0.6%(w/v)와 MSG를 넣지 않은 GABA 생성 량이 차이가 있는 것으로 보아 동결건조 녹차 추출 물을 이용해 GABA 생성량을 증가시키기 위해서는 MSG의 첨가가 반드시 필요할 것으로 보인다.

    8.미강 추출물을 첨가가 다래나무수액에서 L. brevis균 증식과 흡광도, pH 변화, GABA함량에 미치는 영향

    다래나무수액에 GABA량을 높여준다고 널리 알려져 있는 미강 추출물을 0, 30, 35, 40, 45, 50%(w/v) 첨가한 후 L. brevis CFM20을 접종하여 37℃에서 24시간 배양하여 나타난 O.D. value, pH, GABA 생성량은 Table 8과 같다. 이에 대한 결과는 미강 추출물의 함량이 증가할수록 대체로 GABA량이 증 가했으며, 미강 추출물 50%(w/v)에서 95.230㎍/mL 로 가장 높은 GABA량이 측정되었다. 미강 추출물 에는 수분 함량 14%를 기준으로 할 때 조단백질 11 ~15%, 조지방질 15~20%, 탄수화물 34~52% 정도 함유하고 있으며, 식이섬유, 비타민류, 미네랄 성분 들 외에 phytic acid, γ-oryzanol, tocopherols, tocotriends 및 phenolic 성분 등과 같은 항산화 물질 등 다양한 생리활성 물질들이 존재하고 있기 때문에 첨가량이 증가 할수록 균의 성장을 활성화 하여 GABA의 생성량을 높이는 것으로 판단 된다 (Bae et al., 2002). 즉, 미강 추출물의 첨가는 양 이 많을수록 GABA 생성량을 증가시키는 것으로 나 타났다.

    9.미강 추출물과 MSG 첨가가 다래나무수액에서 L. brevis균 증식과 흡광도, pH 변화, GABA함량에 미치는 영향

    앞의 실험에서 다래나무수액에 미강추출물을 수준 별로 0~50%(w/v) 첨가 했을때 가장 GABA량이 높게 나타난 미강 추출물 50%(w/v)에 MSG를 다양한 수준 0~1%(w/v)으로 첨가한 후, L. brevis CFM20을 접종 하여 37℃에서 24시간 배양하여 나타난 O.D. value, pH, GABA 생성량은 Table 9와 같다. 이에 대한 결과 는 가장 GABA량이 높게 나타난 미강 추출물에 MSG 첨가량이 증가하면 증가 할수록 GABA량도 증가하는 경향을 나타내었고 1%(w/v) 이상으로 첨가량이 증가해 도 GABA량이 계속해서 증가하는 것을 볼 수 있었다. 따라서 미강 추출물 50%(w/v), MSG 1%(w/v)에서 311.279㎍/mL로 가장 높은 GABA량이 측정되었다. 균 주의 GAD(glutamate decarboxylase)가 GABA 생성 의 중요한 원인이고 미강에서 유래된 GAD가 미량이 지만 MSG로부터 GABA로 전환하는데 영향을 준다고 알려져 있으며 따라서 MSG 농도가 GAD 활성에 영향 을 주는 것으로 보인다(Kook et al., 2010).

    10.동결건조 미강 추출물첨가가 다래나무수액에서 L. brevis균 증식과 흡광도, pH 변화, GABA함 량에 미치는 영향

    다래나무수액에 동결건조 미강 추출물을 0, 1, 2, 3, 4, 5%(w/v) 첨가한 후 L. brevis CFM20을 접종하 여 37℃에서 24시간 배양하여 나타난 O.D. value, pH, GABA 생성량은 Table 10과 같다. 이에 대한 결 과로 동결건조 미강 추출물의 함량이 증가할수록 꾸준 히 GABA량이 증가했으며, 미강 추출물 5%(w/v)에서 185.297㎍/mL로 가장 높은 GABA량이 측정되었다. 동결건조 미강 추출물에는 미강추출물과 달리 함유되 어 있는 수분의 함량이 적고 다른 영양성분들이 농축 되어 더 많은 양의 유용성분들을 함유하고 있기 때문 에 미강추출물보다 GABA량이 약 2배 증가한 것으로 보인다. 즉 동결건조 미강 추출물에는 균 생장에 필수 인자인 생리활성 물질들과 비타민 B가 존재하고 있기 때문에 첨가량이 증가 할수록 균의 GABA의 생성량을 높이는 것으로 판단 된다(Kalhon et al., 1990). 따라 서 동결건조 미강 추출물의 첨가는 그 양이 많을수록 GABA 생성량을 증가시키는 것으로 나타났다.

    11.동결건조 미강 추출물과 MSG 첨가가 다래나무수 액에서 L. brevis균 증식과 흡광도, pH 변화, GABA 함량에 미치는 영향

    앞의 실험에서 다래나무수액에 동결건조 미강 추출 물을 수준별로 0~5%(w/v) 첨가 했을 때 가장 GABA 량이 높게 나타난 미강 추출물 5%(w/v)와 MSG를 다양한 수준 0~1%(w/v)으로 첨가한 후, L. brevis CFM20을 접종하여 37℃에서 24시간 배양하여 나타 난 O.D. value, pH, GABA 생성량은 Table 11과 같 다. 가장 GABA량이 높게 나타난 5%(w/v)의 동결건 조 미강 추출물에 MSG 첨가량이 0%~0.8%(w/v)에서 는 확연히 증가함을 보였다. 특히 동결건조 미강 추출 물 5%(w/v), MSG 0.8%(w/v)에서 845.409㎍/mL로 가장 높은 GABA량이 측정되었다. 이는 MSG가 첨가 되지 않은 동결건조 미강 추출물 보다 약 5배 정도 GABA 생성량이 증가한 것을 볼 수 있다. 또한 다른 추출물들을 넣었을 때보다 확연한 차이로 가장 많은 GABA를 생성하였다. 일반적으로 고농도의 MSG는 GABA 전환을 감소시키는 것으로 보인다고 보고한 바 있다(Shin et al., 2007). 따라서 MSG를 1%(w/v) 이 상 첨가 하면 GABA 전환이 더디어 지는 것을 알 수 있었다. 그러므로 동결건조 미강 추출물에서는 MSG를 0.8%(w/v) 첨가하여 배양시키면 L. brevis CFM20이 생성하는 GABA량이 더 증가할 것이다.

    감사의 글

    본 연구는 산림청‘임업기술개발사업(과제번호: S211416L010120)’의 지원에 의하여 이루어진 것입 니다.

    Figure

    Table

    Lactic Acid bacteria isolated from various sources

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in Saps

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in saps with MSG

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in Darae sap with green tea extract

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in Darae sap with green tea extract and MSG%(w/v)

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in Darae sap with freeze-dried green tea extract

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in Darae sap with freeze-dried green tea extract and MSG

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in Darae sap with ricebran extract

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in Darae sap with ricebran extract and MSG

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in Darae sap with freeze-dried ricebran extract

    GABA, pH, O.D values after fermented using L. brevis CFM20 in Darae sap with freeze-dried ricebran extract and MSG

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