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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.55 No.4 pp.21-29
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2021.55.4.21

Study on Increasing the Saponin Content and Determination the Optimum Extraction Method for Saponin in Codonopsis lanceolata

Dong-Hyeon Im1, Hyun-Min Gwon1, Jong-Hyeok Kim1, Il-Rae Rho1,2*
1Division of Applied Life Science (Department of Agronomy), Gyeongsang National University, Jinju, 52828, South Korea
2Institute of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University, Jinju 52828, South Korea
* Corresponding author: Il-Rae Rho Tel: +82-55-772-1877 Fax: +82-55-772-1879 Email: irno12@gnu.ac.kr
June 25, 2021 ; July 21, 2021 ; July 29, 2021

Abstract


The roots of Codonopsis lanceolata are used for medicinal or edible purposes and has recently attracted interest as a raw material in functonal foods that pharmacological efficacy of its extracts has been proven. Therefore, this study was conducted to establish the extraction method for saponin lancemasides in C. lanceolata and increase the saponin content by UV (A, B and C) and fermentation (5 kinds of lactobacillus and yeast) treatments. The result showed that hot water extraction using autoclave was superior to the coventional ultrasonic extraction method. The result of UV and fermentation treatment to increase the saponin content in C. lanceolata root was that UV-C and Bacillus subtilis treatment were most effective to be increased saponin content by about 20% and 22% compared to non-treatment. In addition, UV-C treatment was more effective in growing C. lanceolata leaves than in harvested C. lanceolata roots. As a result, the saponin content in C. lanceolata can be increased by 87% through fermenting with B. subtilis at harvested root after UV-C irradiation on growing C. lanceolata leaves. It is assumed that UV-C treatment is related to the production of a kind of saponin by reacting initial-stress and fermentation treatment is related to increase saponin content by transiting within a kind of saponins.



더덕 사포닌의 최적 추출방법 및 사포닌 함량 증대 방안

임동현1, 권현민1, 김종혁1, 노일래1,2*
11경상국립대학교 응용생명과학부
2경상국립대학교 농업생명과학연구원

초록


더덕은 뿌리를 약용 또는 식용으로 이용하고 있으며 최근 더덕 추출물의 약리효능이 각인되면서 기능성 식품의 원료로서 흥미를 끌고 있다. 따라서 본 연구는 더덕의 주요한 사포닌인 lancemasides의 추출방법을 확립하고, UV (A, B, C) 처리와 발효(5종의 유산균 및 효모) 처리를 통해 더덕의 사포닌 함량을 증대시키고자 수행하였다. 추출방법은 autoclave를 이용한 열수 추출방법이 기존의 초음파 추출방법보다 추출 효율이 더 우수하였다. 더덕의 사포닌 함량을 증대시키기 위해 수확한 더덕 뿌리에 UV 처리와 발효 처리를 한 결과 UV 및 발효 처리는 각각 무처리에 비해 사포닌 함량이 약 20%, 22% 증가한 UV-C와 Bacillus subtilis 처리가 가장 효과적이었다. 또한 UV-C 처리의 경우 수확한 더덕 뿌리에서보다는 생육 중인 더덕 잎에 처리하는 것이 효과적이었다. 그러므로 더덕의 사포닌 함량은 생육 중인 더덕 잎에 UV-C 처리 후, 수확한 뿌리에 B. subtilis 발효 처리를 통해 87%까지 증대시킬 수 있었다. 이것은 UV-C 처리는 스트레스 초기에 반응하는 사포닌류 생성에 관여하고 발효 처리는 사포닌의 상 전환에 관여하여 사포닌 함량을 증대시키는 것으로 판단된다.



    서론

    더덕은 다년생 초본의 덩굴성 식물로 한국을 비롯한 동아시아 지역에서 주로 재배되고 있다. 더덕은 주로 뿌리를 생것으로 먹거 나 요리를 해서 약용 또는 식용으로 다양하게 이용되고 있다 (Ichikawa et al., 2009). 더덕의 약리 효능은 전통적으로 진해, 거담, 두통 완화에 효과가 있고(Kim & Chung, 1975), 혈중 지질 개선(Park et al., 2012), 비만 예방(Choi et al., 2013), 고형암 억제(Kim et al., 2009), 간 보호 작용(Kim et al., 2008), 항산화 증진(Song et al., 2012), 남성호르몬 결핍 개선(Ushijima et al., 2007) 등 다양한 약리작용이 입증되면서 기능성 식품 원료로의 이용성이 주목받고 있다. 이러한 더덕의 약리작용은 더덕의 사포닌 에서 기인하는 것으로 더덕의 사포닌은 triterpenoid saponin으로 eclalbasaponin, codonolasides, lancemaside 등 22종의 사포닌 성분이 존재하는 것으로 알려져 있다(He et al., 2015). 이 중 lancemaside A, B, C, G, foeidissimoside A, aster saponin Hb 등이 더덕의 주요한 사포닌이며, 특히 lancemaside A가 더덕 뿌리에 풍부하게 존재하는 주요한 사포닌으로 알려져 있다(Um et al., 2019;Lee et al., 2019;Ichikawa et al., 2009). 특히 더덕의 주요 사포닌 lancemaside A는 남성 갱년기 장애 개선, 기억력 및 불면증 개선, 대장염 완화, 피부염증 개선(Ushijima et al., 2007;Jung et al., 2012;Joh et al., 2009;Joh et al., 2014)에 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 그러나 더덕에서 추출되는 사포닌의 함량이 적어서 이를 활용한 제약, 기능성 제품 등 산업화에 어려움이 있어 사포닌 추출방법 확립이나 재배적인 방법을 통해 사포닌 함량 증대 연구가 필요하다.

    더덕 사포닌의 추출방법은 메틸 알콜을 용매로 한 환류 추출 (Kim et al., 2008), 진탕 추출(Han et al., 1998), 초음파 추출 (Kim et al., 2014), 초고압 추출(Park et al., 2010), 열수 추출 (Lee, 2002;Wang et al., 2011;Ahn et al., 2016) 등 다양한 추출 방법이 이용되고 있으나 추출 방법에 따라 수율에 다소 차이 가 있어 추출방법 확립이 요구되고 있다.

    사포닌 함량을 증대시키기 위한 연구로 일반적으로 식물의 2차 대사산물의 경우 미생물 배양(Gu, 2017), 세포 배양, 모상근과 같 은 기관배양 시 호르몬과 상처 스트레스 등에 의해 함량이 높아진 다고 보고되고 있다(Kwak et al., 1995). 또한 고온처리와 UV 처리 등 스트레스를 주었을 때 함량이 증가되는 것으로 알려져 있다(Tiiva et al., 2007). 더덕의 경우 methyl jasmonate, salicylic acid와 같은 유인제를 처리하였을 때 총 페놀성 함량과 총 플라보 노이드 함량이 증가한다고 보고되었고(Hwang et al., 2013), methyl jasmonate 처리 시 더덕의 주요 사포닌인 lancemaside A, B, E 함량이 감소하고, foetidissimoside A, aster saponin Hb 은 증가하는 것으로 알려져 있으나 그 효과는 미비한 실정이다 (Kim et al., 2015).

    따라서 본 연구에서는 약리, 기능성 소재로 활용가치가 높은 더덕 사포닌(lancemasides)의 대량 추출방법을 확립하고 더덕의 사포닌 함량을 증대시키기 위한 처리 방법에 대해서 알아보고자 수행하였다.

    재료 및 방법

    1. 실험재료

    실험재료로는 강원도 횡성 3년생 더덕을 구입하여 사용하였다. 추출방법 확립을 위해 더덕을 수세하여 세절한 뒤 건조기(60℃)에 서 3일 동안 건조시켜 분쇄한 후 시료로 이용하였다. UV 조사와 발효 더덕 처리는 강원도 횡성 3년생 더덕을 수세한 후 처리에 이용하였다.

    생육 중인 더덕에서 UV 처리는 횡성 3년생 더덕을 포트(220㎜ ×185㎜)에 이식하여 활착시킨 다음 생육 중인 더덕의 지상부에 직접 UV 처리를 하였다.

    2. 추출 방법

    최적의 추출방법을 규명하기 위해 이전의 최적 추출방법인 ultrasonic bath [JAC-3010 (40Khz, 200Q), KODO Technical Research Co., Hwaseong, Korea]를 이용한 초음파 추출방법(Lee et al., 2019)과 autoclave를 이용한 열수 추출방법을 비교하였다. 초음파 추출방법(ultrasonic bath 이용)은 건조 시료를 증류수와 80% 메틸 알콜로 각각 10배 희석하여 64℃에서 2시간 추출하였 다. 열수 추출(autoclave)은 증류수로만 10배 희석하여 100℃에서 20분간 15psi의 압력을 주어 추출하였다. 농축된 더덕 추출물을 초저온 냉동고(deep-freezer)에 보관 후 동결건조기로 3일 동안 동결건조하였다. 동결건조 시료는 HPLC grade water로 100배 희석하여 syringe filter 0.2㎛(32㎜ Syringe filter, PALL Ascrodisc, New york, U.S.A)로 필터를 시켜준 뒤 LC-MS/MS를 이용하여 분석하였다. 열수 추출방법(autoclave 이용)의 온도별 lancemaside 함량 변화를 알아보기 위해서 60~110℃까지 10℃ 간격으로 나누어 위와 같은 방법과 같이 분석하였다.

    3. UV 처리

    UV-A, B, C 조사 시 더덕의 사포닌인 lancemasides 함량 변화 를 조사하기 위하여 UV-A (400~315㎚; F40T10BLB, Sankyo deniki, Kanagawa, Japan), UV-B (315~280㎚; G40T10E, Sankyo deniki, Kanagawa, Japan), UV-C (280~100㎚; G40T10, Sankyo deniki, Kanagawa, Japan)를 수확한 더덕의 뿌 리에 직접 조사하였다. UV-A, B, C를 각각 더덕의 뿌리에 1, 4, 20, 25시간 처리하였고, 처리 기간 중 수분이 마르지 않게 보충해 주었다. 처리가 끝난 후에는 10일간 배양기(23±2℃)에서 수분이 마르지 않게 보충해주면서 회복 시간을 주고 난 후 사포닌 함량을 분석하였다.

    UV-A, B, C 조사 결과 효과가 가장 우수한 UV-C를 생육 중인 더덕에 직접 조사하기 위해 횡성 3년생 더덕을 포트(220㎜×185 ㎜)에 이식하여 활착시킨 다음 더덕 잎이 20매 정도 될 때 생육 중인 더덕의 지상부에 직접 UV-C를 4시간 처리하여 회복 시간 10일을 준 후 지상부(잎과 줄기)와 뿌리 시료를 채취하여 사포닌 분석을 하였다.

    사포닌 추출방법은 열수 추출방법(water, 100℃, 20min, 15psi) 을 이용하여 추출하고 LC-MS/MS 분석을 통해 사포닌 함량을 조사하였다.

    4. 유산균 및 효소를 통한 더덕 발효 처리

    유산균 및 효소를 통한 더덕 발효 처리는 5가지 균을 Korean Culture Center of Microorganisms (KCCM, Korea)에서 분양받 아 증식시켜 이용하였다. Saccharomyces cerevisiae (KCCM 11290)는 YM broth 배지에서 온도 24℃, Bacillus subtilis (KCCM 12252)는 Nutrient agar 배지에서 온도 30℃, Leuconostoc mesenteroides (KCCM 35471), Lactobacillus alimentarius (KCCM 40979), Lactobacillus plantarum (KCCM 12116)는 MRS broth 배지에서 각각 26℃, 20℃, 37℃ 온도에서 증식시켜 발효 처리에 이용하였다. 각각의 균을 적정 배지에 배양 한 뒤 더덕 시료 무게(50g)에 100배의 배양액(1.0×109cell/㎖)을 접종하여 각 균의 생육 적온에서 7일간 발효를 진행하였다. 무처리 의 경우 더덕 시료에 100배의 증류수만 첨가하였다. 발효가 끝난 후 배양액을 syringe filter 0.2㎛으로 필터를 시켜준 뒤 LC-MS/MS를 이용하여 사포닌 함량을 분석하였다.

    5. 사포닌 성분분석

    각 처리별 더덕은 건조하여 열수 추출방법으로 추출한 후 감압 농축한 다음 동결 건조하여 시료를 준비하였다. HPLC grade water로 시료무게의 100배 희석하여 LC-MS/MS (Qtrap, AB Sciex CO, CA, U.S.A)를 이용하여 사포닌 분석을 실시하였다. 유산균 처리는 배양액을 활용하여 사포닌 분석을 하였다. Column은 YMC-Pack Pro C18 RS Column (150×2.0㎜×I.D., 5㎛, YMC Korea Co., Ltd., Seongnam, Korea)을 사용하였다. 이동상은 water (0.1% formic acid):acetonitrile (Daejung Chemicals and metals Co., Lte., Sigheung, Korea)를 70:30(v/v)으로 혼합하여 이용하였고, 유속을 0.2㎖/min, column 온도는 40℃로 설정하여 injection volume 20㎕씩 주입하여 분석하였다. Mass spectrometer는 negative ion과 selected ion monitoring (SIM) 하에 서 분석하였다. Electrospray ionization (ESI)는 4.5kV spray voltage, capillary voltage는 –40V, tube lens offset은 –130V, capillary temperature은 350℃, sheath gas와 auxiliary gas로 사 용된 nitrogen은 각각 35, 5 arbitrary units로 하였다. Lancemaside A는 m/z 1,189, lancemaside B는 m/z 1,351, lancemaside C는 m/z 1,087, lancemaside G는 m/z 1,205, aster saponin Hb는 m/z 925로 분석하였다. 내부 표준물질로는 ginsenoside Rg1 (Ambo Institute, Daejeon, Korea)을 이용하여 최종 농도를 2, 4, 8ppm 농도로 희석하여 정량 분석에 이용하였다.

    6. 통계분석

    본 연구의 실험 데이터는 처리 당 3반복으로 측정하였고, 수집 된 데이터는 SPSS program (SPSS version 21, SPSS Inc., Chicago, IL, U.S.A)을 이용하여 일원배치 분산분석(one way ANOVA)을 실시한 후, Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) 을 통해 5% 수준에서 통계학적 유의성을 검정하였다(p<0.05).

    결과 및 고찰

    1. 더덕의 lancemaside 추출방법 확립

    더덕 사포닌의 경우 추출방법에 따라 사포닌 함량 차이가 있으 므로 추출방법 확립을 위해 선행연구를 수행하였다. Lee et al. (2019)는 더덕의 사포닌인 lancemaside의 최적 추출방법을 연구 한 결과 환류 추출, 열수 추출, 초음파 추출방법 중 ultrasonic bath 를 이용한 초음파 추출방법이 가장 효과적이라고 하였다. 하지만 초음파 추출의 경우 시료 용량에 제한이 있고 추출에 시간이 많이 소모되는 단점이 있어 autoclave를 이용한 새로운 열수추출 방법 과 비교 실험을 수행하였다.

    초음파 추출방법(ultrasonic bath 이용)과 열수 추출방법 (autoclave 이용)을 비교한 결과 초음파 추출보다 열수추출에서 더덕의 사포닌인 lancemaside의 함량이 약 2배 가까이 높게 추출 되었다(Fig. 1). 따라서 ultrasonic bath를 이용한 초음파 추출방법 보다 autoclave를 이용한 열수 추출방법이 더 효과적인 추출방법 이었다. 또한 autoclave를 이용한 열수 추출 온도에 따른 실험을 실시한 결과 90℃와 100℃에서 추출 효율이 가장 좋았다. 특히 90℃가 100℃보다 통계적 유의성 차이는 인정되지 않았지만 더 우수한 경향이었다. 60~80℃는 처리 간 차이가 없었고 가장 고온 인 110℃의 경우 100℃보다 오히려 감소하는 경향을 보였다(Fig. 2). Kim et al. (2010)은 초고압에서 더덕을 추출하면 페놀 및 플라 보노이드 함량이 증가한다고 하였다. 이와 같이 autoclave를 이용 할 경우 가해지는 압력으로 인해 ultrasonic bath를 이용한 초음파 추출보다 사포닌이 더 많이 추출된 것으로 사료된다. Hwang et al. (2011)은 고온 열처리 장치를 이용하여 온도처리를 110, 120, 130, 140, 150℃로 처리한 후 더덕의 추출물에서 총 폴리페놀 함량 을 조사한 결과 온도가 올라감에 따라 함량이 증가한다고 하였다. 이것은 열처리에 의해 고분자의 페놀성 화합물이 저분자의 페놀성 화합물로 전환되었거나 새롭게 생성되어 총 폴리페놀 함량이 증가 한다고 하였다. Lee et al. (2013)은 홍삼을 75℃와 85℃에서 추출 하였을 때 추출 시간이 길어짐에 따라 ginsenoside인 Rd, Rf, Rg2, Rg3, Rh1 및 Rh2의 함량은 증가하고, Rb1, Rb3, Re, Rg1 등은 오히려 감소한다고 하였다. 이는 온도 안정성이 낮은 일부 ginsenoside가 가수분해되어 Rg3로 전환된 것으로 추정하였다. 홍삼과 마찬가지로 더덕 뿌리에서 Lee et al. (2019)은 사포닌 추출을 위해 34~70℃까지 10℃ 간격으로 초음파 추출을 한 결과 aster saponin 의 경우 34, 44℃에서 함량이 가장 높았고 온도가 높아질수록 함량 이 감소하는 경향을 보이며, lancemaside A는 온도가 높아질수록 함량이 높아지는 경향을 보이다가 70℃ 이후에서는 오히려 감소하 는 경향을 보인다고 하였다. 이것은 열에 약한 aster saponin이 분해되어 주로 lancemaside A로 전환된 것으로 추정하였다.

    본 실험에서도 더덕의 주 사포닌인 lancemaside A의 경우 일정 수준의 온도 범위까지는 온도에 의해 함량이 증가하는 것을 볼 수 있었지만 110℃ 이상의 고온에서는 감소하는 경향을 보였다. 이러한 lancemaside의 감소는 일정한 온도 이상으로 올라가면 사 포닌이 분해되어 lancemaside 이외의 사포닌 생성에 관여하거나 다른 성분들로 전환되어 주요 사포닌이 감소하는 것이라고 사료된 다. 따라서 더덕의 최적 추출방법으로는 시간과 비용을 줄이면서 대량으로 추출할 수 있는 autoclave를 이용한 열수 추출방법이 가 장 효과적이며, 그 온도범위는 90~100℃가 가장 적합한 추출 온도 라 판단된다.

    2. UV 처리에 따른 더덕의 lancemasides 함량 변화

    식물이 여러 가지 스트레스에 반응하여 방어기작을 증가시키는 물질을 “elicitor”라고 하며 사포닌도 이들 물질 중 하나이다. 사포 닌 함량을 증대시키기 위해 수확한 더덕 뿌리에 UV-A, B, C를 조사하여 lancemasides의 함량 변화를 조사하였다. UV-A, B는 무처리보다 함량이 낮거나 유사하여 처리 효과가 없었지만, UV-C 의 경우 20시간과 25시간 처리에서 무처리의 13.5㎎/g보다 높은 15.3㎎/g과 15.7㎎/g으로 12~14% 정도의 사포닌 함량이 증대되 는 효과를 나타내었다(Fig. 3). 위의 결과를 바탕으로 생육 중인 더덕 잎에 UV를 20시간 조사한 결과 뿌리와는 달리 지상부가 고사 하는 현상이 발생하여 예비실험 결과 정상적인 생육이 가능한 UV 조사 시간은 4시간이 가장 적당한 것으로 나타났다. UV-C를 4시 간 조사했을 때 뿌리에서는 lancemaside의 함량이 증가하는 경향 을 보였지만 줄기에서는 감소하였다(Fig. 4). 사포닌 구성 성분별 로는 aster saponin과 lancemaside G는 무처리에 비해 각각 약 2~3배 정도 증대되었고, 주요한 사포닌인 lancemaside A는 무처 리와 비슷한 경향을 나타내어 UV 처리가 사포닌 종류에 영향을 미친 것으로 사료된다.

    더덕 사포닌은 테르펜의 일종으로 메발론산 경로나 MEP 경로 를 통해 합성되는 것으로 알려져 있다. 따라서 메발론산 경로나 MEP 경로는 광합성에 의해서 크게 달라지는데 UV는 이러한 과정 에 큰 영향을 미친다고 알려져 있다(Yun et al., 2014). 식물에서 가장 많이 이용되는 UV는 UV-B로 많은 작물에서 2차 대사산물 증대에 관여하는 것으로 알려져 있다. Lee (2007)는 느타리 버섯에 UV-B를 조사할 시 비타민 D2의 함량이 증가한다고 하였고, In et al. (2006)도 인삼의 모상근 배양 시 UV-B를 조사하면 모상근 의 생장은 억제되나 2차 대사산물인 사포닌의 축적은 증가하는 경향을 보인다고 하였다. UV-C는 광화학 반응을 일으켜 식물체 DNA 손상을 일으키지만(Danon & Gallois, 1998), 낮은 수준의 UV-C 조사는 페놀 화합물, 폴리아민 등 다양한 2차 대사산물의 생성을 유발하는 것으로 알려져 있다(Jansen et al., 2008). Choi (2018)는 UV-C를 조사한 후 뽕나무 잎의 2차 대사산물의 함량이 1.6배 정도 증가하는 경향을 보인다고 하였다. 본 실험에서도 UV-B보다는 UV-C 처리에 의해 lancemaside 함량이 1.4배 정도 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

    3. 유산균 및 효소를 통한 더덕 발효 처리에 따른 lancemaside 함량 변화

    유산균 및 효소를 통한 더덕 발효 시 lancemaside 함량을 조사 한 결과 고초균인 Bacillus subtilis를 제외한 나머지 유산균 및 효소는 발효 처리를 하지 않은 대조구보다 오히려 낮은 함량을 나타내었다(Table 1). B. subtilis의 경우 약 22%가량 전체 사포닌 함량이 증대하였다. 이것은 전체 사포닌 중 lancemaside A의 증대 에 기인하는 것으로 나타났고 나머지 사포닌 성분들은 변화가 없거 나 오히려 감소하는 경향을 나타내었다.

    Oh et al. (2006)은 재배 더덕의 경우 조사포닌 함량이 29.3㎎/g 으로 나타났다고 하였는데, Park et al. (2009)Leuconostoc mesenteroides를 균주로 하여 제조한 발효 더덕의 조사포닌 함량 이 60.1㎎/g으로 나타났다고 하였다. 이는 더덕 발효 시 약 2배 정도 조사포닌의 함량을 증가시킬 수 있는 것으로 보인다. Kim et al. (2009)은 발효 더덕을 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 생더덕과 발효 더덕을 관찰한 결과 생더덕의 조직은 다각형을 갖는 데에 비해서 발효 더덕의 조직이 더 둥글고 넓은 모양이다. 이를 통해 발효를 통해 조직과 조직 사이가 벌어져 세포벽의 파괴뿐만 아니라 다공성 조직체화를 형성하고, 발효 더덕에서 발효성 미생물 의 역할로 유용성분이 더 잘 용출될 수 있다고 하였다. Park et al. (2010)은 유산균인 L. meseneroides을 이용하여 발효 더덕을 제조할 시 총 페놀 및 플라보노이드 함량이 생더덕에 비해 5배 정도 더 증가한다고 하였으나 사포닌 함량에 대한 조사는 없었다. Doh et al. (2010)에 의하면 인삼을 Lactobacillus plantarum, Saccharomyces cerevisiae를 이용하여 발효할 시 ginsenoside 중 Rd가 증가하고, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus fermentum, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium longumS. cerevisiae로 발효할 시에는 compound K의 함량이 증가하 는 경향을 보인다고 하였다. 특히 S. cerevisiae로 발효할 시 가장 많이 증가하는 경향을 보인다고 하였다. 따라서 발효 처리는 사포 닌의 상 전환에 관여하여 사포닌 함량을 증대시키는 것으로 판단된 다. 지금까지 유산균, 효소 발효에 의한 더덕 사포닌 함량 증대는 크게 세포벽 파괴 등에 따른 용출효율 증대와 상의 전환 등 2가지 원인으로 나눌 수 있는데, 본 실험에서도 유산균, 효소 종류에 따라 사포닌 함량의 증감은 이러한 상의 전환 때문인 것으로 보이는데, 이것은 같은 시료를 이용하여 5종의 유산균을 발효 시켰을 때 lancemasides의 구성 성분이 각각 달라지기 때문에 다른 teriperpenoid 성분이나 lancemaside 내의 상의 전환에 기인하는 것 으로 판단된다.

    따라서 더덕의 사포닌 함량을 증대시키기 위해 UV-C 처리를 한 다음 B. subtilis에 의한 발효 처리를 연속적으로 처리한 결과, 무처리 대비 87% 가까이 증대시킬 수 있었다(Fig. 5). 사포닌 구성 성분별로는 주요한 사포닌인 lancemaside A의 함량은 증대되는 경향을 보였으나 무처리와 통계적 유의성이 인정되지 않았고, aster saponin과 lancemaside C의 함량이 유의적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 기존 처리에서 극미량으로 존재하여 정량 분석이 불가능하였던 lancemaside C의 함량이 급격히 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 aster saponin과 lancemaside C가 식물 스트레스에 반응하는 초기 물질일 것으로 추정된다. Cho et al. (2008)은 UV 조사는 ovalbumin의 분자적 성질을 변화시키며 항원성을 증가시키는 수단으로 이용된다고 하였다. 따라서 현재 더덕 사포닌과 관련된 메커니즘 연구는 전무한 실정으로 환경 변화 와 관련된 작용기작을 구명함으로써 더덕 사포닌의 이용성을 증대 시킬 수 있을 것이라 사료된다.

    감사의 글

    본 연구는 한국연구재단 더덕의 주요 사포닌 Lancemaside 기작 연구 및 대량생산 연구 (과제번호 2019R1G1A100242512)의 지 원에 결과로 이에 감사합니다.

    Figures

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    Comparison of extraction method using ultrasonic wave (MeOH, Water) and hot water extraction.

    Aster; Aster saponin Hb, Lan A; lancemaside A, Lan G; lancemaside G, Lan B; lancemaside B. Vertical bars represent standard error of the meas (n=3). Different letters are significantly different at p < 0.05 by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).

    JALS-55-4-21_F2.gif

    Comparison of lancemasides content according to extraction temperature using hot water extraction (autoclave).

    Aster; Aster saponin Hb, Lan A; lancemaside A, Lan G; lancemaside G, Lan B; lancemaside B. Vertical bars represent standard error of the meas (n=3). Different letters are significantly different at p<0.05 by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).

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    Comparison of lancemasides content according content according to UV-A, B, C treatment time.

    Aster; Aster saponin Hb, Lan A; lancemaside A, Lan G; lancemaside G, Lan B; lancemaside B, Cont; non-treatmant. Vertical bars represent standard error of the means (n=3). Different letters are significantly different at p < 0.05 by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).

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    Comparison of lancemasides content in stem and root by UV-C treatment for 4 hours on growing C. lanceolata.

    Aster; Aster saponin Hb, Lan A; lancemaside A, Lan G; lancemaside G, Lan B; lancemaside B, Cont; non-treatment. Mean values ± SE from triplicate separated experiments are shown. Statistical difference show siginificantly diffent at *p < 0.05 by t-test.

    JALS-55-4-21_F5.gif

    Comparison of lancemasides content according to fermentation treatment after harvest and UV-C treatment on growing C. lanceolata.

    Aster; Aster saponin Hb, Lan A; lancemaside A, Lan G; lancemaside G, Lan B; lancemaside B, Lan C; lancemaside C, Cont.; non-treatment. Mean values ± SE from triplicate separated experiments are shown. Statistical difference show significantly different at *p < 0.05 by t-test.

    Tables

    Changes of lancemaside content according to fermentation treatment for 7 days in C. lanceolata root

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