Korean Journal of Food Preservation
The Korean Society of Food Preservation
ARTICLE

상황버섯과 영지버섯 차류 제품의 이화학적 특성 및 항산화능

김하나1, 손은지1, 정신교1,2,*
Ha-Na Kim1, Eun Ji Son1, Shin-Kyo Chung1,2,*
1경북대학교 식품공학부
2경북대학교 식품생물산업연구소
1School of Food Science and Biotechnology, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea
2Food and Bio-industry Research Institute, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea
*Corresponding author. kchung@knu.ac.kr82-53-950-5778, 82-53-950-6772

© The Korean Society of Food Preservation. This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Received: Feb 2, 2017; Revised: Apr 10, 2017; Accepted: Apr 10, 2017

Abstract

This study was conducted to investigate the physicochemical characteristics, antioxidant capacities of Phellinus linteus and Ganoderma lucidum commercial tea products. The physicochemical characteristics included pH, Hunter‘s color values, soluble solid contents, evaporation residues, and β-glucan contents. The antioxidant capacities were measured by 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activities, ferric reducing antioxidant power (FRAP), and 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging activities, total phenolic contents (TPC), and total flavonoid contents (TFC). The pH, soluble solid contents, evaporation residues, and β-glucan contents were in the range of 4.43-7.05, 0.40-0.73 °Brix, 62.04-258.84 mg/100 g, and 15.51-62.32 mg%, respectively. Hunter’s color values (L, a, and b) indicated 41.76-55.02, -0.49-5.06, and 17.41-28.32, respectively. The antioxidant capacities showed 32.63-367.81 μM GAE (DPPH radical scavenging activities), 321.86-1,035.19 μM TE (FRAP), 703.50-1,091.83 μM (ABTS radical scavenging activities), 286.56-916.00 μM (TPC), and 85.33-635.33 μM (TFC). Overall, P. linteus liquid tea 2 (PL2) and G. lucidum liquid tea 1 (GL1) showed high antioxidant capacities (p<0.05). The TPC and TFC were highly correlated with DPPH radical scavenging activities, FRAP, and ABTS radical scavenging activities (r=0.7298-0.9743), but the β-glucan contents were not correlated well with antioxidant activities tested (r=0.3146-0.6663).

Keywords: Phellinus linteus; Ganoderma lucidum; tea; physicochemical characteristics; antioxidant capacities

서 론

상황버섯(Phellinus linteus)은 소나무비늘버섯과 진흙버 섯속에 속하여 주로 뽕나무와 활엽수의 줄기에 자생하며 (1), 영지버섯(Ganoderma lucidum)은 구멍장이버섯과 영지 속에 속하는 1년생 버섯으로 주로 활엽수 뿌리에서 자란다 (2,3). 상황버섯과 영지버섯은 대표적인 약용버섯으로 항암 (4), 항산화(5), 항돌연변이(6) 및 면역 증진(7) 등 다양한 약리효과를 가지며 고지혈증(8), 당뇨(9), 고혈압 및 혈액순 환(2) 등에도 효과가 있다고 보고되어 건강기능식품 및 의 약품의 소재로 많이 이용되고 있다(6). 이러한 항암, 면역 증진 효능은 다당류와 같은 고분자 물질에 의해, 항산화 활성은 protocatechuic acid, caffecic acid, coumaric acid, hispidin과 같은 폴리페놀 화합물 및 triterpene 등의 저분자 물질에 의한 것으로 알려져 있다(10). 특히 다당류의 일종인 β-glucan은 고분자의 포도당 중합체로서 β-(1,3)- glucan을 기본골격으로 하여 β(1→6) 결합의 곁가지를 갖는 구조로 분자량은 250,000 정도이다(11).

상황버섯, 영지버섯과 같은 약용버섯은 주로 티백 형태 의 침출차와, 열수로 추출하여 가공된 액상차로 유통되고 있다. 차류 이외의 제품으로는 추출 후 농축 및 건조 한 분말제품, 초산 발효를 통해 기능성을 증가시킨 식초제품, 추출액을 첨가한 빵·초콜렛·쿠키 등의 기타제품이 있다. 본 연구에서는 시판되고 있는 상황버섯과 영지버섯 차류 제품의 이화학적 특성과 β-glucan 함량, 항산화 활성 및 항산화 성분을 조사하고 이들의 상관성을 분석하였다.

재료 및 방법

실험재료

본 실험에서는 시판 중인 상황버섯과 영지버섯 차류 제 품 중 상황버섯 3종(침출차 1종, 액상차 2종)과 영지버섯 2종(침출차 1종, 액상차 1종)을 구입하여 사용하였다. 각 시료는 제품에 기재된 음용방법에 따라 준비하였다. 침출 차는 1.5 g의 티백 형태로 80℃의 물 50 mL에 3분간 우려내 었으며 액상차는 원액을 그대로 음용하므로 50 mL를 취하 여 4℃에 냉장보관하며 실험에 사용하였다.

이화학적 특성 및 β-glucan 함량 측정

이화학적 특성은 pH, 색도, 가용성 고형분 함량, 증발잔 류물을 통해 나타내었다. pH는 pH meter(Mettler Toledo MP220, Mettler Toledo Co., Schwerzenbach, Switzerland)를 이용하여 측정하였다. 색도는 색차계(CM-700d, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용하여 Hunter L(명도, lightness), a(+적색도/-녹색도, +redness/-greenness), b(황색도, yellowness) 값을 측정하였다. 이 때 표준 백색판의 L, a, b 값은 각각 97.79, -0.38, 2.05이었다. 가용성 고형분 함량은 굴절 당도 계(N-1E, Atago, Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였으며 증발잔류물은 AOAC법(12)에 따라 105℃ 상압가열건조법 을 이용하여 수분을 증발시켜 mg/100 g으로 나타내었다.

β-Glucan 함량은 β-D-glucan assay kit(Megazyme, Wicklow, Ireland)를 사용하였다(13). 일정량의 시료를 취하 여 dry oven에 건조시켜 무게를 칭량한 후 37% HCl 1.5 mL를 가하여 30℃에서 45분간 반응시켰다. 반응액에 증류 수 10 mL를 가하여 100℃에서 2시간 동안 가열 후 2 N KOH 10 mL를 넣고 200 mM sodium acetate buffer(pH 5.0)를 이용하여 100 mL로 정량하였다. 그 후 여과지(Whatman GF/A glass microfiber filter, Whatman, UK)로 여과하여 여 과액 0.1 mL에 exo-1,3-β-glucanase+β-glucosidase를 0.1 mL 가하여 40℃에서 60분간 반응시켰다. 반응액에 glucose oxidase/peroxidase mixture(GOPOD) 3 mL를 넣고 40℃에서 20분간 반응시킨 후 UV-visible spectrometer(UV 1601, Shimadzu, Kyoto, Japan)을 이용하여 510 nm에서 흡광도를 측정하여 total glucan 함량을 구하였다. 또한 건조시킨 일정 량의 시료에 2 M KOH를 2 mL 가하여 ice bath에서 20분간 교반시켰다. 그 후 1.2 M sodium acetate buffer(pH 3.8) 8 mL와 amyloglucosidase(1,630 U/mL)+invertase(500 U/mL) 0.2 mL를 가하여 40℃에서 30분간 반응시켰다. 반응액 0.1 mL에 200 mM sodium acetate buffer(pH 5.0) 0.1 mL와 GOPOD 3 mL를 가하여 40℃에서 20분 동안 반응시킨 후 510 nm에서 흡광도를 측정하여 α-glucan 함량을 구하였다. Total glucan 함량에서 α-glucan 함량을 제외한 β-glucan 함 량에 증발잔류물을 고려하여 mg%로 나타내었다.

항산화 활성 및 항산화 성분 측정

항산화 활성은 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 라 디칼 소거 활성, ferric reducing antioxidant power(FRAP), 2,2' -azino-bis(3-ethylbenzothiazol ine-6-sul fonic acid)(ABTS) 라디칼 소거 활성을 이용하여 측정하였다. DPPH 라디칼 소거 활성은 Blois(14)의 방법에 따라 측정하 였다. 시료 20 μL에 200 μM DPPH solution 180 μL를 가한 후 암실에서 30분 동안 방치한 다음 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 gallic acid를 사용하여 gallic acid equivalent(μM GAE)로 환산하여 나타내었다. FRAP은 Benzie 등(15)의 방법을 응용하여 측정하였다. Acetate buffer(300 mM, pH 3.6)와 40 mM hydrochloric acid에 녹인 10 mM 2,4,6-tripyridyl-S-triazine(TPTZ) 및 20 mM ferric chloride solution을 10:1:1로 혼합하여 cocktail solution을 만들었다. 이 용액 175 μL를 시료 25 μL에 넣은 후 암실에서 30분 동안 방치하여 590 nm에서 흡광도를 측정하여 trolox equivalent(μM TE)로 환산하여 나타내었다. ABTS 라디칼 소거 활성은 Re 등(16)의 방법을 응용하여 측정하였다. 7.4 mM ABTS solution과 2.45 mM potassium persulfate를 1:1로 혼합하여 암실에서 14시간 동안 반응시켰다. 이 용액을 실 험 직전에 734 nm에서 흡광도 값이 1.0이 되도록 ethanol로 희석하였다. 시료 20 μL와 희석한 ABTS solution 980 μL를 혼합하여 실온에서 7분간 방치 후 734 nm에서 흡광도를 측정하여 trolox equivalent(μM TE)로 환산하여 나타내었다.

항산화 성분은 총페놀 및 총플라보노이드 함량을 통해 나타내었다. 총페놀 함량은 Folin-Ciocalteu regent를 이용하 여 측정하였다(17). 시료 100 μL에 2 N Folin-Ciocalteau regent 50 μL와 20% sodium carbonate 300 μL를 가하여 실온 에서 15분 동안 방치하였다. 그 후 증류수 1 mL를 넣어 원심분리 후 상등액을 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 gallic acid를 사용하여 gallic acid equivalent(μM GAE)로 환산하여 나타내었다. 총플라보노이드 함량은 Zhishen 등(18)의 방법을 응용하여 시료 70 μL에 50% ethanol 430 μL와 5% sodium nitrate 50 μL를 가하여 실온에 서 30분 동안 방치하였다. 그 후 10% aluminium nitrate nonahydrate 50 μL 넣어 다시 실온에서 6분간 방치하여 1 N sodium hydroxide 500 μL를 가한 후 510 nm에서 흡광도를 측정하여 catechin equivalent(μM CE)로 환산하여 나타내 었다.

통계 처리

모든 실험결과는 3회 반복하여 평균과 표준편차로 나타 내었으며, SAS(9.4, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 통계 프로그램을 이용하여 분산분석과 Duncan의 다중검정법에 따라 p<0.05 수준에서 유의차 검정을 하였으며, 요인 간의 상관성(Pearson’s correlation coefficient)을 분석하였다.

결과 및 고찰

이화학적 특성 및 β-glucan 함량

상황버섯과 영지버섯 차류 제품의 이화학적 특성 및 β -glucan 함량을 Table 1에 나타내었다. pH는 4.43-7.05의 범위를 보였으며 상황버섯 액상차1(PL1)이 가장 높고 상황 버섯 액상차2(PL2)와 영지버섯 액상차1(GL1)이 가장 낮았 다(p<0.05). Hunter 색차계로 측정한 결과 L 값은 41.76- 55.02, a 및 b 값은 -0.49-5.06, 17.41-28.32의 범위를 보였다. 가용성 고형분 함량은 0.40-0.73 °Brix의 범위를 보였으며 증발잔류물은 62.04-258.84 mg/100 g의 범위로 PL2와 GL1 이 가장 높은 값을 나타내었다(p<0.05).

Table 1. Physicochemical properties and β-glucan contents of the Phellinus linteus and Ganoderma lucidum tea products
Samples1) pH Hunter’s color values Soluble solid contents (°Brix) Evaporation residues (mg/100 g) β-glucan contents (mg%)
L a b
PT1 6.72±0.02b2) 51.98±0.24b 1.12±0.01c 21.28±0.10b 0.47±0.06bc 75.11±5.91c 15.51±2.62d
PL1 7.05±0.02a 52.36±0.60b 0.25±0.03d 17.77±0.29c 0.40±0.00c 62.04±0.50c 22.24±0.81cd
PL2 4.46±0.02d 41.76±0.40c 5.06±0.05a 28.32±0.24a 0.53±0.06b 249.45±15.57a 42.35±0.92b
GT1 5.58±0.02c 55.02±0.32a -0.49±0.00e 18.00±0.09c 0.53±0.06b 136.60±30.85b 27.12±6.57c
GL1 4.43±0.01e 52.02±0.08b 3.15±0.01b 17.41±0.05d 0.73±0.06a 258.84±40.46a 62.32±10.78a

PT1, Phellinus linteus teabag 1; PL1, Phellinus linteus liquid tea 1; PL2, Phellinus linteus liquid tea 2; GT1, Ganoderma lucidum teabag 1; GL1, Ganoderma lucidum liquid tea 1.

Means with same superscript letters in the same column are not significantly different (p<0.05).

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β-Glucan 함량은 15.51-62.32 mg%의 범위를 나타내었으 며, 영지버섯 액상차1인 GL1과 상황버섯 액상차2인 PL2가 각각 62.32 mg%, 42.35 mg%로 높은 함량을 나타내었다 (p<0.05). 이는 높은 증발잔류물의 영향인 것으로 사료된다. 상황버섯과 영지버섯 자체의 β-glucan 함량을 조사한 Choi 등(19)과 Cho 등(20)의 결과는 각각 23.92%, 12.86-19.23% 를 나타냈다.

항산화 활성 및 항산화 성분

상황버섯과 영지버섯 차류 제품의 항산화능은 Table 2와 같으며 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거 활성, FRAP 및 ABTS 라디칼 소거활성을 통해, 항산화 성분은 총페놀 함량 및 총플라보노이드 함량을 통해 나타내었다. DPPH는 매우 안정한 라디칼로서 항산화능을 가진 물질과 만나면 제거되 어 보라색에서 노란색으로 변하며(21), FRAP은 낮은 pH에 서 항산화 물질에 의해 Fe3+-TPTZ가 Fe2+-TPTZ로 환원되는 원리를 이용하여 항산화 활성을 측정하는 방법이다(22). ABTS 라디칼 소거 활성은 hydrogen-donating antioxidants 와 chain breaking antioxidants 모두를 측정할 수 있고 aqueous phase와 organic phase 모두에 적용이 가능하다는 장점이 있다(23). 식물에 함유되어 있는 phytochemicals 중 플라보노이드, 탄닌 및 안토시아닌과 같은 페놀 화합물은 항산화, 항균, 항암 등의 생리활성을 지닌 물질이며, 천연 항산화 물질이다(19).

Table 2. Antioxidant capacities of the Phellinus linteus and Ganoderma lucidum tea products
Sam ples1) DPPH2) (μM GAE) FRAP (μM TE) ABTS (μM TE) TPC (μM GAE) TFC (μM CE)
PT1 87.81±8.82c3) 369.48±11.64c 823.50±46.46c 362.11±1.92c 230.33±2.89b
PL1 140.04±8.01b 405.67±14.45c 703.50±10.41d 286.56±5.77d 163.67±7.64c
PL2 367.81±5.09a 1,035.19±36.49a 1,091.83±40.10a 916.00±4.81a 635.33±7.64a
GT1 32.63±3.39d 321.86±2.86d 803.50±23.63c 342.11±34.05c 85.33±5.77e
GL1 131.52±32.38b 547.10±36.71b 980.17±21.79b 436.56±19.22b 150.33±10.41d

PT1, Phellinus linteus teabag 1; PL1, Phellinus linteus liquid tea 1; PL2, Phellinus linteus liquid tea 2; GT1, Ganoderma lucidum teabag 1; GL1, Ganoderma lucidum liquid tea 1.

DPPH, DPPH radical scavenging activity; ABTS, ABTS radical scavenging activity; TPC, total phenolic contents; TFC, total flavonoid contents.

Means with same superscript letters in the same column are not significantly different (p<0.05).

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DPPH 라디칼 소거 활성은 32.63-367.81 μM GAE, FRAP 은 321.86-1,035.19 μM TE, ABTS 라디칼 소거 활성은 703.50-1,091.83 μM TE의 범위를 보였다. 총페놀 함량은 286.56-916.00 μM GAE, 총플라보노이드 함량은 85.33- 635.33 μM CE의 범위를 나타내었다. 전반적으로 PL2와 GL1이 항산화능이 높은 것으로 나타났다(p<0.05).

항산화 활성과 항산화 성분 간의 상관계수를 나타낸 결 과는 Table 3과 같다. 총페놀 함량과 총플라보노이드 함량 은 DPPH 라디칼 소거 활성, FRAP 및 ABTS 라디칼 소거 활성과 모두 높은 상관성(TPC: r=0.9214, r=0.9743, r=0.8669, TFC: r=0.9479, r=0.9384, r=0.7298)을 보였다. 이 와는 다르게 β-glucan 함량은 항산화 활성 모두와 비교적 낮은 상관성(r=0.3146, r=0.4623, r=0.6663)을 보였다. Kim 등(24)은 총페놀 함량 및 총플라보노이드 함량과 DPPH 라 디칼 소거 활성 및 FRAP의 상관성을 나타내었는데, 모두 비교적 높은 상관성(TPC: r=0.8942, r=0.9168, TFC: r=0.8375, r=0.7661)을 나타내어 본 실험 결과와 유사하다. 이러한 결과는 또한 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거활성에 대한 총페놀 화합물 함량과의 높은 상관관계(r=0.941, r=0.883)를 나타낸 느타리버섯 추출물(21)의 연구와, 플라 보노이드 함량과의 상관성(r=0.873, r=0.882)을 나타낸 차 가버섯 추출물(25)의 연구의 결과와도 유사하다.

Table 3. Cor relation coefficients between antioxidant activities, antioxidant contents, and β-glucan contents
Factors TPC TFC β-glucan contents
DPPH1) 0.9214***2) 0.9479*** 0.3146
FRAP 0.9743*** 0.9384*** 0.4623
ABTS 0.8669*** 0.7298** 0.6663**

DPPH, DPPH radical scavenging activity; ABTS, ABTS radical scavenging activity; TPC, total phenolic contents; TFC, total flavonoid contents.

Pearson’s correlation coefficient. *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001, ****p<0.0001

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요 약

시판되고 있는 상황버섯과 영지버섯 차류 제품의 이화학 적 특성과 β-glucan 함량, 항산화 활성 및 항산화 성분 함량 을 조사하고 이들 간의 상관성을 분석하였다. pH는 4.43- 7.05의 범위를 보였으며, 상황버섯 액상차2(PL2)와 영지버 섯 액상차1(GL1)이 가장 낮은 값을 보였다(p<0.05). Hunter 색차계로 측정한 결과 L 값은 41.76-55.02, a 및 b 값은 -0.49-5.06, 17.41-28.32의 범위를 보였다. 가용성 고형분 함 량은 0.40-0.73 °Brix의 범위를 보였으며, 증발잔류물은 62.04-258.84 mg/100 g의 범위로 PL2와 GL1이 가장 높은 값을 나타내었다(p<0.05). β-Glucan 함량은 15.51-62.32 mg%의 범위를 나타내었으며, GL1과 PL2가 각각 62.32 mg%, 42.35 mg%로 높은 함량을 나타내었다(p<0.05). DPPH 라디칼 소거 활성에서는 32.63-367.81 μM GAE, FRAP에서는 321.86-1,035.19 μM TE, ABTS 라디칼 소거 활성에서는 703.50-1,091.83 μM TE의 범위를 나타내었으 며, 총페놀 함량은 286.56-916.00 μM GAE, 총플라보노이드 함량은 85.33-635.33 μM CE의 범위를 보여 전반적으로 PL2 와 GL1이 항산화능이 높은 것으로 나타났다(p<0.05). 총페 놀 함량과 총플라보노이드 함량은 DPPH 라디칼 소거 활성, FRAP 및 ABTS 라디칼 소거 활성과 모두 높은 상관성 (r=0.7298-0.9743)을 보인 반면, β-glucan 함량은 항산화 활 성 모두와 비교적 낮은 상관성(r=0.3146-0.6663)을 보였다. 전반적으로 액상차가 침출차에 비해 β-glucan 함량 및 항산 화능이 우수하였다.

감사의 글

본 연구는 농림축산식품부 고부가가치 식품기술개발사 업에 의해 이루어진 것으로 연구비 지원에 감사드립니다.

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