추출조건에 따른 차가버섯 생리활성 및 면역활성 다당

백길훈(Gil-Hun Baek),정헌상(Heon-Sang Jeong),김훈(Hoon Kim),윤택준(Taek-Joon Yoon),서형주(Hyung-Joo Suh),유광원(Kwang-Won Yu) 한국식품영양과학회 2012 한국식품영양과학회지 Vol.41 No.10

추출조건에 따른 생리활성 영향을 검토하기 위하여 차가버섯(Inonotus obliquus)을 물(50℃ reflux, 90℃ 이상 decoction, 12℃ 추출)과 에탄올(50, 70과 90 ℃ reflux)로 추출한 후 물 추출물을 조다당획분(IO-CP)으로 분획하였을때 IO-CP(4.8~16.8%)의 수율은 에탄올추출물(IO-E, 1.9~2.7%)보다 높았으며 추출온도 증가에 따라 그 차이는 더 컸다. 가압추출로 조제된 조다당획분(IO-CP-121)은 가장 높은 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량(35.10 mg TAE/g와 18.48 mg QE/g)과 DPPH와 ABTS를 이용한 자유 라디칼 소거능(26.08과 27.99 mg AEAC/100 mg)을 나타내었다. IO-CP-D(decoction)와 IO-CP-50(reflux)은 IO-CP-121보다 유의적으로 높은 마이토젠(saline 대조군의 2.10과 1.95배, 100 μg/mL)과 장관면역 활성(6.30과 5.74배)을 보였으나 에탄올추출물 활성은 확인되지 않았다. 또한, 모든 IO-CP는 0.1 mg/mL 농도에서 RAW 264.7 세포주에 대하여 독성을 나타내지 않았으나, IO-CP-121이 LPS-자극 RAW 264.7 세포주에 대하여 가장 유의적으로 염증성 인자인 TNF-α와 nitric oxide(NO) 생성을 억제하였다(29.2와 63.5%). 에탄올추출물도 0.1 mg/mL 농도에서 독성을 보이지 않았으나 TNF-α와 NO의 생성 억제능은 IO-CP-121보다 현저히 낮음을 알 수 있었다. 한편, 활성 다당획분을 분리하기 위하여 면역활성 획분인 IO-CP-D를 DEAE-Sepharose CL-6B column에서 비흡착 획분(IO-CP-I)과 7개의 흡착 획분(IO-CP-II~VIII)으로 분획한 결과, IO-CP-II가 가장 우수한 마이토젠과 마크로파지 활성(4.51과 1.64배)을 나타내었다. 이와 같이 분리된 면역활성 획분인 IO-CP-II는 주로 중성당(61.86%)과 함께 소량의 산성당(2.96%)을 포함하고 있는 다당류임이 밝혀졌으며, 주요 구성당으로서 Glc, Gal와 Man(molar ratio of 1.00:0.55:0.31)를 포함하고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터 추출조건은 차가버섯 생리활성에 중요하게 작용하고 있으며, decoction 추출방법으로 제조하여 분획한 면역활성 획분으로부터 차가버섯 면역활성은 적어도 중성 다당류가 관여하고 있음을 알 수 있었다. To investigate the pharmacological activity of chaga mushroom (Inonotus obliquus) on extraction conditions, chaga was extracted using water (reflux at 50℃, decoction over 90℃, pressure at 121℃) or ethanol (reflux at 50, 70, or 90℃). When water extract was further fractionated into crude polysaccharide (IO-CP), yields of IO-CP (4.8~16.8%) were higher than those of ethanolic extracts (IO-E, 1.9~2.7%) at increased temperature. For antioxidant activity, crude polysaccharide (IO-CP-121) obtained by pressurized extraction showed the highest polyphenolic and flavonoid contents (35.10 mg TAE/g and 18.48 mg QE/g, respectively) as well as DPPH and ABTS free radical scavenging activities (26.08 and 27.99 mg AEAC/100 mg, respectively). Meanwhile, IO-CP-D (decoction) and IO-CP-50 (reflux) had more potent mitogenic effects (2.10- and 1.95-fold of saline control at 100 μg/mL) as well as intestinal immune system modulating activities (6.30- and 5.74-fold) compared to IO-CP-121, whereas ethanolic extracts showed no activity. Although no IO-CP showed cytotoxicity against RAW 264.7 cells at 0.1 mg/mL, IO-CP-121 significantly inhibited TNF-α and NO production as pro-inflammatory factors in LPS-stimulated RAW 264.7 cells (29.2 and 63.5%, respectively). Ethanolic extracts also showed no cytotoxicity at 0.1 mg/mL, whereas inhibition of TNF-α and NO production was significantly low compared to that of IO-CP-121. In addition, active IO-CP-D was further fractionated into an unadsorbed (IO-CP-I) and seven adsorbed fractions (IO-CP-II~VIII) by DEAE-Sepharose CL-6B column chromatography in order to isolate immunostimulating polysaccharide. IO-CP-II showed the most potent mitogenic effect and macrophage stimulating activity (4.51- and 1.64-fold, respectively). IO-CP-II mainly contained neutral sugars (61.86%) in addition to a small amount of uronic acid (2.96%), and component sugar analysis showed that IO-CP-II consisted mainly of Glc, Gal, and Man (molar ratio of 1.00:0.55:0.31). Therefore, extraction conditions affect the physiological activity of chaga, and immunostimulating polysaccharide fractionated from chaga by decoction is composed mainly of neutral sugars.

원산지 및 품종에 따라 조제된 홍국균 균사체-고체발효 원두커피의 생리활성

김훈(Hoon Kim),유광원(Kwang-Won Yu),이준수(Jun-Soo Lee),백길훈(Gil-Hun Baek),신지영(Ji-Young Shin) 한국식품과학회 2014 한국식품과학회지 Vol.46 No.1

저자들은 이전 연구에서 커피의 생리활성을 증진시키기 위해 다양한 진균류 균사체의 고체배양을 이용하여 발효커피를 조제하였으며, 홍국균(Monascus sp.) 균사체를 이용하여 조제한 발효커피가 비발효 일반커피 또는 다른 버섯 균사체를 이용하여 조제한 발효커피에 비해 생리활성이 우수하게 증진됨을 확인한 바 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 산지별 및 품종별 커피생두를 이용하여 각각 홍국균(M. purpureus, MP) 균사체를 고체배양한 발효커피로 조제하고 이들의 특성을 확인하고자 하였다. 각기 다른 공급업체를 통하여 구입한 30종의 산지별 및 품종별 커피생두는 홍국균(MP) 균사체의 최적발효조건을 통해 배양되었으며, 동일조건에서 중배전 후 열수추출물로 조제되었다. 열수추출물 중에서 MP-Mandheling은 가장 우수한 추출수율을 나타내었으며(13.6-15.5%), MP-Robusta는 가장 우수한 총 폴리페놀 함량(3.03 mg GAE/100 mg) 및 ABTS 라디칼 억제능(27.11 mg AEAC/100 mg)을 나타내었다. 더욱이, MP-Robusta는 1,000 μg/mL의 시료농도에서 LPS로 유도한 RAW 264.7 세포의 TNF-α 생성을 가장 우수하게 억제하였을 뿐 아니라(LPS 유도군의 67.1% 억제),3T3-L1 지방세포의 지방생성을 효과적으로 억제하는 항지질대사활성을 나타내었다(분화 대조군의 22.2% 억제). 결론적으로, M.purpureus 균사체의 고체배양을 이용한 베트남산 로부스타 발효커피는 기능성 커피음료 및 기능성소재로의 활용등의 산업적인 응용에 좋은 소재가 될 것으로 사료된다. In previous work, we fermented coffee beans using solid-state culture with various fungal mycelia to enhance the physiological activity of the coffee. The coffee fermented with Monascus sp. showed a higher physiological activity than non-fermented coffee or other coffees fermented with mushroom mycelium. The aim of this study was to characterize the various fermented coffees with respect to their area of cultivation and their variety using Monascus purpureus (MP) mycelium solid-state culture. Thirty types of green coffee beans, which varied in terms of their cultivation area or variety, were purchased from different suppliers and fermented with MP under optimal conditions. Each MP-fermented coffee was medium roasted and extracted further using hot water (HW) under the same conditions. Of the HW extracts, those derived from MP-Mandheling coffees had the highest yield (13.6-15.5%), and MP-Robusta coffee showed a significantly higher polyphenolic content (3.03 mg gallic acid equivalent/100 mg) and 2,2-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid) free radical scavenging activity (27.11 mg ascorbic acid equivalent antioxidant capacity/100 mg). Furthermore, in comparison to other MP-fermented coffees at 1,000 μg/mL, MP-Robusta coffee showed not only the most effective inhibition of tumor necrosis factor-α (TNF-α) production in LPS-stimulated RAW 264.7 cells (67.1% of that in LPS-stimulated control cells), but also an effective inhibition of lipogenesis in 3T3-L1 adipose cells (22.2% of that in differentiated control cells). In conclusion, these results suggest that Vietnam Robusta coffee beans solid-state fermented with MP mycelium are amenable to industrial applications as a functional coffee beverage or material.

진균류 균사체의 고체발효 커피생두로부터 조제한 원두커피의 생리활성

신지영(Ji-Young Shin),김훈(Hoon Kim),김동구(Dong-Gu Kim),백길훈(Gil-Hun Baek),정헌상(Heon-Sang Jeong),유광원(Kwang-Won Yu) 한국식품영양과학회 2013 한국식품영양과학회지 Vol.42 No.3

커피의 생리활성을 증진시키기 위해 고체발효를 이용하여 인도네시아산 Mandheling 커피생두에 3종의 버섯 균사체(Phellinus linteus, PL; Hericium erinaceum, HE; Ganoderma lucidum, GL) 및 2종의 홍국균 균사체(Monascus purpureus, MP; Monascus ruber, MR)를 배양하였다. 균사체-고체발효 커피생두를 로스팅하여 얻은 원두커피는 decoction법에 의한 열수추출물과 reflux에 의한 에탄올추출물로 조제하였는데, 열수추출물(HW, 수율 17.7~25.3%)은 에탄올추출물(EE, 9.5~12.2%)보다 더 높은 수율을 나타내었다. 2종의 홍국균 균사체-고체발효 커피생두로부터 조제된 원두커피 열수추출물(MP-CB-HW, MR-CB-HW)은 비발효 원두커피 또는 3종 버섯 균사체-고체발효 원두커피 열수추출물보다 높은 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 DPPH 자유라디칼 소거능을 나타내었다. 또한, 홍국균 균사체-고체발효 원두커피 중에서도 MR-CB-HW는 가장 높은 마크로파지 활성과 마이토젠 활성을 나타내었다(CB-HW의 1.32배와 1.40배). MP-CB-EE와 MR-CB-EE는 100 μg/mL 의 시료농도에서 세포에 대한 독성을 나타내지 않으면서도 LPS로 유도된 RAW 264.7 세포의 산화질소(NO)의 생성을 효과적으로 억제하였다(LPS 처리군의 38.6과 37.0%). 한편, 홍국균 균사체를 이용한 고체발효는 카페인 함량에 영향을 주지 않으면서 클로로겐산을 유의적으로 증가시켰다(76.21~76.73 μg/mL). 결론적으로 원두커피의 생리활성은 M. purpureus 또는 M. ruber와 커피생두의 고체발효에 의해서 증진되었으며 이러한 결과는 홍국균-고체발효 원두커피가 기능성 커피음료의 소재로 이용될 가능성을 제시하는 것으로 사료된다. Green coffee beans (CB, Indonesian Mandheling) were fermented with three kinds of mushrooms (Phellinus linteus, PL; Hericium erinaceum, HE; Ganoderma lucidum, GL) or two kinds of mycelia from molds (Monascus purpureus, MP; Monascus ruber, MR) using solid-state culture to enhance physiological activity. After the roasting of fermented green coffee beans, roasted coffees were extracted with a hot-water decoction or 95% ethanol reflux. Yields from hot water extracts (HW, 17.7~25.3%) were higher than those from ethanolic extracts (EE, 9.5~12.2%). Hot-water extracts of roasted coffees from green coffee beans fermented with two molds (MP-CB-HW and MR-CB-HW) showed higher total polyphenols, flavonoids, and DPPH free radical scavenging activity than roasted coffees from non-fermented (CB-HW) or fermented green coffee beans with the three mycelia from mushrooms. MR-CB-HW also had the most potent macrophage stimulating and mitogenic activity (1.32 and 1.40-fold of CB-HW, respectively). In addition, MP-CB-EE and MR-CB-EE did not show any cytotoxicity to the RAW 264.7 cell at a concentration of 100 μg/mL, and these extracts significantly inhibited nitric oxide (NO) production from the LPS-stimulated RAW 264.7 cell line (38.6 and 37.0% of the LPS-treated group). Meanwhile, the chlorogenic acid concentrations of MP-CB-HW or MR-CB-HW highly increased (to 76.21 or 76.73 μg/mL, respectively), but caffeine concentrations were not affected by solid-state fermentation. In conclusion, the physiological activities of roasted coffees were enhanced by the solid-state culture of green coffee beans with M. purpureus or M. ruber, suggesting that these roasted coffees could possibly serve industrial applications as functional coffee beverages.

3T3-L1 지방전구세포에서 홍국균 균사체-고체발효 원두커피 추출물의 지방축적 억제효과

임용래(Yongrae Lim),신지영(Ji-Young Shin),김훈(Hoon Kim),백길훈(Gil-Hun Baek),유광원(Kwang-Won Yu),정헌상(Heon-Sang Jeong),이준수(Junsoo Lee) 한국식품영양과학회 2014 한국식품영양과학회지 Vol.43 No.4

본 연구에서는 두 품종의 원두커피와 이를 Monascus ruber 홍국균으로 발효시킨 원두커피 열수추출물의 지방축적 억제활성을 확인하고자 하였다. 세포 내 triglyceride 생성 저해효과 및 주요 전사인자인 PPARγ, C/EBPα와 FAS 및 aP2의 발현을 측정하기 위해 3T3-L1 지방전구세포에서 성숙지방세포로의 분화 유도와 함께 베트남 로부스타(VR), 홍국균으로 고체발효 한 베트남 로부스타(MR-VR), 발아현미(10, 20, 30%)를 첨가하여 홍국균으로 고체발효 한 베트남로부스타(MR-VR10, MR-VR20, MR-VR30), 에티오피아모카 시다모 G2(ES), 홍국균으로 고체발효 한 에티오피아모카 시다모 G2(MR-ES), 발아현미(10, 20, 30%)를 첨가하여 홍국균으로 고체발효 한 에티오피아 모카 시다모 G2(MR-ES10, MR-ES20, MR-ES30) 원두커피의 열수추출물을 1,000 μg/mL 농도로 처리하였다. 연구 결과 대조군과 비교하여 커피추출물을 처리한 모든 실험군에서 유의적으로 지방구 생성이 감소하였다. 베트남 로부스타 품종이 에티오피아 모카 시다모 G2 품종보다 지방구 생성 및 지방분화전사인자들인 PPARγ, C/EBPα, FAS 및 aP2의 발현을 효과적으로 억제하였으며, 에티오피아 모카 시다모 G2 품종의 경우 원두커피 열수추출물을 처리한 실험군보다 홍국균으로 고체발효 한 원두커피의 열수추출물을 처리한 실험군에서 더 높은 지방분화 억제능을 나타냈다. 또한 전사인자들의 발현 정도는 지방분화 억제능의 결과와 유사하였다. 따라서 Monascus ruber 홍국균의 고체배양을 이용한 에피오티아 모카 시다모 G2 발효원두커피는 효과적인 항비만 기능성 식품으로서의 활용가치가 기대되며 로부스타 품종의 경우 다른 품종들보다 저렴한 원가를 감안할 때 베트남 로부스타 발효원두커피는 경제적인 기능성 커피음료 및 기능성 소재로서 산업적인 응용에 좋은 활용가치가 될 것으로 사료된다. Obesity is the leading metabolic disease in industrialized countries and is closely associated with coronary heart disease, hypertension, diabetes, and cancer. The objective of this study was to evaluate the anti-adipogenic effects of two roasted coffee beans, Vietnam robusta (VR) and Ethiopia Mocha Sidamo G2 (ES), as well as fermented coffee beans with Monascus ruber (MR) mycelium on differentiation of 3T3-L1 preadipocytes. Treatments with 1,000 μg/mL of hot water extract from coffee beans significantly reduced intracellular lipid accumulation. In addition, VR more effectively inhibited transcription factors such as PPARγ, C/EBPα, FAS, and aP2 compared to ES. Further, ES fermented with MR showed more effective anti-adipogenic activity than non-fermented ES. These results suggest that VR and ES inhibit adipocyte differentiation which may contribute to their anti-adipogenic properties.

고지방 식이를 섭취한 마우스에서 홍국균 균사체-고체발효 원두커피의 비만억제 및 지질저하 효과

성지혜(Jeehey Sung),신지영(Ji-Young Shin),김훈(Hoon Kim),백길훈(Gil-Hun Baek),유광원(Kwang-Won Yu),연제영(Jeyeong Yeon),이준수(Junsoo Lee) 한국식품영양과학회 2014 한국식품영양과학회지 Vol.43 No.3

본 연구에서는 두 품종의 원두커피와 이를 Monascus rubber 홍국균으로 발효시킨 원두커피 열수추출물의 체내 지질대사 개선 효과와 항비만 효과를 살펴보기 위하여 고지방식이를 급여한 쥐에 커피추출물을 6주간 투여한 후 체중, 간 및 부고환 지방조직 무게, 혈액의 지질 농도 함량 등을 분석하였다. 실험 결과 HFD군에서는 고지방 식이로 인하여 체중이 유의하게 증가하였으나 커피추출물을 투여한 모든 실험군에서는 유의적으로 체중이 감소하였고 두 품종 중 에티오피아 모카 시다모 G2종을 홍국균으로 발효하였을 때 더 높은 체중 감소량을 보였다. 혈청 중성지방의 농도는 고지방 식이군이 정상 식이군에 비해 약 2배 정도 증가하였으나 커피추출물을 투여하였을 때 유의적으로 감소하였으며 부고환 지방 콜레스테롤 농도도 유의적으로 감소함을 보였다. LDL 콜레스테롤 저하효과 및 HDL 콜레스테롤 상승효과는 베트남 로부스타종에서만 관찰할 수 있었다. 본 실험결과 커피추출물이 고지방 식이를 급여한 쥐의 체중, 간 및 지방조직의 무게 감소와 더불어 혈장 및 간의 지질대사 개선에 긍정적으로 작용하는 유용한 체내 지질대사 개선 및 항비만 소재가 될 수 있을 것으로 사료된다. 또한 M. rubber홍국균의 고체배양을 이용한 베트남산 로부스타 및 에티오피아 모카 시다모 G2 발효원두커피는 기능성 커피음료의 좋은 소재가 될 것으로 사료된다. We investigated the anti-obesity and anti-hyperlipidemic effects of extracts of two roasted coffee beans (Vietnam robusta and Ethiopia mocha sidamo G2) and fermented coffee beans with Monascus rubber mycelium (MR) by solid-state culture. C57B/L6 mice were divided into seven groups: normal diet (ND) group, high fat diet (HFD) group, and HFD groups with hot water extracts from Vietnam robusta coffee beans (HFD-VR), MR-fermented Vietnam robusta coffee beans (HFD-VR-MR), MR-fermented Vietnam robusta coffee beans with 10% brown rice (HFD-VRMR- BR10), Ethiopia mocha sidamo G2 coffee beans (HFD-ES), and MR-fermented Ethiopia mocha sidamo G2 coffee beans (HFD-ES-MR). After 6 weeks, body weight gain and food efficiency ratio were higher in the HFD group, but significantly reduced in the coffee extracts-fed groups. The HFD-ES-MR group showed greater body weight reduction than the HFD-ES group. The serum triglyceride, total cholesterol, and LDL-cholesterol levels as well as the atherogenic index and cardiac risk factor all tended to decrease in groups fed Vietnam robusta coffee extracts compared to the HFD group. These results suggest that Vietnam robusta and Ethiopia mocha sidamo G2 may be used to make functional coffee beverages with anti-obesity and anti-hyperlipidemic activities.