Development of Functional Kombucha Products using Mango （Mangifera Indica） = 망고를 이용한 기능성 콤부차의 개발

국문 초록 (Abstract)

과일 기반 콤부차 제품 개발에 대한 관심이 증가하면서 기능성 발효음료에 대한 전 세계적인 수요가 크게 증가하고 있다. 망고（Mangifera indica L.）는 세계적으로 가장 널리 재배되는 열대과일 중 하나로, 망기페린（mangiferin）, 폴리페놀, 플라보노이드 및 카로티노이드와 같은 다양한 생리활성 물질을 풍부하게 함유하고 있으며, 이들 성분은 항산화, 항당뇨, 항암 및 항염증 활성과 관련되어 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 0.3%（w/v） 녹차（Camellia sinensis） 존재 하에서 망고 주스를 알코올 발효, 초산 발효 및 유산 발효하는 다단계 발효 공정을 통해 망고 콤부차를 제조하였다. 또한 녹차가 첨가된 발효 전 망고 혼합물, 녹차 대조군, 망고 유산발효물, 망고 식초 및 최종 망고 콤부차를 포함한 총 7종의 시료를 제조하여 비교 분석하였다. 최종 망고 콤부차는 0.3%（w/v） 녹차와 함께 발효된 망고 식초와 망고 유산발효물을 5:5（v/v）의 비율로 혼합하여 제조하였다.
모든 시료에 대해 이화학적 특성, 생리활성 물질 함량, 항산화 활성, α-glucosidase 저해 활성, 항암 활성 및 항염증 활성을 평가하였다. 발효 과정은 이화학적 특성에 유의적인 변화를 유도하였으며, 생리활성 물질의 축적을 촉진하였다. 모든 시료 중 망고 콤부차는 총 폴리페놀 함량（595.48 μg/mL）과 총 플라보노이드 함량（330.00 μg/mL）이 가장 높았으며, 가장 우수한 항산화 활성을 나타냈다. 또한 강한 α-glucosidase 저해 활성을 보여 항당뇨 효과의 가능성을 시사하였다. 더불어 망고 콤부차는 MDA-MB-231 인간 유방암 세포와 HepG2 인간 간암 세포의 증식을 농도 의존적으로 유의하게 억제하였다. LPS로 자극한 RAW 264.7 대식세포에서는 세포독성을 유발하지 않으면서 nitric oxide 생성을 효과적으로 억제하여 항염증 활성을 나타냈다.
제조된 망고 콤부차의 향상된 기능성은 망고 유래 생리활성 물질, 녹차 카테킨 및 발효 과정에서 생성된 대사산물 간의 상승효과에 기인한 것으로 판단된다. 종합적으로, 본 연구 결과는 망고 콤부차가 항산화, 항당뇨, 항암 및 항염증 활성을 기반으로 건강 증진에 기여할 수 있는 기능성 음료로서 높은 활용 가능성을 지니고 있음을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The global demand for functional fermented beverages has increased considerably, driving interest in the development of fruit-based kombucha products. Mango （Mangifera indica L.）, one of the most widely cultivated tropical fruits, is rich in bioactive compounds such as mangiferin, polyphenols, flavonoids, and carotenoids, which have been associated with antioxidant, antidiabetic, anticancer, and anti-inflammatory activities. In this study, a mango kombucha was developed through a multi-stage fermentation process involving alcoholic, acetic acid and lactic acid fermentation of mango juice in the presence of 0.3% （w/v） green tea （Camellia sinensis）. Seven samples, including pre-fermentation mango mixtures supplemented with green tea, green tea controls, mango lactic fermentate, mango vinegar and the final mango kombucha, were prepared for comparative analysis. The final mango kombucha was formulated by blending mango vinegar and mango lactic fermentate, both fermented with 0.3% （w/v） green tea, at a ratio of 5:5 （v/v）. The physicochemical properties, bioactive compound contents, antioxidant activity, α-glucosidase inhibitory activity, anticancer potential, and anti-inflammatory effects of all samples were evaluated. Fermentation induced substantial physicochemical changes and promoted the accumulation of bioactive compounds. Among all samples, mango kombucha exhibited the highest total polyphenol content （595.48 μg/mL） and total flavonoid content （330.00 μg/mL）, accompanied by the highest antioxidant activity. It also demonstrated potent α-glucosidase inhibitory activity, suggesting potential antidiabetic effects. Furthermore, mango kombucha significantly inhibited the proliferation of MDA-MB-231 human breast cancer cells and HepG2 human liver cancer cells in a concentration-dependent manner. In LPS-stimulated RAW 264.7 macrophages, mango kombucha effectively suppressed nitric oxide production without inducing cytotoxicity, indicating anti-inflammatory activity. The developed mango kombucha exhibited enhanced functional properties, likely due to the synergistic effects of mango phytochemicals, green tea catechins and fermentation-derived metabolites. Collectively, these results suggest that mango kombucha has considerable potential as a functional beverage for promoting health through its antioxidant, antidiabetic, anticancer and anti-inflammatory activities.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introdcution 1
• 1. Functional foods and fermented beverages 1
• 2. Kombucha fermentation 2
• 3. Acetic acid fermentation 4
• 4. Lactic acid fermentation 5
• 5. Green tea 6
• 6. Mango 7
• 7. Objectives of study 8
• Ⅱ. Materials and Methods 10
• 1. Preparation of mango fermented products 10
• 1.1 Mango vinegar 10
• 1.2 Mango lactic acid fermentation 10
• 1.3 Mango vinegar with green tea 11
• 1.4 Mango lactic acid fermentation with green tea 11
• 1.5 Functional mango kombucha 12
• 1.6 Mango-derived samples 12
• 2. Analysis of physicochemical properties 12
• 2.1 Soluble solids content 12
• 2.2 pH 13
• 2.3 Titratable acidity 13
• 2.4 Viable lactic acid bacteria count 13
• 2.5 Total polyphenol content 13
• 2.6 Total flavonoid content 14
• 3. Evaluation of antioxidant activity 14
• 3.1 DPPH radical scavenging activity 14
• 3.2 ABTS·+ radical scavenging activity 15
• 3.3 H2O2 scavenging activity 16
• 3.4 Reducing power 16
• 4. Evaluation of antidiabetic activity 17
• 4.1 α-Glucosidase inhibitory activity 17
• 5. Evaluation of cell-based bioactivities 17
• 5.1 Cell culture 17
• 5.2 Sulforhodamine B (SRB) assay 18
• 5.3 Nitric Oxide (NO) inhibitory activity 19
• 6. Statistical analysis 19
• Ⅲ. Results and Discussion 21
• 1. Development of mango vinegar 21
• 2. Development of mango lactic acid fermentation 25
• 3. Development of green tea-enriched mango vinegar 28
• 4. Development of green tea-enriched mango lactic acid fermentation 32
• 5. Sensory evaluation and formulation of functional mango kombucha 34
• 6. Total polyphenol and flavonoid contents 36
• 7. Antioxidant activity 39
• 8. α-Glucosidase inhibitory activity 44
• 9. Cell growth inhibitory activity against cancer cell lines 47
• 10. Anti-inflammatory activity in RAW 264.7 macrophages 54
• Ⅳ. Conclusion 58
• References 60
• 국문초록 73
• Acknowledgment 75