현미에 배양한 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양물의 생리활성 및 이용성에 관한 연구 = Studies on the Physiological Activities and Application of Fermented Brown Rice with Fomitella fraxinea and Phellinus linteus Mycelia

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Mushrooms (Basidiomycetes) are considered to be an important resource for nutrient foods, beneficial and non-toxic medicines. In order to develop natural resources that can be used as food or medicine from mycelial products of fungi, mycelia of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus were cultured on brown rice. And then enzymatic and physiological activity of mycelial products were primarily investigated. To strengthen functional activity, pine needles and turmeric powder were added on brown rice and then physiological activity of the mycelial products were also investigated. Moreover, to test if the mycelial products would be used to make useful fermented foods, the mycelial culture products were used in rice wine and Deonjang processing. Then the quality of Deonjang and rice wine were investigated.


1. Culturing of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus on brown rice, and activity of enzymes.

1) The growth rate of mycelia of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus on brown rice showed 3.61±0.03 mm/day and 2.34±0.01 mm/day, respectively.
2) The activity of α-amylase of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial culture products was 71.46 unit and 63.17 unit after 20 days fermentation, respectively. And activity increased according to fermentation period.
3) The activity of β-amylase of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial products was 29.57 unit and 19.21 unit after fermentation, respectively.
4) The activity of protease of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial products was 42.18 unit and 24.7 unit after 20 days fermentation, respectively. the activity of Fomitella fraxinea was higher than that of Phellinus linteus.


2. Content of chitin, ergosterol and physiological activities of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial culture extracts on brown rice added pine needles and turmeric powder.

1) Chitin content from mycelial products of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus increased 30?70% and 22?26% by adding pine needles and turmeric powders, respectively.
2) Ergosterol content of Fomitella fraxinea mycelial culture product added pine-needles and turmeric powder increased about 6.5 times, and that of Phellinus linteus mycelial culture product increased about 25% and 54% by adding pine needles and turmeric powders, respectively.
3) Physiological activities of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial culture products on brown rice added pine needles and turmeric powder.
(1) Total polyphenol content of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial culture products extracted by water was higher than that of alcohol extract, Total polyphenol content slightly increased by adding pine needles and turmeric powders.
(2) Electron donating ability of Fomitella fraxinea mycelial culture product was higher in water extract than in ethanol extract, and Phellinus linteus mycelial culture product by ethanol was higher than by water, and when pine-needle and turmeric powder was added, the electron donating ability increased.
(3) Total flavonoid content of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial culture products extracted by ethanol was higher than by water, when pine-needle and turmeric powder were added.
(4) Nitrite scavenging activity of Fomitella fraxinea mycelial culture product added pine-needles was higher, and Phellinus linteus mycelial culture product extracted by ethanol was higher than by water, especially, nitrite scavenging activity of ethanol extract added pine-needles at pH 1.2 showed about 70%.
(5) Fibrinolytic activity of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial culture products on brown rice was higher about 10% than plasmin, and fibrinolytic activity was decreased, when pine-needles and turmeric powder are added.
(6) Tyrosinase inhibition activity of Fomitella fraxinea mycelial culture product what was extracted by water was higher than by ethanol, and inhibition activity showed 87.34% and 82.75% by adding pine needles and turmeric powders., respectively. Phellinus linteus mycelial culture product extracted by water was higher than by ethanol, and when pine-needles added, inhibition activity was 71.84%.
(7) Physiological activity at animal cell model
- Cytotoxicity of NIH-3T3 was not observed. The HT-29 showed very strong anticancer activity according to Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial culture products extracted by water, and Cytotoxicity of Fomitella fraxinea added by pine-needles was 47%.
- Cytotoxicity of RAW 264.7 was not observed. NO inhibition activity of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial culture products extracted by ethanol and water showed 3.5?81.4% and 32.6?80.9%, respectively. Especially, NO inhibition activity of Phellinus linteus mycelial culture product extracts added turmeric powder showed highest.
- Cytotoxicity of B16F10 (melanoma cell) was not observed. The Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial culture products extracted by water showed superior inhibition activity of melanin pigment. And the inhibition ability was 66?90% compared with arbutin.
- The lipid cell differentiation ability was slightly higher at Phellinus linteus mycelial culture products, which added by pine-needles and turmeric powder.


3. Processing of rice wine with mushroom koji on brown rice.

1) In the measurement of Hunter color L*-, a*- and b*-value of fermented rice wine by Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial koji, it conformed that L*-value of fermented wine by Fomitella fraxinea mycelial koji increased, and a*- and b*-value of fermented rice wine by Phellinus linteus mycelial koji increased. The turbidity was higher with increasing of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial koji addition rate.
2) Using Phellinus linteus mycelial koji in the processing of rice wine was suitable for rice saccharification. Fermentation times and acidity increased as the rate of mushroom koji increased, and the alcohol content was superior when the proportion of Phellinus linteus mycelial koji and improved nuruk was 1 : 2.
3) The fructose content of rice wine mash by mushroom koji slightly increased after fermentation, and glucose was largely increased as rate of Fomitella fraxinea and Phellinus linteus mycelial koji addition increased. The organic acid, tartarate and malate of rice wine fermented by mushroom koji slightly increased after fermentation, but content of lactate largely increased.
4) In the sensory test of rice wine, overall acceptability was lower than control, but the taste of rice wine fermented by Phellinus linteus mycelial koji and nuruk(1 : 2) was similar compared to control.


4. Processing of Deonjang by mushroom koji on brown rice.

1) The Hunter L*-value of Deonjang fermented by mushroom koji increased compared to control, but a*-value was lower than control. The L*- and a*-value of Deonjang fermented by Fomitella fraxinea mycelial koji was higher than Deonjang fermented by Phellinus linteus mycelial koji, and the b*-value was higher in the Deonjang fermented by Fomitella fraxinea mycelial koji.
2) The content of amino nitrogen of Doenjang fermented by Fomitella fraxinea mycelial koji was higher than that of Doenjang fermented by Phellinus linteus mycelial koji, which of Doenjang fermented by mushroom koji was lower than control.
3) The content of essential amino acids increased by mushroom koji fermentation. Essential amino acids content of Doenjang fermented by Fomitella fraxinea mycelial koji was slightly higher than that of Doenjang fermented by Phellinus linteus mycelial koji.
4) The content of GABA(γ-aminobutyric acid) of Doenjang fermented by mushroom koji increased 1.3?2.3 times.
5) In the sensory evaluation, overall acceptability of Doenjang fermented by mushroom koji was superior, especially Phellinus linteus Doenjang was generally satisfied.

국문 초록 (Abstract)

버섯은 생리활성, 기호성과, 영양적인 측면에서 중요한 소재로 잘 알려져 있다. 따라서 현미에 배양한 담자균 배양물을 기능성 천연소재로써 식․의약품과 화장품 산업에 폭넓게 적용하기 위하여 일차적으로 현미에 장수버섯과 상황버섯 균사체를 배양하여 배양물의 효소 및 생리활성을 조사하였고, 현미의 기능성을 강화하기 위해서 솔잎 및 강황을 첨가하여 장수버섯과 상황버섯 균사체를 배양한 배양물을 제조하였으며, 그 배양물의 생리활성 기능을 확인하였다. 버섯균 현미 배양물을 발효제로서의 활용 가능성을 알아보기 위해서 제조한 장수버섯과 상황버섯 배양물을 첨가하여 전통조미료인 된장 및 전통기호품인 약주를 제조하여 품질특성을 비교한 결과는 다음과 같다.


1. 현미에 배양한 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양물의 제조

1) 현미에 배양된 장수버섯과 상황버섯균사체의 성장속도는 각각 3.61±0.03 mm/day 및 2.34±0.01 mm/day이었다.
2) α-Amylase 활성은 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양 20일째 각각 1.46 unit와 63.17 unit 였고, 발효 기간에 따라 증가하였다.
3) β-amylase의 활성은 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양 20일째 각각 29.57unit와 19.21 unit이었다.
4) Protease의 활성은 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양 20일째 각각 42.18unit와 24.7 unit 였고, 장수버섯의 활성이 상황버섯보다 높았다.


2. 솔잎, 강황분말을 첨가한 현미에 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양 추출물의 chitin 함량 및 생리활성

1) 현미에 장수버섯균 배양시 솔잎과 강황 첨가시 chitin 함량은 약 30?70%, 상황버섯균은 약 22?26% 증가하였다.
2) 솔잎과 강황을 첨가한 장수버섯균사체 배양 추출액의 ergosterol 함량은 6.5배 증가하였고 상황버섯균의 경우는 솔잎과 강황시 각각 25%와 54% 증가되었다.
3) 솔잎, 강황을 첨가한 현미에 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양 추출물의 생리활성
(1) 총폴리페놀 함량은 장수버섯과 상황버섯균 모두 열수추출물에서 높았고, 솔잎과 강황 첨가시 약간 증가하는 경향이었다.
(2) 전자공여능은 장수버섯 배양 열수추출물에서, 상황버섯 배양물은 에탄올 추출물에서 높았으며 솔잎과 강황 첨가시 증가하였다.
(3) 총플라보노이드 함량은 장수버섯과 상황버섯 균사체에 솔잎과 강황 첨가하여 배양시 에탄올 추출물에서 높았다.
(4) 아질산염 소거활성은 솔잎 첨가 장수버섯균 배양물의 에탄올 추출물에서 가장 높았으며, 상황버섯 배양물은 열수 추출물 보다 에탄올 추출물에서 높았고 특히, 솔잎 첨가한 에탄올 추출물이 pH 1.2에서 약 70% 아질산염 소거활성을 보였다.
(5) 버섯균 현미 배양 추출물의 혈전용해활성은 plasmin 보다 약 10% 높았으며, 솔잎, 강황 첨가시 혈전용해활성은 저하하였다.
(6) Tyrosinase 저해활성은 장수버섯균 배양물에서는 열수추출물에서 높았고, 솔잎, 강황 첨가시 각각 87.34% 및 82.75%의 저해활성을 보였으며, 상황버섯 배양물도 열수추출물에서 높았고, 솔잎 첨가시 tyrosinase 저해활성이 71.84%로 확인되었다.
(7) 동물세포 모델에서의 생리활성
- 정상세포주인 NIH-3T3세포에 대해선 세포독성을 나타내지 않았다. 장수버섯과 상황버섯균 열수추출물의 HT-29(결장암세포)에서 높은 암세포 성장저해능을 보였고 솔잎 첨가한 장수버섯균 배양물에서 47%로 가장 높았다.
- RAW 264.7 세포의 독성은 확인되지 않았으며, 장수버섯과 상황버섯 배양물의 에탄올과 열수추출물에서 각각 3.5?81.4%와 32.6?80.9%의 NO 저해율을 보였으며, 특히, 강황을 첨가한 상황버섯 배양물에서 가장 높은 NO 저해 활성을 보였다.
- 버섯균 발효물의 흑색종 세포인 B16F10 세포에 대한 세포독성은 없었으며, 장수버섯과 상황버섯 열수추출물은 arbutin의 66?90% 수준으로 우수한 멜라닌 생성 저해활성을 보였며, 솔잎과 강황 첨가는 효과가 없었다.
- 지방세포분화능은 솔잎과 강황을 첨가한 상황버섯 배양물에서 약간 높았다.

3. 버섯균 현미 koji를 이용한 약주 제조

1) 상황버섯과 장수버섯 균사체 배양물로 발효시킨 약주의 색도를 측정한 결과, 명도는 장수버섯 koji 사용시 증가하였으며, 적색도와 황색도는 상황버섯 koji 사용시 증가하였다. 탁도도 버섯균사체 배양물 첨가량이 증가할수록 높았다.
2) 상황버섯 균사체 배양물을 koji로 이용하여 약주를 제조한 결과, 상황버섯 균사체 배양물을 이용하는 것이 적합하였다. 버섯균 koji를 사용함에 따라 발효기간과 산도가 증가하였으며, 알코올 함량은 상황버섯 koji와 개량누룩을 1 : 2 비율로 처리하였을 때 우수하였다.
3) 버섯균 koji로 제조한 약주는 발효에 의하여 유리당 중 fructose는 발효 후 약간 증가 하였으며, glucose는 버섯균 koji의 첨가량이 증가할수록 큰 폭으로 증가하였다. 버섯 균사체 발효 약주의 유기산 함량은 tartarate와 malate의 경우 발효 후에 소폭 증가하였으나 lactate의 함량은 큰 폭으로 증가하였다.
4) 버섯균 koji로 제조한 약주의 관능검사 결과 전체적인 기호도는 대조구에 비해 낮았지만, 상황버섯균 koji와 누룩을 1 : 2 비율로 첨가한 약주의 관능성은 대조구와 비슷하였다.


4. 버섯균 현미 koji를 이용한 된장 제조

1) 버섯균 koji로 발효한 된장의 명도는 대조구에 비해 증가하였으나 적색도는 낮았으며, 명도와 적색도는 상황버섯 된장 보다 장수버섯 된장에서 높았고 황색도는 장수버섯 된장이 높았다.
2) 버섯균 koji로 발효한 된장의 아미노태 질소 함량은 장수버섯균 koji가 상황버섯균 koji 보다 높았으나, 버섯균 koji 사용시 대조구보다 낮은 경향을 보였다.
3) 필수 아미노산 함량은 버섯균 koji 발효에 의해서 증가하였으며 상황버섯균 koji 된장 보다 장수버섯균 koji 된장에서 약간 높았다.
4) 버섯균 koji 발효에 의하여 GABA(γ-aminobutyric acid)함량이 1.3?2.3배 증가하였다.
5) 전체적인 기호도는 버섯균 koji로 발효시 된장이 우수하였으며, 특히 상황버섯 koji 된장이 대체적으로 양호하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 6
• 1. 현미에 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양물의 제조 6
• 가. 공시균주 및 재료 6
• 나. 배지의 조제 6
• 다. 접종원의 조제 7
• 1) 액체종균 제조 7
• 2) 고체종균 제조 7
• 라. 균사체의 성장 측정 7
• 마. 현미에 버섯균의 배양 8
• 바. 효소활성 측정 8
• 1) 효소액 조제 8
• 2) 효소활성 측정 8
• 가) α-Amylase 활성 8
• 나) β-Amylase 활성 9
• 다) Protease 활성 9
• 2. 솔잎과 강황분말을 첨가한 균사체 배양물의 특성 10
• 가. 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양물 제조 10
• 나. Chitin 함량분석 11
• 다. Ergosterol 함량분석 11
• 1) Ergosterol 추출 11
• 2) Ergosterol 함량분석 14
• 라. 추출물의 조제 14
• 마. 생리활성 측정 15
• 1) 총 폴리페놀 함량 15
• 2) 전자공여능 15
• 3) 총 플라보노이드 함량 15
• 4) 아질산염 소거활성 16
• 5) 혈전용해 활성 17
• 6) Tyrosinase 저해활성 17
• 7) 동물세포 모델에서의 생리활성 18
• 가) 추출물의 조제 18
• 나) 세포독성 측정 18
• 다) Nitric oxide(NO) 생성량 측정 18
• 라) 멜라닌 생성 저해활성 19
• 마) 지방세포의 분화 20
• (1) 전구지방세포(3T3-L1)의 배양 20
• (2) 지방세포의 분화(adipogenesis) 20
• (3) Oil red 염색 21
• 3. 장수버섯과 상황버섯균 현미 koji를 이용한 약주제조 22
• 가. 버섯균 koji를 이용한 약주제조 22
• 1) 약주의 일반성분 분석 22
• 가) 알코올 함량 22
• 나) pH 22
• 다) 산도(Acidity) 측정 23
• 라) 당도(°Brix) 23
• 2) 약주의 색도 측정 23
• 3) 약주의 청징화 23
• 4) 약주의 유리당 및 유기산 함량분석 24
• 가) 유리당 분석을 위한 HPLC 분석조건 24
• 나) 유기산 분석을 위한 HPLC 분석조건 24
• 4. 장수버섯과 상황버섯균 현미 koji를 이용한 된장제조 25
• 가. 버섯균 koji 된장제조 25
• 나. 버섯균 koji 된장의 염도 27
• 다. 버섯균 koji 된장의 아미노태 질소의 함량 27
• 라. 버섯균 koji 된장의 유리아미노산 함량 27
• 5. 관능검사 28
• Ⅲ. 결과 및 고찰 29
• 제 1장 현미에 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양물의 제조 29
• 1. 장수버섯과 상황버섯 균사체 배양물 29
• 가. 성장속도 측정 29
• 나. 배양물의 효소활성 31
• 1) α-Amylase 활성 31
• 2) β-Amylase 활성 33
• 3) Protease 활성 35
• 2. 솔잎과 강황분말을 첨가한 균사체 배양물의 특성 37
• 가. Chitin 함량분석 37
• 나. Ergosterol 함량분석 39
• 다. 총 폴리페놀 함량 41
• 라. 전자공여능 44
• 마. 총 플라보노이드 함량 47
• 바. 아질산염 소거활성 49
• 사. 혈전용해 활성 54
• 아. Tyrosinase 저해활성 57
• 자. 동물세포 모델에서의 생리활성 60
• 1) 세포독성 60
• 2) Nitric oxide(NO) 생성량 측정 76
• 3) 멜라닌 생성 저해활성 82
• 4) 지방세포의 분화 86
• 제 2장 장수버섯과 상황버섯균 현미 koji를 이용한 약주와 된장제조 90
• 1. 버섯균 koji를 이용한 약주제조 90
• 가. 배양물의 색도측정 90
• 나. 약주의 일반성분 분석 92
• 1) 알코올 발효 92
• 2) 산도 변화 96
• 3) pH 변화 99
• 4) 당도(°Brix) 변화 102
• 다. 약주의 색도변화 105
• 라. 장수버섯균 koji 약주의 술덧 청징화 107
• 마. 상황버섯균 koji 약주의 술덧 청징화 108
• 바. 약주제품의 유리당 함량 109
• 1) 장수버섯균 koji 약주의 유리당 함량 109
• 2) 상황버섯균 koji 약주의 유리당 함량 110
• 사. 약주의 유기산 함량 111
• 1) 장수버섯균 koji 약주의 유기산 함량 111
• 2) 상황버섯균 koji 약주의 유기산 함량 112
• 아. 버섯균 koji 약주의 착주 후 숙성중 색도변화 113
• 자. 버섯균 koji 약주의 관능검사 115
• 차. 버섯균 koji 약주의 제조결과 116
• 2. 버섯균 koji 된장제조 118
• 가. 버섯균 koji 된장의 색도 118
• 나. 버섯균 koji 된장의 염도 120
• 다. 버섯균 koji 된장의 아미노태 질소의 함량 121
• 라. 버섯균 koji 된장의 유리아미노산 함량 123
• 마. 버섯균 koji 된장의 관능검사 127
• Ⅳ. 요약 및 결론 128
• 참고문헌 132