꽃송이버섯 추출물과 분획물을 제조하여 항산화 활성 평가 및 HPLC, LC-MS/MS를 이용하여 폴리페놀 함량을 분석하였다. 또한, 꽃송이버섯 추출물을 함유한 트리트먼트를 제조하여 모발의 굵기, 인장강도 및 SEM 측정을 통해 손상된 모발개선 효과를 평가하였다. DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능 측정결과, 열수 추출물의 IC50은 각각 2.49 mg/mL와 1.61 mg/mL, EtOAc 분획물의 IC50은 각각 0.97 mg/mL와 0.48 mg/mL로 확인하였다. HPLC 및 LC-MS/MS 분석에서 EtOAc 분획물에 4-hydroxybenzoic acid, gallic acid, benzoic acid가 각각 4,550 ㎍/g, 1,828.8 ㎍/g, 2,427.56 ㎍/g 및 652 ㎍/g, 468 ㎍/g, 2,170 ㎍/g로 확인되었다. 70% EtOH 추출물을 포함한 트리트먼트 처리군에서 모발의 굵기는 손상된 실험군에 비해 22.58%, 인장강도는 38.77% 증가하였고, SEM 측정 결과 큐티클 구조가 규칙적이고 균일한 형태를 보여 모발 손상이 회복된 모습을 확인하였다. 본 연구 결과는 꽃송이버섯 추출물이 다양한 폴리페놀을 포함하여 항산화 활성 및 모발 개선에 효과가 있어 화장품 및 식품 등 모발 보호 제품 개발의 기초 자료로 활용될 수 있다. 추후 모유두 세포를 통한 항산화 효과와 모발 성장 인자 단백질 발현 측정으로 모낭 주기 조절 메커니즘을 규명하고, 임상적으로 모발의 탄력과 윤기 변화를 검증하는 추가 연구가 필요하다.
본 연구에서는 꽃송이버섯 추출물을 처리하여 분화된 3T3-L1 지방 세포와 비만 유도 쥐에서 지질분해 효과를 살펴보았다. In vitro, preadipocyte에서 MTT assay를 이용하여 세포독성 실험을 한 결과 시간, 농도에 관계없이 세포생존율에 영향을 미치지 않았고, 분화된 지방세포에서의 지방분해 효과는 농도 의존적으로 감소되는 것을 확인할 수 있다. 이외에도 지방세포에서 지방분해 산물인 glycerol 양을 측정한 결과 48, 72시간에서 시간, 농도 의존적으로 유의성 있게 증가하였다. Lipolytic enzyme의 CPT-1 및 UCP-2 발현을 측정하기 위해 Western blot assay를 실시한 결과 꽃송이버섯 열수추출물이 CPT-1 및 UCP-2의 발현을 증가시키는 것을 확인할 수 있었다. In vivo에서 고지방 식이에 의해 비만이 유도된 쥐에 꽃송이버섯 열수추출물을 처리한 후 실험 종료 시 실험동물의 체중은 고지방식이를 공급한 군에 비해 저농도, 고농도 꽃송이버섯을 처리한 군 각각 유의적으로 감소하였다. 실험동물의 장기와 지방조직 무게를 측정한 결과, 대조군에 비해 추출물을 처리한 군에서 체중과 장기 및 지방조직의 감소가 저농도, 고농도 모두 유의하게 나타났으며, 혈청 및 간의 지질함량을 측정한 결과, 혈청지질의 중성지방, 총 콜레스테롤 함량 모두 대조군에 비해 유의적으로 낮게 나타났으며, HDL-콜레스테롤 함량은 유의적으로 높게 나타났다. 간의 지질함량을 측정한 결과 중성지방은 유의적으로 낮게 나타났고 총 콜레스테롤 역시 대조군에 비해 유의적으로 낮게 나타났다. 따라서 혈청 및 간의 지질함량을 측정한 결과 꽃송이버섯 열수추출물이 비만이 유도된 쥐의 혈청 및 간의 지질 농도 변화를 낮추는 효과가 있다고 사료된다. 따라서 꽃송이버섯 열수추출물은 lipolytic enzyme의 발현을 증가시켜 지방산의 산화 반응 및 열 발생에 의한 에너지 소비율을 증가시켜 lipid accumulation을 감소시키며, 이로 인한 체중 감소 및 혈청이나 간의 지질함량을 개선시켜 지질분해 효과를 보여줌으로써 비만 예방 및 치료를 목적으로 하는 식품 소재로서의 활용이 가능할 것으로 생각된다.
꽃송이 버섯(S. crispa)을 80 % MeOH 수용액으로 추출하고, 추출물을 EtOAc, n-butyl alcohol 및 물 분획으로 나누었다. EtOAc 분획과 n-BuOH 분획에 대해 $SiO_2$ 및 ODS column chromatography를 반복적으로 실시하여 2종의 ergosterol peroxide를 분리, 정제하였다. infrared spectrometry, nuclear magnetic resonance 및 FAB-MS data를 해석, 화합물 1과 2를 ergosterol peroxide와 3-O-${\beta}$-D-glucopyranosyl ergosterol peroxide로 각각 구조동정 하였다. 두 화합물 모두 꽃송이 버섯으로부터는 이번 실험에서 처음으로 분리되었다.
본 연구에서는 식이섬유와 ${\beta}$-glucan이 풍부한 꽃송이버섯을 발효한 후 추출하여 이들 성분의 함량을 보다 증가시킨 추출물과 잔사를 제조하고자 하였다. 이를 위해 열풍 건조한 꽃송이버섯 자실체의 분말을 유산균(L. brevis)과 홍국균(M. pilosus)으로 각각 발효한 후 열수와 수용성 에탄올(50, 70, 90%, v/v)로 추출하여 추출물과 잔사를 제조하고 이들의 수용성, 불용성 및 총 식이섬유와 ${\beta}$-glucan의 함량을 버섯원물의 추출물과 잔사의 각 성분의 함량과 비교하였다. 홍국균 발효 버섯의 총 식이섬유 함량은 74.4 g/100 g으로 버섯원물(64.4 g/100 g)과 유산균 발효 버섯(66.1 g/100 g)의 총 식이섬유 함량에 비해서 유의적으로(p<0.05) 높았다. 버섯원물, 유산균 발효 버섯, 홍국균 발효 버섯의 ${\beta}$-glucan 함량(21.9~24.4 g/100 g) 간에는 유의적인 차이가 없었다. 추출물의 경우, 홍국균 발효 버섯의 열수 추출물에서 총 식이섬유(21.6 g/100 g)와 수용성 식이섬유 함량(19.3 g/100 g)이 가장 높았으며 버섯 원물의 열수 추출물의 총 식이섬유(16.4 g/100 g)와 수용성 식이섬유 함량(14.6 g/100 g)보다도 유의적으로 (p<0.05) 높았다. 홍국균 발효 버섯을 열수 추출하고 남은 잔사의 총 식이섬유 함량은 90.5 g/100 g이었고 이들의 대부분이 불용성 식이섬유로 구성되어 있었으며, ${\beta}$-glucan 함량은 버섯 원물이나 홍국균 발효 버섯보다 높은 31.0 g/100 g이었다. 따라서 본 연구에서 제조한 홍국균 발효 꽃송이버섯의 열수 추출물과 잔사는 각각 액상과 분말 형태의 건강기능식품 및 가공식품 소재로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.
꽃송이 버섯의 균사생장은 $25^{\circ}C$의 온도와 pH4의 조건에서 가장 양호하였으며, Hamada 배지에서 가장 조밀한 생장을 나타낸 반면, Hoppkins 배지에서 가장 큰 직경생장을 나타내었다. Maltose, Arabinose 및 Mannitol 같은 탄소원은 꽃송이 버섯의 양호한 생장을 촉진하였다. 또한, 질소원의 하나인 Glycine도 양호한 균사생장을 나타내었다. 배지에 탄소원을 1%로 고정시킨후 C/N비를 20:1로 하였을 때, 꽃송이 버섯 균사의 생장이 가장 양호하였다. 유기산으로서 Fumaric acid와 Lactic acid의 처리를 하였을 때, 꽃송이 버섯의 생장이 좋았다.
꽃송이버섯은 베타글루칸 함량이 높아 버섯재배자들 사이에서 재배를 희망하는 농가들이 부쩍 늘어나고 있다. 하지만 이에 대한 실용적인 재배법이 확립되지 않아 까다로운 버섯으로 인식하여 재배를 기피하고 있어 본 실험에서는 침엽수 톱밥과 소맥분, 물엿을 이용한 간편하고 경제성 있는 배지조성법을 연구하였다. 톱밥 접종원과 액체 접종원을 사용한 경우의 균사 생장에는 뚜렷한 차이가 없었으며, $4^{\circ}C$에서 1일 동안 저온충격을 주는 방식이 원기 형성을 위하여 가장 좋은 방법으로 생각되었다. 또한 자실체 발생용 최적배지는 '미송+소맥분+옥수수+면실박+10% 물엿 수용액'으로 41%의 회수율을 보였으나, '낙엽송+소맥분+옥수수+면실박+10% 물엿 수용액'에서도 회수율이 37%로 자실체 발생량이 많았다. 또한 회수율과 버섯배지 중량 감소율과의 관계를 보면 회수율이 높을수록 중량 감소율이 높아 서로 비례한 것으로 조사되었다.
최근 다양한 언론매체 및 국내외 연구논문들을 통해 꽃송이버섯의 기능성이 부각되고 있다. 이에 꽃송이버섯의 농가 대량재배 일반화를 위하여 최적톱밥 입자크기 및 ${\beta}$-glucan 함량이 높은 재배법 연구를 수행한 결과 T7 (1~2 mm 25%, 2~4 mm 50%, 4 mm 이상 25%) 배지와 같이 입자크기가 일정비율로 혼합된 배지에서 $11.5{\pm}1.0$ cm/44 days로 비교적 우수한 균사생장을 보였으며 자실체생산 역시 대조구보다 높은 $142.9{\pm}17.7g$의 생중량으로 상품성이 있는 꽃부분이 85%의 비율을 차지하였다. 배지조성 조건에 따른 ${\beta}$-glucan 함량은 모든 자실체에서 꽃부분에 비해 기부가 1.4~2.4배의 높은 함량을 보였고 이 중 이스트 300 ppm이 첨가된 PCF300 (미송 + 옥수수분말 + 소맥분 + 이스트 300 ppm) 배지의 꽃송이버섯 기부가 59.5%로 가장 높은 ${\beta}$-glucan 함량을 나타냈다. 그러나 꽃부분에서는 비교적 낮은 33.0%의 함량을 보여 꽃부분의 ${\beta}$-glucan 함량을 높일 수 있는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구결과를 토대로 꽃송이버섯 재배시 T7조건인 1~2 mm 미송톱밥 25%, 2~4 mm 미송톱밥 50%, 4 mm 이상 미송톱밥 25%의 비율로 톱밥입자 크기를 조절한후 옥수수분말과 소맥분을 첨가하여 배지조제후 이스트 300 ppm첨가하면 ${\beta}$-glucan 함량이 높은 꽃송이버섯 생산이 가능할 것으로 사료된다.
병재배에 적합한 꽃송이버섯 안정생산 재배기술 개발 연구를 위하여 낙엽송발효톱밥을 주배지로 하여 영양원으로 밀가루, 파옥쇄, 면실피, 비트펄프, 옥분, 옥피 6종을 혼합하여 시험을 수행하였다. 낙엽송발효톱밥+비트펄프+옥분(80:15:5, v/v) 처리에서 재배기간이 단축되고 수량이 높아 병재배에 적합한 배지로 선발하였다. 선발 배지의 균사배양 기간이 64일로 다른 처리에 비해 길었으나 균사배양과 원기형성이 동시에 진행됨에 따라 생육실로 입상하여 발생되는 기간이 단축됨으로써 생육 및 수확 기간이 단축되었다. 또한, 총 재배기간은 약 94일로 대조배지에 비해 약 17일정도 단축되었으며 첫 수확일부터 마지막 수확일까지 약 4일정도 소요됨으로써 수확기간이 짧아 재배사 운용효율을 높일 수 있을 것으로 생각된다. 수집균주인 GMSL69033 계통은 선발 배지에서 유의한 수준으로 수량이 높았다. 대조배지 104.3g에 반해 126.6g으로 약 18% 증가하였다. '너울' 품종에서 면실피와 옥분(15:5, v/v)처리와 선발한 배지에서 유의한 수준으로 수량이 높았으며 각각 121g, 128.5g이었다. 이 때 생물학적 효율은 면실피와 옥분(15:5, v/v) 배지에서 53.3%, 선발 배지에서 60.0%로 생물학적 효율 또한 높은 것을 확인할 수 있었다. 선발 배지에서 균주 간 차이 없이 수량이 우수한 것을 확인할 수 있었다. '너울' 품종에서는 선발 배지가 대조배지에 비해 수량이 약 21% 증가하였다. 이상의 결과 꽃송이 버섯 병재배 시 낙엽송발효톱밥+비트펄프+옥분(80:15:5, v/v)가 안정생산용 배지로 적합할 것으로 판단되며, 이때의 이화학성은 수분함량 70%, pH 4.7, C/N율 106.4, 공기충전공극률 38%이었다.
꽃송이버섯(Sparassis crispa DSMZ 5201)의 균사를 사용하여 균사외 효소활성을 측정하였다. Yeast-malt extract-glucose 배지를 사용하여 $24^{\circ}C$에서 15일간 배양 후 배양여액을 조효소원으로 사용하였을 때, $\alpha$-amylase효소의 활성은 44.27 unit/$mg{\cdot}protein$이었다. 배양여액 중의 Protease, CMCase, $\beta$-glucosidase, chitinase 및 exo-$\beta$-1,4-glucanase의 세포외 효소활성은 상대적으로 높았으나, xylanase 효소활성은 낮게 나타났다.
본 시험은 국내외에서 수집한 꽃송이버섯균 8균주에 대하여 균의 배양적 특성 및 균사체 대량배양 조건을 밝히고자 몇 가지 실험을 하였다. 꽃송이버섯균의 고체배양시 HBA(벌꿀바나나추출배지)에서 $53.0{\pm}5.3mm{\cdot}15$일$^{-1}$로 균사생장이 빨랐다. 최적배양온도는 $23^{\circ}C$이었으며 pH는 6.0이 었고, 탄소원으로 fructose, 질소원은 glutamine을 잘 이용하였다. 꽃송이버섯균의 균사체 대량배양을 위한 균주로는 통기식 액체배양시 균사체 생산량이 많은 ASI150010을 선발하였다. 액체배양용 추출배지 재료인 대두박추출배지 ($15\;g{\cdot}{\ell}^{-1}$)에서 30일 동안의 균사량은 1.85g으로 감자추출배지 ($200\;g{\cdot}{\ell}^{-1}$)의 1.05g보다 1.7배가 많았다. 곡물을 이용한 꽃송이버섯 균사체 배양시 수분조절 방법으로 현미는 1일간 침수 처리에서 균사체 생장이 빨랐으며, 밀과 보리는 삶는 방법이 좋았다. 그리고 밀은 보리보다 균배양이 빨라서 좋았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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