갈변표고버섯을 건강기능성 식품산업의 소재로 활용할 수 있는 가능성을 탐색하기 위하여 환원력과 세포 내 활성산소종에 대한 억제효과, 페놀화합물 및 피틴산의 함량, 대식세포의 NO 라디칼과 matrix metalloproteinase9(MMP9) 생성에 대한 제어작용 및 항변이원성을 생리활성의 지표로 갈변반응이 건강기능성에 미치는 영향을 평가하였다. 실험 결과, 에탄올추출물의 환원력이 열수추출물보다 전반적으로 우수하였으며 3.32 mg/ml 농도에서 갈변반응은 표고버섯의 환원력이 28%까지 증가시켰다. 갈변과정에서 페놀화합물의 함량은 생표고버섯에 비하여 73%정도 증가된 반면, 피틴산의 함량에 유의한 변화는 일어나지 않았다. 표고버섯 에탄올추출물의 처리는 $100\;{\mu}g/ml$의 시료농도에서 LPS 자극에 의한 대식세포의 NO 생성을 43% 이상 증진시킨 반면 열수추출물은 오히려 17%이상 억제시키는 것으로 나타났으나, 갈변반응이 용매별 추출분획의 NO 및 MMP9의 생성을 제어하는 경향에 변화를 일으키니 않았다. 또한 SOS chromotest를 이용한 항돌연변이 활성의 측정 결과도 mitomycin C가 유발한 돌변변이에 대한 표고버섯 추출물의 억제효과에 갈변반응이 큰 영향을 주지 않았다. 이상의 실험 결과는 상품성을 상실한 갈변표고버섯도 다양한 건강기능성 가공식품의 개발을 위한 원자재로 소비될 수 있음을 시사한다.
갈변된 표고버섯을 건강기능성 식품산업의 소재로 활용할 수 있는 가능성을 탐색하는 일환으로서 갈변된 표고버섯의 생리활성을 항산화 활성을 지표로 평가하였다. 본 연구에서는 DPPH 라디칼에 대한 전자공여능과 superoxide radical 및 hydroxyl radical에 대한 소거활성, 그리고 linoleic arid 자동산화반응에 대한 억제활성을 조사하여 각 추출물의 항산화 활성을 평가하였다. 그 결과, 갈변 표고버섯의 전자공여능은 생 표고버섯보다 추출방법에 따라 2-4배 정도 높았지만, 건조 표고버섯보다는 높거나 비슷한 수준을 보였다. Superoxide radical에 대한 소거활성도 DPPH에 대한 전자공여능과 유사한 경향을 보였는데, 갈변 표고버섯의 소거활성은 생 표고버섯보다 2배 정도 높았다. 또한 이와 같은 갈변화에 따른 superoxide radical 소거활성의 증가는 직접적인 radical 소거작용의 결과일 가능성이 제시되었다. Hydroxyl radical 소거활성의 경우, 추출방법에 관계없이 소거활성은 갈변 표고버섯 > 건조 표고버섯 > 생 표고버섯의 순서로 낮아졌으며, superoxide radical 소거작용과 마찬가지로 시료가 직접적으로 hydroxyl radical을 소거했을 가능성이 암시되었다. Linoleic acid 자동산화반응을 이용한 지질과산화에 대한 억제활성을 측정한 결과, 전반적으로 70% 에탄올추출물의 활성이 열수추출물보다 높았고, 억제활성도 갈변 표고버섯 > 건조 표고버섯 > 생 표고버섯의 순서로 낮아지는 경향을 보였다. 이상의 결과는 상품성을 상실한 갈변 표고버섯이 건강기능성을 지향한 다양한 가공식품의 개발을 위한 적절한 소재임을 보여주었다.
Shiitake mushroom (Lentinula edodes) is usually cultivated on the oak log. Log cultivation of this mushroom is getting difficult to get oak logs and has a weak point of its long cultivation period. Recently sawdust cultivation is getting increase. It is important to make mycelia browning on the substrate surface. This browned surface in sawdust cultivation plays an important role like as artificial bark of the oak log, which protects the other pests and suppresses water evaporation in the substrate. The period for mycelia browning is so long that the sawdust cultivation of Shiitake mushroom can not spread well into the mushroom farms. The development of methods for the rapid mycelia browning is quite required. In this article we would like to discuss about the enzymatic activities related mycelia browning and search the methods of cultivation period reduction.
본 논문에서는 상품성이 없는 갈변된 표고버섯을 paste형태로 만들어 첨가량을 달리하여 생국수를 제조하고 조리 전과 후의 국수의 품질 특성을 살펴보았다. 표고버섯 paste 첨가에 따라 조리 후 국수의 무게, 부피 및 수분 보유력이 증가하였으며 ��은 국물의 탁도는 감소하여 조리 후에도 면발이 쉽게 풀어지지 않음을 알 수 있었다. 또한, 생국수와 조리국수 모두 표고버섯 paste 첨가량이 증가할수록 경도와 검성은 감소하고 탄력성은 증가하여 제면 특성이 좋아지는 것으로 나타났다. 관능검사 결과, 국수의 색상에 대한 기호도와 관계없이 향, 맛, 부드러운 정도, 씹힘성 및 전반적인 기호도가 표고버섯 paste 첨가에 의해 증가하였다. 따라서 밀가루에 표고버섯 paste를 첨가함으로써 국수의 품질과 기호성이 향상되는 것으로 보이며, 특히 20%와 30% 첨가 시 가장 좋은 품질 특성을 나타내었다.
표고 수집균주의 특성을 파악하고 재배적 특성과 갈변과의 상관관계를 알아봄으로써 표고 톱밥재배를 안정적으로 실시하고 재배기간을 단축시킬 수 있는 방법을 모색하고자 하였다. 한천배지에서의 균사생장은 균주와 배지에 따라 다르게 나타났으며, MEA와 PDA에서는 큰 차이가 없었다. 균사생장 최적온도는 $20{\sim}25^{\circ}C$ 이었다. 200lux의 광조건에서 갈변패턴에 따라 균주를 분류할 수 있었다. 갈변기간은 한천배지에서는 30-40일, 톱밥봉지에서는 70~100일이 소요되었다. 자실체 특성을 관찰한 결과 300g 이상 수량을 보이는 균주가 12균주였으며, 자실체 수량 및 재배특성을 고려할 때 ASI 3046이 가장 우수한 것으로 판단되었다. 균사생장과 갈변 간의 유의성은 인정되지 않았으며, PDA배지와 톱밥 균사생장과는 유의성이 인정되었으며, 한천배지에서 갈변되는 기간과 톱밥배지에서 갈변되는 기간과의 관계는 고도 유의 상관을 나타내었다. 따라서 균이 갈변되는 성질은 영양분의 차이보다는 균의 고유한 성질이라고 생각되며 갈변이 빠른 균주를 선발하기 위해서는 한천배지를 이용하여 균을 선발할 수 있을 것으로 생각된다. 앞으로 톱밥재배에 필수적인 갈변에 대한 이해를 실제 재배에 접목시켜 톱밥재배 기간을 단축시키거나 생산성을 비약적으로 증대시키는 등 톱밥재배를 활성화시킨다면 품질이 높은 생표고를 낮은 가격으로 생산해 낼 수 있으리라 생각된다.
LED 광원 종류별로 갈변시킨 톱밥배지에서 발생된 표고버섯의 항산화 활성을 측정하였다. 광원 종류 및 광량 선발에서는 청색LED 200lx에서 갈변 효율이 가장 좋았고, 광원 종류에 상관없이 200lx에서 높은 갈변효율을 보였다. 수량에서도 청색광원이 다른 처리에 비해 우수하였다. 항산화 활성을 확인하기 위한 DPPH radical 소거능 실험에서는 갈변효율과는 달리 적색광원에서 평균적으로 높은 라디칼 소거능을 보였고, 가장 높은 소거능을 보인 처리구로 '농진고'는 적색광원 400lx에서 발생된 자실체가 $34.3{\pm}1.80%$, '산조701호'는 적색광원 300lx에서 $32.99{\pm}1.58%$로 나타났다. DPPH 라디칼 소거능과 상관관계가 있다고 알려진 폴리페놀 함량은 '농진고'에서는 유사한 상관관계를 보이지 않았지만 '산조701호'에서는 유사한 상관관계를 보였다.
표고 톱밥배지의 갈변을 촉진시키기 위하여 광을 조사한 결과 100Lux 이상의 광처리에서 원하는 수량을 얻을 수 있었으며 암상태에서의 자실체의 발생은 기형버섯율이 높았으며 수량도 저조하였다. 그러나 갈변은 200 Lux이상의 광에서 정상적으로 이루어졌으며 가장 빨리 갈변이 되기 시작하였다. 온도별 처리에서는 $25^{\circ}C$의 배양온도를 유지하여 배양한 것이 갈변시작일도 가장 빨랐고 갈변도 가장 많이 진행되었으며 수량과 개체중량도 가장 높았으며 정상적인 수량을 나타낸 처리 중 기형버섯의 발생량도 가장 적었다. 배지내에 통기성이 미치는 영향을 조사하기 위하여 솜마개의 크기를 달리하여 처리한 결과 마개의 크기가 클수록 균사의 생장량도 빨랐으며 갈변이 이루어지는 시기도 빨랐다. 그러나 자실체의 수량은 솜마개의 직경이 16mm일 때 가장 높았으며 마개가 클수록 배지내의 $CO_2$함량은 낮았으며 배양기간 중 갈변이 진행되는 8주에서 14주 사이에서 $CO_2$함량이 가장 높았다. 배양기간 중 $C_2H_4$함량은 8mm의 솜마개에서 가장 많이 발생하였으며 12, 16, 20, 0, 4mm의 솜마개으로 발생하였다. $C_2H_4$함량도 $CO_2$함량과 같이 8주에서 14주사이의 배양기간에서 가장 높았다. 침수시간에 따른 자실체의 발생효과를 구명하기 위하여 침수시간별로 자실체의 수량과 효소들의 활성을 조사하였다. 침수를 하지 않은 배지는 수량이 침수를 한 배지에 비하여 약 40%가 감소하였다. 침수시간은 4시간과 15시간 침수한 것이 각각 165g/1000ml, 175g/1000ml 이었다. 침수시 cellulose분해효소는 침수에 따른 변화가 없으나 lignin 분해효소인 laccase는 침수시간에 따라 약 4 배정도까지 효소의 활력이 증가되었다.
표고균사에서 갈변시기를 조절하고 확인할 수 있는 유전공학적 시스템을 개발하여 톱밥재배용 표고균주를 조기에 선별할 수 있도록 표고균사가 갈변되는 동안 균사상태에서 특이적으로 발현되는 유전자를 분리하기 위하여 갈변되지 않은 균사와 갈변이 완전히 이루어진 균사에서 differential display를 실시하였다. 그 결과 이들 균사로부터 특이적으로 발현되는 두 개의 1.6kb와 1.2kb의 cDNA clone을 선발하여 염기서열을 분석하였다. 이 중 1.6kb의 cDNA단편은 Dugenia polichroa로부터 분리된 microsatellites 유전자와 100%의 상동성을 나타냈다. 그러나 1.2kb의 cDNA 단편은 3'부위에 poly A tail과 5 부위에 partial open reading frame를 가지고 있어 이를 primer로 제작한 후 갈변되지 않은 균사와 갈변이 이루어진 균사에서 RT-PCR을 실시하여 본 결과 갈변이 되지 않은 백색의 균사에서 발현이 확인되었다. 1.2kb의 cDNA 단편의 5' 부위의 염기서열 분석은 110개의 아미노산으로 구성된 partial open reading frame으로 나타났다. 이 유전자를 DNASIS database에서 상동성을 비교해 본 결과 Arabidopsis thaliata에서 분리된 dTDP-glucose 4,6-dehydratases 유전자와 DNA 수준에서는 66.7%, 아미노산 수준에서는 69.2%의 높은 상동성을 나타내었다. 갈변에 관련된 특이 유전자(BCR gene)를 확인하였다. 이 유전자는 산화 stress에 대해 저항성을 나타내는 기능을 가진 것으로 알려져 있어 표고 균사가 갈변될 때 repressor로서 작용할 것으로 생각된다. 따라서 이 유전자를 BCR (Brown Color Repressor) 유전자라고 명명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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