반응표면분석법을 이용한 꽃송이버섯 베타글루칸 추출조건 최적화

Abstract

본 연구에서는 식용뿐만 아니라 베타글루칸을 다량 함유하여 우수한 약리효과를 가진 버섯 중의 하나인 꽃송이버섯(Sparassis crispa)으로부터 반응표면분석법(Response Surface Methodology, RSM)을 사용하여 베타글루칸 추출을 위한 공정변수들을 최적화하고, 이에 따른 구조 및 물리적 특성을 조사하였다. 베타글루칸 함량에 영향을 주는 변수를 연구하고자 추출 pH, 추출시간, 버섯건중량에 대한 물의 비율을 요인변수로 사용하였다. 요인변수들의 범위로는 추출 pH(X1) 6.0-10.0, 추출시간(X2) 5-15시간, 버섯건중량에 대한 물의 비율(X3) 10-30배로 정하였다. 꽃송이버섯의 수용성 획분 내 베타글루칸 함량과 추출변수 간에는 R2 0.9544의 높은 상관관계를 나타내었으며, 이는 1%수준에서 유의성이 인정되었다. 또한, 전체 모형식이 어느 정도의 유의수준에서 적합한가를 보여주는 P값은 0.0074로, 이는 1%의 유의수준에서 가정된 모형반응식의 적합성을 나타내었다. 따라서 꽃송이 버섯으로부터 수용성 획분 내 베타글루칸 추출을 위한 최적조건은 pH 6.05, 추출시간 8시간 55분, 버섯건중량에 대한 물의 비율 19.74배로 분석되었다. 한편, 동일한 제조조건에서의 불용성 획분 내 베타글루칸 함량과 변수 간에는 낮은 상관관계(R2=0.6901, P값=0.4293)가 분석되어 본 연구에서 사용한 제조조건 범위 내에서 pH, 추출시간, 버섯건중량에 대한 물의 비율이 불용성 획분 내 베타글루칸 함량에 큰 영향을 주지 않았음을 알 수 있었다. 최적 조건에서 추출한 꽃송이버섯 수용성 획분 내 베타글루칸의 구조 및 물리적 특성은 일반성분, 구성당, 1H-NMR, 분자량 분포 및 수화능을 통하여 조사하였다. 최적조건에서의 수용성 획분 내 베타글루칸 추출물은 총당 62%, 베타글루칸 59%, 단백질 13%를 함유하고 있었다. 구성당 분석 결과, glucose가 67%로 주요 구성당으로 분석되었으며, 1H-NMR에서는 β-(1→3) 주결합에 β-(1→6) 가지를 가진 구조로 이루어져 있음을 알 수 있었다. 분자량 분포는 3,400 kDa(27%), 30 kDa(65%), 9 kDa(8%)으로 주로 고분자 형태임을 알 수 있었다. 최적 조건에서 추출한 수용성 및 불용성 획분 내 베타글루칸 추출물의 수화능을 조사한 결과, 각각 용해도(%) 100, 5.5, 수분흡수능(g/g) 0, 8, 팽윤력(g/g) 0, 9로 분석되었다.