가수정도에 따른 식물성 단백 다당체의 식품학적 특성 및 기능성 규명

Abstract

본 연구에서는 꽃송이 버섯(Sparassis crispa)과 참송이 버섯(Lentinus edodes mutant)을 이용하여 1) 버섯 베타글루칸의 구조변화에 따른 생리활성-식품학적 특성 간의 상관성을 분석하고, 2) 코팅처리 및 저장온도에 따른 버섯의 저장성 향상 정도를 조사하고자 하였다. Part 1에서는 다양한 생리 활성이 기대되는 꽃송이 버섯에 효소 처리하여 분지 조절한 가수분해물을 얻어 그에 따른 식품학적 특성 및 생리활성을 조사하였다. 꽃송이 버섯 유래 베타글루칸 추출물 내 베타글루칸 함량은41.86%로 1H-NMR 분석 결과, 4.79 ppm에서 잔기가 확인됨으로써 β-(1-3)-주결합에 β-(1-6)-가지를 가진 구조로 이루어져 있음을 확인하였다. 또한 꽃송이 버섯 베타글루칸에 β-(1-6) 가지를 특이적으로 조절하는 효소를 시간별로 처리하여 분지 정도가 조절된 가수분해물 (0H, 1H, 2H, 4H, 6H)을 제조하였다. 꽃송이 버섯 유래 베타글루칸 및 분지가 조절된 가수분해물의 분자량 분포는 340 × 104, 3.0 × 104, 0.9 × 104 dalton 의 분포를 이루고 있었다. 또한, 효소 처리 시간에 관계없이 3.0×104 dalton 의 범위대의 분자량 분포를 유지하였다. 꽃송이 버섯 유래 베타글루칸 및 분지 조절된 가수분해물의 생리활성을 알아보고자 암세포주에 대한 증식 억제 효과와 SOD 유사활성능을 조사하였다. HT29 세포주에 대한 꽃송이 버섯에서 추출한 베타글루칸의 암세포 성장에 대한 독성효과는 시료 농도가 100-5,000 ug/mL 로 증가함에 따라 19.85-49.33%까지 유의적으로 증가함을 알 수 있었다(p<0.05). 특히, 효소적 방법에 의해 분지를 조절한 가수분해물은 5,000 ug/mL 농도에서 0시간에서 6시간으로 가수분해 시간이 증가함에 따라 49.33%에서 64.29%로 1.3배 활성이 향상되었다(p<0.05). 그러나 SOD 유사활성의 경우에는 분지를 조절함에 따라 활성이 감소하였으나, 가수시간에 따른 영향은 보이지 않는 것으로 나타났다. 꽃송이 버섯유래 베타글루칸의 식품학적 특성을 살펴본 결과, 용해도는 효소처리 하여 분지 결합 정도가 감소함에 따라 8.50%에서 10.75, 16.00, 36.00, 75.75%로 증가함으로써 최대 8.91배까지 향상되었다(p<0.05). 유동특성을 측정한 결과, 모든 시료에서 shear-thinning한 특성을 보였으며 효소처리에 의하여 β-(1→6)-분지 결합 정도가 감소함에 따라 점도가 감소하는 경향을 보였다. 따라서 꽃송이버섯 베타글루칸의 분지를 조절함으로써 항암활성이 향상되고, 용해도 등의 향상으로 인해 기능성 식품 소재로서의 응용성이 다양해질 수 있음을 기대할 수 있었다. Part 2에서는 건조 상태로 유통되는 꽃송이 버섯과는 달리 생버섯 형태로 저장 후 유통 소비되는 참송이 버섯의 저장성 연장을 위한 방안으로 코팅 처리한 참송이 버섯의 저장 중 품질 변화를 조사하였다. 즉, 다양한 코팅 물질 및 온도에 따른 버섯의 중량변화, 색도, hardness, gumminess 등의 물리적 특성 및 polyphenoloxidase activity 를 조사하였다. 각기 다른 코팅물질을 동일한 겉보기 점도를 보이는 농도(alginate 0.3%, xanthan gum 0.05%, chitosan 0.8%)에서 버섯에 spray방법으로 코팅 처리한 결과, 중량감소율은 코팅 처리하지 않은 버섯에 비하여 유의적으로 감소함으로써 코팅 물질의 처리가 수분 손실을 방지하는데 기여함을 알 수 있었다(p<0.05). 저장 중 색도의 변화는 L값은 감소하고 ΔE값은 증가하는 경향을 보였다. 특히, 저장 4일에는 alginate, xanthan gum, chitosan을 코팅 처리한 시료에서 각각 86.64, 86.27, 86.13 순으로 높은 L값을 보였다. 또한, 코팅 처리에 의해 최대 76.70-81.35%까지 polyphenoloxidase 활성이 억제되었으며, chitosan을 처리한 버섯의 경우 저장 6일에 약 5배 정도로 효소활성이 저하되었다. 저장 기간 중 버섯의 texture 변화를 측정한 결과, hardness와 gumminess는 저장 일수가 증가함에 따라 코팅 처리구 및 무처리구 모두에서 감소하였다. 그러나, chitosan 처리구는 hardness 33.99 N, gumminess 13.84 N 로 다른 시료에 비하여 저장 6일까지도 조직감의 변화가 적게 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 저장성에 우수한 효과를 보이는 chitosan 을 선정하여 코팅 처리 후 4, 12 및 25℃의 저장 온도에 따른 저장 특성을 분석하였다. 온도에 따른 중량감소율은 4℃와 12℃에서 각각 10.46%와 10.92%로 온도가 상승함에 따라 유의적으로 증가하였다. 색도 변화는 동일온도에서 코팅 처리한 버섯과 마찬가지로 모든 시료에서 L값은 감소하고 ΔE값은 증가하는 경향을 보였다. 또한 4℃와 12℃에서 저장 4일째까지 ΔE 값이 각각 14.66과 14.92를 나타내며 초기 저장 시의 버섯의 색도를 유지하였다. 또한 polyphenoloxidase 활성이 4℃에서 저온 저장 시 6.0 unit/g 이하로 거의 억제되고 있음을 확인하였다. 그러나 온도가 증가할수록 hardness, gumminess, penetration test 등을 통한 조직감의 변화는 모두 온도의존적으로 급격하게 저하됨을 보였다. 이상과 같이, 코팅 처리 물질 및 저장 온도에 따른 버섯의 저장 중 품질 특성을 조사한 결과, chitosan을 이용하여 코팅 처리 한 경우 무처리구 및 다른 코팅 물질과 비교하여 저장성을 향상시킴을 알 수 있었다. 또한, chitosan 코팅 처리와 함께 저온 저장을 수행함으로써 참송이 버섯의 유통기간을 최대 50%까지 연장 시킬 수 있음을 확인하였다.