버섯 다당체의 황산화 정도에 따른 물리화학적 특성 및 생리활성 측정

Abstract

본 연구에서는 새송이버섯으로부터 추출한 다당체를 이용하여 황산화 정도가 다른 유도체를 제조하고, 새송이버섯 다당체 황산화 정도(degree of sulfation; DS)에 따른 유도체의 물리화학적 특성(구조, 분자량, 용해도 및 유동특성)과 생리활성(항암 및 항산화 활성)을 조사하고자 하였다. 새송이버섯 다당체의 ^(13)C-NMR spectrum 결과, β-(1→3)과 β-(1→6)의 위치에서 잔기 생성을 확인하였으며, 분자량 분포는 155 × 10⁴, 108 × 10⁴, 1.5× 10⁴, 1.5× 10⁴ dalton 이하의 분포 특성을 보였다. 또한 새송이버섯 다당체를 반응 용매비율 변화를 조절하여 DS가 0.12, 0.52, 0.73, 0.92가 되도록 유도체를 제조하였다. 유도체의 FT-IR 분석 결과, 820, 1,200, 1,300 및 1,694 cm^(-1)에서 새로운 peak가 생성되었으며, 이는 DS 증가에 따라 뚜렷해짐으로써 성공적으로 황산기가 치환되었음을 확인할 수 있었다. 특히 황산화 정도에 따라 분자량 변화가 나타나지 않음으로써 고분자 다당체의 특성을 유지하고 있음을 알 수 있었다. 새송이버섯 다당체 및 황산화 유도체의 물리화학적 특성을 살펴본 결과, 용해도는 35.44%에서 황산화 유도체 정도가 0.12→0.92로 증가함에 따라 56.02%→86.20%로 증가하는 경향을 보였고, 유도체 전의 다당체에 비해 최대 2.43배 증가하였다. 유동특성의 결과, 새송이버섯 다당체 및 황산화 유도체 모두 변형속도 전체에 대하여 점도가 감소하는 shear-thinning한 특성을 보였고, 황산기 도입에 의해 점도는 감소하였으나, DS에 따른 효과는 나타나지 않았다. 새송이버섯 다당체 및 황산화 유도체의 정도에 따른 생리활성 변화를 확인하고자, 암세포주에 대한 증식억제 효과와 DPPH 라디컬 소거능을 조사하였다. 황산화 유도체의 경우 간암세포인H4IIE에 대해서는 황산화 정도 증가에 따른 암세포 성장저해 효과의 상승을 보이지 않았다. 그러나 폐암세포인A549 세포주에 대해서는 황산화 유도체화 정도가 증가함에 따라 암세포 성장저해 활성이 37.79%→76.07%로 증가함으로써, 유도체 전 다당체에 비해 최대 2.07배까지 향상되었다. 또한 DPPH 라디컬 소거능도 황산화 유도체화 정도가 0.12→0.73으로 증가함에 따라 활성이 38.83%→70.70%로, 최대 2배까지 증가하였다. 이상과 같이, 새송이버섯 다당체를 이용하여 황산화 정도가 다른 유도체를 제조할 수 있음을 확인하였다. 새송이버섯 다당체는 황산기 도입에 의해 용해도는 증가하고, 점성은 감소하는 현상을 보였다. 황산화 정도가 증가함에 따라 A549 세포주에 대한 성장 저해 활성과 DPPH 라디컬 소거능은 향상되었으나, H4IIE에 대한 세포독성효과에는 영향을 미치지 않았다. 따라서 새송이버섯 다당체 구조에 황산기가 도입됨으로써 생리활성이 향상되고 식품학적 특성이 다양한 유도체 제조가 가능하며, 기능성 식품 소재로의 응용성이 확대될 것으로 생각된다.; Polysaccharide was extracted from Pleurotue sryngii and was subjected to the sulfation under the control of various ratio of reaction solvent to sugar unit. Also, physicochemical characteristics (structure, molecular weight, water solubility, flow behavior) and biological activities (cancer cell growth inhibition, DPPH radical scavenging effect) of polysaccharide and its sulfated derivatives having different degree of sulfation were investigated. Polysaccharide from Pleurotus eryngii was mainly composed of the β-glucan having β-(1→3)-main chain and β-(1→6) branches and its molecular weight distribution was about 155 × 10⁴, 108 × 10⁴, 1.5× 10⁴, and under 1.5× 10⁴ dalton. Pleurotus eryngii-derived polysaccharide was successfully sulfated and FT-IR spectrum confirmed the existence of sulfate groups by showing the new peaks at 820, 1,200, 1,300, and 1,694 cm^(-1). The sulfur contents and the degree of sulfation of derivatives were analyzed and calculated as 0.12, 0.52, 0.73, and 0.92. Sulfation exhibited no effect on the molecular weight distribution of Pleurotus eryngii-derived polysaccharide, maintaining high molecular weights. Water solubility was increased by 2.43-fold in the sulfated derivative having 0.92 of the degree of sulfation. On the other hand, polysaccharide from Pleurotus eryngii and its derivatives showed the typical shear-thining behavior with a decreased viscosity by sulfation. Biological activities such as cancer cell growth inhibition and antioxidant effect were enhanced by sulfation. Polysaccharide from Pleurotus eryngii exhibited 32.48% and 36.08% against A549 and H4ⅡE cells at concentration of 1000 ug/mL, respectively. Specially, cytotoxic effects of sulfated derivatives against A549 cells increased by 2.1-fold. In addition, DPPH radical scavenging activity increased by 2-fold in comparison with the native polysaccharide. As the results, the sulfated derivatives with the different degree of sulfation were successfully prepared from Pleurotus eryngii-derived polysaccharide without the reduction of molecular weight. Solubility, cancer cell growth inhibition, and antioxidant effect (DPPH radical scavenging activity) improved by the introduction of sulfate groups into the polymer structure. Therefore, sulfated derivatives exhibit the potential possibility of the use as active functional materials in foods and pharmaceuticals. Furthermore, the expanded use of polysaccharide derived from mushroom sources may be taken in account for better health improvement.