유산균 발효 참외착즙액의 항산화 활성 및 이화학적 특성

본 실험에 사용된 참외는 현재 시중에서 시판되고 있는 경상북도산을 2024년 08월 구입해 사용하였으며, 구입한 참외는 착즙기(H300L, Hurom Co., Seoul, Korea)를 사용하여 착즙 후 4000 rpm에서 20분간 원심분리(Combi 514R, HANIL SCIENCE, Korea)하여 상등액만 실험에 사용하였다.

유산균 균주는 한국교통대학교 식품생명학부에서 분양받은 Leuconostoc mesenteroides MGE3138, Lactobacillus plantarun MGE3143, 균주와 한국 미생물보존센터(Seoul, Korea)에서 분양받은 Lactobacillus kefiranofaciens KCCM11869P 균주를 사용하였다. 백금이로 평판배지의 Colony한 집락 채취해 MRS Broth(Difco Co., USA) 배지에 접종 후 37°C 배양기(C-IND3, CHANGSHIN SCIENE, Korea)를 사용하여 24시간 2회 반복 계대배양을 실시하였다. 그 후 생리 식염수로 2회 Wash 작업 후 현탁액을 만들어 다음 실험에 사용하였다.

참외 유산균 발효물 제조는 참외 착즙액 100 mL를 auto-clave(C-AC-1, CHANG SHIN SCIENTIFIC, Korea)에서 121°C, 15분 멸균하였다. 그 후 냉각 후 유산균 배양액 2%를 접종하여 37°C 배양시켜 참외 유산균 발효물을 제조하였다. 제조된 균주의 종류에 따라 시료을 각각 CLM, CLP, CLK로 표기하였고, 설명은 Table 1에 나타내었다.

pH 측정은 발효시간(0, 24, 48, 72 h)에 따라 pH METER (Lab 850, SCHOTT Instruments, Germany)를 이용하여 측정하였다.

ABTS[2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)]에 대한 radical 소거능은 Ku 등(16)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 7mM ABTS와 2.45mM potassium persulfate를 최종 농도로 혼합하여 실온인 암소에서 12~16시간 동안 방치하여 ABTS⁺를 형성시킨 후 734 nm에서 흡광도 값이 0.900±0.20이 되게 증류수를 사용하여 희석하였다. 시료 0.4 mL에 ABTS reaction 혼합물 11.6 mL를 첨가하여 혼합 후 실온에서 10분간 반응시킨 다음 spectrophotometer를 이용하여 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS radical 소거능은 시료 첨가군과 시료 무첨가군 흡광도 비를 백분율(%)로 구하였다.

DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)에 대한 radical 소거능은 Yi 등(17)의 방법을 참고하여 측정하였다. 시료 1 mL와 0.2mM DPPH용액 9 mL를 혼합 후 실온 암소에서 10분간 반응시키고 spectrophotometer를 이용하여 517 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다. DPPH radical 소거능은 시료 첨가군과 시료 무첨가군 흡광도 비를 백분율(%)로 구하였다.

본 실험은 3회 이상을 반복 실험을 진행하였으며, 측정한 결과는 SPSS(statistical package for the social science 18.0) program을 사용하여 Duncan’s multiple range test를 실시하였다. 통계적 유의성 검증은 p<0.05 수준에서 유의적 차이를 확인하였다.

pH 실험 결과는 Table 1과 같다. 발효 전 pH는 CLM, CLP, CLK 각각 5.26, 5.28, 5.28이었으며, 발효가 진행됨에 따라 모든 시료에서 유의적으로 감소하였다. 24시간 후 CLM, CLP, CLK 각각 4.08, 4.90, 4.28로 급격한 변화를 나타내었으며, 72시간 후에는 CLM, CLP, CLK 각각 3.82, 3.70, 3.74로 가장 낮은 pH 값을 보였다. Lee 등(18)의 연구의 결과에서 pH가 발효시간이 진행됨에 따라 감소한다는 연구 결과와 유사하게 나타났다. Kim 등(19)의 연구에 의하면 pH의 감소는 유산균 대사 과정에서 생성된 유기산의 증가로 인하여 pH가 감소한다고 하였다. 세 가지 유산균 모두에서 24시간 발효 시 ABTS 활성이 가장 높게 나타났으며, 이는 발효 과정 중 항산화 물질의 생성이 특정 시점에서 극대화됨을 의미한다. pH 감소와 항산화 활성 간의 상관관계도 발효 메커니즘 분석에 중요한 단서가 될 수 있다.

ABTS radical 소거능 실험 결과는 Figure 1과 같다. 발효 전 ABTS radical 소거능은 12.14%이었으며, CLM, CLP, CLK 발효물은 24시간에서 각각 19.88, 24.31, 22.61%로 최대 활성을 나타냈다. Kim 등(20)의 ABTS radical 소거능 결과에서 생두 유산균 발효 시 24시간에 최대 활성을 보인 보고와 유사한 경향을 나타내었다. 48시간에서 CLM, CLP, CLK 발효물의 각각 13.02, 12.07, 12.81%로 24시간에 최대 활성을 보인 후 급격하게 감소하였고, 72시간에서 모든 시료가 유의적인 차이가 나타나지 않았다. Ryu 등(21)의 ABTS radical 소거능 결과에서 24시간에서의 최대 활성을 보인 후 48시간에서는 감소하는 보고와 유사한 결과를 나타냈다.

Figure 1. Changes in ABTS radial scavenging content according to fermentation time of Cucumis melo L. var. makuwa juice Lactobacillus. In each sample, a-c superscripts were significantly different at p<0.05 by Duncan’s multi-range test.

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DPPH radical 소거능 실험 결과는 Figure 2와 같다. 발효 전 DPPH radical 소거능은 15.14%였으며, 발효시간이 지남에 따라 감소하는 결과를 보였다. CLM, CLP, CLK 발효물의 72시간에서 각각 23.76, 24.58, 23.16%로 최소값을 나타내었다. Koh 등(22), Kaprasob 등(23)의 연구에 따르면 유산균 발효 시 DPPH radical 소거능이 감소하는 보고와 유산한 경향을 보였다. 이러한 결과는 DPPH radical 소거능과 ABTS radical 소거능 활성은 각기 다른 자유 radical과 양이온 radical을 소거하고 다른 기질에 결합하는 차이가 있으므로 다른 결과를 보인 것으로 사료된다(24).

Figure 2. Changes in DPPH radial scavenging content according to fermentation time of Cucumis melo L. var. makuwa juice Lactobacillus. In each sample, a-c superscripts were significantly different at p<0.05 by Duncan’s multi-range test.

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