7개도 22개 재배농가로 부터 수집한 시료는 총 529점이었으며, 수집균은 두 가지 유형으로 구분되며 생육장애에 의한 기형균은 23.2%, 오염균은 50.9%였다. 생육장애는 C-1, C-2, C-3 및 C-4의 4가지 유형이 있으며 이들 분생자병속은 20∼70 개가 발생되는데 회색, 순백색 또는 등황색을 떤다. 분생자병속 말단은 분지하지 않고 솜털형태로 뭉치거나, 발생 도중 쉽게 시들어 버린다. 분리된 오염균은 5종으로 Beauveria bassiana, Fusarium sp., Pacilomyces fumosoroseuse, Tricothecium roseum, Aspergiilus parasiticus이며, 이들은 분생자병속을 형성하지 않고 기주 표피에 각각 고유색상을 띠며 PDA 배지상에서 균사생장량은 14일간 43∼75 m 범위로 눈꽃동충하초균보다 빠른 생장을 보인다.
일상생활에서 식용 및 약용으로 유통되는 12종의 버섯류의 추출물을 제조하여 7종의 식중독균에 대한 항균 활성과 함께 인간유래의 간암 및 결장암 세포주의 증식에 미치는 영향을 조사하였다. 먼저 버섯 메탄올추출물은 7종의 식중독균에 대해 항균활성을 보였으나, 버섯 열수추출물은 이들 균에 대해 생육 억제활성이 없거나 약한 억제 활성을 보였다. 만가닥버섯과 느타리버섯 메탄올추출물은 7종의 식중독균에 대해 항균 활성을 보였고, 양송이버섯, 새송이버섯, 애느타리버섯도 6종의 식중독균에 대해 항균 활성을 보였다. 또한 버섯 메탄올추출물은 인간유래 결장암세포인 HT-29보다는 간암세포인 HepG2에 대해 더 높은 성장 저해능을 보였다. HepG2에 대해 번데기동충하초 메탄올추출물이 $67\%$의 가장 높은 성장 저해율을 나타내었고, HT-29에 대해서는 향버섯 메탄올추출물이 $81.1\%$의 가장 높은 저해율을 보였다. 그리고 번데기동충하초, 아카리쿠스, 영지버섯, 향버섯 열수추출물에서 HepG2 및 HT-29에 대해 $50\%$ 정도의 억제 활성을 볼 수 있었고, 다른 버섯 열수추출물은 억제활성을 볼 수 없었다. 특히 번데기동충하초, 아카리쿠스, 만가닥버섯, 영지버섯, 향버섯 메탄올 및 열수추출물은 이들 암세포주에 대해 높은 증식 억제 활성을 보였다.
제주긴뿌리동충하초(Cordyceps longissima, CL)와 풍뎅이동충하초(C. scarabaeicola, CS)의 배양액을 이용하여 RAW 264.7 세포 내 세포 독성 및 NO 생성량을 확인하였다. 세포에 CL J106과 CS J94 배양액을 처치한 경우 세포 독성이 나타나지 않았으나 CL J144와 CS J123 배양액은 세포생존율을 4% 이하로 감소시켜 같은 종일지라도 균주에 따라 세포 독성이 있음을 확인하였다. 따라서 NO 생성 억제 실험에는 CL J106과 CS J94를 이용하였으며 두 종 모두 LPS(lipopolysaccharide)가 처리된 RAW 264.7 세포의 NO 생성을 농도 의존적으로 억제하였다. 본 실험결과 동충하초 부산물인 배양액에도 항염증효과에 관여하는 성분이 존재할 것으로 판단되었고 동일한 종일지라도 생리활성측면에서 매우 다른 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
약용식물의 발효는 새로운 식품의 소재 개발이 가능하나, 발효 균주는 대부분 이스트, 유산균, 박테리아 등이 이용되고 있다. 본 연구에서는 감초와 번데기 단독 또는 감초에 발효원인 번데기를 20%와 50%로 첨가한 혼합물의 배지에 눈꽃 동충하초(Paecilomyces tenuipes)와 밀리타리스 동충하초(Cordyceps militaris)를 이용하여 고체배양방법을 확립하였다. 동충하초 발효물을 식품소재로 개발하기 위하여 식용 가능한 용매인 에탄올 95%, 70%, 50%, 25% 및 물로서 추출한 다음 동충하초로부터 생성된 cordycepin과 감초의 지표성분인 liquiritin, liquiritigenin과 glycirrhizin의 함량 및 NO생성 억제효과를 조사하였다. Cordycepin함량은 감초에 번데기를 50%로 혼합한 배지에 밀리타리스 동충하초 균주을 접종하여 발효한 발효물을 70% EtOH추출하였을 경우에 가장 많았으며, 번데기를 첨가하지 않은 밀리타리스 동충하초 발효물 추출물보다 함량이 33배 정도 증가하였다. 또한 추출용매의 극성이 70% EtOH보다 높거나 낮아지면 감소하는 경향이었으며, 특히 발효원으로서 번데기의 첨가는 cordycepin의 함량을 현저하게 증가시켰다. Liquiritin의 함량은 발효하지 않은 감초보다 눈꽃 동충하초와 밀리타리스 동충하초로 발효한 모든 추출물에서 감소하였다. Liquiritigenin의 함량은 눈꽃 동충하초로 발효한 추출물이 밀리타리스 동충하초 발효 추출물보다 현저히 증가하였으나, 밀리타리스 동충하초 균쥬의 발효 추출물은 발효하지 않은 감초 추출물과 거의 차이가 없었으며, 두 균주 모두 번데기의 첨가량이 증가할수록 liquiritigenin의 함량이 감소하는 경향이었다. 감초에 번데기의 첨가량 또는 추출 용매의 극성이 증가하면 liquiritin과 glycyrrhizin의 함량은 현저히 감소하였다. 이상의 결과로부터, cordycepin 함량은 C. militaris 균주로 liquiritigenin은 P. tenuipes로 발효시에 현저하게 증가하였으나, liquiritin과 glycyrrhizin은 감소하였다. 감초를 동충하초로 발효시에 번데기의 첨가는 주요 성분의 변화를 현저하게 유도하였다. 동충하초 발효 추출물은 NO생성 억제효과가 증가하였으며, 고극성 용매 추출물에서 그 효과가 현저하였다. 감초의 발효시에 생성된 cordycepin과 liquiritin, liquiritigenin 및 glycyrrhizin의 함량은 발효원으로서 첨가되는 번데기, 추출용매의 극성, 발효 균주의 종류 등에 따라서 현저한 차이가 있었다. 이러한 결과는 동충하초 균주를 이용한 기능성 식품 소재를 개발하기 위한 기초 자료로서 활용이 가능할 것으로 기대된다.
누에동충하초의 유효성분 증가 및 흡수력 향상을 위한 발효식품을 개발하기 위하여 유산균, 고초균, 낫토균, 효모 등 4종의 미생물을 이용하여 각 미생물을 사용할 수 있는 다양한 조합으로 단 발효와 복합 발효를 시도한 15가지의 모든 경우의 수를 미생물 접종 조건으로 하여 발효산물을 제조하였다. 각 조건의 발효산물의 당도, 환원당, 단백질 함량 등 기본 성분의 함량 변화와 총폴리페놀, 총플라보노이드, 항산화 활성, tyrosinase 저해활성, 혈전 용해 활성 등 건강식품 개발에 요구되는 항목들의 활성을 분석하였다. 그 결과 대부분의 발효산물에서 환원당과 단백질 등 함량은 다소 낮아졌으나 효모를 이용하여 발효한 발효산물에서는 당도가 높아져 단맛이 증가하였으며, 총 폴리페놀과 항산화 활성은 발효 전 누에동충하초에 비해 발효산물에서 증가를 보이지는 않았지만 총플라보노이드와 tyrosinase 저해활성 및 혈전용해 활성에서는 발효에 의해 증가효과를 나타냈다. 특히, 효모를 이용한 복합 발효균에서 대부분 활성의 증가를 나타냈으나 효모만을 이용한 단 발효에서는 그 활성의 증가를 확인할 수 없었다. 따라서 유산균과 효모를 이용한 복합 발효 조건에 대한 추가적인 연구를 통해 더욱 탁월한 건강기능효과를 가지는 누에동충하초 발효식품을 개발한다면 국민 건강 증진 및 양잠농가의 소득증대에도 기여할 것으로 기대한다.
본 연구에서는 동충하초 연구정보 구축 및 정보이용을 위한 효율성을 제고를 목적으로 Paecilomyces tenuipes 재배관리 요소와 Cordyceps 종의 특성분석에서 요구되는 주요 요소를 설정, 표준화하고자 하였다. 결과 Paecilomyces tenuipes 재배관리에 요구되는 주요 요소는 재배일정에 따라 누에사육과정, 버섯재배과정, 관리과정의 3항목으로 구분하였다. 누에사육 및 버섯재배과정은 3개 하부항목으로 세분하여 온도, 습도 경과일수를 조사하였다. 기타 항목으로는 사육도구, 소요장비 등이다. 동충하초 종별 특성조사 요소로는 일반적 균 특성과 분류학적 균 특성을 중심으로 14 Item, 41 Division으로 구분하였는데, 14 Item은 일반사항, 기주, 자낭각, 분생포자 등 구조물에 따라 구분하였으며, 14 Item에 관한 크기, 색상 등에 따라 41 Division으로 세분하였다.
버섯 균사체 배양물을 이용한 식초개발 결과는 다음과 같다. 버섯 균사체 배양물의 베타글루칸 함량 분석결과 현미에서는 29.2 mg/g이었으나 버섯 균사체 배양물에서 함량이 증가하여 상황 78.7 mg/g, 동충하초 46.6 mg/g, 노랑느타리 19.9 mg/g 순으로 나타났다. 또한 동충하초 배양물은 조지방과 베타글루칸 함량이 상대적으로 높고, 코디세핀도 0.34 mg/g 함유되어 있었다. 버섯 균사체 배양물 첨가에 따른 알코올 발효특성은 건조시료 중에서는 현미, 동충하초가 생시료 중에서는 노랑느타리의 알코올 생성능이 높았으며, 초산발효 시 산도는 건조시료에서는 노랑느타리가, 생시료에서는 현미의 산도가 높았다. 버섯 균사체 배양식초의 이화학적 특성 분석결과 건조시료 중 노랑느타리와 동충하초 식초가 산도가 높고 환원당 함량이 높은 것으로 나타났으며 기호도 평가 결과 노랑느타리와 동충하초 균사체 식초가 현미식초에 비해 기호도가 높았고 이취는 낮은 것으로 나타났다. 버섯 균사체 식초의 기능성분 분석결과 동충하초 식초는 폴리페놀이 우수하였고 또한, 코디세핀이 786 mg/L 함유되어 있으며, 노랑느타리 식초는 베타글루칸 함량이 20.9 mg/g으로 높은 것으로 나타났다. 본 연구에서 버섯 균사체를 활용한 발효식초 제조에 적합한 균으로는 동충하초와 노랑느타리가 적합한 것으로 나타났으며, 향후 적정 초산 발효기간, 보존 방법 등의 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 동충하초 균주를 이용하여 SDAY 배지 액체배양과 번데기배지 배양을 이용하여 $100{\sim}5,000\;ppm$ 농도에서 유기게르마늄 함유 동충하초 생산방법을 연구하여 게르마늄 동충하초 생산 가능성을 확인하였다. 액체배양과 번데기 배지 배양에서 게르마늄 첨가 농도를 100 ppm으로 조정했을 때, 생산되는 유기게르마늄의 양이 각각 442.4 ppm/g과 284 ppm으로 가장 높은 생산수율을 보여짐을 확인하였다. 또한 게르마늄의 양을 최대 5,000 ppm(액체배지)과 1,000 ppm(번데기배지)으로 첨가 했을때 각각 4,509.7 ppm/g과 1,058 ppm/g의 유기게르마늄이 생산 되어지는 것도 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 비추어 볼 때, 무기게르마늄이 동충하초가 생장함에 있어 영양물질로 공급되어 양질의 유기게르마늄으로 변환 생산 되어진다는 것을 보여주는 것으로 해석할 수 있었다. 또한 본 연구 개발의 결과로 얻어진 게르마늄 함유 동충하초는 기존의 동충하초 효능에 유기게르마늄이라는 약리활성 물질이 첨가됨으로써 기능성식품, 화장품 원료 및 의약품 원료로도 사용될 수 있을 것으로 사료되어진다.
일반성분 중 조회분 함량은 버섯이 균사체 보다 높은 조회분 함량을 보였다. 조단백질은 모든 시험구에서 19% 내외로 나타났고, 조지방 함량은 동충하초 균사체에서 가장 높았으며, 조섬유는 팽이버섯에서 가장 높게 나타났다. 가용성물질소물은 팽이버섯균사체와 동충하초균사체에서 60% 이상의 함량을 나타내었다. 각 시료별 총단백질과 총당의 구성 비율은 팽이버섯과 팽이버섯 균사체의 단백다당류의 구성이 다름을 확인하였다. 시료별 핵산관련물질 함량은 팽이버섯에서 5'-GMP, 5'-XMP, 5'-IMP순으로 높게 나타났고, 팽이버섯 균사체는 5'-XMP, 5'-GMP, 5'-IMP, 동충하초 균사체는 5'-XMP, 5'-IMP, 5'-GMP순으로 높게 나타났다. 모든시료에서 각각 17종의 아미노산이 검출되었다. 각 시료의 총 아미노산 함량을 살펴보면 팽이버섯 18,980 mg%, 팽이버섯 균사체 17,604 mg%, 동충하초 균사체 18,429 mg%로 나타났고 모든 시료에서 glutamic acid 함량이 가장 높았다. 유리아미노산 함량도 구성아미노산과 유사하게 팽이버섯, 팽이버섯 균사체, 동충하초 균사체 순으로 높게 나타났다. 본 실험결과 팽이버섯, 팽이버섯 균사체 및 동충하초 균사체는 핵산관련 물질과 아미노산 함량이 높게 나타나, 아미노산 함유 식품 개발에 적합한 자원으로 활용도가 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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