• 제목/요약/키워드: Solid-State Fermentation

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김치용기에서의 이산화탄소 농도 제어를 위한 주입 프로그램 조건 설정 (Programmed Conditions of Supplying Carbon Dioxide to Keep its Desired Concentration in Kimchi Container)

  • 안덕순;조민경;박수연;이동선
    • 한국포장학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.31-35
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    • 2019
  • Kimchi is a refreshing sour food which gives sour and carbonic acid taste of carbon dioxide produced during the fermentation process. So, carbon dioxide injection was tried to raise carbonic acid taste of kimchi stored in the airtight container. First, carbon dioxide injection times of a given gas supply system were determined experimentally to attain initial concentration of 80% for different solid/liquid ratios. Since carbon dioxide is dissolved in kimchi to decrease its concentration during storage, periodical carbon dioxide injection conditions were needed and determined to keep the $CO_2$ concentration above 70%. For the initial flushing to 80% $CO_2$ concentration in model system filled with water, the injection time ranged from 40 to 89 seconds for free volumes of 2-8 L. $CO_2$ injection conditions for the under-ripened storage at $10^{\circ}C$ consisted of longer time at more frequent cycles for watery kimchi than for Chinese cabbage kimchi. At $0^{\circ}C$ of subsequent ripened stage storage of watery kimchi, the periodical injection at 3 hour interval was required because of continuous dissolution of carbon dioxide. However, Chinese cabbage kimchi did not require subsequent $CO_2$ injection during the ripened state storage and needed only flushing to 80% $CO_2$ at time of the container opening and closing. These results can be used as basic information for the programmed control of $CO_2$ injection in the kimchi container system.

우뭇가사리로부터 레불린산 생산공정을 위한 2단 산 가수분해 (Production of Levulinic Acid from Gelidium amansii Using Two Step Acid Hydrolysis)

  • 김준석
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제51권4호
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    • pp.438-442
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    • 2013
  • 현재 1,2세대 바이오매스에 비해 상대적으로 값싸며 대량생산이 가능한 3세대 바이오매스인 해조류를 이용하여 다양한 바이오화합물 생산에 관한 연구들이 주목받고 있다. 이러한 이유는 해조류는 다른 바이오매스에 비해 빨리 자라나고, 큰 장비 없이도 쉽게 수확할 수 있다는 장점뿐만 아니라 다양한 화합물로 전환할 수 있는 당이 풍부하고 공정을 통해 쉽게 전환할 수 있기 때문이다. 이러한 해조류부터 다양한 바이오화합물을 생산하는데 있어서 한 가지로 resins, plasticizers, textiles, animal feed, coatings, antifreeze의 상업화된 공정에 사용할 수 있는 레불린산(levulinic acid)이 있다. 본 연구에서는 해조류로부터 효과적으로 레불린산을 생산하는데 있어서 온도, 시간, 산의 농도의 실험조건과 2단 산 처리 공정(two step acid treatment)을 통해 생산을 최적화 하는 조건을 탐색해 보았다. 첫번째 단계로는 상대적으로 저온에서 침지 공정을 통해 고상으로는 다양한 용도로 사용될 수 있는 셀룰로오스를 회수하고, 액상으로는 갈락토오스를 회수하였다. 2번째 단계로는 고온에서 회분식 공정을 통해 갈락토오스를 레불린산으로 전환하였다. 실험 결과 2단 산 처리 공정을 통해 초기바이오매스 기준 20.6%의 레불린산 수율을 확보하였다.

Pleurotus ostreatus 균사의 생장 촉진 효과를 나타내는 고온성 곰팡이의 특징 (The Characteristics of Thermophilic Fungi in Relation to Growth-Promoting Effect on the Mycelium of Pleurotus ostreatus)

  • 이호용;신창엽;김준호;김원록;이영근;장화형;송인근;현성희;민봉희
    • 한국균학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.97-102
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    • 2000
  • 느타리버섯의 균사 생장을 촉진시키고 병원성 균류의 생장을 억제하므로 느타리버섯의 생산을 증가시키는 고온성 미생물을 분리하고 그 원인을 생화학적으로 조사하였다. 느타리버섯 배지로부터 분리한 7종의 고온성 곰팡이에서 모두 lignin 분해 활성 능은 확인되지 않았고, xylanase 분해능은 모든 분리 균에서 확인되었으며, 특히 H. grisea var. thermoidea와 Sepedonium sp. S-2 분리균류에서 높은 활성을 나타내었다. Cellulose 배지에서 균사 생장은 나타났으나 그 분해는 확인 할 수 없는 반면 MUF-test로 확인한 세포외 분비 cellulase의 활성도는 Sepedunium sp. S-2와 S-5에서 가장 높은 활성을 나타내었다. 이들 두 균류는 느타리버섯 생장을 50%증가시켰으며, 푸른곰팡이병 원인균인 Trichoderma sp. SJG-51에 대한 생장억제효과도 나타내었다 이상의 결과로 보아 고온성 곰팡이 Sepedonium sp. 일부는 느타리버섯 재배 시 배지의 물성변화를 일으키는 효소를 분비하여 버섯 생장률 증가 및 유해균류의 생장을 억제하였다 따라서 느타리버섯 배지 제조에 있어 이들 고온성 곰팡이들이 매우 유용할 것으로 판단된다.

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Bacillus subtilis PUL-A로부터 생산된 Biopolymer 응집제의 물리화학적 특성 (Physicochemical Properties of a Biopolymer Flocculant Produced from Bacillus subtilis PUL-A)

  • 류미진;장은경;이삼빈
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.203-209
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    • 2007
  • 비지로부터 분리한 Bacillus subtills PUL-A 균주를 이용한 비지발효물로부터의 biopolymer flocculant 생산은 glutamate 함량이 5% 첨가한 후 $42^{\circ}C$에서 24시간동안 발효하는 경우에 PGA 생산량은 52.2g/kg으로 최대를 나타내었다. 부분 정제된 biopolymer flocculant의 PGA의 함량은 87%이었으며, 분자량은 $1.3{\times}10^6$ dalton 이상을 나타내었다. PGA의 pH 변화에 따른 점조도는 pH 6을 기준으로 산성 쪽으로 갈수록 급격하게 감소하였으나, 분자량의 변화는 거의 나타나지 않았다. Bioflocculant의 유동특성은 농도가 증가할수록 전단속도가 증가되어 전형적인 의가소성 흐름특성을 나타내었으며, 항복력도 증가하였다. Bioflocculant 용액의 점조도 값은 pH가 높을수록 열에 상당히 안정하였으나 열처리온도 및 시간이 증가할수록 pH에 따라 급격하게 감소하였다. Kaolin clay suspension을 이용한 응집활성에서 bioflocculant의 농도가 15 mg/L 일 때 최대 응집활성을 나타내었으며, 응집활성은 $Ca^{2+}$을 첨가할 때 가장 높게 증가하였으며 최적 농도는 4.5mM로 나타났다. 그러나 3가 양이 온인 $Fe^{3+}$을 첨가할 경우는 응집활성이 급격하게 감소하였다. 응집활성은 pH 5에서 가장 높게 나타났으며, $60{\sim}100^{\circ}C$에서 열처리함에 따라 응집활성은 급격하게 감소하였다. 또한 저분자량의 PGA보다는 native 고분자량의 PGA가 응집활성에 매우 효과적인 것으로 나타났다.

고초균에 의한 비지 발효물을 첨가한 쿠키의 품질특성 연구 (Quality Characteristics of Cookies Fortified with Soymilk Cake Fermented by Bacillus subtilis GT-D)

  • 류미진;김혁일;이삼빈
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제36권8호
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    • pp.1070-1076
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    • 2007
  • 재래청국장에서 분리된 Bacillus subtilis GT-D균주를 이용하여 생비지에 탈지대두미세분말(DSF), 뽕잎, 클로렐라 및 녹차를 첨가하여 비지발효물을 제조하였다. 비지발효물에서는 생비지에 비하여 점질물이 생성되면서 식이섬유 함량이 6배 정도 증가되었으며, tyrosine 함량이 크게 증가되었다. 부원료를 첨가한 비지발효물은 protease, amylase 및 혈전분해효소 활성이 크게 증가되었으며, 풍미 개선 효과도 나타났다. 또한 비지발효물을 첨가하여 제조한 쿠키의 색도 측정 결과 첨가하지 않은 대조군에 비하여 유의적인 차이는 없었으나 대조군이 69.45로 다소 밝게 나타났다. 쿠키의 퍼짐성은 부원료를 첨가하지 않은 비지발효물이 섞인 쿠키에서 9.07로 가장 높았으며 부원료를 첨가한 비지발효물로 제조한 쿠키에서는 다소 낮게 나타났다. 쿠키의 경도는 비지발효물이 첨가되지 않은 대조군에서 8,975 g으로 가장 높게 나타났고, 부원료 첨가 비지발효물로 제조한 쿠키에서는 경도가 유의적으로 낮게 나타났다. 특히, 클로렐라 함유 비지발효물로 제조한 쿠키의 경도가 3,618 g으로 가장 낮게 나타내었으며, 가장 높은 바삭거림을 보였다. 쿠키의 관능검사평가에서는 부원료를 첨가하지 않은 비지발효물로 제조된 쿠키의 선호도가 가장 높았으며, 뽕잎과 클로렐라 함유 비지발효물 순으로 나타났다.

유용식용 균주에 의한 발효 누에분말의 이화학적 특성과 생리활성 (Biological Activity and Biochemical Properties of Silkworm (Bombyx mori L.) Powder Fermented with Bacillus subtilis and Aspergillus kawachii)

  • 차재영;김용순;안희영;강민정;허수진;조영수
    • 생명과학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.81-88
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    • 2011
  • 누에 분말을 이용하여 B. subtilis 및 A. kawachii 균주에 의한 고체 발효를 통해 얻어진 발효 누에분말의 발효시간에 따른 이화학적 특성(단백질 함량 및 단백질 분해 패턴) 및 생리활성 효과(항산화 작용, 환원력 및 혈전용해 활성)를 평가하였다. 누에 단백질 함량과 항산화 활성은 B. subtilis 및 A. kawachii 두 균주 발효 모두 12일째에 가장 높았으며, 발효시간 증가와 함께 증가하는 경향을 보였다. 발효 누에분말의 환원력은 B. subtilis 균주 발효에 의해서는 6일째에 A. kawachii 균주 발효에 의해서는 12일째 가장 높은 것으로 나타나 균주간에 차이가 있었다. 혈전 분해 활성은 B. subtilis 및 A. kawachii 두 균주 발효 모두 6일째에 가장 높았으며, 이러한 효과는 B. subtilis 발효 누에분말보다는 A. kawachii 발효 누에분말에서 더 높았다. SDS-PAGE상의 단백질 패턴 분석에서는 66-97 kDa 크기의 단백질 밴드가 B. subtilis 발효에 의해서는 발효 초기인 3일째 대부분 분해가 일어났으나, A. kawachii 발효 누에분말에서는 발효 3일째부터 차츰 분해되기 시작하여 12일째 분해가 대부분 이루어졌다. 따라서 미생물을 이용한 발효 누에에서 특정의 생리활성 작용을 기대하기 위해서는 사용하는 균종에 따라 발효 기간이 달라져야 한다는 것을 시사하였다.

포제 및 발효 가공에 따른 오미자와 구기자 물 추출물의 항염증 및 숙취해소 효과 (Anti-inflammation and hangover relief effects of Schisandra chinensis (SC) and Lycium chinense (LC) water extracts depending on drug processing and fermentation)

  • 김하림;김상준;김솔;김홍준;정승일;유강열;김선영
    • 대한한의학방제학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.295-306
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    • 2018
  • Schisandra chinensis (SC) and Lycium chinense (LC) were widely distributed in Asia and the fruit has been used traditionally for medicinal herbs. The processing method was solid-state fermentation using Aspergillus oryzae for 48 h after stir-frying treatment at $220^{\circ}C$ for 12 min. In this study, in vitro the anti-inflammatory effect and in vivo hangover reduction were compared to unprocessed SC and LC water extract. Anti-inflammatory effects have been evaluated in pro-inflammatory mediators which were secreted by lipopolysaccharide (LPS)-induced RAW 264.7 macrophages. Nitric oxide (NO) was determined using Griess reaction. Proinflammatory cytokines such as tumor necrosis factor $(TNF)-{\alpha}$ and interleukin $(IL)-1{\beta}$ were measured by enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). Alcohol dehydrogenase (ADH) and acetaldehyde dehydrogenase (ALDH) activities were compared to processed SC or LC and mixtures thereof (1:1). In vivo study was compared to hangover relief in alcohol-fed mice. After administering a mixture of SC and LC (300 mg/kg) water extract (1:1), mice were fed 3 g/kg of ethanol. Serum was collected at 1, 3, and 5 h intervals to analyze ethanol and acetaldehyde levels using a colorimetric assay kit. The processed SC and LC water extracts compared to raw materials significantly inhibited LPS-induced NO and inflammatory cytokine production in RAW 264.7 cells. The results of the hangover mouse model are also consistent with anti-inflammatory effects. These results suggest that processed SC and LC extracts may be functional materials for the treatment of inflammation and hangover.

가축분뇨액비저장조 침전물 퇴적 방지를 위한 2류체 제트노즐식 교반장치 개발에 관한 연구 (Development of a 2-fluid Jet Mixer for Preventing the Sedimentation in Livestock Liquid Manure Storage Tank)

  • 유병기;홍종태;김혁주;권진경;오권영;박병곤
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.207-220
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    • 2012
  • 본 연구에서 고형침전물이 누적되어 쌓이는 것을 효과적으로 부유시키고 혼합하여 미세한 공기방울이 액비에 접촉함으로서 발효촉진을 도모하고자 폭기식 2류체 제트노즐 설계조건 구명시험을 실시하여 1차 노즐과 2차 노즐 구경비 설정 및 1차 노즐에서의 액체의 적정 유속을 설정하고, CFD 이용 유동해석에 의한 노즐 분사구 위치를 설정하였다. 이 결과를 토대로 가축분뇨 액비저장조 침전물 교반장치를 제작하여 농가에 많이 보급되고 있는 200 ton 규모의 액비저장조에 설치하여 침전물 교반 성능을 평가한 결과는 다음과 같다. 1. 침전물 교반기의 설계조건 구명을 위해 2류체 노즐을 공시하여 시험한 결과 1차 노즐과 2차 노즐의 구경비를 1:2로 한 상태에서 1차 노즐의 유속을 12.3 m/s 이상으로 하여야 기체 기포의 미세화가 가능한 것으로 판단되었다. 2. 컴퓨터유동해석을 한 결과 노즐의 설치간격을 같게 하는 것이 노즐당 담당부피를 같게 설치하는 것보다 효율적인 것으로 분석되었다. 3. 설계요인 시험과 유동해석을 토대로 4개의 노즐이 일자형 관에 설치된 침전물교반 장치를 제작 200톤 저장조에 설치 가동시험을 실시하였다. 먼저, 전체 평균 TS와 VS가 각각 23.4 g/L, 15.5 g/L인데 반하여, 교반 전 40 cm 이상 높이의 TS 및 VS가 평균 21.1 g/L, 13.3 g/L으로 교반기를 가동하지 않는 경우는 많은 고형물이 바닥에 가라앉아 있음을 알 수 있다. 또한, 가동 후 45분이 경과한 후에는 TS와 VS 모두 전체 평균과 동일한 값을 나타내고 있어 침전물들이 충분히 부유되어 혼합됨을 확인할 수 있다. 액체제트 분사교반 45 분후에 평균 23.5 g/L, 15.5 g/L로, 액체-기체 2류체 노즐 사용시 23.6 g/L, 14.9 g/L로 증가한 것은 교반 전에 바닥에 침전되어 있던 고형물들을 부유시켜 교반 혼합하는 것이 가능한 것으로 판단되었으며, 호기발효를 고려하지 않은 균일도 측면에서는 액체제트를 사용한 것이 보다 균일한 것으로 나타났다. 4. 침전물 교반기의 가동주기를 알아보기 위해 가축분뇨의 교반을 중지하였을 때 2시간 후에도 0.4 m 높이에서 TS 및 VS가 증가하고 있어 교반정지 간격을 2시간으로 주어도 교반기 운영에는 큰 지장이 없을 것으로 판단된다.

Characterization of Homocysteine ${\gamma}$-Lyase from Submerged and Solid Cultures of Aspergillus fumigatus ASH (JX006238)

  • El-Sayed, Ashraf S.;Khalaf, Salwa A.;Aziz, Hani A.
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제23권4호
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    • pp.499-510
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    • 2013
  • Among 25 isolates, Aspergillus fumigatus ASH (JX006238) was identified as a potent producer of homocysteine ${\gamma}$-lyase. The nutritional requirements to maximize the enzyme yield were optimized under submerged (SF) and solid-state fermentation (SSF) conditions, resulting in a 5.2- and 2.3-fold increase, respectively, after the last purification step. The enzyme exhibited a single homogenous band of 50 kDa on SDS-PAGE, along with an optimum pH of 7.8 and pH stability range of 6.5 to 7.8. It also showed a pI of 5.0, as detected by pH precipitation with no glycosyl residues. The highest enzyme activity was obtained at $37-40^{\circ}C$, with a $T_m$ value of $70.1^{\circ}C$. The enzyme showed clear catalytic and thermal stability below $40^{\circ}C$, with $T_{1/2}$ values of 18.1, 9.9, 5.9, 3.3, and 1.9 h at $30^{\circ}C$, $35^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, and $60^{\circ}C$, respectively. Additionally, the enzyme $K_r$ values were 0.002, 0.054, 0.097, 0.184, and 0.341 $S^{-1}$ at $30^{\circ}C$, $35^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, and $60^{\circ}C$, respectively. The enzyme displayed a strong affinity to homocysteine, followed by methionine and cysteine when compared with non-S amino acids, confirming its potency against homocysteinuria-related diseases, and as an anti-cardiovascular agent and a specific biosensor for homocysteinuria. The enzyme showed its maximum affinity for homocysteine ($K_m$ 2.46 mM, $K_{cat}\;1.39{\times}10^{-3}\;s^{-1}$), methionine ($K_m$ 4.1 mM, $K_{cat}\;0.97{\times}10^{-3}\;s^{-1}$), and cysteine ($K_m$ 4.9 m M, $K_{cat}\;0.77{\times}10^{-3}\;s^{-1}$). The enzyme was also strongly inhibited by hydroxylamine and DDT, confirming its pyridoxal 5'-phosphate (PLP) identity, yet not inhibited by EDTA. In vivo, using Swiss Albino mice, the enzyme showed no detectable negative effects on platelet aggregation, the RBC number, aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, or creatinine titer when compared with negative controls.

동충하초균주로 발효한 감초의 주요성분 함량 변화 및 NO 생성 억제 효과 (Changes in Cordycepin and Liquiritigenin Content and Inhibitory Effect on NO Production in Fermented Licorice and Dongchunghacho)

  • 왕자옥;이매;이커;손병구;강점순;이용재;박영훈;김선태;정재철;이영근;최영환
    • 생명과학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.57-66
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    • 2017
  • 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.