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JKFN Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition



Online ISSN 2288-5978

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Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52(7): 722-732

Published online July 31, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.7.722

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

Ginsenosides and Lignan Contents during the Fermentation Process of White Ginseng Extract: A Study Comparing the Altered Contents according to the Amount of Schisandra chinensis Baillon Supplementation

Sun Ick Kim , Moo Geun Jee , Yong Chan Park , Min Hee Kim , Won Suk Jang , A Reum Kwon , Bong Jae Seong , and Ka Soon Lee

Ginseng & Medicinal Plant Research Institute, Chungnam Agricultural Research and Extension Services

Correspondence to:Ka Soon Lee, Ginseng & Medicinal Plant Research Institute, Chungnam Agricultural Research and Extension Services, 31, Daesan-gil, Jewon-myeon, Geumsan-gun, Chungnam 32723, Korea, E-mail: lkasn00@naver.com

Received: March 20, 2023; Revised: April 19, 2023; Accepted: April 25, 2023

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

To increase the content of ginsenosides and antioxidant activity in white ginseng (WG), the extraction process was supplemented with Schisandra chinensis Baillon (SCB), followed by lactic acid fermentation. Heat sterilization of 40-fold WG extract without SCB (WGS1-40) at 121°C for 20 minutes provided ginsenosides Rg3, 20R-Rg3, and Rg5 at 4.12±0.08 mg/g, 3.51±0.03 mg/g, and 18.86±0.08 mg/g, respectively, in lyophilized WGS1-40. Total ginsenoside content increased approximately 2-fold, from 25.06±0.08 mg/g before sterilization to 53.12±0.56 mg/g. Total lignan content in lyophilized SCB-40 by sterilization slight decreased to 8.31±0.21 mg/g from 9.15±0.38 mg/g before sterilization. The pH of the extract obtained by adding 10% of SCB to WG (WGS3-40) was 4.46±0.08, and the number of lactic acid bacteria colonies determined was 4.52 (±0.08)×109 CFU/mL. The total ginsenoside content of WGS3-40 increased from 67.16±1.98 to 72.77±1.13 mg/g after fermentation. The major ginsenosides (Rg3, 20R-Rg3, and Rg5) increased from 6.96±0.05 mg/g, 6.62±0.04 mg/g, and 30.72±1.82 mg/g, respectively, to 7.80±0.01 mg/g, 7.23±0.05 mg/g, and 34.30±1.28 mg/g, respectively. Post-fermentation, the Rg3, 20R-Rg3, and Rg5 contents of WGS3-40 increased about 1.86 times compared to WGS1-40, and the total ginsenoside content increased about 1.28 times. Supplementation with SCB reduced lignans by heat treatment, and there was no increased effect by fermentation. In addition, the fermented product of WGS3-40 showed improved DPPH radical scavenging activity compared to WGS1-40.

Keywords: white ginseng extract, Schisandra chinensis Baillon, lactic acid fermentation, ginsenosides, lignans

인삼(Panax ginseng C. A. Meyer)은 오갈피나무과(Araliaceae) 인삼속(Panax)에 속하는 다년생 초본류로 수천 년 동안 사용되어 온 대표적인 약용식물이며(Son과 Ryu, 2009), 2005년 식품의약품안전처에서 건강기능성 식품 원료로 인증을 받아 국내에서 건강기능성 식품 중 가장 높은 매출액을 보이는 작물이다(MFDS, 2020). 식품의약품안전처 식품안전나라(MFDS, 2015, 2017)의 건강기능성 원료별 정보에서는 기능성 원료인 인삼 및 홍삼에 대해 다음과 같이 정의하였다. 인삼은 ‘말리지 아니한 수삼, 수삼을 햇볕・열풍 또는 기타 방법으로 익히지 아니하고 말린 백삼, 수삼을 물로 익혀 말린 태극삼 등의 원료로, 홍삼은 수삼을 증기 또는 기타 방법으로 쪄서 익혀 말린 것을 원료로 각각 분말화, 물이나 주정 혹은 물・주정 혼합물로 추출 여과하여 농축 및 식용미생물로 발효하여 제조, 원재료를 주정으로 추출하여 여과 농축한 것이 각각 인삼 및 홍삼이다’라고 정의하고 있다. 상기 인삼이라고 정의한 것을 토대로 보면 수삼을 세척하여 건조한 것은 엄격히 백삼이라 할 수 있다. 이러한 인삼은 진세노사이드 Rg1과 Rb1의 함량으로 면역력 증진 및 피로 개선(3~80 mg), 뼈 건강(25 mg) 및 간 건강(28.8 mg)에 도움을 줄 수 있는 것으로 일일섭취량을 제시하고 있다(MFDS, 2015). 또한 홍삼은 건강기능성 성분의 함량으로 진세노사이드 Rg1, Rb1 및 Rg3를 합하여 2.5 mg/g 이상 함유하고 있어야 하며 면역력 증진 및 피로 개선(3~80 mg), 혈소판 응집억제를 통한 흐름, 기억력 개선 및 항산화에 도움(2.4~80 mg), 갱년기 여성의 건강(25~80 mg)에 도움을 줄 수 있는 것으로 일일섭취량을 제시하고 있다(MFDS, 2017). 이처럼 진세노사이드 중 Rg3의 함량을 추가하여 백삼과 홍삼을 차별화하여 제품을 생산 및 소비하고 있다.

이러한 인삼은 약용으로 애용해오던 시기부터 홍삼보다 백삼이 소비도가 낮은 편이다. 특히 홍삼은 수삼을 증숙하여 건조하는 물리적 처리에 의해 수삼의 주된 진세노사이드인 Rg1과 Re의 C-20 위치에 결합한 당이 이탈하거나, C-20 위치의 수산기의 이성화에 의해 Rg3, Rk1, Rg5 등의 신생 사포닌이 생성(Jin 등, 2012)됨으로써 생성되는 갈변 물질에 의한 항산화 활성, 신생 진세노사이드 중 Rg3 생성에 의한 항암 활성 등의 기능성이 추가되는 연구 보고에 의하여 백삼에 비해 우수하다는 소비자들의 인식도가 높아 소비도가 높은 편이다(Jang 등, 2016; Kim 등, 2011; Lee 등, 2006a; MFDS, 2020). 그러나 백삼도 추출 시 산도 조절 및 균질화 처리에 의해 백삼 내에 함유된 진세노사이드, 단백질 및 산당체의 함량을 높였다고 보고하고 있다(Kim 등, 2022a).

오미자는 신맛, 단맛, 매운맛, 쓴맛 및 짠맛 등 5가지 맛의 조화로 특유한 맛을 낸다고 ‘오미자’라고 불린다(Kim 등, 2015). 오미자는 식용 및 약용으로 애용되고 있으며(Chang 등, 2005), 주요 리그난 물질을 약 40여 종 함유하고 있어 암세포사멸 및 면역력 증가(Lee 등, 2009; Park 등, 2004), 항산화 효과(Chae 등, 2005), 간보호 효과(Heo, 2006), 항우울 효과(Kang 등, 2014), 신장 독성 억제 효과(Park과 Choung, 1998), 항염 활성(Guo 등, 2008; Oh 등, 2010), 혈소판응집 억제 효과(Kim 등, 2010) 등 인삼 못지않은 기능성을 가지고 있다. 이로 인해 예전부터 오미자는 백삼, 맥문동과 함께 여름철 기와 진액을 보하여 탈진을 막아주는 보약인 생맥산의 원료로 이용되어 왔다(Lee 등, 1990). 따라서 오미자는 백삼과 잘 어울리는 약재의 하나로 볼 수 있다. 최근 백삼의 기능성을 향상시키기 위하여 백삼에 잔대 잎을 소량 첨가하여 항산화 활성이 크게 증가하였다(Kim 등, 2022b)는 연구도 보고되고 있다. 특히 오미자는 5가지 맛 중 신맛이 강한 것이므로 이를 백삼 추출 시 혼합 추출할 경우 백삼 추출물의 pH에 영향을 주어 진세노사이드 및 기타 유용 물질의 추출이 더 향상될 것(Kim 등, 2022a)으로 생각된다.

따라서 본 연구는 백삼 제품의 품질을 향상시켜 소비를 촉진하기 위해 오미자를 혼합 추출하는 과정과 젖산발효 하는 과정에서 백삼 내 진세노사이드의 조성 및 함량이 변화하는 결과와 혼합 추출액을 이용하여 젖산발효를 행하는 과정에서 백삼 내의 진세노사이드 조성의 변화 및 오미자 내 시잔드린 조성의 변화를 분석하였다. 그 결과 오미자를 첨가한 백삼 추출물을 이용하여 젖산발효 제품을 제조할 경우 홍삼으로 홍삼 추출액을 제조하지 않고도 홍삼 특유 사포닌을 만들 수 있어 백삼을 이용한 다양한 제품개발의 가능성이 있기에 이를 기초자료로 제공하고자 한다.

실험재료

본 연구에 사용한 오미자(Schizandra chinnensis Baillon)는 충남 청양군 운곡면 포장에서 재배, 수확된 열매를 분양받아 세척한 후 동결건조하여 분말화한 다음 2±1°C의 온도에서 저장하면서 사용하였고, 백삼은 충남 금산군 소재 충남농업기술원 인삼약초연구소에서 4년근 재래종 인삼을 2021년 10월 말에 수확하여 세척한 후 동결건조한 것을 분말화하여 2±1°C의 온도에서 저장하면서 사용하였다.

젖산발효 사용 균주 및 배지

실험에 사용한 젖산 균주는 건강기능식품 품목으로 생산 유통되는 8종 알파혼합유산균-엘(L)2(메디오젠)를 사용하였다. 이 제품은 고시형으로 Lactobacillus plantarum(25%), Lactobacillus casei(20%), Lactobacillus rhamnosus (20%), Bifidobacterium longum(10%), Bifidobacterium bifidum(10%), Streptococcus thermophilus(5%), Lactobacillus acidophilus(5%), Lactobacillus fermentum(5 %)으로 혼합된 젖산 균주로 프로바이오틱스 수로는 분말 g당 4.0×1011 CFU 이상인 제품을 사용하였다. 또한 실험에 사용한 배지는 Lactobacilli MRS agar(Difco Co.)와 Lactobacilli MRS broth(Difco Co.)를 사용하였다.

백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출물 조제

오미자를 첨가한 백삼 추출물 조제를 위해 백삼 대비 오미자를 0, 5, 10 및 15%(w/w)로 혼합한 백삼 분말과 백삼을 첨가하지 않은 오미자 분말에 20배 및 40배의 물을 가한 후 85°C의 온도에서 6시간을 550 rpm의 속도로 stirring 하여 추출하였다. 그 후 거즈로 1차 여과한 다음 원심분리(8,000×g에서 20분간)하고 그 상등액을 추출물로 사용하였다(Kim 등, 2022a; Lee 등, 2006b).

백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출물의 젖산발효

상기 백삼, 5%, 10% 및 15% 오미자를 첨가한 백삼 및 오미자 물 추출물은 각각 121°C에서 20분간 멸균 처리하였다. 젖산균 접종은 8종 알파혼합유산균-엘(L)2(메디오젠)를 추출액 100 mL당 0.1 g(4.0×1011 CFU/g)의 양으로 첨가하여 35±1°C의 온도에서 60시간 발효시키면서 발효 0, 12, 24, 36, 48 및 60시간 중 발효 특성을 조사하는 데 발효물을 이용하였다.

백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출물 및 추출 발효물의 pH 측정

오미자 첨가 백삼 추출물 및 발효물의 pH는 pH meter (Orion Star A211 Benchtop pH Meter, Thermo Scientific)를 이용하여 측정하였다.

백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출물의 젖산발효 특성

발효 특성 조사는 발효 시간에 따른 발효물의 pH 변화 및 미생물의 생육도 변화를 조사하였다. pH의 변화는 발효물을 일정량 취하여 pH meter로 측정하였고, 미생물의 생육도는 MRS agar 배지에 발효 시간, 즉 0, 12, 24, 36, 48 및 60시간 배양에 따른 발효물의 일정량을 취해 멸균수로 1.0×105배 희석한 후 발효 희석액을 50 μL씩 분주하여 균일하게 도말한 다음 형성된 colony 수를 측정하여 colony forming unit으로 비교 표현하였다.

백삼, 오미자 첨가 백삼 추출물 및 추출 발효물의 진세노사이드 함량과 리그난류 함량 측정

백삼, 오미자 첨가 백삼, 오미자 추출물 및 추출 발효물의 진세노사이드 함량과 리그난류의 함량은 추출물 및 추출 발효물을 동결건조하여 건조물 0.1 g에 70% 메탄올 용매 10 mL를 가하여 용해시킨 후 membrane filter(0.20 μm pore size, Whatman Co.)로 여과한 뒤 HPLC로 정량 분석하였다. 사용한 HPLC 및 기타 분석조건은 Table 1과 같았다. 총 진세노사이드 함량은 진세노사이드 표준시약으로 Rg1을 포함하여 Rb1, Rb2, Rb3, Rc, Rd, Re, Rf, Rg2, Rg3, 20R-Rg3, Rg5, Rg6, Rh1, Rh2, Rh4, Rk1, F1, F2, F3, F4 및 compound K(Chengdu Biopurify Biochemicals Ltd.) 등 22종의 진세노사이드를 이용해 분석하여 총량을 정량하였다(Jo 등, 2011). 리그난류의 표준시약으로 schizandrin은 Sigma Chemical Co. 제품을 사용하였고, gomisin A, D, G, J, K3, N과 epigomisin O, angeloylgomisin H, schizandrin A, C, schizantherin A, B, pregomisin은 Chengdu Biopurify Biochemicals Ltd. 제품 등 14종의 표준품을 사용하여 분석 정량하였다(Lee 등, 2016b). 또한 시료로 사용된 백삼 내 진세노사이드 함량분석은 한국산업표준 추출법과 건강기능식품 기준 및 규격의 추출 방법(Lee 등, 2016a)에 의거 50% 메탄올을 백삼 대비 20배량을 가하여 초음파 추출기로 37°C에서 4시간 추출한 다음 80°C에서 1시간 환류 추출하였다. 오미자의 리그난류 함량분석은 Lee 등(2016b)의 방법을 이용하여 20배의 70% 메탄올을 첨가하여 80°C의 온도에서 3시간씩 환류 추출하여 그 여액을 원심분리한 다음 상등액을 membrane filter(0.20 μM pore size)로 여과하여 상기 방법으로 분석하였다.

Table 1 . High performance liquid chromatograph conditions for determination of characteristics compounds in white ginseng extract supplemented with Schisandra chinensis Baillon (SCB) and SCB

GinsenosidesLignans
InstrumentAgilent 1200 (Agilent Technologies)
Detector (nm)DAD detector (G1315D, Agilent Technologies)
Wavelength (nm)203203, 215, 220
ColumnZORBOX Eclipse XDB-C18 (4.6×150 mm, 5 μm, Agilent Technologies Inc.)YMC Pro C18 RS (4.6 mm×150 mm, 5 μm, YMC Co., Ltd.)
Column temp. (°C)2040
Mobile phaseGradient, A (water):B (acetonitrile) → 0 min (B 20%), 10 min (B 20%), 25 min (B 24%), 30 min (B 33%), 42 min (B 37%), 57 min (B 80%), 58 min (B 100%), 68 min (B 60%), 70 min (B 20%), post time 5 minGradient, A (water):B (acetonitrile) → 0 min (B 55%), 22 min (B 55%), 26 min (B 80%), 35 min (B 80%), 40 min (B 55%), post time 5 min
Flow rate (mL/min)11
Inject volume (μL)1010


백삼, 오미자 첨가 백삼 추출물 및 추출 발효물의 DPPH 라디칼 소거능

백삼, 오미자 첨가량에 따른 백삼 및 오미자 추출 발효물의 발효과정에서 가장 발효가 잘 이루어진 처리구(WGS3-40)에 대하여 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) 자유라디칼 소거능을 측정하였다. 이때 시료는 각각의 조건에서 추출한 추출물, 가압 살균한 추출물 및 발효물을 동결건조한 것으로, 동결건조물 시료 0.1 g을 물과 70% 메탄올 용액으로 각각 10 mL에 용해하여 실험액으로 사용하였다. 즉, DPPH 라디칼 소거능은 1.5×10-4 M DPPH 용액 100 μL에 실험액 50 μL를 주입하여 30분간 방치한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하여 초기 흡광도에 대한 감소한 흡광도를 백분율로 표현하였다(Brand-Williams 등, 1995).

통계분석

모든 실험은 3회 이상 반복하였으며 실험으로부터 얻은 결과는 SPSS Statistics(ver. 21, IBM Inc.)를 사용하여 분석하였다. 결괏값은 실험군당 평균±표준편차로 표시하였고, 추출물 간의 유의성은 Duncan’s multiple range test를 실시하여 P<0.05 수준에서 검정하였다.

백삼 및 오미자 추출물의 발효 전 전처리과정 중 진세노사이드 및 리그난류 성분의 변화

백삼 및 오미자 추출물에 젖산균을 첨가하여 발효처리를 하기 전 추출물에 대한 멸균처리 과정에서 추출액의 유효성분인 진세노사이드와 리그난 성분의 변화를 분석한 결과 Table 2와 같았다. 백삼 40배 추출물(WGS1-40)의 가압살균 전과 가압살균 후 진세노사이드 성분의 변화를 보면, 가압살균 전 WGS1-40 추출물의 동결건조물에서는 백삼 내 주성분인 Rg1, Re 및 Rb1의 함량이 각각 4.46±0.01 mg/g, 5.34±0.01 mg/g 및 7.05±0.10 mg/g으로 백삼 건조물에 함유된 값과 비슷한 함량으로 높았고 Rc의 함량은 3.45± 0.04 mg/g으로 백삼 내에 함유된 함량보다 높게 나타남을 볼 수 있었다. 이러한 진세노사이드의 함량이 증가한 것은 본 추출물이 85°C에서 6시간 추출한 것으로 백삼 내에 함유된 말로닐계 진세노사이드가 열에 의해 분해되었기 때문인 것으로 생각된다(Oh 등, 2016). 또한 WGS1-40 추출물을 121°C에서 20분간 살균한 후 고압처리에 의한 진세노사이드의 변화를 보기 위해 같은 조건으로 동결건조한 후 성분을 분석한 결과 Rg1, Re, Rf, Rb1, Rc, Rb2 등이 감소한 것을 볼 수 있었고, 원료 백삼에 정량되었던 F1과 F3가 정량되었으며 Rd는 미미하게 증가한 값을 보였다. 그 외 백삼에서는 검출되지 않고 홍삼, 흑삼 및 발효삼에서 검출되는 주된 진세노사이드인 Rg3, Rg5 등 10종이 정량되었으며, 특히 Rg5가 급격히 생성됨을 볼 수 있었고 Rg3와 20R-Rg3, Rh1 등의 생성량도 많은 것을 볼 수 있었으며 Rg6, F4, F2, Rh4, Rk1 및 Rh2 등이 소량 생성함을 볼 수 있었다. 이는 Jin 등(2012)이 새로운 구증구포 방법으로 홍삼 가공 시 구증 중 8증에 의한 홍삼 제조 시 Rk1+Rg5의 함량이 17.69±0.09 mg/g까지 증가하였다고 보고한 것과 비슷한 값의 진세노사이드 함량을 보여주었다. 또 Yang 등(2006)은 고온고압 처리에 의한 수삼 내 사포닌의 안정성을 본 결과 130°C 이상의 온도에서 4시간까지는 수삼의 주된 사포닌이 불안정하여 감소하지만, 신생 진세노사이드의 생성으로 총 진세노사이드 함량이 증가한다고 보고하였는데 이와도 유사한 결과를 보여주었다. 또한 Kim(2012)은 홍삼 수용액을 121°C의 온도에서 15분간 살균처리할 경우 Rg1과 Rb1의 함량은 감소하고 Rg3의 함량이 무살균 처리 대비 2배 이상 증가하였다고 보고하였으며 살균온도와 처리시간에 따라 기존에 존재하고 있던 진세노사이드인 Rg1과 Rb1 내 당의 개열 분해로 Rg3의 함량이 증가한다고 하였다. 또한 Kim(2011)은 고온고압 처리로 Rb1, Rd, Rg3가 Rg5, Rk1으로 전환하지만, pH 2.7로 산처리 상태에서 121°C로 열처리하였을 때 Rg3가 Rg5로 전환되는 정도는 27.1%였고 열처리로 전환되지 않은 Rd에서 전환율이 58%로 전환되었으며 산 및 열처리 조건에 따라 Rg3와 Rg5로의 전환율이 다름을 보고한 바 있다. 본 연구에서는 백삼으로 상기의 본 연구와 같이 추출한 후 젖산발효를 하기 전 121°C에서 20분간 가압살균에 의한 것은 크게 총 진세노사이드 함량이 감소하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 단시간 내에 이와 같은 홍삼의 주된 진세노사이드인 Rg3와 Rg5의 함량을 크게 증가시킬 수 있음을 보여주고 있다. 이는 홍삼보다도 백삼 내에 Rg1과 Rb1의 함량이 높은 것을 감안하면 홍삼 수용액보다 백삼 추출액에서 더 많은 양의 Rg3와 Rg5를 만들어 낼 수 있음을 볼 수 있다. 따라서 백삼의 열수 추출물은 가압살균 처리로 많이 생성되는 진세노사이드 Rk1과 Rg5의 함량이 총 진세노사이드 함량 대비 35% 이상을 차지하고 있음을 볼 수 있다. Ponnuraj(2015)는 구증구포 인삼의 추출물이 Rk1과 Rg5의 함량이 높고 이 복합체 물질이 MIN-6베타 세포에서 tunicamycin(2 μg/mL)에 의해 유도된 ER스트레스를 현저하게 극복했다고 보고한 것과, 인슐린내성 3T3-L1 세포에서 잠재적인 보호 역할을 나타냈다고 보고한 것(Ponnuraj 등, 2014) 등을 고려하면 백삼 추출물을 단순히 가열살균 처리 과정에 의해 기능성을 더 향상시킬 수 있는 추출물로 만들 수 있을 것으로 생각된다.

Table 2 . Change of ginsenosides and lignans content by autoclaving on white ginseng (WG) and Schizandra chinnensis Baillon (SCB) extract

Ginsenosides (mg/g)WGS1-40WG (control)Lignans (mg/g)SCB-40SCB (control)
Non-autoclavedAutoclavedNon-autoclavedAutoclaved
Rg14.46±0.01a2.98±0.01c3.89±0.06b(+)-Schizandrin5.65±0.00b5.56±0.24b5.81±0.48a
Re5.34±0.01a3.49±0.02c4.50±0.06b(schizandrol A)
Rf1.60±0.12a1.23±0.05b1.10±0.00bGomisin DND0.01±0.000.01±0.01
Rb17.05±0.10a6.68±0.05b5.21±0.07cGomisin J0.16±0.01b0.14±0.01b0.40±0.20a
F3ND0.95±0.04a0.51±0.01bGomisin A0.83±0.02b0.73±0.19b1.54±0.67a
Rg20.32±0.01b0.75±0.05a0.21±0.02b(shzandrol B)
Rh1ND2.68±0.30Pregomisin0.22±0.01b0.03±0.01c0.42±0.10a
Rc3.45±0.04a0.83±0.02b0.91±0.04bAngeloylgomisin H1.10±0.24ab0.96±0.04b1.25±0.36a
Rb21.99±0.02a1.81±0.02b1.51±0.00cEpigomisin ONDND0.02±0.01
Rb30.21±0.00b0.70±0.03a0.29±0.03bGomisin G0.01±0.030.01±0.000.02±0.02
F1ND1.32±0.02a1.08±0.00bSchizanderin ANDND0.03±0.02
Rd0.63±0.00a0.68±0.01a0.37±0.01bSchizanderin B0.09±0.03b0.09±0.02b0.24±0.09a
Rg6ND0.21±0.02Gomisin K30.03±0.05b0.02±0.01b0.11±0.10a
F4ND0.57±0.00Schizandrin A0.21±0.01b0.14±0.02b1.01±0.19a
F2ND0.91±0.00Schizandrin B0.55±0.32b0.40±0.20b2.78±0.64a
Rh4ND0.35±0.00(gomisin N)
Rg3ND4.12±0.08Schizandrin C0.30±0.04b0.24±0.02b1.41±0.39a
20R-Rg3ND3.51±0.03
Rk1ND0.41±0.04
Rg5ND18.86±0.11
Rh2ND0.10±0.00
Total25.06±0.08b53.12±0.56a19.58±0.27cTotal9.15±0.38b8.31±0.21b15.05±0.52a

WGS1-40, lyophilizate of 40 times white ginseng water extract; SCB-40, lyophilizate of 40 times Schzandra chinnenesis Baillon extract.

All values are mean±SD of triplicate determinations (n=3).

Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.



오미자 40배 추출물(SCB-40)의 가압살균 처리 여부에 의한 리그난류의 성분 변화를 보기 위해 사용된 오미자 시료 내 리그난 물질을 분석한 결과, 주된 리그난 물질은 (+)-schizandrin으로 5.81±0.48 mg/g이었고 그 외 13종의 리그난 물질이 정량되어 총 15.05±0.52 mg/g의 함량을 보였다. 이는 Lee 등(2016b)이 보고한 오미자 내 리그난 함량과 거의 유사한 값을 보였다. SCB-40의 동결건조물에서도 가장 많이 정량된 것이 (+)-schizandrin으로 5.65±0.00 mg/g이었고 지용성 물질이긴 하지만 열수로 장시간 추출하였기 때문에 많은 양이 검출됨을 볼 수 있었다. Angeloylgomisin H, gomisin A 및 pregomisin은 약 50% 이상 추출됨을 볼 수 있었고, 그 외 미량만 검출된 gomisin D, epigominsin O 및 schizanderin A는 검출되지 않았다. 이 SCB-40 추출물에 발효처리를 하기 전 가압살균 처리를 행한 후 동결건조하여 리그난 물질을 분석한 결과, (+)-schizandrin을 포함한 대부분의 리그닌 물질이 소량 감소함을 볼 수 있었다.

이처럼 백삼 내 존재하는 진세노사이드의 성분 특성과 오미자 내 존재하는 리그난 물질의 성분 특성이 열처리로 다름을 볼 수 있었으며, 특히 백삼 내 존재하는 진세노사이드는 대부분 배당체 결합을 하고 있어 기타 진세노사이드가 신생 되는 특성이 나타나는 것을 볼 수 있었다(Oh 등, 2016; Yang 등, 2006).

발효 시간에 따른 백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출 발효물의 pH 변화

오미자 첨가 백삼 추출물에 혼합 젖산균을 첨가한 후 발효 시간에 따른 pH의 변화는 Fig. 1과 같았다. 발효처리 전 백삼(WGS1-20) 및 오미자(SCB-20) 20배 물 추출물의 pH는 각각 4.79±0.21 및 3.11±0.10이었고, 40배 추출물인 WGS1-40 및 SCB-40에서는 각각 5.04±0.18 및 3.20±0.11이었다. 오미자의 신맛성분 때문에 초기 추출액의 pH는 백삼 추출물보다 상당히 낮은 값을 보였다. 8종 혼합 젖산균을 첨가하고 발효한 결과 SCB-20 및 SCB-40 추출물에서는 pH의 변화가 거의 없었다. 백삼만의 추출물에서 20배 추출물인 WGS1-20의 발효물은 12시간 이후 급격히 낮아지는 현상이었고 40배 추출물인 WGS1-40에서는 발효 24시간 이후에 급격히 낮아지는 것을 볼 수 있었으며 WGS1-20의 발효물은 24시간 이후, WGS1-40의 발효물은 48시간 이후에는 거의 변화가 없었다. 또한 오미자를 첨가한 백삼 추출물에서는 오미자 첨가량이 많아질수록 발효 전 pH가 낮아지는 경향이었으며, 5% 및 10%의 오미자를 첨가한 20배 추출물인 WGS2-20 및 WGS3-20에서는 모두 발효 12시간 이후 pH가 급격히 감소하는 경향이었고 40배 추출액인 WGS2-40, WGS3-40 및 WGS4-40에서는 pH가 완만히 낮아지는 경향을 보였다. 그러나 WGS4-20 추출물은 발효 48시간까지 완만하게 pH가 낮아짐을 볼 수 있었다. WGS1을 비롯한 WGS2, WGS3 및 WGS4 모두 발효 48시간 이후는 pH의 감소가 나타나지 않았다.

Fig. 1. Changes of pH on white ginseng (WG) extracts by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB) during lactic acid bacteria fermentation. WGS1: WG100+SCB0, WGS2: WG95+SCB5, WGS3: WG90+SCB10, WGS4: WG85+SCB15, SCB: WG0+SCB100, -20 and -40: extracted with 20 and 40-fold distilled water for 6 h at 85°C.


발효 시간에 따른 백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출 발효물의 젖산균의 생육도 변화

오미자 첨가 백삼 추출물에 혼합 젖산균을 첨가한 후 발효 시간에 따른 젖산균 생육도는 Fig. 2와 같았다. 발효처리 전 백삼, 오미자 첨가별 백삼 및 오미자 물 추출물에 혼합 젖산균을 첨가한 후 발효 전 추출물 젖산균의 콜로니 수는 20배 및 40배 추출물 모두 0.36(±0.01)×109 CFU/mL였다. 발효 시간에 따른 젖산균 수는 오미자 100% 물 추출물(SCB)의 경우 젖산균의 콜로니 수가 발효 24시간째 20배 추출액의 발효물(SCB20)에서 0.4(±0.01)×109 CFU/mL였으며 발효 시간이 길어져도 젖산균 수는 증가하지 않은 것을 볼 수 있었다. 오미자 40배 추출물(SCB40)에서는 발효 48시간까지 크게 증가하지는 않았으나 0.46(±0.01)×109 CFU/mL의 콜로니 수로 미량 증가하였고 그 이후는 증가하지 않았다. 백삼 100% 추출물(WGS1)의 발효는 20배(WGS1-20) 및 40배 추출물(WGS1-40) 모두 12시간 이후에 급격히 증가하는 경향을 보여주었고 WGS1-20이 WGS1-40보다 젖산균 수가 더 증가하는 것을 볼 수 있었으며 발효 48시간 이후는 극미량 증가하는 것을 볼 수 있었다. 오미자를 첨가한 백삼 추출물에서는 10% 첨가 40배 추출물(WGS3-40)의 발효물에서 젖산균의 생육도가 가장 좋아 발효 48시간에 4.52(±0.08)×109 CFU/mL의 콜로니 수를 보였다. 그다음으로 오미자 10% 첨가구인 20배 추출물(WGS3-20)에서 생육도가 좋았으며 오미자 15% 첨가 백삼 추출물(WGS4)의 발효물에서는 WGS4-40이 WGS4-20보다 생육도가 소량 더 좋은 것을 볼 수 있었다. 이는 오미자 첨가량이 많을수록 Fig. 1에서 보는 바와 같이 발효 초기 전 pH 값이 40배 추출액보다 20배 추출액이 더 낮아 젖산균의 생육이 잘 이루어지지 않음을 볼 수 있었다. 이는 Fig. 1에서 pH 값이 3.5 정도를 나타낸 후 더 이상 내려가지 않는 것을 보면 젖산균의 생육은 일정한 값의 pH 값에 도달하면 더 이상 일어나지 않음을 볼 수 있었다(Hwang, 2008; Kim과 Choi, 2002).

Fig. 2. Changes of lactic acid bacteria growth on white ginseng (WG) extracts by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB) during lactic acid bacteria fermentation. WGS1: WG100+SCB0, WGS2: WG95+SCB5, WGS3: WG90+SCB10, WGS4: WG85+SCB15, SCB: WG0+SCB100, -20 and -40: extracted with 20 and 40-fold distilled water for 6 h at 85°C.


따라서 오미자를 첨가하여 백삼 추출물을 젖산발효 할 경우 젖산균의 생육도 및 젖산발효는 오미자를 10% 첨가하여 40배로 추출한 액을 이용하여 발효하였을 때 가장 적절한 것을 알 수 있었다.

젖산발효에 의한 백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출 발효물의 진세노사이드 성분의 변화

백삼, 오미자를 일정량 첨가한 백삼 및 오미자 추출물에 혼합 젖산균을 첨가하여 발효처리한 후 진세노사이드 성분의 변화를 조사한 결과 Table 3과 같았다. 백삼의 주된 성분인 Rg1, Re 및 Rb1과 미량 존재하는 대부분의 사포닌은 모두 감소하는 경향을 보였고 백삼에서 미량 존재하는 Rg2는 소량 증가하는 경향을 보였다. 그 외 홍삼, 흑삼 및 발효삼에서 많이 정량되는 사포닌인 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 성분이 가압살균 처리 과정에서도 증가하였지만 발효한 추출물에서도 소량씩 증가하는 경향을 보였다. 특히 Rg5의 경우 SCB를 첨가하지 않은 WGS1-40 추출물은 비 발효 시 18.86±0.11 mg/g에서 발효하였을 때 21.67±1.42 mg/g으로 많이 증가하는 것을 볼 수 있었다. 특히 오미자를 10% 첨가한 WGS3-40 추출물까지는 Rg1, Re 및 Rb1의 함량이 급격히 감소하는 반면 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 성분이 증가하는 것을 볼 수 있었다. WGS3-40 추출물의 발효 전과 후의 총 진세노사이드 함량은 동결건조물로 67.16±1.98 mg/g 및 72.77±1.13 mg/g으로 발효에 의해 증가하였으며, 주된 진세노사이드는 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5가 각각 6.96±0.05 mg/g, 6.62±0.04 mg/g 및 30.72±1.82 mg/g과 7.80±0.01 mg/g, 7.23±0.05 mg/g 및 34.30±1.28 mg/g의 함량을 보여 오미자를 첨가하지 않은 백삼 추출물(WGS1-40)에 비해 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 함량이 약 1.86배 증가하였고 총 진세노사이드 함량은 1.28배 증가하였다. 오미자를 15% 첨가한 WGS4-40 추출물은 Rg1, Re 및 Rb1의 함량뿐만 아니라 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 함량도 감소함을 볼 수 있었다. Fig. 1에서 보는 바와 같이 WGS4-40은 오미자를 15% 첨가하여 추출한 것으로 초기 pH가 4.24±0.06으로 pH가 낮아 백삼 내에 존재하는 주된 진세노사이드는 거의 소실되어 더 이상 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5가 생성되지 않음을 볼 수 있었다(Kong 등, 2009). 이는 Kim(2012)이 홍삼 수용액을 pH 및 살균온도에 따라 처리한 후 진세노사이드의 성분을 분석한 결과 pH가 낮을수록 살균온도가 높을수록 백삼의 주된 진세노사이드는 소멸하고 Rg3 및 Rh1 등의 진세노사이드가 증가하였으며, Kim(2011)은 산 및 가열처리에 의해 Rg3와 Rg5의 함량이 증가하였다고 한 것들과 같은 결과를 보여주고 있다. 또한 발효한 후 진세노사이드의 함량을 본 결과도 WGS2-40과 WGS3-40 추출물 모두 발효에 관여하는 진세노사이드인 Rg1, Re 및 Rb1 등이 존재하고 있어서 이들 진세노사이드를 젖산균이 발효 시 사용하여 소실되고 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 함량이 증가하는 것으로 볼 수 있다(Shin, 2010). 따라서 본 연구에서는 굳이 홍삼을 사용하지 않고 백삼 추출액으로도 살균처리온도와 처리시간에 의하여 홍삼 특유의 진세노사이드의 함량을 증가시킬 수 있었으며, 특히 오미자를 첨가함으로써 추출액의 pH가 낮아짐에 따라 진세노사이드의 함량이 높아짐을 알 수 있었고 젖산발효를 하는 과정에서 홍삼 특유의 사포닌 성분들의 함량은 젖산발효 처리 공정 중 살균처리 공정에 비해 미미하게 증가시킬 수 있었다.

Table 3 . Change of ginsenosides content by lactic acid bacteria fermentation on white ginseng (WG) extract by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB)

Ginsenosides (mg/g)WGS1-40WGS2-40WGS3-40WGS4-40WG (control)
Non-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermented
Rg12.98±0.01b2.73±0.03c1.65±0.02d1.61±0.03d0.82±0.01e0.65±0.00e0.13±0.00fND3.89±0.06a
Re3.49±0.02b3.23±0.06c1.96±0.01d1.68±0.01e0.80±0.03f0.61±0.00f0.10±0.00gND4.50±0.06a
Rf1.23±0.05b1.18±0.11b1.60±0.04a1.64±0.02a1.57±0.03ab1.64±0.01a0.31±0.06c0.15±0.01d1.10±0.00b
Rb16.68±0.05a6.40±0.16b2.57±0.07d2.53±0.18d0.90±0.01e0.58±0.01fNDND5.21±0.07c
F30.95±0.04f1.59±0.08e2.44±0.19d2.74±0.00c3.46±0.08b3.90±0.05a3.56±0.07b3.88±0.02a0.51±0.01g
Rg20.75±0.05e0.99±0.03d1.41±0.02c1.49±0.04bc1.63±0.02b1.84±0.03a1.63±0.01b1.76±0.02ab0.21±0.02f
Rh12.68±0.302.99±0.065.97±0.106.33±0.166.73±0.117.37±0.096.35±0.165.08±0.09ND
Rc0.83±0.020.79±0.02NDNDNDNDNDND0.91±0.04
Rb21.81±0.02a1.68±0.03ab0.51±0.03c0.44±0.02cNDNDNDND1.51±0.00b
Rb30.70±0.03aNDNDNDNDNDNDND0.29±0.03b
F11.32±0.02a1.29±0.01a0.45±0.01c0.39±0.01cNDNDNDND1.08±0.00b
Rd0.68±0.01a0.68±0.07a0.26±0.01bc0.19±0.02cNDNDNDND0.37±0.01b
Rg60.21±0.02c0.29±0.03c0.27±0.02c0.59±0.03b0.83±0.11a0.48±0.03bc0.76±0.04a0.19±0.01cND
F40.57±0.00d0.66±0.03d1.22±0.01c1.14±0.06c1.67±0.04ab1.77±0.03a1.55±0.05b1.40±0.03bcND
F20.91±0.00c1.01±0.01c1.95±0.02b1.99±0.05b2.63±0.05a2.68±0.04a2.53±0.05ab2.66±0.15aND
Rh40.35±0.00c0.42±0.01c0.76±0.00b0.77±0.01b1.07±0.01a1.07±0.01a0.90±0.02ab0.84±0.05bND
Rg34.12±0.08f4.73±0.02e6.97±0.01b7.77±0.12a6.96±0.05b7.80±0.01a6.30±0.18c5.77±0.10dND
20R-Rg33.51±0.03h3.88±0.00g6.09±0.02d6.80±0.07b6.62±0.04c7.23±0.05a5.77±0.05e5.34±0.11fND
Rk10.41±0.04c0.44±0.00c0.71±0.01ab0.75±0.01a0.77±0.03a0.80±0.03a0.67±0.03ab0.63±0.05bND
Rg518.86±0.11f21.67±1.42e29.91±1.11b30.04±0.57b30.72±1.82b34.30±1.28a24.75±1.96c23.14±1.41dND
Rh20.10±0.00b0.38±0.01a0.11±0.02b0.12±0.01b0.09±0.04b0.12±0.01b0.06±0.02b0.03±0.01bND
Total53.12±0.5656.73±1.1966.82±0.7568.88±0.8367.16±0.9872.77±1.1355.96±2.2250.84±1.8019.58±0.27

WGS1-40, WGS2-40, WGS3-40, WGS4-40: lyophilisate of WG100+SCB0, WG95+SCB5, WG90+SCB10, WG85+SCB15 extract with 40-fold distilled water for 6hr at 85℃; Fermented: 48hr at 35±1℃.

All values are mean±SD of triplicate determinations (n=3).

Means in a column (a-c) the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.



젖산발효에 의한 백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출 발효물의 리그난류 성분의 변화

백삼, 오미자를 일정량 첨가한 백삼 및 오미자 추출물에 혼합 젖산균을 첨가하여 발효처리한 후 리그난류 성분의 변화를 조사한 결과 Table 4와 같았다. 오미자의 주된 성분인 (+)-schizandrin(schizandrol A)으로 오미자의 첨가량이 많아질수록 추출물의 동결건조물에서 많이 정량되었으며, 특히 15% 첨가한 추출물인 WGS4-40의 동결건조물에서 1.12±0.02 mg/g의 함량을 보였고 총 리그닌 함량은 1.89±0.02 mg/g이었다. Gomisin D 등 3종의 극미량으로 존재하는 리그난류는 WGS4-40 추출 동결건조물에서도 검출되지 않았다. 또한 젖산발효에 의한 오미자의 리그난류 함량은 SCB-40에서도 극미량 증가하는 것을 볼 수 있었으며 WGS2-40, WGS3-40 및 WGS4-40 모두 발효에 의한 미미한 증가는 (+)-schizandrin임을 볼 수 있었다. 이처럼 오미자 첨가에 의한 백삼 추출물 제조 및 발효처리는 오미자 내에 함유된 리그난류의 성분 변화에 큰 영향을 끼치지 않음을 볼 수 있었다.

Table 4 . Change of lignans by lactic acid bacteria fermentation on white ginseng (WG) extract by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB)

Lignans (mg/g)WGS2-40dWGS3-40WGS4-40SCB-40SCB (control)
Non-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermented
(+)-Schizandrin (schizandrol A)0.33±0.01e0.36±0.01e0.76±0.02d0.83±0.03d1.12±0.02c1.16±0.03c5.65±0.00b5.75±0.02a5.81±0.48a
Gomisin DNDNDNDNDNDNDNDND0.01±0.01
Gomisin J0.11±0.01b0.12±0.01b0.14±0.02b0.15±0.02b0.15±0.02b0.15±0.02b0.16±0.01b0.17±0.02b0.40±0.20a
Gomisin A0.06±0.04c0.07±0.03c0.15±0.02c0.16±0.02c0.20±0.02c0.21±0.03c0.83±0.02b0.83±0.02b1.54±0.67a
(shzandrol B)
Pregomisin0.01±0.01c0.01±0.02c0.03±0.01c0.03±0.00c0.05±0.01c0.05±0.02c0.22±0.01b0.22±0.09b0.42±0.10a
Angeloylgomisin0.05±0.01b0.06±0.02b0.11±0.02b0.12±0.02b0.17±0.01ab0.18±0.02ab1.10±0.24b1.10±0.31b1.25±0.36a
Epigomisin ONDNDNDNDNDNDNDND0.02±0.01
Gomisin GNDNDNDNDNDND0.01±0.030.01±0.020.02±0.02
Schizanderin ANDNDNDNDNDNDNDND0.03±0.02
Schizanderin BNDNDNDNDNDND0.09±0.03b0.09±0.02b0.24±0.09a
Gomisin K3NDNDNDNDNDND0.03±0.050.03±0.040.11±0.10
Schizandrin A0.01±0.00c0.01±0.00c0.02±0.01c0.03±0.02c0.03±0.00c0.03±0.01c0.21±0.01b0.21±0.10b1.01±0.19a
Schizandrin B0.01±0.01c0.01±0.01c0.05±0.01c0.06±0.02c0.08±0.00c0.09±0.01c0.55±0.32b0.58±0.23b2.78±0.64a
(gomisin N)
Schizandrin C0.04±0.01c0.07±0.04c0.07±0.02c0.06±0.01c0.09±0.01c0.09±0.02c0.30±0.04b0.31±0.14b1.41±0.39a
Total0.60±0.01e0.70±0.02e1.33±0.02d1.44±0.02d1.89±0.02c1.96±0.03c9.15±0.04b9.29±0.05b15.05±0.52a

WGS2-40, WGS3-40, WGS4-40, SCB-40: lyophilisate of WG95+SCB5, WG90+SCB10, WG85+SCB15, WG0+SCB100 extract with 40-fold distilled water for 6hr at 85℃; Fermented: 48hr at 35±1℃.

All values are mean±SD of triplicate determinations (n=3).

Means in a column (a-c) the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.



백삼, 오미자 첨가 백삼 추출물 및 추출발효물의 DPPH 라디칼 소거능

백삼, 오미자 첨가량에 따른 백삼 및 오미자 추출 발효물의 발효과정에서 가장 발효가 잘 이루어지고 총 진세노사이드 함량이 가장 많았던 추출물인 WGS3-40에 대하여 발효처리 과정 간에 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과 Fig. 3과 같았다. 오미자를 100% 추출하여 동결건조한 SCB40은 추출물, 추출 후 가압살균한 것과 발효물의 동결건조물을 물과 70% 메탄올 용액으로 용해한 것 모두 DPPH 라디칼 소거능이 100%였다. 백삼만 추출한 WGS1-40 중 Non-AC 건조물이 가장 낮아 32.4~33.7%의 소거능을 보인 반면 가압살균 처리한 AC-NF는 35.6~38.3%로 미미하게 증가하였지만, 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 또 발효처리를 한 AC-F는 44.3~45.6%로 Non-AC에 비해 약간 증가하였다. 또한 WGS1-40 처리구는 동결건조물을 물로 추출한 것보다 70% 메탄올로 추출한 것이 유의적인 차이가 나타나지 않았지만 약간 높은 소거능을 보여주었다. 이는 백삼 추출물이 가압살균 처리에 의해 진세노사이드가 2배 이상 증가하여도 DPPH 라디칼 소거능은 그만큼 증가하지 않는 결과를 보여주었다. 오미자를 10% 첨가한 WGS3-40 처리구는 WGS1-40 처리구에 비해 AC-F가 72.4~88.8%로 가장 높았고 AC-NF 53.3~62.6%, Non-AC 49.7~53.9%의 순으로 소거능을 보여주었다. 이는 추출물 및 발효물의 동결건조물을 100배로 용해한 것을 시료로 측정한 것으로 동결건조물 자체로는 소거능에 상당한 차이를 보여줄 것으로 생각된다. 또한 Hwang 등(2018)이 오미자를 Streptococcus thermophilus 균으로 발효시킨 결과 DPPH 라디칼 소거능이 증가하였고 발효에 의해 페놀성 물질이 증가하였다고 한 것 등을 고려하면 오미자에 함유된 리그난류 외에도 오미자에 함유된 항산화 성분이 다양하게 함유되어 있으므로 오미자가 백삼에 함유된 진세노사이드보다 DPPH 라디칼 소거능에 유의적으로 더 영향을 주는 것을 볼 수 있었다.

Fig. 3. DPPH radical scavenging activity of white ginseng extract by lactic acid bacteria fermentation on white ginseng (WG) extract by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB). WGS1-40, WGS3-40, SCB-40: extracted from WG100+SCB0, WG90+SCB10, WG0+SCB100 with 40-fold distilled water for 6 h at 85°C, and measured after dissolving the lyophilisate with 100-fold of DW and 70% MeOH. Non-AC: not autoclaved, AC-NF: not fermented after autoclaved, AC-F: fermented for 48 h at 35±1°C after autoclaved. Values with the different letters (a-g) on the bars are significantly different at P<0.05.

백삼 내 진세노사이드 함량과 항산화 활성을 증대시키기 위하여 오미자를 첨가하여 추출한 후 젖산발효를 실시하였다. 백삼 40배 추출액(WGS1-40)을 121°C에서 20분간 가열살균 처리한 결과 백삼 추출물의 동결건조물 내 진세노사이드 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5가 각각 4.12±0.08 mg/g, 3.51±0.03 mg/g 및 18.86±0.11 mg/g 생성되었다. 총 진세노사이드 함량이 살균 전 25.06±0.08 mg/g에서 53.12±0.56 mg/g으로 약 2배 증가하였다. 오미자는 살균처리에 의해 9.15±0.38 mg/g에서 8.31±0.21 mg/g으로 약간 감소하였다. 오미자를 백삼에 10% 첨가하여 40배의 물로 추출한 추출물(WGS3-40)의 pH는 4.46±0.08이었고 이 추출물에서 8종의 혼합 젖산균의 생육이 가장 좋아 35±1°C의 온도에서 발효 48시간째 4.52(±0.08)×109 CFU/mL의 콜로니 수를 보였다. WGS3-40 추출물의 발효 전과 후의 총 진세노사이드 함량은 동결건조물로 67.16±1.98 mg/g 및 72.77±1.13 mg/g으로 발효에 의해 증가하였으며, 주된 진세노사이드는 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5가 각각 6.96±0.05 mg/g, 6.62±0.04 mg/g 및 30.72±1.82 mg/g과 7.80±0.01 mg/g, 7.23±0.05 mg/g 및 34.30±1.28 mg/g의 함량을 보여 오미자를 첨가하지 않은 백삼 추출물(WGS1-40)에 비해 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 함량이 약 1.86배 증가하였고 총 진세노사이드 함량은 1.28배 증가하였다. 오미자는 가열처리에 의해 리그난 물질이 감소하였으며 발효에 의해 유의적인 증가 효과는 없었다. 또한 WGS3-40의 발효물은 WGS1-40보다 DPPH 라디칼 소거능이 유의적으로 향상되었다.

본 연구는 농촌진흥청 지역농업 연구기반 고도화 사업(과제번호: PJ016151)의 지원에 의해 이루어진 결과로 이에 감사드립니다.

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Article

Article

Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52(7): 722-732

Published online July 31, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.7.722

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

오미자 첨가에 따른 백삼 추출물 발효과정 중 진세노사이드와 리그난의 성분 변화

김선익․지무근․박용찬․김민희․장원석․권아름․성봉재․이가순

충남농업기술원 인삼약초연구소

Received: March 20, 2023; Revised: April 19, 2023; Accepted: April 25, 2023

Ginsenosides and Lignan Contents during the Fermentation Process of White Ginseng Extract: A Study Comparing the Altered Contents according to the Amount of Schisandra chinensis Baillon Supplementation

Sun Ick Kim , Moo Geun Jee , Yong Chan Park , Min Hee Kim , Won Suk Jang , A Reum Kwon , Bong Jae Seong , and Ka Soon Lee

Ginseng & Medicinal Plant Research Institute, Chungnam Agricultural Research and Extension Services

Correspondence to:Ka Soon Lee, Ginseng & Medicinal Plant Research Institute, Chungnam Agricultural Research and Extension Services, 31, Daesan-gil, Jewon-myeon, Geumsan-gun, Chungnam 32723, Korea, E-mail: lkasn00@naver.com

Received: March 20, 2023; Revised: April 19, 2023; Accepted: April 25, 2023

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

To increase the content of ginsenosides and antioxidant activity in white ginseng (WG), the extraction process was supplemented with Schisandra chinensis Baillon (SCB), followed by lactic acid fermentation. Heat sterilization of 40-fold WG extract without SCB (WGS1-40) at 121°C for 20 minutes provided ginsenosides Rg3, 20R-Rg3, and Rg5 at 4.12±0.08 mg/g, 3.51±0.03 mg/g, and 18.86±0.08 mg/g, respectively, in lyophilized WGS1-40. Total ginsenoside content increased approximately 2-fold, from 25.06±0.08 mg/g before sterilization to 53.12±0.56 mg/g. Total lignan content in lyophilized SCB-40 by sterilization slight decreased to 8.31±0.21 mg/g from 9.15±0.38 mg/g before sterilization. The pH of the extract obtained by adding 10% of SCB to WG (WGS3-40) was 4.46±0.08, and the number of lactic acid bacteria colonies determined was 4.52 (±0.08)×109 CFU/mL. The total ginsenoside content of WGS3-40 increased from 67.16±1.98 to 72.77±1.13 mg/g after fermentation. The major ginsenosides (Rg3, 20R-Rg3, and Rg5) increased from 6.96±0.05 mg/g, 6.62±0.04 mg/g, and 30.72±1.82 mg/g, respectively, to 7.80±0.01 mg/g, 7.23±0.05 mg/g, and 34.30±1.28 mg/g, respectively. Post-fermentation, the Rg3, 20R-Rg3, and Rg5 contents of WGS3-40 increased about 1.86 times compared to WGS1-40, and the total ginsenoside content increased about 1.28 times. Supplementation with SCB reduced lignans by heat treatment, and there was no increased effect by fermentation. In addition, the fermented product of WGS3-40 showed improved DPPH radical scavenging activity compared to WGS1-40.

Keywords: white ginseng extract, Schisandra chinensis Baillon, lactic acid fermentation, ginsenosides, lignans

서 론

인삼(Panax ginseng C. A. Meyer)은 오갈피나무과(Araliaceae) 인삼속(Panax)에 속하는 다년생 초본류로 수천 년 동안 사용되어 온 대표적인 약용식물이며(Son과 Ryu, 2009), 2005년 식품의약품안전처에서 건강기능성 식품 원료로 인증을 받아 국내에서 건강기능성 식품 중 가장 높은 매출액을 보이는 작물이다(MFDS, 2020). 식품의약품안전처 식품안전나라(MFDS, 2015, 2017)의 건강기능성 원료별 정보에서는 기능성 원료인 인삼 및 홍삼에 대해 다음과 같이 정의하였다. 인삼은 ‘말리지 아니한 수삼, 수삼을 햇볕・열풍 또는 기타 방법으로 익히지 아니하고 말린 백삼, 수삼을 물로 익혀 말린 태극삼 등의 원료로, 홍삼은 수삼을 증기 또는 기타 방법으로 쪄서 익혀 말린 것을 원료로 각각 분말화, 물이나 주정 혹은 물・주정 혼합물로 추출 여과하여 농축 및 식용미생물로 발효하여 제조, 원재료를 주정으로 추출하여 여과 농축한 것이 각각 인삼 및 홍삼이다’라고 정의하고 있다. 상기 인삼이라고 정의한 것을 토대로 보면 수삼을 세척하여 건조한 것은 엄격히 백삼이라 할 수 있다. 이러한 인삼은 진세노사이드 Rg1과 Rb1의 함량으로 면역력 증진 및 피로 개선(3~80 mg), 뼈 건강(25 mg) 및 간 건강(28.8 mg)에 도움을 줄 수 있는 것으로 일일섭취량을 제시하고 있다(MFDS, 2015). 또한 홍삼은 건강기능성 성분의 함량으로 진세노사이드 Rg1, Rb1 및 Rg3를 합하여 2.5 mg/g 이상 함유하고 있어야 하며 면역력 증진 및 피로 개선(3~80 mg), 혈소판 응집억제를 통한 흐름, 기억력 개선 및 항산화에 도움(2.4~80 mg), 갱년기 여성의 건강(25~80 mg)에 도움을 줄 수 있는 것으로 일일섭취량을 제시하고 있다(MFDS, 2017). 이처럼 진세노사이드 중 Rg3의 함량을 추가하여 백삼과 홍삼을 차별화하여 제품을 생산 및 소비하고 있다.

이러한 인삼은 약용으로 애용해오던 시기부터 홍삼보다 백삼이 소비도가 낮은 편이다. 특히 홍삼은 수삼을 증숙하여 건조하는 물리적 처리에 의해 수삼의 주된 진세노사이드인 Rg1과 Re의 C-20 위치에 결합한 당이 이탈하거나, C-20 위치의 수산기의 이성화에 의해 Rg3, Rk1, Rg5 등의 신생 사포닌이 생성(Jin 등, 2012)됨으로써 생성되는 갈변 물질에 의한 항산화 활성, 신생 진세노사이드 중 Rg3 생성에 의한 항암 활성 등의 기능성이 추가되는 연구 보고에 의하여 백삼에 비해 우수하다는 소비자들의 인식도가 높아 소비도가 높은 편이다(Jang 등, 2016; Kim 등, 2011; Lee 등, 2006a; MFDS, 2020). 그러나 백삼도 추출 시 산도 조절 및 균질화 처리에 의해 백삼 내에 함유된 진세노사이드, 단백질 및 산당체의 함량을 높였다고 보고하고 있다(Kim 등, 2022a).

오미자는 신맛, 단맛, 매운맛, 쓴맛 및 짠맛 등 5가지 맛의 조화로 특유한 맛을 낸다고 ‘오미자’라고 불린다(Kim 등, 2015). 오미자는 식용 및 약용으로 애용되고 있으며(Chang 등, 2005), 주요 리그난 물질을 약 40여 종 함유하고 있어 암세포사멸 및 면역력 증가(Lee 등, 2009; Park 등, 2004), 항산화 효과(Chae 등, 2005), 간보호 효과(Heo, 2006), 항우울 효과(Kang 등, 2014), 신장 독성 억제 효과(Park과 Choung, 1998), 항염 활성(Guo 등, 2008; Oh 등, 2010), 혈소판응집 억제 효과(Kim 등, 2010) 등 인삼 못지않은 기능성을 가지고 있다. 이로 인해 예전부터 오미자는 백삼, 맥문동과 함께 여름철 기와 진액을 보하여 탈진을 막아주는 보약인 생맥산의 원료로 이용되어 왔다(Lee 등, 1990). 따라서 오미자는 백삼과 잘 어울리는 약재의 하나로 볼 수 있다. 최근 백삼의 기능성을 향상시키기 위하여 백삼에 잔대 잎을 소량 첨가하여 항산화 활성이 크게 증가하였다(Kim 등, 2022b)는 연구도 보고되고 있다. 특히 오미자는 5가지 맛 중 신맛이 강한 것이므로 이를 백삼 추출 시 혼합 추출할 경우 백삼 추출물의 pH에 영향을 주어 진세노사이드 및 기타 유용 물질의 추출이 더 향상될 것(Kim 등, 2022a)으로 생각된다.

따라서 본 연구는 백삼 제품의 품질을 향상시켜 소비를 촉진하기 위해 오미자를 혼합 추출하는 과정과 젖산발효 하는 과정에서 백삼 내 진세노사이드의 조성 및 함량이 변화하는 결과와 혼합 추출액을 이용하여 젖산발효를 행하는 과정에서 백삼 내의 진세노사이드 조성의 변화 및 오미자 내 시잔드린 조성의 변화를 분석하였다. 그 결과 오미자를 첨가한 백삼 추출물을 이용하여 젖산발효 제품을 제조할 경우 홍삼으로 홍삼 추출액을 제조하지 않고도 홍삼 특유 사포닌을 만들 수 있어 백삼을 이용한 다양한 제품개발의 가능성이 있기에 이를 기초자료로 제공하고자 한다.

재료 및 방법

실험재료

본 연구에 사용한 오미자(Schizandra chinnensis Baillon)는 충남 청양군 운곡면 포장에서 재배, 수확된 열매를 분양받아 세척한 후 동결건조하여 분말화한 다음 2±1°C의 온도에서 저장하면서 사용하였고, 백삼은 충남 금산군 소재 충남농업기술원 인삼약초연구소에서 4년근 재래종 인삼을 2021년 10월 말에 수확하여 세척한 후 동결건조한 것을 분말화하여 2±1°C의 온도에서 저장하면서 사용하였다.

젖산발효 사용 균주 및 배지

실험에 사용한 젖산 균주는 건강기능식품 품목으로 생산 유통되는 8종 알파혼합유산균-엘(L)2(메디오젠)를 사용하였다. 이 제품은 고시형으로 Lactobacillus plantarum(25%), Lactobacillus casei(20%), Lactobacillus rhamnosus (20%), Bifidobacterium longum(10%), Bifidobacterium bifidum(10%), Streptococcus thermophilus(5%), Lactobacillus acidophilus(5%), Lactobacillus fermentum(5 %)으로 혼합된 젖산 균주로 프로바이오틱스 수로는 분말 g당 4.0×1011 CFU 이상인 제품을 사용하였다. 또한 실험에 사용한 배지는 Lactobacilli MRS agar(Difco Co.)와 Lactobacilli MRS broth(Difco Co.)를 사용하였다.

백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출물 조제

오미자를 첨가한 백삼 추출물 조제를 위해 백삼 대비 오미자를 0, 5, 10 및 15%(w/w)로 혼합한 백삼 분말과 백삼을 첨가하지 않은 오미자 분말에 20배 및 40배의 물을 가한 후 85°C의 온도에서 6시간을 550 rpm의 속도로 stirring 하여 추출하였다. 그 후 거즈로 1차 여과한 다음 원심분리(8,000×g에서 20분간)하고 그 상등액을 추출물로 사용하였다(Kim 등, 2022a; Lee 등, 2006b).

백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출물의 젖산발효

상기 백삼, 5%, 10% 및 15% 오미자를 첨가한 백삼 및 오미자 물 추출물은 각각 121°C에서 20분간 멸균 처리하였다. 젖산균 접종은 8종 알파혼합유산균-엘(L)2(메디오젠)를 추출액 100 mL당 0.1 g(4.0×1011 CFU/g)의 양으로 첨가하여 35±1°C의 온도에서 60시간 발효시키면서 발효 0, 12, 24, 36, 48 및 60시간 중 발효 특성을 조사하는 데 발효물을 이용하였다.

백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출물 및 추출 발효물의 pH 측정

오미자 첨가 백삼 추출물 및 발효물의 pH는 pH meter (Orion Star A211 Benchtop pH Meter, Thermo Scientific)를 이용하여 측정하였다.

백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출물의 젖산발효 특성

발효 특성 조사는 발효 시간에 따른 발효물의 pH 변화 및 미생물의 생육도 변화를 조사하였다. pH의 변화는 발효물을 일정량 취하여 pH meter로 측정하였고, 미생물의 생육도는 MRS agar 배지에 발효 시간, 즉 0, 12, 24, 36, 48 및 60시간 배양에 따른 발효물의 일정량을 취해 멸균수로 1.0×105배 희석한 후 발효 희석액을 50 μL씩 분주하여 균일하게 도말한 다음 형성된 colony 수를 측정하여 colony forming unit으로 비교 표현하였다.

백삼, 오미자 첨가 백삼 추출물 및 추출 발효물의 진세노사이드 함량과 리그난류 함량 측정

백삼, 오미자 첨가 백삼, 오미자 추출물 및 추출 발효물의 진세노사이드 함량과 리그난류의 함량은 추출물 및 추출 발효물을 동결건조하여 건조물 0.1 g에 70% 메탄올 용매 10 mL를 가하여 용해시킨 후 membrane filter(0.20 μm pore size, Whatman Co.)로 여과한 뒤 HPLC로 정량 분석하였다. 사용한 HPLC 및 기타 분석조건은 Table 1과 같았다. 총 진세노사이드 함량은 진세노사이드 표준시약으로 Rg1을 포함하여 Rb1, Rb2, Rb3, Rc, Rd, Re, Rf, Rg2, Rg3, 20R-Rg3, Rg5, Rg6, Rh1, Rh2, Rh4, Rk1, F1, F2, F3, F4 및 compound K(Chengdu Biopurify Biochemicals Ltd.) 등 22종의 진세노사이드를 이용해 분석하여 총량을 정량하였다(Jo 등, 2011). 리그난류의 표준시약으로 schizandrin은 Sigma Chemical Co. 제품을 사용하였고, gomisin A, D, G, J, K3, N과 epigomisin O, angeloylgomisin H, schizandrin A, C, schizantherin A, B, pregomisin은 Chengdu Biopurify Biochemicals Ltd. 제품 등 14종의 표준품을 사용하여 분석 정량하였다(Lee 등, 2016b). 또한 시료로 사용된 백삼 내 진세노사이드 함량분석은 한국산업표준 추출법과 건강기능식품 기준 및 규격의 추출 방법(Lee 등, 2016a)에 의거 50% 메탄올을 백삼 대비 20배량을 가하여 초음파 추출기로 37°C에서 4시간 추출한 다음 80°C에서 1시간 환류 추출하였다. 오미자의 리그난류 함량분석은 Lee 등(2016b)의 방법을 이용하여 20배의 70% 메탄올을 첨가하여 80°C의 온도에서 3시간씩 환류 추출하여 그 여액을 원심분리한 다음 상등액을 membrane filter(0.20 μM pore size)로 여과하여 상기 방법으로 분석하였다.

Table 1 . High performance liquid chromatograph conditions for determination of characteristics compounds in white ginseng extract supplemented with Schisandra chinensis Baillon (SCB) and SCB.

GinsenosidesLignans
InstrumentAgilent 1200 (Agilent Technologies)
Detector (nm)DAD detector (G1315D, Agilent Technologies)
Wavelength (nm)203203, 215, 220
ColumnZORBOX Eclipse XDB-C18 (4.6×150 mm, 5 μm, Agilent Technologies Inc.)YMC Pro C18 RS (4.6 mm×150 mm, 5 μm, YMC Co., Ltd.)
Column temp. (°C)2040
Mobile phaseGradient, A (water):B (acetonitrile) → 0 min (B 20%), 10 min (B 20%), 25 min (B 24%), 30 min (B 33%), 42 min (B 37%), 57 min (B 80%), 58 min (B 100%), 68 min (B 60%), 70 min (B 20%), post time 5 minGradient, A (water):B (acetonitrile) → 0 min (B 55%), 22 min (B 55%), 26 min (B 80%), 35 min (B 80%), 40 min (B 55%), post time 5 min
Flow rate (mL/min)11
Inject volume (μL)1010


백삼, 오미자 첨가 백삼 추출물 및 추출 발효물의 DPPH 라디칼 소거능

백삼, 오미자 첨가량에 따른 백삼 및 오미자 추출 발효물의 발효과정에서 가장 발효가 잘 이루어진 처리구(WGS3-40)에 대하여 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) 자유라디칼 소거능을 측정하였다. 이때 시료는 각각의 조건에서 추출한 추출물, 가압 살균한 추출물 및 발효물을 동결건조한 것으로, 동결건조물 시료 0.1 g을 물과 70% 메탄올 용액으로 각각 10 mL에 용해하여 실험액으로 사용하였다. 즉, DPPH 라디칼 소거능은 1.5×10-4 M DPPH 용액 100 μL에 실험액 50 μL를 주입하여 30분간 방치한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하여 초기 흡광도에 대한 감소한 흡광도를 백분율로 표현하였다(Brand-Williams 등, 1995).

통계분석

모든 실험은 3회 이상 반복하였으며 실험으로부터 얻은 결과는 SPSS Statistics(ver. 21, IBM Inc.)를 사용하여 분석하였다. 결괏값은 실험군당 평균±표준편차로 표시하였고, 추출물 간의 유의성은 Duncan’s multiple range test를 실시하여 P<0.05 수준에서 검정하였다.

결과 및 고찰

백삼 및 오미자 추출물의 발효 전 전처리과정 중 진세노사이드 및 리그난류 성분의 변화

백삼 및 오미자 추출물에 젖산균을 첨가하여 발효처리를 하기 전 추출물에 대한 멸균처리 과정에서 추출액의 유효성분인 진세노사이드와 리그난 성분의 변화를 분석한 결과 Table 2와 같았다. 백삼 40배 추출물(WGS1-40)의 가압살균 전과 가압살균 후 진세노사이드 성분의 변화를 보면, 가압살균 전 WGS1-40 추출물의 동결건조물에서는 백삼 내 주성분인 Rg1, Re 및 Rb1의 함량이 각각 4.46±0.01 mg/g, 5.34±0.01 mg/g 및 7.05±0.10 mg/g으로 백삼 건조물에 함유된 값과 비슷한 함량으로 높았고 Rc의 함량은 3.45± 0.04 mg/g으로 백삼 내에 함유된 함량보다 높게 나타남을 볼 수 있었다. 이러한 진세노사이드의 함량이 증가한 것은 본 추출물이 85°C에서 6시간 추출한 것으로 백삼 내에 함유된 말로닐계 진세노사이드가 열에 의해 분해되었기 때문인 것으로 생각된다(Oh 등, 2016). 또한 WGS1-40 추출물을 121°C에서 20분간 살균한 후 고압처리에 의한 진세노사이드의 변화를 보기 위해 같은 조건으로 동결건조한 후 성분을 분석한 결과 Rg1, Re, Rf, Rb1, Rc, Rb2 등이 감소한 것을 볼 수 있었고, 원료 백삼에 정량되었던 F1과 F3가 정량되었으며 Rd는 미미하게 증가한 값을 보였다. 그 외 백삼에서는 검출되지 않고 홍삼, 흑삼 및 발효삼에서 검출되는 주된 진세노사이드인 Rg3, Rg5 등 10종이 정량되었으며, 특히 Rg5가 급격히 생성됨을 볼 수 있었고 Rg3와 20R-Rg3, Rh1 등의 생성량도 많은 것을 볼 수 있었으며 Rg6, F4, F2, Rh4, Rk1 및 Rh2 등이 소량 생성함을 볼 수 있었다. 이는 Jin 등(2012)이 새로운 구증구포 방법으로 홍삼 가공 시 구증 중 8증에 의한 홍삼 제조 시 Rk1+Rg5의 함량이 17.69±0.09 mg/g까지 증가하였다고 보고한 것과 비슷한 값의 진세노사이드 함량을 보여주었다. 또 Yang 등(2006)은 고온고압 처리에 의한 수삼 내 사포닌의 안정성을 본 결과 130°C 이상의 온도에서 4시간까지는 수삼의 주된 사포닌이 불안정하여 감소하지만, 신생 진세노사이드의 생성으로 총 진세노사이드 함량이 증가한다고 보고하였는데 이와도 유사한 결과를 보여주었다. 또한 Kim(2012)은 홍삼 수용액을 121°C의 온도에서 15분간 살균처리할 경우 Rg1과 Rb1의 함량은 감소하고 Rg3의 함량이 무살균 처리 대비 2배 이상 증가하였다고 보고하였으며 살균온도와 처리시간에 따라 기존에 존재하고 있던 진세노사이드인 Rg1과 Rb1 내 당의 개열 분해로 Rg3의 함량이 증가한다고 하였다. 또한 Kim(2011)은 고온고압 처리로 Rb1, Rd, Rg3가 Rg5, Rk1으로 전환하지만, pH 2.7로 산처리 상태에서 121°C로 열처리하였을 때 Rg3가 Rg5로 전환되는 정도는 27.1%였고 열처리로 전환되지 않은 Rd에서 전환율이 58%로 전환되었으며 산 및 열처리 조건에 따라 Rg3와 Rg5로의 전환율이 다름을 보고한 바 있다. 본 연구에서는 백삼으로 상기의 본 연구와 같이 추출한 후 젖산발효를 하기 전 121°C에서 20분간 가압살균에 의한 것은 크게 총 진세노사이드 함량이 감소하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 단시간 내에 이와 같은 홍삼의 주된 진세노사이드인 Rg3와 Rg5의 함량을 크게 증가시킬 수 있음을 보여주고 있다. 이는 홍삼보다도 백삼 내에 Rg1과 Rb1의 함량이 높은 것을 감안하면 홍삼 수용액보다 백삼 추출액에서 더 많은 양의 Rg3와 Rg5를 만들어 낼 수 있음을 볼 수 있다. 따라서 백삼의 열수 추출물은 가압살균 처리로 많이 생성되는 진세노사이드 Rk1과 Rg5의 함량이 총 진세노사이드 함량 대비 35% 이상을 차지하고 있음을 볼 수 있다. Ponnuraj(2015)는 구증구포 인삼의 추출물이 Rk1과 Rg5의 함량이 높고 이 복합체 물질이 MIN-6베타 세포에서 tunicamycin(2 μg/mL)에 의해 유도된 ER스트레스를 현저하게 극복했다고 보고한 것과, 인슐린내성 3T3-L1 세포에서 잠재적인 보호 역할을 나타냈다고 보고한 것(Ponnuraj 등, 2014) 등을 고려하면 백삼 추출물을 단순히 가열살균 처리 과정에 의해 기능성을 더 향상시킬 수 있는 추출물로 만들 수 있을 것으로 생각된다.

Table 2 . Change of ginsenosides and lignans content by autoclaving on white ginseng (WG) and Schizandra chinnensis Baillon (SCB) extract.

Ginsenosides (mg/g)WGS1-40WG (control)Lignans (mg/g)SCB-40SCB (control)
Non-autoclavedAutoclavedNon-autoclavedAutoclaved
Rg14.46±0.01a2.98±0.01c3.89±0.06b(+)-Schizandrin5.65±0.00b5.56±0.24b5.81±0.48a
Re5.34±0.01a3.49±0.02c4.50±0.06b(schizandrol A)
Rf1.60±0.12a1.23±0.05b1.10±0.00bGomisin DND0.01±0.000.01±0.01
Rb17.05±0.10a6.68±0.05b5.21±0.07cGomisin J0.16±0.01b0.14±0.01b0.40±0.20a
F3ND0.95±0.04a0.51±0.01bGomisin A0.83±0.02b0.73±0.19b1.54±0.67a
Rg20.32±0.01b0.75±0.05a0.21±0.02b(shzandrol B)
Rh1ND2.68±0.30Pregomisin0.22±0.01b0.03±0.01c0.42±0.10a
Rc3.45±0.04a0.83±0.02b0.91±0.04bAngeloylgomisin H1.10±0.24ab0.96±0.04b1.25±0.36a
Rb21.99±0.02a1.81±0.02b1.51±0.00cEpigomisin ONDND0.02±0.01
Rb30.21±0.00b0.70±0.03a0.29±0.03bGomisin G0.01±0.030.01±0.000.02±0.02
F1ND1.32±0.02a1.08±0.00bSchizanderin ANDND0.03±0.02
Rd0.63±0.00a0.68±0.01a0.37±0.01bSchizanderin B0.09±0.03b0.09±0.02b0.24±0.09a
Rg6ND0.21±0.02Gomisin K30.03±0.05b0.02±0.01b0.11±0.10a
F4ND0.57±0.00Schizandrin A0.21±0.01b0.14±0.02b1.01±0.19a
F2ND0.91±0.00Schizandrin B0.55±0.32b0.40±0.20b2.78±0.64a
Rh4ND0.35±0.00(gomisin N)
Rg3ND4.12±0.08Schizandrin C0.30±0.04b0.24±0.02b1.41±0.39a
20R-Rg3ND3.51±0.03
Rk1ND0.41±0.04
Rg5ND18.86±0.11
Rh2ND0.10±0.00
Total25.06±0.08b53.12±0.56a19.58±0.27cTotal9.15±0.38b8.31±0.21b15.05±0.52a

WGS1-40, lyophilizate of 40 times white ginseng water extract; SCB-40, lyophilizate of 40 times Schzandra chinnenesis Baillon extract..

All values are mean±SD of triplicate determinations (n=3)..

Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..



오미자 40배 추출물(SCB-40)의 가압살균 처리 여부에 의한 리그난류의 성분 변화를 보기 위해 사용된 오미자 시료 내 리그난 물질을 분석한 결과, 주된 리그난 물질은 (+)-schizandrin으로 5.81±0.48 mg/g이었고 그 외 13종의 리그난 물질이 정량되어 총 15.05±0.52 mg/g의 함량을 보였다. 이는 Lee 등(2016b)이 보고한 오미자 내 리그난 함량과 거의 유사한 값을 보였다. SCB-40의 동결건조물에서도 가장 많이 정량된 것이 (+)-schizandrin으로 5.65±0.00 mg/g이었고 지용성 물질이긴 하지만 열수로 장시간 추출하였기 때문에 많은 양이 검출됨을 볼 수 있었다. Angeloylgomisin H, gomisin A 및 pregomisin은 약 50% 이상 추출됨을 볼 수 있었고, 그 외 미량만 검출된 gomisin D, epigominsin O 및 schizanderin A는 검출되지 않았다. 이 SCB-40 추출물에 발효처리를 하기 전 가압살균 처리를 행한 후 동결건조하여 리그난 물질을 분석한 결과, (+)-schizandrin을 포함한 대부분의 리그닌 물질이 소량 감소함을 볼 수 있었다.

이처럼 백삼 내 존재하는 진세노사이드의 성분 특성과 오미자 내 존재하는 리그난 물질의 성분 특성이 열처리로 다름을 볼 수 있었으며, 특히 백삼 내 존재하는 진세노사이드는 대부분 배당체 결합을 하고 있어 기타 진세노사이드가 신생 되는 특성이 나타나는 것을 볼 수 있었다(Oh 등, 2016; Yang 등, 2006).

발효 시간에 따른 백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출 발효물의 pH 변화

오미자 첨가 백삼 추출물에 혼합 젖산균을 첨가한 후 발효 시간에 따른 pH의 변화는 Fig. 1과 같았다. 발효처리 전 백삼(WGS1-20) 및 오미자(SCB-20) 20배 물 추출물의 pH는 각각 4.79±0.21 및 3.11±0.10이었고, 40배 추출물인 WGS1-40 및 SCB-40에서는 각각 5.04±0.18 및 3.20±0.11이었다. 오미자의 신맛성분 때문에 초기 추출액의 pH는 백삼 추출물보다 상당히 낮은 값을 보였다. 8종 혼합 젖산균을 첨가하고 발효한 결과 SCB-20 및 SCB-40 추출물에서는 pH의 변화가 거의 없었다. 백삼만의 추출물에서 20배 추출물인 WGS1-20의 발효물은 12시간 이후 급격히 낮아지는 현상이었고 40배 추출물인 WGS1-40에서는 발효 24시간 이후에 급격히 낮아지는 것을 볼 수 있었으며 WGS1-20의 발효물은 24시간 이후, WGS1-40의 발효물은 48시간 이후에는 거의 변화가 없었다. 또한 오미자를 첨가한 백삼 추출물에서는 오미자 첨가량이 많아질수록 발효 전 pH가 낮아지는 경향이었으며, 5% 및 10%의 오미자를 첨가한 20배 추출물인 WGS2-20 및 WGS3-20에서는 모두 발효 12시간 이후 pH가 급격히 감소하는 경향이었고 40배 추출액인 WGS2-40, WGS3-40 및 WGS4-40에서는 pH가 완만히 낮아지는 경향을 보였다. 그러나 WGS4-20 추출물은 발효 48시간까지 완만하게 pH가 낮아짐을 볼 수 있었다. WGS1을 비롯한 WGS2, WGS3 및 WGS4 모두 발효 48시간 이후는 pH의 감소가 나타나지 않았다.

Fig 1. Changes of pH on white ginseng (WG) extracts by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB) during lactic acid bacteria fermentation. WGS1: WG100+SCB0, WGS2: WG95+SCB5, WGS3: WG90+SCB10, WGS4: WG85+SCB15, SCB: WG0+SCB100, -20 and -40: extracted with 20 and 40-fold distilled water for 6 h at 85°C.


발효 시간에 따른 백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출 발효물의 젖산균의 생육도 변화

오미자 첨가 백삼 추출물에 혼합 젖산균을 첨가한 후 발효 시간에 따른 젖산균 생육도는 Fig. 2와 같았다. 발효처리 전 백삼, 오미자 첨가별 백삼 및 오미자 물 추출물에 혼합 젖산균을 첨가한 후 발효 전 추출물 젖산균의 콜로니 수는 20배 및 40배 추출물 모두 0.36(±0.01)×109 CFU/mL였다. 발효 시간에 따른 젖산균 수는 오미자 100% 물 추출물(SCB)의 경우 젖산균의 콜로니 수가 발효 24시간째 20배 추출액의 발효물(SCB20)에서 0.4(±0.01)×109 CFU/mL였으며 발효 시간이 길어져도 젖산균 수는 증가하지 않은 것을 볼 수 있었다. 오미자 40배 추출물(SCB40)에서는 발효 48시간까지 크게 증가하지는 않았으나 0.46(±0.01)×109 CFU/mL의 콜로니 수로 미량 증가하였고 그 이후는 증가하지 않았다. 백삼 100% 추출물(WGS1)의 발효는 20배(WGS1-20) 및 40배 추출물(WGS1-40) 모두 12시간 이후에 급격히 증가하는 경향을 보여주었고 WGS1-20이 WGS1-40보다 젖산균 수가 더 증가하는 것을 볼 수 있었으며 발효 48시간 이후는 극미량 증가하는 것을 볼 수 있었다. 오미자를 첨가한 백삼 추출물에서는 10% 첨가 40배 추출물(WGS3-40)의 발효물에서 젖산균의 생육도가 가장 좋아 발효 48시간에 4.52(±0.08)×109 CFU/mL의 콜로니 수를 보였다. 그다음으로 오미자 10% 첨가구인 20배 추출물(WGS3-20)에서 생육도가 좋았으며 오미자 15% 첨가 백삼 추출물(WGS4)의 발효물에서는 WGS4-40이 WGS4-20보다 생육도가 소량 더 좋은 것을 볼 수 있었다. 이는 오미자 첨가량이 많을수록 Fig. 1에서 보는 바와 같이 발효 초기 전 pH 값이 40배 추출액보다 20배 추출액이 더 낮아 젖산균의 생육이 잘 이루어지지 않음을 볼 수 있었다. 이는 Fig. 1에서 pH 값이 3.5 정도를 나타낸 후 더 이상 내려가지 않는 것을 보면 젖산균의 생육은 일정한 값의 pH 값에 도달하면 더 이상 일어나지 않음을 볼 수 있었다(Hwang, 2008; Kim과 Choi, 2002).

Fig 2. Changes of lactic acid bacteria growth on white ginseng (WG) extracts by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB) during lactic acid bacteria fermentation. WGS1: WG100+SCB0, WGS2: WG95+SCB5, WGS3: WG90+SCB10, WGS4: WG85+SCB15, SCB: WG0+SCB100, -20 and -40: extracted with 20 and 40-fold distilled water for 6 h at 85°C.


따라서 오미자를 첨가하여 백삼 추출물을 젖산발효 할 경우 젖산균의 생육도 및 젖산발효는 오미자를 10% 첨가하여 40배로 추출한 액을 이용하여 발효하였을 때 가장 적절한 것을 알 수 있었다.

젖산발효에 의한 백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출 발효물의 진세노사이드 성분의 변화

백삼, 오미자를 일정량 첨가한 백삼 및 오미자 추출물에 혼합 젖산균을 첨가하여 발효처리한 후 진세노사이드 성분의 변화를 조사한 결과 Table 3과 같았다. 백삼의 주된 성분인 Rg1, Re 및 Rb1과 미량 존재하는 대부분의 사포닌은 모두 감소하는 경향을 보였고 백삼에서 미량 존재하는 Rg2는 소량 증가하는 경향을 보였다. 그 외 홍삼, 흑삼 및 발효삼에서 많이 정량되는 사포닌인 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 성분이 가압살균 처리 과정에서도 증가하였지만 발효한 추출물에서도 소량씩 증가하는 경향을 보였다. 특히 Rg5의 경우 SCB를 첨가하지 않은 WGS1-40 추출물은 비 발효 시 18.86±0.11 mg/g에서 발효하였을 때 21.67±1.42 mg/g으로 많이 증가하는 것을 볼 수 있었다. 특히 오미자를 10% 첨가한 WGS3-40 추출물까지는 Rg1, Re 및 Rb1의 함량이 급격히 감소하는 반면 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 성분이 증가하는 것을 볼 수 있었다. WGS3-40 추출물의 발효 전과 후의 총 진세노사이드 함량은 동결건조물로 67.16±1.98 mg/g 및 72.77±1.13 mg/g으로 발효에 의해 증가하였으며, 주된 진세노사이드는 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5가 각각 6.96±0.05 mg/g, 6.62±0.04 mg/g 및 30.72±1.82 mg/g과 7.80±0.01 mg/g, 7.23±0.05 mg/g 및 34.30±1.28 mg/g의 함량을 보여 오미자를 첨가하지 않은 백삼 추출물(WGS1-40)에 비해 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 함량이 약 1.86배 증가하였고 총 진세노사이드 함량은 1.28배 증가하였다. 오미자를 15% 첨가한 WGS4-40 추출물은 Rg1, Re 및 Rb1의 함량뿐만 아니라 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 함량도 감소함을 볼 수 있었다. Fig. 1에서 보는 바와 같이 WGS4-40은 오미자를 15% 첨가하여 추출한 것으로 초기 pH가 4.24±0.06으로 pH가 낮아 백삼 내에 존재하는 주된 진세노사이드는 거의 소실되어 더 이상 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5가 생성되지 않음을 볼 수 있었다(Kong 등, 2009). 이는 Kim(2012)이 홍삼 수용액을 pH 및 살균온도에 따라 처리한 후 진세노사이드의 성분을 분석한 결과 pH가 낮을수록 살균온도가 높을수록 백삼의 주된 진세노사이드는 소멸하고 Rg3 및 Rh1 등의 진세노사이드가 증가하였으며, Kim(2011)은 산 및 가열처리에 의해 Rg3와 Rg5의 함량이 증가하였다고 한 것들과 같은 결과를 보여주고 있다. 또한 발효한 후 진세노사이드의 함량을 본 결과도 WGS2-40과 WGS3-40 추출물 모두 발효에 관여하는 진세노사이드인 Rg1, Re 및 Rb1 등이 존재하고 있어서 이들 진세노사이드를 젖산균이 발효 시 사용하여 소실되고 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 함량이 증가하는 것으로 볼 수 있다(Shin, 2010). 따라서 본 연구에서는 굳이 홍삼을 사용하지 않고 백삼 추출액으로도 살균처리온도와 처리시간에 의하여 홍삼 특유의 진세노사이드의 함량을 증가시킬 수 있었으며, 특히 오미자를 첨가함으로써 추출액의 pH가 낮아짐에 따라 진세노사이드의 함량이 높아짐을 알 수 있었고 젖산발효를 하는 과정에서 홍삼 특유의 사포닌 성분들의 함량은 젖산발효 처리 공정 중 살균처리 공정에 비해 미미하게 증가시킬 수 있었다.

Table 3 . Change of ginsenosides content by lactic acid bacteria fermentation on white ginseng (WG) extract by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB).

Ginsenosides (mg/g)WGS1-40WGS2-40WGS3-40WGS4-40WG (control)
Non-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermented
Rg12.98±0.01b2.73±0.03c1.65±0.02d1.61±0.03d0.82±0.01e0.65±0.00e0.13±0.00fND3.89±0.06a
Re3.49±0.02b3.23±0.06c1.96±0.01d1.68±0.01e0.80±0.03f0.61±0.00f0.10±0.00gND4.50±0.06a
Rf1.23±0.05b1.18±0.11b1.60±0.04a1.64±0.02a1.57±0.03ab1.64±0.01a0.31±0.06c0.15±0.01d1.10±0.00b
Rb16.68±0.05a6.40±0.16b2.57±0.07d2.53±0.18d0.90±0.01e0.58±0.01fNDND5.21±0.07c
F30.95±0.04f1.59±0.08e2.44±0.19d2.74±0.00c3.46±0.08b3.90±0.05a3.56±0.07b3.88±0.02a0.51±0.01g
Rg20.75±0.05e0.99±0.03d1.41±0.02c1.49±0.04bc1.63±0.02b1.84±0.03a1.63±0.01b1.76±0.02ab0.21±0.02f
Rh12.68±0.302.99±0.065.97±0.106.33±0.166.73±0.117.37±0.096.35±0.165.08±0.09ND
Rc0.83±0.020.79±0.02NDNDNDNDNDND0.91±0.04
Rb21.81±0.02a1.68±0.03ab0.51±0.03c0.44±0.02cNDNDNDND1.51±0.00b
Rb30.70±0.03aNDNDNDNDNDNDND0.29±0.03b
F11.32±0.02a1.29±0.01a0.45±0.01c0.39±0.01cNDNDNDND1.08±0.00b
Rd0.68±0.01a0.68±0.07a0.26±0.01bc0.19±0.02cNDNDNDND0.37±0.01b
Rg60.21±0.02c0.29±0.03c0.27±0.02c0.59±0.03b0.83±0.11a0.48±0.03bc0.76±0.04a0.19±0.01cND
F40.57±0.00d0.66±0.03d1.22±0.01c1.14±0.06c1.67±0.04ab1.77±0.03a1.55±0.05b1.40±0.03bcND
F20.91±0.00c1.01±0.01c1.95±0.02b1.99±0.05b2.63±0.05a2.68±0.04a2.53±0.05ab2.66±0.15aND
Rh40.35±0.00c0.42±0.01c0.76±0.00b0.77±0.01b1.07±0.01a1.07±0.01a0.90±0.02ab0.84±0.05bND
Rg34.12±0.08f4.73±0.02e6.97±0.01b7.77±0.12a6.96±0.05b7.80±0.01a6.30±0.18c5.77±0.10dND
20R-Rg33.51±0.03h3.88±0.00g6.09±0.02d6.80±0.07b6.62±0.04c7.23±0.05a5.77±0.05e5.34±0.11fND
Rk10.41±0.04c0.44±0.00c0.71±0.01ab0.75±0.01a0.77±0.03a0.80±0.03a0.67±0.03ab0.63±0.05bND
Rg518.86±0.11f21.67±1.42e29.91±1.11b30.04±0.57b30.72±1.82b34.30±1.28a24.75±1.96c23.14±1.41dND
Rh20.10±0.00b0.38±0.01a0.11±0.02b0.12±0.01b0.09±0.04b0.12±0.01b0.06±0.02b0.03±0.01bND
Total53.12±0.5656.73±1.1966.82±0.7568.88±0.8367.16±0.9872.77±1.1355.96±2.2250.84±1.8019.58±0.27

WGS1-40, WGS2-40, WGS3-40, WGS4-40: lyophilisate of WG100+SCB0, WG95+SCB5, WG90+SCB10, WG85+SCB15 extract with 40-fold distilled water for 6hr at 85℃; Fermented: 48hr at 35±1℃..

All values are mean±SD of triplicate determinations (n=3)..

Means in a column (a-c) the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..



젖산발효에 의한 백삼, 오미자 첨가 백삼 및 오미자 추출 발효물의 리그난류 성분의 변화

백삼, 오미자를 일정량 첨가한 백삼 및 오미자 추출물에 혼합 젖산균을 첨가하여 발효처리한 후 리그난류 성분의 변화를 조사한 결과 Table 4와 같았다. 오미자의 주된 성분인 (+)-schizandrin(schizandrol A)으로 오미자의 첨가량이 많아질수록 추출물의 동결건조물에서 많이 정량되었으며, 특히 15% 첨가한 추출물인 WGS4-40의 동결건조물에서 1.12±0.02 mg/g의 함량을 보였고 총 리그닌 함량은 1.89±0.02 mg/g이었다. Gomisin D 등 3종의 극미량으로 존재하는 리그난류는 WGS4-40 추출 동결건조물에서도 검출되지 않았다. 또한 젖산발효에 의한 오미자의 리그난류 함량은 SCB-40에서도 극미량 증가하는 것을 볼 수 있었으며 WGS2-40, WGS3-40 및 WGS4-40 모두 발효에 의한 미미한 증가는 (+)-schizandrin임을 볼 수 있었다. 이처럼 오미자 첨가에 의한 백삼 추출물 제조 및 발효처리는 오미자 내에 함유된 리그난류의 성분 변화에 큰 영향을 끼치지 않음을 볼 수 있었다.

Table 4 . Change of lignans by lactic acid bacteria fermentation on white ginseng (WG) extract by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB).

Lignans (mg/g)WGS2-40dWGS3-40WGS4-40SCB-40SCB (control)
Non-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermented
(+)-Schizandrin (schizandrol A)0.33±0.01e0.36±0.01e0.76±0.02d0.83±0.03d1.12±0.02c1.16±0.03c5.65±0.00b5.75±0.02a5.81±0.48a
Gomisin DNDNDNDNDNDNDNDND0.01±0.01
Gomisin J0.11±0.01b0.12±0.01b0.14±0.02b0.15±0.02b0.15±0.02b0.15±0.02b0.16±0.01b0.17±0.02b0.40±0.20a
Gomisin A0.06±0.04c0.07±0.03c0.15±0.02c0.16±0.02c0.20±0.02c0.21±0.03c0.83±0.02b0.83±0.02b1.54±0.67a
(shzandrol B)
Pregomisin0.01±0.01c0.01±0.02c0.03±0.01c0.03±0.00c0.05±0.01c0.05±0.02c0.22±0.01b0.22±0.09b0.42±0.10a
Angeloylgomisin0.05±0.01b0.06±0.02b0.11±0.02b0.12±0.02b0.17±0.01ab0.18±0.02ab1.10±0.24b1.10±0.31b1.25±0.36a
Epigomisin ONDNDNDNDNDNDNDND0.02±0.01
Gomisin GNDNDNDNDNDND0.01±0.030.01±0.020.02±0.02
Schizanderin ANDNDNDNDNDNDNDND0.03±0.02
Schizanderin BNDNDNDNDNDND0.09±0.03b0.09±0.02b0.24±0.09a
Gomisin K3NDNDNDNDNDND0.03±0.050.03±0.040.11±0.10
Schizandrin A0.01±0.00c0.01±0.00c0.02±0.01c0.03±0.02c0.03±0.00c0.03±0.01c0.21±0.01b0.21±0.10b1.01±0.19a
Schizandrin B0.01±0.01c0.01±0.01c0.05±0.01c0.06±0.02c0.08±0.00c0.09±0.01c0.55±0.32b0.58±0.23b2.78±0.64a
(gomisin N)
Schizandrin C0.04±0.01c0.07±0.04c0.07±0.02c0.06±0.01c0.09±0.01c0.09±0.02c0.30±0.04b0.31±0.14b1.41±0.39a
Total0.60±0.01e0.70±0.02e1.33±0.02d1.44±0.02d1.89±0.02c1.96±0.03c9.15±0.04b9.29±0.05b15.05±0.52a

WGS2-40, WGS3-40, WGS4-40, SCB-40: lyophilisate of WG95+SCB5, WG90+SCB10, WG85+SCB15, WG0+SCB100 extract with 40-fold distilled water for 6hr at 85℃; Fermented: 48hr at 35±1℃..

All values are mean±SD of triplicate determinations (n=3)..

Means in a column (a-c) the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..



백삼, 오미자 첨가 백삼 추출물 및 추출발효물의 DPPH 라디칼 소거능

백삼, 오미자 첨가량에 따른 백삼 및 오미자 추출 발효물의 발효과정에서 가장 발효가 잘 이루어지고 총 진세노사이드 함량이 가장 많았던 추출물인 WGS3-40에 대하여 발효처리 과정 간에 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과 Fig. 3과 같았다. 오미자를 100% 추출하여 동결건조한 SCB40은 추출물, 추출 후 가압살균한 것과 발효물의 동결건조물을 물과 70% 메탄올 용액으로 용해한 것 모두 DPPH 라디칼 소거능이 100%였다. 백삼만 추출한 WGS1-40 중 Non-AC 건조물이 가장 낮아 32.4~33.7%의 소거능을 보인 반면 가압살균 처리한 AC-NF는 35.6~38.3%로 미미하게 증가하였지만, 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 또 발효처리를 한 AC-F는 44.3~45.6%로 Non-AC에 비해 약간 증가하였다. 또한 WGS1-40 처리구는 동결건조물을 물로 추출한 것보다 70% 메탄올로 추출한 것이 유의적인 차이가 나타나지 않았지만 약간 높은 소거능을 보여주었다. 이는 백삼 추출물이 가압살균 처리에 의해 진세노사이드가 2배 이상 증가하여도 DPPH 라디칼 소거능은 그만큼 증가하지 않는 결과를 보여주었다. 오미자를 10% 첨가한 WGS3-40 처리구는 WGS1-40 처리구에 비해 AC-F가 72.4~88.8%로 가장 높았고 AC-NF 53.3~62.6%, Non-AC 49.7~53.9%의 순으로 소거능을 보여주었다. 이는 추출물 및 발효물의 동결건조물을 100배로 용해한 것을 시료로 측정한 것으로 동결건조물 자체로는 소거능에 상당한 차이를 보여줄 것으로 생각된다. 또한 Hwang 등(2018)이 오미자를 Streptococcus thermophilus 균으로 발효시킨 결과 DPPH 라디칼 소거능이 증가하였고 발효에 의해 페놀성 물질이 증가하였다고 한 것 등을 고려하면 오미자에 함유된 리그난류 외에도 오미자에 함유된 항산화 성분이 다양하게 함유되어 있으므로 오미자가 백삼에 함유된 진세노사이드보다 DPPH 라디칼 소거능에 유의적으로 더 영향을 주는 것을 볼 수 있었다.

Fig 3. DPPH radical scavenging activity of white ginseng extract by lactic acid bacteria fermentation on white ginseng (WG) extract by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB). WGS1-40, WGS3-40, SCB-40: extracted from WG100+SCB0, WG90+SCB10, WG0+SCB100 with 40-fold distilled water for 6 h at 85°C, and measured after dissolving the lyophilisate with 100-fold of DW and 70% MeOH. Non-AC: not autoclaved, AC-NF: not fermented after autoclaved, AC-F: fermented for 48 h at 35±1°C after autoclaved. Values with the different letters (a-g) on the bars are significantly different at P<0.05.

요 약

백삼 내 진세노사이드 함량과 항산화 활성을 증대시키기 위하여 오미자를 첨가하여 추출한 후 젖산발효를 실시하였다. 백삼 40배 추출액(WGS1-40)을 121°C에서 20분간 가열살균 처리한 결과 백삼 추출물의 동결건조물 내 진세노사이드 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5가 각각 4.12±0.08 mg/g, 3.51±0.03 mg/g 및 18.86±0.11 mg/g 생성되었다. 총 진세노사이드 함량이 살균 전 25.06±0.08 mg/g에서 53.12±0.56 mg/g으로 약 2배 증가하였다. 오미자는 살균처리에 의해 9.15±0.38 mg/g에서 8.31±0.21 mg/g으로 약간 감소하였다. 오미자를 백삼에 10% 첨가하여 40배의 물로 추출한 추출물(WGS3-40)의 pH는 4.46±0.08이었고 이 추출물에서 8종의 혼합 젖산균의 생육이 가장 좋아 35±1°C의 온도에서 발효 48시간째 4.52(±0.08)×109 CFU/mL의 콜로니 수를 보였다. WGS3-40 추출물의 발효 전과 후의 총 진세노사이드 함량은 동결건조물로 67.16±1.98 mg/g 및 72.77±1.13 mg/g으로 발효에 의해 증가하였으며, 주된 진세노사이드는 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5가 각각 6.96±0.05 mg/g, 6.62±0.04 mg/g 및 30.72±1.82 mg/g과 7.80±0.01 mg/g, 7.23±0.05 mg/g 및 34.30±1.28 mg/g의 함량을 보여 오미자를 첨가하지 않은 백삼 추출물(WGS1-40)에 비해 Rg3, 20R-Rg3 및 Rg5의 함량이 약 1.86배 증가하였고 총 진세노사이드 함량은 1.28배 증가하였다. 오미자는 가열처리에 의해 리그난 물질이 감소하였으며 발효에 의해 유의적인 증가 효과는 없었다. 또한 WGS3-40의 발효물은 WGS1-40보다 DPPH 라디칼 소거능이 유의적으로 향상되었다.

감사의 글

본 연구는 농촌진흥청 지역농업 연구기반 고도화 사업(과제번호: PJ016151)의 지원에 의해 이루어진 결과로 이에 감사드립니다.

Fig 1.

Fig 1.Changes of pH on white ginseng (WG) extracts by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB) during lactic acid bacteria fermentation. WGS1: WG100+SCB0, WGS2: WG95+SCB5, WGS3: WG90+SCB10, WGS4: WG85+SCB15, SCB: WG0+SCB100, -20 and -40: extracted with 20 and 40-fold distilled water for 6 h at 85°C.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 722-732https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.7.722

Fig 2.

Fig 2.Changes of lactic acid bacteria growth on white ginseng (WG) extracts by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB) during lactic acid bacteria fermentation. WGS1: WG100+SCB0, WGS2: WG95+SCB5, WGS3: WG90+SCB10, WGS4: WG85+SCB15, SCB: WG0+SCB100, -20 and -40: extracted with 20 and 40-fold distilled water for 6 h at 85°C.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 722-732https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.7.722

Fig 3.

Fig 3.DPPH radical scavenging activity of white ginseng extract by lactic acid bacteria fermentation on white ginseng (WG) extract by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB). WGS1-40, WGS3-40, SCB-40: extracted from WG100+SCB0, WG90+SCB10, WG0+SCB100 with 40-fold distilled water for 6 h at 85°C, and measured after dissolving the lyophilisate with 100-fold of DW and 70% MeOH. Non-AC: not autoclaved, AC-NF: not fermented after autoclaved, AC-F: fermented for 48 h at 35±1°C after autoclaved. Values with the different letters (a-g) on the bars are significantly different at P<0.05.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 722-732https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.7.722

Table 1 . High performance liquid chromatograph conditions for determination of characteristics compounds in white ginseng extract supplemented with Schisandra chinensis Baillon (SCB) and SCB.

GinsenosidesLignans
InstrumentAgilent 1200 (Agilent Technologies)
Detector (nm)DAD detector (G1315D, Agilent Technologies)
Wavelength (nm)203203, 215, 220
ColumnZORBOX Eclipse XDB-C18 (4.6×150 mm, 5 μm, Agilent Technologies Inc.)YMC Pro C18 RS (4.6 mm×150 mm, 5 μm, YMC Co., Ltd.)
Column temp. (°C)2040
Mobile phaseGradient, A (water):B (acetonitrile) → 0 min (B 20%), 10 min (B 20%), 25 min (B 24%), 30 min (B 33%), 42 min (B 37%), 57 min (B 80%), 58 min (B 100%), 68 min (B 60%), 70 min (B 20%), post time 5 minGradient, A (water):B (acetonitrile) → 0 min (B 55%), 22 min (B 55%), 26 min (B 80%), 35 min (B 80%), 40 min (B 55%), post time 5 min
Flow rate (mL/min)11
Inject volume (μL)1010

Table 2 . Change of ginsenosides and lignans content by autoclaving on white ginseng (WG) and Schizandra chinnensis Baillon (SCB) extract.

Ginsenosides (mg/g)WGS1-40WG (control)Lignans (mg/g)SCB-40SCB (control)
Non-autoclavedAutoclavedNon-autoclavedAutoclaved
Rg14.46±0.01a2.98±0.01c3.89±0.06b(+)-Schizandrin5.65±0.00b5.56±0.24b5.81±0.48a
Re5.34±0.01a3.49±0.02c4.50±0.06b(schizandrol A)
Rf1.60±0.12a1.23±0.05b1.10±0.00bGomisin DND0.01±0.000.01±0.01
Rb17.05±0.10a6.68±0.05b5.21±0.07cGomisin J0.16±0.01b0.14±0.01b0.40±0.20a
F3ND0.95±0.04a0.51±0.01bGomisin A0.83±0.02b0.73±0.19b1.54±0.67a
Rg20.32±0.01b0.75±0.05a0.21±0.02b(shzandrol B)
Rh1ND2.68±0.30Pregomisin0.22±0.01b0.03±0.01c0.42±0.10a
Rc3.45±0.04a0.83±0.02b0.91±0.04bAngeloylgomisin H1.10±0.24ab0.96±0.04b1.25±0.36a
Rb21.99±0.02a1.81±0.02b1.51±0.00cEpigomisin ONDND0.02±0.01
Rb30.21±0.00b0.70±0.03a0.29±0.03bGomisin G0.01±0.030.01±0.000.02±0.02
F1ND1.32±0.02a1.08±0.00bSchizanderin ANDND0.03±0.02
Rd0.63±0.00a0.68±0.01a0.37±0.01bSchizanderin B0.09±0.03b0.09±0.02b0.24±0.09a
Rg6ND0.21±0.02Gomisin K30.03±0.05b0.02±0.01b0.11±0.10a
F4ND0.57±0.00Schizandrin A0.21±0.01b0.14±0.02b1.01±0.19a
F2ND0.91±0.00Schizandrin B0.55±0.32b0.40±0.20b2.78±0.64a
Rh4ND0.35±0.00(gomisin N)
Rg3ND4.12±0.08Schizandrin C0.30±0.04b0.24±0.02b1.41±0.39a
20R-Rg3ND3.51±0.03
Rk1ND0.41±0.04
Rg5ND18.86±0.11
Rh2ND0.10±0.00
Total25.06±0.08b53.12±0.56a19.58±0.27cTotal9.15±0.38b8.31±0.21b15.05±0.52a

WGS1-40, lyophilizate of 40 times white ginseng water extract; SCB-40, lyophilizate of 40 times Schzandra chinnenesis Baillon extract..

All values are mean±SD of triplicate determinations (n=3)..

Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..


Table 3 . Change of ginsenosides content by lactic acid bacteria fermentation on white ginseng (WG) extract by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB).

Ginsenosides (mg/g)WGS1-40WGS2-40WGS3-40WGS4-40WG (control)
Non-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermented
Rg12.98±0.01b2.73±0.03c1.65±0.02d1.61±0.03d0.82±0.01e0.65±0.00e0.13±0.00fND3.89±0.06a
Re3.49±0.02b3.23±0.06c1.96±0.01d1.68±0.01e0.80±0.03f0.61±0.00f0.10±0.00gND4.50±0.06a
Rf1.23±0.05b1.18±0.11b1.60±0.04a1.64±0.02a1.57±0.03ab1.64±0.01a0.31±0.06c0.15±0.01d1.10±0.00b
Rb16.68±0.05a6.40±0.16b2.57±0.07d2.53±0.18d0.90±0.01e0.58±0.01fNDND5.21±0.07c
F30.95±0.04f1.59±0.08e2.44±0.19d2.74±0.00c3.46±0.08b3.90±0.05a3.56±0.07b3.88±0.02a0.51±0.01g
Rg20.75±0.05e0.99±0.03d1.41±0.02c1.49±0.04bc1.63±0.02b1.84±0.03a1.63±0.01b1.76±0.02ab0.21±0.02f
Rh12.68±0.302.99±0.065.97±0.106.33±0.166.73±0.117.37±0.096.35±0.165.08±0.09ND
Rc0.83±0.020.79±0.02NDNDNDNDNDND0.91±0.04
Rb21.81±0.02a1.68±0.03ab0.51±0.03c0.44±0.02cNDNDNDND1.51±0.00b
Rb30.70±0.03aNDNDNDNDNDNDND0.29±0.03b
F11.32±0.02a1.29±0.01a0.45±0.01c0.39±0.01cNDNDNDND1.08±0.00b
Rd0.68±0.01a0.68±0.07a0.26±0.01bc0.19±0.02cNDNDNDND0.37±0.01b
Rg60.21±0.02c0.29±0.03c0.27±0.02c0.59±0.03b0.83±0.11a0.48±0.03bc0.76±0.04a0.19±0.01cND
F40.57±0.00d0.66±0.03d1.22±0.01c1.14±0.06c1.67±0.04ab1.77±0.03a1.55±0.05b1.40±0.03bcND
F20.91±0.00c1.01±0.01c1.95±0.02b1.99±0.05b2.63±0.05a2.68±0.04a2.53±0.05ab2.66±0.15aND
Rh40.35±0.00c0.42±0.01c0.76±0.00b0.77±0.01b1.07±0.01a1.07±0.01a0.90±0.02ab0.84±0.05bND
Rg34.12±0.08f4.73±0.02e6.97±0.01b7.77±0.12a6.96±0.05b7.80±0.01a6.30±0.18c5.77±0.10dND
20R-Rg33.51±0.03h3.88±0.00g6.09±0.02d6.80±0.07b6.62±0.04c7.23±0.05a5.77±0.05e5.34±0.11fND
Rk10.41±0.04c0.44±0.00c0.71±0.01ab0.75±0.01a0.77±0.03a0.80±0.03a0.67±0.03ab0.63±0.05bND
Rg518.86±0.11f21.67±1.42e29.91±1.11b30.04±0.57b30.72±1.82b34.30±1.28a24.75±1.96c23.14±1.41dND
Rh20.10±0.00b0.38±0.01a0.11±0.02b0.12±0.01b0.09±0.04b0.12±0.01b0.06±0.02b0.03±0.01bND
Total53.12±0.5656.73±1.1966.82±0.7568.88±0.8367.16±0.9872.77±1.1355.96±2.2250.84±1.8019.58±0.27

WGS1-40, WGS2-40, WGS3-40, WGS4-40: lyophilisate of WG100+SCB0, WG95+SCB5, WG90+SCB10, WG85+SCB15 extract with 40-fold distilled water for 6hr at 85℃; Fermented: 48hr at 35±1℃..

All values are mean±SD of triplicate determinations (n=3)..

Means in a column (a-c) the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..


Table 4 . Change of lignans by lactic acid bacteria fermentation on white ginseng (WG) extract by adding Schizandra chinnensis Baillon (SCB).

Lignans (mg/g)WGS2-40dWGS3-40WGS4-40SCB-40SCB (control)
Non-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermentedNon-fermentedFermented
(+)-Schizandrin (schizandrol A)0.33±0.01e0.36±0.01e0.76±0.02d0.83±0.03d1.12±0.02c1.16±0.03c5.65±0.00b5.75±0.02a5.81±0.48a
Gomisin DNDNDNDNDNDNDNDND0.01±0.01
Gomisin J0.11±0.01b0.12±0.01b0.14±0.02b0.15±0.02b0.15±0.02b0.15±0.02b0.16±0.01b0.17±0.02b0.40±0.20a
Gomisin A0.06±0.04c0.07±0.03c0.15±0.02c0.16±0.02c0.20±0.02c0.21±0.03c0.83±0.02b0.83±0.02b1.54±0.67a
(shzandrol B)
Pregomisin0.01±0.01c0.01±0.02c0.03±0.01c0.03±0.00c0.05±0.01c0.05±0.02c0.22±0.01b0.22±0.09b0.42±0.10a
Angeloylgomisin0.05±0.01b0.06±0.02b0.11±0.02b0.12±0.02b0.17±0.01ab0.18±0.02ab1.10±0.24b1.10±0.31b1.25±0.36a
Epigomisin ONDNDNDNDNDNDNDND0.02±0.01
Gomisin GNDNDNDNDNDND0.01±0.030.01±0.020.02±0.02
Schizanderin ANDNDNDNDNDNDNDND0.03±0.02
Schizanderin BNDNDNDNDNDND0.09±0.03b0.09±0.02b0.24±0.09a
Gomisin K3NDNDNDNDNDND0.03±0.050.03±0.040.11±0.10
Schizandrin A0.01±0.00c0.01±0.00c0.02±0.01c0.03±0.02c0.03±0.00c0.03±0.01c0.21±0.01b0.21±0.10b1.01±0.19a
Schizandrin B0.01±0.01c0.01±0.01c0.05±0.01c0.06±0.02c0.08±0.00c0.09±0.01c0.55±0.32b0.58±0.23b2.78±0.64a
(gomisin N)
Schizandrin C0.04±0.01c0.07±0.04c0.07±0.02c0.06±0.01c0.09±0.01c0.09±0.02c0.30±0.04b0.31±0.14b1.41±0.39a
Total0.60±0.01e0.70±0.02e1.33±0.02d1.44±0.02d1.89±0.02c1.96±0.03c9.15±0.04b9.29±0.05b15.05±0.52a

WGS2-40, WGS3-40, WGS4-40, SCB-40: lyophilisate of WG95+SCB5, WG90+SCB10, WG85+SCB15, WG0+SCB100 extract with 40-fold distilled water for 6hr at 85℃; Fermented: 48hr at 35±1℃..

All values are mean±SD of triplicate determinations (n=3)..

Means in a column (a-c) the bars are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..


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