바질(Ocimum bacilicum L.)은 꿀풀과에 속하는 일년생 초본 식물로 인도와 같이 고온 다습한 열대 아시아 지역이 원산지이며 어원은 ‘왕’이라는 뜻을 가진 그리스어인 바실레우스(basileus)에서 유래되었다(Park과 Lee, 2015). 바질은 체내에서 발생한 활성산소를 제거할 수 있는 생리활성 물질인 caffeic acid, quercetin, chlorogenic acid, protecatecuic acid 등의 페놀 화합물이 다량 함유되어 있고 그중 rosmarinic acid의 함량이 가장 높다고 보고되었다(Ahmed 등, 2019). 바질 정유의 주요 화합물로는 linalool, methyl chavicol, trans-methyl cinnamate, eugenol, 1,8-cineole 등으로 확인되었으며, 바질의 부위별 정유 함량은 잎이 가장 많고 꽃, 줄기 순으로 높은 것으로 보고되었다(Kwee와 Niemeyer, 2011). 현재 바질과 관련된 연구로는 항산화(Ahmed 등, 2019; Nguyen 등, 2021), 항암(Aburjai 등, 2020; Karthikeyan 등, 1999; Mahmoud, 2013), 항균(Kaya 등, 2008; Patil 등, 2011) 등이 보고되어 있으며, 이 밖에도 다양한 생리적 기능 증진과 관련된 연구들이 활발하게 진행되고 있다. Harnafi 등(2009)은 고지방 식이 유도 고지혈증 쥐에게 10주간 바질 물 추출물을 투여한 결과 쥐의 혈장 및 간의 총콜레스테롤과 triglyceride, LDL-콜레스테롤 농도가 유의하게 감소하여 고지혈증 및 심혈관 질환 예방에 대한 가능성을 보고하였고, Kim 등(2005)은 바질을 60% 에탄올로 추출했을 때 angiotensin converting(ACE)과 xanthine oxidase 저해능이 각각 96.7%, 100.0%로 높은 저해 활성을 보여 바질이 항고혈압 및 통풍 저해에 관해 효과가 있을 것으로 보고하였다. 이처럼 현재 바질과 관련된 다양한 연구가 보고되어 있으나 대부분 바질을 증류수나 유기 용매를 이용하여 추출했거나 1종의 미생물만으로 발효하여 발효 전후의 생리활성을 비교하였고(Dogan과 Tornuk, 2019), 미생물별 바질 발효물의 특성과 기능성을 비교･분석한 연구는 미비한 실정이다.

Saccharomyces cerevisiae는 미국 식품의약국(Food and Drug Administration)에서 인체에 대한 안전성을 입증받은 GRAS(generally regarded as safe) 급의 효모균주로 고대부터 빵, 맥주, 와인 등 다양한 발효식품을 제조하는 데 사용되어 왔다(Eeom 등, 2018; Lee 등, 2009). Yang 등(2013)의 연구에서는 황금(黃芩)을 S. cerevisiae로 발효시킨 후 염증 물질의 억제 효과를 측정하였을 때 IL-6, IL-12p40, MCP-1 등의 면역 사이토카인 생성 억제능이 효모 발효를 통해 더욱 증가한 것을 확인하였다. Bacillus subtilis는 우수한 단백질 분해능을 가진 호기성 균으로 주로 콩 발효 시 사용되며 protease에 의해 유리 아미노산, oligo-peptide 등의 저분자 단백질 및 다양한 생리 조절 물질을 생성하는 것으로 보고되어 있다(Cha 등, 2009; Sim 등, 2019). 유산균(lactic acid bacteria)은 300~400여 종이 있는 것으로 보고되고 있으며 주요 대사 물질 중 하나인 lactic acid는 식품 내 pH를 감소시킴으로써 여러 유해균의 생육을 억제할 수 있고 이에 따라 발효식품의 보존성을 향상시킬 수 있다(Kim 등, 2009). 또한 발효식품 섭취를 통해 체내로 유입된 유산균은 유용균의 생장을 부양하고 유해균은 억제함으로써 장내 미생물의 균형을 유지하는 데 도움이 된다고 알려져 있다(Choi 등, 2015). Lee와 Hong(2015)은 블루베리에 유산균을 접종하여 발효시킨 후 48일이 경과하였을 때 안토시아닌 및 C3G 함량 감소율이 무발효군에 비해 우수하였다고 보고하여 유산균 발효에 따른 저장 안정성 향상 효과에 대해 보고하였고, Choi 등(2015)은 김치에서 분리한 유산균을 감귤에 접종하여 발효했을 때 병원성 미생물에 대한 항균력과 ACE 저해 활성이 증진되었다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서는 천연물 발효 균주로서 유용하게 활용되고 있는 5종의 미생물을 선정하여 바질을 발효시킨 뒤 각 미생물이 생성하는 발효 대사 물질과 발효 과정 중 활성화되는 효소 등의 차이에 따른 배양 특성 및 생리활성 변화를 기존의 바질 추출물과 비교 분석하여 기능성 식품의 소재로써 활용 가능성을 확인하고자 한다.

사용 균주

바질 발효에 사용된 균주는 Bacillus subtilis KACC 14549, Saccharomyces cerevisiae KACC 48234, Levilactobacillus brevis KACC 18270, Lacticaseibacillus casei KACC 12413, Lactiplantibacillus plantarum KACC 18510으로 농업유전자원센터에서 분양받아 사용하였다. B. subtilis는 nutrient broth(Difco Laboratories), S. cerevisiae는 YM broth(Difco Laboratories), L. brevis, L. casei, L. plantarum은 Lactobacilli MRS broth(Difco Laboratories)에서 24시간 주기로 3회 계대 배양 후 사용하였으며 각각의 배지에서 생육 흡광도(600 nm)가 0.4~0.6 범위 안에 들어가도록 조정하여 사용하였다.

바질 발효물 제조

본 실험에서 사용된 바질(국내산)은 건조된 원물 형태를 온라인 쇼핑몰 원호팜에서 2023년 8월에 구입하여 분말화한 뒤 -24°C에서 냉동 보관하면서 실험에 사용하였다. 바질 발효물의 제조 과정은 증류수 250 mL에 5 g의 glucose (Sigma-Aldrich Co.)와 1.25 g의 peptone(Life Technologies Corporation)을 넣고 교반한 뒤 121°C에서 15분 동안 가압 고온 멸균하여 실온에서 서서히 식힌 다음 바질 분말 12.5 g과 미리 활성화시킨 5종의 발효 균주를 각각 2.5 mL 주입하였다. B. subtilis(BS), S. cerevisiae(SC)는 30°C, L. brevis(LB), L. casei(LC), L. plantarum(LP)은 37°C의 incubator(HB-101-4, Hanbaek Scientific Co.)에서 24시간 동안 배양한 후 배양액을 121°C에서 15분 동안 가압 고온 멸균하고 멸균된 배양액을 원심분리기(LaboGene 416, LaboGene™)로 원심분리(2,700×g, 10 min)한 뒤 여과(Whatman No. 4, GE Healthcare Life Sciences)하여 동결 건조(FD8508, Ilshin Lab Co., Ltd.)한 후 -50°C deep freezer(FR-300CW, Daehan CRYO Co.)에 보관하면서 실험에 사용하였다. 무발효 대조군은 바질 분말 12.5 g에 250 mL의 증류수를 가한 뒤 실온에서 24시간 추출한 후 원심분리(2,700×g, 10 min) 및 여과(GE Healthcare Life Sciences)한 다음 동결 건조하여 얻은 분말(이하 무발효군)을 사용하였다. 각 시료는 증류수에 녹여 원하는 농도로 제조한 후 실험에 사용하였다.

바질 발효물의 수율

바질 발효물의 동결 건조 수율은 제조한 발효 및 무발효 바질 추출물을 동결 건조하여 건조 중량을 구한 후 추출물 조제 시 사용된 원료 중량에 대한 백분율(%)로 나타내었다.

A: 발효물을 동결 건조한 분말 무게(g)

B: 발효물 원료 무게(g)

사용 균주에 따른 바질 발효액의 배양 특성

균주 성장에 따른 발효액의 pH 변화는 24시간 배양 후 멸균된 발효액을 여과한 다음 pH meter(K2000-pH, iSTEK Inc.)를 이용하여 측정하였다. 혼탁도 측정은 24시간 배양 후 멸균 및 여과된 발효액을 600 nm에서 흡광도를 측정하여 미생물의 발효 정도를 확인하였다. 생균수 측정은 24시간 배양한 바질 발효액을 멸균수에 희석하여 충분히 혼합한 후 BS, LB, LC, LP는 plate count agar(Difco Laboratories), SC는 potato dextrose agar(Difco Laboratories)에 분주한 다음 각각 37°C, 30°C에서 24~48시간 배양하여 생균수를 측정하였다.

총 폴리페놀 함량 측정

총 폴리페놀 함량 측정은 Folin과 Denis(1912) 법을 응용하여 측정하였다. 시료에 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent(Sigma-Aldrich Co.)와 증류수를 1:2(v/v)의 비율로 섞은 혼합액을 첨가하여 3분간 반응시킨 후 10% Na₂CO₃(w/v, Duksan Chemical Co., Ltd.) 용액을 섞어 1시간 동안 암실에서 반응시키고 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 결괏값은 gallic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 사용하여 검량선을 작성한 후 시료 1 g에 대한 mg gallic acid equivalents(GAE)로 나타내었다.

총 플라보노이드 함량 측정

총 플라보노이드 함량 측정은 Zhishen 등(1999)의 방법을 사용하여 측정하였다. 시료에 증류수와 5% NaNO₂(w/v, Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)를 넣어 섞은 후 5분간 방치하였다. 이후 10% AlCl₃･6H₂O(w/v, Junsei Chemical Co., Ltd.)를 넣고 6분간 방치한 다음 1 M NaOH(Daejung Chemical & Metals Co., Ltd.)을 가하여 11분간 반응시킨 후 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 결괏값은 catechin hydrate(Sigma-Aldrich Co.)를 사용하여 검량선을 작성한 후 시료 1 g에 대한 mg catechin equivalents(CE)로 나타내었다.

DPPH 라디칼 소거 활성 측정

2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) 라디칼 소거 활성은 Blois(1958)의 방법을 참고하여 측정하였다. 시료에 0.2 mM DPPH(Sigma-Aldrich Co.) solution을 첨가하여 혼합한 다음 암실에서 30분간 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군은 시료 대신 시료 희석용매인 증류수를 사용하여 위와 같은 방법으로 흡광도를 측정하여 비교하였고, 결괏값은 대조군에 대한 시료 첨가군의 감소한 흡광도를 백분율(%)로 구한 후 IC₅₀값으로 나타내었다. 양성대조군으로 기존의 항산화제인 ascorbic acid(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)를 사용하여 비교하였다.

ABTS 라디칼 소거 활성 측정

2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)(ABTS) 라디칼 소거 활성은 Fellegrini 등(1999)의 방법을 참고하여 측정하였다. ABTS solution은 140 mM K₂S₂O₈(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)에 증류수를 가한 후 ABTS diammonium salt tablet(Sigma-Aldrich Co.) 2알을 넣어 암실에서 12~16시간 동안 방치하고 이를 95% 에탄올(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)과 혼합하여 734 nm에서 측정한 흡광도 값이 0.70±0.02가 되도록 조절하여 사용하였다. 시료에 ABTS solution 1 mL를 가한 후 2분 30초간 암실에서 반응시킨 다음 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군은 시료 희석용매인 증류수를 사용하여 위와 같은 방법으로 흡광도를 측정하여 비교하였고, 결괏값은 대조군에 대한 시료 첨가군의 감소한 흡광도를 백분율(%)로 구한 후 IC₅₀값으로 나타내었다. 양성대조군은 ascorbic acid를 사용하여 비교하였다.

FRAP 활성 측정

Ferric reducing antioxidant power(FRAP) 측정 방법은 Benzie와 Strain(1996) 방법을 참고하여 측정하였다. FRAP solution은 300 mM acetate buffer(pH 3.6)와 40 mM HCl(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)에 용해한 10 mM 2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine(TPTZ, Sigma-Aldrich Co.), 20 mM FeCl₃･6H₂O(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)를 각각 10:1:1(v/v/v)의 비율로 섞은 후 37°C에서 10분간 반응시켜 제조한 후 FRAP solution으로 사용하였다. 시료에 증류수와 FRAP solution을 넣고 37°C에서 10분간 반응시킨 후 593 nm에서 흡광도를 측정하였다. FRAP value는 FeSO₄･7H₂O(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)를 표준물질로 이용하여 작성한 검량선에 대입하여 환산하였으며, 시료 1 g에 들어있는 FeSO₄･7H₂O의 mM 함량으로 나타내었다.

항균 활성 측정

항균 활성은 각 유해 균주를 대상으로 disc diffusion assay(Bauer 등, 1966)를 통해 측정하였다. 항균 활성 측정에 사용된 균주는 Gram positive bacteria인 Bacilus cereus KCTC 1012, Bacillus subitilis KACC 14549, Staphylococcus aureus KCTC 3881과 Gram negative bacteria인 Escherichia coli KCTC 2441, Enterobacter cloacae KCTC 1685, Salmonella Typhimurium KCTC 2515, Pseudomonas aeruginosa KCTC 1636의 총 7종을 생물자원센터 및 농업유전자원센터에서 분양받아 사용하였다. 휴면 상태의 균주들을 Table 1의 조건으로 생육 배양하였고 활성화된 각 균주를 nutrient agar(Difco Laboratories)에 분주한 뒤 멸균된 spreader로 도말하여 항균시험용 평판배지를 준비하였다. 시료를 paper disc에 흡수시키고 시료 희석 용매를 휘발시킨 뒤 평판배지 위에 밀착시킨 상태로 24시간 동안 30°C와 37°C에서 배양하였다. 이후 disc 주변에 생성된 생육 저해환의 직경을 측정하여 항균력을 비교하였다. 생육 저해환의 결괏값은 paper disc의 직경인 8 mm를 제외한 값으로 나타내었다.

Table 1 . List of strains used for antimicrobial experiments.

	Strains	Media1)	Temp. (°C)
Gram positive bacteria	Bacillus cereus	NA/NB	30
	Bacillus subtilis	NA/NB	30
	Staphylococcus aureus	NA/NB	30
Gram negative bacteria	Escherichia coli	NA/NB	30
	Enterobacter cloacae	NA/NB	30
	Salmonella enterica Typhimurium	NA/NB	37
	Pseudomonas aeruginosa	NA/NB	37

¹⁾NA: nutrient agar, NB: nutrient broth..

아질산염 소거 활성 분석

아질산염 소거 활성 측정 방법은 Gray와 Dugan(1975)의 방법을 참고하여 측정하였다. 시료에 1 mM NaNO₂(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)와 0.2 M citrate buffer(pH 3.0)를 가하고 37°C에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응시킨 혼합물에 2% acetic acid(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.), griess reagent(30% acetic acid를 이용하여 제조한 1% sulfanilic acid, 1% 1-naphthylamine을 사용 직전 1:1 비율로 섞어 제조)를 가하여 15분간 반응시킨 다음 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 양성대조군은 ascorbic acid (Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)를 사용하여 비교하였으며 결괏값은 시료 첨가군과 시료 무첨가군을 백분율(%)로 산출하여 나타내었다.

Tyrosinase 저해 활성 평가

Tyrosinase 저해 활성은 Flurkey(1991)의 방법을 이용하여 측정하였다. 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 6.8), 시료, 10 mM L-DOPA(dihydroxy-phenylalanine, Sigma-Aldrich Co.)를 넣고 혼합한 뒤 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 6.8)에 용해시킨 효소액(mushroom tyrosinase, 100 unit/mL, Sigma-Aldrich Co.)을 첨가하여 37°C에서 15분간 반응시키고 475 nm에서 흡광도를 측정하였다. Kojic acid(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)를 양성대조군으로 사용하여 비교하였으며 tyrosinase 저해 활성은 시료 첨가군과 시료 무첨가군을 백분율(%)로 산출하여 나타내었다.

Elastase 저해 활성 평가

Elastase 저해 활성은 Kraunsoe 등(1996)의 방법을 참고하여 측정하였다. 0.2 M Tris-HCl buffer(pH 8.0), 시료, N-succinyl-(Ala)3-p-nitroanilide를 넣고 혼합한 뒤 0.2 M Tris-HCl buffer(pH 8.0)에 용해시킨 효소액 elastase(pancreatin from porcine pancreas, 0.1 unit/mL, Sigma Chemical Co.)를 첨가하여 37°C에서 20분간 반응시킨 뒤 410 nm에서 흡광도를 측정하였다. Ascorbic acid(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)를 양성대조군으로 사용하여 비교하였으며 elastase 저해 활성은 시료 첨가군과 시료 무첨가군을 백분율(%)로 산출하여 나타내었다.

통계처리

모든 실험은 3회 이상 반복 실시하였고 자료의 통계처리는 SPSS 26.0(Statistical Package for the Social Sciences, SPSS Inc.)을 사용하여 평균과 표준편차로 나타내었다. 수율 결과를 제외한 모든 데이터는 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 통해 95% 유의수준에서 통계적 유의성(P<0.05)이 확인된 경우 Duncan’s multiple range test를 통해 각 측정값 간의 유의성을 검증하였다. 항균 활성 분석 실험에서 대조군과 실험군 간의 유의성은 발효 전과 후 비교이기 때문에 비모수 검정인 Mann-Whitney U test로 분석한 후 P값이 0.05 미만일 경우 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 판정하였다.

바질 발효물의 수율

5종의 유용 미생물로 발효시킨 바질의 동결 건조 수율은 Table 2에 나타냈다. 바질 발효물의 수율은 LC 발효군이 48.84%로 가장 높게 나타났고 BS(48.60%), LP(44.43%), LB(43.01%), SC(21.25%), control(12.22%) 순으로 높은 수율을 보였으며, 무발효 대조군인 control에 비해 바질 발효 추출물의 수율이 증가하는 경향을 보였다. Kim 등(2023)은 광나무 열매를 Latilactobacillus curvatus와 Weissella minor로 발효했을 때 각각의 추출 수율이 40.5%, 46.0%로 나타나 무발효 추출물(29.5%)에 비해 증가하였다고 보고하였으며, Ahn 등(2015)은 와송 에탄올, 메탄올, 물 추출물보다 와송 유산균 발효물의 수율이 더 높았다고 보고하여 본 연구 결과와 유사한 경향성을 나타냈다. 따라서 이와 같은 결과는 발효 미생물이 생성하는 가수분해 효소에 의해 바질 내 대사산물 생성량이 증가하였기 때문에 발효군의 수율이 control에 비해 높아진 것으로 판단된다.

Table 2 . The yield of fermented Ocimum bacilicum L. extracts by various microorganism.

Microorganism1)	Yield (%)
Control	12.22
BS	48.60
SC	21.25
LC	48.84
LB	43.01
LP	44.43

¹⁾Control: non-fermented O. bacilicum L., BS: Bacillus subtilis, SC: Saccharomyces cerevisiae, LC: Lacticaseibacillus casei, LB: Levilactobacillus brevis, LP: Lacticaseibacillus plantarum..

바질 발효물의 배양 특성

바질의 발효 정도를 확인하기 위해 미생물별 24시간 발효시킨 바질 발효액의 배양 특성 결과를 Table 3에 나타냈다. 본 연구에서 control의 pH는 5.76±0.00으로 나타났고 발효군의 pH는 3.56~5.35 범위를 보여 바질 발효 시 무발효 대조군에 비해 pH가 유의적으로 낮아짐을 확인하였다(P<0.05). Kim 등(2013)의 연구에 따르면 인삼꽃을 여러 유용 균주로 발효했을 때 전반적으로 pH가 감소했지만 그중 BS 균주를 이용한 발효물이 가장 높은 값을 나타냈다고 보고하여 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다. Jung과 Oh(2022)는 파인애플 유산균 발효물의 pH를 측정했을 때 발효 시간이 경과함에 따라 pH가 감소하는 경향을 나타내었고 균주의 종류에 따라 유의적인

Table 3 . pH value, turbidity, and viable cell count in the broth of fermented Ocimum bacilicum L. extracts by various microorganism.

Microorganism1)	pH	Turbidity4)	Viable cell count (log CFU/mL)
Control	5.76±0.00a2)3)	0.32±0.00f	－
BS	5.35±0.01b	0.74±0.00c	5.84±0.04d
SC	5.19±0.01c	0.55±0.00e	7.82±0.06c
LC	4.42±0.01d	0.63±0.00d	8.27±0.01b
LB	3.58±0.01e	0.81±0.00b	8.54±0.06a
LP	3.56±0.01f	1.13±0.00a	8.54±0.03a

¹⁾Abbreviations are the same as in Table 2..

²⁾Mean±standard deviation (n=3)..

³⁾Means in a column by different superscripts are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..

⁴⁾Turbidity measurement based on OD₆₀₀ in the broth of O. bacilicum extracts fermented by microorganism..

차이가 발생했다고 보고하였다. 본 연구에서도 유산균을 이용한 바질 발효물에서 비교적 낮은 pH를 보였는데 이는 발효 과정 중 유산균이 생성하는 주요 대사물질인 유기산 생성에 기인된 것으로 판단되며, 이와 같이 낮은 pH는 유해 미생물의 생장과 이에 따른 독성 물질 분비를 방지하는 데 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다.

미생물별 24시간 발효시킨 바질 발효액의 혼탁도 분석 결과 control의 혼탁도는 0.32±0.00으로 나타났고 발효군의 혼탁도는 0.55~1.13의 범위를 보여 바질 발효 시 혼탁도가 유의적으로 증가했음을 확인하였다(P<0.05). 보통 발효가 완료되면 발효 미생물과 기타 발효 부유물 등은 가라앉게 되는데, 이때 미생물로부터 생성된 발효 대사산물과 미생물 자체의 응집성 차이에 따라 혼탁 물질의 침전량이 달라진다(Roh 등, 2008). 본 연구에서는 모든 발효군의 혼탁도가 control보다 유의적으로 증가하여 발효 균주에 의한 대사산물이 생성된 것으로 판단되고, 특히 LP 균주의 생장이 비교적 활발하게 진행되어 발효액 중에 혼재되어 있던 혼탁 물질량이 가장 높게 측정된 것으로 사료된다.

각 발효물의 생균수는 5.84~8.54 log CFU/mL로 나타났고 그중 LP, LB 발효군이 각각 8.54±0.03 log CFU/mL, 8.54±0.06 log CFU/mL로 높은 값을 나타냈다. Hwang 등(2016)의 연구 결과에 따르면 갈색콩 두유를 LP 균주를 이용해서 발효했을 때 발효 시간이 경과함에 따라 생균수가 증가하였으며 발효 60시간 경과 시 11.55±0.69 log CFU/g을 나타냈다고 보고하였는데, 발효물 내 충분한 생균수를 유지했다는 점에서 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다. 반면 Lee와 Hong(2015)은 블루베리 유산균 발효물의 생균수가 발효 72시간까지 증가하다가 96시간부터 감소하는 경향을 나타냈다고 보고하였는데, 본 연구에서는 바질을 24시간 발효시켰을 때 모든 발효군에서 5 log CFU/mL 이상의 생균수를 보여 충분한 미생물 생장이 이루어진 것으로 판단되고 미생물의 생육을 저해하지 않는 수준에서 발효가 진행된 것으로 사료된다. 그리고 바질 LP 발효군의 배양 특성을 분석해볼 때 가장 낮은 pH(3.56±0.01)와 높은 흡광도(1.13±0.00) 및 생균수를 보여 다른 발효군에 비해 미생물 생장이 활발하게 진행된 것으로 판단되고 이에 따라 다양한 생리 활성 물질이 생성되었을 가능성이 있을 것으로 사료된다.

총 폴리페놀 함량

바질 발효물의 균주별 총 폴리페놀 함량 측정 결과는 Table 4와 같으며, SC 발효군이 115.57±2.32 GAE mg/g으로 모든 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 높은 값을 보였다(P<0.05). Kim 등(2005)의 연구 결과에 의하면 바질 수성 추출물에 함유된 페놀성 화합물의 함량은 chlorogenic acid가 17.1±0.2 μg/mg d.w.로 가장 높았고 rosmarinic acid(12.4±0.1 μg/mg d.w.), caffeic acid(3.2±0.1 μg/mg d.w.), coumaric acid(0.8±0.1 μg/mg d.w.) 순으로 높은 함량을 보였으며 protocatecuic acid와 quercetin은 검출되지 않았다고 보고하였다. 본 연구에서 바질 무발효 및 발효추출물은 증류수를 이용하여 추출하였기 때문에 바질 내 여러 폴리페놀 성분 중에서도 수용성인 chlorogenic acid, rosmarinic acid 등이 주로 함유되어 있을 것으로 판단되며, 특히 발효 미생물 대사에 의한 chlorogenic acid의 함량 변화가 총 폴리페놀 함량 결과에 큰 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. Wang 등(2016)은 식물 내 존재하는 free 형태의 폴리페놀 화합물은 추출에 의해 쉽게 방출되지만 폴리페놀 화합물이 β-glycoside 결합을 통해 세포벽의 단백질이나 다당류와 결합된 상태라면 수용액 내에서 추출되기 어렵다고 보고하였고, 미생물이 분비하는 β-glucosidase가 이소플라본 또는 플라보노이드의 glycoside를 aglycone으로 가수분해할 수 있다고 언급하였다. 따라서 본 연구에서 SC 발효군의 총 폴리페놀 함량이 control에 비해 유의적으로 증가한 이유는 발효 과정 중 SC 균주가 생성한 β-glucosidase에 의해 바질 내 페놀성 화합물과 결합되어 있던 glycoside가 가수분해되면서 chlorogenic acid, rosmarinic acid 등의 여러 수용성 폴리페놀 화합물이 방출된 것으로 사료된다.

Table 4 . Total phenol and total flavonoid contents of fermented Ocimum bacilicum L. extracts by various microorganism.

Microorganism1)	Total phenol contents (GAE mg/g2))	Flavonoid contents (CE mg/g3))
Control	75.74±2.29b4)5)	39.11±0.23b
BS	77.50±0.38b	36.75±0.60c
SC	115.57±2.32a	46.05±0.68a
LC	67.37±0.38c	10.00±0.45d
LB	57.03±0.76e	8.69±0.79e
LP	60.55±0.66d	10.40±0.23d

¹⁾Abbreviations are the same as in Table 2..

²⁾GAE: gallic acid equivalent mg/g..

³⁾CE: catechin equivalent mg/g..

⁴⁾Mean±standard deviation (n=3)..

⁵⁾Means in a column by different superscripts are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..

총 플라보노이드 함량

바질 발효물의 균주별 총 플라보노이드 함량 측정 결과는 Table 4에 나타냈다. 모든 발효 및 무발효군 중 SC 발효군의 총 플라보노이드 함량이 46.05±0.68 CE mg/g으로 유의적으로 가장 높은 함량을 보였고(P<0.05) 따라서 바질을 SC 균주를 이용하여 발효했을 때 총 플라보노이드 및 총 폴리페놀 함량이 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. Yoon 등(2015)은 블루베리를 2종의 효모로 발효했을 때 대조군인 블루베리 착즙액에 비해 총 플라보노이드 함량이 증가하였다고 보고하였는데, 이는 발효 과정 중 생성된 알코올에 의해 플라보노이드의 용출량이 증가한 것으로 판단된다고 언급하였고, 본 연구에서도 발효 과정 중 SC 균주가 생성하는 효소 및 알코올에 의해 플라보노이드 화합물의 용출량이 증가한 것으로 판단된다. 폴리페놀 산화효소는 주로 엽록체 thylakoid membranes에 위치하고 기질인 페놀 화합물은 액포에 위치한다고 알려져 있는데 발효, 가열, 동결 등의 처리에 의해 식물 세포벽의 분해가 발생하게 되면 효소와 기질의 결합이 촉진되어 일부 폴리페놀이 이성질체로 전환되고, 따라서 페놀성 화합물의 함량이 감소할 수 있다고 보고되어 있다(Chazarra 등, 1996; Racine 등, 2019). Racine 등(2019)은 코코아를 효모, 젖산균, 아세트산균으로 발효했을 때 총 폴리페놀 및 플라바놀 함량이 평균 18.3%, 14.4% 감소하였고 이러한 결과는 발효 중 폴리페놀 산화효소의 활성화 및 온도 상승에 영향을 받아 페놀 화합물이 분해되었기 때문이라고 보고하였다. 따라서 본 연구에서 LC, LB, LP 발효군의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 control보다 감소한 이유는 각 균주의 효소 작용에 의해 세포 내 분리되어 있던 페놀 화합물과 폴리페놀 산화효소가 결합하여 일부 폴리페놀이 이성질체로 전환되는 속도가 비교적 높았기 때문으로 사료된다(Hwang과 Lee, 2021).

DPPH 라디칼 소거능

바질 발효물의 DPPH 라디칼 소거 활성 측정 결과는 IC₅₀값으로 Table 5에 나타냈다. 실험에 사용된 positive control인 ascorbic acid의 IC₅₀값은 0.017±0.000 mg/mL로 나타났으며, SC 발효군의 IC₅₀값은 0.110±0.004 mg/mL로 바질 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 낮은 값을 보였다(P<0.05). Um 등(2017)은 황련해독탕 발효물의 DPPH 라디칼 소거능을 측정했을 때 발효 전보다 약 2배 이상 증가하였다고 보고하였는데, 이는 발효 과정 중 균주가 생성하는 효소 작용에 의해 황련해독탕의 지표 성분인 berberine의 함량이 증가한 것과 관련이 있을 것이라고 언급하였다. 그리고 Kim 등(2020a)의 연구 결과에 따르면 참깨 탈지박을 15종의 균주로 발효했을 때 모든 발효군에서 DPPH 라디칼 소거 활성이 증가하여 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 유사한 결과를 나타냈다고 보고하였다. 본 연구에서도 바질 SC 발효군의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량과 DPPH 라디칼 소거능 측정값 간의 비례적 상관관계가 있을 것으로 추측되며, SC 균주의 발효 대사 과정에 의해 chlorogenic acid, caffeic acid, rosmarinic acid 등을 비롯한 여러 페놀 화합물이 증가하면서 DPPH 라디칼 소거능에 영향을 미친 것으로 사료된다.

Table 5 . DPPH and ABTS radical scavenging activity and ferric reducing antioxidant power (FRAP) value of fermented Ocimum bacilicum L. extracts by various microorganism.

Microorganism1)	DPPH radical scavenging activity IC50 (mg/mL)2)	ABTS radical scavenging activity IC50 (mg/mL)	FRAP value (mM/g)
Ascorbic acid	0.017±0.000g3)4)	0.12±0.00g	－
Control	0.131±0.000e	0.68±0.01e	1,162.25±0.00b
BS	0.187±0.002d	1.00±0.01d	673.91±12.21c
SC	0.110±0.004f	0.57±0.01f	1,353.52±7.05a
LC	0.260±0.000c	1.27±0.06c	625.08±0.00d
LB	0.360±0.015a	2.34±0.04a	515.20±0.00f
LP	0.297±0.000b	1.91±0.05b	555.90±7.05e

¹⁾Abbreviations are the same as in Table 2..

²⁾Inhibitory activity was expressed as the mean of 50% inhibitory concentration of triplicate determines, obtained by interpolation of concentration inhibition curve..

³⁾Mean±standard deviation (n=3)..

⁴⁾Means in a column by different superscripts are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..

ABTS 라디칼 소거능

바질 발효물의 ABTS 라디칼 소거 활성 측정 결과는 IC₅₀값으로 Table 5에 나타냈다. 실험에 사용된 positive control인 ascorbic acid의 IC₅₀값은 0.12±0.00 mg/mL로 나타났으며, SC 발효군의 IC₅₀값은 0.57±0.01 mg/mL로 바질 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 낮은 값을 보였다(P<0.05). Vu 등(2020)의 연구 결과에 따르면 흑효모를 이용하여 참도박 열수 및 에탄올 발효 추출을 진행했을 때 ABTS 라디칼 소거능이 무발효군 대비 약 15~20% 증가하였다고 보고하여 본 연구의 SC 발효군과 유사한 경향을 보였다. 그리고 Kim 등(2020b)은 연잎 열수 추출물과 발효추출물의 ABTS 라디칼 소거 활성을 측정했을 때 1 mg/mL의 농도에서 각각 86.6%, 93.7%로 나타났으며 이는 발효에 의해 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량이 증가하면서 라디칼 소거능과 전자 공여능 활성에 긍정적인 영향을 미친 것으로 사료된다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서도 발효에 의한 ABTS 라디칼 소거 활성 증가가 바질 내 대표 수성 페놀 화합물인 chlorogenic acid, caffeic acid 등의 함량 변화에 기인한 것으로 추측되나, 이에 대한 정량적인 분석이 추가로 필요하다고 판단된다. 반면 SC 발효군을 제외한 모든 발효군에서는 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성이 control보다 감소하였고, 이는 총 폴리페놀 및 플라보노이드 측정 결과와 유사한 경향을 보였다. Jung과 Kim(2016)은 폴리페놀 산화효소를 이용하여 gallic acid의 산화 축합반응을 유도했을 때 반응 7시간 이후부터 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성이 감소하였다고 보고하였는데, 본 연구에서도 폴리페놀 산화효소가 바질의 발효 과정 중 활성화되어 항산화 물질 함량 감소에 영향을 미친 것으로 사료된다.

FRAP 활성

바질 발효물의 균주별 FRAP 측정 결과는 Table 5에 나타냈다. SC 발효군의 FRAP value는 1,353.52±7.05 mM/g으로 가장 높은 값을 보였고, control(1,162.25±0.00 mM/g), BS(673.91±12.21 mM/g), LC(625.08±0.00 mM/g), LP(555.90±7.05 mM/g), LB(515.20±0.00 mM/g) 순으로 높은 값을 보여(P<0.05), 본 연구의 총 플라보노이드 함량과 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능 측정 결과와 유사한 경향을 보였다. 일반적으로 시료 내 페놀 화합물 함량과 항산화 활성 간 비례적인 상관성을 나타내는 것으로 알려져 있는데, Sanchez-Gonzalez 등(2005)은 시료 중 폴리페놀 함량이 FRAP value와 높은 상관관계를 가지고 있으며(r=0.989, P<0.01) 또한 라디칼 소거능과도 높은 상관관계가 있다고(r=0.99, P<0.01) 보고하였다. 따라서 본 연구에서도 FRAP 활성과 총 페놀 및 플라보노이드 함량 및 라디칼 소거능 간 양의 상관관계가 있을 것으로 사료된다. Lee 등(2012)은 발효 뽕잎차의 전자 공여능과 FRAP 활성이 무발효군에 비해 3.41~5.85배 감소하였으며 이러한 현상은 발효 균주에 의해 폴리페놀 화합물 함량이 크게 감소한 것과 동시에 thearubigins, theaflavins 등의 폴리페놀 산화 중합체가 생성된 것에 영향을 받았다고 언급하였고, 후발효차의 경우 세균, 곰팡이 등의 효소에 의하여 페놀성 화합물의 산화 중합 작용이 더욱 촉진될 수 있다고 보고하였다. 본 연구에서도 SC 발효군을 제외한 모든 발효군에서 FRAP 활성이 control보다 감소한 결과를 보였는데 이는 발효 과정 중 각 균주가 생성하는 효소에 의해 hydrogen peroxide와 같이 강한 산화작용을 하는 물질이 생성된 것으로 해석된다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 미생물 발효에 의해 바질 내 주요 생리활성 물질 함량이 증가 또는 감소하여 최종적으로 항산화 활성에 영향을 미친 것으로 판단된다.

항균 활성

균주 별 바질 발효물의 항균 활성을 측정한 결과는 Table 6에 나타내었다. Control, BS, SC 발효군은 모든 균에서 항균능이 측정되지 않았고, LB와 LP 발효군은 5 mg/disc와 10 mg/disc 농도에서 모든 균주에 대한 생육 저해환이 측정되어 우수한 항균 활성을 보였다(P<0.05). LC 발효군은 E. cloacae에 대한 생육 저해환이 5 mg/disc에서 1.12±0.09 mm, 10 mg/disc에서 2.28±0.11 mm로 측정되어 control과 비교했을 때 생육 저해환이 유의적으로 증가하였고(P<0.05), 따라서 바질을 유산균으로 발효했을 때 항균 활성이 증가하는 것으로 나타났다. 유산균의 항균 기전은 해리되지 않은 산이 미생물의 세포벽 내로 들어간 뒤 해리되어 lactic acid, acetic acid 등의 대사산물에 의해 세포 내 pH를 감소시킴으로써 생육을 저해한다고 알려져 있고, 이러한 항균 활성 정도는 유산균의 친유성, pH, 산의 pKa 등에 영향을 받을 수 있다고 보고되었다(Kim 등, 2009). 따라서 LC, LB, LP 발효군 간 생육 저해환의 크기가 다르게 나타난 이유는 발효 대사에 의한 유기산 생성량과 pKa 등에서 차이가 발생하였기 때문으로 판단된다. LB, LP 발효군의 pH 값이 LC 발효군에 비해 유의적으로 낮은 것을 미루어볼 때(Table 3), 발효 과정 중 LB, LP 균주가 생성하는 유기산 함량이 LC 균주보다 높았을 것으로 추측되고 이에 따라 모든 균주에 대한 높은 항균능을 보인 것으로 사료된다. 본 연구에서 바질 LC, LB, LP 발효군의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 및 항산화 활성 감소가 hydrogen peroxide와 같은 산화물질의 증가에 기인한 것으로 추측되었는데, hydrogen peroxide는 DNA, RNA 등의 핵산 물질의 손상을 유도하는 superoxide 및 hydroxyl radical 등의 bactericidal free radical의 전구물질로 사용된다(Byczkowski와 Gessner, 1988). 그리고 hydrogen peroxide는 미생물의 막지질 과산화 반응을 유도하여 sulfhydryl groups를 산화시켜서 세포 손상을 초래함으로써 세포 생존율을 감소시킬 수 있다고 보고되어 있다(Chen 등, 1995). 따라서 본 연구에서도 바질을 유산균으로 발효했을 때 hydrogen peroxide 등의 산화물질이 생성되면서 항산화능과 항균 활성 간 반비례적 관계성이 발생하게 된 것으로 추측된다.

Table 6 . Antibacterial activities of fermented Ocimum bacilicum L. extracts by various microorganism.

Microorganism	Size of clear zone (mm)
	Sample1)	Fraction conc. (mg/disc)
		5.0	10.0
Bacillus cereus	Control	－2)	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	4.13±0.06*3)	5.98±0.11*
	LP	3.71±0.28*	6.04±0.10*
Bacillus subtilis	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	4.59±0.31*	14.45±0.12*
	LP	6.25±0.26*	15.09±0.23*
Staphylococcus aureus	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	3.01±0.14*	7.15±0.13*
	LP	2.49±0.12*	6.91±0.12*
Escherichia coli	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	4.65±0.29*	6.19±0.14*
	LP	3.07±0.13*	5.31±0.14*
Enterobacter cloacae	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	1.12±0.09*	2.28±0.11*
	LB	1.72±0.15*	4.16±0.14*
	LP	1.46±0.15*	2.94±0.11*
Salmonella enterica Typhimurium	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	2.07±0.13*	4.13±0.09*
	LP	2.93±0.15*	8.18±0.04*
Pseudomonas aeruginosa	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	4.50±0.23*	8.35±0.21*
	LP	3.53±0.43*	8.26±0.29*

¹⁾Abbreviations are the same as in Table 2..

²⁾Not detected..

³⁾Mean±standard deviation (n=4)..

^*P<0.05 by Mann-Whitney U test..

아질산염 소거 활성

본 연구에서 바질 발효 및 무발효군의 아질산염 소거 활성을 측정한 결과는 Table 7에 나타냈으며, 발효 및 무발효군과 ascorbic acid의 농도는 10 mg/mL로 제조하여 실험에 사용하였다. Positive control인 ascorbic acid의 아질산염 소거 활성은 98.26±0.22%로 나타났으며, SC 발효군이 91.14±0.66%로 바질 발효 및

Table 7 . Nitrite scavenging ability, and tyrosinase and elastase inhibition activity of fermented Ocimum bacilicum L. extracts by various microorganism.

Microorganism1)	Nitrite scavenging ability (%)	Tyrosinase inhibition activity (%)	Elastase inhibition activity (%)
Positive control2)	98.26±0.22a3)4)	99.82±0.15a	81.14±1.23a
Control	33.75±1.18e	40.82±3.19c	45.99±0.15c
BS	70.26±0.68c	30.98±1.98d	34.71±0.29d
SC	91.14±0.66b	61.97±3.39b	47.79±0.29b
LC	65.89±0.87d	26.12±2.33e	34.94±0.29d
LB	66.55±0.66d	4.17±0.75f	27.28±0.20f
LP	66.98±0.68d	3.58±1.13f	28.30±0.22e

¹⁾Abbreviations are the same as in Table 2..

²⁾Nitrite scavenging ability: ascorbic acid, tyrosinase inhibition activity: kojic acid, elastase inhibition activity: ascorbic acid..

³⁾Mean±standard deviation (n=3)..

⁴⁾Means in a column by different superscripts are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test..

무발효군 중 유의적으로 가장 높은 소거 활성을 보였다(P<0.05). Fox와 Ackerman(1968)은 산성 조건에서 아질산염이 ascorbate와 같은 환원성 물질과 반응하게 되면 산화질소로 전환되어 니트로사민의 생성을 저해할 수 있다고 보고하였으며, 이러한 반응 속도는 아질산염 농도에 대해서는 1차, 환원성 물질 함량은 0.5차, 수소이온농도는 1.5차에 비례한다고 보고하였다. 본 연구에서 모든 바질 발효군의 pH는 control보다 유의하게 감소하였고 반대로 아질산염 소거 활성은 control보다 유의하게 증가한 것을 미루어 볼 때 발효 과정에 의한 pH의 감소가 아질산염 소거 작용을 촉진하는데 일부 기여한 것으로 추측된다. 그리고 Kang 등(1996)은 페놀성 화합물의 아질산염 소거 활성을 측정했을 때 대부분의 phenolic acids는 아질산을 분해하였으나 수용성이 낮은 일부 hesperidin, naringin 등의 플라보노이드 화합물은 아질산염 소거 활성이 없었다고 보고하였다. 본 연구에서도 총 폴리페놀 함량이 가장 우수했던 SC 발효군이 아질산염 소거 활성 또한 가장 높게 나타났으며 이러한 결과는 SC 균주의 대사에 의한 chlorogenic acid 등의 수용성 페놀 화합물 함량이 증가한 것과 상관관계가 있을 것으로 예상된다. 반면 SC 발효군을 제외한 모든 발효군은 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 control과 유의적인 차이가 없거나 낮았음에도 불구하고 아질산염 소거 활성이 증가하였는데, 이는 발효로 인해 페놀성 화합물 이외에 환원력을 갖는 성분이 생성 또는 증가하였거나 발효 대사산물로 인해 감소한 pH가 아질산염 소거 작용 속도에 영향을 미쳤을 것으로 추측된다.

Tyrosinase 저해 활성 평가

본 연구에서 바질 발효 및 무발효군의 tyrosinase 저해 활성을 측정한 결과는 Table 7에 나타냈으며, 발효 및 무발효군과 kojic acid의 농도는 1 mg/mL로 제조하여 실험에 사용하였다. Positive control인 kojic acid의 tyrosinase 저해 활성은 99.82±0.15%로 나타났으며, SC 발효군이 61.97±3.39%로 바질 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 높은 저해 활성을 보였다(P<0.05). Cha 등(2010)의 연구 결과에 따르면 당귀 뿌리를 3종의 곰팡이 균주로 발효했을 때 tyrosinase 저해 활성이 무발효 당귀 뿌리 추출물에 비해 약 2배 이상 증가하였다고 보고하였으며, Seo와 Kim(2009)은 활성산소로부터 산화적 손상이 되었을 때 tyrosinase가 활성화되며 superoxide dismutase와 같은 항산화제가 hydrogen peroxide의 산화적 스트레스에 의한 tyrosinase 활성을 감소시켰다고 보고하였다. 본 연구에서도 바질 SC 발효군이 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량, 항산화능 측정 결과에서 가장 우수한 활성을 보였으며 발효 과정 중 생성 또는 증진된 유효 생리활성 물질에 의해 tyrosinase 저해 활성이 증가한 것으로 판단된다. 따라서 향후 바질 SC 발효군이 미백 기능성 원료 물질로써 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Elastase 저해 활성 평가

본 연구에서 바질 발효 및 무발효군의 elastase 저해 활성을 측정한 결과는 Table 7에 나타냈으며, 발효 및 무발효군과 ascorbic acid의 농도는 1 mg/mL로 제조하여 실험에 사용하였다. Positive control인 ascorbic acid의 elastase 저해 활성은 81.14±1.23%로 나타났으며 SC 발효군이 47.79±0.29%로 바질 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 높은 저해 활성을 보였다(P<0.05). Lee 등(2023)은 여정실을 여러 유용 균주로 발효한 뒤 elastase 저해 활성을 측정했을 때 SC 발효군에서 가장 우수한 저해 활성이 나타났으며 발효물마다 화장품 관련 효소 저해능에 차이가 발생하는 이유는 각 균주가 생성하는 대사 효소에 의해 피부 기능에 영향을 미치는 생리활성 물질의 함량에 차이가 발생하기 때문이라고 보고하였다. 그리고 Kim 등(2012)은 복숭아 유과 씨 추출물의 화장품 관련 효소 저해능을 측정했을 때 tyrosinase 저해 활성과 elastase 저해 활성 간의 높은 상관관계(r=0.594, P<0.05)가 나타났다고 보고하여 본 연구의 SC 발효군과 유사한 경향을 보였다. 따라서 바질의 발효 과정 중 각 균주가 생성하는 여러 효소에 의해 다양한 생리활성 물질 함량에 차이가 발생하게 되면서 elastase 저해 활성에 영향을 미친 것으로 추측되고, 특히 SC 발효군은 elastin 분해를 통해 피부 탄력성을 저하시켜 노화를 촉진하는 elastase의 활성을 효과적으로 저해할 수 있을 것으로 사료되며 향후 기능성 식품 및 화장품의 원료로서 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

본 연구는 바질에 5종의 유용 균주를 접종하여 발효시킨 뒤 각 발효물의 배양 특성과 생리 활성을 기존의 바질 추출물과 비교 분석하여 향후 새로운 기능성 원료로써 활용 가능성을 탐색하고자 하였다. 바질 발효물의 수율은 control에 비해 전체적으로 증가하는 경향을 보였고, 바질 발효군의 pH는 3.56~5.35 범위를 보여 바질 발효 시 무발효 대조군에 비해 pH가 유의적으로 낮아짐을 확인하였다(P<0.05). 바질 발효군의 혼탁도 측정 결과 control 대비 유의적으로 증가하여(P<0.05) 발효 균주에 의한 대사산물이 생성된 것으로 판단된다. 또한 모든 발효군에서 5 log CFU/mL 이상의 생균수를 보여 균주의 생장이 충분하게 발생한 것으로 확인된다. 바질 발효물의 항산화 활성을 측정한 결과 SC 발효군이 총 폴리페놀 함량(115.57±2.32 GAE mg/g), 총 플라보노이드 함량(46.05±0.68 CE mg/g), DPPH 라디칼 소거 활성(IC₅₀, 0.110±0.004 mg/mL), ABTS 라디칼 소거 활성(IC₅₀, 0.57±0.01 mg/mL), FRAP 활성(1353.52±7.05 mM/g)에 있어서 모든 발효 및 무발효군 중 유의하게 가장 높은 값을 보였다(P<0.05). 바질 발효물의 항균 활성 측정 결과 control, BS 발효군, SC 발효군은 모든 균에서 항균능이 측정되지 않았고, LB와 LP 발효군은 모든 농도에서 모든 균주에 대한 생육 저해환이 측정되어 우수한 항균 활성을 보였으며, LC 발효군은 E. cloacae 균주에서만 저해환이 측정되어 바질을 유산균으로 발효했을 때 control 대비 항균 활성이 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(P<0.05). 바질 발효물의 아질산염 소거 활성 측정 결과 모든 발효군에서 control 대비 소거 활성이 유의하게 증가하였다(P<0.05). 바질 발효물의 미용 관련 효소 저해 활성을 측정하였을 때 tyrosinase 및 elastase 저해 활성이 SC 발효군에서 각각 61.97±3.39%, 47.79±0.29%로 나타나 바질 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 높은 저해 활성을 보였다(P<0.05). 따라서 바질을 여러 유용 균주로 발효했을 때 주요 생리활성 물질 함량에 변화가 발생하게 되어 항산화, 항균, 아질산염 소거 활성 및 효소 저해 활성에 영향을 미친 것으로 판단되며 모든 생리활성 및 효소 저해 측정값에서 가장 우수한 결과를 보인 바질 SC 발효군은 향후 새로운 기능성 식품 소재로써 활용 가능성이 있을 것으로 사료된다. 또한 바질 발효군 간의 생리활성 효능 차이에 대한 추가적인 근거 확보를 위해 향후 in vitro 실험을 진행하여 세포독성, 항염 및 미백효과 등을 비교･분석함으로써 각 발효물의 효능을 검증하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.