레몬밤(Melissa officinalis L.)은 꿀풀과에 속하는 쌍떡잎식물 여러해살이풀로 지중해 연안이 원산지이고 민트와 유사한 외관을 가지고 있으며, 잎에서 나는 강한 레몬 향에 의해 꿀벌이 몰려든다고 하여 비밤(bee balm)이라고도 불린다(Park과 Lee, 2015). 레몬밤은 신체 기능과 관련된 다양한 효능이 보고되어 있는데 우울증, 스트레스, 발열, 소화불량 등을 완화하며 유념된 생잎을 상처 부위에 접촉하면 해독작용을 발휘하여 감염 예방 효과를 나타낼 수 있다고 알려져 있다(Jo와 Song, 2005). 레몬밤의 구성 성분은 rosmarinic acid, caffeic acid, naringenin, hesperidin, eriodictyol-7-O-glucoside, naringin, hesperetin 등의 hydroxycinnamic acid 유도체가 주로 함유되어 있으며(Dastmalchi 등, 2008), 레몬밤 정유의 주요 화합물은 citronellal, geranial(citral a), neral(citral b), geraniol 등의 monoterpenes와 sesquiterpenes로 생리활성 증진에 도움이 되는 물질을 다량 함유하고 있다(Allahverdiyev 등, 2004). 현재 레몬밤의 다양한 기능성과 관련된 연구가 활발하게 이루어지고 있는데, Choi 등(2013)은 레몬밤 추출물의 항산화 활성이 약제성 탈모 유발제인 cisplatin과 같이 산화적 손상과 연관이 있는 물질의 독성을 감소시키는 데 효과적으로 기여할 수 있다고 보고하였고, Kim 등(2022)은 레몬밤 물 추출물이 cAMP-PKA 활성화 및 lipolysis 조절효소의 상승효과에 의해 세포 내 중성지방 함량을 조절하여 인체 내 중성지방 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 보고하였다. 이 밖에도 레몬밤 함유 식품 섭취에 따른 항스트레스 효과(Scholey 등, 2014), 알츠하이머병 환자의 인지 기능 개선 효과(Akhondzadeh 등, 2003), NO 생성 억제 및 미백 활성 증진 효과(Jeong 등, 2018) 등 다양한 기능성 작용이 보고되고 있어 천연 건강 기능 식품의 소재로 주목받고 있다.

발효란 식품에 효모, 유산균, 곰팡이 등 미생물을 접종하여 유기화합물의 분해를 유도하고 알코올, 이산화탄소 등의 분해 산물이 생성되면서 식품 내 기능 성분이 증진되는 과정을 일컫는다. 식품의 발효 과정을 통해 맛과 풍미, 식감 등 관능적 기호도를 증진할 수 있고 발효 분해 산물 중 하나인 유기산 생성에 따라 각종 유해균의 성장이 억제됨으로써 식품의 저장성을 향상시킬 수 있다. 이 밖에도 amylase, lipase 등 가수분해 효소 생성에 따른 소화불량 개선 효과와 다양한 체내 생리 조절 기능 물질의 증가 등 식품의 기능성을 향상시키는 효과가 있다. 발효에 이용되는 대부분의 미생물은 식용이 가능한 유익균이지만 원재료에 있던 미생물을 이용하여 발효시키는 경우 유해균 또는 유해한 대사산물이 생성될 수 있으므로 주의해야 한다(Park, 2012). 따라서 본 연구에서는 풍부한 기능 성분을 함유한 레몬밤에 다양한 유용 균주를 이용하여 발효시켰을 때 미생물의 특성에 따른 효소 활성에 의해 레몬밤 내 다양한 생리활성 물질의 함량에 변화가 나타날 것으로 기대되며, 각 발효물에 대한 배양 특성, 생리활성 및 효소 저해능을 발효하지 않은 레몬밤과 비교 분석함으로써 발효 추출 방법을 최적화하고 향후 새로운 건강 기능성 식품의 원료로써 활용 가능성을 탐색하고자 하였다.

사용 균주

레몬밤 발효에 사용된 균주는 Bacillus subtilis KACC 14549, Saccharomyces cerevisiae KACC 48234, Levilactobacillus brevis KACC 18270, Lacticaseibacillus casei KACC 12413, Lactiplantibacillus plantarum KACC 18510으로 농업유전자원센터(Korean Agricultural Culture Collection)에서 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 600 nm에서 흡광도 값이 0.4~0.6 범위 안에 들게 하여 발효 균주의 생장이 이루어진 것을 확인한 후 사용하였다.

레몬밤 발효물 제조

본 실험에서 사용된 레몬밤(국내산)은 건조된 원물 형태인 것을 온라인 쇼핑몰 허브마켓 주식회사에서 2023년 8월에 구입하여 분말화한 뒤 -24°C에서 냉동 보관하면서 실험에 사용하였다. 레몬밤 발효물의 제조 과정은 250 mL의 증류수에 5 g의 glucose(Sigma-Aldrich Co.)와 1.25 g의 peptone(Life Technologies Corp.)을 넣고 교반한 뒤 121°C에서 15분 동안 가압 고온 멸균하여 실온에서 서서히 식힌 다음 레몬밤 분말 12.5 g과 미리 활성화한 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 동결건조(FD8508, Ilshin Lab Co., Ltd.)시킨 후 -50°C deep freezer(FR-300CW, Daehan CRYO Co.)에 보관하면서 실험에 사용하였다. 무발효 대조군은 레몬밤 분말 12.5 g에 250 mL의 증류수를 가한 뒤 실온에서 24시간 추출한 후 원심분리(2,700×g, 10 min) 및 여과한 다음 동결건조하여 얻은 분말(이하 무발효군)을 사용하였다. 각 시료는 증류수에 녹여 원하는 농도로 제조한 후 실험에 사용하였다.

레몬밤 발효물의 수율

레몬밤 발효물의 동결건조 수율은 제조한 발효 및 무발효 레몬밤 추출물을 동결건조하여 건조중량을 구한 후 추출물 조제 시 사용된 원료 중량에 대한 백분율(%)로 나타내었다.

사용 균주에 따른 레몬밤 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 취해 600 nm에서 흡광도를 측정하여 미생물의 발효 정도를 확인하였다. 생균수 측정은 24시간 배양한 레몬밤 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.

총당 및 환원당 측정

총당 함량 측정은 phenol-sulfuric acid 방법(Cho 등, 2015)을 사용하여 측정하였다. 시료에 5% phenol(Junsei Chemical Co., Ltd.)과 sulfuric acid(H₂SO₄, Junsei Chemical Co., Ltd.)를 첨가하여 혼합하고 20분간 방치한 후 490 nm에서 흡광도를 측정하였다.

환원당 함량 측정은 DNS 방법(Meller, 1959)을 사용하여 측정하였다. 시료에 DNS 용액을 넣고 혼합한 후 10분간 끓는 물에서 반응시킨 뒤 5분간 냉각하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총당과 환원당의 함량은 glucose(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.)를 표준물질로 하여 검량선을 작성한 후 시료 100 mg에 대한 mg glucose equivalents(GE)로 나타내었다.

총 폴리페놀 함량 측정

총 폴리페놀 함량 측정은 Folin-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.)를 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(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 값은 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 Bacillus cereus KCTC 1012, Bacillus subtilis 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(Korean Collection for Type Culture) 및 농업유전자원센터에서 분양받아 사용하였다. 휴면 상태의 균주들을 nutrient broth(Difco Laboratories)에서 B. cereus, B. subtilis, S. aureus, E. coli, Ent. cloacae는 30°C, S. Typhimurium, P. aeruginosa는 37°C의 조건으로 24시간 주기로 3회 계대 배양 후 600 nm에서 흡광도 값이 0.4~0.6 범위 안에 들게 하여 균주의 생장이 이루어진 것을 확인한 후 사용하였다. 활성화된 각 균주를 nutrient agar(Difco Laboratories)에 분주한 뒤 멸균된 spreader로 도말하여 항균시험용 평판배지를 준비하였다. 시료를 paper disc에 흡수시키고 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.

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 비교했으며 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 비교했으며 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 (pancreatic from porcine pancreas, PPE, 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 비교했으며 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.

레몬밤 발효물의 수율

5종의 유용 미생물로 발효시킨 레몬밤의 동결건조 수율은 Table 1에 나타냈다. 레몬밤 발효물의 수율은 BS 발효군이 53.53%로 가장 높게 나타났고 LP(46.46%), LC(45.86%), LB(43.74%), SC(25.27%), control(13.19%) 순으로 높은 수율을 보였으며 무발효 대조군인 control보다 레몬밤 발효군의 수율이 증가하는 경향을 보였다. Kim 등(2012)은 포도 가공 부산물을 다양한 유용 균주를 이용하여 발효했을 때 BS 발효군에서 수율이 10.74%로 가장 높게 나타났다고 보고했으며, 본 연구 결과와 비교했을 때 발효를 통해 수율이 증가한 결과는 유사했으나 레몬밤 발효물의 수율은 53.53~25.27%의 범위를 보여 상당히 높은 수치임을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 발효균으로부터 유도되는 amylase, lipase 등의 다양한 가수분해 효소에 의해 형성된 대사산물의 양에 영향을 받았기 때문에 레몬밤 발효물의 수율이 전반적으로 증가한 것으로 추측된다.

Table 1 . The yield of fermented Melissa officinalis L. extracts by various microorganism.

Samples1)	Yield (%)
Control	13.19
BS	53.53
SC	25.27
LC	45.86
LB	43.74
LP	46.46

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

레몬밤 발효물의 배양 특성

레몬밤의 발효 정도를 확인하기 위해 미생물별 24시간 발효시킨 레몬밤 발효액의 배양 특성 결과를 Table 2에 나타냈다. 본 연구에서 control의 pH는 5.76±0.01로 나타났고 발효군의 pH는 3.63~5.44 범위를 보여 레몬밤 발효 시 무발효 대조군에 비해 pH가 유의적으로 낮아짐을 확인하였다(P<0.05). 특히 LB, LP 발효군의 경우 비교적 낮은 pH를 보였는데 이는 effective microorganisms 제제의 유산균이 lactic acid를 생성하여 발효 초기에 pH를 급격하게 낮출 수 있다는 Han(2005)의 보고와 유사한 결과이다. 따라서 본 연구에서도 다양한 gluconic acid나 acetic acid 등의 유기산 생성에 의해 레몬밤 유산균 발효물의 pH가 감소한 것으로 사료되고 이처럼 낮은 pH는 여러 유해균 생장을 억제하는 데 긍정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다.

Table 2 . pH value, turbidity, and viable cell count in the broth of fermented Melissa officinalis L. extracts by various microorganism.

Samples1)	pH	Turbidity4)	Viable cell count (log CFU/mL)
Control	5.76±0.01a2)3)	0.29±0.00f	－
BS	5.44±0.01b	0.84±0.02b	6.57±0.02d
SC	5.32±0.01c	0.56±0.00e	7.85±0.05b
LC	5.18±0.00d	0.61±0.00d	7.55±0.04c
LB	3.59±0.01f	0.76±0.00c	7.99±0.08a
LP	3.63±0.00e	1.05±0.01a	7.77±0.07b

¹⁾Samples are the same as in Table 1..

²⁾Mean±SD (n=3)..

³⁾Different letters within a column differ significantly (P<0.05)..

⁴⁾Turbidity measurement based on OD₆₀₀ in the broth of M. officinalis L. fermented by microorganism..

미생물별 24시간 발효시킨 레몬밤 발효액의 혼탁도 분석 결과 control의 혼탁도는 0.29±0.00으로 나타났고 발효군의 혼탁도는 0.56~1.05의 범위를 보여 레몬밤 발효 시 혼탁도가 유의적으로 증가했음을 확인하였다(P<0.05). 이는 Lee 등(2023)이 여정실을 다양한 유용 미생물로 발효했을 때 모든 발효물의 혼탁도가 무발효군보다 유의적으로 증가했다는 연구 결과와 동일한 경향성을 보였으며, 본 연구에서 레몬밤 발효물들의 혼탁도가 유의하게 증가한 이유는 발효 미생물이 생성하는 발효 대사산물에 의해 여러 부유물 또는 혼탁물질의 함량이 증가하여 최종적으로 흡광도에 영향을 미친 것으로 추측된다.

각 발효물의 생균수는 6.57~7.99 log CFU/mL로 나타났고 이 중 LB 발효군이 가장 높은 생균수를 보였다. Lee와 Hong(2015)은 블루베리를 유산균 발효했을 때 인체에 유익한 물질을 생성하기 위한 개체수인 10⁵ CFU/mL 이상을 나타내어 발효 과정에 의해 유용 미생물이 생성될 것으로 판단된다고 보고했으며, 본 연구에서도 모든 발효군에서 6 log CFU/mL 이상의 생균수를 보여 충분한 균주의 생장이 이루어진 것으로 사료된다. 반면 Tak 등(2014)은 흑마늘을 여러 probiotics를 이용하여 발효했을 때 모든 발효군의 생균수가 24시간까지는 증가하다가 그 이후부터는 감소하는 경향을 보였다고 보고하였고, 따라서 본 연구에서는 레몬밤을 24시간 발효시켰을 때 모든 발효군에서 균주의 생육을 저해하지 않는 수준에서 발효가 진행된 것으로 추측된다.

총당 및 환원당 함량

미생물별 레몬밤 발효물의 총당 및 환원당 측정 결과는 Table 3에 나타냈다. Control의 총당 함량은 24.19±0.25 GE mg/100 mg으로 나타났고 발효군은 19.59~85.40 GE mg/100 mg 범위를 보였으며 모든 발효 및 무발효군에서 유의적인 차이가 나타났다(P<0.05). 환원당 함량 또한 control이 11.12±0.10 GE mg/100 mg으로 나타났고 발효군은 10.62~53.95 GE mg/100 mg 범위를 보였으며 모든 실험군에서 유의적인 차이를 보였다(P<0.05). Atanasova 등(2023)의 보고에 따르면 레몬밤을 두 가지 온도(100°C, 150°C)와 시간(10 min, 20 min)으로 아임계수 추출했을 때 총 polysaccharide 함량이 2.0~3.6 g/100 mL extract로 나타났다고 보고하였는데, 본 연구 결과에서 SC 발효군을 제외한 모든 레몬밤 발효물에서 총당 및 환원당의 함량이 control에 비해 유의적으로 증가한 것을 미루어볼 때 이와 같은 현상은 발효 과정 중 균주로부터 분비되는 amylase가 레몬밤 내 polysaccharide를 분해했기 때문으로 사료된다(Park 등, 2010). 반면 SC 발효군은 총당 및 환원당 모두 control보다 유의적으로 낮은 함량을 보였다. Lee와 Yi(2023)의 연구에 의하면 과일 껍질을 첨가한 콤부차의 발효 기간이 증가할수록 당 함량이 감소하였으며 이는 미생물이 과일 껍질 내 당을 통해 다양한 유기산과 symbiotic culture of bacteria and yeast(SCOBY)의 cellulose를 생산하였기 때문이라고 보고하였고, Jin 등(2007)의 보고에 따르면 원료 중의 당분은 발효 과정 중 효모의 영양원으로 이용되어 최종 발효물에서 총당 함량이 감소할 수 있다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서도 효모 균주 중 하나인 SC가 다른 균주들에 비해 레몬밤 내 전분을 분해하는 속도보다 당분을 영양분 또는 발효 기질로 이용한 속도가 더 높았을 것으로 추측되며, 이에 따라 총당 및 환원당의 함량이 감소한 것으로 사료된다.

Table 3 . Total sugar and reducing sugar of fermented Melissa officinalis L. extracts by various microorganism.

Samples1)	Total sugar (GE mg/100 mg2))	Reducing sugar (GE mg/100 mg)
Control	24.19±0.25e3)4)	11.12±0.10e
BS	85.40±0.80a	53.95±0.33a
SC	19.59±0.12f	10.62±0.10f
LC	83.40±0.37b	49.48±0.17b
LB	68.78±0.26d	34.39±0.00c
LP	74.26±0.09c	33.50±0.42d

¹⁾Samples are the same as in Table 1..

²⁾Glucose equivalent mg/100 mg..

³⁾Mean±SD (n=3)..

⁴⁾Different letters within a column differ significantly (P<0.05)..

총 폴리페놀 함량

레몬밤 발효물의 균주별 총 폴리페놀 함량 측정 결과는 Table 4와 같으며, SC 발효군이 176.98±1.01 GAE mg/g으로 모든 발효 및 무발효군 중 가장 높은 값을 보였다(P<0.05). Sipos 등(2021)의 연구 결과에 따르면 레몬밤 수성 추출물에 함유된 폴리페놀 함량은 apigenin이 38.72 ng/mg d.w.로 가장 높았고 rutin(4.06 ng/mg d.w.), ferulic acid (1.25 ng/mg d.w.), chlorogenic acid(0.31 ng/mg d.w.), caffeic acid(0.18 ng/mg d.w.) 순으로 높은 함량을 보였으며, gentisic acid와 p-coumaric acid도 검출되었으나 정량화되지 않았다고 보고하였다. 본 연구에서 레몬밤 무발효 및 발효추출물은 증류수를 이용하여 추출했기 때문에 레몬밤 내 다양한 페놀성 화합물 중에서도 수용성인 apigenin, rutin, ferulic acid 등이 주로 함유되어 있을 것으로 사료되며, 특히 발효 균주의 생장에 따른 apigenin의 함량 변화가 총 폴리페놀 함량에 큰 영향을 미쳤을 것으로 추측된다. Jung과 Cho(2014)는 S. cerevisiae를 이용한 발효 대추의 총 폴리페놀 함량이 무발효군보다 약 1.9배 상승했다고 보고했는데, 이는 발효에 의해 미생물의 2차 대사가 발생하여 대추 내 새로운 형태의 화합물이 생성된 것으로 추측된다고 보고하였다. 또한 Hyon 등(2009)은 S. cerevisiae를 이용하여 당유자 과피를 발효했을 때 hesperidin과 일부 플라보노이드 화합물의 함량은 감소했으나 친수성을 보이는 unknown 화합물의 함량이 상당히 증가했기 때문에 발효 과정에 의해 플라보노이드 화합물이 다른 형태로 전환되어 항산화 활성을 크게 증가시킨 것으로 추측된다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서는 발효 중 SC 균주로부터 활성화된 다양한 분해효소가 레몬밤 내 세포벽의 구조적 파괴를 유도함으로써 다양한 수용성 폴리페놀 화합물이 방출되었거나 혹은 기존의 화합물이 새로운 형태의 폴리페놀 화합물로 전환된 것으로 추측된다. 반면 SC 균주를 제외한 모든 발효군에서는 control보다 총 폴리페놀 함량이 유의적으로 감소했는데, Doh 등(2010)의 연구 결과에 따르면 여러 균주로 인삼을 발효했을 때 무발효군에 비해 전체적으로 총 폴리페놀 함량이 감소했다고 보고함으로써 본 연구 결과의 일부와 유사한 결과를 나타냈다. 이는 발효 과정에 관여하는 각 균주의 특성에 따라 효소 활성도에서 차이가 발생했을 것으로 추측되며, 이러한 효소 작용에 의해 레몬밤 내 함유된 총 폴리페놀 등의 유효성분 증감에 영향을 받은 것으로 판단된다.

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

Samples1)	Total phenol contents (GAE mg/g2))	Flavonoid contents (CE mg/g3))
Control	126.14±1.01b4)5)	55.49±1.36b
BS	111.17±1.37c	53.92±4.78b
SC	176.98±1.01a	115.14±2.68a
LC	81.90±0.76d	29.80±1.20c
LB	68.25±0.76f	24.55±0.82d
LP	75.74±0.66e	31.76±1.26c

¹⁾Samples are the same as in Table 1..

²⁾Gallic acid equivalent mg/g..

³⁾Catechin equivalent mg/g..

⁴⁾Mean±SD (n=3)..

⁵⁾Different letters within a column differ significantly (P<0.05)..

총 플라보노이드 함량

레몬밤 발효물의 균주별 총 플라보노이드 함량 측정 결과는 Table 4에 나타냈다. 레몬밤 SC 발효군의 경우 총 플라보노이드 함량이 control 대비 약 2배 이상 증가하였고, 총 폴리페놀 함량과 동일한 경향을 보여 발효에 의해 레몬밤 내 유효성분이 상당히 증가한 것으로 사료된다. Adom과 Liu(2002)의 보고에 따르면 과일 및 채소의 phytochemical은 대부분 glycoside로 free 형태 또는 soluble conjugate 형태로 존재하지만, 곡류 등 일부 식품에 함유된 페놀 화합물의 경우 상당량이 세포벽 성분과 결합한 insoluble 형태로 존재하여 소화 및 흡수가 비교적 어렵다고 보고했으며, Zhao 등(2021)은 발효 과정 중 미생물에 의해 생성된 효소가 conjugate 형태의 폴리페놀 화합물을 free 형태로 전환함으로써 항산화능과 같은 생리활성이 증가할 수 있고 이러한 과정은 발효 미생물, pH, 발효 시간, 효소 등 다양한 요인들로부터 영향을 받을 수 있다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서 레몬밤 SC 발효군의 총 플라보노이드 함량이 증가한 이유는 SC 균주가 발효 과정 중 생성하는 여러 효소에 의해 free 및 soluble conjugate 형태의 페놀성 화합물 함량이 증가한 것으로 추측된다. 반면 Dulf 등(2016)은 Aspergillus niger와 Rhizopus oligosporus로 plum pomace를 발효하여 총 폴리페놀 함량 변화를 측정했을 때 발효 초기에는 함량이 증가하다가 A. niger는 6일, R. oligosporus는 9일 차부터 감소하기 시작했는데, 이는 방출된 페놀 화합물을 중합시키는 산화효소에 의한 것이라고 보고하였다. 본 연구에서는 레몬밤에 균주를 접종한 후 24시간 발효를 진행했기 때문에 산화효소가 크게 활성화된 상태는 아닐 수 있으나 SC, BS 발효군을 제외한 모든 발효군의 총 플라보노이드 함량 감소에 있어서 산화효소가 일부 기여했을 가능성이 있을 것으로 사료된다.

DPPH 라디칼 소거능

레몬밤 발효물의 DPPH 라디칼 소거 활성 측정 결과는 Table 5에 나타냈다. 실험에 사용된 positive control인 ascorbic acid의 IC₅₀값은 0.017±0.000 mg/mL로 나타났으며, SC 발효군의 IC₅₀값은 0.063±0.001 mg/mL로 레몬밤 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 낮은 값을 보였다(P<0.05). 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 측정 결과와 동일하게 SC 발효군에서는 가장 우수한 DPPH 라디칼 소거 활성을 보였으나 BS 발효군의 경우 control보다 라디칼 소거능이 유의하게 증가한 것으로 나타났다. Park 등(2018)의 연구 결과에 따르면 아로니아 숙성 단계가 높아질수록 DPPH 라디칼 소거능은 증가하였으나 총 폴리페놀 함량은 감소하여 반비례 경향을 보였고 따라서 아로니아의 라디칼 소거 활성은 페놀 화합물이 아닌 항산화 활성을 갖는 다른 물질에서 기인한 것이라고 보고하였다. 이처럼 레몬밤 BS 발효군에서도 발효 과정 중 폴리페놀 이외의 다른 항산화 성분이 생성된 것으로 추측되며 이러한 성분이 DPPH 라디칼 소거 활성에 있어서 높은 영향을 미친 것으로 사료된다. Seok 등(2010)은 골담초를 S. cerevisiae로 발효했을 때 0.05 wt%의 농도에서 DPPH 라디칼 소거 활성이 발효 전 42.21%에서 83.78%로 증가했으며, 골담초에 함유된 대표적인 항산화 성분인 resveratrol 함량 또한 증가했다고 보고했으나 발효에 의한 항산화능 증진이 resveratrol 함량에 기인하는 것인지에 관한 추가적인 연구가 필요하다고 보고하였다. 따라서 발효에 의한 DPPH 라디칼 소거 활성 증진이 레몬밤 내 대표 수성 페놀 화합물인 apigenin의 함량 변화에 의한 것인지 정량적으로 비교, 분석하는 연구가 필요할 것으로 사료된다.

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

Samples1)	DPPH radical scavenging activity IC50 (mg/mL)2)	ABTS radical scavenging activity IC50 (mg/mL)	FRAP value (mM/g)
Ascorbic acid	0.017±0.000f3)4)	0.12±0.00f	－
Control	0.102±0.002c	0.55±0.01d	1,309.24±11.19b
BS	0.095±0.001d	0.53±0.02d	1,249.01±7.46c
SC	0.063±0.001e	0.41±0.01e	2,359.99±35.07a
LC	0.185±0.009b	1.02±0.01c	859.97±9.77d
LB	0.226±0.002a	1.54±0.01a	706.96±10.17e
LP	0.221±0.003a	1.35±0.04b	833.92±13.88d

¹⁾Samples are the same as in Table 1..

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

³⁾Mean±SD (n=3)..

⁴⁾Different letters within a column differ significantly (P<0.05)..

ABTS 라디칼 소거능

레몬밤 발효물의 ABTS 라디칼 소거 활성 측정 결과는 Table 5에 나타냈다. 실험에 사용된 positive control인 ascorbic acid의 IC₅₀값은 0.12±0.00 mg/mL로 나타났으며, SC 발효군의 IC₅₀값은 0.41±0.01 mg/mL로 레몬밤 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 낮은 값을 보였다(P<0.05). Marasinghe 등(2023)의 보고에 의하면 항산화, 항염 등 생리활성을 나타내는 펩타이드는 일반적으로 모단백질 구조 내에서 불활성화 상태로 존재하지만, 단백질 가수분해를 통해 모단백질을 분해하면 활성형 상태로 전환된다고 언급하였다. 이러한 생리활성 펩타이드가 항산화 활성을 나타내는 기전은 아직 명확하게 보고되지 않았으나 단백질 분해효소의 종류, 가수분해 정도, 펩타이드 구조 및 서열, 분자량, 소수성 등이 영향을 미칠 수 있으며 특히 Tyr, Trp, His, Met, Lys, Cys 등의 아미노산이 항산화 활성을 나타낼 수 있다고 보고되어 있다(Sarmadi와 Ismail, 2010). Mirzaei 등(2015)의 연구 결과에 따르면 SC의 단백질 자가분해를 통해 얻은 펩타이드에서 ACE 억제 활성과 우수한 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성이 나타났고, 이러한 특성을 보이는 펩타이드들은 C-terminal tripeptide 위치에 소수성 아미노산 잔기를 포함하고 있다고 보고하였다. 본 연구에 사용된 SC, BS 균주는 발효 중 protease를 생성하는 미생물이기 때문에(Hur 등, 2014) 이러한 분해효소에 의해 레몬밤 내 단백질이 가수분해되었거나 혹은 균주의 자가분해에 의해 항산화 활성을 가지는 펩타이드가 방출된 것으로 추측된다.

FRAP 활성

레몬밤 발효물의 균주별 FRAP 측정 결과는 Table 5에 나타냈으며, SC 발효군의 FRAP 값은 2,359.99±35.07 mM/g으로 유의적으로 가장 높은 값을 보였고(P<0.05), control (1,309.24±11.19 mM/g), BS(1,249.01±7.46 mM/g), LC(859.97±9.77 mM/g), LP(833.92±13.88 mM/g), LB(706.96±10.17 mM/g) 순으로 높은 값을 보여 본 연구의 총 폴리페놀 함량 측정 결과와 유사한 경향을 보였다. Lee 등(2016)은 아마란스 분말을 72시간 발효했을 때 FRAP 활성이 325.10 μM에서 551.91 μM로 증가했으며 이와 같은 항산화 활성의 증진은 발효 시간에 의한 phenolic acid 및 플라보노이드 함량 증진에 의한 것이라고 보고하였다. 또한 Lim 등(2019)은 홍화 추출물을 발효했을 때 무발효군보다 kaempferol의 함량이 증가했으며 FRAP 활성 또한 발효 전 대비 10% 이상 증가했다고 보고했는데, 이는 발효균이 유도하는 가수분해효소와 이에 따른 대사산물의 생성에 영향을 받은 것이라고 보고하였다. 따라서 레몬밤 SC 발효군에서 FRAP 활성이 유의적으로 증가한 이유는 SC 균주가 생성하는 여러 분해효소에 의해 항산화 활성을 보이는 유효성분이 증가한 것으로 추측되며, 특히 총 폴리페놀 함량과 FRAP 활성 간 비례적 상관관계가 있을 것으로 판단된다.

항균 활성

균주별 레몬밤 발효물의 항균 활성을 측정한 결과는 Table 6에 나타내었다. Control은 10 mg/disc 농도에서 Ent. cloacae(1.05±0.17 mm)를 제외한 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). 또한 BS 발효군은 Ent. cloacae에 대한 생육 저해환이 5 mg/disc에서 1.37±0.07 mm, 10 mg/disc에서 2.17±0.06 mm로 측정되어 control과 비교했을 때 생육 저해환이 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(P<0.05). 반면 SC, LC 발효군은 모든 균주에 대해 항균 활성이 측정되지 않았다. Ozogul과 Hamed(2018)의 보고에 따르면 유산균은 organic acids, hydrogen peroxide, bacteriocin 등 인체에 무해한 항균 활성 물질을 생성하여 부패균과 같은 유해 미생물의 생장과 이에 따른 독성 물질 분비를 방지할 수 있어 식품의 생물학적 보존제로 이용되고 있다고 보고하였다. 레몬밤 LB, LP 발효군의 경우 발효액의 pH가 각각 3.59±0.01, 3.63±0.00으로 측정되어 다른 발효군보다 비교적 낮은 값을 보였고, 이는 gluconic acid나 acetic acid 등의 유기산 생성량이 많았기 때문으로 추측되었다. 따라서 레몬밤을 LB, LP 균주로 발효했을 때 모든 균주에 대하여 생육 저해환이 발생한 이유는 상대적으로 높은 유기산이 생성되어 미생물의 bactericidal 작용이 효과적으로 발생한 것으로 추측된다. 반면 레몬밤 LC 발효군은 LB, LP와 동일한 유산균이지만 비교적 높은 pH(5.18±0.00)와 낮은 항균 활성을 보였다. Jo 등(2017)은 미생물마다 생성하는 효소와 물질이 다르며 이에 따라 최종 발효 식품의 기능성에도 큰 차이가 발생할 수 있다고 보고하였고, 레몬밤 LC, LB, LP 발효군도 동일한 종의 미생물이지만 각 균주의 발효 특성에 따라 레몬밤으로부터 생성한 최종 대사 물질에서 차이가 발생한 것으로 판단된다.

Table 6 . Antibacterial activities of fermented Melissa officinalis 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	1.88±0.29*3)	5.03±0.16*
	LP	2.34±0.28*	6.22±0.20*
Bacillus subtilis	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	3.03±0.22*	8.80±0.21*
	LP	2.58±0.11*	7.57±0.15*
Staphylococcus aureus	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	1.57±0.17*	3.97±0.10*
	LP	1.68±0.12*	3.84±0.08*
Escherichia coli	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	2.66±0.07*	5.75±0.18*
	LP	2.42±0.06*	4.12±0.09*
Enterobacter cloacae	Control	－	1.05±0.17*
	BS	1.37±0.07*	2.17±0.06*
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	2.60±0.18*	6.65±0.16*
	LP	1.38±0.10*	2.24±0.13*
Salmonella Typhimurium	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	2.15±0.06*	4.92±0.10*
	LP	2.24±0.07*	5.41±0.10*
Pseudomonas aeruginosa	Control	－	－
	BS	－	－
	SC	－	－
	LC	－	－
	LB	4.20±0.07*	6.03±0.07*
	LP	4.93±0.36*	6.94±0.12*

¹⁾Samples are the same as in Table 1..

²⁾Not detected..

³⁾Mean±SD (n=4)..

^*Differ significantly compared to the control (P<0.05)..

아질산염 소거 활성

본 연구에서 레몬밤 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 95.32±0.18%로 레몬밤 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 높은 소거 활성을 보였다(P<0.05). 인체나 동물의 위와 같은 pH 조건에서 아질산염과 아민류가 반응하게 되면 발암성 니트로사민의 생성이 더욱 용이해지는 특성이 있는데 강산성 조건에서 아질산염 소거 활성이 높다는 것은 내인성 니트로사민의 생성 억제에 기여할 수 있다는 것으로 볼 수 있다(Jung 등, 2000). Lee 등(2000)은 약용식물류의 pH에 따른 아질산염 소거 작용을 측정했을 때 위 내의 pH와 유사한 pH 1.2에서 소거 활성이 가장 우수했으며 pH 4.2, pH 6.0으로 증가할수록 아질산염 소거 활성이 감소하는 경향을 나타냈다고 보고했는데, 본 연구 결과에서도 모든 레몬밤 발효군의 pH가 발효 대사산물로 인해 control보다 유의적으로 낮아져 아질산염 소거 활성에 영향을 미친 것으로 추측된다. 또한 Oh와 Kim(2007)은 총 폴리페놀 함량이 가장 높았던 된장에서 아질산염 소거 활성도 가장 우수하게 나타났다고 보고하였고, Cooney 등(1986)은 페놀 화합물이 니트로화 반응을 상당히 억제할 수 있다고 언급하였다. 따라서 본 연구에서도 총 폴리페놀, 플라보노이드 함량 및 아질산염 소거 활성 모두 가장 우수하게 나타난 SC 발효군이 니트로사민 생성을 더욱 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다.

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

Samples1)	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	28.66±0.18g	46.50±2.60c	57.58±0.34c
BS	87.89±0.47c	43.93±1.95c	54.47±0.34d
SC	95.32±0.18b	67.50±1.33b	60.85±0.20b
LC	75.52±0.81e	35.64±2.02d	34.80±0.25f
LB	73.44±0.81f	2.98±0.24f	37.56±0.17e
LP	76.39±0.18d	11.50±1.55e	34.32±0.44f

¹⁾Samples are the same as in Table 1..

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

³⁾Mean±SD (n=3)..

⁴⁾Different letters within a column differ significantly (P<0.05)..

Tyrosinase 저해 활성 평가

본 연구에서 레몬밤 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 67.50±1.33%로 레몬밤 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 높은 저해 활성을 보였다(P<0.05). 레몬밤 발효물의 tyrosinase 저해 활성 측정값은 ABTS 라디칼 소거능과 유사한 경향성을 나타냈는데, 이는 Lee 등(2010)이 보리 추출물의 ABTS 라디칼 소거능과 tyrosinase 저해 활성 간의 상관관계를 분석했을 때 유의적인 양의 상관관계(r=0.821, P<0.0001)를 나타냈다고 보고한 결과와 유사하였다. 또한 Im과 Lee(2011)의 연구 결과에 따르면 흰민들레 에탄올 및 분획 추출물의 tyrosinase 저해 활성이 SOD 유사 활성이나 DPPH 라디칼 소거능 등의 항산화능 측정 결과와 유사한 경향을 보였는데 이는 각 추출물의 폴리페놀 또는 플라보노이드 함량에 기인한 것이라고 보고하였다. 따라서 본 연구에서도 레몬밤 SC 발효군이 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량, DPPH, ABTS 라디칼 소거능, FRAP 활성에 있어서 모든 발효군 중 가장 우수했기 때문에 tyrosinase 저해능 또한 높은 활성을 보인 것으로 판단되며, 향후 효과적인 멜라닌 생성 억제제로 활용이 가능할 것으로 기대된다.

Elastase 저해 활성 평가

본 연구에서 레몬밤 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 60.85±0.20%로 레몬밤 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 높은 저해 활성을 보였다(P<0.05). Choi 등(2018)은 끄라차이담 발효물 내 총 폴리페놀 및 플라보노이드의 함량과 elastase 저해능 간의 상관계수가 각각 0.648(P<0.001), 0.459(P<0.05)로 양의 상관성을 나타낸다고 보고했으며, Castejon 등(2021)은 갈조류 추출물 내 총 폴리페놀 함량과 elastase 저해 활성 간 양의 상관관계가 나타났고(r=0.99, P≤0.001), 식물에서 추출된 폴리페놀은 강력한 elastase 및 hyaluronidase 저해제로 알려져 있다고 언급하였다. 레몬밤 SC 발효군의 경우 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량에 있어서 모든 발효 및 무발효군 중 가장 우수하였고 tyrosinase와 elastase 저해 활성 또한 유의적으로 가장 높은 활성을 나타내어 이에 대한 연관성이 있을 것으로 추측되며 향후 기능성 화장품으로 개발 가능성이 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 다양한 생리적 기능성이 입증된 레몬밤에 5종의 유용 균주를 접종하여 발효시킨 뒤 각 발효물의 배양 특성과 항산화 활성을 기존의 레몬밤 추출물과 비교 분석함으로써 발효 추출 방법을 최적화하고 향후 새로운 건강 기능성 식품의 원료로서의 활용 가능성을 탐색하고자 하였다. 레몬밤 발효군의 수율은 25.27~53.53% 범위를 보여 control(15.61%)보다 전반적으로 증가하였고, pH는 control보다 전체적으로 감소하였다(P<0.05). 레몬밤 발효군의 혼탁도 측정 결과 control보다 유의적으로 증가했으며(P<0.05) 모든 발효군에서 6 log CFU/mL 이상의 생균수를 보여 충분한 균주의 생장이 이루어진 것으로 판단된다. 총당 및 환원당 함량 측정 결과 SC 발효군을 제외한 모든 레몬밤 발효물에서 control보다 유의적으로 증가하였다. 레몬밤 발효물의 항산화 활성을 측정한 결과 일부 발효군에서 control보다 유의하게 증가하는 것을 확인하였고, 특히 레몬밤 SC 발효군이 총 폴리페놀 함량(176.98±1.01 GAE mg/g), 총 플라보노이드 함량(115.14±2.68 CE mg/g), DPPH 라디칼 소거 활성(IC₅₀, 0.063±0.001 mg/mL), ABTS 라디칼 소거 활성(IC₅₀, 0.41±0.01 mg/mL), FRAP 활성(2,359.99±35.07 mM/g)에 있어서 모든 발효 및 무발효군 중 유의하게 가장 높은 값을 보였다(P<0.05). 레몬밤 발효물의 항균 활성 측정 결과 LB와 LP 발효군은 모든 disc 농도에서 모든 균주에 대한 생육 저해환이 측정되었고 BS 발효군은 Ent. cloacae 균주에서만 저해환이 측정되었다. 레몬밤 발효군에서 측정된 항균 활성은 control과 비교했을 때 유의적으로 증가하는 것(P<0.05)으로 나타나지만, SC, LC 발효군은 모든 균주에 대해 항균 활성이 측정되지 않았다. 레몬밤 발효물의 아질산염 소거 활성 측정 결과 모든 발효군에서 control보다 유의하게 증가하였다(P<0.05). 레몬밤 발효물의 미용 관련 효소 저해 활성을 측정했을 때 tyrosinase 및 elastase 저해 활성이 SC 발효군에서 각각 67.50±1.33%, 60.85±0.20%로 나타나 레몬밤 발효 및 무발효군 중 유의적으로 가장 높은 저해 활성을 보였다(P<0.05). 이상의 결과를 종합해볼 때 미생물이 생성하는 여러 가수분해효소에 의해 레몬밤 발효물 내 주요 생리활성 물질 함량이 증가 또는 감소하여 최종적으로 항산화, 항균, 아질산염 소거 활성 및 효소 저해 활성에 영향을 미친 것으로 추측되며 모든 생리활성 및 효소 저해 측정값에서 가장 우수한 결과를 보인 레몬밤 SC 발효군은 향후 기능성 원료로 유용하게 사용할 수 있을 것으로 기대된다.