건조방법 및 추출조건에 따른 느타리버섯의 엽산함량 및 화학성분 비교

본 실험에 사용한 느타리버섯 자실체는 2019년 1월에 전 남 장흥군 ㈜ 기쁨농원에서 구입하여 사용하였으며, −20°C에 서 냉동 보관하면서 시료로 사용하였으며, 본 실험에 사용한 folic acid 표준품, protease, α-amylase는 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였으며, 엽산 분석에 사용된 Lactobacillus casei(KCCM 12452), Lactobacillus rhamnosus (KCCM 32405)는 한국미생물보존센터에서 구입하였으며, 배양 배지로 사용된 Bacto agar, Lactobacilus MRS broth는 Difco사 제품을 사용하였으며 냉장보관하며 사용하였다. 증 류수는 (Milli-Q A10 Reference, Millipore Co., USA) 으로 정 제하여 사용하였으며, 기타 사용된 시약은 Sigma-Aldrich 사 에서 구입하여 사용하였다.

본 실험에 사용할 느타리버섯 건조는 총 3가지 건조방법을 이용하여 건조하였다. 열풍건조는 열풍건조기(SIN-1500, Sinil Co., Gwangju, Korea)를 사용하여 80°C에서 12시간 건조하였 고, 냉풍건조는 냉풍건조기(SI-101, Insin Co., Dongducheon, Korea)를 사용하여 10°C 12시간 건조하였다. 또한, 동결건조 는 동결건조기(LP50 series, Insin Co.)를 사용하여 −40°C에서 48시간 동안 동결건조하였다. 건조물의 최종 수분함량은 10% 이하로 건조하였다.

느타리버섯의 추출물 제조는 열수추출(hot water extraction; HE), 에탄올추출(ethanol extraction; EE) 방법으로 추출하였 다. 최적의 추출조건을 및 추출표준화 조건을 설정하고자 열 수와 주정추출 모두 환류추출기를 이용하여(CA-112, Eyela Co., Tokyo, Japan) 100 g의 느타리버섯 자실체 건조물에 각 각 1.5 L, 2.0 L, 2.5 L, 3.0 L를 첨가하여 추출하였고, 추출온 도는 60°C, 70°C, 80°C, 90°C, 추출시간은 4시간, 5시간, 6시 간, 7시간, 8시간 각각 추출하여 최적의 열수 추출조건을 설 정하고자 하였다. 에탄올 추출의 경우, 물 추출물과는 다르게 에탄올 함량을 30%, 40%, 50%, 60%로 조정하여 에탄올 함 량에 따른 차이도 비교해 보고자 하였다. 각각의 추출물은 여 과지(Whatman paper No.2)를 이용하여 여과시켰다. 여액은 농축기(N-1000S-W, Tokyo Rikakikai Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 감압농축한 뒤, 동결건조(PVTFD10R, Ilshin lab Co., Dongducheon, Korea)하여 −40°C 이하의 냉동고에 보관 하면서 분석용 시료로 사용하였다.

본 연구에 사용한 느타리버섯 및 건조방법별 느타리버섯 의 일반성분 분석은 AOAC 방법(AOAC, 1997)에 따라 수행 하였다. 수분함량은 105°C 상압 건조 후 항량을 측정하여 산 출하였고, 조단백질은 micro-Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출장치로 추출하여 측정하였으며, 조회분은 550°C 직접회 화법으로 3회 반복하여 측정하였으며, 탄수화물 함량은 전체 100%으로 하여 수분, 조단백질, 조지방과 조회분 함량을 제 외한 값을 탄수화물 함량(%)으로 하였다.

Trienzyme 추출법에 의한 엽산분석을 시행하였다. 삼각플 라스크에 분석 시료 약 5 g과 0.1 M phosphate buffer(pH 7.8, 1% ascorbic acid) 및 증류수를 각각 가하고 100°C에서 15분 간 열처리 및 냉각하였다. 사용 전 바로 제조한 protease 용액 (2 mg/mL) 1 mL를 가하여 37°C에서 3시간 반응시키고 100°C 에서 5분간 열처리하여 protease를 불활성화시켰다. 동일 플 라스크에 α-amylase 용액(20 mg/mL) 1 mL를 넣고 37°C에서 2시간 반응을 진행한 뒤 conjugase 용액(5 mg/mL) 4 mL를 가하여 16시간 가수분해하였다. 효소반응을 정지시키기 위해 100°C에서 5분간 열처리하고 추출액의 pH를 4.5로 조정한 뒤 100 mL로 정용하여 정량 시료로 사용하였다. 추출물의 엽산 정량은 Lactobacillus casei(KCCM 12452), Lactobacillus rhamnosus(KCCM 32405)를 이용한 미생물학적 방법에 의해 실시하였다(Kim 등, 1998).

유리당 함량은 DeVries 등(2005)의 방법에 준하여 분석하 였다. 즉, 시료 5 g에 증류수를 가하여 교반시킨 후 100 mL로 정용하여 원심분리(50,000 rpm, 30 min)하고 상징액을 취하 여 여과(Whatman No.2)하였다. 여과한 여액을 Sep-pak C₁₈ 으로 정제시킨 후, 0.45 μm membrane filter(Millipore Co., USA)로 여과 후 HPLC system(1200 series, Agilent, Palo Alto, CA, USA)을 이용하여 수행하였으며, 검출기는 ELSD (1200 series, Agilent, Les Ulis, France), column은 carbohydrate column(250×4.6 mm, Agilent, Richardson, TX, USA) 을 사용하였고, 이동상은 75% acetonitrile을 사용하였다. 유 속은 분당 1.0 mL였으며, 시료 주입량은 10 μL로 하여 실험 을 진행하였다.

유기산 함량은 유리당의 방법과 동일하게 처리 후 HPLC system(Agilent, USA)을 이용하여 분석하였으며, column은 organic acid column(250×4.6 mm, Alltech Co., Deerfield, IL, USA)을 사용하였고, 이동상은 25 mM NaHPO₄를 사용하였 다. 유속은 분당 1.0 mL였으며, 검출 파장은 210 nm, 시료 주입량은 10 μL로 하여 실험을 진행하였다.

모든 실험은 3회 반복하였으며, 실험결과를 SPSS 통계프 로그램(ver. 17.0, SPSS Inc., USA) 을 이용하여 평균값과 표 준편차를 산출하였고, Duncan’s multiple range test를 통해 유의성(p<0.05)을 검증하였다.

본 실험에 사용한 느타리버섯의 일반성분 함량은 Table 1 과 같다. 느타리버섯의 일반성분은 수분 87.11±0.50%, 조단 백 2.24±0.14%, 조지방 0.77±0.06%, 조회분 0.43±0.04%, 탄 수화물 9.45±0.02의 결과를 보였다. Lee 등(2018)에 따르면 느타리버섯의 일반성분의 경우 수분 89.5%-93.1%, 조단백 2.9%-2.8%, 조지방 0.1%-0.3%, 조회분 0.5%-0.9%로 보고하 였는데, 실험결과 이와 유사한 결과를 나타내었다.

느타리버섯의 건조방법에 따른 일반성분 및 엽산함량 변 화를 측정한 결과는 Table 2와 같다. 수분함량은 열풍건조 9.19%, 냉풍건조 9.36%, 동결건조 9.12%로 유의적인 차이를 보이지 않고 수분함량 10% 내외로 잘 건조되는 것을 확인하 였고, 수분, 조단백, 조지방, 조회분 및 carbohydrate 등의 성 분도 건조방법에 따른 유의적인 차이가 없었다.

엽산함량은 동결건조로 건조한 느타리버섯에서 55.10 μg/100 g으로 냉풍건조 느타리버섯 54.56 μg/100 g과 비교하여 유의 적인 차이를 보이지 않았으나, 열풍건조 느타리버섯 53.83 μg/100 g과는 유의적인 차이가 있었다. Park 등(2017)에 따르면 느타 리버섯을 열처리하여 조리하게 되면 엽산함량이 17-56% 감 소한다고 보고하였으며, Min(1998)은 시금치를 열처리하여 조리 시 엽산함량이 19.3% 감소한다고 보고하였는데, 이와 유사한 결과를 보였다. 이는 열풍으로 건조하는 동안 느타리 버섯이 고온에 장시간 노출되면서 엽산함량이 약간 감소된 것으로 사료된다.

느타리버섯의 건조 방법에 따른 유리당 함량을 측정한 결 과는 Table 3과 같다. Fructose, glucose, lactose, maltose 4가 지 유리당이 검출되었으며, 주요 유리당은 fructose와 glucose 로 나타났다. 건조방법 glucose 함량은 동결건조한 느타리버 섯이 2.448±56.82 mg%로 가장 높았으며 열풍건조 2,361±68.46 mg%, 냉풍건조 2,309±36.47 mg% 순으로 높게 나타났다. 다 음으로 fructose 함량이 높게 나타났다. Fructose는 열풍건조 한 느타리버섯이 1,499±50.16 mg%, 냉풍건조 1,434±17.21 mg%, 동결건조 1,342±53.02 mg% 순으로 높게 나타났다. 느 타리버섯의 총 유리당은 열풍건조한 느타리버섯이 5,388±48.11 mg%, 냉풍건조한 느타리버섯이 5,163±27.54 mg%, 동결건 조한 느타리버섯이 4,269±59.22 mg% 함량을 보여 열풍건조 로 건조한 느타리버섯의 유리당 함량이 가장 높게 나타났다. 식물에 많이 함유되어 있는 유리당은 항염증, 항산화 등과 관 련되는 것으로 알려져 있으며(Qi 등, 2013), Kim 등(2004)에 따르면 느타리버섯의 자실체에 대한 유리당 함량은 glucose 가 2,040 mg%로 가장 많고, fructose, ribose, maltose 순으로 낮은 함량을 보였다고 보고하였는데, 이와 비슷한 결과를 나 타내었다. Je 등(2018)은 건조방법별 버섯의 품질특성을 비교 하였는데, 일반성분을 포함한 다양한 성분이 버섯의 이화학 적 특성에 따라 달라진다고 하였고, 새송이버섯은 동결건조, 이슬송이버섯은 30°C 진공저온건조, 잎새버섯은 50°C 열풍건 조가 품질특성이 좋아진다고 보고하였다. 본 연구결과, 느타 리버섯의 유리당 함량은 열풍건조를 사용해서 건조한 버섯이 가장 높게 나타나 이는 느타리버섯의 품질특성 때문일 것으 로 사료된다.

느타리버섯의 건조 방법에 따른 유기산 함량을 측정한 결 과는 Table 4와 같다. Citric acid malic acid, acetic acid, succinic acid 및 lactic acid 총 5종이 검출되었으며, citric acid와 lactic acid 의 함량이 모든 시료구에서 높게 나타났다. 건조방법별 유기산 함량은 열풍건조한 느타리버섯이 가장 높 았으며, citric acid 25.16±0.40 mg%, malic acid 10.46±0.30 mg%, acetic acid 10.43±0.45 mg%, succinic acid 4.16±0.30 mg% 및 lactic acid 25.00±0.45 mg%로 나타났으며 총 유기산 함량은 75.21±0.39 mg% 동결건조한 느타리버섯, 74.42±0.24 mg% 냉풍 건조한 느타리버섯 71.69±0.24 mg% 순으로 높은 함량을 보였다. Kim 등(2004)에 따르면 느타리버섯의 유기산 함량은 7종이 확인되었다고 보고하였으며, citric acid가 가장 높은 함량을 나타내고 oxalic acid, formic acid, malic acid, succinic acid 순으로 함유되어 있다고 보고하였고, Hong 등 (1988)에 따르면 표고, 양송이, 느타리버섯의 유기산 함량을 분석한 결과, malic acid, citric acid가 많이 함유하고 있다고 보고하여 이와 비슷한 결과를 나타내었다.

최적의 엽산추출을 위한 느타리버섯 최적 추출조건 설정 을 위해 추출조건을 표준화 하고자 가열온도, 가열시간, 용매 첨가량 변화에 따라 등 고형분, 이론수율, 엽산함량을 측정한 결과는 Table 5-7과 같다.

열수를 이용한 느타리버섯 최적 추출조건 설정을 위하여 첫 번째, 용매량에 따른 느타리버섯의 추출 수율을 확인하였 다. 추출 수율은 각각의 추출액을 동결건조시켜서 건물 중량 을 구한 다음 추출액 조제에 사용한 원료 건물량에 대한 백분 율로 나타내었으며, 용매량은 원물 1 kg에 물을 각각 15 L, 20 L, 25 L 및 30 L를 첨가하고, 90°C에서 8시간 가열하여 추출한 결과, 고형분 함량은 용매량 15배수로 추출한 시료구 에서 2.76%로 가장 높은 함량을 나타내었고, 20, 25, 30 배수 순으로 낮은 함량을 보였다. 최종수율은 추출물을 분말화하 였을 때 얻을 수 있는 양을 최종량과 고형분함량 비율로 계산 하였고, 그 결과는 용매량 20배수를 첨가한 시료구에서 2.62 g으로 가장 높은 함량을 보였으며, 엽산함량 역시 20배수 용 매량을 첨가한 시료구에서 56.30 μg/100 g으로 가장 높은 함 량을 보여 느타리버섯의 최적추출에 적합한 용매량은 20배 로 확인되었다.

온도변화에 따른 추출수율을 확인하고자 용매량을 20배 수, 추출시간을 8시간으로 고정하고, 추출온도를 60°C, 70°C, 80°C 및 90°C로 추출한 뒤 느타리버섯의 추출효율 및 엽산함 량 변화를 측정하였다. 그 결과, 고형분은 80°C에서 추출한 시료구에서 2.33%로 가장 높게 나타났으며, 고형분 함량도 2.82 g으로 가장 높았다. 엽산함량 또한 54.61 μg%으로 가장 높은 함량을 보여 느타리버섯 추출에 가장 적합한 온도는 80°C 로 확인되었다.

추출시간 변화에 따른 느타리버섯 추출효율 및 엽산함량 변화를 측정하기 위하여 용매량과 가열시간을 고정한 뒤, 가 열시간 변화에 따른 고형분과 이론 수율 엽산함량을 측정한 결과 가열시간 8시간 가열하여 추출한 시료구에서 고형분함 량이 2.30%로 가장 높게 나타났으며, 이론수율은 2.63 g, 엽 산함량은 55.75 μg/100 g으로 가장 높은 함량을 보였다.

Park등(2017)은 조리법에 따라 엽산가공계수 및 잔존율을 분석하였는데, 느타리버섯을 포함한 모든 버섯이 대부분의 조리에 의하여 엽산 손실이 발생된다고 보고하였다. 이는 조 리가공 중에 엽산이 추출되는 것으로 사료되며, 본 연구는 열 수 및 주정 추출법을 통하여 엽산을 효과적으로 추출하여 엽 산원료로 사용하는 것을 목적으로 하였기 때문에 원료 자체 잔존하는 엽산보다 추출되어 나오는 엽산함량이 중요하였고, 엽산의 최적의 추출법을 찾고자 본 연구를 진행하였으며, 최 적의 엽산추출을 위한 느타리버섯의 최적 추출조건을 설정하 고자 용매량, 가열시간, 가열온도에 변화에 따른 수율 및 엽 산 햠량을 측정한 결과 용매량은 20배수, 가열온도는 80°C, 가열시간은 8시간이 가장 좋은 것으로 판단되었다.

최적의 엽산추출을 위한 느타리버섯 최적 추출조건 설정 을 위해 추출조건을 표준화 하고자 용매로 에탄올을 사용하 고 에탄올 농도, 추출온도. 추출시간 변화에 따라 고형분, 이 론수율, 엽산함량을 측정한 결과는 Table 8-10과 같다.

에탄올을 용매로 이용하여 느타리버섯 최적 추출조건 설 정을 위하여 첫 번째 용매 농도에 따른 느타리버섯의 추출효 율을 확인하였다. 용매농도는 에탄올 30%, 40%, 50% 및 60% 농도로 설정을 하고, 용매량은 열수추출에서 최적화된 20배수의 용매량을 사용하여 추출하였다. 즉, 원물 1 kg에 농 도가 각각 조절된 에탄올 20 L를 첨가하여 50°C 온도조건에 서 8시간 추출한 결과, 고형분 함량은 에탄올 50% 농도에서 8시간 추출한 시료에서 3.73%로 가장 높게 나타났으며, 고형 분 함량도 3.23 g으로 가장 높았다.

에탄올을 이용한 느타리버섯 최적의 추출수율 비교를 위 하여 용매농도를 50%로 고정한 뒤 추출온도를 50°C, 60°C, 70°C 및 80°C로 설정하고, 추출효율 및 엽산 햠량 변화를 측 정한 결과 고형분 함량은 가열온도 80°C로 추출한 시료에서 3.46%로 가장 높았으며, 50°C로 추출한 시료가 3.06%로 가장 낮은 함량을 나타내어 추출온도가 높아질수록 고형분 함량이 증가하는 경향을 나타내었고, 고형분 함량 역시 같은 결과를 보였다. 하지만 엽산함량은 추출온도 50°C에서 추출한 시료 에서 가장 높게 나타났으며, 다른 시료구는 유의적은 차이를 보이지 않았다.

느타리 에탄올추출물의 고형분과 수율은 추출온도가 높아 짐에 따라 함량이 높아졌으나, 엽산 함량은 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서 산업적으로 활용하기 위한 느타리버섯의 엽산 추출의 최적온도는 50°C가 가장 적합할 것으로 사료된다. 또 한, 추출시간 변화에 따른 느타리버섯 추출효율 및 엽산함량 변화를 측정하기 위하여 에탄올 농도 50%, 용매량 20배수, 추 출온도 50°C로 고정후 추출시간을 2시간, 4시간, 6시간 및 8시 간 추출하여 가열시간 변화에 따른 고형분과 엽산함량을 측정 한 결과, 가열시간 8시간 가열하여 추출한 시료구에서 고형분 함량이 3.06%로 가장 높게 나타났으며, 이론수율은 2.59 g, 엽 산함량은 41.10 μg/100 g으로 가장 높은 함량을 보였다

최적의 엽산추출을 위한 느타리버섯의 에탄올 추출조건을 설정하고자 용매농도, 용매량, 가열시간, 가열온도에 변화에 따른 수율 및 엽산햠량을 측정한 결과 용매농도는 애탄올 50%, 용매량은 20배수, 가열온도는 50°C, 가열시간은 8시간 이 가장 높은 것으로 나타났다.

본 실험에 사용한 느타리버섯의 추출조건별 일반성분 함 량은 Table 11과 같다. 느타리버섯의 추출물의 열수추출물은 회분 0.21±0.02%, 조지방 0.23±0.03%, 조단백 1.23±0.03%로 나타났다. 에탄올 추출물의 경우 회분 0.23±0.02%, 조지방 0.23±0.03%, 조단백 1.23±0.03%로 나타나 열수추출물과 에 탄올추출물의 일반성분 차이는 없었다.

느타리버섯의 추출방법에 따른 유리당 함량의 결과는 Table 12와 같다. 추출물별 유리당 함량은 2가지 시료 모두 fructose, glucose, lactose, maltose 4가지 유리당이 검출되었 으며, 2가지 추출물모두 주요 유리당은 fructose와 glucose로 나타났다.

추출물별 유리당 함량을 보면 열수 추출은 glucose 1.388 mg%, fructose 517 mg%, lactose 209 mg%, maltose 427 mg%로 나타났고 주정추출은 glucose 452 mg%, fructose 148 mg%, lactose 78.3 mg%, maltose 178 mg%로 열수추출한 추 출물이 에탄올추출한 추출물보다 더 높은 함량을 나타내었 다. 이는 100% 열수로 추출하였을 때 유리당이 더 많이 용출 되어 나타난 결과로 판단된다.

느타리버섯의 추출방법에 따른 유기산 함량의 결과는 Table 13과 같다. Citric acid, acetic acid, succinic acid 및 lactic acid 총 4종이 검출되었으며, citric acid와 lactic acid 의 함량이 모든 시료구에서 높게 나타났다. 추출방법에 따른 유기산 함량은 열수추출물이 citric acid 14.078 mg%, acetic acid 2.26 mg%, succinic acid 9.36 mg%, lactic acid 9.46 mg% 로 에탄올 추출물과 비슷하거나 높은 결과를 나타내었다.

느타리버섯의 추출방법에 따른 엽산분석의 결과는 Table 14와 같다. 열수추출물의 엽산함량은 55.46 μg% 로 나타났 으며, 주정추출물의 엽산함량은 43.03 μg%로 열수추출물에 서 엽산함량이 높았다. 전체적인 결과를 보면 엽산함량은 에 탄올 추출물보다 열수 추출물에서 더 높은 결과를 나타내었 고, 이는 엽산이 수용성 비타민 B 그룹(Ji 등, 2009; Jin과 Lim, 2001)의 하나이기 때문에 물에서 용출이 더 잘 되었을 것으로 판단된다.