커피 원두 추출물을 이용한 효모 발효특성 및 항염증 효과 = Properties and Anti-Inflammatory Effects of Fermented Product Using Yeast on Roasted Coffee Beans Extracts

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigated the characteristics and anti-inflammatory effect of roasted coffee beans hot-water extracts fermentation with Saccharomyces cerevisiae SRCM102539. Live cell counts, soluble solids, pH, and total acidity of unfermented roasted coffee beans extracts (UFRCE) were 4.50 log CFU/mL, 21.27°Brix, 4.99, and 0.21%, respectively, and of fermented roasted coffee beans extracts (FRCE) were 6.72 log CFU/mL, 7.60°Brix, 4.56, and 0.30%, respectively. The organic acids present in FRCE were succinic acid (373.00 mg%), acetic acid (190.91 mg%), and citric acid (67.41 mg%). The glucose content of UFRCE was 23.89% (w/v), and the ethanol content of FRCE was 8.41% (w/v). The anti-inflammatory effects of the two extracts were evaluated using lipopolysaccharide (1 μg/ mL)-stimulated RAW 264.7 cells. FRCE inhibited nitric oxide and prostaglandin2 levels by 41.82% and 55.71%, respectively. Inhibition percentages of tumor necrosis factor-α and interleukin-1β for FRCE were 40.14% and 71.13%, respectively. Furthermore, FRCE inhibited the mRNA levels of inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase-2 by 58.01% and 41.23%, respectively. The study shows that fermentation with S. cerevisiae SRCM102539 increases the anti-inflammatory effect of roasted coffee beans extracts.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 브라질산 생두에 고초균 발효를 하여 로스팅된 원두를 이용하여 커피 추출액을 제조하였으며, 혼합액(RCE, 70% roasted coffee extract, 20% glucose, 1% yeast extract, 9% distilled water)에 Saccharomyces cerevisiae SRCM102539 균주를 접종하고 정치 배양(30°C, 5일)하여 효모 발효를 진행하였다. 효모 발효물의 발효 기간(5일)에 1일 간격으로 생균수, 이화학적 특성(수용성 고형분 함량, pH, 총산도), 유리당, 유기산 및 에탄올의 함량을 분석하였다. 효모 발효 전(0일 차, UFRCE), 후(5일 차, FRCE)의 생균수, 수용성 고형분 함량, pH 및 총산도의 변화는 4.50 log CFU/mL에서 6.72 log CFU/mL, 21.27°Brix에서 7.60 °Brix, 4.99에서 4.56, 0.21%에서 0.30%로 나타났다. HPLC 분석을 통한 UFRCE의 포도당 함량은 23.89%(w/v)였으나 FRCE에서는 검출되지 않았고, 에탄올 함량은 FRCE에서 8.41%(w/v)로 분석되었다. FRCE의 주요 유기산은 succinic acid(373.00 mg%), acetic acid(190.91 mg%,), citric acid(67.41 mg%) 3종이 검출되었다. Lipopolysaccharide (1 μg/mL)로 염증반응이 유도된 RAW 264.7 세포에 대한 FRCE의 항염증 효과는 NO 및 PGE2 생성량의 감소, 세포 외로 분비된 사이토카인(TNF-α, IL-1β) 생성억제율 및 염증 관련 유전자(iNOS, COX-2) 발현량을 mRNA 수준에서 평가하였다. FRCE 및 UFRCE는 0.5 mg/mL 이하 농도에서 세포 생존율에 영향을 미치지 않았고, 양성대조구로 chlorogenic acid를 사용하여 비교하였다. FRCE의 항염증 효과는 0.5 mg/mL 처리 시 LPS 단독 처리구에 비해 NO, PGE2, TNF-α 및 IL-1β 생성량을 각각 41.82%, 55.71%, 40.14% 및 71.13% 감소시켰고, mRNA 수준에서 iNOS 및 COX-2의 발현량을 각각 58.01% 및 41.23% 억제하였다. 이러한 결과를 바탕으로 커피 추출물을 이용한 효모 발효물이 효모 발효 과정을 통해 항염증 효능이 더 증대됨을 확인할 수 있었다.