Effect of Crude Polysaccharide Isolated from Mageoli Mash under Different Fermentation Conditions on Immune-Stimulating Activity

발효 조건이 막걸리 술덧 유래 다당의 면역자극 활성에 미치는 효과

Various microorganisms are involved in the fermentation of Mageoli, Korean traditional liquor. Among them, the most predominant microorganism is yeast, including Saccharomyces cerevisae. This study investigated the effects of crude polysaccharides separated from Mageoli mash (CP-M) on activation of peritoneal macrophages in cell culture medium. Four types of yeasts, S. cerevisae 89-1-1, 98-2, 268-3, and 113-4, were used. When peritoneal macrophages were treated with $10{\mu}g/mL$ of CP-M fermented with S. cerevisae 113-4, the concentration of nitric oxide (NO) in the medium was highest ($33.3{\mu}M$). The concentrations of IL-6 and -12 were also highest at 116.3 pg/mL and 59.8 pg/mL, respectively. In the case of CP-M cultured at 15, 20, and $30^{\circ}C$ after inoculation with S. cerevisae 113-4 and fermented at different temperatures, production of NO and IL-6 by peritoneal macrophages did not change compared to the control. For CP-M obtained after fermentation at $25^{\circ}C$, however, NO concentration increased 2.7~3.3 fold and IL-6 concentration by 5.7 fold compared to the control. Furthermore, the effect of fermentation period on expression of CP-M functionality was examined. NO production by CP-M of the 5th day mash was highest, increasing 2.2 fold compared to 0-day CP-M. However, there were no significant differences in concentration of IL-6 or -12 according to different fermentation periods, although CP-M showed a large decrease after 10 days. The results show that fermentation conditions with the highest activity were observed in CP-M inoculated with S. cerevisae 113-4 and fermented at $25^{\circ}C$ for 5 days. CP-M consisted of 78.6% neutral sugar, 11.6% acidic polysaccharide, and 9.8% protein. In particular, the sugar composition of neutral sugar consisted of mannose (47.8%), glucose (29.6%), and galactose (12.7%). Based on the results, CP-M is assumed to be an extracellular polysaccharide originating in yeast with high mannose content.

본 연구에서는 가장 대중적인 한국의 전통주 막걸리의 제조과정이 기능성 분획에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. Saccharomyces cerevisae 균주별, 발효온도별, 발효기간별로 다르게 만든 막걸리로부터 ethanol 침전법을 이용해 crude polysaccharides(CP-M)를 분리하여 peritoneal macrophage 활성화 효과와 세포 배양액 중의 interleukin(IL)-6와 -12 농도에 미치는 영향을 조사하였다. S. cerevisae 89-1-1, 98-2, 268-3, 113-4의 4가지 효모 중 S. cerevisae 113-4로 발효한 CP-M을 peritoneal macrophage에 $10{\mu}g/mL$ 처리했을 때 세포 배양액 중 nitric oxide(NO) 농도 $33.3{\mu}M$로 가장 높았으며, IL-6와 -12의 농도 역시 116.3 pg/mL와 59.8 pg/mL로 가장 높게 나타났다. S. cerevisae 113-4를 접종하여 온도별로 발효한 발효물에서 분리한 CP-M 중 $25^{\circ}C$에서 발효 후 얻은 CP-M을 peritoneal macrophage 세포에 처리했을 때, NO 농도가 Control 대비 2.7~3.3배, IL-6 농도는 5.7배까지 증가하였다. 그러나 15, 20, $30^{\circ}C$에서 발효하여 얻은 CP-M의 경우 peritoneal macrophage의 NO와 IL-6 생성량에는 Control(무처리구)과 비교하여 영향이 없었다. 발효기간별 영향을 관찰한 결과 5일째 술덧에서 분리한 CP-M에 의한 NO 생성량이 가장 높아 0일째 MCP에 비해 2.2배 증가하였다. 그러나 급격하게 IL-6와 -12의 농도가 감소한 10일째 MCP를 제외하고는 발효기간에 따른 IL-6와 -12의 유의적인 농도 차이는 없었다. 이상의 결과에서 가장 활성이 좋은 발효 조건은 S. cerevisae 113-4를 접종하여 $25^{\circ}C$에서 5일간 발효시킨 술덧의 CP-M이었다. 이때 CP-M의 조성은 neutral sugar 함량 78.6%, acidic polysaccharide 11.6%, 단백질 9.8%였다. 특히 neutral sugar의 구성당 비율은 mannose 47.8 mole%, glucose 29.6 mole%, galactose 12.7 mole%였다. 이상의 결과에서 면역증강 활성이 있는 기능성 조다당 CP-M은 mannose 함량이 높은 yeast 유래의 extracellular polysaccharide로 추정하였다.