바이오산업동향

현대의 불로초라고도 불리는 영지버섯은 중국, 일본 및 한국에서 오랜 기간 약용으로 사용되어 왔다. 영지버섯에 함유된 기능 성분인 가노데릭산은 세포의 면역기능 증진에 탁월한 것으로 알려졌다. 하지만 버섯 생체의 딱딱한 질감 때문에 분말 또는 액상 형태로 섭취해왔는데, 장시간 건조 또는 고열(80°C 이상)에서의 추출에 의해 유효성분들이 파괴되는 문제점이 있었다.

한국과학기술연구원(KIST)은 강릉분원 천연물연구소 스마트팜융합연구센터 김호연 박사팀이 영지버섯의 항염증, 항당뇨, 항산화 효과를 높이는 조건을 찾고, 피부 항염증 치료제로써 영지버섯의 새로운 시장성을 확인했다고 밝혔다.
KIST 연구진은 유효성분의 파괴를 줄이고, 효능을 높이기 위해 영지버섯을 다양한 온도와 시간 조건으로 건조하여 유효성분을 추출하였으며, 이를 통한 항염증, 항산화 및 항당뇨 효능에 대한 최적 조건을 찾았다. 그 결과 60°C에서 열풍건조된 영지버섯은 가노데릭산이 다량 추출되어 항염증 효과가 우수하고, -50°C에서 동결건조된 영지버섯에서는 우수한 항산화 및 항당뇨 활성이 확인되었다.

특히, 열풍건조된 영지버섯 추출물을 염증이 유발된 피부 각질세포에 실험한 결과, 피부 염증을 효과적으로 억제하는 것을 확인했다. 이렇게 피부 항염증에 대한 탁월한 효과를 보인 추출조건은 기존에 밝혀진 바가 없는 것으로 인정되어 특허 출원(특허 번호:10-2020-0041577)도 마친 상태이다.

이에 본 연구에서 확인한 건조 방법과 추출 방법이 영지버섯의 항산화·항당뇨 및 항염증 활성에 미치는 연구 결과는 추후 영지버섯의 가공품 개발에 활용 가능할 것으로 예상된다.

본 연구를 주도한 KIST 김호연 박사는 “건조, 추출방법에 따라 영지버섯의 효능이 다르므로 활용 목적에 따른 건조 방법을 적절히 선택해야 할 것으로 사료된다.”라며, “이번 연구 결과가 영지버섯의 활용성을 높이는 것뿐만 아니라 추후 건선, 아토피 등 피부 염증성 질환 치료제 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대하고 있다.”라고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 주요사업으로 수행되었으며, 연구결과는 국제 학술지인 「Food Chemistry」 (IF : 6.306, JCR 분야 상위 3.9%) 최신호에 게재되었다.
 * (논문명) Optimization of antioxidant, anti-diabetic, and anti-inflammatory activities and ganoderic acid content of differentially dried Ganoderma lucidum using response surface methodology
    - (제 1저자) 한국과학기술연구원 류다혜 학생연구원
    - (제 1저자) 한국과학기술연구원 조좌영 학생연구원
    - (제 1저자) 한국과학기술연구원 누루딘 빈 사디크 학생연구원
    - (교신저자) 한국과학기술연구원 김호연 선임연구원


연구결과 개요

1. 연구배경
영지버섯은 불로초라고도 불리는 1년생 버섯으로 베타 글루칸과 테르페노이드계 성분인 가노데릭산을 다량 함유하고 있다. 이러한 기능성 성분들에 의해 항산화, 항당뇨 및 항염증 등의 활성이 보고되어 왔으며, 특히 가노데릭산의 경우 세포의 면역 기능 증진에 탁월한 것으로 알려져 있어 영지버섯은 약용 목적으로 오랜 기간 활용되어 왔다. 하지만, 영지버섯의 경우 딱딱한 질감에 의해 건조 후 분말화하여 섭취하는 것이 보편적인 실정으로 가공 과정이 불가피한 소재이다. 이러한 과정은 기능성 성분들의 변성과 분해를 일으키므로 소재의 효율성을 최대화하기 위해서는 최적 추출 조건이 요구되어 진다. 이에 본 연구에서는 동결건조 (-80°C)와 열풍건조 (60°C)로 건조시킨 영지버섯 시료를 다양한 조건에서 추출을 실시하였으며, 이를 통한 생리활성 (항산화, 항당뇨 및 항염증) 최적 조건을 탐색하여 활성에 영향을 미치는 기능성 성분에 대해 확인하고자 하였다.

2. 연구내용
본 연구에서는 영지버섯의 항산화, 항당뇨 및 항염증을 타켓으로 하는 최적 건조 및 추출 방법을 개발하였다. 동결건조 시료의 경우 항산화 및 항당뇨 활성이 우수하게 나타났으며, 높은 다당류 함량이 이에 관여하는 것으로 확인되었다. 이에 항산화 및 항당뇨 활성을 타겟으로 반응 표면 방법론 (response surface methodology; RSM)을 분석하여 최적 추출 조건을 탐색하였다. 반면, 항염증 활성의 경우 열풍 건조 시료에서 높게 나타났다. 열풍 건조 시료의 경우 특정 조건에서 성인 각질 세포인 HaCaT 세포에서 염증에 관여하는 사이토카인 인자들의 저해가 mRNA 수준에서 억제되는 것을 확인하였다. 특히나, 피부 항염에 탁월한 효과를 보인 추출 조건은 기존에 밝혀진 바가 없는 것으로 그 신규성이 인증되어 특허 출원도 마친 상태이다.

3. 기대효과
본 연구는 항산화, 항당뇨 및 항염증 활성을 최대화하기 위한 최적 추출 방법에 대한 연구를 진행하였으며, 건조 및 추출 공정에 따라 적합한 생리활성 정도가 달라지는 것으로 확인되었다. 이러한 영지버섯 추출물의 우수한 효능은 추후 다양한 산업 소재로 응용될 수 있을 것으로 기대되며, 목표로 하는 생리활성에 따라서 적합한 가공 과정의 선택이 중요시되어 진다.


연구결과 문답

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?

영지버섯은 중국, 일본 및 한국에서 오랜 기간 약용으로 사용되어 온 소재로써, 세포 면역에 긍정적인 효과가 보고되어 왔음. 최근 이러한 면역 관련 소재에 대한 관심과 수요가 높아지고 있음에 따라 이러한 소재를 피부 염증 질환 (건선, 아토피 등)에 적용해 상용화에 이바지하고자 연구를 시작하게 되었음.

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?

기존 연구를 통해 현재 영지버섯 추출조건들이 다당류에만 초점이 맞추어진 조건들인 반면, 본 연구를 통해 확인한 결과 항염증 활성의 경우 가노데릭산을 주요 인자로 다량 확보 될 수 있는 추출조건이 핵심 포인트였음을 확인하게 되었다. 이번 연구에서는 다양한 기능성 성분들 (다당류와 가노데릭산)의 추출 조건별 함량 변화를 진행하였으며, 항산화, 항당뇨 및 항염증 활성에 따라 적합한 최적 추출 조건을 제시했다는 차이가 있음. 또한, 가공 과정에 따라서 동일한 시료를 이용했을 때, 얻을 수 있는 활성과 기능성이 다르다는 것을 새롭게 보여줌.

□ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나?

본 연구결과를 통해 제안된 최적 항염증 추출 조건은 피부 염증에 관련된 다양한 질병들 (건선, 아토피 등)에 사용할 수 있을 것으로 기대되며, 이와 관련된 이차대사산물인 가노데릭산의 함량은 품질 관리의 지표로 활용 가능할 것으로 보임.

□ 기대효과와 실용화를 위한 과제는?

현재 염증이 유발된 피부 각질세포에서 영지버섯의 우수한 활성을 증명했기 때문에 본 연구 결과를 기반으로 추후 탈모, 습진, 건선, 아토피 등의 다양한 피부 염증 질환에서의 실질적인 적용이 가능할 것으로 보이고, 추후 관련 기술에 관심 있는 기업과 함께 추가적인 기업 맞춤형 기술개발을 진행할 수 있을 것으로 생각된다.



[그림 1] 추출 조건에 따른 항당뇨, 항산화, 항염증 효과 극대화



[그림 2] 영지버섯에 의한 피부 세포에서의 항염증 활성 매커니즘

출처: [BRIC Bio통신원] 영지버섯의 새로운 효능 발견 지긋지긋한 아토피, 건선 등 피부염증 치료한다. ( https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=321756 )