새싹삼의 균주별 발효 최적화와 기능성 성분 특성

Optimization of strain-specific fermentation and functional properties of Panax ginseng sprouts

본 연구는 고부가가치 소재인 새싹삼(Panax ginseng sprout)의 기능성 성분을 극대화하기 위해 Bacillus amyloliquefaciens, Saccharomyces cerevisiae, Pediococcus acidilactici 등 다양한 미생물을 이용한 최적 발효 조건을 규명하고자 수행되었다. 초기 균주 선별 과정에서 유산균이 생균수 유지와 GABA 생성능 등 발효 적성에서 가장 우수한 특성을 나타내었다. 이에 선발된 유산균(SRCM210632)을 이용하여 발효 온도(30℃, 37℃)와 접종 농도(0.5%, 1%, 2%)에 따른 이화학적 특성을 종합적으로 분석하였다. 연구 결과, 30℃에서 1% 접종 후 2일간 발효하는 조건이 기능성 성분 증진에 가장 효과적인 최적 조건으로 도출되었다. 해당 조건에서 GABA 함량은 발효 전 1,582.60 mg/kg에서 발효 후 1,801.40 mg/kg으로 유의하게 증가하였으며, 전구체인 Glutamic acid와 Arginine, Ornithine 함량 또한 동반 상승하여 발효 과정 중 GABA shunt 및 Polyamine 대사 경로가 활성화되었음을 입증하였다. 아울러 진세노사이드 분석 결과 Rg1, Rb1, Rg3 함량이 유의적으로 증가하여 저온 발효가 사포닌의 구조 전환에 긍정적 영향을 미침을 확인하였으나, Rg5는 유의한 변화를 보이지 않았다. 본 연구는 저온·단기 발효 공정을 통해 새싹삼의 기능성 소재로서의 가치를 과학적으로 규명하였으며, 향후 고기능성 식품 개발을 위한 실질적인 기초 자료를 제공한다.

This study was conducted to identify optimal fermentation conditions to maximize functional components in a high-value functional material, Panax ginseng sprouts, by using various microorganisms, including Bacillus amyloliquefaciens, Saccharomyces cerevisiae, and Pediococcus acidilactici. Among the tested strains, lactic acid bacteria (SRCM210632) demonstrated the most superior fermentation performance, particularly in maintaining viable cell counts and enhancing GABA production. Consequently, this study used the lactic acid bacteria (SRCM210632) to analyze physicochemical properties under different temperatures (30°C, 37°C) and inoculation concentrations (0.5%, 1%, 2%). The results identified fermentation at 30°C with 1% inoculation for two days as the optimal condition. Under this condition, the GABA content significantly increased from 1,582.60 mg/kg to 1,801.40 mg/kg. The concurrent rise in glutamic acid, arginine, and ornithine indicated the activation of GABA shunt and polyamine pathways. Furthermore, ginsenosides Rg1, Rb1, and Rg3 significantly increased, confirming the efficacy of low-temperature fermentation in saponin conversion, whereas Rg5 showed no change. This study confirms that a low-temperature, short-term fermentation process enhances the functional value of Panax ginseng sprouts, offering fundamental data for the future development of high-functional foods.