본 연구는 Weissella kimchii (W.k.), Leuconostoc gelidum (L.g.) 및 Leuconostoc mesenteroides (L.m)의 3가지 유산균을 각각 첨가한 돌산갓김치의 양념소를 4℃에서 50일 동안 pH, 산도, 유산균 및 총균수, 관능적 특성의 변화를 측정하였다. 3가지 종류의 유산균을 첨가한 돌산갓김치의 양념소에 2% 소금 용액을 첨가한 pH 값의 범위는 5.12~5.62, 산도 값 범위는 0.62~3.77를 나타냈다. 유산균 수의 전체 추세는 발효 10일에서 20일 동안 빠르게 감소하였고, 총균수는 50일 동안 감소하는 것으로 나타났다. 돌산갓김치의 양념소에 2% 소금 용액을 첨가하지 않은 pH값의 범위는 5.22~5.61, 산도 값 범위는 0.91~4.41를 나타냈다. 유산균의 수는 전체적으로 20일까지 감소한 후 증가하였고, 총균수도 20일까지 감소 후 50일까지 증가추세를 나타냈다. 관능적 특성은 2% 소금 용액을 첨가한 양념소와 2% 소금 용액을 첨가하지 않은 양념소는 발효시간이 지날수록 외관, 향, 염도, 매운맛 및 전반적인 기호도는 점점 감소하였다. 또한, DPPH 라디칼 소거활성은 2% w. k.와 2% L. m.에서 높게 나타났고, ACE 억제활성은 10℃에서 8일간 발효된 양념소에서 70.38%로 가장 높게 나타났다. 이러한 양념소 생산은 돌산갓김치 제조 및 다른 김치제조에도 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
로타바이러스는 선진국과 개발도상국의 영 유아에게 급성위장염을 일으키는 주요원인이다. 위장질환의 치료를 위한 유산균의 사용은 안전하며 간단하게 이용할 수 있다. 본 연구는 Sprague-Dawley 랫드에서 유산균혼합물의 로타바이러스에 대한 항 바이러스 효능을 조사하였다. 24마리의 새끼와 그들의 어미를 무작위로 네 그룹으로 나누었다; placebo, phosphate buffered saline (PBS)와 유산균 혼합물-1, 유산균 혼합물-2 그룹. 5일령인 모든 랫드에게 8 log plaque forming units의 농도로 로타바이러스를 접종하고 유산균혼합물-1, 유산균 혼합물-2 그룹은 4일 동안 하루에 한번 각각 8 log colony forming units의 농도로 유산균 혼합물을 경구 투여하였다. 대조군인 placebo와 PBS 그룹은 4일 동안 하루에 한번 각각 동일한 양의 placebo (말토오스, 폴리덱스트로스 포함)와 PBS를 경구 투여하였다. 항 바이러스 효능분석을 위해 Real-time quantitative PCR (RT-qPCR)과 소장융모관찰을 수행하였으며, 그 결과 유산균 혼합물-1, 유산균 혼합물-2 그룹의 소장무게는 대조군 보다 무거웠다. 대조군의 융모는 길이가 짧아지고 융모상피세포의 괴사가 일어났지만 유산균 혼합물-1과 유산균 혼합물-2 그룹에서는 이러한 형태학적 변화를 관찰할 수 없었다. RT-qPCR 분석에서는 유산균 혼합물-1과 유산균 혼합물-2 그룹의 분변샘플과 소장상피세포에서 로타바이러스의 VP7 유전자 레벨이 낮았다. 이러한 연구결과는 유산균혼합물이 로타바이러스 위장염에 대한 대체요법이나 치료에 유용하게 사용될 수 있음을 시사한다.
발효는 어떤 식품에 유용한 미생물이 자라 큰 분자의 영양소를 분해하여 소화되기 쉬운 식품으로 변하게 한다. 그리고 음식속의 영양소를 이용하여 산성분, 맛성분, 생리활성 물질을 만들어내어 음식물의 보존기간을 연장할 뿐 아니라 균자체(유산균, 프로바이오틱 이라함)나 그 생성물들은 사람의 건강을 증진시키는 효과를 갖는다. 우리나라의 발효식품에는 김치, 장류(된장, 간장, 청국장, 고추장 등), 젓갈류, 막걸리가 대표적이다. 서양에서는 우유 발효식품으로 요구르트, 치즈, 채소발효식품으로는 사우어 크라우트, 피클, 올리브가 있고, 발효빵, 발효소세지, 술로는 포도주, 맥주 등이 있다. 발효 콩제품으로는 템페(인도네시아), 미소(일본된장), 쇼유, 낫또, 수후, 도우치 등 다양하다. 이에 우리나라에서 가장 많이 섭취하고 있는 김치, 된장 및 청국장의 암 예방효과에 대하여 알아보고자 한다.
산업적 유산균 배양의 가격대비 효율성을 높이기 위하여 질소원, 탄소원 및 무기염물을 기본량으로 기본배지를 제조하고, 효율적인 고농도 유산균체를 수득하기 위하여 pH 조절제로서 따로 첨가되어지는 합성 화학물질을 대신하여 미역을 실험에 사용하였다. 미역의 최적의 첨가 방법을 찾고자 추출, 착즙, 분말의 형태로 배지를 제조하여 유산균증식능 평가한 결과, 착즙의 형태에서 유산균 증식능이 가장 큰 것으로 확인되었다. 이러한 실험 결과를 통해, 폐기되어 환경오염의 원인이 되는 가식부 외 미역을 유산균 배양배지에 착즙형태로 첨가함으로서 종래 pH 조절을 위해 완충액으로 첨가되는 합성 화학물질을 대체하여 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한 미역첨가 기본배지 선정에 따른 배지 단가를 절감하면서 높은 균체 수율을 얻는 등 충분한 경제적 장점을 기대할 수 있다. 이러한 연구결과는 미역을 이용함으로써 배양 시 해조류의 식이섬유 등이 정장작용에 유산균의 시너지 효과뿐만 아니라 폐기되는 천연 식물자원을 활용함으로써 새로운 부가가치 창출과 환경오염을 예방하는 효과를 기대할 수 있을 것이다.
본 연구는 최근 국민들이 많은 관심을 갖는 식물발효 효소액 중 부추 당침액(부추:설탕 1:3)을 유산균(Lactobacillus acidophilus AML 0422, Lactobacillus brevis HLJ 59, Lactobacillus helveticus AML0410, Lactobacillus plantarum KCTC 13093) 발효를 통해 발효 부추액의 항균활성 및 항산화활성과 항고혈압활성 등의 기능성을 발효 전 후의 유효특성을 조사하였다. 유산균을 이용하여 발효한 발효 부추액은 S. aureus KCTC 1916에 대해 31.43 mm의 높은 항균력을 보이는 것으로 조사되었으며, 총 폴리페놀함량, 총 플라보노이드 함량과 DPPH 활성 소거능이 160.8-178 mg/ml, 100-108 mg/ml, 82.8-93.5%로 각각 조사되었다. DPPH 활성 소거능에 있어서는 Vitamin C 50 ppm과 유사한 활성을 보이는 것으로 나타났다. 심혈관질환 및 뇌혈관질환 등 고혈압과 관련이 깊은 ACE 저해활성은 유산균의 종류에 따라 50.4-67%로 발효전인 32.6%보다 좋은 활성을 보이는 것으로 조사되었다. 이상의 결과를 종합하였을 때 유용 유산균을 이용한 부추 당침액의 발효산물은 항균활성, 항산화활성과 ACE 저해활성 등 우수한 생리활성 효과를 나타내는 것으로 조사되었다.
커피는 전 세계적으로 가장 널리 음용되는 음료 중에 하나로, 항산화 및 항염증 활성을 나타내는 카페인, 클로로겐산, 카페스톨, 트리고넬린, 카와웰 등의 물질을 함유하고 있다. Lactobacillus plantarum은 식물성 식품의 발효에 가장 흔하게 사용되는 유산균으로, 식물에 풍부하게 함유되어 있는 페놀 화합물을 분해하여 고부가 가치의 항산화제 및 방향 성분을 생산한다. 본 연구에서는 L. plantarum을 이용한 발효커피를 제조하여 RAW264.7 대식세포에 대한 면역 조절 효과를 조사하였다. 커피 발효에는 에티오피아 예가체프(Ethiopia Yirgacheffe)와 과테말라 안티구아(Guatemala Antigua) 2종의 원두가 사용되었으며, Y2와 A2는 2%의 포도당, Y5와 A5는 5%의 포도당, 그리고 Y10과 A10은 10%의 포도당이 발효를 위해 첨가되었다. lipopolysaccharide에 의해 자극된 RAW264.7 세포에서 유산균 발효 커피 추출물은 nitric oxide 생성 및 inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, tumor necrosis factor ${\alpha}$, interleukin $1{\beta}$, interleukin 6, interferon ${\gamma}$ 등의 면역 관련 유전자의 발현을 유의하게 억제하였으며, Y10과 A10 추출물이 다른 커피 추출물에 비해 상대적으로 높은 항산화 활성을 나타내었다. 반면에 IL-6의 경우에는 Y2와 A2 커피 추출물이 가장 높은 억제효과를 나타내었다. 본 연구 결과는 면역세포에 대한 유산균 발효 커피 추출물의 항염증 기전을 이해하는데 도움이 될 수 있으리라 생각되며, 또한 유산균 발효 커피 추출물은 유용한 항염증성 식품 소재로 이용될 수 있다고 판단된다.
음식물류폐기물의 무항생제 액상사료화를 통한 고급자원화를 이루기 위하여 항생제 대체용 항세균 활성 유산균주 13 종을 돼지 장관 및 분변에서 분리하였다. 분리 유산균은 모두 내염성(Nacl 4%), 내산성 (pH4.0) 및 내담즙성 (oxgall 0.8%)을 보였으며, $37^{\circ}C$에서 생장이 가장 높게 나타났다. 분리 유산균주중 Lactobacillus plantarum CJY-22, Pediococcus sp. CJY-41, Lactobacillus brevis CJY-42 및 Lactobacillus arizonensis CJY-3 균주가 가장 높은 항세균 활성 및 광역의 항세균 활성 스펙트럼을 나타냈으며, Lactobacillus plantarum CJY-22 균주의 경우 $25^{\circ}C$에서도 생장이 원활하여 음식물류폐기물에 적용시 가온없이 발효공정을 수행할 수 있는 유용 균주로 적용할 수 있을 것으로 사료된다.
항균활성을 가진 유산균은 생균제 등의 형태로 식품 중 부패나 식중독을 유발하는 유해균을 저해하는데 효과적으로 활용할 수 있다. 이에 본 연구에서는 된장에서 분리한 유산균인 P. pentosaceus M132-2 균주를 주요 오염 곰팡이 3종을 대상으로 분석한 결과, 이들의 생장을 모두 저해하여 항곰팡이능을 보유한 것을 확인하였다. 또한 M132-2 균주는 우수한 내염성과 저온내성을 가지고 있어 치즈의 염도와 저온의 숙성온도에서도 생존이 가능할 것으로 판단된다. 마지막으로 M132-2 상등액을 실제 고다 치즈에 적용한 결과, 오염 곰팡이 생장이 현저하게 저해되는 것을 확인하였다. 결과적으로 P. pentosaceus M132-2 균주는 치즈를 비롯한 다양한 식품의 부패 방지에 활용할 수 있는 유용한 수단이 될 수 있다.
아로니아(Aronia czarna)는 anthocyanin, polyphenol, flavonoid, cathechine, chlorogenic acid와 같은 생리활성물질이 풍부하게 존재하며 항산화, 항암, 항균, 피부건강개선, 노화방지 등 다양한 생리활성에 대한 효능이 있는 것으로 알려져 있어 건강 및 기능성식품, 화장품 등의 원료 소재로 각광받고 있다. 생물전환(Bioconversion)은 미생물 또는 효소의 생물학적 촉매 반응을 활용하여 기존 소재의 성분을 변환시키는 기술이다, 최근 생물전환을 활용한 천연소재의 생리활성 물질 기능성, 생체이용률, 안전성을 증대시키기 위한 방안으로 많은 연구가 진행되고 있으며 식품, 의약품, 화장품 등 다양한 분야에서 활성화 되고 있다. 본 연구는 젓갈로부터 분리한 균주를 유전학적 특성을 확인하기 위하여 16S rDNA 염기서열을 분석한 뒤 그중 유산균을 발효공정에 활용하였다. 전북 순창에서 수확된 아로니아 분말과 발효공정을 수행하였으며 아로니아 최적 추출조건 선정, 발효공정 전 후 추출물의 기능성 평가를 진행하기 위하여 DPPH radical scavenging activity, Total polyphenol 함량을 확인하여 항산화 효능 및 유효성분 함량을 평가하였다. 또한 대식세포인 Raw 264.7을 사용하여 MTT assay, Nitric oxide (NO) 생성 억제 효능을 확인하여 세포독성 및 항염증 활성을 평가하였다. 실험결과, 젓갈류 발효물로부터 16종의 다양한 균주를 확보하였으며, 그중 L. rhamnosus, L. plantarum, P. pentosaceus 균을 발효 공정에 활용하여 유용 균주를 선정 결과 P. pentosaceus 종 유산균 처리군에서 무처리군 대비 DPPH radical 소거능 및 polyphenol 함량이 증가됨을 확인하였다. 발효공정 후 항산화 활성은 무처리군 대비 약 119%, polyphenol의 함량은 무처리군 대비 약 119%로 증가됨을 확인되었다. 또한 Raw 264.7 세포실험 결과 발효공정 후 독성활성이 감소되는 경향을 확인되었으며, 항염증 활성이 월등히 증가됨을 확인하였다.
본 연구에서는 12주간 김치에서 추출한 유산균 Lactobacillus plantarum 섭취가 피부의 산도 및 관련인자인 유리아미노산, 젖산 및 유리지방산의 함량을 변화시키는지 파악하였다. CJLP 군에서 12주차에 피부 산도가 대조군에 비해 개선되었다. 표피의 유리아미노산 함량은 대조군에 비해 변화하지 않았으며, 총 유리지방산 및 Stearic acid (C18:0), Palmitic acid (C16:0)의 함량은 감소하였다. 그러나 CJLP군에서 젖산의 함량은 대조군에 비해 12주차에 유의적으로 증가하였다. 즉 김치유산균 Lactobacillus plantarum 섭취는 CJLP 군에서 젖산 함량 증가와 함께 산도를 개선하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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