Bae, Joon-Yong;Kim, Jin Il;Park, Sehee;Yoo, Kirim;Kim, In-Ho;Joo, Wooha;Ryu, Byung Hee;Park, Mee Sook;Lee, Ilseob;Park, Man-Seong
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제28권6호
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pp.893-901
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2018
Influenza viruses that cause recurrent seasonal epidemics to humans can be controlled with vaccine and antiviral therapy. However, the medical treatments often exhibit limited efficacy in the elderly or immunosuppressed individuals. In these cases, daily uptake of probiotics may be an option to bring in health benefits against influenza. Here, we demonstrate the effects of probiotics Lactobacillus plantarum (Lp) and Leuconostoc mesenteroides (Lm) against seasonal and avian influenza viruses. As assessed by the plaque size reduction of human H1N1 and avian influenza H7N9 viruses, including green fluorescent protein-tagged H1N1 strain in cells, the selected Lp and Lm strains restrained viral replication in mouse lungs with statistical significance. Against lethal viral challenge, the Lp and Lm strains exhibited their beneficial effects by increasing the mean days and rates of survival of the infected mice. These results suggest that, despite rather narrow ranges of protective efficacy, the dietary supplement of Lactobacillus and Leuconostoc probiotics may promote health benefits against influenza.
방풍의 화합물은 동양 전통 의학에서 사용되고 있는 식물로 항염증, 비염, 미백, 아토피, 항알레르기 및 각종피부질환에 사용되고 있다. 본 연구는 한국 전통발효식품에서 분리된 Lactobacillus plantarum BHN-LAB 33를 이용해 발효한 방풍 추출물의 항산화 효과를 조사하였다. L. plantarum BHN-LAB 33 발효는 $37^{\circ}C$에서 3일간 발효하였으며, 발효하지 않은 방풍 추출물에 비해 L. plantarum BHN-LAB 33 발효 방풍 추출물에서 총 폴리페놀 함량은 약 14%, 총 플라보노이드 함량은 약 09% 증가된 것을 확인하였다. 또한, SOD 유사활성능, DPPH radical 소거활성능과 ABTS radical 소거활성능, 환원력은 각각 약 70%, 80%, 45% 및 39% 항산화능이 증가하는 것을 확인하였다. 또한, tyrosinase 저해 활성은 44% 증가되는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해 L. plantarum BHN-LAB 33을 이용한 생물전환을 통한 방풍 발효 추출물의 항산화능 증대에 효과적인 것을 확인하였다. 또한, 생물전환기술은 생리활성을 증대시키기 위한 매우 유용한 기술임을 확인하였으며, 생물전환기법을 통한 기능성 식품소재 및 화장품 소재 개발 및 응용이 가능할 것으로 기대된다.
The aim of this study was to evaluate the functional properties of lactic acid bacteria from various sources and to identify strains for use as probiotics. Ten Lactobacillus strains were selected and their properties such as bile tolerance, acid resistance, cholesterol assimilation activity, and adherence to HT-29 cells were assessed to determine their potential as probiotics. Lactobacillus sp. JNU 8829, L. casei MB3, L. sakei MA9, L. sakei CH8, and L. acidophilus M23 were found to show full tolerance to the 0.3% bile acid. All strains without L. acidophilus M23 were the most acid-tolerant strains. After incubating the strains at pH 2.5 for 2 h, their viability decreased by 3 Log cells. Some strains survived at pH 2.5 in the presence of pepsin and 0.3% bile acid. Lactobacillus sp. JNU 8829, L. acidophilus KU41, L. acidophilus M23, L. fermentum NS2, L. plantarum M13, and L. plantarum NS3 were found to reduce cholesterol levels by >50% in vitro. In the adhesion assay, Lactobacillus sp. JNU 8829, L. casei MB3, L. sakei MA9, and L. sakei CH8 showed higher adhesion activities after 2 h of co-incubation with the intestinal cells. The results of this comprehensive analysis shows that this new probiotic strain named, Lactobacillus sp. JNU 8829 could be a promising candidate for dairy products.
Lactobacillus plantarum CK10을 활용하여 초콜릿 발효를 수행하고 발효산물의 항산화 활성 및 성분 변화를 측정하였다. 초콜릿 발효 산물의 pH는 발효 시간이 지남에 따라 감소하고 적정산도는 증가했으며, 그 증감의 폭은 발효 4시간과 24시간에서 가장 급격히 나타났다. 폴리페놀 함량은 발효 산물의 생성이 활발히 일어나고 있을 것으로 예상되는 발효 8시간에서 약간 증가하였으나 대체로 발효 전후 간 유사한 함량이 확인되었으며, 플라보노이드 함량 또한 발효 전후가 유사하게 유지되었다. 항산화 활성의 지표로 DPPH 라디칼, ABTS 라디칼, Alkyl 라디칼에 대한 소거능을 측정하였을 때, 발효가 진행되어도 초콜릿의 우수한 라디칼 소거능이 유지됨을 확인하였다. GC-MS에 의한 성분 분석을 수행하였을 때, 발효 시간이 지남에 따라 lactic acid의 성분비가 증가하는 것을 확인하였다. 더불어 HMF, xanthosine, caffeine, theobromine 등의 물질이 주요 성분으로 검출되었다. High-performance liquid-chromatography을 이용하여 정량 분석을 수행했을 때, 발효에 따른 theobromine과 caffeine의 함량 변화는 크게 관찰되지 않았다.
L. plantarum K154 고정화와 C. lacerata 균사체 배양물을 이용한 혼합발효를 통해서 다당류, ${\beta}$-glucan과 같은 생리활성물질과 기능성 GABA 생산을 최적화 하고자 하였다. C. lacerata 균사체의 최적 배양 조건으로 glucose 3%, soybean flour 3%, $MgSO_4$ 0.15%를 혼합하여 배지로 사용하였고, 5 L jar fermentor를 이용하여 $25^{\circ}C$에서 7일간 진탕 배양하였다. 배양물은 균사체 함량 29.7 g/L, 다당류 함량 3.1 g/L, ${\beta}$-glucan 2% (w/w), protease 활성 68.96 unit/mL, ${\alpha}$-amylase 활성 10.37 unit/mL로 매우 높게 나타났다. C. lacerata 균사체 배양물을 이용하여 젖산세균 고정화에 의한 혼합발효물의 생균수를 측정한 결과, 배양 1일 째 비드 내에서 젖산세균의 수는 $3.13{\time}10^9CFU/mL$로 높게 나타났고, 배지에 유리된 젖산세균의 수는 배양기간 동안 $1.48{\time}10^8CFU/mL$로 유지하였다. 알지네이트 1.5%를 사용하여 비드를 제조하였을 때, GABA 함량을 측정한 결과 배양 7일 째 비드 내에서 6.30 mg/mL, 배지에서 9.96 mg/mL로 높게 나타났다. 젖산세균 고정화의 재사용 가능성을 확인하기 위해 고정화 비드를 5회간 재사용하여 $30^{\circ}C$에서 15일간 혼합발효한 결과, GABA 생산이 급격히 증가하여 배양 기간 동안 유지하였다. 결론적으로 C. lacerata 균사체 배양물로부터 고정화된 젖산세균을 이용한 혼합발효는 고농도 GABA를 포함된 기능성 소재를 생산할 수 있었으며, 이는 식품 및 생물 산업의 원료로 활용이 기대된다.
본 연구에서는 인삼의 뿌리보다 활성성분의 함량 및 종류가 많은 것으로 알려지고 있는 인삼열매를 7증7포 증숙처리 후 확보한 열수추출물에 대한 발효에 적합한 발효균주의 선발과 발효의 조건을 탐색하여 효능이 개선된 기능성소재로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 연구결과 5종의 생체친화형 세균(L. fermentarum, L. plantarum, L. brevis, L. casei, B. subtillis) 중 L. plantarum에서 우수한 발효능이 있는 것으로 확인하였으며, 특히 L. plantarum 으로 증포인삼열매 추출물을 발효 시 효과적인 항산화활성이 관찰되었다. 더욱이, L. plantarum으로 발효 시 인삼의 중요 활성성분인 진세노사이드의 함량 및 성분의 변화가 관찰되었고 비발효시 관찰되지 않았던 높은 수준의 Rg3를 포함한 Rh1, Rg2, Rd, 및 Rh2가 관찰되어 발효물의 약리학적 적용도 가능할 것으로 사료된다. 이와 같은 결과를 토대로, 증포인삼열매추출물은 L. plantarum에 의해 효과적으로 발효가 되며, 발효 후 나타나는 항산화활성 및 진세노사이드의 성분/함량의 변화가 치료적 수준에 적합한 후보물질로의 개발이 가능 할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 유산균에 의한 검은콩의 최적 발효조건을 확립하고 발효된 검은콩의 품질특성을 평가하였다. 가정에서 제조된 배추김치로부터 분리한 Lactobacillus plantarum SU22는 병원성 세균에 대해 강한 항균 활성을 보였고 생체 아민과 발암성 효소인 β-glucuronidase를 생성하지 않았기 때문에 검은콩 발효의 스타터로 선정되었다. 검은콩은 5 kgf/cm2, 150℃로 조절된 팽화기에서 10분 동안 팽화 처리한 것과 처리하지 않은 것으로 각각 10-30% 혼합액을 만들고 L. plantarum SU22를 1%(v/v) 접종하여 37℃로 48시간 동안 진탕 배양하면서 유산균의 생육특성을 비교하였다. 유산균의 생균수는 L. plantarum SU22로 발효된 팽화 검은콩(20%) 배양액에서 9 Log CFU/mL 이상이었다. 20% 팽화 검은콩 배양액을 alcalase로 가수분해한 후 L. plantarum SU22로 발효하는 것이 최적 조건인 것으로 밝혀졌으며 유산균의 생균수가 10.30 Log CFU/mL까지 증가하였다. 최적 조건에서 총 폴리페놀 함량(94.02 mg GAE/g)과 DPPH 라디칼 소거능(92.50%)이 비 발효 대조군(87.74 mg GAE/g, 83.14%)에 비해 현저하게 증가하였다(P<0.05). 결론적으로 검은콩을 팽화한 후 alcalase 처리와 L. plantarum SU22를 병행하여 발효할 때 바이오제닉 아민이 없는 검은콩 발효액을 효과적으로 제조할 수 있으며, 총 폴리페놀과 DPPH 라디칼 소거능을 유의적으로 증가시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.
항생제 대체물질로서 가축용 생균제를 개발하기 위하여, 오리의 소장 및 맹장으로부터 416주의 미생물을 분리하였으며, 항균물질인 박테리오신을 생산하는 13주를 최종적으로 선발하였다. 선발균주들은 Lactobacillus salivarius 1주, Lactobacillus plantarum 1주, Pediococcus pentosaceus 1주, Enterococcus 7주, 그리고 3주의 E. coli로 동정되었으며, 복합생균제를 제조할 목적으로 상기 균주중 5균주에 대한 박테리오신 및 생균제적인 특성를 조사하였다. 유산균인 Lact. salivarius JWS 58, Ent. faecium JWS 833, 그리고 Ped. pentosaceus JWS 939는 식품관련 병원성 균주로 알려진 Listeria mono- cytogenes에 대하여 강한 항균능력을 나타냈으며, 상기 균주의 cell-free supernatant를 단백질 분해효소 처리시 대부분이 병원균 억제활성을 상실하였다. 선발균주인 E. coli JWS 108은 그람음성균주인 E. coli와 Staphylococcus aureus 균주에 대한 생육억제활성을 나타냈다. 또한 Lact. salivarius JWS 58균주와 Ent. faecium JWS 833균주는 각각 Lactobacillus sp. 및 Enterococcus sp. 균주에 대하여 억제활성을 지니고 있었다. Lact. salivarius JWS 58균주는 pH 2.5 완충용액에서 2시간 동안 50% 이상 생존하였으며, pH 2.0 이하에서는 대부분의 선발균주들이 사멸하였다. 그러나 선발균주 모두 0.5% 담즙산 농도까지 아무런 억제현상없이 정상적으로 성장하였다. Ped. pentosaceus JWS 939와 Lact. plantarum JWS 1354 균주는 상대적으로 높은 amylase와 cellulase 효소 활성를 나타냈으며, E. coli JWS 108 균주는 낮은 효소활성을 보였다. Protease 및 lipase 효소 활성은 5균주 모두 유사하게 나타내었다.
본 연구는 유용 미생물을 이용하여 흰점박이 꽃무지 유충을 발효시킨 분말을 수용성, 에탄올, 메탄올 용매별 추출하여 항산화 등의 실험에 임하였다. 발효 균주로는 3종의 유산균 Lactobacillus plantarum JBMI F3, Lactobacillus plantarum JBMI F5, Lactobacullus gasseri Ba9, 1종의 곰팡이 Aspergillus kawachii KCCM 32819, 1종의 효모 Saccharomyces cerevisiae KACC 93023, 1 종의 바실러스 Bacillus subtilis KACC 91157 총 6종의 유용 미생물 균주를 사용하였다. 발효 굼벵이 분말 추출물의 유효성분(총 페놀 함량 및 플라보노이드 함량)과 생리 활성 효능(DPPH 자유 라디칼 소거 활성, 환원력 실험, 혈전용해능, ${\alpha}-amylase$ 활성)을 비교 검토하였다. 총 페놀 함량 및 플라보노이드 함량은 바실러스 균주 발효 굼벵이 분말의 수용성 추출물에서 높은 수치를 나타내었다. 항산화 활성을 확인하기 위해 DPPH 자유 라디칼 소거능 및 환원력 실험을 수행한 결과, 비발효군 보다 발효군에서 우수한 항산화능을 보였고, 그 중 바실러스 균주를 이용한 발효 추출물이 긍정적인 효과를 나타내었다. 혈전 용해능에서 또한, 바실러스 균주 발효 굼벵이 추출물에서 우수한 혈전 용해능을 확인였고, 효소-기질 분해능 실험의 ${\alpha}-amylase$ 활성은 비발효군보다 발효군에서 높은 효과를 확인하였으나 발효균주간 유의적인 차이는 없었다. 따라서, 유용 미생물을 이용한 발효 굼벵이 추출물의 유용성분 및 생리활성이 강화됨을 확인하였고, 이는 건강 식품 소재로의 이용 가능성이 높다고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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