그린트라이프로부터 분리한 프로바이오틱스의 항산화와 항염증 활성 평가에 관한 연구 = A study on the evaluation of antioxidant and anti-inflammatory activities of probiotics isolated from Green tripe

국문 초록 (Abstract)

최근 프로바이오틱스의 생리활성 및 기능성 식품소재로서의 활용이 활발히 이루어지고 있으며, 특히 항산화 및 항염증 기능을 갖춘 유산균의 산업적 가치가 주목받고 있다. 반추동물의 제1위 내용물인 그린 트라이프(Green Tripe, GRET)는 지방산, 단백질, 칼슘, 인, 비타민 등 다양한 영양소와 더불어, 반추동물의 섭취 사료에 기인한 복합 미생물 군집을 함유하고 있어 새로운 프로바이오틱스 자원으로 평가된다. 그러나 GRET에 존재하는 유익 미생물의 다양성, 생리적 기능, 그리고 산업적 활용 가능성에 대한 연구는 매우 제한적인 상황이다.
이에 본 연구에서는 GRET로부터 신규 유산균 Latilactobacillus curvatus (Lc)와 L. sakei(Ls)를 분리·동정하고, 두 균주의 열처리 사균체 및 대사산물에 대한 항산화 및 항염증 활성을 종합적으로 평가하였다. 이를 위해 GRET로부터 총 12종의 젖산균을 분리한 후 16S rRNA 염기서열 분석을 통해 Lc와 Ls를 선별하였으며, 두 균주는 각각 KCTC19209P로 기탁되었다. 또한, 표준 비교군으로 Lactobacillus rhamnosus GG(LGG)를 사용하여 생리활성을 대조하였다.
생화학적 특성 평가 결과, Lc와 Ls의 배양 상등액 내 환원당 및 총 탄수화물 함량은 LGG 대비 높은 수준으로 검출되었으며, 이는 GRET 환경에 적응된 미생물의 활성 대사 기능에 기인하는 것으로 판단되었다. CCK-8 분석을 통해 RAW 264.7 대식세포에서의 세포 생존율을 평가한 결과, 세포 독성은 관찰되지 않았으며, 두 균주의 대사산물 및 사균체 모두 90% 이상의 생존율을 유지하여 생체적용 가능성을 확인하였다.
항염증 활성 평가는 LPS로 염증 반응을 유도한 RAW 264.7 세포에서 NO 생성 억제 및 주요 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-6, IL-1 β) 발현 변화를 분석함으로써 수행하였다. 그 결과, 두 균주의 대사산물 및 열처리 사균체는 LPS에 의해 증가된 TNF-α 및 IL-6의 발현을 유의적으로 감소시켰으며, 특히 Ls는 Lc 및 LGG 대비 약 10~25% 높은 억제 효과를 보였다. 또한, 활성 분자 키토산(Active Molecular Chitosan, AMC)과 병용 처리 시 염증 억제 효과가 상승하는 시너지 효과가 확인되어, 미생물 대사산물과 키토산 간의 상호작용 가능성을 제시하였다.
항산화 활성은 ABTS 라디칼 소거능 및 FRAP 환원력 분석을 통해 평가하였다. Ls의 대사산물 및 사균체는 ABTS 라디칼 소거능에서 약 30% 이상의 활성을 보였으며, FRAP 분석에서도 LGG 대비 2~12% 높은 금속 이온 환원 능력을 나타냈다. 또한, AMC 병용군에서 항산화 활성이 추가적으로 향상되는 경향이 관찰되었으며, 이는 AMC의 안정된 화학적 구조와 결합 친화성에 따른 것으로 판단된다.
이와 같은 결과는 GRET 유래 Lc 및 Ls가 항산화 및 항염증 활성을 동시에 나타내는 유산균으로서의 잠재력을 지님을 입증한다. 특히, Ls는 NO 생성 억제 및 염증성 사이토카인 저해 효과가 탁월하며, AMC와의 병용 시 그 효과가 배가됨을 확인하였다. 이러한 결과는 GRET로부터 분리된 미생물이 생리활성 물질의 새로운 원천이 될 수 있음을 보여주며, GRET를 단순 부산물이 아닌 기능성 생물자원으로 재평가할 수 있는 근거를 제공한다.
본 연구는 GRET 유래 유산균의 생리활성을 실험적으로 종합 검증함으로써 기존 연구 대비 항산화 및 항염증 활성을 겸비한 신규 프로바이오틱스 후보군을 제시하였다는 점에서 학문적·산업적 의의가 크다. 또한, 이러한 결과는 향후 기능성 식품, 반려동물용 사료 첨가제, 및 생물소재 개발 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있으며, GRET의 고부가가치화를 위한 기초자료로서 중요한 기여를 할 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제2장 실험 4
• 1. 시약 및 재료 4
• 2. 활성 저분자 키토산(Active Molecular Chitosan, AMC)의 제조 4
• 3. 생화학적 특성 분석: 환원당, 총 탄수화물 및 단백질 함량 측정 5
• 3.1. 환원당 함량 정량 5
• 3.2. 총 탄수화물 및 단백질 함량 정량 6
• 4 GRET 유래 유익 미생물의 분리 및 열처리를 통한 세포내 대사산물 확보 7
• 5. 항산화 활성 분석 8
• 5.1. FRAP(Fe³⁺ Reducing Antioxidant Power) 분석 8
• 5.2. ABTS 라디칼 소거 활성 분석 9
• 6. 세포 생존율 평가 10
• 7. NO 생성량 정량 10
• 8. 염증성 사이토카인 TNF-α 및 IL-6 생성량 정량 11
• 9. 통계 분석 12
• 제3장 결과 및 고찰 13
• 1. GRET 유래 젖산생성균의 분리 및 동정 13
• 2. GRET 유래 Lactobacillus curvatus와 Lactobacillus sakei의 생화학적 특성 17
• 3. Lc 및 Ls의 세포 생존율에 대한 영향 20
• 4. Lc 및 Ls의 NO 생성 및 염증성 사이토카인 발현 억제 효과 24
• 5. Lc 및 Ls의 항산화 활성 평가 27
• 제4장 결 론 31
• 참고문헌 33
• ABSTRACT 40
• ACKNOWLEDGEMENTS 43