유제품의 제2형 당뇨병 예방 효과: 총설

김동현 ( Dong Hyeon Kim ),천정환 ( Jung Whan Chon ),김현숙 ( Hyun Sook Kim ),김홍석 ( Hong Seok Kim ),송광영 ( Kwang Young Song ),김영지 ( Young Ji Kim ),강일병 ( Il Byung Kang ),이수경 ( Soo Kyung Lee ),정동관 ( Dong Gwan Jeon 한국유가공기술과학회 2015 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.33 No.2

최근에 유제품의 섭취가 제2형 당뇨병의 위험성을 낮춘다는 연구결과가 점점 증가하고 있는 추세이다. 지금까지 발표된 유제품 섭취와 제2형 당뇨병 위험성의 관계에 대한 증거들을 검토해 보면, 유제품의 섭취와 제2형 당뇨병의 위험성사이, 그리고 유제품의 섭취량에 따라 제2형 당뇨병의 발병률에 다양한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 특히 저지방 유제품의 섭취와 제2형 당뇨병의 위험성 감소는 일정한 관계를 보였으며, 일반적인 지방을 함유한 유제품은 인체에 좋은 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. 하지만 몇몇 특정 유제품이 인체에 미치는 역할을 명확하게 확인할 향후 연구가 요구된다. 유제품이 제2형 당뇨병의 위험성을 낮추는 기전은 아직까지 명확하지 않지만, 유제품이 비만과 신진대사장애에 작용하는 기전과 유사할 것으로 사료되고 있다. 시간이 지날수록 유제품의 섭취가 제2형 당뇨병의 위험성을 낮춘다는 연구 결과와 일관성 있는 결과들이 지속적으로 제공되고 있다. 일반적인 지방과 특정 유제품을 더 잘 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 진행되어야 하며, 지금까지의 연구 결과를 뒷받침하기 위해서는 잘 설계된 무작위통제실험과 기계적 연구를 통해 임상실험으로 반드시 검증하여야 하며, 이러한 노력들이 임상실습 및 공중보건지침으로 이행될 수 있도록 많은 노력이 절실히 요구 되어지고 있다. Diabetes mellitus type 2 is a metabolic disorder that is characterized by hyperglycemia (high blood sugar level) in the context of insulin resistance and relative lack of insulin. Recently, much scientific evidence has shown that the risk of diabetes mellitus type 2 could be reduced by dairy intake. A significantly strong relationship has been noted between this disease and dairy intake. In particular, from the different types of fat in dairy foods that were reported to have a beneficial impact, low-fat dairy foods have been found to have the best effect with respect to reducing the risk of diabetes mellitus type 2. Therefore, the role of specific components of dairy foods, such as calcium, vitamin D, dairy fat, and trans-palmitoleic acid, which could be responsible for this effect and for the positive effect of dairy foods in obesity and metabolic syndrome, needs to be identified. There is a strong and relatively consistent body of accumulating evidence indicating that dairy foods may significantly reduce the risk of diabetes mellitus type 2, likely in a dose-response manner. Dairy recommendations should be an essential part of public health guidance, and identifying strategies to increase dairy food consumption to optimal levels is of utmost importance. Hence, this review summarizes various positive effects of dairy foods with respect to reducing the risk of diabetes mellitus type 2, based on available evidence, and discusses the need for further research on preventing or decreasing the risk of diabetes mellitus type 2.

Kefir를 이용하여 다양한 Cancer 생성 예방 및 치료에 관한 연구

김동현 ( Dong-hyeon Kim ),천정환 ( Jung-whan Chon ),김현숙 ( Hyunsook Kim ),이수경 ( Soo-kyung Lee ),김홍석 ( Hong-seok Kim ),임진혁 ( Jin-hyuk Yim ),송광영 ( Kwang-young Song ),강일병 ( Il-byung Kang ),김영지 ( Young-ji Kim ) 한국유가공기술과학회 2016 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.34 No.3

Kefir, originating from Caucasus, is an acidic, alcoholic fermented milk product with little acidic taste and a creamy consistency. It is recognized in having beneficial effects infor the prevention and treatment of cancer. For example, Kefir has possesses a chemopreventative effect on carcinogenesis. There has recently been a strong focus on fermented milk foods containing a mixture of several functional organic substances and various probiotic microorganisms. Hence, the purpose of this review paper was to evaluate the scientific evidence for the effects of kefir on cancer prevention and treatment. Some of we analyzed and summarized data-relating to the effects of kefir on cancer. The cacers that kefir has an effect on are as follows: colon cancer, breast cancer, leukemia, sarcoma, skin cancer, gastric cancer. This review suggests that (1) kefir could be associated with cancer prevention, (2) kefir has beneficial effects in cancer treatment, and (3) kefir has various bioactive components including peptides, polysaccharides and sphingolipids, which contribute tofor itsthese anti-cancer properties. Furthermore, furthermore, studies were performed in order to obtain as to get the scientific evidence of kefir`s anticancer activity: (1) improved protective effectiveness in vivo (human subjects or animal model), (2) isolation and identification of various bioactive components, and (3) mechanisms associated with beneficial effects.

다양한 낙농 발효유제품에서 HPLC를 이용하여 탄수화물과 유기산의 동시 검출에 관한 연구

김동현 ( Dong Hyeon Kim ),황대근 ( Dae Geun Hwang ),천정환 ( Jung Whan Chon ),김현숙 ( Hyunsook Kim ),김홍석 ( Hong Seok Kim ),송광영 ( Kwang Young Song ),임진혁 ( Jin Hyuk Yim ),김영지 ( Young Ji Kim ),강일병 ( Il Byung Kang ) 한국유가공기술과학회 2015 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.33 No.4

본 연구에서는 다양한 낙농 발효유제품에 있어서 다양한 유기산과 탄수화물의 분석이 HPLC 방법으로 동시에 잘 진행되었다. 이 방법의 주요 장점으로는 (1) 간단한 시료 준비와 단일 추출이 가능, (2) 유동상(mobile phase)과 추출 용매에 있어서 편리성과 경제성, (3) 추출제와 유동상에 사용되는 황산의 농도가 매우 낮기에 친환경적인 실험, (4) 하나의 샘플당 30분 안에 HPLC의 분석이 완료 가능, (5) 다양한 농도 범위에서도 분석 및 정량 가능, (6) 몇 가지 물질을 제외하고 모든 화합물의 변동계수가 낮음, 그리고 (7) 회수율이 대체적으로 높다는 것이다. 또한, 60~65℃에서 분석 column을 사용하였기에 column 효율면에서도 손실이 극히 적은 것으로 관찰되었다. 따라서 본 실험에서 분석된 다양한 낙농 발효유제품에서의 acid, 탄수화물, diacetyl, acetoin 등이 HPLC 방법은 매우 신속하고 정확하게 검출되었다. 하지만 다양한 향미의 변화를 최소화하면서 다양한 향미를 효과적으로 추출할 수 있는 HPLC 방법들이 지속적으로 개발되어야 다양한 낙농 발효유제품의 품질개선에 기여할 것으로 사료된다. 왜냐하면 향미 성분의 분석은 성분을 정성하는 것뿐만 아니라, 정성된 화합물이 그 식품의 향에 어느 정도 기여하는지를 중요하게 결정하기 때문이다. 또한 본 실험에 사용된 HPLC 방법으로 다양한 유산균주의 일정한 배양시간동안 유당분해효소(lactase) 능력이 조사 되었는데, 각 Probiotic lactic acid bacteria마다 다양한 유당분해효소(lactase)의 능력을 보였으며, 같은 균종에서도 차이가 있는 것으로 나타났다. 본 실험에서는 Bifidobacterium spp.가 Lactobacillus spp.와 Streptococcus spp.보다 높은 유당분해효소(lactase)의 능력을 보였다. 하지만 유산균주의 유당분해효소 능력을 정확하게 파악하기 위해서는 각 Probiotic lactic acid bacteria의 exo- 및 endo-lactase에 대한 연구가 추가적으로 필요하다. 결론적으로 다양한 낙농발효식품 및 기타 발효식품 등에서 HPLC 방법으로 동시에 유기산과 탄수화물 분석이 공인방법으로써 인정되기 위해서는 더 많은 기초자료 확립과 재현성에 관한 지속적인 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다. Various carbohydrates (lactose, glucose, and fructose), lactic acid, uric acid, and acetoin were separated on a ZORBAX Carbohydrate Analysis column using the Agilent 1200 HPLC ChemStationTM, and were identified according to retention times with 325 Dual Wavelength UV-Vis Detector and Refractive Index Detector with 0.013 N H2SO4 at a flow rate of 0.8 mL/min. In addition, the lactase activity of four commercial probiotic lactic acid bacteria during 6-hour incubation was determined using a high-performance liquid chromatography (HPLC) method. Among the tested samples, Bifidobacterium animalis subsp. lactis showed the greatest lactase activity, followed by Lactobacillus rhamnosus and Lactobacillus casei, with Streptococcus salivarius subsp. thermophilus showing the lowest activity. Therefore, this HPLC technique shows potential for evaluating the fermentation processes of probiotic lactic acid bacteria and could simultaneously confirm the degree of ripening in various fermented dairy foods within only a half hour.

치즈 부산물인 유청과 유청 제품에 감염된 박테리오파지 제거를 위해 새롭게 개발된 기술: 총설

김동현 ( Dong Hyeon Kim ),천정환 ( Jung Whan Chon ),김현숙 ( Hyun Sook Kim ),김홍석 ( Hong Seok Kim ),송광영 ( Kwang Young Song ),황대근 ( Dae Geun Hwang ),임진혁 ( Jin Hyuk Yim ),강일병 ( Il Byung Kang ),이수경 ( Soo Kyung Lee 한국유가공기술과학회 2014 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.32 No.2

치즈시장이 심각한 국제경쟁을 직면하게 되면서 최적화된 생산과정은 유제품회사가 성공하기 위해 더 중요해졌다. 치즈 배치로부터 생성되는 유청(whey)은 최종 생산품의 산출량 증가, 질감 개선, 영양가 증진을 하기 위한 목적으로 유제품 생산과정 중에 종종 재사용된다. 유청크림(whey cream)과 미립자 유청 단백질(particulated whey protein)은 흔하게 재활용된다. 그러나 이 물질들 내에 저온살균 처리 후에도 남아있는 대부분의 박테리오파지(bacteriophage)가 치즈 제조 과정 중에 들어가 높은 수치로 증식할 위험이 있다. 유청분리는 종종 aerosol-borne 파지를 생성하여 공장 생산과정을 오염시키기 때문에, 박테리오파지에 의한 유청오염은 치즈 생산과정에 문제를 일으킬 수 있으며, 또한 치즈주형으로 재사용되는 유청과 유청 단백질 내에는 내열성 파지 (thermo-resistant phage)가 존재할 수 있다. 수분이 제거된 치즈로부터 생성된 유청의 경우, 파지에 의해 109파지/mL까지 감염될 수 있다. 유청배치를 농축시켰을 경우에는 파지 역가(phage titer)가 10배까지 증가하게 되는데, 이 수치까지 도달하게 되면 파지를 완전히 제거하는 것은 불가능 해진다. 유청 재활용 과정 중에 발생하는 발효실패를 방지하기 위해서는 유청 내 존재하는 파지의 수를 감소시키는 처리법이 필요하다. 따라서 열처리, 자외선(UV), 막여과 등의 기술을 사용하여 유청 내의 파지를 불활성화시키는 처리법에 대해 중점적으로 연구자 진행되고 있는 분야이다. 열로 파지를 불활성화시키는 방법이 가장 흔히 사용되는 처리법이지만 내열성 파지를 열로 불활성화 시킬 경우에 자연산 유청 단백질이 받게 되는 부정적인 영향으로 인해 이 처리법의 사용에는 제한이 있다. 따라서 온도를 높이고 시간을 늘리는 방법보다는 다른 결합된 처리법을 사용하여 유청 내의 파지를 제거해야 것이 요구되어진다. 열처리를 막여과 또는 UV와 함께 사용할 경우, 유청 내의 파지 수를 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 사료되어진다. In general, whey obtained from various cheese batches is being reused, so as to improve the texture and to increase the yield and the nutrient value of the various final milk-based products. In fact, re-usage of whey proteins, including whey cream, is a common and routine procedure. Unfortunately, most bacteriophages can survive heat treatments such as pasteurization. Hence, there is a high risk of an increase in the bacteriophage population during the cheese-making process. Whey samples contaminated with bacteriophages can cause serious problems in the cheese industry. In particular, the process of whey separation frequently leads to aerosol-borne bacteriophages and thus to a contaminated environment in the dairy production plant. In addition, whey proteins and whey cream reused in a cheese matrix can be infected by bacteriophages with thermal resistance. Therefore, to completely abolish the various risks of fermentation failure during re-usage of whey, a whey treatment that effectively decreases the bacteriophage population is urgently needed and indispensable. Hence, the purpose of this review is to introduce various newly developed methods and state-of-the-art technologies for removing bacteriophages from contaminated whey and whey products.

Probiotic 미생물 검사에 사용되는 다양한 방법들에 대한 현황과 향후 전망

김동현 ( Dong-hyeon Kim ),김홍석 ( Hong-seok Kim ),정다나 ( Dana Jeong ),천정환 ( Jung-whan Chon ),김현숙 ( Hyunsook Kim ),김영지 ( Young-ji Kim ),강일병 ( Il-byung Kang ),이수경 ( Soo-kyung Lee ),송광영 ( Kwang-young Song ),박진 한국유가공기술과학회 2016 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.34 No.4

지난 수십 년 동안 행복과 건강에 있어서 식품의 긍정적인 역할에 대한 소비자들의 관심과 인식의 증가 등의 이유로 기능성 식품의 생산 방향으로 식품산업이 변화되어가고 있다. Probiotic 식품의 정의에 의하면, 소비자들의 건강에 도움을 줄 수 있는 충분한 양의 살아있는 미생물을 반드시 포함해야 된다고 규정하고 있다. 오늘날 많은 probiotic 식품들이 판매되고 있으며, 또한 다양한 probiotic 균주들은 상업적으로 이용되고 있다. 하지만, 미생물들의 실제적으로 잠재적인 능력을 어떻게 평가하는 것은 매우 관심을 가지는 부분이다. 왜냐하면 최근 관련 문헌의 검사에서도 알 수 있듯이, probiotic 관련 연구가 급속하게 증가하고 있기에 더욱더 이 부분은 중요하게 인식되어지고 있다. 비록 대부분의 probiotic 미생물들은 식품 또는 공생세균으로서 일반적으로 안전하다고 여겨지고 있지만, 그 외의 재료들에서 얻은 probiotics는 법적인 규제와 안전문제에 대한 우려가 더욱더 증가되고 있는 것은 사실이다. Probiotic으로서 잠재력을 가진 균주들은 in vitro 또는 in vivo 검사를 통해서 선별되어질 수 있다. 예를 들면, 위장 또는 담즙과 같은 산성의 조건에서도 생존능력은 간단한 실험을 통해서 평가될 수 있으며, 또는 면역 활성, 신진대사 기능 또는 장-뇌 상호작용과 같은 복잡한 숙주 기능에서도 영향력의 평가가 가능하게 이루어질 수 있다. 인간의 건강 증진을 위해서는 반드시 고려되어야 하는 것은 궁극적으로 인간을 대상으로 진행되는 임상시험이지만, 지금까지 긍정적인 결과를 나타내는 연구를 통해서 밝혀진 소수의 균주들만이 법적으로 건강 기능성 강조표시(health claim)를 획득할 수 있었다. 따라서 현재 probiotics라고 규정하는데 이용되는 검사방법들의 유효성에 대한 관심이 증가하고 있는 것이 사실이다. 따라서 본 총설논문에서 probiotics의 선별에 이용되는 가장 일반적인 방법과 이들 방법들의 장점 및 한계성에 관해서 자세하게 설명하였다. 더 나아가서, 최근에 omics 기술의 출현은 probiotics의 생물현상을 새롭게 이해하는데 큰 도움으로 주고 있으며, 결국 omics 기술은 probiotics와 같은 다양한 미생물들을 연구하고 선별하는데 새로운 방법으로 이용될 수 있을 것이다. 하지만 여기에 대한 추가적인 연구들은 반드시 진행되어야 할 것이다. Probiotic microorganisms are thought to provide health benefits when consumed. In 2001, the World Health Organization defined probiotics as “live microorganisms which confer a health benefit on the host, when administered in adequate amounts.” Three methods for screening potential probiotics have currently widely available. (1) In vitro assays of potential probiotics are preferred because of their simplicity and low cost. (2) The use of in vivo approaches for exploring various potential probiotics reflects the enormous diversity in biological models with various complex mechanisms. (3) Potential probiotics have been analyzed using several genetic and omics technologies to identify gene expression or protein production patterns under various conditions. However, there is no ideal procedure for selecting potential probiotics than testing cadidate strains on the target population. Hence, in this review, we provide an overview of the different methodologies used to identify new probiotic strains. Furthermore, we describe futre perspectives for the use of in vitro, in vivo and omics in probiotic research.

유제품의 치매와 노화에 의한 인지 감소 예방 효과: 총설

천정환 ( Jung Whan Chon ),김현숙 ( Hyun Sook Kim ),김동현 ( Dong Hyeon Kim ),김홍석 ( Hong Seok Kim ),송광영 ( Kwang Young Song ),임진혁 ( Jin Hyuk Yim ),최다솜 ( Da Som Choi ),김영지 ( Young Ji Kim ),강일병 ( Il Byung Kang ),이 한국유가공기술과학회 2015 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.33 No.3

노인 관련 인지 감소(ARCD)와 치매는 인구 고령화로의 인구에 관한 관심의 증가이다. 최근 몇 년간 ARCD와 치매를 예방할 수 있을지 효과적인 식이에 중점을 두고 상당한 연구가 집중적으로 진행되었다. 반면에 다양한 유제품이 대사 증후군, 심혈관 건강과 같은 생리적 건강에 효과를 주는 연구가 일부 진행되었다. 따라서 향후에는 유제품이 노화 과정 중에 건강한 뇌 기능을 증진시킬 수 있는 연구가 현재 절실히 필요한 상황이다. 현재 이 총설논문에서는 대사 증후군과 포도당 조절에 유제품의 긍정적인 효과와 신경인지 건강에 영향에 대한 것도 고려되었다. 특히, 낙농 성분들, 유제품, 우유, 치즈, 요구르트, probiotics, 유청단백질, α-락트알부민, 칼슘, 비타민 B12, 생리활성 펩티드와 colostrinin(CLN) 등이 인지에 미차는 영향들에 관해서 다양한 문헌들이 수집되고 정리되었다. 또한 인지, 인지 감소, 치매, 알츠하이머 병, 대사 증후군, 당뇨인슐린 저항성, 포도당 조절 등은 인지와 건강사이에서 유제품의 역할을 집중 조사하였다. 낙농 유제품에서 발견되는 SFA와 다른 지방산도 정리되었다. 생리활성 펩티드, CLN과 proline이 풍부한 폴리펩타이드, α-락트알부민, 비타민 B12, 칼슘과 probiotic과 연관하여 뇌의 신경인지에 긍정적인 효과등에 관해서 조사되었다. 따라서 이러한 유익한 효과를 주는 물질의 추출과 정제에 관해서도 많은 관심과 연구가 요구되어진다. 일반적으로 균형된 식사를 정기적으로 섭취할 경우, 저지방 유제품은 노화과정 중에 신경인지 건강에 유익한 효과를 가지는 것으로 밝혀지고 있다. 따라서 이러한 연구 결과를 기반으로 우유의 이용가능성을 더욱더 확대할 수 있는 관련 연구가 향후 집중적이며 지속적으로 진행되어야 할 것으로 사료된다. Because of our aging population, there is increasing concern about the impact of dementia and age-related cognitive decline. Intense research efforts on effective dietary interventions for the prevention or amelioration of dementia and age-related cognitive decline have indicated that dairy products affect physiological health and potentially healthy brain function during aging. Milk is a rich source of proteins and peptides with nutritional and immunotropic activities. The preparation of biologically active proteins and peptides generally requires enzymatic degradation, chemical modification, or the addition of specific co-factors. Milk-derived preparations are widely available in the food industry in the form of hygiene products and infant formulas. However, milk-derived products could also be applied as preventive or therapeutic measures for a wide-range of pathological conditions not only in neonates and infants but also in adults, including the elderly. Because they have no adverse side effects, milk-derived proteins and peptides could be used as a supplementary treatment for dementia and age-related cognitive decline.

Propidium Monoazide(PMA)와 Real-Time qPCR을 이용한 살아있는 Cronobacter sakazakii의 신속검출

황대근 ( Dae Geun Hwang ),천정환 ( Jung Whan Chon ),김현숙 ( Hyun Sook Kim ),김홍석 ( Hong Seok Kim ),김동현 ( Dong Hyeon Kim ),송광영 ( Kwang Young Song ),임진혁 ( Jin Hyuk Yim ),김영지 ( Young Ji Kim ),강일병 ( Il Byung Kang 한국유가공기술과학회 2015 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.33 No.3

While various foodborne pathogenic bacteria can be detected more rapidly via polymerase chain reaction than via conventional plating methods, it is impossible to distinguish between viable and dead cells in DNA-based assays. Hence, propidium monoazide (PMA) treatment has been introduced to detect living cells. The purpose of this study is to evaluate the applicability of the PMA treatment and real-time qPCR method for the detection of Cronobacter sakazakii and to compare it to that of plate counting. Based on our positive results, we suggest the use of PMA treatment and real-time qPCR for the detection of viable Cronobacter sakazakii in various food sources and an update of the Korean Food Code.