Probiotics를 이용한 흑마늘 발효물의 품질특성 및 생리활성

탁현민(Hyun-Min Tak),김경민(Gyeong-Min Kim),김종수(Jong-Su Kim),황초롱(Cho-Rong Hwang),강민정(Min-Jung Kang),신정혜(Jung-Hye Shin) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.5

본 연구는 probiotics를 이용해 흑마늘 발효물을 제조하고 그 품질특성 및 생리활성을 확인하기 위하여 흑마늘을 20% 첨가한 배지에 9종의 probiotics를 각각 접종하여 생육정도를 분석한 결과 L. rhamnosus, L. paracasei subsp. paracasei, L. casei, L.plantarum 균주가 흑마늘 혼합 배지에서 성장이 우수하였다. 선발된 4종의 균주 각각을 이용하여 흑마늘이 10, 20 및 30% 첨가된 흑마늘 발효물을 제조하여 제조 직후와 발효 12, 24, 48 및 72시간에 시료를 취하여 생균수, pH, 산도, S-allyl cysteine (SAC) 함량을 측정하였으며, 발효전과 발효 72시간 후 발효물을 동결 건조한 시료를 이용하여 RAW 264.7 세포에서 nitric oxide (NO)와 reactive nitrogen species (ROS) 생성억제능을 통해 생리활성을 확인하였다. L. Plantarum으로 발효하였을 때 흑마늘의 첨가량이 증가하여도 높은 생균수를 유지하였다. 발효시간이 경과할수록 pH는 낮아졌고, 산도는 증가하는 경향을 나타내었다. SAC의 함량은 흑마늘의 첨가 비율이 높을수록 더 높았으며, 발효 24~48시간에 증가하였다가 이후에는 감소하는 경향이었는데, 흑마늘을 30% 첨가하여 L. paracasei subsp. paracasei 균주로 72시간 발효하였을 때 238.2 mg/l로 가장 SAC 함량이 높았다. RAW 264.7 세포에 LPS로 염증을 유발하여 NO 생성 억제능을 확인한 결과 L. rhamnosus로 발효하였을 때 다른 균주 발효물에 비해 활성이 높았는데, 흑마늘을 10% 첨가하여 72시간 발효하였을 때 LPS 처리구에 비해 약 53%의 NO 생성 억제능을 보여 가장 활성이 우수하였다. 생체내 항산화활성 평가를 위하여 과산화수소로 유발된 ROS 생성 억제능을 확인한 결과 L. plantarum 균주로 발효한 발효물에서 유의적으로 활성이 높았다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 발효균주에 따라 흑마늘 발효물의 특성이 서로 상이하므로, 원하는 활성에 부합하는 균주를 사용하거나 혼합균주를 사용하여 발효물을 제조하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. This study examined the quality characteristics of fermented black garlic (BG) with probiotics. Nine strains of probiotics were tested in media containing 20% BG. Four of the strains grew well in the BG media: Lactobacillus rhamnosus, L. paracasei subsp. paracasei, L. casei, and L. plantarum. These four strains were used to make 10, 20, and 30% BG fermented product, respectively. The number of viable cells, pH, acidity, S-allyl cysteine (SAC) concentration, and nitric oxide (NO) and reactive nitrogen species (ROS) generation in Raw 264.7 macrophage cells were measured. L. plantarum showed the best growth of all the strains in the BG media. The pH of all the samples decreased during fermentation, and the acidity increased acidity. However, they did not differ significantly from the pH and acidity of the control. In all four strains, the SAC content did not differ before and after fermentation. However, the SAC content increased, depending on the BG concentration. NO production was inhibited in the L. rhamnosus inoculation strain compared to the other strains. ROS generation was also significantly inhibited in the L. plantarum inoculation strain compared to the other strains. The results show that the characteristics of BG fermentation products are determined by the fermentation strain. Therefore, fermentation products with particular characteristics can be produced using a single strain or mixed strains.

흑마늘 발효물의 항염증 활성

탁현민(Hyun-Min Tak),강민정(Min-Jung Kang),김경민(Kyoung Min Kim),강다원(Dawon Kang),한선규(Sunkyu Han),신정혜(Jung-Hye Shin) 한국식품영양과학회 2014 한국식품영양과학회지 Vol.43 No.10

Lactobacillus rhamnosus로 발효시킨 흑마늘 발효물의 항염증 효능을 검증하기 위해 LPS로 염증 유도된 RAW 264.7 cells를 이용하여 관련 인자들을 분석하였다. 100, 200, 400 및 800 μg/mL 농도에서 세포독성은 유발되지 않았으며, 오히려 농도 의존적으로 세포 생존율은 증가하였다. LPS에 의해 염증 유도된 RAW 264.7 cells에서 흑마늘 발효물은 농도 의존적으로 NO와 PGE₂의 생성 감소와 염증성 사이토카인인 TNF-α, IL-1β 및 IL-6의 단백질 생성을 감소시켰다. 또한 iNOS, COX-2, NF-κB 및 IκB 단백질의 발현을 감소시키고 HO-1의 단백질의 발현을 증가시켰다. 이상의 연구 결과를 통해 흑마늘 발효물은 염증에 의한 NF-κB의 활성과 TNF-α, IL-1β와 IL-6의 생성을 억제시키고, iNOS 및 COX-2의 발현을 억제시키는 메커니즘을 통해 염증성 질환의 예방 및 개선 효능을 나타내는 것으로 판단된다. In this study, we investigated the anti-inflammatory effects of Lactobacillus rhamnosus fermented black garlic (FBG) in lipopolysaccharide (LPS)-induced RAW 264.7 macrophages. FBG did not show cytotoxicity in RAW 264.7 cells at concentrations less than 800 μg/mL, and cell viability increased with FBG concentration. Nitric oxide (NO) and prostaglandin E2 (PGE2) production as well as tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β) and IL-6 formation decreased in an FBG concentration-dependent manner, in LPS-induced RAW 264.7 cells. Furthermore, activation of LPS-inducible nitric synthase (iNOS), cyclooxygenase-2 (COX-2), nuclear factor kappa B (NF-κB), and inhibitory kappa B (IκB) protein expression was effectively inhibited by FBG treatment in LPS-induced RAW 264.7 cells. In contrast, heme oxygenase-1 (HO-1) protein expression significantly increased. These results indicate that the anti-inflammatory activity of FBG was due to activation of NF-κB, inhibition of cytokine production, and expression of iNOS and COX-2. From these results, we expect that FBG could contribute to the prevention and improvement of inflammatory disease.

천연색소 소재의 항산화 및 항비만 활성

황초롱(Cho-Rong Hwang),탁현민(Hyun-Min Tak),강민정(Min-Jung Kang),서화진(Hwa-Jin Suh),권오운(Oh-Oun Kwon),신정혜(Jung-Hye Shin) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.6

천연색소로 사용되는 식물류 11종(쪽, 아카시아, 코치닐, 아선약, 포도과피, 태수, 헤나, 국화, 붉은백단향, 대황, 서양꼭두서니)의 생리활성 규명을 위해 열수 추출 분말을 제조하여 항산화 및 항비만 활성을 비교 분석하였다. 총 페놀 함량은 아선약 추출물이 348.23 mg/g으로 가장 높았다. DPPH, ABTS 라디칼 소거능 및 FRAP법에 의한 환원력도 아선약 추출물의 활성이 가장 높았다. β-carotene linoleic acid system을 이용한 항산화 활성은 아카시아 추출물이 가장 높았다. 소화효소 저해 효과를 측정한 결과, α-glucosidase 저해 활성은 아카시아 추출물이 93.93%로 가장 높았고, α-amylase 저해 활성은 아선약 추출물이 64.53%로 가장 높았다. Trypsin 저해 활성은 아카시아 추출물이 60% 이상으로 가장 높았고, α-chymotrypsin 저해 활성은 아선약 추출물이 40% 이상으로 가장 높았다. Lipase 저해 활성은 아카시아 추출물이 52.73%로 가장 높았다. 3T3-L1 세포에 대한 지방 축적률은 아선약 추출물이 55.8%로 가장 낮아 지방세포 분화 억제 효과가 큰 것으로 나타났다. 결론적으로 식물류 색소원료의 중 아선약 추출물과 아카시아 추출물은 높은 항산화 활성을 나타내었으며, 탄수화물, 단백질 및 지방 분해효소 저해에도 상당한 효과를 가지는 것으로 나타났는데, 이러한 결과는 페놀 함량과 상관관계가 높은 것으로 판단된다. 특히 아선약 추출물의 경우 지방세포 분화 억제를 통해 항비만 활성을 나타내는 것으로 판단이 되며 그와 관련된 메커니즘 연구는 좀 더 진행되어야 할 것으로 사료된다. This study investigated the antioxidant and antiobesity activity of extract powders from the following natural color resources: Polygonum indigo, Black locust, Cochineal, Catechu, Grape, Tesu flower, Henna, Chrysanthemum, Sandalwood Red, Himalayan Rhubarb, and Madder. Total phenol content was the highest in Catechu extract, at 348.25 mg/g. DPPH, ABTS radical scavenging activity and ferric reducing antioxidant power (FRAP) were also higher in Catechu extract. Bleaching inhibition activity in the β-carotene linoleic acid system was the highest in Black locust extract, as was α-Glucosidase inhibition activity. α-Amylase inhibition activity was the highest in Catechu extract. Trypsin inhibition activity of Black locust extract was greater than 60%, and α- chymotrypsin inhibition activity of Catechu extract was greater than 40%. Lipase inhibition activity was the highest Black locust extract, at 52.73%. Viability of 3T3-L1 cells was not affected by treatment with extracts at concentrations of 1.25~25 μg/ml. Lipid accumulation in the 3T3-L1 cells was the lowest following treatment with Catechu extract, at 55.8%, and this extract also inhibited adipocyte differentiation. These results suggest that the Catechu and Black locust extracts have high antioxidant and antiobesity activities and can be useful ingredients in functional foods.

항산화 및 면역 활성 증강을 위한 생약재의 탐색

이수정(Soo-Jung Lee),신정혜(Jung-Hye Shin),이혜진(Hye-Jin Lee),탁현민(Hyun-Min Tak),강민정(Min-Jung Kang),성낙주(Nak-Ju Sung) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.7

문헌조사를 통해 선별된 11종의 생약재를 대상으로 항산화 및 대식세포를 이용한 면역 활성을 측정하였다. 생약재 열수 추출물의 추출 수율은 구기자가 52.10%로 가장 높았고, 상황버섯이 5.7%로 가장 낮았으며, 그 외 시료는 14.50~42.47%였다. 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 상황버섯이 가장 높았다. DPPH와 ABTS 라디칼 소거활성에서 EC₅₀값은 단삼이 100 μg/ml 이하였으며, 상황버섯, 황금 및 작약이 100~200 μg/ml이었다. Superoxide anion 라디칼 소거활성에서 모든 시료의 EC₅₀값은 300 μg/ml 이상이었다. 환원력은 상황버섯이 가장 높은 활성이었으며, Fe²⁺ 킬레이팅 활성은 뽕잎이 가장 높았다. 추출물의 세포독성은 LPS 처리 후 세포 생존율이 오가피를 제외한 모든 시료에서 50 μg/ml 처리 시 80% 이상, 100 μg/ml 처리 시에도 77% 이상이었다. LPS의 처리 후 NO 생성량은 대조구에 비해 12배 증가되었으며, 11종의 생약재 추출물에 의한 NO 생성량은 6.86~26.18 μM이었다. 특히 황금은 100 μg/ml 첨가 시 NO 생성을 72% 정도 감소시켰다. 황금, 상황버섯, 단삼, 뽕잎, 작약의 항산화 및 면역 활성이 높아 항산화 및 면역 증강용 기능성 음료 제조를 위한 부재료로써 이들을 선별하는 것이 적절하리라 판단된다. Eleven functional plant materials were identified via a literature search, and their antioxidant capacity and inhibitory effects on lipopolysaccharide (LPS)-induced nitric oxide (NO) production in RAW264.7 cells were tested. Yields from hot water extracts of the materials were the highest (52.10%) in Lycii fructus, and the yields from Phellinus linteus were the lowest (5.7%). The yields of another were 14.50-42.47%. Total phenol and flavonoids contents were the highest in P. linteus. The EC50 values for DPPH and ABTS radical scavenging activities were lower than 100 μg/ml for Salvia miltiorrhiza, whereas the values for P. linteus, Scutellaria baicalensis, and Paeonia lactiflora were 100-200 μg/ml. The EC50 value for the superoxide anion radical scavenging activity of all the extracts was higher than 300 μg/ml. P. linteus for the reducing power was shown the highest activity. Fe²⁺ chelating activity was the highest in the Morus alba extract. In an MTT assay, the cell viability of the RAW264.7 LPS-exposed cells was above 80% in extracts of 50 μg/ml and above 77% in extracts of 100 μg/ml in all the plant materials except Acanthopanax sessiliflorum. NO production in the RAW264.7 LPS-exposed cells showed a 12-fold increase compared to the control. The NO production level of all the extracts was 6.86-26.18 μM. Notably, 100 μg/ml of S. baicalensis extract showed a remarkable decrease in NO production (72%) compared with the control. The potent antioxidant and anti-inflammatory activities of S.baicalensis, P. linteus, S. miltiorrhiza, M. alba, and P. lactiflora suggest that they are potential candidates as functional materials.