친환경농업 - 고추냉이 추출물의 농업적 이용 및 수경재배 가술

황대근,윤도원,Hwang, Dae-Geun,Yun, Do-Won 전국농업기술자협회 2012 농업기술회보 Vol.49 No.4

고추냉이는 식욕증진, 항산화 기능성, 항곰팡이성 등 건강을 위한 기능성 성분을 함유하고 있어 식용 또는 가공을 통한 활용 가능성이 무한한 작물이다. 그러나 재배적지가 제한적이며 재배기술 또한 계류식 물재배 및 밭 재배 방식에 국한되어 있다. 또한 자연환경에 민감한 고추냉이는 국내 생산량이 미흡하고 잎, 줄기 등과 같은 부산물의 이용은 극히 제한적이다. 따라서 '고추냉이 추출물의 농업적 이용 및 수경 재배 기술' 개발과제를 통하여 고추냉이 부산물의 활용 방법을 높이고 재배방식의 한계점 극복을 통한 재배면적 확장 기술을 개발하고자 하였다.

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.

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.

인간 질병의 위험 요인에 대한 Probiotics의 효과: 총설

천정환 ( Jung Whan Chon ),김동현 ( Dong Hyeon Kim ),김현숙 ( Hyun Sook Kim ),김홍석 ( Hong Seok Kim ),황대근 ( Dae Geun Hwang ),송광영 ( Kwang Young Song ),임진혁 ( Jin Hyuk Yim ),최다솜 ( Da Som Choi ),임종수 ( Jong Soo Lim ) 한국유가공기술과학회 2014 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.32 No.1

Probiotics에 대한 많은 연구는 위장내 질환에서 장내 미생물 균총의 중요성을 강조하고 있으며, 최근에는 심장 혈관 위험에 초점을 맞추어서 연구가 시작되고 있다. 비만이 dysbiosis에 관련될 수 있는 의료 장애 및 대사 장애로 특정 되어진다. 이를 위해 위험 요인을 감소시키는 도구로 사용되는 probiotic 균주는 반드시 향후에 검사되어져야 한다. Probiotics는 체외 및 생체내 연구에서 여섯 가지 장애 및 장해에 대해서 긍정적인 효과를 보여주며, 특히 이것은 항 염증 성질 또는 효소활력에 기인한 것이다. 각각의 경우에 박테리아가 숙주에 영향을 미칠 수 있는 메카니즘은 잘 정리 되어 보고되었다. 그러나, 특히 비만, 당뇨, 산화 스트레스에 대한 이중 맹검 무작위 임상 시험의 부족으로 불가능한확정적인 결론을 만든다. 더구나, 지금까지 어떠한 연구결과에서도 직접적으로 심혈 관계 질환의 위험 인자에 대한 probiotics의 영향에 관해서는 언급된 것이 없었다. 심혈관계 질환으로는 동맥류, 협심증, 동맥 경화증, 뇌 혈관 사고, 뇌 혈관 질환, 울혈성 심부전, 관상 동맥 질환, 심근 경색, 말초 혈관 질환 등이 포함된다. 예측과 대표적인 검색 도구의 사용은 probiotic 균주의 새로운 기능을 가진 종류의 선택이 가능하게 해준다. 비만의 경우, 무균 동물 실험 방법의 확립은 probiotic 균주에 의한 미생물균총과 조절의 상호 작용을 이해가 추후 진행되어야 할 것이다. 불행하게도, 이 엄격한 방법론은 거의 적용되지 않고 있으며, 현재의 추세는 경험적으로 특정 의료 장애에 대한 일반적인 메커니즘은 설명이 되지만, 반응의 정확한 모드는 완전히 알려지지 않음에도 불구하고 probiotic 균주를 테스트하고 있는 실정이다. 더욱이 많은 연구가 직접 동물 모델에서 진행되었지만, 그 결과를 항상 인간에게 바로 적용할 수는 없다. 이 방법론의 개선은 인간 미생물 균총과 관련된 생쥐를 사용하거나 자연적으로 질병을 유발할 수 있도록 개발된 다른 동물모델을 사용할 수 있을 것이다. 인간 Microbiome 프로젝트와 MetaHIT(인간의 창자의 metagomics)같은 현재 연구는 인간에게 생체외 및 동물 모델 자료의 이용에 있어서 자세한 정보를 제공해야만 하고, 또한 새로운 예측 가능한 모델의 개발이 이루어져야 할 것이다. 현재 의료 장애와 반응 메커니즘과의연관성에 관해서 많은 관심과 연구가 진행되고 있고, 원하는 특정 활력을 가지고 있는 균주에 대해서 더 개선된 검증을 개발을 할 수 있는 방법이 필요하다. 장래에는 재조합 probiotics와 특정한 의학적 질환으로 고통 받는 환자의 미생물 균총의 조성을 재조합 probiotics으로 해결할 수 있을 것이며, 또한 probiotics의 사용은 장내 미생물균총을 조정할 수 있으며, 과체중과 비만 사람들을 위Probiotics에 대한 많은 연구는 위장내 질환에서 장내 미생물 균총의 중요성을 강조하고 있으며, 최근에는 심장 혈관 위험에 초점을 맞추어서 연구가 시작되고 있다. 비만이dysbiosis에 관련될 수 있는 의료 장애 및 대사 장애로 특정 되어진다. 이를 위해 위험 요인을 감소시키는 도구로 사용되는 probiotic 균주는 반드시 향후에 검사되어져야 한다. Probiotics는 체외 및 생체내 연구에서 여섯 가지 장애 및 장해에 대해서 긍정적인 효과를 보여주며, 특히 이것은 항 염증 성질 또는 효소활력에 기인한 것이다. 각각의 경우에 박테리아가 숙주에 영향을 미칠 수 있는 메카니즘은 잘 정리되어 보고되었다. 그러나, 특히 비만, 당뇨, 산화 스트레스에 대한 이중 맹검 무작위 임상 시험의 부족으로 불가능한 확정적인 결론을 만든다. 더구나, 지금까지 어떠한 연구결과에서도 직접적으로 심혈 관계 질환의 위험 인자에 대한 probiotics의 영향에 관해서는 언급된 것이 없었다. 심혈관계 질환으로는 동맥류, 협심증, 동맥 경화증, 뇌 혈관 사고, 뇌 혈관 질환, 울혈성 심부전, 관상 동맥 질환, 심근 경색, 말초 혈관 질환 등이 포함된다. 예측과 대표적인 검색 도구의 사용은 probiotic 균주의 새로운 기능을 가진 종류의 선택이 가능하게 해준다. 비만의 경우, 무균 동물 실험 방법의확립은 probiotic 균주에 의한 미생물균총과 조절의 상호작용을 이해가 추후 진행되어야 할 것이다. 불행하게도, 이 엄격한 방법론은 거의 적용되지 않고 있으며, 현재의 추세는 경험적으로 특정 의료 장애에 대한 일반적인 메커니즘은 설명이 되지만, 반응의 정확한 모드는 완전히 알려지지 않음에도 불구하고 probiotic 균주를 테스트하고 있는 실정이다. 더욱이 많은 연구가 직접 동물 모델에서 진행되었지만, 그 결과를 항상 인간에게 바로 적용할 수는 없다. 이 방법론의 개선은 인간 미생물 균총과 관련된 생쥐를 사용하거나 자연적으로 질병을 유발할 수 있도록 개발된 다른 동물모델을 사용할 수 있을 것이다. 인간 Microbiome 프로젝트와 MetaHIT(인간의 창자의 metagomics)같은 현재 연구는 인간에게 생체외 및 동물 모델 자료의 이용에 있어서 자세한 정보를 제공해야만 하고, 또한 새로운 예측 가능한 모델의 개발이 이루어져야 할 것이다. 현재 의료 장애와 반응 메커니즘과의연관성에 관해서 많은 관심과 연구가 진행되고 있고, 원하는 특정 활력을 가지고 있는 균주에 대해서더 개선된 검증을 개발을 할 수 있는 방법이 필요하다. 장래에는 재조합 probiotics와 특정한 의학적 질환으로 고통 받는 환자의 미생물 균총의 조성을 재조합 probiotics으로 해결할 수 있을 것이며, 또한 probiotics의 사용은 장내 미생물균총을 조정할 수 있으며, 과체중과 비만 사람들을 위해 음식 섭취량을 관리할 수 있으며, 제1형 당뇨병과 고콜 레스테롤 혈증을 줄일 수 다른 대안으로 이용될 것이다. 결론적으로 Probiotics 미생물은 역사적으로 장내 미생물의 균형을 방해하고, 설사 또는 염증성장질환 같은 위장 장애를 감소하는 데 사용되어오고 있다. 최근의 연구는 의료 질환에 probiotics의 확장 사용에 대한 가능성을 탐구하고 있다. 왜냐하면 심혈관 질환 및 당뇨병 발병 위험을 증가(비만, 고 콜레스테롤 혈증, 동맥 고혈압 등)와 대상장애 (hyperhomocysteinemia, 산화 스트레스 등) 등의 발병 위험이 점점 높아지기 때문이다. 따라서 probiotics와 숙주 간의 상호작용에 관여하는 기전을 재정립하여 probiotics에 의해서 생성된 유익한 효과의 특성을 식별하는 것이 요구된다. 특정 probiotics 균주는 (1) 면역 반응을 조절함으로써, (2) 특정 분자를 생산하여, (3) biopeptides을 발충하여, 그리고 (4) 신경계 활성을 조절함으로써 작용할 수 있다. 현재까지 대부분의 연구는 동물 모델에서 실시되었다. 따라서 인간 에 관련된 메카니즘에 새로운 조사 probiotics 균주의 넓은 다양한 질환에 효율적인 사용을 가능하게 하기 위한 연구가 절실히 요구되어진다. GRAS probiotics can be used to modulate intestinal microbiota and to alleviate various gastrointestinal disorders. In several recent studies, researchers have explored the potential expansion and usability of probiotics to reduce the risk factors associated with diseases, including obesity, hypercholesterolemia, arterial hypertension, hyperhomocysteinemia, and oxidative stress. In this review, our aim was to clarify the mechanism underlying interactions between hosts (animal or human) and probiotics and the beneficial effects of probiotics on human health.

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.

발효낙농유제품인 Kefir 다양한 기능 및 특성: 총설

천정환 ( Jung Whan Chon ),김현숙 ( Hyun Sook Kim ),송광영 ( Kwang Young Song ),김동현 ( Dong Hyeon Kim ),김홍석 ( Hong Seok Kim ),임진혁 ( Jin Hyeok Yim ),최다솜 ( Da Som Choi ),황대근 ( Dae Geun Hwang ),김영지 ( Young Ji Kim ) 한국유가공기술과학회 2013 Journal of Dairy Science and Biotechnology (JMSB) Vol.31 No.2

다양한 건강 증진 및 의료적인 능력을 가진 영양 식품이 많은 관심을 받아 오고 있다. 이러한 이유 때문에 kefir가 다른 발효유제품보다 소비가 증가되고 있는 실정이다. 왜냐하면 기능성 식품 및 치료적인 활력이 다른 발효유제품보다 매우 높은 kefir 및 kefir 관련 제품이기 때문이다. Kefir의 유익한 건강 특성은 단백질, 비타민, 산화 방지제, 미네랄, 특정 생물기원 물질에기인한다. Kefir와관련된건강관련특성으로는 위장 촉진, 항균 능력, 항암 효과, hypocholesterolemic 효과, 항당뇨병 효과, 항돌연변이 활성, β-galactosidase 활력, scavenging 활력, 유산 함량, 지질 및 혈압 제어 효과, 세포사멸에 대한 보호, 항알레르기 특성, 항염증 작용, 세균 정착능, 면역 시스템 활성 등이 알려져 있다. 따라서 kefir는 장내 미생물을 정상화 할 수 있으며, 유아부터 성인까지 매우 적합한 발효유제품이다. Kefir는 제품 제조 시 스타터균주로서 사용되는 독특하고 다종의 자연적인 kefir grain 때문에 특유의 발효유제품이다. Kefir의 미생물학적 및 화학적 조성은 고유의 유산균과 효모에 의한 복합적인 probiotics 효과를 제공한다. 발효 중에 생성되는 대사 물질들은 약효식품(neutraceutical) 활력이 입증되었다. 이러한 긍정적인 건강 속성은 kefir는 매우 가치 있는 식품에 근거해서 추가적인 실험과 임상 연구를 통해서만 가능할 것으로 사료된다. Kefir is a unique fermented dairy product resulting from combined lactic acid and alcoholic fermentation of lactose in milk. Kefir is produced by the microbial activity of kefir grains. Kefir has numerous health benefits such as the reduction of cholesterol levels, stimulation of the immune system, antimutagenic and anticarcinogenic properties, and improvements of lactose intolerance. Furthermore, kefir is excellent as both a dietetic beverage and for protection against various diseases in small babies. Therefore, kefir has recently been regarded as an important functional dairy food. To date, the majority of research on kefir has focused on the applications of functional kefir using advanced biotechnology methods. The purpose of this review article is to facilitate the recognition of kefir as a novel functional food.