김치 유래 유산균의 프로바이오틱스 활성 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 김치 내의 다양한 유산균 중에서 안전하고 우수한 항균 활성과 항산화 활성을 가진 균주를 분리하고, 다양한 기능성 프로바이오틱스 소재로의 이용 가능성을 확인하기 위하여 본 실험을 수행하였다.
김치에서 항균활성이 우수한 균주를 분리하고 Lactobacillus pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2를 최종 선별하여 본 연구에 이용하였다.
L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2 배양액의 생리학적 활성을 종합적으로 검증하기 위해 안전성, 세포증식 활성, 항균 활성, 항산화 활성 및 프로바이오틱스의 특성 등의 연구가 수행되었다. 안전성 및 세포증식 실험 결과, RAW 264.7 세포에서 L. pentosus THK-aA67 과 L. plantarum THK-C’2의 배양액이 대조군 대비 각각 91.03%, 91.78%의 생존율로 독성을 보이지 않았고, 대조군 대비 각각 173.5%, 143.5%의 우수한 세포 증식율을 보였다.
L. pentosus THK-aA67 과 L. plantarum THK-C’2 배양액의 항균활성을 확인하기 위한 한천배지확산법, MIC 및 최대살균량 확인 시험결과, 8종의 식중독 및 염증 유발 균주에 대하여 L. pentosus ATCC 8041, L. plantarum ATCC 14917보다 우수한 항균활성을 보였다.
항산화 활성을 확인하기 위한 DPPH (2,2-diphenyl-1-picryl hydrazyl) 자유라디컬 소거능과 SOD (superoxide dismutase) 유사활성 시험결과, L. pentosus THK-aA67 과 L. plantarum THK-C’2의 배양액에서 각각 최대 91.33%, 81.95%의 Arbutin 100 mg/ml보다 우수한 항산화 활성을 보였고, 각각 297.22 units, 255.56 units의 SOD 수준에 상응하는 항산화 활성을 보였다.
프로바이오틱스 특성 확인 결과, L. pentosus THK-aA67 과 L. plantarum THK-C’2는 각각 98.35%, 95.62%의 생존율로 강한 내산성을 보였고, 94.56%, 88.81%의 생존율로 강한 내담즙성을 보였다. 또한 10개의 항생제에서 내성을 보였다.
본 연구 결과들을 통하여 L. pentosus THK-aA67 과 L. plantarum THK-C’2이 생리학적 활성뿐만 아니라 안전하고 우수한 프로바이오틱스의 특성을 갖는다는 것을 확인하였다.
따라서, L. pentosus THK-aA67 과 L. plantarum THK-C’2는 앞으로 세포실험과 임상실험 등 추가적인 연구의 가치가 있는 유산균으로서 기능성 식품, 화장품 및 의약품의 소재로 활용 가능할 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was performed to isolate superior lactic acid bacteria isolated from Kimchi and to verify the probiotics activity of selected candidates.
Lactobacillus pentosus THK-aA67 and L. plantarum subsp. plantarum THK-C’2 were screened through disc diffusion assay as candidates for having significant antimicrobial activity. Then, further investigations culture broths of strains THK-aA67 and THK-C’2 were performed including tests by cytotoxicity, cell proliferation, antimicrobial, antioxidant activity and probiotic characteristics.
In RAW264.7 cells, culture broths of strains THK-aA67 and THK-C’2 were demonstrated no cytotoxicity. Moreover, they showed significant cell proliferative effect by 173.5% and 143.5% compared to control group respectively. The remarkable anti-microbial activity the culture broths of the two strains was confirmed by disc diffusion, MIC and maximum bactericidal tests compared with references strains. In the 2,2-diphenyl-1-picryl hydrazyl (DPPH) and superoxide dismutase (SOD) assays to verify antioxidant activity, culture broths of strains THK-aA67 and THK-C’2 significantly scavenged free radical maximum by 91.33% and 81.95% respectively compared with arbutin. And they showed equivalent activity same as 297.22 units and 255.56 units of SOD respectively. In the test of probiotic characteristics, the survival rates of strains THK-aA67 and THK-C’2 on acidic environment of pH 2.5 were 98.35% and 95.62% respectively. Their survival rates on bile acidic environment of 0.3% were 94.56% and 88.81% respectively. In addition, strains THK-aA67 and THK-C’2 showed significant resistance against ten commonly used antibiotics.
Overall, this study showed that the culture broths of THK-aA67 and THK-C’2 had antimicrobial and antioxidant activities, which could synergically increase the physiological activities. In addition, the strong resistance against acid, bile acid and antibiotics revealed significant characterictic as probiotics. Therefore, it is expected that L. pentosus THK-aA67 and L. plantarum THK-C’2 could be applied to a wide variety of functional materials including food and medicine as new probiotics.
Keywords Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Physiological activity, toxicity, Antimicrobial activity, Antioxidant activity, Probiotics

목차 (Table of Contents)

• <목 차>
• List of Table iv
• List of Figure vi
• Abbreviations viii
• Abstract ix
• I. 서 론 1
• 1. 유산균 1
• 2. 김치 유래 유산균 4
• 3. 유산균의 생리학적 활성 5
• 3.1. 유산균의 항균 활성 5
• 3.2. 유산균의 항산화 활성 8
• 3.3. 유산균의 항염증 활성 10
• 4. 프로바이오틱스 13
• 4.1. 프로바이오틱스 유산균 13
• 4.2. 프로바이오틱스의 효과 16
• 4.3. 프로바이오틱스의 조건 18
• 5. 연구 목적 22
• II. 재료 및 방법 23
• 1. 유산균의 분리 및 동정 23
• 1.1. 김치로부터 유산균의 분리 23
• 1.2. 유산균 균주 선별 25
• 1.3. 유산균의 동정 및 특성 검사 25
• 2. 유산균의 생리학적 활성 평가 28
• 2.1. 유산균의 안전성 평가 29
• 2.2. 유산균의 세포증식 평가 30
• 2.3. 유산균의 항균 활성 평가 30
• 2.4. 유산균의 항산화 활성 평가 34
• 3. 유산균의 프로바이오틱스 특성 평가 35
• 3.1. 유산균의 내산성 시험 평가 35
• 3.2. 유산균의 내담즙성 시험 평가 36
• 3.3. 유산균의 항생제 내성 시험 평가 37
• 4. 통계분석 39
• III. 결과 및 고찰 40
• 1. 유산균의 분리 및 동정 결과 40
• 1.1. 김치로부터 유산균의 분리 및 항균 활성 균주 선별 40
• 1.2. 항균 활성 유산균의 동정 및 특성 검사 42
• 2. L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2 배양액의 생리 활성 49
• 2.1. L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2 배양액의 안전성 49
• 2.2. L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2 배양액의 세포증식 51
• 2.3. L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2 배양액의 항균 활성 53
• 2.4. L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2 배양액의 항산화 활성 62
• 3. L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2의 프로바이오틱스 활성 67
• 3.1. L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2의 내산성 시험 67
• 3.2. L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2의 내담즙성 시험 69
• 3.3. L. pentosus THK-aA67과 L. plantarum THK-C’2의 항생제 내성 시험 71
• IV. 결 론 76
• V. 참고 문헌 77
• 국문 초록 82