시중유통 유산균제제의 in vitro 효력 시험에 의한 품질평가 = Quality evaluation of commercial lactic acid bacteria preparations by in vitro bological assays

국문 초록 (Abstract)

우리나라에서 사용하고있는 대부분의 유산균 제제들은 설사, 변비를 개선하고, 장내환경를 개선할 목적으로 사용되고 있다. 이 유산균들은 위산, 담즙산 등의 상부소화관을 생존하여 통과할 수 있다면 소장하부, 대장에서 일시적이나마 증식이 가능하며, 숙주에 유용한 균주로서 생리활성을 나타낼 것이다. 이 유산균의 제제의 품질평가는 유산균이 특징인 내산성과 내담즙성, 생리활성 등을 고려하지않고 단순히 생균수만을 측정하고 있다. 더욱이 유산균에 따라 생균수의 측정에 의한 품질 평가는 오차를 나타낼 가능성을 갖고 있다. 그러므로 지금까지 유산균의 품질평가에 생균수의 균수를 측정하는 방법을 개선하는 것은 더 우수한 유산균제제를 개발하는 방법으로 이어질수있기 때문에 새로운 유산균제제의 품질평가를 개발할 필요가 있다. 시판중인 정장제로부터 유산균 (probiotic)들을 분리하고, 내산성, 내담즙성, 항장내감염(설사 등의 원인병원 미생물)효과, 대장암등을 일으키는 장내세균기인성 유해효소 등에 미치는 효과를 평가하였다. 시판중인 균주중 진균인 S. cerevisiae를 제외하고는 균주에 따라 산과 담즙산에 대한 감성성에는 거의 차이를 보이지않았다. 그리고 인공장액에 대해 실험한 결과도 차이를 보이지않다. 그러나 각 조건에서 균수의 증식에 미치는 효과를 측정한 결과 차이를 보이고 있으나 이것은 전판적인 in vitro 평가를 실험하는데 오차를 피하기가 쉽지않아 평가항목으로 이용하기에는 쉽지않을 것으로 생각된다. 또한 담즙과 소화효소 protease, lipase, α-amylase 및 pancreatin들에 대한 영향을 조사한 결과도 유산균들 사이에 차이를 보이지않았다. in vitro에서 장내감염 유해균인 Salmonella typhi, Shigella sonnie, H. pylori에 대한 성장억제 활성를 측정한 결과 균주들 사이에 차이를 보였다. In vitro 혐기적 환경에서 사람의 장내세균총과 동시배양하면서 장내세균의 유해효소 억제효과에대해 측정한 결과 β-glucuronidase, tryptophanase에서 유산균에 따라 차이를 보였다. 그러나, urease, 암모니아, alkaline phosphatase를 생산성을 억제하는 효과는 비례하지않았다. 이러한 차이는 유산균의 증식수와 비례하였다. 이러한 장내세균총들은 사람에 따라 큰 차이를 보일 수 있으므로 보다 쉽고 편리하게 측정하기 위해 사람의 장내세균총으로부터 분리한 대장암 원인효소를 생산한느 유해균주인 E. coli HGU-3 균주를 유산균과 동시배양하여 E. coli HGU-3 유래 유해효소인 β-glucuronidase, tryptophanase 등에 미치는 효과를 측정하였다. 대부분의 유산균에서 β-glucuronidase 및 tryptophanase 활성억제효과를 나타내었으며 이러한 효과는 장내세균총 유래의 유해효소의 억제효과가 우수했던 유산균주가 유해균주의 증식도 억제하였다. 그러므로 일단 유산균의 경우 probiotic로서의 효능을 평가하기 위해서는 내산성, 생균수 등을 측정하는 것보다 먼저 유해균과 동시배양하면서 유해균이 생산하는 유해효소의 생산성을 먼저 측정하고 이어서 유해균의 증식을 억제하는지를 측정하는 것이 바람직하다. 유해균의 기능성을 부여한다면 H. pylori, Shigella sonnie 등의 균주를 동시 또는 배양균주를 이용하여 성장억제효과를 측정하는 평가법도 이용가능할 것이다.○ 연구목표 : 우리나라에서 사용하고있는 대부분의 유산균 제제들은 설사, 변비를 개선하고, 장내환경를 개선할 목적으로 사용되고 있다. 이 유산균들은 위산, 담즙산 등의 상부소화관을 생존하여 통과할 수 있다면 소장하부, 대장에서 일시적이나마 증식이 가능하며, 숙주에 유용한 균주로서 생리활성을 나타낼 것이다. 이 유산균의 제제의 품질평가는 유산균이 특징인 내산성과 내담즙성, 생리활성 등을 고려하지않고 단순히 생균수만을 측정하고있다. 더욱이 유산균에 따라 생균수의 측정에 의한 품질 평가는 오차를 나타낼 가능성을 갖고 있다. 그러므로 지금까지 유산균의 품질평가에 생균수의 균수를 측정하는 방법을 개선하는 것은 더 우수한 유산균제제를 개발하는 방법으로 이어질수있기 때문에 새로운 유산균제제의 품질평가를 개발할 필요가 있다.
○ 연구내용 : 시판중인 정장제로부터 유산균 (probiotic)들을 분리하고, 내산성, 내담즙성, 항장내감염효과, 대장암등을 일으키는 장내세균기인성 유해효소 등에 미치는 효과를 평가하였다. 인공장액에 대해도 유산균의 생존성을 실험하였다. 그러나 각 조건에서 균수의 증식에 미치는 효과를 측정한 결과 차이를 보이고 있으나 이것은 전판적인 in vitro 평가를 실험하는데 오차를 피하기가 쉽지않아 평가항목으로 이용하기에는 쉽지않을 것으로 생각되어 담즙과 protease, lipase, α-amylase 및 pancreatin들에 대한 영향을 조사도 실시하였다. 그 결과도 유산균들 사이에 차이를 보이지않았다. in vitro에서 장내감염 유해균인 S.typhi, S. sonnie, H. pylori에 대한 성장 억제 활성를 측정한 결과 균주들 사이에 차이를 보였다. In vitro 혐기적 환경에서 사람의 장내세균총과 동시 배양하면서 장내세균의 유해효소 억제효과에 대해 측정한 결과 β-glucuronidase, tryptophanase에서 유산균에 따라 차이를 보였으나 urease, 암모니아, alkaline phosphatase를 생산성을 억제하는 효과는 비례하지않았고 유산균의 증식수와 비례하였다. 이러한 장내세균총들은 사람에 따라 큰 차이를 보일 수 있으므로 보다 쉽고 편리하게 측정하기 위해 사람의 장내세균총으로부터 분리한 대장암 원인효소를 생산하는 유해균주인 E.coli HGU-3 균주를 유산균과 동시배양하여 E. coli HGU-3 유래 유해효소인 β-glucuronidase, tryptophanase등에 미치는 효과를 측정하였다. 대부분의 유산균에서 β-glucuronidase 및 tryptophanase 활성억제효과를 나타내었으며 이러한 효과는 장내세균총 유래의 유해효소의 억제효과가 우수했던 유산균주가 유해균주의 증식도 억제하였다. 또한 H. pylori의 증식도 유산균주에 의해 억제되었다.
○ 연구성과(응용분야 및 활용범위포함) : 일단 유산균의 경우 probiotic로서의 효능을 평가하가위해서는 내산성, 생균수 등을 측정하는 것보다 먼저 유해균과 동시배양하면서 유해균이 생산하는 유해효소의 생산성을 먼저 측정하고 이어서 유해균의 증식을 억제하는지를 측정하는 것이 우수함을 입증하였다. 유해균의 기능성을 고려하여 평가를 한다면 Helicobacter pylori, Salmonella typhi, Shigella sonnie 등의 균주를 동시 또는 배양균주를 이용하여 증식억제효과를 측정하여 평가하는 것도 가능할 것이다. 유산균 및 probiotic의 in vitro 품질 평가 기준을 지정하는 기초자료로 활용 가능 할 것이며, 새로운 유산균제제의 허가 시 기준으로 활용이 가능할 것이며, Probiotic의 분리 및 배양기술 및 제약사의 제품개발 방향에 기준으로 활용이 가능할 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Most lactic acid bacteria (probiotics) have been used to improve diarrhea, contipation, colon cancer and colitis in Korea. If these probiotics must pass some barriers acidic stomach, bile acid and digestive enzyme-rich small intestine, these bacteria survived will arrive in ileum, cecum and colon, and beneficially explain some biological activities antidiarrheal and anticolon cancer activities. The present quality evaluation method of lactic acid bacteria (probiotics) is to count number of the survived bacteria in products. Therefore, this method can not reflect biological activities of probiotics and is mistakable according to experimental conditions. To overcome these disadvantage of the present method, new quality evaluation method of probiotics must be the assay method considered for some biological actions of commercial probiotics (acid-resistant, bile acid-resistant, antidiarrheal, antibacterial and antitumor activities). When lactic acid bacteria were isolated from commercial products of probiotics and their activities were assayed, most probiotics were resistant to acid, bile acid and digestive enzymes proteases (alpha-amylase, lipase and pancreatin). These probiotics also inhibit the growth of diarrheal pathogens E. coli, Shigella sonnie and Salmonella typhi, and gastritis pathogen Helicobacter pylori. Most probiotics also inhibited the harmful enzymes beta-glucuronidase and tryptophanase of human intestinal bacteria and E. coli HGU-3, which may be a causative agent for colitis and colon cancer. Most harmful enzyme-inhibitory probiotics also stimulated the growth of human intestinal lactic acid bacteria and inhibited the growth of E. coli HGU-3. Finally, we suggest that in vitro assays harmful enzyme and some pathogen-inhibitory activity assays can be used as a in vitro quality evaluation method of probiotics.