A Study on Lactic Acid Bacteria Fermentation of Plant Food Materials to Increase Antioxidant Activities and the Contents of Biologically Active Compounds : 식물식품소재의 항산화 활성 및 생리활성 물질 함량 증대를 위한 유산균 발효 연구원문보기
최근 간강한 삶에 대한 욕구가 높아짐에 따라 질병예방과 노화억제를 위한 건강식품 및 건강 증진과 질병 예방의 특징을 가지는 프로바이오틱스에 대한 관심이 증가하고 있으며, 대표적인 프로바이오틱스인 유산균 발효를 통해 생물학적 전환을 유도하여 천연물의 기능성 성분의 증가 및 생리 활성을 강화시킨 발효물에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 특히 합성 항산화제가 체내 흡수물질의 독성화 혹은 발암 가능성 등의 문제점이 초래되어 그 사용이 크게 제한을 받고 있어 이를 대체할 목적으로 식용이 가능한 식물 및 작물을 대상으로 천연 항산화제를 찾으려는 노력이 계속되고 있다. 이에 최근 유산균 발효를 통해 기능성 성분의 증가 및 ...
최근 간강한 삶에 대한 욕구가 높아짐에 따라 질병예방과 노화억제를 위한 건강식품 및 건강 증진과 질병 예방의 특징을 가지는 프로바이오틱스에 대한 관심이 증가하고 있으며, 대표적인 프로바이오틱스인 유산균 발효를 통해 생물학적 전환을 유도하여 천연물의 기능성 성분의 증가 및 생리 활성을 강화시킨 발효물에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 특히 합성 항산화제가 체내 흡수물질의 독성화 혹은 발암 가능성 등의 문제점이 초래되어 그 사용이 크게 제한을 받고 있어 이를 대체할 목적으로 식용이 가능한 식물 및 작물을 대상으로 천연 항산화제를 찾으려는 노력이 계속되고 있다. 이에 최근 유산균 발효를 통해 기능성 성분의 증가 및 항산화 활성을 강화시킨 식용작물 발효물 제조에 대한 관심 또한 증가되고 있다. 이에 본 연구에서는 새로운 천연 항산화 소재로 여겨지는 미강을 이용하여 발효를통해 항산화 활성 및 활성 성분의 함량을 증가 시킬 수 있는 유산균에 대해 탐색하였다. 이후 미강 발효는 전통 발효 식품으로부터 분리한 유산균 이용하여 발효하였으며 활성 및 활성 성분의 함량을 증가를 측정하였다. 또한 발효식품으로부터 분리한 균주 를 이용하여 발효한 발효 미강 과 기존 미강 발효제품의 활성을 비교하여 발효 미강이 제품으로서의 활용이 가능 한지 여부에 대해 알아보았다. 발효를 위해 전통식품으로부터 27개의 균주를 분리하였으며 용혈작용 여부, 바이오 아민 형성 여부, 뮤신 분해 여부를 통해 안전도 측정하였다. 분리된 27개의 균주 모두 바이오 아민 을 형성하지 않았으며 용혈작용과 뮤신 분해 작용이 일어나지 않는 것을 확인하였다. 이후 발효미강 내 활성 성분 및 활성을 증대시키기 위한 균주를 선발하기 위하여 총 항산화력을 측정하는 방법인 Reducing power를 이용하여 분리된 27개의 균주를 이용하여 발효한 발효물의 항산화력을 측정해보았다. 그 결과 총 4개의 균주 에서 비발효 보다 높은 항산화 활성을 나타내었다. 선발된 4개의 균주 의 분자생물학적 동정을 시행한 결과 균주 MJM60383, MJM60383, MJM60392 와 MJM60396 은 각각 Lactobacillus plantarum, Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactobacillus fermentum 및 Lactobacillus paracasei 와 99% 상동성을 보였다. 이후 4개의 균주 의 생장을 확인해 본 결과 18-24시간까지 생장하다가 이후 정체기에 접어드는 것으로 확인되었다. 이후 미강 발효를 위한 최적의 발효 조건을 탐색하기 위해 시간에 따른 유산균 생장을 확인한 결과 24시간에서 높은 생장을 나타낸 것을 확인하였다. 또한 미강의 함량에 따른 균주 생장을 확인해 본 결과 20% (v/v) 미강 함유 배지에서 가장 높은 성장률을 보였다. 이상의 결과로부터 20% (v/v) 미강 함유 배지에서 24시간 발효하는 것이 최적의 발효 조건임을 확인하였다. 최적의 발효 조건에서 발효된 미강발효물의 항산효과를 기존의 미강발효제품과 비교 하기 위해 reducing power activity assay, 1-1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging activity assay, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) free radical scavenging activity assay, nitric oxide (NO) scavenging activity assay 그리고 Fe2+ chelating activity assay 실험을 진행하였으며 실험 결과 발효 미강이 비발효 미강 및 기존제품 보다 높은 항산화 효과를 나타냈다. 그러나 항산화 효과는 발효 균주에 따라 다른 결과를 나타났다. 균주 MJM60392에서 reducing power 와 ABTS free radical scavenging activity 가장 높은 항산화 효과를 나타내었으며 DPPH free radical scavenging activity 와 nitric oxide (NO) scavenging activity에서는 균주 MJM60393이 가장 높은 활성 효과를 보였다. 또한 균주 MJM60383 과 MJM60396 은 각각 nitric oxide (NO) scavenging activity 와 Fe2+ chelating activity 에서 가장 높은 항산화 효과를 나타내었다. 또한 총 페놀 화합물 확인 결과 미강발효물에서 모두 비발효물보다 증가된 것을 확인하였으며 기존제품에는 폴리페놀이 적은 양으로 함유되어 있는 것을 확인하였다. 이후, 유효성분의 함량 변화를 확인을 위해 High-performance liquid chromatography를 이용하여 발효 미강의 phenolics 및 γ-oryzanol의 함량 변화를 확인 한 결과 균주 MJM60392 와 MJM60393에서 phenolic acid (ferulic acid, ρ-coumaric acid) 및 γ-oryzanol의 함량 또한 증대되는 것을 확인하였으며 미강 제품의의 유효성분함량 확인 결과 γ-oryzanol 와 phenolic acid 함량이 낮게 함유되어 있음을 확인하였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 선발된 유산균은 미강과 같은 식용 식물 소재의 생리 활성 물질의 함량 및 항산화 활성을 향상시킬 수 있음을 확인하였으며 기존 발효 미강 제품보다 높은 항산화 활성을 나타내며 항산화 물질 또한 높게 함유되어 있어 새로운 천연 항산화 소재로 발효미강이 제품으로서의 활용가능성을 확인하였다. 이에 향후 새로운 천연물 소재 발굴을 위해 선발된 유산균을 미강 이외에 다양한 식용 식물 소재의 생리 활성 물질의 함량 및 항산화 활성을 향상을 위해 이용 될 수 있을 것으로 사료된다.
최근 간강한 삶에 대한 욕구가 높아짐에 따라 질병예방과 노화억제를 위한 건강식품 및 건강 증진과 질병 예방의 특징을 가지는 프로바이오틱스에 대한 관심이 증가하고 있으며, 대표적인 프로바이오틱스인 유산균 발효를 통해 생물학적 전환을 유도하여 천연물의 기능성 성분의 증가 및 생리 활성을 강화시킨 발효물에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 특히 합성 항산화제가 체내 흡수물질의 독성화 혹은 발암 가능성 등의 문제점이 초래되어 그 사용이 크게 제한을 받고 있어 이를 대체할 목적으로 식용이 가능한 식물 및 작물을 대상으로 천연 항산화제를 찾으려는 노력이 계속되고 있다. 이에 최근 유산균 발효를 통해 기능성 성분의 증가 및 항산화 활성을 강화시킨 식용작물 발효물 제조에 대한 관심 또한 증가되고 있다. 이에 본 연구에서는 새로운 천연 항산화 소재로 여겨지는 미강을 이용하여 발효를통해 항산화 활성 및 활성 성분의 함량을 증가 시킬 수 있는 유산균에 대해 탐색하였다. 이후 미강 발효는 전통 발효 식품으로부터 분리한 유산균 이용하여 발효하였으며 활성 및 활성 성분의 함량을 증가를 측정하였다. 또한 발효식품으로부터 분리한 균주 를 이용하여 발효한 발효 미강 과 기존 미강 발효제품의 활성을 비교하여 발효 미강이 제품으로서의 활용이 가능 한지 여부에 대해 알아보았다. 발효를 위해 전통식품으로부터 27개의 균주를 분리하였으며 용혈작용 여부, 바이오 아민 형성 여부, 뮤신 분해 여부를 통해 안전도 측정하였다. 분리된 27개의 균주 모두 바이오 아민 을 형성하지 않았으며 용혈작용과 뮤신 분해 작용이 일어나지 않는 것을 확인하였다. 이후 발효미강 내 활성 성분 및 활성을 증대시키기 위한 균주를 선발하기 위하여 총 항산화력을 측정하는 방법인 Reducing power를 이용하여 분리된 27개의 균주를 이용하여 발효한 발효물의 항산화력을 측정해보았다. 그 결과 총 4개의 균주 에서 비발효 보다 높은 항산화 활성을 나타내었다. 선발된 4개의 균주 의 분자생물학적 동정을 시행한 결과 균주 MJM60383, MJM60383, MJM60392 와 MJM60396 은 각각 Lactobacillus plantarum, Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactobacillus fermentum 및 Lactobacillus paracasei 와 99% 상동성을 보였다. 이후 4개의 균주 의 생장을 확인해 본 결과 18-24시간까지 생장하다가 이후 정체기에 접어드는 것으로 확인되었다. 이후 미강 발효를 위한 최적의 발효 조건을 탐색하기 위해 시간에 따른 유산균 생장을 확인한 결과 24시간에서 높은 생장을 나타낸 것을 확인하였다. 또한 미강의 함량에 따른 균주 생장을 확인해 본 결과 20% (v/v) 미강 함유 배지에서 가장 높은 성장률을 보였다. 이상의 결과로부터 20% (v/v) 미강 함유 배지에서 24시간 발효하는 것이 최적의 발효 조건임을 확인하였다. 최적의 발효 조건에서 발효된 미강발효물의 항산효과를 기존의 미강발효제품과 비교 하기 위해 reducing power activity assay, 1-1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging activity assay, 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) free radical scavenging activity assay, nitric oxide (NO) scavenging activity assay 그리고 Fe2+ chelating activity assay 실험을 진행하였으며 실험 결과 발효 미강이 비발효 미강 및 기존제품 보다 높은 항산화 효과를 나타냈다. 그러나 항산화 효과는 발효 균주에 따라 다른 결과를 나타났다. 균주 MJM60392에서 reducing power 와 ABTS free radical scavenging activity 가장 높은 항산화 효과를 나타내었으며 DPPH free radical scavenging activity 와 nitric oxide (NO) scavenging activity에서는 균주 MJM60393이 가장 높은 활성 효과를 보였다. 또한 균주 MJM60383 과 MJM60396 은 각각 nitric oxide (NO) scavenging activity 와 Fe2+ chelating activity 에서 가장 높은 항산화 효과를 나타내었다. 또한 총 페놀 화합물 확인 결과 미강발효물에서 모두 비발효물보다 증가된 것을 확인하였으며 기존제품에는 폴리페놀이 적은 양으로 함유되어 있는 것을 확인하였다. 이후, 유효성분의 함량 변화를 확인을 위해 High-performance liquid chromatography를 이용하여 발효 미강의 phenolics 및 γ-oryzanol의 함량 변화를 확인 한 결과 균주 MJM60392 와 MJM60393에서 phenolic acid (ferulic acid, ρ-coumaric acid) 및 γ-oryzanol의 함량 또한 증대되는 것을 확인하였으며 미강 제품의의 유효성분함량 확인 결과 γ-oryzanol 와 phenolic acid 함량이 낮게 함유되어 있음을 확인하였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 선발된 유산균은 미강과 같은 식용 식물 소재의 생리 활성 물질의 함량 및 항산화 활성을 향상시킬 수 있음을 확인하였으며 기존 발효 미강 제품보다 높은 항산화 활성을 나타내며 항산화 물질 또한 높게 함유되어 있어 새로운 천연 항산화 소재로 발효미강이 제품으로서의 활용가능성을 확인하였다. 이에 향후 새로운 천연물 소재 발굴을 위해 선발된 유산균을 미강 이외에 다양한 식용 식물 소재의 생리 활성 물질의 함량 및 항산화 활성을 향상을 위해 이용 될 수 있을 것으로 사료된다.
The modern consumer is increasingly interested in functional foods such probiotic food products contain high amounts of nutritional contents. So, modern consumers, research and industrial are increasingly interested in probiotics and probiotic food products. Because of their attributes and health ef...
The modern consumer is increasingly interested in functional foods such probiotic food products contain high amounts of nutritional contents. So, modern consumers, research and industrial are increasingly interested in probiotics and probiotic food products. Because of their attributes and health effects such as antibacterial activity, anticancer activity, immune modulation activity and cholesterol lowering activity. Meaning of probiotics defined ‘live microorganisms which when administered in adequate amount confer health benefits to the host’. Lactic acid bacteria (LAB), as members of the probiotics which has beneficial effect and enzyme activity. Previous studies conformed that LAB fermentation is a desirable process for improving activity and bioactive compounds in plant materials. Fermentation with probiotic lactic acid bacteria give to increase antioxidant activity and active compounds in plant materials. Antioxidants play a significant role in the human body. ROS induced oxidative stress has been associated with several diseases including cancer, aging, atherosclerosis, rheumatoid arthritis and inflammatory bowel syndrome. Antioxidant inhibit formation of ROS. Although synthetic compounds have widely been used as antioxidants, their safety has recently been considered due to toxicity. Thus, safer natural antioxidants from plant materials can replace synthetic antioxidants. Rice bran is considered a natural source of antioxidants. It contains a variety of natural antioxidants, including γ-oryzanol, vitamin A, B, B6, E, tocopherols, carotenoids, tocotrienol and different phenolics. These natural compounds have potent high antioxidant activity. Fermentation of rice bran by probiotic lactic acid bacteria increases the antioxidants and antioxidant activity. So, many rice bran-based products have been introduced in the marketplace. However, activity of these products show low activity. In this study, fermented rice bran with selected lactic acid bacteria conform to increase antioxidant activity and compare the activity with commercialize product A. Isolated 27 stains from fermented food passed safety tests as biogenic amine production, hemolytic activity and mucin degradation. Lactobacillus plantarum strain MJM60383, Lactococcus lactis subsp. lactis strain MJM60392, Lactobacillus fermentum strain MJM60393 and Lactobacillus paracasei strain MJM60396 were selected to increase antioxidant activity and bioactive compounds in fermented rice bran using reducing power. Fermentation with lactic acid bacteria was necessary to optimize rice bran contents and incubation time for the fermentation. The highest growth was observed in the 20% rice bran contents (w/v) after 24 h. Antioxidant activity was determined various methods, because antioxidant compounds can affect antioxidant activities in several ways, including direct, reactive reactive oxygen species (ROS), inhibition of enzymes, and chelation of metal ions (Fe3+, Cu+). So, the antioxidant activities of fermented rice bran were determined using a reducing assay, with 1-1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging, 2,2'-azino-bi's (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) free radical scavenging, nitric oxide (NO) scavenging assay and Fe2+ chelating activity assay. The highest reducing power and ABTS free radical scavenging activity were observed after fermentation with Lactococcus lactis subsp. lactis strain MJM60392. Lactobacillus plantarum strain MJM60383 showed the highest activity in NO scavenging activity. Rice bran fermented with Lactobacillus fermentum strain MJM60393 showed the highest DPPH free radical scavenging activity and Lactobacillus paracasei strain MJM60396 showed the highest Fe2+ chelating activity. This result showed that fermentation of rice bran with probiotic lactic acid bacteria produced increased antioxidant activity. Phenolic acids including ferulic acid and ρ-coumaric acid, and γ-oryzanol were increased in fermented rice bran. The high-performance liquid chromatography analysis revealed that the fermentation of rice bran with the strain MJM60392 increased the contents of ferulic acid and ρ-coumaric acid by 1.29-fold and 1.36-fold, respectively, compared to the non-fermented rice bran. And this study compare that the effect of fermented rice bran by probiotic lactic acid bacteria with commercial product A. The results show that fermented rice bran with the isolated lactic acid bacteria showed higher activities in comparison to the commercial product A. Therefore, our extracts have potential as probiotic food products. In summary, lactic acid bacteria fermentation increases the enrichment of active compounds and antioxidant compounds in plant food materials as rice bran. The presence of lactic acid bacteria was more or less important for enhanced antioxidant activity. Results obtained from the present study suggest that lactic acid bacteria can increase active compounds and activity of raw plant materials.
The modern consumer is increasingly interested in functional foods such probiotic food products contain high amounts of nutritional contents. So, modern consumers, research and industrial are increasingly interested in probiotics and probiotic food products. Because of their attributes and health effects such as antibacterial activity, anticancer activity, immune modulation activity and cholesterol lowering activity. Meaning of probiotics defined ‘live microorganisms which when administered in adequate amount confer health benefits to the host’. Lactic acid bacteria (LAB), as members of the probiotics which has beneficial effect and enzyme activity. Previous studies conformed that LAB fermentation is a desirable process for improving activity and bioactive compounds in plant materials. Fermentation with probiotic lactic acid bacteria give to increase antioxidant activity and active compounds in plant materials. Antioxidants play a significant role in the human body. ROS induced oxidative stress has been associated with several diseases including cancer, aging, atherosclerosis, rheumatoid arthritis and inflammatory bowel syndrome. Antioxidant inhibit formation of ROS. Although synthetic compounds have widely been used as antioxidants, their safety has recently been considered due to toxicity. Thus, safer natural antioxidants from plant materials can replace synthetic antioxidants. Rice bran is considered a natural source of antioxidants. It contains a variety of natural antioxidants, including γ-oryzanol, vitamin A, B, B6, E, tocopherols, carotenoids, tocotrienol and different phenolics. These natural compounds have potent high antioxidant activity. Fermentation of rice bran by probiotic lactic acid bacteria increases the antioxidants and antioxidant activity. So, many rice bran-based products have been introduced in the marketplace. However, activity of these products show low activity. In this study, fermented rice bran with selected lactic acid bacteria conform to increase antioxidant activity and compare the activity with commercialize product A. Isolated 27 stains from fermented food passed safety tests as biogenic amine production, hemolytic activity and mucin degradation. Lactobacillus plantarum strain MJM60383, Lactococcus lactis subsp. lactis strain MJM60392, Lactobacillus fermentum strain MJM60393 and Lactobacillus paracasei strain MJM60396 were selected to increase antioxidant activity and bioactive compounds in fermented rice bran using reducing power. Fermentation with lactic acid bacteria was necessary to optimize rice bran contents and incubation time for the fermentation. The highest growth was observed in the 20% rice bran contents (w/v) after 24 h. Antioxidant activity was determined various methods, because antioxidant compounds can affect antioxidant activities in several ways, including direct, reactive reactive oxygen species (ROS), inhibition of enzymes, and chelation of metal ions (Fe3+, Cu+). So, the antioxidant activities of fermented rice bran were determined using a reducing assay, with 1-1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging, 2,2'-azino-bi's (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) free radical scavenging, nitric oxide (NO) scavenging assay and Fe2+ chelating activity assay. The highest reducing power and ABTS free radical scavenging activity were observed after fermentation with Lactococcus lactis subsp. lactis strain MJM60392. Lactobacillus plantarum strain MJM60383 showed the highest activity in NO scavenging activity. Rice bran fermented with Lactobacillus fermentum strain MJM60393 showed the highest DPPH free radical scavenging activity and Lactobacillus paracasei strain MJM60396 showed the highest Fe2+ chelating activity. This result showed that fermentation of rice bran with probiotic lactic acid bacteria produced increased antioxidant activity. Phenolic acids including ferulic acid and ρ-coumaric acid, and γ-oryzanol were increased in fermented rice bran. The high-performance liquid chromatography analysis revealed that the fermentation of rice bran with the strain MJM60392 increased the contents of ferulic acid and ρ-coumaric acid by 1.29-fold and 1.36-fold, respectively, compared to the non-fermented rice bran. And this study compare that the effect of fermented rice bran by probiotic lactic acid bacteria with commercial product A. The results show that fermented rice bran with the isolated lactic acid bacteria showed higher activities in comparison to the commercial product A. Therefore, our extracts have potential as probiotic food products. In summary, lactic acid bacteria fermentation increases the enrichment of active compounds and antioxidant compounds in plant food materials as rice bran. The presence of lactic acid bacteria was more or less important for enhanced antioxidant activity. Results obtained from the present study suggest that lactic acid bacteria can increase active compounds and activity of raw plant materials.
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