[국내논문]배지의 pH 조정에 의한 홍삼 추출물 첨가가 Lactobacillus SP., Escherichia coli와 Listeria monocytogenes의 생육에 미치는 영향 Effect of Red Ginseng, Extract on Growth of Lactobacillus sp., Escherichia coli and Listeria monocytogenes in pH Controled Medium원문보기
홍삼 추출물이 유산간균 3종(L. acidophilus, L. casei 및 L. salivarius ssp. salivarius)과 병원성 균으로서 E. coli 및 L. monocytogenes에 대한 성장 촉진과 억제 효과를 홍삼 추출물 0, 1, 2, 5와 $10\%$ 농도로 조사하였으며, 홍삼 추출물에 의한 pH 저하를 buffer제를 사용하여 조정하고 미생물의 성장을 대조구와 비교하여 조사하였다. 유산간균 3종의 경우 홍삼 추출물 $1\%$ 농도까지는 무처리구와 유사한 성장을 보였으나, $2\%$이상의 홍삼 추출물 첨가 시 농도가 높아질수록 유산균의 성장도 둔화되었다. E. coli의 경우 홍삼 추출물이 $1\%$부터 높아질수록 성장이 억제되었고, L. monocytogenes의 경우 $5\%$ 이상의 처리구에서 억제 효과가 있었다. Buffer제를 사용하여 pH를 조정하고 홍삼 추출물을 $10\%$ 첨가한 구와 pH를 조정하지 않은 구를 비교하여 보면 유산간균과 병원성 균의 성장이 두 구간에 모두 억제되므로 미생물의 억제 효과가 홍삼 추출물 중의 유기산에 의한 pH 저하가 원인이 아님을 알 수 있었으며, 이와 같은 미생물의 성장억제 효과는 홍삼 추출물 중 다른 유효성분에 의한 것으로 생각되어진다.
홍삼 추출물이 유산간균 3종(L. acidophilus, L. casei 및 L. salivarius ssp. salivarius)과 병원성 균으로서 E. coli 및 L. monocytogenes에 대한 성장 촉진과 억제 효과를 홍삼 추출물 0, 1, 2, 5와 $10\%$ 농도로 조사하였으며, 홍삼 추출물에 의한 pH 저하를 buffer제를 사용하여 조정하고 미생물의 성장을 대조구와 비교하여 조사하였다. 유산간균 3종의 경우 홍삼 추출물 $1\%$ 농도까지는 무처리구와 유사한 성장을 보였으나, $2\%$이상의 홍삼 추출물 첨가 시 농도가 높아질수록 유산균의 성장도 둔화되었다. E. coli의 경우 홍삼 추출물이 $1\%$부터 높아질수록 성장이 억제되었고, L. monocytogenes의 경우 $5\%$ 이상의 처리구에서 억제 효과가 있었다. Buffer제를 사용하여 pH를 조정하고 홍삼 추출물을 $10\%$ 첨가한 구와 pH를 조정하지 않은 구를 비교하여 보면 유산간균과 병원성 균의 성장이 두 구간에 모두 억제되므로 미생물의 억제 효과가 홍삼 추출물 중의 유기산에 의한 pH 저하가 원인이 아님을 알 수 있었으며, 이와 같은 미생물의 성장억제 효과는 홍삼 추출물 중 다른 유효성분에 의한 것으로 생각되어진다.
This experiment was carried out to investigate the effect of red ginseng extract on the growth of Lactobacillus sp. (L acidophilus, L casei, L salivarius), Escherichia coli and Listeria monocytogenes in pH controled medium by $\beta-Glycerol\;PO_4$ buffer. The growth of Lactobacillus sp. ...
This experiment was carried out to investigate the effect of red ginseng extract on the growth of Lactobacillus sp. (L acidophilus, L casei, L salivarius), Escherichia coli and Listeria monocytogenes in pH controled medium by $\beta-Glycerol\;PO_4$ buffer. The growth of Lactobacillus sp. was show a similar pattern in control and MRS broth with red ginseng extract $1.0\%$ but was remarkably show inhibiting in MRS broth with over $2.0\%$ red ginseng extracts. The growth of E coli was inhibited in Trypticase soy broth with $1.0\%$ red ginseng extracts. Also the growth of L monocytogenes was inhibited in Trypticase soy broth with $5.0\%$ red ginseng extract The growth of L acidophilus KCTC3150, L casei KCTC3189, L salivarius ssp. salivarius CNU27, and E coli KCTC1039, L monocytogenes KCTC3443 were remarkably inhibited in pH non-control medium and pH control medium with $10\%$ red ginseng extract These results was suggested to effect of inhibition of microorganisms growth not pH decrease by organic acid but another components in red ginseng extract.
This experiment was carried out to investigate the effect of red ginseng extract on the growth of Lactobacillus sp. (L acidophilus, L casei, L salivarius), Escherichia coli and Listeria monocytogenes in pH controled medium by $\beta-Glycerol\;PO_4$ buffer. The growth of Lactobacillus sp. was show a similar pattern in control and MRS broth with red ginseng extract $1.0\%$ but was remarkably show inhibiting in MRS broth with over $2.0\%$ red ginseng extracts. The growth of E coli was inhibited in Trypticase soy broth with $1.0\%$ red ginseng extracts. Also the growth of L monocytogenes was inhibited in Trypticase soy broth with $5.0\%$ red ginseng extract The growth of L acidophilus KCTC3150, L casei KCTC3189, L salivarius ssp. salivarius CNU27, and E coli KCTC1039, L monocytogenes KCTC3443 were remarkably inhibited in pH non-control medium and pH control medium with $10\%$ red ginseng extract These results was suggested to effect of inhibition of microorganisms growth not pH decrease by organic acid but another components in red ginseng extract.
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문제 정의
그러나 아직까지 미생물의 생육 촉진 및 억제 효과가 인삼의 어떤 물질에 의한 것인지 명확히 밝혀지지 않았으며, 미생물에 따라 생육과 촉진의 효과가 여러 가지로 다양하게 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 약재 및 기능성 식품에 이용되고 있는 홍삼 추출물이 미생물의 생육 촉진과 억제효과가 홍삼 추출물 중의 유기산에 의한 pH의 변화에 의한 것인지를 확인하기 위하여 buffer 용액을 사용하여 pH 를 일정하게 조정하여 이에 따른 미생물의 생육 촉진과 억제효과를 유산균과 병원성 미생물을 대상으로 조사하였다.
제안 방법
홍삼 추출물 1g을 채취하여 3차 증류수를 사용하여 10배 희석하고 0.2 um membrane filter(Sartorius AG, Germany)를 사용하여 여과한 후, HPLC(Waters, USA)에 Supelcogel C- 610H column(38 cm x 7.8 mm, Sigma-Aldrich Co., USA)을 사용하여 유기산 농도를 분석하였다. 샘플은 7725i injector (Rheodyne, USA)를 사용하여 20 J1L의 시료를 주입하였고,UV detector는 Dual X Absorbance Detector(2487; Waters,USA)를 사용하여 210 nm에서 측정하였으며, column의 온도는 Waters column heater module(serial #F98CHM095M)을 사용하여 40 °C를 유지하고, 이동상은 0.
, USA)을 사용하여 유기산 농도를 분석하였다. 샘플은 7725i injector (Rheodyne, USA)를 사용하여 20 J1L의 시료를 주입하였고,UV detector는 Dual X Absorbance Detector(2487; Waters,USA)를 사용하여 210 nm에서 측정하였으며, column의 온도는 Waters column heater module(serial #F98CHM095M)을 사용하여 40 °C를 유지하고, 이동상은 0.1% phosphoric acid 용 액을 사용하여 0.5 mVmin 유속으로 30분간 분석하였다. 분석 프로그램은 Autochro-WIN 2.
균을 사용하였다. 홍삼 추출물이 미생물의 생육에 미치는 효과를 조사하기 위하여 유산균은 MRS broth(Difco, USA)에 병원성 미생물은 Trypticase soy broth(Difco, USA)에 홍삼 추출물을 각각 1.0%, 2.0%, 5.0%, 10%씩 첨가한 배지를 사용하였다. 각각의 배지에 연속 2회계 대 배양하여 활성화된 미생물을 각 배지에 1%씩 접종한 후 37°C에서 24시간 배양하면서 일정 시간마다 배양액의 pH 와 600 nm에서의 흡광도를 측정하여 각 미생물의 생육을 조사하였다.
0%, 10%씩 첨가한 배지를 사용하였다. 각각의 배지에 연속 2회계 대 배양하여 활성화된 미생물을 각 배지에 1%씩 접종한 후 37°C에서 24시간 배양하면서 일정 시간마다 배양액의 pH 와 600 nm에서의 흡광도를 측정하여 각 미생물의 생육을 조사하였다. 홍삼 추출물 5.
USA)를 버퍼제로 사용하였다. 미생물의 성장 억제율이 가장 높을 것으로 생각되는 10% 홍삼주출물 첨가구에 버퍼제를 첨가하여 배지의 pH를 6.7로 조정하고, 각각의 미생물을 유산균 배지 (MRS broth) 와 대장균 및 Listeria 균(Tryp ticase soy broth)에 1%씩 접종한 후 37°C에서 24시간 배양하면서 일정 시간마다 배양액의 pH와 600 nm에서의 흡광도를 측정하여 각 미생물의 생육을 조사하였다. 측정값은 배양 전 초기 측 정치에 대한 차이를 나타내었다.
, 1982).본 시험에 사용된 홍삼 추출물 1 g 중의 주요 유기산은 lactic acid가 8.9 mg, citric acid가 3.9 mg, malonic acid가 2.4 mg 함유되어 있었으며(Table 1), 이에 따라 10% 홍삼 추출물의 첨가에 의한 pH의 변화 요인을 제거하기 위하여 buffer제를 이용하여 pH를 6.7로 조절하고, 미생물들을 배 양하면서 pH와 흡광도를 측정하여 그 결과를 Fig. 2와 3에 나타내었다.
대상 데이터
시험에 사용한 홍삼 추출물은 담배인삼공사에서 제조판매하는 홍삼 추출물(red ginseng extract)을 구입하여 공시재료로 사용하였다. 홍삼 추출물은 고형분 64%로서 국내산 6년근 홍삼 70%와 홍미삼 30%를 원재료로 제조되었다.
시험에 사용한 홍삼 추출물은 담배인삼공사에서 제조판매하는 홍삼 추출물(red ginseng extract)을 구입하여 공시재료로 사용하였다. 홍삼 추출물은 고형분 64%로서 국내산 6년근 홍삼 70%와 홍미삼 30%를 원재료로 제조되었다.
홍삼 추출물을 첨가한 배지에서 pH 변화에 따른 미생물의 성장 변화 요인을 제거하기 위하여 P-glycerol phosphate di sodium salt pentahydrate(C3H?Na2O6P ■ 5H2O, Fluka Biochem.USA)를 버퍼제로 사용하였다. 미생물의 성장 억제율이 가장 높을 것으로 생각되는 10% 홍삼주출물 첨가구에 버퍼제를 첨가하여 배지의 pH를 6.
데이터처리
5 mVmin 유속으로 30분간 분석하였다. 분석 프로그램은 Autochro-WIN 2.0 plus(Yoxing Lin InstrumentCo., Ltd., Korea)를 사용하여 정량 분석하였다. 시험에 사용된 유기산의 표준물질은 Sigma-Aldrich Co.
성능/효과
각각의 배지에 연속 2회계 대 배양하여 활성화된 미생물을 각 배지에 1%씩 접종한 후 37°C에서 24시간 배양하면서 일정 시간마다 배양액의 pH 와 600 nm에서의 흡광도를 측정하여 각 미생물의 생육을 조사하였다. 홍삼 추출물 5.0%와 10% 첨가구는 증류수를 사용하여 흡광도를 측정하였고, 그 결과 배양 전 초기의 측정값에 대한 배양 후의 측정값의 차이로 미생물의 생육 결과를 나타내었다.
0의 차이를 보이고 있지만 24시간 배양 후각 유산균의 산생성 결과는 비슷한 것을 알 수 있다. 이와 같은 결과를 Fig. 1의 결과와 비교하여 보면, 배양액 중의 홍삼 추출물의 농도가 2% 이상이 되면 유산균의 생장에는 장해를 받아 배양이 지연되지만, 배양시간이 경과함에 따라서 지속적으로 산 생성은 계속하는 것을 알 수 있었다. 즉, 3종류의 Lactobacillus속 유산균 배양액의 pH 는 홍삼 추출물 중에 존재하는 유기산에 의해 홍삼 추출물 농도별 배양액의 pH는 차이가 많이 있지만, 배양시간이 경과함에 따라 홍삼 추출물 농도가 저농도일수록 유산균의 유산 생성 능력이 활발하였고, 홍삼 추출물의 농도가 높을수록 완만하게 pH 저하를 나타내어 최종 24시간 배양에서는 거의 비슷한 pH에 도달하였다.
1의 결과와 비교하여 보면, 배양액 중의 홍삼 추출물의 농도가 2% 이상이 되면 유산균의 생장에는 장해를 받아 배양이 지연되지만, 배양시간이 경과함에 따라서 지속적으로 산 생성은 계속하는 것을 알 수 있었다. 즉, 3종류의 Lactobacillus속 유산균 배양액의 pH 는 홍삼 추출물 중에 존재하는 유기산에 의해 홍삼 추출물 농도별 배양액의 pH는 차이가 많이 있지만, 배양시간이 경과함에 따라 홍삼 추출물 농도가 저농도일수록 유산균의 유산 생성 능력이 활발하였고, 홍삼 추출물의 농도가 높을수록 완만하게 pH 저하를 나타내어 최종 24시간 배양에서는 거의 비슷한 pH에 도달하였다. 이와 같은 결과는 Fig.
즉, 3종류의 Lactobacillus속 유산균 배양액의 pH 는 홍삼 추출물 중에 존재하는 유기산에 의해 홍삼 추출물 농도별 배양액의 pH는 차이가 많이 있지만, 배양시간이 경과함에 따라 홍삼 추출물 농도가 저농도일수록 유산균의 유산 생성 능력이 활발하였고, 홍삼 추출물의 농도가 높을수록 완만하게 pH 저하를 나타내어 최종 24시간 배양에서는 거의 비슷한 pH에 도달하였다. 이와 같은 결과는 Fig. 1 에 나타난 바와 같이 홍삼 추출물의 농도가 1% 이하에서는 대조구와 유사하게 생장을 하고 있는 것을 볼 수 있으며, 홍삼 추출물이 2% 이상의 농도에서부터는 점차적으로 성장을 억제하는 것으로 나타났다. 따라서 Lactobacillus 속의 유산균의 경우 홍삼 추출물을 2% 이상 첨가했을 때는 농도가 높아질수록 유산균의 생장을 억제하는 것을 알 수 있었다.
1 에 나타난 바와 같이 홍삼 추출물의 농도가 1% 이하에서는 대조구와 유사하게 생장을 하고 있는 것을 볼 수 있으며, 홍삼 추출물이 2% 이상의 농도에서부터는 점차적으로 성장을 억제하는 것으로 나타났다. 따라서 Lactobacillus 속의 유산균의 경우 홍삼 추출물을 2% 이상 첨가했을 때는 농도가 높아질수록 유산균의 생장을 억제하는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 인삼에서 약리성분인 saponin의 함량에 따라 미생물의 생육이 일정 농도까지는 촉진하는 작용이 있으나, 그 이상이 되면 각 미생물의 성장을 억제한다는 보고와 일치하였다(Jung and Jin, 1996; Cho et al.
08까지 상승하는 biphasic growth 형태를 보이고 있어 Kim(1993)이 보고한 대장균 배양 중탄소원을 소비하여 유기산이 증가하다가 탄소원이 고갈되고 생산한 유기산을 탄 소원으로 이용하여 biphasic growth 형태를 나타낸다고 보고한 결과와 유사하였다. 그리고 홍삼 추출물을 1.0% 이상 첨가한 처리구에서는 농도가 높을수록 pH가 계속 저하되었으며, Fig. 1의 성장률과 비교하여 볼 때 홍삼 추출물의 농도가 높아질수록 미생물의 성장도 억제되는 것으로 생각된다. Ko 등(1983)은 인삼추출물이 일정 농도까지는 대장균의 증식을 촉진시키다가 그 이상 높아지면 대장균의 성장이 억제되었다고 보고한 것과 같이, 본 시험에서도 1% 이상의 홍삼 추출물 농도에서는 대장균의 성장이 억제되 는.
Ko 등(1983)은 인삼추출물이 일정 농도까지는 대장균의 증식을 촉진시키다가 그 이상 높아지면 대장균의 성장이 억제되었다고 보고한 것과 같이, 본 시험에서도 1% 이상의 홍삼 추출물 농도에서는 대장균의 성장이 억제되 는. 일정한 농도 이상으로 생각되며, 그 결과 홍삼의 농도가 높아질수록 성장이 억제된 것으로 생각된다. 또한 L mono cytogenes KCTC3443의 경우, 홍삼 추출물의 농도가 2%까지는 무처리구와 유사한 성장을 보이고 있으나, 5% 이상의 농도에서는 성장이 둔화되어 억제되는 것으로 나타났다.
일정한 농도 이상으로 생각되며, 그 결과 홍삼의 농도가 높아질수록 성장이 억제된 것으로 생각된다. 또한 L mono cytogenes KCTC3443의 경우, 홍삼 추출물의 농도가 2%까지는 무처리구와 유사한 성장을 보이고 있으나, 5% 이상의 농도에서는 성장이 둔화되어 억제되는 것으로 나타났다.
3의 흡광도 차이에서는 같은 성장유형을 보였다. 그러나 Fig. 3에서의 결과와 같이 미생물의 생장은 홍삼 추출물을 첨가하지 않은 대조구와 비교하여 보면 유산균의 성장이 상당히 억제됨을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 유산균이 홍삼 추출물 중에 포함된 유기산에 의해 성장이 억제되는 것이 아님을 나타내는 것으로서 미지의 홍삼 고유 성분에 의해 억제된 것이라 생각된다.
한편, Fig. 3의 결과에서 E. coli KCTC1039 및 L. mono-cytogenes KCTC3443과 같은 병원성균의 경우, 홍삼 추출물 10% 첨가구에서는 현저한 억제 효과를 보였고 buffer제로 pH 를 6.7로 조정한 홍삼 추출물 10% 첨가구의 경우는 억제효과가 떨어져 미생물의 성장 속도가 다소 증가한 것으로 나타났다. 이와 같이 병원성 미생물의 경우, buffbr제에 의한 pH의 조정은 미생물의 성장을 증가시켰으며, 유산균의 경우는 차이가 없는 것으로 나타났다.
후속연구
이미 알려진 바와 같이 홍삼 추출물이 미생물의 성장을 억제하는 효과는 홍삼 추출물 중에 포함된 여러 종류의 유기산에 의한 pH의 저하라고 하였지만 본 연구의 결과를 통하여 홍삼이 미생물에 대하여 성장을 억제하는 요인은 saponin과 같은 홍삼 고유의 유효성분에 의한 것이라 생각되어지며 이에 관한 연구가 앞으로 지속되길 기대한다.
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